文档名：三维原子探针的电场结构模拟研究
摘要：本文针对目前世界上被广泛使用的局部电极原子探针的样品及局部电极几何结构,通过有限元方法,结合多物理场仿真技术,研究了局部电极与针状样品的距离z、样品尖端曲率半径ρ、局部电极的入口直径φ、厚度w、开口角度α和入口长度h等参数对样品尖端附近的局部电场的影响.模拟结果表明:当z与φ的取值满足z/φ≥1时,既能在样品尖端得到较高的蒸发电场强度,又能降低局部电极对离子轨迹的影响;局部电极的厚度w和开口角度α的取值对样品尖端的电场影响较小;增大局部电极入口长度h的值有利于提高样品尖端电场强度;随着原子的蒸发(样品尖端曲率半径ρ增大),为维持原子蒸发所需的电场强度,施加在样品上的电压V与样品尖端的曲率半径ρ成正比,且所需维持的电场强度越高,施加的电压V越大.
Abstract：Thisarticleemployedthefiniteelementmethodandmultiphysicssimulationtoanalyzethestructureofalocalelectrodeatomprobe.Theimpactofvariousparameters,includinginletdiameter(φ),thickness(w),openingangle(α),entrancelength(h)ofthelocalelectrode,theradiusofcurvature(ρ)ofthespecimen,andthedistance(z)betweenthelocalelectrodeandtheneedle-shapedspecimenonthelocalelectricfieldstructureneartheapexofaspecimen,wasinvestigated.Theresultindicatedthatahigherevaporationelectricfieldstrengthwasachievedattheapexofthespecimen,andtheinfluenceoflocalelectrodeoniontrajectorieswasreducedwhentheratioofdistance(z)toinletdiameter(φ)satisfiedz/φ≥1.Specifically,thethickness(w)andopeningangle(α)ofthelocalelectrodehadaminimalimpactontheelectricfieldattheapexofthespecimen.Incontrast,theincreaseoftheentrancelength(h)ofthelocalelectrodeimprovedtheelectricfieldstrengthattheapexofthespecimen.Moreover,theradiusofcurvature(ρ)ofthespecimenincreasedasatomscontinuedtoevaporatefromthespecimensurface.Theelectricfield(V)appliedtothespecimenwasproportionaltotheradiusofcurvature(ρ)ofthespecimentomaintaintherequiredelectricfieldintensity.Thehigherintensityofelectricfieldcorrespondedtothegreaterappliedelectricfield(V).
作者：李依轩 刘俊亮 王伟 于得洋 徐先东 Author：LIYixuan LIUJunliang WANGWei YUDeyang XUXiandong
作者单位：湖南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410082;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000;中国科学院大学核科学与技术学院,北京100049湖南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410082
刊名：电子显微学报 ISTICPKU
Journal：JournalofChineseElectronMicroscopySociety
年，卷(期)：2024, 43(2)
分类号：O766+.1O657.63O463+.2
关键词：三维原子探针 局部电极 有限元模拟 电场结构 离子轨迹
Keywords：atomprobetomography localelectrode finiteelementsimulation electricfieldstructure iontrajectory
机标分类号：TG113.25TB383TN814
在线出版日期：2024年5月21日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，国家重点研发计划三维原子探针的电场结构模拟研究[
期刊论文] 电子显微学报--2024, 43(2)李依轩 刘俊亮 王伟 于得洋 徐先东本文针对目前世界上被广泛使用的局部电极原子探针的样品及局部电极几何结构,通过有限元方法,结合多物理场仿真技术,研究了局部电极与针状样品的距离z、样品尖端曲率半径ρ、局部电极的入口直径φ、厚度w、开口角度α和入口长度...参考文献和引证文献
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