원자단층현미경(APT 또는 3D Atom Probe)은 원자 수준(깊이 분해능은 약 0.1-0.3nm, 측면 분해능은 약 0.3-0.5nm)에서 3D 이미징과 화학 조성 분석에 대한 광범위한 기능을 제공하는 유일한 재료 분석 기술입니다. 초기에 개발된 이후 원자단층현미경은 재료 과학의 주요한 발전에 기여해왔습니다.
시료는 매우 날카로운 팁 형태로 준비됩니다. 냉각된 팁은 높은 DC 전압(3-15kV)에서 편향됩니다. 팁의 매우 작은 반경과 고전압은 원자 증발 지점 바로 아래에서 팁 표면에 매우 높은 정전기장(10V/nm)을 유도합니다. 레이저 또는 HV 펄싱에서 전계효과(거의 100% 이온화)에 의해 하나 이상의 원자가 증발하여 검출 효율이 매우 높은 반도체 위치 검출기(PSD, Position Sensitive Detector)에 투사됩니다. 이온 효율은 80%이며 이는 모든 3D 현미경에서 가장 높은 분석 효율입니다.
위의 개략도는 시료와 2D 반도체 위치 검출기의 원자단층현미경 원리를 보여줍니다. t(펄스)는 시료의 팁에 작용하여 이온의 필드 증발을 유발하는 레이저 또는 전압 펄스를 나타내며 t(이벤트)는 이온이 검출기에 도달하는 시간입니다.
검출기를 사용하면 다음 항목을 동시에 측정할 수 있습니다.
- 이온 이동 시간: 레이저 또는 전압 펄스가 PSD에 도달하는 시간을 측정하면 m/q 비율(질량 과전하 비율)을 확인할 수 있습니다.
- 검출기에 충돌하는 이온의 (X,Y) 위치: X-Y 위치와 PSD에 도달하는 이온 순서를 측정하면 팁에서의 원래 원자 위치를 재구성할 수 있습니다.
이 시퀀스를 반복하면 원자가 팁에서 점차적으로 제거되며 물질의 3D 이미지를 원자 규모로 재구성할 수 있습니다.
CAMECA 원자단층현미경 제품 라인은 6000 제품군,
Invizo 6000,
LEAP 6000 XR 및
EIKOS 제품군으로 구성됩니다. CAMECA Atom Probe는 프랑스 루앙 대학의 GPM(Materials Research Group)과 협력해서 개발되었습니다.
세부사항:
- APT 기술에 대한 소개, 장비 작동법에 대한 이해, 여러 연구 사례를 제공하는 32페이지 소책자인 원자단층현미경 튜토리얼을 다운로드하세요.
- 아래의 짧은 소개 비디오를 시청하세요.