APT介绍

Atom Probe Tomography Schematic

原子探针断层分析术(APT或三维原子探针)是唯一能够在原子尺度上进行三维映射和化学组分测量(深度分辨率约0.1-0.3纳米,横向0.3-0.5纳米)的材料分析技术,可提供广泛的功能。自早期开发以来,原子探针断层分析术就为材料科学的重大进步做出了贡献。

样品以尖锐尖端的形式制备。冷却的尖端在高直流电压(3-15千伏)下偏置。尖端极小的半径和高电压在尖端表面处产生了非常高的静电场(数十伏/纳米),就在原子蒸发位置下方。在激光或高压脉冲下,通过场效应(接近100%电离),一个或多个原子从表面蒸发,并以非常高的探测效率投射到位置敏感探测器(PSD)上。离子化效率高达80%,高于任何其他三维显微镜的分析效率。

以上示意图说明了原子探针断层分析术的原理,显示了样品和二维位置敏感探测器。t(脉冲)是作用于样品尖端的激光或电压脉冲,它触发了离子的场蒸发,t(事件)是离子到达探测器的时间。

探测器可以同时测量:

  • 离子的飞行时间:测量激光或电压脉冲之间以及到达PSD的时间可帮助确定质荷比(m/q)。
  • 离子冲击探测器的(X,Y)位置:测量X-Y位置和离子到达PSD的顺序可帮助重建原子在尖端上的原始位置。

通过重复这个序列,可逐渐将原子从尖端上去除,并且能够在原子尺度上重建材料的三维图像。

CAMECA原子探针断层分析术产品系列包括LEAP 5000系列和EIKOS APT系列。CAMECA原子探针是与法国鲁昂大学的GPM材料研究小组合作开发的。

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