skannausmikroskopian

Skannausmikroskopia on mikroskopian ala, jossa kuvat ja mittaustiedot saadaan skannaamalla näytettä piste pisteeltä. Yleensä käytetään terävää kärkeä tai muuta lähdettä, joka liikkuu näytteen pinnan yli rasterin mukaan ja mittaa kärjen ja näytteen vuorovaikutusta. Jokaisesta mittauskohdasta muodostuu arvo, jonka perusteella rakennetaan kaksi- tai kolmiulotteinen kuva näytteen pinnasta sekä sen ominaisuuksista.

Keskeisiä skannauksen muotoja ovat skannauselektronimikroskopia (SEM), skannaus-tunneli-mikroskopia (STM), skannausvoimamikroskopia (AFM) sekä skannauksen lähiläheisöoptinen mikroskopia (NSOM/SNOM). SEM tuottaa kuvan näytteen pinnasta elektronien vuorovaikutuksen perusteella; sekundaarielektronien ja/tai backscattered-elektronien signaali antaa topografian sekä koostumuksellisia kontrasteja ja sovelluskentät sisältävät materiaali- ja pintarakennetta. STM mittaa kärjen ja näytteen välisen tunneltavan sähkövuon muutoksia ja tarjoaa usein atomiresoluutioisia kuvia johtavista näytteistä. AFM perustuu cantileverin deflektion mittaamiseen näytteen pinnan aiheuttaman vuorovaikutuksen seurauksena, ja se soveltuu sekä koville että pehmeille näytteille sekä mittauksiin kuten topografiaan ja mekaanisiin ominaisuuksiin. NSOM/SNOM hyödyntää optisen vuorovaikutuksen lähikenttää, jolloin kuvanlaatu voidaan parantaa perinteiseen optiseen mikroskopiaan nähden.

Käyttökohteita ovat materiaalitiede, nanoteknologia sekä biologia laboratorio- ja tutkimusprosesseissa. SEM edellyttää usein näytteen valmista ja voi vaatia vakuumissa suoritettavaa mittausta, kun taas AFM ja STM voivat toimia ilmassa tai nesteessä. Alustavaa tulkintaa rajoittavat mittausolosuhteet sekä kärjen muodon ja instrumentaation vaikutukset. Historiaan kuuluvat merkittävät kehitysvaiheet 1930-luvulta SEMiin sekä 1980–1990-luvuilla STM:n ja AFM:n käyttöönotto.