Sonda atomowa - Atom probe

Wizualizacja danych uzyskanych z sondy atomowej, każdy punkt reprezentuje zrekonstruowaną pozycję atomu z wykrytych odparowanych jonów.

Sonda atom wprowadzono na 14 pola Symposium emisji w 1967 przez Erwin Wilhelm Müller i JA Panitz . Połączył on polowy mikroskop jonowy ze spektrometrem mas mającym możliwość wykrywania pojedynczych cząstek i po raz pierwszy przyrząd mógł „... określić charakter pojedynczego atomu widzianego na powierzchni metalu i wybranego z sąsiednich atomów według uznania obserwatora”.

Sondy atomowe różnią się od konwencjonalnych mikroskopów optycznych lub elektronowych pod tym względem, że efekt powiększenia pochodzi z powiększenia zapewnianego przez silnie zakrzywione pole elektryczne, a nie z manipulacji ścieżkami promieniowania. Metoda ma charakter destrukcyjny, usuwając jony z powierzchni próbki w celu ich zobrazowania i identyfikacji, generując powiększenia wystarczające do obserwowania pojedynczych atomów usuwanych z powierzchni próbki. Poprzez sprzężenie tej metody powiększenia ze spektrometrią mas czasu przelotu , jony odparowane przez zastosowanie impulsów elektrycznych mogą mieć obliczony stosunek masy do ładunku.

Poprzez sukcesywne odparowywanie materiału, z próbki usuwane są warstwy atomów, co pozwala na badanie nie tylko powierzchni, ale również przez sam materiał. Metody komputerowe są wykorzystywane do odbudowy trójwymiarowego widoku próbki przed jej odparowaniem, dostarczając informacji w skali atomowej o strukturze próbki, a także dostarczając informacje o typach atomów. Instrument umożliwia trójwymiarową rekonstrukcję do miliardów atomów z ostrej końcówki (odpowiadającej objętości próbki 10 000-10 000 000  nm 3 ).

Przegląd

Próbki sondy atomowej są ukształtowane tak, aby pośrednio zapewniały wysoce zakrzywiony potencjał elektryczny, aby wywołać wynikowe powiększenie, w przeciwieństwie do bezpośredniego stosowania soczewek, takich jak soczewki magnetyczne . Co więcej, w normalnej pracy (w przeciwieństwie do trybów jonizacji polem) sonda atomowa nie wykorzystuje wtórnego źródła do sondowania próbki. Próbka jest raczej odparowywana w sposób kontrolowany (odparowanie w terenie), a odparowane jony są uderzane w detektor, który jest zwykle oddalony o 10 do 100 cm.

Próbki muszą mieć geometrię igły i są wytwarzane podobnymi technikami jak elektropolerowanie próbek TEM lub metody zogniskowanej wiązki jonów . Od 2006 r. stały się dostępne komercyjne systemy z pulsacją laserową, co rozszerzyło zastosowanie z próbek wyłącznie metalicznych na półprzewodniki, materiały izolacyjne, takie jak ceramika, a nawet materiały geologiczne. Przygotowanie odbywa się, często ręcznie, w celu wytworzenia promienia końcówki wystarczającego do wzbudzenia silnego pola elektrycznego o promieniach rzędu 100  nm .

Aby przeprowadzić eksperyment z sondą atomową, bardzo ostrą próbkę w kształcie igły umieszcza się w komorze ultrawysokiej próżni . Po wprowadzeniu do systemu próżniowego próbka jest redukowana do temperatur kriogenicznych (zwykle 20-100 K) i manipulowana tak, aby czubek igły był skierowany w stronę detektora jonów. Do próbki przykłada się wysokie napięcie i albo impuls laserowy jest przykładany do próbki, albo impuls napięciowy (zwykle 1-2 kV) z częstotliwością powtarzania impulsów w zakresie setek kiloherców jest przykładany do przeciwelektrody. Przyłożenie impulsu do próbki pozwala na wyrzucenie pojedynczych atomów na powierzchnię próbki jako jon z powierzchni próbki w znanym czasie. Zazwyczaj amplituda impulsu i wysokie napięcie na próbce są sterowane komputerowo, aby zachęcić tylko jeden atom do jonizacji na raz, ale możliwe są wielokrotne jonizacje. Opóźnienie między przyłożeniem impulsu a wykryciem jonu(ów) w detektorze pozwala na obliczenie stosunku masy do ładunku.

