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第1章 概述1

参考文献4

第2章 场离子显微镜5

2.1 原理5

2.1.1 场致电离理论5

2.1.2 “看见”原子：场离子显微镜7

2.1.3 FIM的空间分辨率10

2.2 FIM的设备和技术12

2.2.1 FIM设备12

2.2.2 电子FIM和数字FIM13

2.2.3 层析FIM技术14

2.3 FIM图像的解释15

2.3.1 纯材料图像的解释15

2.3.2 合金图像的解释16

2.3.3 FIM的部分应用16

2.3.4 总结19

参考文献19

第3章 从场解吸显微镜到原子探针层析22

3.1 原理22

3.1.1 场蒸发理论22

3.1.2 逐个分析原子：原子探针层析30

3.2 APT的设备和技术33

3.2.1 实验设置33

3.2.2 场解吸显微镜36

3.2.3 高压脉冲技术39

3.2.4 激光脉冲技术41

3.2.5 能量补偿技术49

参考文献50

第4章 样品制备56

4.1 简介56

4.1.1 样品取样56

4.1.2 试样要求58

4.2 抛光方法58

4.2.1 电解抛光过程58

4.2.2 化学抛光62

4.2.3 安全62

4.2.4 优势和局限性63

4.3 宽离子束技术64

4.4 聚焦离子束技术65

4.4.1 切取法66

4.4.2 挖取法69

4.4.3 聚焦离子束制备样品的最终阶段76

4.4.4 减少离子损伤和造成假象的方法77

4.5 制备镀膜和薄膜的沉积方法80

4.6 制备有机材料的方法80

4.6.1 聚合物微针尖81

4.6.2 自组装单分子膜81

4.6.3 低温制备82

4.7 其他方法83

4.7.1 浸入法83

4.7.2 直接生长法83

4.8 与样品几何形状相关的问题83

4.9 选择最优样品制备方法指南84

参考文献85

第5章 场离子显微镜89

5.1 FIM操作步骤90

5.2 场离子显微镜的操作空间91

5.2.1 成像气体91

5.2.2 温度93

5.2.3 最佳成像场93

5.2.4 其他参数94

5.3 总结96

参考文献96

第6章 原子探针层析的实验方案98

6.1 样品对准98

6.2 质谱仪99

6.2.1 离子的探测100

6.2.2 质谱101

6.2.3 质谱的形成102

6.2.4 质量分辨率104

6.2.5 常见假象105

6.2.6 元素识别107

6.2.7 成分测量110

6.2.8 可探测性110

6.3 操作空间111

6.3.1 飞行路径111

6.3.2 脉冲分数和基体温度111

6.3.3 选择脉冲模式113

6.3.4 脉冲率114

6.3.5 检测率114

6.4 样品失效115

6.5 数据质量评价117

6.5.1 场解吸图117

6.5.2 质谱119

6.5.3 多事件121

6.6 讨论123

参考文献124

第7章 层析重构127

7.1 离子的投影127

7.1.1 电场估算127

7.1.2 电场分布128

7.1.3 离子轨迹129

7.1.4 点投影模型130

7.1.5 带有角压缩的径向投影132

7.1.6 离子轨迹的最佳模型132

7.2 重构133

7.2.1 重构方案的基础134

7.2.2 Bas等的方案136

7.2.3 Geiser等的方案137

7.2.4 Gault等的方案138

7.2.5 配备反射器的仪器138

7.2.6 总结和讨论139

7.3 重构的校正140

7.3.1 校正重构参数的技术140

7.3.2 校正重构的重要性144

7.3.3 当前过程的局限性146

7.4 常见假象和可能的校正方法149

7.4.1 轨迹像差和局部放大效应149

7.4.2 表面迁移151

7.4.3 色差153

7.4.4 假象对原子探针数据的影响153

7.4.5 重构的校正153

7.5 原子探针层析重构的展望156

7.5.1 相关的显微学对重构的推进156

7.5.2 模拟法改善重构158

7.5.3 原子探针数据重构的替代方式158

7.6 APT的空间分辨率159

7.6.1 简介159

7.6.2 研究方式159

7.6.3 空间分辨率的定义159

7.6.4 深度分辨率160

7.6.5 横向分辨率161

7.6.6 空间分辨率的优化163

7.7 晶格修正164

参考文献165

第8章 原子探针层析的分析技术171

8.1 表征质谱171

8.1.1 降低噪声172

8.1.2 量化同位素自然丰度对峰高的贡献175

8.1.3 空间依赖的质峰识别177

8.1.4 多重撞击探测器事件的分析178

8.2 表征化学分布180

8.2.1 原子探针数据的质量181

8.2.2 随机对比器183

8.3 基于网格的计数统计185

8.3.1 体元化185

8.3.2 密度186

8.3.3 浓度分析186

8.3.4 去局域化平滑法187

8.3.5 基于等浓度和等密度的可视化技术188

8.3.6 一维谱线189

8.3.7 基于网格的频率分布分析195

8.4 描述原子堆垛结构的技术205

8.4.1 最近邻分布205

8.4.2 团簇识别算法210

8.4.3 检测效率对纳米结构分析的影响222

8.5 径向分布228

8.5.1 径向分布和对相关函数229

8.5.2 溶质短程有序参数231

8.6 结构分析233

8.6.1 APT的傅里叶变换234

8.6.2 空间分布图235

8.6.3 霍夫变换237

参考文献239

第9章 原子探针显微学和材料科学244

9.1 相成分245

9.2 晶体缺陷246

9.3 溶质原子团簇化和短程有序246

9.4 沉淀反应247

9.5 长程有序248

9.6 调幅分解248

9.7 界面248

9.8 非晶材料249

9.9 原子探针晶体学249

参考文献251

附录AX2分布255

参考文献261

附录B抛光液和条件262

参考文献264

附录C APT使用的文件格式265

附录D Hump模型预测的图像272

附录E APT所需的晶体学基础274

附录F立体投影和常见的解吸图280

参考文献288

附录G Kingham曲线289

参考文献294

附录H元素及相关质荷比的列表295

附录I作为质谱上位置函数的质峰的可能元素身份305