Flytande metalljonkälla
En flytande metalljonkälla ( LMIS ) är en jonkälla som använder metall som värms upp till flytande tillstånd och används för att bilda en elektrospray för att bilda joner . En elektrospray Taylor-kon bildas genom applicering av ett starkt elektriskt fält och joner produceras genom fältavdunstning vid den skarpa spetsen av konen, som har ett högt elektriskt fält. Joner från en LMIS används vid jonimplantation och i fokuserade jonstråleinstrument . Vanligtvis föredras gallium för dess låga smältpunkt, låga ångtryck , dess relativt oreaktiva natur och för att galliumjonen är tillräckligt tung för jonmalning.
Utveckling
LMIS-tekniken har sitt ursprung i utvecklingen av framdrivningssystem för kolloida rymdfarkoster . Forskning som började i början av 1960-talet visade att flytande metall kan generera stora mängder joner. I början av 1970-talet skapade dessa resultat utvecklingen av LMIS-jonmikrosonder. Inledningsvis, i utvecklingen av denna teknik, tillfördes den flytande metallen av ett kapillärrör . Denna metod kan vara svår att kontrollera vid låga emissionsströmmar. Tekniken med "trubbnål" LMIS upptäcktes av en slump i början av 1970-talet. För denna metod tillåts en tunn film av flytande metall att flyta till spetsen på en vass nål.
Fokuserad jonstråle
De flesta fokuserade jonstråleinstrument använder en flytande metalljonkälla (LMIS) ofta med gallium. I en gallium LMIS placeras galliummetall i kontakt med en volframnål och uppvärmt gallium väter volframet och strömmar till spetsen av nålen där de motsatta krafterna av ytspänning och elektriskt fält producerar den kuspformade Taylor-konen. Spetsradien för denna kon är ~2 nm. Det elektriska fältet vid denna lilla spets är vanligtvis större än 1 x 10 8 V/cm och orsakar jonisering och fältemission av galliumatomerna. Jonerna accelereras sedan till en energi på 1–50 keV och fokuseras på provet med elektrostatiska linser . LMIS producerar en jonstråle med hög strömtäthet med liten energispridning och kan leverera tiotals nanoampere ström till ett prov med en punktstorlek på några nanometer.