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Introdução à APT

Atom Probe Tomography Schematic

A Tomografia por Sonda Atômica (APT ou Sonda Atômica 3D) é a única técnica de análise de material que oferece amplas possibilidades tanto para imagens em 3D quanto para medições da composição química em escala atômica (resolução de cerca de 0,1-0,3 nm em profundidade e 0,3-0,5 nm lateralmente). Desde os seus primeiros desenvolvimentos, a Tomografia por Sonda Atômica contribuiu para grandes avanços na ciência dos materiais.

A amostra é preparada na forma de uma ponta muito afiada. A ponta resfriada é distorcida em alta tensão CC (3-15 kV). O raio muito pequeno da ponta e a alta tensão induzem um campo eletrostático muito alto (dezenas de V/nm) na superfície da ponta, logo abaixo do ponto de evaporação do átomo. Sob laser ou HV pulsante, um ou mais átomos se evaporam da superfície, por efeito de campo (próximo de 100% de ionização) e são projetados sobre um Detector Sensível à Posição (em inglês Position Sensitive Detector - PSD) com uma elevada eficiência de detecção. A eficiência dos íons é tão elevada quanto 80%, a eficiência analítica mais alta de uma microscopia 3D.

O diagrama acima ilustra o princípio da tomografia por sonda atômica, exibindo a amostra e o detector sensível à posição 2D. t(pulse) é um pulso de laser ou de tensão atuando na ponta da amostra, desencadeando a evaporação de campo dos íons e t(event) é o tempo que o íon leva para atingir o detector.

O detector permite medir simultaneamente:

  • o Tempo de Voo (TOF) dos íons: medição do tempo entre o pulso de laser ou de tensão e a chegada ao PSD permite determinar a razão m/q (razão massa/carga).
  • a posição (X,Y) do impacto do íon no detector: a medição da posição X-Y e a ordem de chegada dos íons no PSD permitem reconstruir a posição original dos átomos na ponta.

Ao repetir essa sequência, os átomos são progressivamente removidos da ponta, e uma imagem 3D do material pode ser reconstruída em escala atômica.

A linha de produtos de Tomografia por Sonda Atômica CAMECA compreende a família LEAP 5000 e a família de APT EIKOS. As Sondas Atômicas CAMECA são desenvolvidas em colaboração com o GPM - Grupo de Pesquisa de Materiais - da Universidade de Rouen, França.

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