ISO 18115-1:2023 表面化学分析 — 用語集 — Part 1: 一般用語と分光法で使用される用語 | ページ 24

21.1

原子サンプルトモグラフィー

アパート

鋭利な試料からの 電界蒸発 (21.2) イオンを時間分解位置感度単粒子検出器で分析し、実空間試料の元素分布の同位体分解三次元表現を提供する方法

注記 1:試料を構成する原子および分子はイオンとして電界蒸発されます。現在の機器は、時間的に短い電場パルスまたは温度パルスを試料に印加することによって、明確に時間定義された蒸発イベントを誘発し、 飛行時間 (20.49) 質量分析法を使用して、試料に到着する イオン種 (3.36) の同位体分解された正体を提供します。検出システムの位置に敏感な性質とイオン到着シーケンスを組み合わせることで、実空間の試料イオン位置の計算された 3 次元 マップ (8.57) が再構築され、3 次元視覚化で調べることができます。ソフトウェア。

注記 2:これは破壊的な手法であるため、データは 1 つのサンプル ボリュームに対して 1 回しか取得できません。

21.2

フィールド蒸発

FEV

もともとエミッタの一部を形成していた表面実体が、印加された静電場の影響下でイオンとして放出されるプロセス

注1: ​​「電界蒸発」という用語には、真空システム由来の表面吸着物のイオンとしての電界誘起除去や、吸着分子がエミッタを腐食または化学的にエッチングする可能性があるときに形成される腐食/エッチング生成物の除去は含まれない。水面。これらのプロセスは、それぞれ「吸着質フィールド脱着」および「フィールド腐食/エッチング」と呼ばれます。慣例により、「電界蒸発」という用語には、表面原子または分子と希イメージングガス原子との間の電界誘起反応によって形成される化合物の除去が含まれる。

注記 2:場合によっては、フィールド蒸発は複数段階のプロセスです。まず、明確に定義されたエスケープ充電状態にエスケープします。次に、1 つまたは複数の 電界後イオン化 (21.4) イベントが発生し、より高い電荷状態になります。

21.3

電界イオン化

<APT> 印加された静電場によって引き起こされる量子力学的トンネリングプロセスを通じて、イオン化されている実体から電子が切り離されるプロセス

注記 1: ポストイオン化 (21.4) フィールド も参照。

21.4

フィールドポストイオン化

<APT> 電界誘起プロセスによって以前に生成されたイオンの 電界イオン化 (21.3) から生じる ポストイオン化 (20.43) の形式

注記 1: 最も一般的な状況は次のとおりです: (1) 最初のイオン生成が 電界蒸発 (21.2) によって行われる場合。 (2) フィールドポストイオン化されるイオン自体がフィールドポストイオン化によって生成された場合。

21.5

逃亡請求番号

<APT> 活性化エネルギー障壁を越えて脱出した後、後続の フィールド後イオン化 (21.4) イベント前の、フィールド蒸発 (21.2 ) 実体の電荷数

注記 1:記号n はエスケープチャージ番号の推奨記号です。

注記 2:フィールドのポストイオン化現象が脱出後に発生し、衝突や断片化現象が起こらない場合、脱出電荷数は 到着電荷数 (21.6) より小さくなります。

21.6

到着料金番号

<APT> フィールド蒸発 (21.2) 実体が検出器に到着したときの電荷数

注記 1:記号z 、到着料金番号の推奨記号です。

注記 2: フィールド後イオン化 (21.4) 事象が脱出後に発生し、衝突や断片化事象が発生しない場合、到着電荷数は 脱出電荷数 (21.5) より大きくなります。

21.7

フィールドファクター

形状係数

k ファクター

<APT> 式F = V / kr の係数k 。フィールド エミッタの頂点F における静電場の大きさを、エミッタ頂点の曲率半径r と電圧の大きさで推定します。 、 V 、エミッタと対電極の間

注記 1: 実際には、電界係数は円筒対称エミッタの場合にのみ十分に役立ちますが、頂点の曲率半径が定義できる限り、エミッタ頂点の形状が球形である必要はありません。

注記 2:k の値は、エミッターの形状と、対電極の形状を含むシステム全体の形状に依存します。エミッターの形状とシステムの幾何学形状のモデルが異なると、 k の値の異なる推定値が生成される可能性があります。

注記 3:エミッタ頂点の曲率半径と電界係数の両方の値 (または実効値) は、エミッタが電界蒸発するにつれてゆっくりと、しかし連続的に変化します。

21.8

フィールド蒸発速度定数

k

<APT> 場蒸発の基本方程式に現れるアレニウス型の速度定数 (21.2)

