Микрозонд
Микрозонд стабильный и хорошо сфокусированный пучок заряженных частиц ( электронов или ионов — это инструмент, который направляет на образец ).
Типы
[ редактировать ]Когда первичный пучок состоит из ускоренных электронов, зонд называется электронным микрозондом термин ионный микрозонд , когда первичный пучок состоит из ускоренных ионов, используется . Термин «микрозонд» также можно применять к оптическим аналитическим методам, когда прибор предназначен для анализа микрообразцов или микрообластей более крупных образцов. Такие методы включают микро -рамановскую спектроскопию , микро- инфракрасную спектроскопию и микро- LIBS . Все эти методы включают модифицированные оптические микроскопы для определения местоположения анализируемой области, направления зондирующего луча и сбора аналитического сигнала.
Лазерный микрозонд — это масс-спектрометр , в котором используется ионизация импульсным лазером и последующий массовый анализ генерируемых ионов. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
Использование
[ редактировать ]Ученые используют этот пучок заряженных частиц для определения элементного состава твердых материалов ( минералов , стекол , металлов ). [ 4 ] Химический когда состав мишени можно определить на основе данных об элементах, полученных с помощью испускаемых рентгеновских лучей (в случае, когда первичный пучок состоит из заряженных электронов) или измерения испускаемого вторичного пучка материала, распыленного из мишени (в случае, первичный пучок состоит из заряженных ионов).
Когда энергия ионов находится в диапазоне нескольких десятков кэВ (килоэлектронвольт), такие микрозонды обычно называют FIB ( сфокусированный ионный луч ). FIB превращает небольшую часть материала в плазму; анализ проводится теми же основными методами, что и в масс-спектрометрии .
Когда энергия ионов выше, от сотен кэВ до нескольких МэВ (мегаэлектронвольт), их называют ядерными микрозондами. Ядерные микрозонды — чрезвычайно мощные инструменты, в которых используются методы ионно-лучевого анализа в виде микроскопии с размерами пятен в микро-/нанометровом диапазоне. Эти приборы применяются для решения научных задач в самых разных областях: от микроэлектроники до биомедицины. Помимо разработки новых способов использования этих зондов в качестве аналитических инструментов (эта область применения ядерных микрозондов называется ядерной микроскопией ), в последнее время был достигнут значительный прогресс в области модификации материалов (большую часть из которых можно охарактеризовать как PBW). , протонно-лучевая запись ).
Ядерный микрозонд [ 5 ] Пучок обычно состоит из протонов и альфа-частиц . Некоторые из наиболее совершенных ядерных микрозондов имеют энергию пучка, превышающую 2 МэВ. Это дает устройству очень высокую чувствительность к мельчайшим концентрациям элементов, около 1 ppm при размерах пучка менее 1 микрометра . Эта элементная чувствительность существует потому, что когда луч взаимодействует с образцом, он испускает характерные рентгеновские лучи каждого элемента, присутствующего в образце. Этот тип обнаружения радиации называется PIXE . К ядерной микроскопии применяются и другие методы анализа, включая обратное резерфордовское рассеяние (RBS), STIM и т. д.
Другое применение микрозондов — производство микро- и наноразмерных устройств, например, микроэлектромеханических систем и наноэлектромеханических систем . [ 6 ] Преимущество микрозондов перед другими процессами литографии заключается в том, что луч микрозонда можно сканировать или направлять на любую область образца. Это сканирование микрозондового луча можно представить себе как использование карандаша с очень тонким кончиком для рисования вашего проекта на бумаге или в программе для рисования. Традиционные процессы литографии используют фотоны, которые невозможно отсканировать, поэтому необходимы маски для избирательного воздействия излучения на образец. Именно излучение вызывает изменения в образце, что, в свою очередь, позволяет ученым и инженерам разрабатывать крошечные устройства, такие как микропроцессоры, акселерометры (как в большинстве систем безопасности автомобилей) и т. д.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хилленкамп, Ф.; Унсёльд, Э.; Кауфманн, Р.; Ниче, Р. (1975). «Высокочувствительный лазерный микрозондовый масс-анализатор». Прикладная физика . 8 (4): 341–348. Бибкод : 1975ApPhy...8..341H . дои : 10.1007/BF00898368 . ISSN 0340-3793 . S2CID 135753888 .
- ^ Денуайе, Эрик; Ван Грикен, Рене; Адамс, Фред; Натуш, Дэвид Ф.С. (1982). «Лазерная микрозондовая масс-спектрометрия. 1. Основные принципы и рабочие характеристики». Аналитическая химия . 54 (1): 26–41. дои : 10.1021/ac00238a001 . ISSN 0003-2700 .
- ^ Ван Ваек, Л. (1997). «Лазерная микрозондовая масс-спектрометрия: принцип и применение в биологии и медицине». Международная клеточная биология . 21 (10): 635–648. дои : 10.1006/cbir.1997.0198 . ISSN 1065-6995 . ПМИД 9693833 . S2CID 7601994 .
- ^ С.Дж.Б. Рид (25 августа 2005 г.). Электронно-микрозондовый анализ и сканирующая электронная микроскопия в геологии . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-1-139-44638-9 .
- ^ Иван Ллабадор; Филипп Моретто (1998). Применение ядерного микрозонда в науках о жизни: эффективный аналитический метод для исследований в биологии и медицине . Всемирная научная . ISBN 978-981-02-2362-5 .
- ^ Хуан Хименес (15 ноября 2002 г.). Микрозондовая характеристика оптоэлектронных материалов . ЦРК Пресс . ISBN 978-1-56032-941-1 .