Phương pháp và lý thuyết

Quang phổ hấp thụ tia X (X-ray Absorption Spectroscopy – XAS) là một trong những công cụ mạnh mẽ nhất trong lĩnh vực vật lý chất rắn, hóa học, khoa học vật liệu và năng lượng. Kỹ thuật này cho phép các nhà khoa học phân tích cấu trúc nguyên tử, hóa trị và môi trường cục bộ quanh các nguyên tử trong vật liệu mà không cần chuẩn bị mẫu phức tạp.

Quang phổ quang điện tử tia X (X-ray Photoelectron Spectroscopy – XPS) là một kỹ thuật phân tích bề mặt có độ chính xác cao, cho phép xác định thành phần nguyên tố, trạng thái hóa học, và năng lượng liên kết của các nguyên tử trong lớp bề mặt vật liệu (độ sâu khoảng 1–10 nm). Kỹ thuật này dựa trên hiện tượng quang điện, trong đó electron bị bật ra khỏi nguyên tử khi vật liệu bị chiếu bởi tia X đơn sắc.

Quang khắc chùm tia điện tử (Electron Beam Lithography – EBL) là một trong những công nghệ tiên tiến nhất trong lĩnh vực chế tạo vi cấu trúc và nano cấu trúc, được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học và sản xuất vi mạch hiện đại. EBL là một kỹ thuật “maskless lithography”, tức là không cần mặt nạ, cho phép vẽ trực tiếp các mẫu hình cực nhỏ với độ phân giải ở thang nanomet trên bề mặt vật liệu thông qua việc sử dụng chùm tia electron năng lượng cao.

Khối phổ ion thứ cấp thời gian bay (ToF-SIMS) là một phương pháp phân tích vô cùng nhạy trên bề mặt sử dụng một chùm ion xung (Cs hoặc microfocused Ga) để loại bỏ các phân tử từ bề mặt ngoài cùng của mẫu. Các hạt được loại bỏ từ các lớp mono nguyên tử trên bề mặt (các ion thứ cấp). Sau đó các hạt này được gia tốc vào trong một ống bay được gọi là "flight tube" đồng thời  khối lượng của chúng được xác định chính xác bằng việc đo lường chính xác khoảng thời gian mà chúng tới đầu dò (i.e. time-of-flight). Ba chế độ hoạt động được ứng dụng trên ToF-SIMS: khối phổ bề mặt, chụp ảnh bề mặt và định dạng độ sâu. Khả năng phân tích của ToF-SIMS bao gồm:

Các thuật ngữ khoa học thường được sử dụng thay thế cho nhau và các mô tả được khoa học chấp nhận liên tục được tinh chỉnh và diễn giải lại, điều này có thể dẫn đến sai sót trong hiểu biết khoa học. Mặc dù không thể loại bỏ hoàn toàn những lỗi như vậy, nhưng chúng có thể được giảm thiểu bằng cách làm cho chúng ta biết về chúng, hiểu rõ hơn về thuật ngữ và sử dụng các phương pháp khoa học cẩn thận và chu đáo. Điều này chắc chắn đúng khi hiểu về quang phổ và phép đo phổ, mặc dù giống nhau nhưng không giống nhau. Với suy nghĩ này, chúng ta hãy xem xét sâu hơn các thuật ngữ này.

Là phòng sạch phi kim loại sử dụng trong phân tích các nguyên tố siêu vết, các đồng vị phóng xạ sử dụng các thiết bị như khối phổ ICP-MS cho việc phân tích đồng vị U, Th và các nguyên tố siêu vết trong các mô và dịch sinh học, vật liệu bán dẫn…

Kính hiển vi lực nguyên tử AFM thương mại bắt đầu vào cuối năm 1980, nơi mà những nhà sản xuất chính tại Mỹ bao gồm Gigital Instruments và Park System. Digital Instruments (DI) được bắt đầu vào năm 1987 bởi Giáo sư Virgil Elings, giáo sư vật lý tại UCSB. Sản phẩm đầu tiên của DI là kính hiển vi quét hầm analog Nanoscope I (phiên bản kỹ thuật số xuất hiện một năm sau đó có tên gọi Nanoscope II). Park Scientific Instruments được bắt đầu vào năm 1988 bởi Tiến sĩ Sang-il Park và Sung Park, người trước đây đã làm việc với Giáo sư Cal Quate từ Đại học Stanford, một trong những tác giả tiên phong của bài báo AFM. Không lâu sau đó, Seiko Instruments Nhật Bản cũng bắt đầu sản xuất AFM của riêng họ.