마이크로프로브

Microprobe

마이크로프로브(microprobe)는 전하를 띤 입자(전자 또는 이온)의 안정적이고 잘 집중된 빔을 샘플에 적용하는 기구다.

종류들

일차 빔이 가속 전자로 구성되면 프로브를 전자 마이크로프로브라고 하며, 일차 빔이 가속 이온으로 구성되면 이온 마이크로프로브라는 용어를 사용한다. 마이크로프로브라는 용어는 광학 분석 기법에도 적용될 수 있는데, 이는 계측기가 더 큰 시료의 마이크로 샘플 또는 마이크로 영역을 분석하기 위해 설정된 경우일 것이다. 그러한 기법으로는 마이크로 라만 분광법, 마이크로 적외선 분광법, 마이크로 LIBS 등이 있다. 이러한 모든 기법은 분석할 영역을 찾고, 프로브 빔을 지시하고, 분석 신호를 수집하기 위해 수정된 광학 현미경을 포함한다.

레이저 마이크로프로브는 펄스 레이저에 의한 이온화 및 생성된 이온의 후속 질량 분석을 사용하는 질량 분광계다.[1][2][3]

사용하다

과학자들은 고체 물질(소형, 유리, 금속)의 원소 구성을 결정하기 위해 이 충전된 입자 빔을 사용한다.[4] 대상의 화학적 구성은 방출된 X선을 통해 추출된 원소 데이터(기본 빔이 충전된 전자로 구성되는 경우) 또는 표적에서 가래된 방출된 2차 물질의 측정(기본 빔이 충전된 이온으로 구성되는 경우)에서 확인할 수 있다.

이온 에너지가 몇 십 keV(킬로-전기볼트)의 범위에 있을 때, 이러한 마이크로 로봇은 보통 FIB(집중 이온 빔)라고 불린다. FIB는 물질의 작은 부분을 플라즈마로 만든다; 분석은 질량 분광에 사용되는 것과 동일한 기본 기법에 의해 이루어진다.

이온에너지가 높을 때 수백 keV에서 몇 meV(메가-전자볼트)까지 이를 핵 마이크로프로브라고 부른다. 핵 마이크로프로브는 마이크로/나노미터 범위에서 스폿 사이즈의 현미경으로 이온 빔 분석 기법을 활용하는 매우 강력한 도구다. 마이크로 전자공학에서 바이오의약품에 이르기까지 다양한 분야의 과학 문제를 해결하기 위해 이 기구들이 적용되고 있다. 이러한 탐침을 분석 도구로 활용하는 새로운 방법의 개발(핵 미세 로봇의 이 적용 영역을 핵 현미경이라고 한다)에 더하여, 최근 재료 개조 분야(대부분은 PBW, 양성자 빔 쓰기라고 할 수 있다)에서 강한 진전이 이루어지고 있다.

핵 마이크로프로브의 빔은[5] 보통 양성자와 알파 입자로 구성되어 있다. 가장 진보된 핵 마이크로프로브 중 일부는 2 MeV를 초과하는 빔 에너지를 가지고 있다. 이는 1마이크로미터 이하의 빔 크기에서 약 1ppm의 미세한 농도의 요소에 매우 높은 민감도를 제공한다. 이 원소 민감도는 빔이 샘플과 상호작용할 때 샘플에 존재하는 각 원소의 특성 X선을 방출하기 때문에 존재한다. 이러한 종류의 방사선 검출은 픽스라고 불린다. 러더포드 백스캐터링(RBS), STIM 등을 포함한 다른 분석 기법이 핵현미경에 적용된다.

마이크로 로봇의 또 다른 용도는 마이크로 전자기계 시스템과 나노 전자기계 시스템에서와 같이 마이크로 및 나노 크기의 장치의 생산이다.[6] 마이크로프로브(microbe)가 다른 리토그래피 공정보다 갖는 장점은 마이크로프로브 빔을 스캔하거나 샘플의 어떤 영역 위로 향할 수 있다는 것이다. 마이크로프로브 빔의 이러한 스캐닝은 종이 또는 도면 프로그램에 당신의 디자인을 그리기 위해 매우 미세한 팁을 주는 연필을 사용하는 것과 같다고 상상할 수 있다. 전통적인 석판화 공정은 스캔할 수 없는 광자를 사용하므로 선택적으로 표본을 방사선에 노출시키기 위해 마스크가 필요하다. 샘플에 변화를 일으키는 것은 방사선이며, 이는 과학자와 엔지니어가 마이크로프로세서, 가속도계(대부분의 자동차 안전시스템에서처럼)와 같은 작은 장치를 개발할 수 있게 한다.

참조

  1. ^ Hillenkamp, F.; Unsöld, E.; Kaufmann, R.; Nitsche, R. (1975). "A high-sensitivity laser microprobe mass analyzer". Applied Physics. 8 (4): 341–348. Bibcode:1975ApPhy...8..341H. doi:10.1007/BF00898368. ISSN 0340-3793. S2CID 135753888.
  2. ^ Denoyer, Eric.; Van Grieken, Rene.; Adams, Fred.; Natusch, David F. S. (1982). "Laser microprobe mass spectrometry. 1. Basic principles and performance characteristics". Analytical Chemistry. 54 (1): 26–41. doi:10.1021/ac00238a001. ISSN 0003-2700.
  3. ^ Van Vaeck, L (1997). "Laser Microprobe Mass Spectrometry: Principle and Applications in Biology and Medicine". Cell Biology International. 21 (10): 635–648. doi:10.1006/cbir.1997.0198. ISSN 1065-6995. PMID 9693833. S2CID 7601994.
  4. ^ S. J. B. Reed (25 August 2005). Electron Microprobe Analysis and Scanning Electron Microscopy in Geology. Cambridge University Press. ISBN 978-1-139-44638-9.
  5. ^ Yvan Llabador; Philippe Moretto (1998). Applications of Nuclear Microprobe in the Life Sciences: An Efficient Analytical Technique for the Research in Biology and Medicine. World Scientific. ISBN 978-981-02-2362-5.
  6. ^ Juan Jimenez (15 November 2002). Microprobe Characterization of Optoelectronic Materials. CRC Press. ISBN 978-1-56032-941-1.