 |
Exponenciální závislost proudu má velký vliv i na rozlišení v rovině skenování. Pro dosažení vysokého rozlišení v subnanometrových rozměrech je totiž zapotřebí mít co nejostřejší hrot (malý poloměr křivosti), nejlépe jen jeden vrcholový atom na špičce kužele, aby nedocházelo k superpozici jednotlivých interakcí. Takový hrot je však obtížné vyrobit, ale díky uvedené závislosti to ani není nutné, postačuje hrot s makroskopickým zaoblením, je-li jeden atom vyčnívající. Přes něj pak teče téměř veškerý proud a efektivní poloměr křivosti odpovídá velikosti atomu. Takový výčnělek vznikne na hrotu téměř vždy a je snadněji vyrobitelný než vrchol kužele.
Pro atomární rozměry neexistuje nějaký základní limit rozlišení jako ve vlnové optice a lze se setkat s definicemi rozlišení založenými na velikosti „elektronového vlákna“ mezi hrotem a vzorkem (analogicky elektronové mikroskopii, je vhodné teoreticky, lze-li určit profil proudové hustoty), na zvlněnosti ploch konstantního proudu (pro periodické struktury, je-li zvlnění menší než šum v tunelování, bylo dosaženo limitního rozlišení), na velikosti nejmenšího rozlišitelného detailu nalezeného v obraze nebo na vlnových základech (je-li hrot při dopadu rovinné vlny na středovaný povrch vzorku schopen detekovat přímou vlnu s vlnovým vektorem K=0, ale není téhož schopen pro vlnu prvního řádu, nelze rozlišit odpovídající periodicitu, převrácená hodnota největšího vzorkovatelného vlnového vektoru je rozlišením).
Pro parabolicky tvarovaný hrot s poloměrem R lze rozlišení dle prvního způsobu odhadovat následující úvahou: Je-li vrchol paraboly ve vzdálenosti d nad rovinným povrchem, je jeho atom v laterální poloze x od osy paraboly ve výšce d+(x2)/(2R) a po dosazení do vztahu pro pravděpodobnost tunelování dostaneme gaussovský profil proudu
kde κ je konstanta. Rozlišení lze uvažovat jako střední kvadratickou hodnotu, tedy
Dosahovaná laterální rozlišení na atomárně hladkých površích bývají ∼0,01 nm.
 |
| Změna polohy bodu nejbližšího přiblížení vlivem nenulové šířky hrotu, je vyznačena oblast tunelování (žlutá). U černého hrotu se polohy kryjí a obraz nebude narušen, u hnědého jsou různé a dojde ke zkreslení (průběh změřené „topografie“ naznačen bíle). |
Rozlišení samozřejmě závisí i na velikosti skenovacího kroku, což je omezující parametr především v oblasti mikrometrových rozměrů. Velikost kroku nepřímo závisí na počtu měřicích bodů, který ovlivňuje dobu měření jednoho obrazu. Volba správného kroku je tedy kompromisem mezi maximálním rozlišením a délkou interakce, což má význam především při studiu dynamických jevů. Kvůli velké blízkosti sondy je rozlišení v mikrometrových rozsazích ovlivňováno také makroskopickým tvarem hrotu, protože jednak všechny polohy sondy nenulové šířky nejsou fyzikálně možné (například není vůbec možné sledovat póry a hluboké zářezy), jednak se mění poloha bodu nejmenší vzdálenosti od vzorku a rozchází se s polohou středu hrotu (podle kterého obraz sestavujeme), ale v této oblasti je zpravidla možno určit tvar hrotu dostatečně přesně a pokusit se o korekci obrazu. Matematicky se uvedené zkreslení považuje za konvoluci tvaru hrotu a vzorku, inverzní dekonvolucí lze obraz v některých částech vylepšit. Rozlišení SPM je tedy nutno určovat vždy pro daný typ vzorku a detailu, často se bere přímo jako nejmenší detail rozlišitelný v získaném obraze.
Rozlišení je dále ovlivňováno konstrukčními parametry přístroje a prostředím. Jedná se především o přenos vibrací (velká citlivost je zvláště ve vertikálním směru, což je největší složka vibrace budov), tepelné drifty a proudy v okolí, ale také o stabilitu piezokeramiky.
V obecnějším smyslu je třeba v rozlišení vidět také závislost na chemické podstatě vzorku. Jak je známo ze simulací „elementárního STM“ pomocí dvou atomů na rovinných površích, získaný obraz závisí na druhu atomu. Rozdíly mohou být jak ve velikosti, tak i polaritě topografického signálu. Dále v textu bude ukázáno, že na některé povrchy (významné především pro adsorbáty) STM vůbec nereaguje, což lze chápat jako nulové rozlišení.