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美國陸軍研究實驗室（ARL）的材料科學家正在使用最先進的3D成像原子探針技術分析原子級的金屬和陶瓷樣品。這項研究旨在解決下一代防彈衣系統的材料內部結構，以保證士兵安全。

為了了解他們正在使用的尺寸，想象一下頭發的寬度。樣品比人發小一千倍。

“原子探針為我們提供了原子級的三維重建。”實驗室武器和材料研究理事會的材料科學家Chad Hornbuckle博士說。 “當你看到由數百萬個點構成的，這些點實際上是單個原子。它基本上是世界上唯一能夠在原子水平上實現這一目標的機器。有些機器，如透射電子顯微鏡或TEM，進行化學分析，但它不精確。你可能只有一次效果，但如果化學變化，下次你會得到完全不同的效果，如果你無法控制化學反應，就無法控制這些屬性?！?/p>

研究人員通過噴砂或銑削產生非常尖銳的尖端，準備對金屬和陶瓷樣品進行分析。然后使用雙光束掃描電子顯微鏡施加化學元素鎵。樣品準備好后，將它們插入原子探針中。探頭內部是超冷真空。使用激光或電壓脈沖，科學家們將小尖端上的原子電離，導致各個離子從表面蒸發。然后分析和識別蒸發的離子，這就形成近原子分辨率的3D模型。

電沉積是一種產生薄金屬涂層的過程。我們在使用其他方法識別這個階段時遇到了問題，但原子探測器確切地告訴我們它是什么以及它是如何分配的。這臺機器的功能令人印象深刻，你可以實時看到原子出現。再次，它是在納米尺度，所以它比所有其他表征技術更精細。原子探針很容易告訴我們，兩種不同類型的氫化銅相，這不是我們可以檢測到的其他方法。陸軍使用的那種原子探測器是美國發現的少數幾種原子探測器之一。

“由于原子探針的數量有限，大學也會自帶樣品進行分析。我們合作的一所大學是利哈伊大學?！被舳靼涂藸栒f。 “起初，這次合作更多的是相互交流的專業知識，我在原子探針中分析了他們的一些樣品，并使用他們的像差校正透射電子顯微鏡來分析我們的一些銅鉭樣品。我們現在繼續這種合作。“陸軍還與阿拉巴馬大學合作進行原子級分析。

這些伙伴關系使陸軍能夠使用大學實驗室設備。 通過這項研究獲得的基礎知識將適用于當前的陸軍的問題以及未來陸軍相關材料的開發。