化工机械设备网

概述：

三维原子探针显微术（3DAP），也称为原子探针断层分析术（APT），是一种具有原子级空间分辨率的测量和分析方法。基于“场蒸发”原理，三维原子探针通过在样品上施加一个强电压脉冲或者激光脉冲，将其表面原子逐一变成离子而移走并收集。3DAP的特性就是从zui小的尺度来逐点揭示材料内部结构，不论简单亦或复杂。可以轻松获得纳米尺度结构的细节—化学成分和三维形貌，因而专门应对材料研发中令人棘手的小尺度结构的测量与分析问题。

发展及应用：

三维原子探针（3DAP）可以直接观察到溶质原子偏聚在位错附近形成的柯氏气团（Cottrell 气团）；

可以分析各种元素在各种内界面（晶界、相界、多层膜结构中的层间界面等）的原子的偏聚行为；

研究沉淀相的析出过程、非晶晶化时原子扩散和晶体成核的过程；

分析各种合金元素在纳米晶材料不同相及界面上的分布等。

    以前，由于对样品有导电性的要求以及制作针尖形状样品有一定难度等一些问题，原子探针的应用曾经在很长一段时间内局限于金属材料，仅仅做纯科学的探索。进入2000年以来，仪器本身在一些关键技术上的突破性进展，加上汇聚离子束制样技术的成熟，大大拓展了原子探针的应用范围，可研究的对象涵盖金属、半导体、存储介质，到*材料（纳米线、量子阱）等广泛的材料类型；应用上从纯学术研究到汽车、航空发动机、核设施、半导体芯片、LED、光伏材料等等应用科学甚至直接的生产过程监控。从无机材料到有机材料—《Nature》曾报道了利用这一技术对动物头盖骨的研究。时至今日，3DAP技术因其独到的分析视角正在为越来越多的材料研发人员所认识，已经逐渐加入TEM、SIMS等工具的行列，成为材料分析的主流分析技术之一。

CAMECA三维原子探针LEAP系列
LEAP HR
    LEAP系列原子探针设备分 LEAP HR 与 LEAP Si 两种类型。LEAP HR 适用于研究*材料和金属材料。

其主要特性:
    局部电极 和 微尖阵列
    局部电极（Local ElectrodeTM）是原子探针的关键部件。LEAP—局部电极原子探针（Local ElectrodeTM Atom Probe）即取名于此。局部电极的应用改善了原子探针的易用性和数据质量，也因为局部电极，原子探针可以利用微尖阵列（MicrotipTM arrays）一次装载多个样品，大大提高原子探针的实验效率。

    反射镜 — 高质量分辨率 和 大视场
    新一代 LEAP 4000X HR 配备了新型能量补偿反射镜（Reflectron），在优化质量分辨率的同时获得了大视场（可达250nm）。对于工作在电压脉冲模式下的那些应用（例如，传统的金属材料），将获得出色的质量分辨率。

    小束斑UV激光
    在激光模式下工作时，LEAP 4000X HR使用了聚焦到很小束斑的UV波长激光。小束斑保证了优异的质量分辨，UV波长保证了对包括许多绝缘体在内的众多材料都可以给出更好的结果。

        应用领域：可以直接观察到溶质原子偏聚在位错附近形成的柯氏气团（Cottrell 气团），可以分析界面处原子的偏聚，研究沉淀相的析出过程、非晶晶化时原子扩散和晶体成核的过程，分析各种合金元素在纳米晶材料不同相及界面上的分布等。