Introducción a APT

Atom Probe Tomography Schematic

La tomografía de sonda atómica (APT o sonda atómica 3D) es la única técnica de análisis de material que ofrece una extensa capacidad para la medición de composición química así como para la obtención de imágenes en 3D a escala atómica (aproximadamente una resolución de 0,1-0,3 nm en profundidad y 0,3-0,5 nm lateralmente). Desde el inicio de su desarrollo, la tomografía de sonda atómica ha contribuido a los principales avances en la ciencia de materiales.

La muestra es preparada en forma de una punta muy afilada. La punta enfriada se polariza a un voltaje de CC alto (3-15 kV). El radio muy pequeño de la punta y el alto voltaje inducen un campo electrostático muy alto (decenas de V/nm) en la superficie de la punta, justo debajo del punto de evaporación del átomo. Bajo el pulso de láser o HV, uno o más átomos se evaporan de la superficie, por efecto de campo (cerca del 100 % de ionización) y se proyectan en un Detector de Posición Sensible (PSD) con una eficiencia de detección muy alta. Las eficiencias de iones son tan altas como el 80 %, la eficiencia analítica más alta de cualquier microscopía 3D.

El esquema anterior ilustra el principio de la tomografía de sonda atómica, que muestra la muestra y el detector sensible de posición 2D. t (pulso) es un pulso láser o de voltaje que actúa sobre la punta de la muestra que desencadena la evaporación de iones en el campo y t (evento) es el tiempo que el ion alcanza el detector.

El detector permite medir de forma simultánea:

  • el tiempo de vuelo de los iones: la medición del tiempo entre el pulso láser o de voltaje y la llegada al PSD permite determinar la relación m/q (relación de masa sobre carga).
  • la posición (X, Y) del impacto iónico en el detector: la medición de la posición X-Y y la orden de llegada de los iones en el PSD permiten reconstruir la posición original de los átomos en la punta.

Al repetir esta secuencia, los átomos se eliminan progresivamente de la punta, y se puede reconstruir una imagen 3D del material a escala atómica.

La línea de productos de tomografía de sonda atómica de CAMECA comprende la familia LEAP 5000 y la familia APT EIKOS. Las sondas atómicas de CAMECA se desarrollan en colaboración con GPM, Grupo de Investigación de Materiales, de la Universidad de Rouen, Francia.

Aprender más: