Wat is de atoomsonde?
De atoomsonde is een microscoop met resolutiemogelijkheden voor het bekijken en analyseren van objecten ter grootte van een atoom. In het bijzonder wordt een atoomsonde gebruikt op het gebied van materiaalkunde, een discipline die de verschillende eigenschappen van materie toepast op andere wetenschappen en de technische industrie. Met dit apparaat kunnen wetenschappers de moleculaire structuur op atomair niveau onderzoeken en de macroscopische eigenschappen van de materialen bepalen. Toegepaste fysica, scheikunde, nanowetenschap en forensische engineering maken allemaal gebruik van het instrument om de kenmerken van noodzakelijke componenten voor onderzoek te identificeren.
Een van de belangrijke facetten van de atomaire sondemicroscoop is het gebruik van time-in-flight spectroscopietechnologie. Deze techniek meet het tijdsbestek waarin een atoom of andere objecten door een bepaald medium moeten reizen. Het kan ook worden gebruikt met verschillende energiegebeurtenissen zoals elektromagnetische golven. Het doel is om de snelheid of lengte van het pad te bepalen en de stroomsnelheid van een deeltje of andere fenomenen te bepalen. Kortom, een elektrisch veld wordt gebruikt om de ionen in een medium te versnellen, dat kinetische energie kan meten en wordt gebruikt om de snelheid te vinden.
Veldionenmicroscopie wordt ook in de atoomsonde gebruikt als een analysetechniek. Dit identificeert het beeld en de samenstelling van atomen binnen het oppervlak van de scherpe metalen punt van een object. De straal moet kleiner zijn dan 50 nanometer en in een vacuümkamer met extreem lage drukken worden geplaatst. Een beeldvormend gas zoals helium of neon wordt geïntroduceerd, terwijl cryogene temperaturen worden vastgesteld. Nadat een elektrisch veld is gestart, worden de ionen positief geladen en vergroten ze de samenstelling van de punt.
Een van de meest geavanceerde vormen van deze technologie is atomaire sondetomografie. Een positiegevoelige detector wordt gebruikt om driedimensionale afbeeldingen te genereren. Deze verbetering van de techniek, met behulp van laserpulsen, kan worden gebruikt om de componenten van andere materialen naast metalen te bekijken. Bepaalde halfgeleidermaterialen zoals silicium of andere isolatiematerialen kunnen worden geanalyseerd met behulp van deze methode van atomaire sondetechnologie.
De atoomsonde werd voornamelijk ontworpen door de Duitse natuurkundige Erwin Wilhelm Muller in 1967. Aanvullende wetenschappers, zoals JA Panitz en S. Brooks McLane, hebben het concept destijds uitgebreid. Het was echter pas in de commercialisatie van de laserpulsatoomsonde in 2005 dat de technologie zeer gangbaar werd op het gebied van materiaalkunde.