Chociaż niepewność w masie atomowej obliczona metodami czasu przelotu w sondzie atomowej jest wystarczająco mała, aby umożliwić wykrycie pojedynczych izotopów w materiale, ta niepewność może nadal, w niektórych przypadkach, utrudniać definitywną identyfikację gatunków atomowych. Efekty takie jak superpozycja różnych jonów z usuniętymi wieloma elektronami lub obecność formacji złożonych podczas parowania mogą spowodować, że dwa lub więcej gatunków będzie mieć wystarczająco krótki czas przelotu, aby ostateczna identyfikacja była niemożliwa.

Historia

Mikroskopia jonów polowych

Mikroskopia jonów pole jest modyfikacją mikroskop polowy , w którym strumień elektronów tuneli emitowane od wierzchołka ostrej igły jak końcówki katodą poddane wystarczająco silnego pola elektrycznego (~ 3-6 V / nm). Igła jest skierowana w stronę ekranu luminoforowego, aby stworzyć rzutowany obraz funkcji roboczej na wierzchołku końcówki. Rozdzielczość obrazu jest ograniczona do (2-2,5 nm), ze względu na efekty mechaniki kwantowej i boczne zmiany prędkości elektronów.

W polowej mikroskopii jonowej końcówka jest chłodzona kriogenem i jej polaryzacja jest odwrócona. Gdy gaz do obrazowania (zwykle wodór lub hel) jest wprowadzany pod niskim ciśnieniem (<0,1 Pascala), jony gazu w wysokim polu elektrycznym na wierzchołku końcówki ulegają jonizacji w polu i wytwarzają rzutowany obraz wystających atomów na wierzchołku końcówki. Rozdzielczość obrazu zależy przede wszystkim od temperatury końcówki, ale nawet przy 78 Kelvinach osiągana jest rozdzielczość atomowa.

10-cm sonda atomowa

10 cm atom sondy , wynalezione 1973 JA Panitz jest „nowe i proste, które sondy atom umożliwia szybki w identyfikacji gatunków głębokość lub więcej zwykle atom po atomie analizy dostarczonego przez jego poprzedników ... w przyrząd, mającego objętość mniejsza niż dwa litry, w której ruch końcówki jest zbędny, a problemy ze stabilnością i wyrównaniem impulsu parowania, wspólne dla poprzednich konstrukcji, zostały wyeliminowane.” Udało się to osiągnąć poprzez połączenie spektrometru masowego TOF z dwukanałowym detektorem płytkowym o zbliżeniowym zogniskowaniu, obszarem dryfu 11,8 cm i polem widzenia 38°. Można uzyskać obraz FIM lub obraz desorpcji atomów usuniętych z wierzchołka końcówki emitera pola. 10-cm sonda atomowa została nazwana protoplastą późniejszych sond atomowych, w tym instrumentów komercyjnych.

Obrazująca sonda atomowa

Obrazowania Atom Sonda ( IAP ) wprowadzono w 1974 roku przez JA Panitz . Zawiera on cechy 10-centymetrowej sondy atomowej, ale „… całkowicie odbiega od [poprzedniej] filozofii sondy atomowej. Zamiast próbować określić tożsamość gatunku powierzchniowego wytwarzającego wstępnie wybraną plamkę obrazu jonowego, chcemy określić pełny rozkład krystalograficzny gatunku powierzchniowego o wcześniej wybranym stosunku masy do ładunku. Załóżmy teraz, że zamiast działać w sposób ciągły [detektor], jest on włączany na krótki czas zbieżnie z przybyciem wcześniej wybranego gatunku będącego przedmiotem zainteresowania poprzez przyłożenie impulsu bramki w czasie T po dotarciu impulsu parowania do próbki. Jeśli czas trwania impulsu bramki jest krótszy niż czas podróży między sąsiednimi gatunkami, tylko ten gatunek powierzchniowy o unikalnym czasie podróży T zostanie wykryty i zostanie wyświetlony jego pełny rozkład krystalograficzny.” Został opatentowany w 1975 roku jako spektrometr desorpcji pola . Przydomek Imaging Atom-Probe został wymyślony przez AJ Waugh w 1978 roku, a instrument został szczegółowo opisany przez JA Panitza w tym samym roku.

