mikroskop jonowy
 
Encyklopedia PWN
mikroskop jonowy, ang. Field Ion Microscope (FIM), projektor jonowy,
przyrząd do badania (obrazowania) struktury powierzchni ciał metalicznych w skali atomowej.
Przyrząd, oprac. 1956 przez amer. fizyka E. Müllera, ma postać szklanego naczynia, w którym jest umocowana metal. igła z ostrzem, wykonanym z badanego materiału, umieszczonym naprzeciw fluoryzującego ekranu. Z przestrzeni, w której znajduje się ostrze i ekran, usuwa się powietrze, a wprowadza niewielką ilość gazu szlachetnego, zwykle helu. Igła i ekran stanowią elektrody, pomiędzy które przykłada się stałe napięcie rzędu 10 kV (igła ma potencjał dodatni). Duża krzywizna czubka ostrza sprawia, że pole elektr. w jego sąsiedztwie osiąga bardzo duże wartości, wystarczające do jonizacji znajdujących się w pobliżu atomów helu. Zjonizowany atom helu (jon dodatni) zostaje odrzucony w kierunku ekranu i poruszając się po linii prostej, uderza w ekran, co powoduje powstanie na nim świecącego punktu; punkt ten odwzorowuje na ekranie położenie atomu ostrza, w sąsiedztwie którego powstał jon helu. Powiększenie uzyskiwane w m.j. jest określone stosunkiem rozmiarów ekranu (rzędu 10 cm) do rozmiarów aktywnego pola na czubku ostrza (rzędu 10 nm) i osiąga wartości rzędu miliona. Istnieją m.j., w których wykorzystuje się proces odrywania jonów od powierzchni ostrza za pomocą impulsów pola elektr., a wbudowany w mikroskop czuły spektrometr masowy (analizator czasu przelotu jonów) pozwala na ich identyfikację. Taki złożony przyrząd, zw. sondą atomową (ang. Atom Probe), umożliwia obrazowanie struktury i analizę składu chem. pewnej objętości badanego materiału atom po atomie, jest więc obecnie najsubtelniejszym narzędziem służącym do badań struktury materiałów. Zastosowanie zarówno m.j., jak i sondy atomowej, jest jednak ograniczone do materiałów, które są dobrymi przewodnikami elektryczności i wykazują dużą mech. wytrzymałość (trzeba z nich wykonać ostrza o bardzo małym promieniu krzywizny czubka, wytrzymujące ogromne siły działające w silnym polu elektr.). M.j. był pierwszym przyrządem obrazującym atomową strukturę materiałów. Obecnie zamiast m.j. częściej stosuje się mikroskop tunelowy skaningowy i mikroskop sił atomowych.
Jan Kozubowski
zgłoś uwagę
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia