掃描探針顯微鏡發展歷史 - 分析行業新聞

1981年，Bining，Rohrer在IBM蘇黎世實驗室發明了掃描隧道顯微鏡(STM)并為此獲得1986年諾貝爾物理獎。STM的出現使人類能夠對原子級結構和活動過程進行觀察。由于STM需要被測樣本必須為導體或半導體，其應用受到一定的局限。

　　1985年，原子力顯微鏡(AFM)的發明則將觀察對象由導體、半導體擴展到絕緣體。

　　此后，人們在STM和AFM原理的基礎上利用樣品與探針之間多種不同關系，發明了力調制顯微鏡(FMM)、相位檢測顯微鏡(PDM)、靜電力顯微鏡(EFM)、電容掃描顯微鏡(SCM)、熱掃描顯微鏡(SThM)和近場光隧道掃描顯微鏡(NSOM)等各種系列顯微鏡，這些顯微鏡都是基于探針在被測樣本表面上進行橫向和縱向掃描，并檢測探針針頭與樣品表面之間相關檢測量變化的原理研制的設備，因此，以上各系列顯微鏡被統稱為掃描探針顯微鏡(SPM)。

　　掃描探針顯微鏡系列產品以近似相同的成像方法測量不同對象的微觀特性，它們的共同特點是突破了傳統的光學和電子光學成像原理，從而使人類以原子或分子尺度上測量各種物理量成為可能。

　　掃描探針顯微鏡被比作納米的“眼”和“手”，具有高精度(原予級)觀測和納米操縱制造功能。掃描探針顯微鏡已經往納米科技、材料科學、化學、生物等領域中得到廣泛的應用。例如膠原蛋白脫水過稃的觀察、單分子化學反應的實時監控、對InAs/lnP納米線內部結構的研究以及對高通量的納米材料與納米器件的制造等，科學技術的發展也對科研工具掃描探針顯微鏡的性能提出越來越高的要求，要求掃描探針顯微鏡具有更快的成像速度、更高的成像精度以及操縱的魯棒性。

　　雖然硬件技術(如探針制造技術、高精度傳感 器等)能夠提高掃描探針顯微鏡的測量精度和測量速度，圖像處理技術能夠提高圖像處理速度和成像精度;然而利用控制技術提高掃描精度、掃描速度、成像精度等也是使掃描探針顯微鏡滿足上述性能要求的關鍵。因此，研究掃描探針顯微鏡控制技術以滿足掃描探針顯微鏡技術發展的要求得到越來越多的關注。