Tomografia sondy atomowej (APT)

Współczesna tomografia z sondą atomową (APT) wykorzystuje detektor pozycyjny do wywnioskowania bocznej lokalizacji atomów. Pomysł APT, zainspirowany patentem spektrometru desorpcji pola JA Panitza , został opracowany przez Mike'a Millera w 1983 roku, a jego kulminacją był pierwszy prototyp w 1986 roku. W instrumencie wprowadzono różne udoskonalenia, w tym zastosowanie tzw. czuły (PoS) detektor Alfreda Cerezo, Terence'a Godfreya i George'a DW Smitha z Oxford University w 1988 roku. Tomographic Atom Probe (TAP), opracowany przez naukowców z University of Rouen we Francji w 1993 roku, wprowadził wielokanałowy system pomiaru czasu i wieloanodowy szyk. Oba instrumenty (PoSAP i TAP) zostały skomercjalizowane odpowiednio przez Oxford Nanoscience i CAMECA . Od tego czasu wprowadzono wiele udoskonaleń w celu zwiększenia pola widzenia, rozdzielczości masy i pozycji oraz szybkości akwizycji danych instrumentu. Lokalna sonda atomowa elektrody została po raz pierwszy wprowadzona w 2003 roku przez firmę Imago Scientific Instruments. W 2005 r. komercjalizacja impulsowej sondy laserowej atomowej (PLAP) rozszerzyła możliwości badań z materiałów wysoce przewodzących (metali) do słabych przewodników (półprzewodników takich jak krzem), a nawet materiałów izolacyjnych. AMETEK przejął CAMECA w 2007 roku i Imago Scientific Instruments (Madison, WI) w 2010 roku, czyniąc firmę jedynym komercyjnym deweloperem APT z ponad 110 instrumentami zainstalowanymi na całym świecie w 2019 roku.

Pierwsze kilkadziesiąt lat pracy z APT skupiało się na metalach. Jednak wraz z wprowadzeniem laserowych, impulsowych sond atomowych zastosowania poszerzyły się o półprzewodniki, materiały ceramiczne i geologiczne, z pewnymi pracami nad biomateriałami. Najbardziej zaawansowane badania materiału biologicznego na bieżąco za pomocą apt zaangażowany Analizując strukturę chemiczną zębów radula z chiton Chaetopleura apiculata . W tym badaniu zastosowanie APT pokazało mapy chemiczne włókien organicznych w otaczającym nanokrystalicznym magnetycie w zębach chitonowych, które często były kolokowane z sodem lub magnezem . Zostało to pogłębione w celu zbadania kłów słonia , zębiny i ludzkiego szkliwa .

Teoria

Parowanie w terenie

Parowanie pola to efekt, który może wystąpić, gdy atom związany na powierzchni materiału znajduje się w obecności odpowiednio wysokiego i odpowiednio skierowanego pola elektrycznego, przy czym pole elektryczne jest różnicą potencjału elektrycznego (napięcia) względem odległości. Po spełnieniu tego warunku wystarczy, że lokalne wiązanie na powierzchni próbki może zostać przezwyciężone przez pole, co pozwoli na odparowanie atomu z powierzchni, z którą jest w inny sposób związany.

Lot jonowy

Niezależnie od tego, czy odparowano z samego materiału, czy zjonizowano z gazu, jony, które są odparowywane, są przyspieszane przez siłę elektrostatyczną, pobierając większość swojej energii w obrębie kilku promieni końcówki próbki.

Następnie siła przyspieszenia na dowolny jon jest kontrolowana przez równanie elektrostatyczne , gdzie n jest stanem jonizacji jonu, a e jest podstawowym ładunkiem elektrycznym.

