電子顕微鏡、原子間力顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡の違い
一。 走査型電子顕微鏡の特徴 走査型電子顕微鏡は、光学顕微鏡や透過型電子顕微鏡と比較して、次のような特徴があります。
(1) 試料の表面構造を直接観察することができ、試料サイズは120mm×80mm×50mmまで対応可能です。
(2) 試料を薄切する必要がなく、試料作製プロセスが簡単です。
(3) 試料室内の三次元空間内で試料を平行移動・回転させることができるため、様々な角度から試料を観察することができます。
(4) 被写界深度が深く、立体感に富んだ画像になります。 走査型電子顕微鏡の被写界深度は、光学顕微鏡の数百倍、透過型電子顕微鏡の数十倍です。
(5) 画像の拡大範囲が広く、解像度も比較的高い。 10倍から数十万倍まで拡大でき、基本的には虫眼鏡、光学顕微鏡、透過型電子顕微鏡までの倍率範囲が含まれます。 分解能は光学顕微鏡と透過型電子顕微鏡の間で、最大3nmです。
(6) 電子線による試料のダメージや汚染が比較的少ない。
(7) 形態を観察しながら、サンプルからの他の信号を微量成分分析に使用することもできます。
2. 原子間力顕微鏡
原子間力顕微鏡 (AFM) は、絶縁体を含む固体材料の表面構造を研究するために使用できる分析機器です。 試験対象のサンプルの表面と小型の力感応素子の間の極めて弱い原子間相互作用を検出することにより、物質の表面構造と特性を研究します。 弱い力に反応する一対のマイクロカンチレバーの一端が固定され、もう一端の小さな先端が試料に近づきます。 このとき、マイクロカンチレバーと相互作用し、その力によってマイクロカンチレバーが変形したり、運動状態が変化したりします。 サンプルをスキャンする際に、センサーを使用してこれらの変化を検出し、力の分布情報を取得することで、ナノメートルの分解能で表面トポグラフィー構造情報と表面粗さ情報を取得できます。
原子間力顕微鏡には、走査型電子顕微鏡に比べて多くの利点があります。 2 次元画像のみを提供する電子顕微鏡とは異なり、AFM は表面の真の 3 次元マップを提供します。 同時に、AFM は、サンプルに不可逆的な損傷を与える可能性がある銅メッキや炭素メッキなどのサンプルの特別な処理を必要としません。 第三に、電子顕微鏡は高真空条件下で動作する必要がありますが、原子間力顕微鏡は常圧下や液体環境でも良好に動作します。 これは、生体高分子や生きた生体組織の研究にも使用できます。 原子間力顕微鏡は走査型トンネル顕微鏡（Scanning Tunneling Microscope）に比べ、非導電性の試料を観察できるため応用範囲が広いです。 科学研究や産業で広く使用されている走査型力顕微鏡は、原子間力顕微鏡に基づいています。
3. 走査型トンネル顕微鏡
① 高分解能 走査型トンネル顕微鏡は原子レベルの空間分解能を持ち、横方向の空間分解能は 1、縦方向の分解能は 0.1 です。
② 走査型トンネル顕微鏡は、試料の表面構造を直接検出し、三次元構造画像を描画することができます。
③ 走査型トンネル顕微鏡は、真空中、大気圧中、空気中、さらには溶液中の物質の構造を検出することができます。 高エネルギーの電子線を使用しないため、表面への破壊作用（放射線、熱損傷など）がなく、生理学的条件下で生体高分子や生きた細胞膜表面の構造を研究することができます。サンプルは損傷せず、そのまま残ります。
④走査型トンネル顕微鏡は走査速度が速く、データ取得時間が短く、画像化も速いため、生命過程の動的な研究が可能です。
⑤レンズが不要で小型です。 「ポケット顕微鏡」と呼ぶ人もいます。
