Calibration of the Atom Probe FIM

Abstract

Accurate identification of atomic species in the atom probe FIM requires a highly shielded tip assembly, as well as a revision of the equation formerly used to compute the m/n ratios. Voltage reflections on the unterminated pulse transmission line cause the actual evaporation pulse at the tip to be greater than the applied pulse by a ``pulse factor'' α. In addition, the recorded flight time of the ion under investigation differs from the actual flight time by a constant electronic time delay δ. Using either of two single isotope calibration techniques, both α and δ can be determined. For a shielded tip assembly either technique gives a value of α=2.00±0.05 and a value of δ=0.06±0.02 μsec. Typical absolute mass determination using these values of α and δ is within ±0.6 amu at m/n=20, and ±1.6 amu at m/n=100. When masses near a known species, like hydrogen- or helium-metal molecular ions, are to be detected, the practical resolution reaches ±0.2 amu at the middle of the mass range.

Mass analysis and field-ion microscopy

“…15: 1 -манометр, 7 -положительное высокое напряжение, 8 -импульсный генератор, 9 -запускающий импульс, 10 -осциллограф, 11 -пре-дусилитель.) Разработанные к настоящему времени металлические кон-струкции такого прибора 8а - 42 принципиально ничем не отличаются цов: о) декорирование зонных линий [001] на ионном изображении вольфрама 37б ) сплав W -1% Gd 3 O3 37 ; β) вольфрамовый образец, подвергнутый бомбардировке-α-частицами 38 ; г) адсорбированные молекулы остаточных газов на поверхности воль-, фрамового острия 39а ; д) дислокационная петля 4 ·).…”

“…Поэтому подобный прибор должен с необходимостью предполагать тщательное экранирование острия. Кроме того, в формулу (11) необходимо ввести еще два поправочных множителя 42 : ω -коэффициент импульсного напряжения, учитывающий тот факт, что при достаточной длительности испаряющего импульса отражен-ная волна напряжения усиливает его амплитуду (в ω раз), и б -пол-ную длительность задержки изме-рительной схемы, отражающую тот факт, что из-за наличия задержек в электронной схеме она (схема) измеряет не истинное время про-…”

“…Мюллер и др. 42 предложили проводить калиб-ровку зондовых приборов по материалам, дающим при полевом испарении заранее известный тип иона. Чаще для калибровки автоионного микро-скопа с атомным зондом используются острия из родия -металла, имею-щего единственный изотоп.…”

“…Положив в (14) в качестве первого приближения δ = 0, авторы 42 нашли, что для родиевого образца отношение тп/п для двух и трехзарядных ионов (m/n) 2 /(m/n) 1 = 1,5. Поправочные множители ω и δ были определены из выражений…”

“…Определенная в работе 42 величина ω составила 2,00 + 0,05. Она не зави-сит от выбранных для калибровки масс, но в значительной степени опре-деляется геометрией кольца передающей линии.…”