注記 1:フィールド蒸発速度定数は、温度と、フィールド蒸発を説明するために使用される指定されたフィールド量の値の両方の関数です。

注記 2:電界蒸発速度定数は、電界イオンエミッタ表面上の位置によって変化します。通常、対象となるパラメータは、速度定数が最も高い表面位置にwhere 表面エンティティの速度定数です。これらの位置にある実体は、フィールド蒸発の「リスクが高い」と言われています。

21.9

フィールド蒸発フラックス

フィールド蒸発速度

Φ

<APT> エミッターから 電界蒸発されたイオン (21.2) の全 フラックス (8.18)

10月21日

シングルパルス蒸着収量

<APT> 単一電圧またはレーザー パルス中に電界蒸発されるイオンの平均数

注記 1:シングルパルス蒸発収量は、単一パルスの持続時間にわたる フィールド蒸発フラックス (21.9) の積分です。

11月21日

ゼロバリア蒸着場

<APT> 電界蒸発 (21.2) によって逃げるイオンの活性化エネルギー障壁がゼロになる、指定された電界量の値

注記 1: 指定された場の量として取ることができる場の量の選択があります。通常、最も単純な選択は、場の蒸発の単純な古典的な 1 次元モデルのモデル場として指定された場の量を取ることです。

12月21日

バックグラウンドイオン放出

<APT> 電圧またはレーザー光パルスの印加の間に試料が保持される定常電圧で発生する検出可能なイオンの放出

注記 1:バックグラウンドイオン放出によって生成されるイオンは、試料から発生することもあれば、真空チャンバー内の残留ガスや機器内の他の発生源から発生することもあります。

注記 2:バックグラウンドイオン放出から生じるイオンは 、APT (21.1) 質量スペクトル (20.58) のバックグラウンドに寄与します。これらはパルスによって引き起こされるものではないため、 飛行時間 (20.49) スペクトル内で未定義の m/z (20.1) 割り当てを持ちます。

注記 3: 「DC フィールド蒸発」という用語は、この効果を説明するために使用されています。バックグラウンド放出に寄与するイオンは 、電界蒸発以外のプロセスによって生成される可能性があるため (21.2) 、「バックグラウンド イオン放出」という用語が好まれます。

21.13

画像圧縮率

<APT> 半径方向の圧縮を補正するために、大視野 アトム プローブ断層撮影 (21.1) データの再構成中に使用される係数

注記 1:試料先端の頂点から 場蒸発 (21.2) しなかったイオンは、検出器まで直線的な飛行経路をたどらない。放射状に、イオンが中心から遠くに放出されるほど、その飛行経路は中心に向かってより圧縮されます。この係数は、この影響を補正するために使用されます。

21.14

部分的に荷電した原子

直接関連付けられた電荷数が整数ではない、表面または表面に近い <APT> 原子

注記 1:表面原子または脱出原子の電荷は、原子の周囲に概念的な「ボックス」を描くこと (例: 修正されたウィグナー・ザイツセル)、または標準的な量子力学的手法のいずれかによって定義されます。

21.1

atom probe tomography

APT

method in which field evaporated (21.2) ions from a sharpened specimen are analysed by a time-resolved position-sensitive single-particle detector to provide an isotopically resolved three-dimensional representation of the real-space specimen elemental distribution

Note 1 to entry: Atoms and molecules constituting the specimen are field evaporated as ions. Current instruments induce a sharply time-defined evaporation event, by applying a temporally short electric field pulse or temperature pulse to the specimen and use time of flight (20.49) mass spectrometry to provide the isotopically resolved identities of the ion species (3.36) arriving at the detector system. By combining the position-sensitive nature of the detection system with the ion arrival sequence, a computed three-dimensional map (8.57) of the real-space specimen ion positions is reconstructed and can be interrogated in a 3-D visualization software.

Note 2 to entry: This is a destructive technique, therefore the data can only be captured once for a sample volume.

21.2

field evaporation

FEV

process by which surface entities originally forming part of an emitter are emitted as ions under the influence of an applied electrostatic field

Note 1 to entry: The term"field evaporation" does not include the field induced removal of vacuum-system-derived surface adsorbates as ions, or the removal of corrosion/etching products formed when adsorbed molecules are able to corrode or chemically etch the emitter surface. These processes are called"adsorbate field desorption" and"field corrosion/etching", respectively. By convention, the term"field evaporation" does include the removal of compounds formed by field-induced reaction between a surface atom or molecule and a noble imaging gas atom.

Note 2 to entry: In some cases, field evaporation is a multiple-stage process: first, escape into a well-defined escape charge-state; then one or more field post-ionization (21.4) events into some higher charge-state.

