Sonda atomică este un microscop cu capabilități de rezoluție de vizualizare și analiză a obiectelor de dimensiuni atomice. Mai exact, o sondă atomică este utilizată în domeniul științei materialelor, o disciplină care aplică diferitele proprietăți ale materiei altor științe și industriei ingineriei. Dispozitivul permite oamenilor de știință să investigheze structura moleculară la nivel atomic și să determine proprietățile macroscopice ale materialelor. Fizica aplicată, chimia, nanoștiința și ingineria criminalistică folosesc toate instrumentul pentru a identifica caracteristicile componentelor necesare cercetării.
Una dintre fațetele importante ale microscopului cu sondă atomică este utilizarea tehnologiei de spectroscopie în timp în zbor. Această tehnică măsoară intervalul de timp în care este nevoie de un atom sau alte obiecte pentru a călători printr-un anumit mediu. Poate fi folosit și cu diverse evenimente energetice, cum ar fi undele electromagnetice. Scopul este de a determina viteza sau lungimea traseului și de a determina debitul unei particule sau al altor fenomene. Practic, un câmp electric este folosit pentru a accelera ionii într-un mediu, care poate măsura energia cinetică și este folosit pentru a găsi viteza.
Microscopia ionică de câmp este, de asemenea, utilizată în sonda atomică ca tehnică de analiză. Aceasta identifică imaginea și compoziția atomilor de pe suprafața vârfului ascuțit de metal al unui obiect. Raza trebuie să fie mai mică de 50 de nanometri și plasată într-o cameră de vid cu presiuni extrem de scăzute. Se introduce un gaz de imagistică precum heliul sau neonul, în timp ce se stabilesc temperaturile criogenice. După ce este inițiat un câmp electric, ionii devin încărcați pozitiv și măresc compoziția vârfului.
Una dintre cele mai avansate forme ale acestei tehnologii este tomografia cu sondă atomică. Un detector sensibil la poziție este utilizat în proces pentru a genera imagini tridimensionale. Această îmbunătățire a tehnicii, folosind impulsuri laser, poate fi utilizată pentru a vizualiza componentele altor materiale în afară de metale. Anumite materiale semiconductoare, cum ar fi siliciul sau alte materiale izolante, pot fi analizate folosind această metodă de tehnologie a sondei atomice.
Sonda atomică a fost proiectată în primul rând de fizicianul german Erwin Wilhelm Muller în 1967. Alți oameni de știință, precum JA Panitz și S. Brooks McLane, au extins conceptul la acea vreme. Cu toate acestea, abia după comercializarea sondei atomice cu pulsații laser în 2005, tehnologia a devenit foarte răspândită în domeniile științei materialelor.