Polowy mikroskop jonowy

Polowa mikroskopia jonowa (ang. Field ion microscopy (FIM)) – technika analityczna stosowana w nauce o materiałach.

Jest to najstarsza technika, która pozwoliła "zobaczyć" pojedyncze atomy. Technika została wymyślona i zastosowana po raz pierwszy przez Erwina Müllera, który opublikował jej zasady w 1951 r, w czasopiśmie Zeitschrift für Physik.

Za pomocą tej techniki można oglądać atomy na powierzchni specjalnie spreparowanych, cienkich (promień <50 nm) metalowych igieł. Igłę taką umieszcza się w komorze próżniowej, którą napełnia się gazem szlachetnym – neonem lub helem. Igła jest schładzana do bardzo niskiej temperatury (4-100 K), a następnie jest do niej przykładane dodatnie napięcie wielkości od 1000 do 20 000 woltów.

Atomy gazu są jonizowane przez silne pole elektryczne generowane przez igłę (stąd pochodzi nazwa techniki). Utworzone w ten sposób jony dodatnie są odpychane od igły, w przybliżeniu prostopadle do jej powierzchni. Jest to tzw. efekt punktowej projekcji jonów. Jony te trafiają do detektora. Dzięki temu, że masy jonów są relatywnie duże w porównaniu z masą elektronu, na ich ruch niewielki wpływ mają efekty kwantowomechaniczne, a ich prędkości termiczne są mniejsze, co poprawia ostrość obrazu^[1]. Obrazy tworzone na podstawie danych z takiego detektora mają na tyle dużą rozdzielczość, że można na nich rozpoznać pojedyncze atomy powierzchni.

Technika ta nadaje się do badania wyłącznie specjalnie preparowanych powierzchni metali. Pokrewnymi i bardziej uniwersalnymi technikami są mikroskop elektronowy (zwłaszcza mikroskop polowy), skaningowy mikroskop tunelowy i mikroskop sił atomowych.

Przypisy

Bibliografia

• Richard Phillips Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands: Feynmana wykłady z fizyki. Wyd. III. T. 2. Cz. 1. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1974.
• John B. Hudson: Surface Science – An Introduction. BUTTERWORTH-Heinemann, 1992.
• K. Oura, V. G. Lifshits, A. A. Saranin, A. V. Zotov, M. Katayama: Surface Science – An Introduction. Berlin–Heidelberg: Springer-Verlag, 2003.