Vad är atomsonden?

Atomsonden är ett mikroskop med upplösningsfunktioner för visning och analys av objekt i atomstorlek.Specifikt används en atomsond inom området materialvetenskap, en disciplin som tillämpar de olika egenskaperna för materien för andra vetenskaper och ingenjörsindustrin.Enheten gör det möjligt för forskare att undersöka molekylstrukturen på atomnivån och bestämma materialets makroskopiska egenskaper.Tillämpad fysik, kemi, nanovetenskap och kriminalteknisk teknik använder alla instrumentet för att identifiera egenskaper hos nödvändiga komponenter för forskning.

En av de viktiga aspekterna av atomsondmikroskopet är dess användning av tid-in-flight spektroskopiteknologi.Denna teknik mäter den tidsram som den tar en atom eller andra föremål att resa genom ett visst medium.Det kan också användas med olika energihändelser såsom elektromagnetiska vågor.Syftet är att bestämma vägens 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 på den vassa metallspetsen på ett föremål.Radien måste vara mindre än 50 nanometer och placeras i en vakuumkammare med extremt låga tryck.En avbildningsgas som helium eller neon introduceras, medan kryogena temperaturer upprättas.Efter att ett elektriskt fält initieras blir jonerna positivt laddade och förstorar spetsens sammansättning.

En av de mest avancerade formerna av denna teknik är Atom Probe Tomography.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 Atom Probe -teknik.

Atomsonden designades främst av den tyska fysikern Erwin Wilhelm Muller 1967. Ytterligare forskare, som J.A.Panitz och S. Brooks McLane utvidgade konceptet vid den tiden.Det var emellertid inte tills kommersialiseringen av laserpulsade atomsond 2005 att tekniken blev mycket utbredd inom materialvetenskapen.