什么是原子探针场离子显微镜?有什么用啊?

2019-07-01

原子探针场离子显微镜的定义

由E.W.Müller在20世纪50年代发明的场离子显微镜(FIM),是别具一格的原子直接成像方法,它能清晰地显示样品表层的原子排列和缺陷,在此基础上进一步发展的原子探针(AP)和三维原子探针(3DAP) 则可以对不同元素的原子逐个进行分析,鉴定其元素类别,其中3DAP还可以给出纳米空间中不同元素原子的分布图形。

图1 场离子显微镜的结构

图1 场离子显微镜的结构

图1示意说明了场离子显微镜结构,它由一个真空容器组成,被研究材料的样品制成针尖形状,其尖端曲率半径约为50nm,被固定在距离荧光屏大约50mm的位置。样品被冷却至深低温,以减小原子的热振动,使原子的图像稳定可辨,并接3~30kV正高压作为阳极。仪器工作时,首先将容器抽到10-8Pa的真空度,然后通入氦气、氖气或氩气等成像气体至10-3Pa。在加上足够高的电压时,样品尖端附近的气体原子发生极化和电离,气体离子在电场作用下射向荧光屏产生亮斑,在荧光屏上即可显示尖端表层原子的清晰图像,其中每一亮点都是单个原子的像。为了使图像得到增强,在荧光屏前面放置一块微通道板,当气体离子射入微通道板后,产生一束增强的二次电子,二次电子轰击到荧光屏上产生一个增强的亮斑。

原子探针场离子显微镜的作用

简单的说是做元素分布的,上海大学有。可以看出原子的分布,晶界偏聚了啥原子,用处蛮大,国内只有上海大学有。确切的说是三维原子探针只有上海大学有,且有两个。场离子显微镜国内现在应该有几个吧。
主要是可以给出纳米空间内的元素三维分布情况,研究纳米析出相或者纳米团簇、偏聚等问题,可以既给出原子位置又给出原子是什么。在此领域要比其它分析手段先进很多。新的一台可以分析150 nm×150 nm×深度空间的内容。

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