Można to przyrównać do masy jonu, m , poprzez prawo Newtona (F=ma):

Efekty relatywistyczne w locie jonów są zwykle ignorowane, ponieważ osiągalne prędkości jonów to tylko bardzo mały ułamek prędkości światła.

Zakładając, że jon jest przyspieszany w bardzo krótkim czasie, można założyć, że porusza się on ze stałą prędkością. Jako jony uda od wierzchołka przy napięciu V 1 do pewnego potencjału masy nominalnego, prędkość, z jaką porusza się jon może być określona przez energię przeniesiono do jonu w czasie (lub prawie) jonizację. Dlatego prędkość jonów można obliczyć za pomocą następującego równania, które wiąże energię kinetyczną z przyrostem energii wywołanym polem elektrycznym, ujemną wynikającą z utraty elektronów tworzących ładunek dodatni netto.

Gdzie U to prędkość jonów. Rozwiązując dla U , znajdujemy następującą zależność:

Powiedzmy, że przy pewnym napięciu jonizacji pojedynczo naładowany jon wodorowy osiąga prędkość wynikową 1,4x10^6 ms- 1 przy 10~kV. Pojedynczo naładowany jon deuteru w warunkach próbki uzyskałby około 1,4x10^6/1,41 ms -1 . Gdyby detektor został umieszczony w odległości 1 m, czas przelotu jonów wynosiłby 1/1,4x10^6 i 1,41/1,4x10^6 s. Tak więc czas przybycia jonu może być wykorzystany do wywnioskowania samego typu jonu, jeśli znany jest czas parowania.

Z powyższego równania można to zmienić, aby pokazać, że

biorąc pod uwagę znaną odległość lotu. F, dla jonu i znany czas lotu, t,

a zatem można podstawić te wartości, aby uzyskać masę do naładowania dla jonu.

Tak więc dla jonu, który przemierza tor lotu 1 m, w czasie 2000 ns, przy początkowym napięciu przyspieszającym 5000 V (V w jednostkach Si to kg·m^2.s^-3.A^-1) i zauważając, że jedna amu to 1× 10-27  kg, stosunek masy do ładunku (bardziej poprawnie stosunek masy do wartości jonizacji) wynosi ~3,86 amu/ładunek. Liczba usuniętych elektronów, a tym samym dodatni ładunek netto jonu, nie jest znana bezpośrednio, ale można ją wywnioskować z histogramu (widma) obserwowanych jonów.

Powiększenie

Powiększenie w atomie wynika z rzutowania jonów promieniowo od małej, ostrej końcówki. Następnie w dalekim polu jony zostaną znacznie wzmocnione. To powiększenie jest wystarczające do obserwowania zmian pola wywołanych pojedynczymi atomami, umożliwiając w ten sposób obrazowanie pojedynczych atomów w trybie jonów w polu i parowania w polu.

Standardowym modelem projekcji sondy atomowej jest geometria emitera oparta na obrocie przekroju stożkowego , takiego jak kula, hiperboloida lub paraboloida . W przypadku tych modeli końcówek rozwiązania pola mogą być aproksymowane lub otrzymywane analitycznie. Powiększenie emitera sferycznego jest odwrotnie proporcjonalne do promienia końcówki, biorąc pod uwagę rzut bezpośrednio na ekran sferyczny, geometrycznie można uzyskać następujące równanie.

Gdzie R ekran jest promieniem ekranu wykrywania z centrum wierzchołka, a R końcówka promienia końcówki. Praktyczne odległości pomiędzy końcówką a ekranem mogą wynosić od kilku centymetrów do kilku metrów, przy czym większy obszar detektora jest wymagany w celu uzyskania tego samego pola widzenia .

Praktycznie rzecz biorąc, użyteczne powiększenie będzie ograniczone kilkoma efektami, takimi jak boczne drgania atomów przed odparowaniem.

Podczas gdy powiększenie zarówno mikroskopów z sondą jonową, jak i atomową jest niezwykle duże, dokładne powiększenie zależy od warunków specyficznych dla badanej próbki, więc w przeciwieństwie do konwencjonalnych mikroskopów elektronowych , często bezpośrednia kontrola nad powiększeniem jest niewielka, a ponadto uzyskiwane obrazy może mieć silnie zmienne powiększenia ze względu na fluktuacje kształtu pola elektrycznego na powierzchni.

