Что такое атомный зонд?

Атомный зонд представляет собой микроскоп с разрешающей способностью просмотра и анализа объектов атомного размера. В частности, атомный зонд используется в области материаловедения, дисциплины, которая применяет различные свойства материи к другим наукам и машиностроению. Устройство позволяет ученым исследовать молекулярную структуру на атомном уровне и определять макроскопические свойства материалов. Прикладная физика, химия, нанонаука и криминалистика - все это использует инструмент для определения характеристик необходимых компонентов для исследований.

Одним из важных аспектов атомно-зондового микроскопа является использование технологии спектроскопии времени-в-полете. Этот метод измеряет период времени, в течение которого требуется атом или другие объекты, чтобы пройти через определенную среду. Он также может использоваться с различными энергетическими событиями, такими как электромагнитные волны. Цель состоит в том, чтобы определить скорость или длину пути и определить скорость потока частицы или других явлений. По сути, электрическое поле используется для ускорения ионов в среде, которая может измерять кинетическую энергию и используется для определения скорости.

Полевая ионная микроскопия также используется в атомном зонде в качестве метода анализа. Это идентифицирует изображение и состав атомов на поверхности острого металлического наконечника объекта. Радиус должен быть менее 50 нанометров и помещен в вакуумную камеру с очень низким давлением. Вводится визуализирующий газ, такой как гелий или неон, а криогенные температуры устанавливаются. После того, как электрическое поле инициируется, ионы становятся положительно заряженными и увеличивают состав наконечника.

Одна из наиболее продвинутых форм этой технологии - атомно-зондовая томография. Позиционно-чувствительный детектор используется в процессе создания трехмерных изображений. Это усовершенствование техники, использующее лазерные импульсы, может быть использовано для просмотра компонентов других материалов, помимо металлов. Определенные полупроводниковые материалы, такие как кремний или другие изоляционные материалы, могут быть проанализированы с использованием этого метода технологии атомного зонда.

Атомный зонд был первоначально разработан немецким физиком Эрвином Вильгельмом Мюллером в 1967 году. Дополнительные ученые, такие как Я. А. Паниц и С. Брукс Маклейн, расширили концепцию в то время. Тем не менее, только в коммерциализации лазерного импульсного атомного зонда в 2005 году технология стала широко распространенной в области материаловедения.