原子探针断层扫描分析

检测项目

三维原子尺度成分分布：以接近原子级的分辨率，重构样品中所有元素的精确三维空间分布图。

界面与偏析分析：精确测定晶界、相界、层状结构界面处的元素偏聚或耗尽行为及其化学成分。

纳米析出相表征：识别、定量分析尺寸小至1-2纳米的析出相或团簇的化学成分、尺寸、数密度和分布。

掺杂元素分布：追踪半导体、功能材料中微量掺杂元素的三维分布均匀性及空间位置。

元素扩散行为研究：通过成分深度剖析，研究热处理或辐照后元素互扩散、互混的动力学过程。

薄膜与多层结构分析：逐原子层分析薄膜、超晶格、多层涂层结构的化学成分、界面锐度及层间互扩散。

材料失效与腐蚀分析：揭示材料在应力腐蚀、氢脆等失效过程中，氢、氧等轻元素在缺陷处的聚集行为。

辐照损伤研究：分析核材料或辐照样品中由辐照产生的点缺陷团簇、空洞、气泡的成分与分布。

生物矿化与地质样品分析：应用于生物矿物（如牙齿、骨骼）或地质矿物，分析其纳米尺度的化学成分不均匀性。

催化剂纳米颗粒表征：分析负载型催化剂中金属纳米颗粒的成分、尺寸分布以及与载体的界面结构。

检测范围

金属与合金：包括钢铁、铝合金、镍基高温合金、钛合金等，用于研究强化相、偏析和腐蚀。

半导体材料：硅、锗、III-V族、II-VI族化合物等，用于分析掺杂分布、量子阱和界面。

功能陶瓷与氧化物：如铁电材料、超导材料、固态电解质，研究其畴结构、晶界化学与离子传输通道。

核能材料：核燃料、包壳材料、结构材料，用于分析辐照损伤、裂变产物分布和腐蚀产物。

磁性材料：永磁体、磁记录介质，用于研究富稀土相、晶界扩散层和磁畴相关的成分调制。

能源材料：电池电极/电解质材料、燃料电池催化剂、光伏材料，分析离子分布、相变和退化机制。

地质与行星科学样品：陨石、月壤、地球矿物，用于研究纳米级包裹体、元素分异和空间风化产物。

生物矿物与硬组织：骨骼、牙齿、贝壳等，揭示其纳米结构的化学成分与生物矿化机制。

高分子与有机-无机复合材料：在特定制备下，可用于分析有机-无机界面处的元素分布与键合状态。

考古文物材料：对古代金属器物、玻璃等进行微区成分分析，以了解其制作工艺和腐蚀过程。

检测方法

场蒸发与电离：在超高真空和极低温下，对针尖状样品施加高压直流脉冲或激光脉冲，引发原子逐个电离蒸发。

位置敏感探测：蒸发的离子飞越已知距离后，撞击在二维位置敏感探测器上，记录其撞击位置(X, Y)和飞行时间。

飞行时间质谱分析：精确测量每个离子从蒸发到抵达探测器的飞行时间，通过质荷比(m/n)唯一确定其元素和同位素身份。

三维重构算法：根据大量离子的探测位置(X, Y)和蒸发顺序（深度Z），通过点投影模型算法重构出原子的三维空间坐标。

针尖样品制备：采用聚焦离子束（FIB）显微加工技术，从块体或特定区域精准制备出末端曲率半径约50纳米的针尖状样品。

激光辅助蒸发：针对导电性差的半导体、陶瓷等材料，使用飞秒激光脉冲辅助加热，以可控方式引发场蒸发。

电压脉冲模式：适用于高导电金属样品，通过施加纳秒级高压直流脉冲，在针尖顶端产生极高的电场引发蒸发。

数据过滤与质量范围选取：在质谱图中设置质量范围，过滤掉多电荷离子峰或分子离子峰的干扰，确保元素分析的准确性。

成分定量与统计分析：对重构的三维数据集进行局域成分分析（如 proxigram）、聚类分析等，获得定量统计信息。

多技术关联分析：常与透射电镜（TEM）结合，在FIB制备前后进行形貌和结构表征，实现APT数据与晶体学信息的关联。

检测仪器设备

超高真空系统：提供低于10^-8 Pa的极端高真空环境，确保离子飞行路径不受气体分子碰撞干扰，并减少样品污染。

低温样品台：将样品冷却至20-100K的低温，抑制原子热扩散，提高空间分辨率并稳定某些热敏感材料的结构。

高压脉冲发生器：产生频率可调、幅度精确的纳秒级高压脉冲（通常数千伏），用于驱动导电样品的场蒸发过程。

飞秒激光系统：集成高能量、超短脉冲的飞秒激光器（波长通常为紫外或绿色），用于非导电或半导体材料的激光辅助蒸发。

位置敏感延迟线探测器

位置敏感延迟线探测器：核心检测部件，由微通道板和多线阳极延迟线构成，能同时精确测定离子撞击的二维位置(X, Y)和到达时间。

飞行时间质量分析器：本质上是一个无磁场的直线飞行管，长度通常为1-2米，通过精确计时实现高质量分辨率的质谱分析。

快速数字计时器：皮秒级精度的计时系统，用于记录每个离子蒸发的起始脉冲时间与到达探测器的终止时间，计算飞行时间。

聚焦离子束/扫描电子显微镜双束系统：用于APT针尖样品的原位制备、提取、焊接以及制备前的目标定位和结构表征。

高精度纳米机械手与微操作器：在双束电镜真空腔内，将制备好的针尖样品精确转移并安装到APT专用样品座上。

数据采集与重构计算机系统

数据采集与重构计算机系统：配备高速数据采集卡和专用软件，实时采集并存储海量离子数据（位置+质荷比），并运行三维重构算法。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验，获取相关数据资料;

出具检测报告。