Rekonstrukcja

Obliczeniowa konwersja danych sekwencji jonów, uzyskanych z detektora pozycyjnego, na trójwymiarową wizualizację typów atomów, jest określana jako „rekonstrukcja”. Algorytmy rekonstrukcji są zazwyczaj oparte na geometrii i mają kilka sformułowań literaturowych. Większość modeli do rekonstrukcji zakłada, że ​​końcówka jest obiektem sferycznym, i wykorzystuje poprawki empiryczne do projekcji stereograficznej, aby przekonwertować pozycje detektora z powrotem na powierzchnię 2D osadzoną w przestrzeni 3D, R 3 . Zamiatanie tej powierzchni przez R 3, w zależności od danych wejściowych sekwencji jonowych, takich jak za pomocą jonów zamawiania, objętość, która jest generowana na pozycji detektora położenia 2D można obliczyć i umieszczone przestrzeni trójwymiarowej.

Zazwyczaj przemiatanie przybiera prostą formę posuwu powierzchni, tak że powierzchnia jest rozszerzana w sposób symetryczny wokół swojej osi posuwu, z szybkością posuwu ustawioną przez objętość przypisaną każdemu wykrytemu i zidentyfikowanemu jonowi. Powoduje to, że ostateczna zrekonstruowana objętość przybiera zaokrąglony stożkowaty kształt, podobny do lotki do badmintona . Wykryte zdarzenia stają się w ten sposób danymi chmury punktów z przypisanymi eksperymentalnie zmierzonymi wartościami, takimi jak czas przelotu jonów lub eksperymentalnie wyprowadzone wielkości, np. czas przelotu lub dane z detektora.

Ta forma manipulacji danymi pozwala na szybką wizualizację i analizę komputerową, z danymi przedstawionymi jako dane chmury punktów z dodatkowymi informacjami, takimi jak masa każdego jonu do naładowania (obliczona z powyższego równania prędkości), napięcie lub inna pomocnicza mierzona wielkość lub obliczenia z niej .

Funkcje danych

Kanoniczną cechą danych sondy atomowej jest ich wysoka rozdzielczość przestrzenna w kierunku przez materiał, która została przypisana uporządkowanej sekwencji parowania. Dane te mogą zatem obrazować w pobliżu atomowo ostrych zakopanych interfejsów wraz z powiązanymi informacjami chemicznymi.

Dane uzyskane z procesu parowania nie są jednak pozbawione artefaktów, które tworzą proces fizycznego parowania lub jonizacji. Kluczową cechą obrazów parowania lub jonów w polu jest to, że gęstość danych jest wysoce niejednorodna z powodu pofałdowania powierzchni próbki w skali atomowej. To pofałdowanie powoduje powstawanie silnych gradientów pola elektrycznego w strefie bliskiego wierzchołka (rzędu promienia atomowego lub mniej od wierzchołka), które podczas jonizacji odchyla jony od normalnego pola elektrycznego.

Wynikowe ugięcie oznacza, że ​​w tych obszarach o dużej krzywiźnie, tarasom atomowym towarzyszy silna anizotropia gęstości detekcji. Tam, gdzie występuje to z powodu kilku atomów na powierzchni, zwykle określa się je mianem „bieguna”, ponieważ pokrywają się one z osiami krystalograficznymi próbki ( FCC , BCC , HCP ) itp. Gdy krawędzie tarasu atomowego powodują ugięcie , tworzy się linia o niskiej gęstości, która jest określana jako „linia strefy”.

Te bieguny i linie stref, chociaż wywołują fluktuacje gęstości danych w zrekonstruowanych zestawach danych, co może okazać się problematyczne podczas analizy po analizie, mają kluczowe znaczenie dla określenia informacji, takich jak powiększenie kątowe, ponieważ związki krystalograficzne między cechami są zazwyczaj dobrze znane.

