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
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) サンプルの作製工程が簡単で、スライスする必要がありません。
(3) 試料室内で試料を三次元的に平行移動・回転させることができるので、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となる。 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) 画像の倍率範囲が広く、解像度も高い。 10倍から数十万倍まで拡大でき、基本的には虫眼鏡、光学顕微鏡から透過型電子顕微鏡までの増幅範囲が含まれます。 分解能は光学顕微鏡と透過型電子顕微鏡の間で、3nmに達することもあります。
(6) 電子線なので試料へのダメージや汚染が少ない。
(7) 形態を観察しながら、サンプルからの他の信号を微小領域の組成分析に使用することもできます。
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微小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。 弱い力に非常に敏感な一対のマイクロカンチレバーの一端が固定され、もう一端の小さな針の先端がサンプルの近くにあります。 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、その運動状態が変化したりします。 試料を走査する際、これらの変化をセンサーで検出することで力の分布情報を取得し、表面形態構造情報や表面粗さ情報をナノメートル分解能で取得することができます。
走査電子顕微鏡と比較して、原子間力顕微鏡には多くの利点があります。 二次元画像しか提供できない電子顕微鏡とは異なり、AFM は実際の三次元表面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銅メッキや炭素メッキなどの特別な処理をサンプルに施す必要がありません。 第三に、電子顕微鏡は高真空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。 現在、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。
STM
① 高分解能走査型トンネル顕微鏡は、水平方向の空間分解能が L、垂直方向の分解能が 0 であり、原子レベルの空間分解能を持っています。
(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 走査トンネル顕微鏡は、真空、常圧、空気、さらには溶液中の物質の構造を検出できます。 高エネルギーの電子線がないため、表面への破壊的な影響（放射線、熱損傷など）がないため、生理学的条件下で生体高分子や生きた細胞膜の表面構造を研究できます。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、画像化が速いという利点があるため、生命過程の動的な研究を行うことが可能です。
⑤レンズが不要でサイズも小さい。 これを「ポケット顕微鏡」と呼ぶ人もいます。
