Атомно-зондовый томограф с лазерным испарением ПАЗЛ-3D (ИТЭФ)

Сочетает в себе два прибора - времяпролетный масс-спектрометр и проекционный микроскоп. Сочетание этих двух систем позволяет одновременно с высокой точностью определять химическую природу каждого элемента в образце и получать их трехмерное распределение. Принцип работы прибора состоит в следующем - исследуемый образец по-атомно разделяется в сильном электрическом поле под действием импульсого воздействия (в данном случае лазерных импульсов), испаренные атомы (ионы) ускоряются в пролетном промежутке (что дает возможность методом масс-спектрометрии определить его химическую природу), а дальше, летя по прямой траектории, ионы попадают на позиционно-чувствительный детектор (что дает возможность, используя спец. алгоритмы, восстановить их положение в исследуемом образце). Поскольку для активации полевого испарения необходима высокая напряженность поля (примерно 50 В/нм), к образцу прикладывается постоянное напряжение в несколько киловольт, а сам образец в свою очередь изготавливается в виде иглы с радиусом при вершине примерно 20нм. Приложение постоянного потенциала позволяет понизить потенциальный барьер приповерхностных атомов, после чего испарение достигается кратковременным воздействием фемтосекундного лазера, который придает атомам решетки дополнительную энергию. Размер исследуемой области в разработанном приборе составляет примерно 50×50×500 нм, при этом количество зарегистрированных атомов с одного образца находится в пределах (1÷60)×106 атомов. Обработка данных эксперимента проводится на рабочих станциях с использованием специализированного программного обеспечения, разработанного в ИТЭФ, восстанавливающих исходную 3D структуру испаренного образца, химическую природу каждого испаренного атома и позволяющим анализировать особенности расположения атомов (например, поиск различных выделений, кластеров и т.п.).