补充资料：场离子显微术及原子探针

场离子显微术及原子探针
field ion microscopy and atom probe

　　场离子显微术及原子探针field ion mieroscoPyand atom probe应用制成针尖状试样表面的场电离及场蒸发原理，观察金属表面原子排列并在原子尺度进行显微分析的仪器及技术。1956年E.W.米勒(Mul-ler)在针尖试样上施加正电压，用液氮冷却样品并在样品周围充入氦气，得到了能够分辨单个原子的钨场离子象，奠定了场离子显微镜的基础。 基本原理场离子显微镜是应用场电离原理制成的。在超高真空及液氮温度下，在针尖状(曲率半径小于1000人)金属试样上施加5一20kV正高压，使试样尖端获得很高的场强(4一SV/人)，能将靠近试样表面的成象气体(常用氦气)通过隧道效应在针尖表面产生场电离。成象气体分子在针尖附近被极化，然后被吸引到带正电的针尖表面并在低温的针尖表面上连续地跳跃，不断地损失其动能而降低跳跃振幅直到在某些特定的表面原子(凸出位置)附近被电离(图l)。电离后正离子沿场强方向飞向荧光屏，在荧光屏上即可观察到场离子象。/庐了少丫/丈卡/入场吸附嵘子.凸出原子离化气体X场电离区.极化产毛体: 图l成象气体在针尖表面电离机理示意 原子探针是应用场蒸发原理制成的。在超高真空及液氮冷却试样条件下，在针尖试样上施加足够的正高压，试样表面原子开始形成离子并离开针尖表面。这称场燕发。有两种物理模型(镜象势垒和电荷交换模型)描述场蒸发过程，认为针尖试样表面在电场(F)作用下使原子获得活化能(Q)，克服金属表面势垒而离开表面。这时离子便在无场管道中飞向探测器。测量离子的飞行时间以鉴别其化学成分便构成了飞行时间质谱计。这是原子探针的基础。 仪器结构及特点早期的场离子显微镜曾用玻瑞制成超高真空系统(10一sPa)。现在已把场离子显徽镜和飞行时间质谱计联合在一起构成场离子显微镜原子探针(F IM一AP)，用不锈钢制成可烘烤的超高真空系统。FIM一AP是直接观察表面原子排列图象并侧定单个原子的仪器。场离子显微镜原子探针(图2)包括真空系统、成象电压和高压脉冲电源、电子计时检测系统和计算机数据处理等。

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