Przy rekonstrukcji danych, ze względu na parowanie kolejnych warstw materiału z próbki, wartości rekonstrukcji bocznej i wgłębnej są wysoce anizotropowe. Wyznaczanie dokładnej rozdzielczości instrumentu ma ograniczone zastosowanie, ponieważ rozdzielczość urządzenia zależy od fizycznych właściwości analizowanego materiału.

Systemy

Od początku istnienia metody powstało wiele projektów. Pierwotne polowe mikroskopy jonowe, prekursory nowoczesnych sond atomowych, były zazwyczaj urządzeniami z dmuchanego szkła, opracowywanymi przez poszczególne laboratoria badawcze.

Układ systemu

Sonda atomowa składa się co najmniej z kilku kluczowych elementów wyposażenia.

  • System próżniowy do utrzymywania  wymaganych niskich ciśnień (~10 -8 do 10 -10 Pa), zazwyczaj klasyczna 3-komorowa konstrukcja UHV.
  • System do manipulacji próbkami w próżni, w tym systemy podglądu próbek.
  • System chłodzenia redukujący ruch atomów, taki jak obwód chłodniczy z helem, zapewniający temperatury próbki tak niskie, jak 15K.
  • System wysokiego napięcia do podnoszenia napięcia stałego próbki w pobliżu progu parowania pola.
  • System pulsacji wysokiego napięcia, używany do tworzenia zdarzeń parowania pola w czasie
  • Przeciwelektroda, która może mieć prosty kształt dysku (jak EIKOS™ lub sondy atomowe wcześniejszej generacji) lub lokalna elektroda w kształcie stożka, jak w systemie LEAP®. Impuls napięciowy (ujemny) jest zwykle przykładany do przeciwelektrody.
  • System detekcji pojedynczych jonów energetycznych, który zawiera informacje o pozycji XY i TOF.

Ewentualnie sonda atomowa może również zawierać laserowo-optyczne układy do celowania i pulsowania wiązki laserowej, jeśli stosuje się metody naparowywania laserowego. Do niektórych badań można również zastosować układy reakcji in-situ, grzejniki lub obróbkę plazmą, jak również wprowadzenie czystego gazu szlachetnego do FIM.

Występ

Ilość zbieranych jonów była wcześniej ograniczona do kilku tysięcy lub dziesiątek tysięcy zdarzeń jonowych. Późniejszy rozwój elektroniki i oprzyrządowania zwiększył tempo gromadzenia danych dzięki zestawom danych składającym się z setek milionów atomów (objętość zestawu danych 10 7  nm 3 ). Czasy zbierania danych różnią się znacznie w zależności od warunków doświadczalnych i liczby zebranych jonów. Eksperymenty trwają od kilku minut do wielu godzin.

Aplikacje

Metalurgia

Sonda atomowa była zwykle wykorzystywana w analizie chemicznej układów stopowych na poziomie atomowym. Stało się to w wyniku pulsowania napięciowego sondy atomowej, która zapewnia dobre informacje chemiczne i wystarczające informacje przestrzenne w tych materiałach. Próbki metali ze stopów o dużych ziarnach można łatwo wytworzyć, szczególnie z próbek drutu, przy czym dobre wyniki dają techniki ręcznego elektropolerowania.

Następnie sonda atomowa została wykorzystana do analizy składu chemicznego szerokiej gamy stopów.

Takie dane mają kluczowe znaczenie przy określaniu wpływu składników stopu w materiale masowym, identyfikacji cech reakcji w stanie stałym, takich jak wytrącanie się fazy stałej. Takie informacje mogą nie nadawać się do analizy innymi środkami (np. TEM ) ze względu na trudności w wygenerowaniu trójwymiarowego zbioru danych ze składem.

Półprzewodniki

Materiały półprzewodnikowe są często analizowane w sondzie atomowej, jednak przygotowanie próbki może być trudniejsze, a interpretacja wyników może być bardziej złożona, szczególnie jeśli półprzewodnik zawiera fazy, które parują przy różnych natężeniach pola elektrycznego.

Zastosowania takie jak implantacja jonów mogą być wykorzystywane do identyfikacji dystrybucji domieszek wewnątrz materiału półprzewodnikowego, co ma coraz większe znaczenie w prawidłowym projektowaniu nowoczesnej elektroniki w skali nanometrycznej.

Ograniczenia

  • Materiały domyślnie kontrolują osiągalną rozdzielczość przestrzenną.
  • Geometria próbki podczas analizy jest niekontrolowana, ale kontroluje zachowanie rzutowania, stąd kontrola nad powiększeniem jest niewielka. Powoduje to zniekształcenia w wygenerowanym komputerowo zbiorze danych 3D. Interesujące cechy mogą wyparować w sposób fizyczny w inny sposób niż próbka zbiorcza, zmieniając geometrię projekcji i powiększenie zrekonstruowanej objętości. Daje to silne zniekształcenia przestrzenne w końcowym obrazie.
  • Możliwość wyboru głośności może być ograniczona. Metody przygotowania specyficzne dla miejsca, np. za pomocą przygotowania skupionej wiązki jonów , choć bardziej czasochłonne, mogą być stosowane w celu ominięcia takich ograniczeń.
  • Nakładanie się jonów w niektórych próbkach (np. między tlenem a siarką) skutkowało niejednoznacznymi analizowanymi gatunkami. Można to złagodzić poprzez wybór temperatury eksperymentu lub energii wejściowej lasera, aby wpłynąć na liczbę jonizacyjną (+, ++, 3+ itd.) zjonizowanych grup. Analiza danych może być w niektórych przypadkach wykorzystana do statystycznego odzyskania nakładających się danych.
  • Gazy o niskiej masie cząsteczkowej ( wodór i hel ) mogą być trudne do usunięcia z komory analitycznej i mogą być adsorbowane i emitowane z próbki, nawet jeśli nie są obecne w oryginalnej próbce. Może to również ograniczyć identyfikację wodoru w niektórych próbkach. Z tego powodu do przezwyciężenia ograniczeń zastosowano próbki deuterowane .
  • Wyniki mogą zależeć od parametrów użytych do konwersji wykrytych danych 2D na 3D. W bardziej problematycznych materiałach prawidłowa rekonstrukcja może nie zostać wykonana z powodu ograniczonej wiedzy o prawdziwym powiększeniu; szczególnie jeśli nie można zaobserwować stref lub obszarów biegunowych.

