Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István 3. Térion mikroszkóp és leképező atompróba módszerek TÁMOP C-12/1/KONV projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"

3. Térion mikroszkóp Elmélet – Térion mikroszkópia – Leképező atompróba – Anyagtudományi alkalmazás Gyakorlat – Háromdimenziós modellezés és megjelenítés Segédanyagok

Térion mikroszkópia

A térion mikroszkóp Erwin E Mueller 1951 (Pen State) – Hegyes tű elektromosan izolált tartón, hűtve ( K) – Kép keletkezés foszfor ernyő/mikrocsatorna lemez kb 50 mm-re a mintától – A leképező gáz (nemesház : He, Ag, ) molekulák révén – A kép a tű hegyének projekciója az ernyőre

FIM – térion mikroszkóp

A képalkotási folyamat lépései /1 A tű hegye körül erős elektrosztatikus tér jön létre a csúcshatás révén A tű közelében lévő semleges gázmolekulák polarizálódnak, és a tűhöz vonzódnak A felületre tapadt gázmolekulák a legnagyobb görbületű helyekre tapadnak: kidekorálják a felületi lépcsők élét, az adatomokat

A képalkotási folyamat lépései /2 A felületre tapadt molekulákra újabb gázmolekula kerül. Lehetővé válik, hogy alagút effektussal a külsö molekula egy elektron leadjon a tűnek, és ionizálódjon. A pozitív ionná vált gázmolekula leszakad a tűről

A képalkotás lépései /3 A leszakadó gázmolekula de-Broglie hullámhossza jóval az atomi méretek alatt van A hőmozgás miatti oldal irányú sebessége minimális Mozgása klasszikusan a tű közeli erővonalak mentén indul, felgyorsulva lényegében egyenes pályán csapódik a detektáló ernyőbe

A mikrocsatorna-lemez felépítése

Leképező atompróba

Térion mikroszkóp - atompróba A térionmikroszkóp leképező gázatomjai helyett a minta atomjait szakítjuk le: – Feszültség - impulzus – Laser impulzus Az impulzus alkalmazása és az ion beérkezése közt eltelt idő az ion sebességével arányos, ami az ion tömegének gyökével arányos

Atompróba berendezés Térionmikroszkóp és repülési idő spektrométer kombinációja Nagy tömegfelbontás érhető el, elektronoptikával kombinálva.

Leképező 3D atompróba

Anyagtudományi alkalmazások

Alkalmazások 1 Seidman DN. Three-Dimensional Atom-Probe Tomography: Advances and Applications. Annual Review of Materials Research. 2007;37(1): – Heterofázis határ menti szegregáció – Ni alapú szuperötvözet bomlásának kinetikai útja – Félvezető nanoszál összetétele

Alkalmazások 2 Schlesiger R, Oberdorfer C, Würz R, et al. Design of a laser-assisted tomographic atom probe at Münster University. Review of Scientific Instruments. 2010;81(4): – CIGS – Multirétegek – Diffúzió nanoskálán

3D modellezés és megjelenítés Gyakorlati feladatok

Szerkezeti modellek Atomi koordináták előállítása 3D vizualizálás Kép manipuláció Térbeli megjelenítés

Ellenőrző kérdések

1.Milyen kapcsolatban van a kép a mintával, hogyan történik a képalkotás a térionmikroszkóp esetén? 2.Mi a szerepe a hűtésnek? 3.Mi határozza meg a felbontást? 4.A minta felületén hol következik be az ionizáció? 5.Milyen mintaelőkészítés szükséges a térion mikroszkóp esetében? 6.Hogy lehet a tű alakját módosítani a mikroszkópban? 7.Hogy működik a csatornalemez? 8.Milyen módon lehet meghatározni a tűről leválasztott atomok tömegét? 9.Hogy valósítható meg a 3D elemanalízis? 10.Hogy történik meg a rekonstrukció?

Segédanyagok

Kiegészítő olvasmányok SEIDMAN Atom próba tomográfia csoportja – up up HONO atomproba csoportja –

Programok Vizuális molekula dinamika megjelenítő – Atomi modellezés vizuális eszközei – ation_Tools_for_Atomistic_Modeling ation_Tools_for_Atomistic_Modeling VESTA –

Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István KÖSZÖNÖM A FIGYELMET ! TÁMOP C-12/1/KONV projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"