Сканирующая гелиевая микроскопия
Сканирующий гелиевый микроскоп ( SHeM ) — это новая форма микроскопии, в которой используются низкоэнергетические (5–100 мэВ) нейтральные атомы гелия для изображения поверхности образца без какого-либо повреждения образца, вызванного процессом визуализации. Поскольку гелий инертен и нейтрален, его можно использовать для изучения тонких и изолирующих поверхностей. Изображения формируются путем растрирования образца под пучком атомов и отслеживания потока атомов, которые рассеиваются в детекторе в каждой точке.
Этот метод отличается от сканирующего гелиевого ионного микроскопа , в котором используются заряженные ионы гелия, которые могут повредить поверхность.
Микроскопы можно разделить на два основных класса: те, которые освещают образец лучом, и те, которые используют физический сканирующий зонд. Сканирующая зондовая микроскопия растрирует небольшой зонд по поверхности образца и отслеживает взаимодействие зонда с образцом. Разрешение сканирующей зондовой микроскопии определяется размером области взаимодействия между зондом и образцом, которая может быть достаточно мала, чтобы обеспечить атомарное разрешение. Использование физического наконечника (например , АСМ или СТМ ) имеет некоторые недостатки, включая достаточно маленькую область изображения и трудности наблюдения структур с большим изменением высоты на небольшом поперечном расстоянии.
Микроскопы, в которых используется луч, имеют фундаментальное ограничение на минимальный размер разрешаемого элемента , который определяется дифракционным пределом Аббе .
где – длина волны зондирующей волны, – показатель преломления среды, в которой распространяется волна и сходится к пятну с половинным углом . Хотя можно преодолеть дифракционный предел разрешения с помощью метода ближнего поля , обычно это довольно сложно. Поскольку знаменатель приведенного выше уравнения для предела дифракции Аббе будет в лучшем случае приблизительно равен двум, длина волны зонда является основным фактором при определении минимальной разрешаемой характеристики, которая обычно составляет около 1 мкм для оптической микроскопии.
Для преодоления дифракционного предела необходим зонд с меньшей длиной волны, чего можно достичь либо с помощью света с более высокой энергией, либо с помощью волны материи.