Bibliografia

  1. ^ Muller, Erwin W. ; Panitz, John A. ; McLane, S. Brooks (1968). „Mikroskop jonowy z sondą atomową”. Przegląd instrumentów naukowych . 39 (1): 83-86. Kod Bib : 1968RScI...39...83M . doi : 10.1063/1.1683116 . ISSN  0034-6748 .
  2. ^ Müller, EW (1970). „Mikroskop jonowy z sondą atomową”. Naturwissenschaften. 5 : 222–230. Cytowanie dziennika wymaga |journal=( pomoc )
  3. ^ Miller, M; Smith, G. (1989). Mikroanaliza sond atomowych: zasady i zastosowania w problemach materiałowych . Towarzystwo Badań Materiałowych. Numer ISBN 978-0-931837-99-9.
  4. ^ B Miller, M. (2000). Tomografia sondy atomowej: analiza na poziomie atomowym . Wydawnictwo Akademickie / Plenum Kluwer. Numer ISBN 978-0-306-46415-7.
  5. ^ Dolina, John W.; Reinhard, David A.; Cavosie, Aaron J.; Ushikubo, Takayuki; Lawrence, Daniel F.; Larson, David J.; Kelly, Thomas F.; Snoeyenbos, David R.; Strickland, Ariel (01.07.2015). "Nano- i mikro-geochronologia cyrkonu hadeańskiego i archaicznego za pomocą tomografii atomowej i SIMS: nowe narzędzia dla starych minerałów" (PDF) . Amerykański mineralog . 100 (7): 1355–1377. Kod Bib : 2015AmMin.100.1355V . doi : 10.2138/am-2015-5134 . ISSN  0003-004X . S2CID  51933115 .
  6. ^ Gomer, R (1961). Emisja pola i jonizacja pola . Wydawnictwo Uniwersytetu Harvarda. Numer ISBN 978-1-56396-124-3.
  7. ^ Tsong, T (1990). Pole sondy atomowej Mikroskopia jonowa: Emisja jonów pola i Powierzchnie i interfejsy w rozdzielczości atomowej . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. Numer ISBN 978-0-521-36379-2.
  8. ^ Müller, Erwin W.; Bahadur, Kanwar (1956). „Pole jonizacji gazów na powierzchni metalu i rozdzielczość mikroskopu jonowego pola”. Fiz. ks . 102 (1): 624–631. Kod Bibcode : 1956PhRv..102..624M . doi : 10.1103/PhysRev.102.624 .
  9. ^ Panitz, John A. (1973). „Sonda atomowa 10 cm”. Przegląd instrumentów naukowych . 44 (8): 1034–1038. Kod bib : 1973RScI...44.1034P . doi : 10.1063/1.1686295 .
  10. ^ Seidman, David N. (2007). „Trójwymiarowa Tomografia sondy atomowej: postępy i zastosowania”. Roczny przegląd badań materiałowych . 37 : 127–158. Kod Bibcode : 2007AnRMS..37..127S . doi : 10.1146/annurev.matsci.37.052506.084200 .
  11. ^ Panitz, John A. (1974). „Rozmieszczenie krystalograficzne gatunków desorbowanych w polu”. Journal of Vacuum Science and Technology . 11 (1): 207–210. Kod Bibcode : 1974JVST...11..206P . doi : 10.1116/1.1318570 . ISSN  0022-5355 .
  12. ^ Panitz, John A. „Spektrometr desorpcji pola”. Patent USA 3,868,507 .
  13. ^ Waugh, AJ (1978). „Obrazowanie sonda atomowa przy użyciu pojedynczej płytki kanału bramkowanego czasowo”. J. Fiz. E: Nauka. Instrument . 11 (1): 49–52. Kod Bibcode : 1978JPhE...11...49W . doi : 10.1088/0022-3735/11/1/012 .
  14. ^ Panitz, John A. (1978). „Obrazowanie spektroskopii masowej sondy atomowej”. Postęp w nauce o powierzchni . 8 (6): 219–263. Kod Bibcode : 1978PrSS....8..219P . doi : 10.1016/0079-6816(78)90002-3 . ISSN  0079-6816 .
  15. ^ Bunton, J.; Lenz, D; Olson, J; Thompson, K; Ulfiga, R; Larson, D; Kelly, T (2006). „Rozwój oprzyrządowania w tomografii sondy atomowej: Zastosowania w badaniach półprzewodników” . Mikroskopia i Mikroanaliza . 12 (2): 1730–1731. Kod bib : 2006MiMic..12.1730B . doi : 10.1017/S1431927606065809 . ISSN  1431-9276 .
  16. ^ B Kelly TF; Larson, DJ (2012). „Tomografia sondy atomowej 2012”. Roczny przegląd badań materiałowych . 42 : 1-31. Kod bib : 2012AnRMS..42....1K . doi : 10.1146/annurev-matsci-070511-155007 .
  17. ^ B Gordon lm; Joester, D. (2011). „Nanoskalowa tomografia chemiczna zakopanych interfejsów organiczno-nieorganicznych w zębie chitonowym”. Natura . 469 (7329): 194-197. Kod Bibcode : 2011Natur.469..194G . doi : 10.1038/nature09686 . PMID  21228873 . S2CID  4430261 .
  18. ^ Gordon, LM; Tran, L.; Joester, D. (2012). „Tomografia sondy atomowej apatytów i tkanek mineralizowanych typu kostnego”. ACS Nano . 6 (12): 10667–10675. doi : 10.1021/nn3049957 . PMID  23176319 .
  19. ^ Fontaine, Alexandre La; Cairney, Julia (lipiec 2017). „Tomografia sondy atomowej szkliwa zębów człowieka i dokładna identyfikacja magnezu i węgla w widmie masowym” . Mikroskopia i Mikroanaliza . 23 (S1): 676–677. Kod bib : 2017MiMic..23S.676L . doi : 10.1017/S1431927617004044 . ISSN  1431-9276 .

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne