Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István 3. Térion mikroszkóp és leképező atompróba módszerek TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés.

Az előadások a következő témára: "Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István 3. Térion mikroszkóp és leképező atompróba módszerek TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés."— Előadás másolata:

1 Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István 3. Térion mikroszkóp és leképező atompróba módszerek TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"

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

3 Térion mikroszkópia

4 A térion mikroszkóp Erwin E Mueller 1951 (Pen State) – Hegyes tű elektromosan izolált tartón, hűtve (20- 100K) – 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

5 FIM – térion mikroszkóp http://www.nims.go.jp/apfim/fim.html

6 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

7 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

8 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

9 A mikrocsatorna-lemez felépítése

10 Leképező atompróba

11 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

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

13 Leképező 3D atompróba

14 Anyagtudományi alkalmazások

15 Alkalmazások 1 Seidman DN. Three-Dimensional Atom-Probe Tomography: Advances and Applications. Annual Review of Materials Research. 2007;37(1):127-158. – Heterofázis határ menti szegregáció – Ni alapú szuperötvözet bomlásának kinetikai útja – Félvezető nanoszál összetétele

16 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):043703. – CIGS – Multirétegek – Diffúzió nanoskálán

17 3D modellezés és megjelenítés Gyakorlati feladatok

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

19 Ellenőrző kérdések

20 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?

21 Segédanyagok

22 Kiegészítő olvasmányok SEIDMAN Atom próba tomográfia csoportja – http://arc.nucapt.northwestern.edu/Seidman_Gro up http://arc.nucapt.northwestern.edu/Seidman_Gro up HONO atomproba csoportja – http://www.nims.go.jp/apfim/tutorialAPFIM.html http://www.nims.go.jp/apfim/tutorialAPFIM.html

23 Programok Vizuális molekula dinamika megjelenítő – http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/ http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/ Atomi modellezés vizuális eszközei – http://nsfafresh.org/wiki/index.php?title=Visualiz ation_Tools_for_Atomistic_Modeling http://nsfafresh.org/wiki/index.php?title=Visualiz ation_Tools_for_Atomistic_Modeling VESTA – http://jp-minerals.org/vesta/en/doc.html http://jp-minerals.org/vesta/en/doc.html

24 Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István KÖSZÖNÖM A FIGYELMET ! TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"