Vad är atomsonden?
Atomsonden är ett mikroskop med upplösningsfunktioner för att titta på och analysera föremål av atomstorlek. Specifikt används en atomsond inom området naturvetenskap, en disciplin som tillämpar de olika egenskaperna hos materien på andra vetenskaper och verkstadsindustrin. Enheten gör det möjligt för forskare att undersöka molekylstrukturen på atomnivå och bestämma de makroskopiska egenskaperna hos materialen. Tillämpad fysik, kemi, nanovetenskap och kriminalteknik använder alla instrumentet för att identifiera egenskaper hos nödvändiga komponenter för forskning.
En av de viktiga aspekterna av det atomära sondmikroskopet är dess användning av time-in-flight spektroskopiteknologi. Denna teknik mäter tidsramen där det tar en atom eller andra föremål att resa genom ett visst medium. Det kan också användas med olika energihändelser som elektromagnetiska vågor. Syftet är att bestämma banans hastighet eller längd och bestämma flödeshastigheten för en partikel eller andra fenomen. I grund och botten används ett elektriskt fält för att påskynda jonerna i ett medium, som kan mäta kinetisk energi och används för att hitta hastigheten.
Fältjonmikroskopi används också i atomsonden som en teknik för analys. Detta identifierar bilden och sammansättningen av atomer inom ytan av den vassa metallspetsen på ett objekt. Radien måste vara mindre än 50 nanometer och placeras i en vakuumkammare med extremt låga tryck. En bildgas som helium eller neon införs medan kryogena temperaturer fastställs. Efter att ett elektriskt fält initierats blir jonerna positivt laddade och förstorar spetsens sammansättning.
En av de mest avancerade formerna av denna teknik är atomsondtomografi. En positionskänslig detektor används i processen för att generera tredimensionella bilder. Denna förbättring av tekniken med laserpulser kan användas för att se komponenterna i andra material förutom metaller. Vissa halvledarmaterial, såsom kisel eller andra isolerande material, kan analyseras med hjälp av denna metod för atomsondteknik.
Atomsonden designades främst av den tyska fysikern Erwin Wilhelm Muller 1967. Ytterligare forskare, som JA Panitz och S. Brooks McLane, utökade vid det dåvarande konceptet. Det var dock inte förrän kommersialiseringen av den laserpulsade atomsonden 2005 som tekniken blev mycket utbredd inom materialvetenskapen.