Una fuente de iones de metal líquido ( LMIS ) es una fuente de iones que usa metal que se calienta hasta el estado líquido y se usa para formar una electropulverización para formar iones . [1] [2] Un cono de Taylor por electropulverización se forma mediante la aplicación de un campo eléctrico fuerte y los iones se producen por evaporación del campo en la punta afilada del cono, que tiene un campo eléctrico elevado. Los iones de un LMIS se utilizan en la implantación de iones y en instrumentos de haz de iones enfocados . Normalmente se prefiere el galio por su bajo punto de fusión, bajopresión de vapor , su naturaleza relativamente no reactiva y porque el ión galio es suficientemente pesado para la molienda de iones .
Desarrollo
La técnica LMIS se originó en el desarrollo de sistemas de propulsión de naves espaciales con propulsores coloidales . La investigación que comenzó a principios de la década de 1960 mostró que el metal líquido puede generar una gran cantidad de iones. A principios de la década de 1970, estos resultados dieron lugar al desarrollo de microsondas de iones LMIS. Inicialmente, en el desarrollo de esta técnica, el metal líquido se suministró mediante un tubo capilar . Este método puede ser difícil de controlar con corrientes de baja emisión. La técnica de LMIS de "aguja roma" fue descubierta por accidente a principios de la década de 1970. Para este método, se deja fluir una fina película de metal líquido hasta el vértice de una aguja afilada. [3]
Haz de iones enfocado
La mayoría de los instrumentos de haz de iones enfocados utilizan fuentes de iones de metal líquido (LMIS) a menudo con galio. En un LMIS de galio, el galio metálico se coloca en contacto con una aguja de tungsteno y el galio calentado humedece el tungsteno y fluye hacia la punta de la aguja, donde las fuerzas opuestas de tensión superficial y campo eléctrico producen el cono de Taylor en forma de cúspide. El radio de la punta de este cono es ~ 2 nm. El campo eléctrico en esta pequeña punta es típicamente mayor de 1 x 10 8 V / cm y causa ionización y emisión de campo de los átomos de galio. Luego, los iones se aceleran a una energía de 1 a 50 keV y se enfocan en la muestra con lentes electrostáticos . LMIS produce un haz de iones de alta densidad de corriente con una pequeña dispersión de energía y puede entregar decenas de nanoamperios de corriente a una muestra con un tamaño de punto de unos pocos nanómetros.
Referencias
- ^ Swanson, LW (1983). "Fuentes de iones metálicos líquidos: Mecanismo y aplicaciones". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación física . 218 (1–3): 347–353. doi : 10.1016 / 0167-5087 (83) 91005-0 . ISSN 0167-5087 .
- ^ Clampitt, R. (1981). "Avances en fuentes de iones de campo de metal fundido". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación física . 189 (1): 111-116. doi : 10.1016 / 0029-554X (81) 90132-4 . ISSN 0167-5087 .
- ^ Jon Orloff (24 de octubre de 2008). Manual de óptica de partículas cargadas, segunda edición . Prensa CRC. pag. 32. ISBN 978-1-4200-4555-0.