Atomová tomografie je technika studia pevných látek, která umožňuje 3D chemickou analýzu s atomárním rozlišením, tj. umožňuje zjistit typ atomů ve studované oblasti materiálu a jejich poloh. Tohoto cíle je dosaženo tak, že charakterizovaný vzorek je postupně atom po atomu rozebírán“ a u každého atomu je zjištěno o jaký prvek se jedná a jakou má polohu. Prakticky to probíhá následovně: vodivé vzorky se opracují do tvaru velmi ostré jehlice, vloží se do komory s velmi vysokým vakuem (< 10-10 mbar), ochladí se na nízkou teplotu (> 100 K) a přivádí se na ně krátké pulzy vysokého napětí (2-20 kV). Na špičce jehly je extrémně vysoká intenzita elektrického pole (1010 V/m) a dochází k tunelování iontů vzorků do vakua. Odtržené ionty jsou urychlovány speciální elektrodou umístěnou v těsné blízkosti hrotu a následně registrovány polohově citlivým detektorem, na kterém vzniká obraz špičky vzorku se zvětšením přibližně 106. Kromě polohy je pro každý odtržený atom změřena doba letu, tj. doba mezi pulzem vysokého napětí a registrací iontu polohově citlivým detektorem. Z doby letu je možné určit, o který chemický prvek se jedná. Data z atomového tomografu jsou následně zpracována softwarem, který provede 3D rekonstrukci chemického složení analyzované oblasti vzorku s rozlišením > 0.2 nm. Typická velikost analyzované oblasti je 50 x 50 x 50 nm3, může být ale i větší. Atomová tomografie byla původně vyvinuta pro vodivé vzorky (tj. především kovy), ale v současné době lze analyzovat i nevodivé materiály. V takovém případě je k odtrhávání iontů použito místo pulzů vysokého napětí velmi krátkých pulzů výkonného laseru.
V tomto příspěvku bude vysvětlen princip
atomové tomografie a popsány informace o pevných látkách, které lze touto
metodou získat. Možnosti atomové tomografie budou ilustrovány na konkrétních příkladech
výzkumu defektů v ocelích tlakové nádoby reaktoru vytvořených ozářením
neutrony během provozu jaderné elektrárny a studiu mikroskopického mechanismu
přirozeného stárnutí Al a Mg slitin.