Initialement, l’utilisation du microscope à ions de champ est utilisée pour étudier les atomes et leurs comportements externes. Il est représenté comme un outil au sein des laboratoires, qui est chargé d’analyser les surfaces des matériaux, afin d’obtenir un large panorama des structures atomiques, et de pouvoir visualiser des atomes individuels. Parmi ses fonctions, il est possible d’afficher l’organisation des atomes, lesquels se forment sur la surface une pointe métallique établie pour cette fonction. Et grâce à un champ magnétique, développé par certains éléments chimiques comme le néon.

Pour cette raison, la microscopie ionique sur le terrain a développé la tomographie par sonde atomique. C’est une technique plus avancée, qui peut percevoir la structure atomique en trois dimensions, et identifier à quel élément chimique appartiennent les atomes des échantillons.

Structures du microscope à ions de champ

Il possède en haut un tube appelé pompe, puis, il est suivi par deux tubes en tungstène, à l’extérieur, à quelques centimètres de la pompe, il possède une Junte d’Indien. À l’intérieur du microscope, il y a une chambre où l’azote solide est stocké, et deux chambres plus petites sur les côtés contenant de l’azote liquide. Sous la chambre à azote solide, il y a un filament de tungstène, composé d’une éprouvette. La chambre, le filament et l’éprouvette sont entourés d’un cylindre de cuivre.

En bas, à une extrémité, il possède un conduit dirigé vers une pompe à vide, et à l’extrémité opposée un conduit menant au siphon de purification et à la bouteille d’hélium. Sur le pont inférieur, où ce microscope est presque terminé, il y a un écran fluorescent, soutenu par un joint d’indium, qui permet d’avoir l’image des atomes individuels.

Développement du microscope à ions de champ

Ce microscope a de grandes dimensions par la quantité de pièces, et par les processus qu’il effectue. Cet appareil fonctionne comme suit :

Tout d’abord, une aiguille en métal pointu est placée dans une chambre à ultra-haut vide, puis cette chambre est remplie d’hélium ou de néon, qui servent de gaz permettant l’affichage. L’aiguille doit ensuite être refroidie jusqu’à ce qu’elle atteigne des températures cryogéniques, c’est-à-dire inférieures à 100 degrés Celsius. Par la suite, 5000 à 10000 volts de tension positive sont appliqués à la pointe de l’aiguille. Les atomes de gaz qui sont assumés par l’aiguille, pour se ioniser par des électrons qui font un effet de tunnel, grâce au champ électrique qui se produit à l’instant, à très peu de distance d’eux.

La déviation de la surface qui se trouve près de la pointe de l’aiguille métallique provoque une magnétisation naturelle, et se produit ce que l’on appelle un effet de projection de point, où les ions sont fortement résistants, les projetant vers une zone perpendiculaire de la surface, également connue comme projection de point.

Applications d’utilisation du microscope à ions de champ

Ce microscope est utilisé pour examiner le comportement des surfaces, et des atomes qui y vivent. Il est couramment utilisé, pour étudier des plans composés de cristaux, pour assimiler leurs dynamiques et leurs interactions avec d’autres éléments.

Aussi, il est appliqué pour expérimenter sur des phénomènes d’adhésion qui se produisent lorsque des ions, des atomes, des gaz, des molécules, des éléments liquides ou solides, sont stagnés sur une surface ; provoquant des effets de désorption, processus par lequel, il est contraire et les groupements de diffusion superficielle d’adatomes, qui sont des atomes occupant un espace sur des surfaces de verre, et les interactions des adatomes, vers l’équilibre entre atomes sur une surface, entre autres.

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