Field-Ion Microscopy

علیرغم پیشرفت اخیر در توسعه ابزارهای ریز تحلیلی مختلف با تفکیک فضایی بهتر و حساسیت بیشتر به آنالیزهای شیمیایی برای مطالعه عیوب مختلف در جامدات فلزی، میکروسکوپ یون میدانی (FIM) هنوز تنها ابزاری است که تاکنون برای حل تک‌نمونه‌ها وجود دارد. اتم های موجود در سطح فلز پانزده سال پس از اینکه میلر FIM را اختراع کرد، او همچنین اولین کسی بود که FIM را با یک طیف‌سنج جرمی زمان پرواز (ToF) - به اصطلاح Atom-Probe FlM - ترکیب کرد تا ماهیت شیمیایی اتم‌های منفرد را شناسایی کند. FIM2). در اصل انگیزه توسعه کاوشگر اتم ToF استفاده از این روش برای به دست آوردن درک اساسی تر از یونیزاسیون میدانی و تبخیر میدانی، اساسی ترین فرآیندهای فیزیکی در میکروسکوپ یون میدانی بود. حتی پس از اینکه ترکیب موفقیت آمیز یک FIM با یک کاوشگر اتم ToF انجام شد، این تکنیک به ندرت در تحقیقات متالورژیکی به کار رفت، زیرا برای یک دوره نسبتاً طولانی فقط فلزات نسوز مانند تنگستن، مولیبدن، ایریدیوم و غیره می‌توانستند در FIM تصویربرداری شوند. . با این حال، این فلزات نقش چندان مهمی در متالورژی ندارند. تنها زمانی که ترنر و همکاران 3. ) با جایگزینی صفحه فسفرسان معمولی میکروسکوپ یون میدانی با آرایه‌های ضرب‌کننده الکترونی میکروکانالی، که صفحات میکرو کانال نامیده می‌شوند، امکان تصویربرداری از فلزات کمتر نسوز مانند Fe، Cu، Ni و حتی AI در FIM فراهم شد. p>

Despite the recent progress in developing various microanalytical tools of better spatial resolution and more sensitivity to chemical analyses for the study of various defects in metallic solids the Field-Ion Microscope (FIM) still remains the only instrument up to now to resolve single atoms in the surface of a metal. Fifteen years after Milller!) invented the FIM he was also the first to combine the FIM with a time-of-flight (ToF) mass spectrometer - the so-called Atom-Probe FlM - to identify the chemical nature of single atoms imaged in the FIM2). Originally the motivation to develop the ToF atom probe was to use this method to obtain some more fundamental understanding of field ionization and field evaporation, the most basic physical processes in field-ion microscopy. Even after the successful combination of a FIM with a ToF atom probe had been accomplished, the technique was rarely applied to metallurgical investigations since for a fairly long period only refractory metals such as tungsten, molybdenum, iridium, etc. could be imaged in the FIM. How­ ever, these metals do not playa very important role in metallurgy. Only when Turner et 3 al. ) substituted the conventional phosphorescent screen of the field-ion microscope with micro-channel electron multiplier arrays, termed micro channel plates, did it become possible to image in the FIM the less refractory metals like Fe, Cu, Ni and even AI.