Co to jest sonda atomowa?

Sonda atomowa to mikroskop z możliwością rozdzielczości do przeglądania i analizowania obiektów wielkości atomowej. W szczególności sonda atomowa jest stosowana w dziedzinie inżynierii materiałowej, dyscypliny, która stosuje różne właściwości materii w innych naukach i przemyśle maszynowym. Urządzenie umożliwia naukowcom zbadanie struktury molekularnej na poziomie atomowym i określenie makroskopowych właściwości materiałów. Fizyka, chemia, nanonauka i inżynieria sądowa wykorzystują ten instrument do identyfikacji właściwości niezbędnych komponentów do badań.

Jednym z ważnych aspektów mikroskopu z sondą atomową jest wykorzystanie technologii spektroskopii w locie. Ta technika mierzy ramy czasowe, w których atom lub inne przedmioty przemieszczają się przez określone medium. Może być również stosowany do różnych zdarzeń energetycznych, takich jak fale elektromagnetyczne. Celem jest określenie prędkości lub długości ścieżki i określenie prędkości przepływu cząstki lub innych zjawisk. Zasadniczo do przyspieszenia jonów w ośrodku stosuje się pole elektryczne, które może mierzyć energię kinetyczną i jest wykorzystywane do znalezienia prędkości.

Mikroskopia jonowa pola jest również stosowana w sondzie atomowej jako technika analizy. To identyfikuje obraz i skład atomów na powierzchni ostrej metalowej końcówki obiektu. Promień musi być mniejszy niż 50 nanometrów i umieszczony w komorze próżniowej o bardzo niskim ciśnieniu. Wprowadzany jest gaz obrazujący, taki jak hel lub neon, przy ustalaniu temperatur kriogenicznych. Po zainicjowaniu pola elektrycznego jony zostają naładowane dodatnio i powiększają skład końcówki.

Jedną z najbardziej zaawansowanych form tej technologii jest tomografia sond atomowych. W procesie generowany jest trójwymiarowy obraz. To ulepszenie techniki, wykorzystujące impulsy laserowe, można wykorzystać do przeglądania komponentów innych materiałów oprócz metali. Niektóre materiały półprzewodnikowe, takie jak krzem lub inne materiały izolacyjne, można analizować przy użyciu tej metody technologii sondy atomowej.

Sonda atomowa została zaprojektowana przede wszystkim przez niemieckiego fizyka Erwina Wilhelma Mullera w 1967 r. Inni naukowcy, tacy jak JA Panitz i S. Brooks McLane, rozwijali wówczas koncepcję. Jednak dopiero w komercjalizacji laserowej sondy atomowej w 2005 roku technologia stała się bardzo rozpowszechniona w dziedzinie inżynierii materiałowej.