上個世紀發明的場離(lí)子顯微鏡可以直接進行原子成像，與其他顯微鏡成像方式相比更别具一(yī)格，它能清晰地顯示樣品表層的原子排列和缺陷，在此基礎上進一(yī)步發展的原子力顯微鏡則可以對不同元素的原子逐個進行分(fēn)析，鑒定其元素類别，還可以給出納米空間中(zhōng)不同元素原子的分(fēn)布圖形。
原子力顯微鏡由一(yī)個真空容器組成，被研究材料的樣品制成針尖形狀，其曲率半徑約爲50nm，被固定在距離(lí)熒光屏大(dà)約50mm的位置。樣品被冷卻至深低溫，以減小(xiǎo)原子的熱振動，使原子的圖像穩定可辨，并接3～30kV正高壓作爲陽極。儀器工(gōng)作時，首先将容器抽到10-8Pa的真空度，然後通入氦氣、氖氣或氩氣等成像氣體(tǐ)至10-3Pa。在加上足夠高的電(diàn)壓時，樣品附近的氣體(tǐ)原子發生(shēng)極化和電(diàn)離(lí)，氣體(tǐ)離(lí)子在電(diàn)場作用下(xià)射向熒光屏産生(shēng)亮斑，在熒光屏上即可顯示表層原子的清晰圖像，其中(zhōng)每一(yī)亮點都是單個原子的像。爲了使圖像得到增強，在熒光屏前面放(fàng)置一(yī)塊微通道闆，當氣體(tǐ)離(lí)子射入微通道闆後，産生(shēng)一(yī)束增強的二次電(diàn)子，二次電(diàn)子轟擊到熒光屏上産生(shēng)一(yī)個增強的亮斑。
原子力顯微鏡可以用來做元素分(fēn)布，主要是可以給出納米空間内的元素三維分(fēn)布情況，研究納米析出相或者納米團簇、偏聚等問題，可以既給出原子位置又(yòu)給出原子是什麽，在此領域要比其它分(fēn)析手段先進很多。
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