La sonde atomique est un microscope avec des capacités de résolution de visualisation et d’analyse d’objets de taille atomique. Plus précisément, une sonde atomique est utilisée dans le domaine de la science des matériaux, une discipline qui applique les diverses propriétés de la matière à d’autres sciences et à l’industrie de l’ingénierie. L’appareil permet aux scientifiques d’étudier la structure moléculaire au niveau atomique et de déterminer les propriétés macroscopiques des matériaux. La physique appliquée, la chimie, les nanosciences et l’ingénierie légale utilisent toutes l’instrument pour identifier les caractéristiques des composants nécessaires à la recherche.
L’une des facettes importantes du microscope à sonde atomique est son utilisation de la technologie de spectroscopie en temps de vol. Cette technique mesure le laps de temps qu’il faut à un atome ou à d’autres objets pour traverser un certain milieu. Il peut également être utilisé avec divers événements énergétiques tels que les ondes électromagnétiques. Le but est de déterminer la vitesse ou la longueur du trajet et de déterminer le débit d’une particule ou d’autres phénomènes. Fondamentalement, un champ électrique est utilisé pour accélérer les ions dans un milieu, qui peut mesurer l’énergie cinétique et est utilisé pour trouver la vitesse.
La microscopie ionique de champ est également utilisée dans la sonde atomique comme technique d’analyse. Cela identifie l’image et la composition des atomes à la surface de la pointe métallique pointue d’un objet. Le rayon doit être inférieur à 50 nanomètres et placé dans une chambre à vide avec des pressions extrêmement basses. Un gaz d’imagerie comme l’hélium ou le néon est introduit, tandis que les températures cryogéniques sont établies. Après l’initiation d’un champ électrique, les ions se chargent positivement et amplifient la composition de la pointe.
L’une des formes les plus avancées de cette technologie est la tomographie par sonde atomique. Un détecteur sensible à la position est utilisé dans le processus pour générer des images tridimensionnelles. Cette amélioration de la technique, utilisant des impulsions laser, peut être utilisée pour visualiser les composants d’autres matériaux que les métaux. Certains matériaux semi-conducteurs tels que le silicium ou d’autres matériaux isolants peuvent être analysés en utilisant cette méthode de la technologie des sondes atomiques.
La sonde atomique a été principalement conçue par le physicien allemand Erwin Wilhelm Muller en 1967. D’autres scientifiques, tels que JA Panitz et S. Brooks McLane, ont développé le concept à l’époque. Cependant, ce n’est qu’avec la commercialisation de la sonde atomique pulsée par laser en 2005 que la technologie est devenue très répandue dans les domaines de la science des matériaux.