激光共聚焦顯微鏡、掃描電鏡、原子力顯微鏡的區(qū)別和關(guān)聯(lián)成像進(jìn)展

激光共聚焦顯微鏡，掃描電鏡，原子力顯微鏡是目前科 研領(lǐng)域用的比較多的成像系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，各種系統(tǒng)關(guān)聯(lián)應(yīng)用成為一個(gè)趨勢(shì)，本文簡(jiǎn)單整理一下各種顯微鏡的區(qū)別及關(guān)聯(lián)進(jìn)展情況。

一、極限分辨率不同, 緣于放大信號(hào)源的差異

激光共聚焦：極限分辨率 150nm. 采用極純單色短波可見(jiàn)光做光源成像，通過(guò)更換物鏡可改變分辨率和圖像質(zhì)量。

掃描電鏡：根據(jù)電子槍發(fā)射原理不同，當(dāng)前技術(shù)的極限分辨率20nm~0.8nm. 采用電子光學(xué)成像。主要通過(guò)改變電磁透鏡的焦距來(lái)改變分辨率。

原子力顯微鏡：極限分辨率0.1nm，采用杠桿放大激光測(cè)距成像！掃描針尖的曲率半徑?jīng)Q定分辨率。
二、掃描驅(qū)動(dòng)方式不同

激光共聚焦：激光光源非常細(xì)，使用計(jì)算機(jī)控制的激光轉(zhuǎn)鏡控制激光掃描范圍和掃描速度，從而控制放大倍數(shù)和圖像質(zhì)量。

掃描電鏡：計(jì)算機(jī)控制的掃描線圈控制電子束掃描范圍和掃描速度，從而調(diào)節(jié)放大倍數(shù)和圖像質(zhì)量。

原子力顯微鏡：計(jì)算機(jī)控制的壓電位移傳感器驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)X,Y 方向掃描，實(shí)現(xiàn)掃描范圍和掃描速度調(diào)控，從而改變放大倍數(shù)和圖像質(zhì)量。

三、立體成像的差別

激光共聚焦：通過(guò)納米精度步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)樣品在Z軸方向逐層成像，然后軟件將設(shè)定的各層圖像合成清晰立體圖像。

圖像景深是Z周驅(qū)動(dòng)范圍決定.

掃描電鏡： 單幀圖像具有很大景深，但屬于二維圖像，通過(guò)立體對(duì)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)三維成像。

原子力顯微鏡：成像的本質(zhì)就是測(cè)量表面每個(gè)像素點(diǎn)的高低，描繪出立體形貌。所以每個(gè)像素Z方向的數(shù)據(jù)必須是精確的，否則形貌不準(zhǔn)確。傳統(tǒng)采用管式驅(qū)動(dòng)器，X/Y方向搖擺掃描，造成圖像失真，再現(xiàn)性差。*新的采用獨(dú)立X、Y掃描驅(qū)動(dòng)器，形貌精確。

四、工作環(huán)境差別

激光共聚焦和原子力顯微鏡可以在大氣環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試樣品

一般掃描電鏡必須在高真空環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試樣品

五、應(yīng)用范圍差別

激光共聚焦：幾倍 ~ 幾千倍，樣品制備簡(jiǎn)單

掃描電鏡 ：幾倍~幾十萬(wàn)倍，樣品制備稍微復(fù)雜一些，但總體也很簡(jiǎn)單

原子力顯微鏡：幾萬(wàn)倍~幾千萬(wàn)倍， 要求樣品非常平坦，樣品制備很難。例如A4紙過(guò)于粗糙，無(wú)法觀測(cè)。

系統(tǒng)關(guān)聯(lián)*新進(jìn)展

激光共聚焦與掃描電鏡關(guān)聯(lián)，蔡司2013年推出的SHUTTER & FIND可以整合激光共聚焦和掃描電鏡，也有其它幾個(gè)品牌合作推出此類系統(tǒng)

應(yīng)用舉例- 通過(guò)掃描電鏡，白光共聚焦顯微鏡進(jìn)行石墨烯特性研究
 

 
原子力顯微鏡AFM與掃描電鏡SEM關(guān)聯(lián)成像（CPEM ）

捷克原子顯微鏡廠家Nenovision 2016年推出litescope，并且**CPEM技術(shù)，已經(jīng)在蔡司，F(xiàn)EI，日本電子，Tescan等電鏡平臺(tái)測(cè)試完成，系統(tǒng)已經(jīng)在歐洲銷售。

整合了AFM和SEM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，即插即用的解決方案–方便使用

同時(shí)具備

SEM – 圖像, 化學(xué)分析, 表面修飾

AFM – 3D 表面形貌，粗糙度，導(dǎo)電性，電子特性

應(yīng)用舉例：石墨烯覆蓋的金納米顆粒細(xì)節(jié)研究