Atomprøver

Atomprøver er avancerede analysemetoder, der tillader undersøgelse af individuelle atomer i et materiale. Den mest anvendte teknik i feltet er atomprobe-tomografi (APT).

Grundprincip: et prøvetip fremstilles som en skarp nåleformet spids, som udsættes for et højt elektrisk felt. Dette felt får atomer til at forsvinde fra spidsen én ad gangen (feltudstrømning). De udstødte ioner accelereres mod en detektor, og tiden det tager for ionerne at nå måleren benyttes til at bestemme deres masse/ladning. Ved hjælp af ionernes position og ankomsttid rekonstrueres en tredimensionel model af prøven med atomar opløsning.

Prøveforberedelse og udstyr: prøvetipene fremstilles primært ved fokuseret ionstråle (FIB) milling eller anden præcis mikrofabrikation. Typiske tips har en radius i nanometerområdet (ca. 50–100 nm). Prøverne kræver høj vacuum og ofte lave temperaturer under målingen. Instrumentet kombinerer normalt feltevækningsteknik og tids-of-flight masseanalyse for at identificere elementer og isotoper.

Anvendelser: atomprøver anvendes i materialeforskning, metallurgi, halvlederteknologi og kornstruktur-analyse. De giver 3D-kortlægning af sammensætning på atomar skala, herunder fordeling af legeringer, klynger, grænser og isotopfordelinger, hvilket er værdifuldt for forskning i holdbarhed, fejlanalyse og nanostrukturer.

Begrænsninger og status: teknologien er relativt kostbar og kræver specialiseret ekspertise. Analysen er destruktiv, og dataene kræver kompleks rekonstruktion og kalibrering. Trods begrænsningerne er atomprøver en af de mest detaljerede metoder til atomar komposition og 3D-visualisering i materialer.