في السنوات السبعين الماضية، تم تطوير تقنيات مختلفة للقياس على المقياس النانوي، إذ يعتمد معظمها على بعض الظواهر الفيزيائية التي لوحظت على تفاعلات الجسيمات أو القوى في المقياس النانوي.
ما هي تقنيات القياس النانوي
بعض التقنيات الأكثر شيوعًا هي، مجهر القوة الذرية وحيود الأشعة السينية والمسح المجهري الإلكتروني والمجهر الإلكتروني للإرسال والمجهر الإلكتروني عالي الدقة والمسح المجهري الإلكتروني للمسح الميداني للانبعاثات.
مجهر القوة الذرية (AFM)
- يعتبر مجهر القوة الذرية (AFM) أحد أكثر تقنيات القياس شيوعًا، حيث يمكن استعماله لمعرفة مقدار الطوبولوجيا وحجم الحبوب وميزات الاحتكاك والقوى المختلفة.
- ويتكون من جزء من السيليكون برأس حاد نصف قطر انحناء يكون مقداره عدة نانومترات، حيث يستعمل الطرف كمسبار في العينة التي سيتم قياسها.
- تتسبب القوى المؤثرة على المستوى الذري بين طرف العينة وسطحها في انحراف الطرف ويتم اكتشاف هذا الانحراف باستخدام بقعة ليزر تنعكس على مجموعة من الصمامات الثنائية الضوئية.
الفحص المجهري النفقي STM
- الفحص المجهري النفقي (STM) هو جهاز آخر معروف يستعمل لماذا، حيث يتم استعماله لمعرفة قياس طوبولوجيا ثلاثية الأبعاد للعينة.
- يعتمد (STM) على ما يقصده النفق الكمي، وعندما يتم أخذ طرف موصل يكون بجانب السطح المستهدف للفحص، فإن الشيء المشترك بينهما يمكن أن يعمل على جعل الإلكترونات قادرة على المرور عبر الفراغ بينهما.
- يتم إجراء القياسات من خلال مراقبة التيار أثناء مسح موضع الطرف عبر السطح، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لعرض صورة.
الفحص المجهري الإلكتروني SEM
- أداة أخرى شائعة الاستخدام هي الفحص المجهري الإلكتروني (SEM) والذي يمكن استعماله مع قياس شكل وحجم الجسيمات وتضاريس السطح لمعرفة مما تتكون العناصر والمركبات التي تتألف منها العينة.
- في SEM، يتم فحص سطح العينة عن طريق شعاع إلكتروني مرتفع الطاقة، حيث تتفاعل الإلكترونات الموجودة في الحزمة مع الذرات في العينة ويتم الكشف عن التفاعلات باستخدام أجهزة الكشف.
- التفاعلات التي حصلت أثناء فحص العينة يطلق عليها التشتت الخلفي للإلكترونات وانتقال الإلكترونات والإلكترونات الثانوية ولإزالة الإلكترونات ذات الزاوية العالية تستخدم العدسات المغناطيسية.
