Esistono diversi tipi di microscopi a scansione tra cui il microscopio elettronico a scansione, il microscopio a effetto tunnel e il microscopio a forza atomica. Tipicamente, i microscopi a scansione sono costituiti da una sonda o da un fascio di elettroni che scansiona la superficie di un campione. L’interazione tra il microscopio a scansione e il campione produce dati misurabili, come la variazione di corrente, la deflessione della sonda o la produzione di elettroni secondari. Questi dati vengono utilizzati per creare un’immagine della superficie del campione a livello atomico.
Il microscopio elettronico a scansione è uno dei diversi tipi di microscopi a scansione utilizzati per l’immagine di un campione. Il microscopio rileva i segnali risultanti dall’interazione del suo fascio di elettroni con gli atomi sulla superficie del campione. Di solito vengono prodotti diversi tipi di segnali tra cui luce, raggi X ed elettroni.
Esistono diversi tipi di elettroni che possono essere misurati da questo microscopio, inclusi elettroni trasmessi, elettroni retrodiffusi ed elettroni secondari. Tipicamente, i microscopi elettronici a scansione hanno un rilevatore di elettroni secondari, che sono elettroni dislocati prodotti da una sorgente primaria di radiazione, vale a dire il fascio di elettroni. Gli elettroni secondari danno informazioni sulla struttura fisica della superficie a livello atomico. Generalmente, il microscopio visualizza un’area di 1-5 nanometri.
I microscopi a scansione che utilizzano una sonda, come il microscopio a effetto tunnel, producono immagini a risoluzione più elevata rispetto al microscopio elettronico a scansione. Il microscopio a effetto tunnel è dotato di una punta conduttrice posizionata molto vicino al campione. Una differenza di tensione tra la punta conduttrice e il campione fa sì che gli elettroni passino dal campione alla punta.
Quando gli elettroni si incrociano, si forma e si misura una corrente di tunneling. Quando la punta conduttrice viene spostata, la corrente cambia, riflettendo differenze di altezza o densità sulla superficie del campione. Con questi dati viene costruita un’immagine della superficie a livello atomico.
Il microscopio a forza atomica è un altro microscopio a scansione dotato di una sonda. Consiste in un cantilever e una punta acuminata che viene posta vicino alla superficie del campione. Quando la punta si avvicina al campione, le forze tra la punta e il campione fanno deviare il cantilever. Tipicamente le forze includono la forza di contatto meccanica, la forza di van der Waals e la forza elettrostatica.
Tipicamente, la deflessione del cantilever viene misurata utilizzando un laser focalizzato sulla superficie superiore del cantilever. La deflessione rivela la forma fisica della superficie in un punto particolare. Sia il campione che la sonda vengono spostati per scansionare l’intera superficie. Un’immagine è costruita dai dati ottenuti dal laser.