21.3

field ionization

<APT> process in which an electron is detached from the entity being ionized through a quantum-mechanical tunnelling process induced by an applied electrostatic field

Note 1 to entry: see also field post-ionization (21.4) .

21.4

field post-ionization

<APT> the form of post-ionization (20.43) resulting from field ionization (21.3) of an ion previously generated by a field-induced process

Note 1 to entry: the most common situations are: (1) when the initial ion generation is by means of field evaporation (21.2) ; and (2) when the ion being field post-ionized has itself been generated by field post ionization.

21.5

escape charge number

<APT> charge number of a field evaporating (21.2) entity after it has escaped over an activation energy barrier and before any subsequent field post-ionization (21.4) events

Note 1 to entry: The symbol n is the preferred symbol for escape charge number.

Note 2 to entry: If field post-ionization events take place after escape, and no collision or fragmentation events occur, then the escape charge number is less than the arrival charge number (21.6) .

21.6

arrival charge number

<APT> charge number of a field evaporating (21.2) entity when it arrives at the detector

Note 1 to entry: The symbol z is the preferred symbol for arrival charge number.

Note 2 to entry: If field post-ionization (21.4) events take place after escape, and no collision or fragmentation events occur, then the arrival charge number is greater than the escape charge number (21.5) .

21.7

field factor

shape factor

k -factor

<APT> factor k in the formula F =V/kr that estimates the magnitude of the electrostatic field at a field-emitter apex, F, in terms of the emitter apex radius-of-curvature, r, and the magnitude of the voltage, V, between the emitter and the counter-electrode

Note 1 to entry: In practice, the field factor is fully useful only for cylindrically symmetric emitters, but there is no requirement for the emitter apex to be spherical in shape, provided that the apex radius-of curvature can be defined.

Note 2 to entry: The value of k depends on the shape of the emitter and on the whole geometry of the system, including the geometry of the counter-electrode. Different models for emitter shape and system geometry can produce different estimates for the value of k.

Note 3 to entry: The value (or effective value) of both the emitter apex radius of curvature and the field factor changes slowly but continuously as the emitter field-evaporates.

21.8

field-evaporation rate constant

k

<APT> Arrhenius-type rate-constant that appears in the basic equation of field evaporation (21.2)

Note 1 to entry: The field evaporation rate-constant is a function both of temperature and of the value of the designated field-quantity used to describe field evaporation.

Note 2 to entry: The field evaporation rate-constant varies with position on a field ion emitter surface. Normally the parameter of interest is the rate-constant for the surface entities in the surface positions where the rate-constant is highest; entities in these positions are said to be"at high risk" of field evaporation.

21.9

field-evaporation flux

field-evaporation rate

Φ

<APT> total flux (8.18) of ions field evaporated (21.2) from an emitter

21.10

single-pulse evaporation yield

<APT> average number of ions that are field evaporated during a single voltage or laser pulse

Note 1 to entry: The single-pulse evaporation yield is the integral of the field-evaporation flux (21.9) over the duration of a single pulse.

21.11

zero-barrier evaporation field

<APT> value of the designated field-quantity at which the activation-energy barrier for ion escape by field evaporation (21.2) is reduced to zero

Note 1 to entry: There is a choice of field quantities that can be taken as the designated field quantity: usually, the simplest choice is to take the designated field quantity as the model field in the simple classical one-dimensional model of field evaporation.

21.12

background ion emission

<APT> emission of detectable ions that occurs at the standing voltage at which a specimen is being held between applications of a voltage or laser-light pulse

Note 1 to entry: the ions generated by background ion emission can originate from the specimen, or arise from residual gas in the vacuum chamber or from other sources in the instrument.

Note 2 to entry: Ions arising from background ion emission contribute to the background in the APT (21.1) mass spectrum (20.58) . Because they are not caused by a pulse they have undefined m/z (20.1) assignments in a time of flight (20.49) spectrum.

Note 3 to entry: The term"DC field evaporation" has been used to describe this effect. Ions that contribute to background emission may be generated by processes other than field evaporation (21.2) , therefore"background ion emission" is the preferred term.

21.13

image compression factor

<APT> factor used during the reconstruction of large-field-of-view atom probe tomography (21.1) data to correct for radial compression

Note 1 to entry: Ions that are that not field evaporated (21.2) from the specimen tip apex do not follow a straight flight path to the detector. Radially, the further the ion is emitted from the centre, the more its flight path is compressed towards the centre. The factor is used to compensate for this effect.

21.14

partially charged atom

<APT> atom at a surface, or close to a surface, for which the directly associated charge number is not an integral

Note 1 to entry: The charge on a surface atom or an escaping atom is defined either by drawing a notional"box" around the atom (e.g., a modified Wigner-Seitz cell), or by standard quantum mechanical methods.