マイクロプローブは、安定した焦点を絞った荷電粒子（電子またはイオン）のビームをサンプルに照射する装置です。
種類
一次ビームが加速電子で構成される場合、プローブは電子マイクロプローブと呼ばれ、一次ビームが加速イオンで構成される場合、プローブはイオンマイクロプローブと呼ばれます。マイクロプローブという用語は、機器が微小サンプルまたは大型試料の微小領域を分析するように設定されている場合にも、光学分析技術に適用されることがあります。このような技術には、顕微ラマン分光法、顕微赤外分光法、顕微LIBSなどがあります。これらの技術はすべて、分析対象領域を特定し、プローブビームを誘導し、分析信号を収集するために、 改造された光学顕微鏡を必要とします。
レーザーマイクロプローブは、パルスレーザーによるイオン化と、生成されたイオンの質量分析を利用する質量分析計です。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
用途
科学者はこの荷電粒子ビームを使って固体物質（鉱物、ガラス、金属）の元素組成を決定します。[ 4 ]ターゲットの化学組成は、放出されたX線（一次ビームが荷電電子で構成されている場合）またはターゲットからスパッタされた物質の放出された二次ビーム（一次ビームが荷電イオンで構成されている場合）の測定によって抽出された元素データから見つけることができます。
イオンエネルギーが数十keV（キロ電子ボルト）の範囲にある場合、これらのマイクロプローブは通常FIB（集束イオンビーム）と呼ばれます。FIBは物質の小さな部分をプラズマ化し、質量分析法で使用されるものと同じ基本的な技術によって分析が行われます。
イオンエネルギーが数百keVから数MeV（メガ電子ボルト）とさらに高い場合、それらは核マイクロプローブと呼ばれます。核マイクロプローブは、イオンビーム分析技術をマイクロ/ナノメートル範囲のスポットサイズを持つ顕微鏡として利用する非常に強力なツールです。これらの機器は、マイクロエレクトロニクスからバイオメディカルまで、さまざまな分野における科学的問題の解決に応用されています。これらのプローブを分析ツールとして活用する新しい方法の開発（核マイクロプローブのこの応用分野は核顕微鏡法と呼ばれています）に加えて、近年、材料改質の分野で大きな進歩が遂げられています（そのほとんどはPBW（陽子ビーム描画）と呼ばれます）。
原子核マイクロプローブ[ 5 ]のビームは通常、陽子とアルファ粒子で構成されています。最先端の原子核マイクロプローブの中には、2 MeVを超えるビームエネルギーを持つものもあります。これにより、この装置は 1マイクロメートル未満のビームサイズで 約1 ppmという微量元素濃度に対して非常に高い感度を持ちます。この元素感度は、ビームがサンプルと相互作用すると、サンプル中に存在する各元素の特性X線を放出するためです。このタイプの放射線検出はPIXEと呼ばれます。原子核顕微鏡には、ラザフォード後方散乱（RBS）、STIMなどの 他の分析技術も適用されています。
マイクロプローブのもう1つの用途は、マイクロエレクトロメカニカルシステムやナノエレクトロメカニカルシステムなどのマイクロおよびナノサイズのデバイスの製造です。[ 6 ]マイクロプローブが他のリソグラフィープロセス に対して持つ利点は、マイクロプローブビームをサンプルの任意の領域でスキャンまたは誘導できることです。このマイクロプローブビームのスキャンは、非常に細い鉛筆を使用して紙や描画プログラムにデザインを描くようなものと想像できます。従来のリソグラフィープロセスでは、スキャンできない光子を使用するため、サンプルを選択的に放射線にさらすマスクが必要です。サンプルに変化を引き起こすのは放射線であり、これにより科学者やエンジニアはマイクロプロセッサ、加速度計（ほとんどの自動車安全システムなど）などの小型デバイスの開発が可能になります。
参考文献
- ^ Hillenkamp, F.; Unsöld, E.; Kaufmann, R.; Nitsche, R. (1975). 「高感度レーザーマイクロプローブ質量分析装置」.応用物理学. 8 (4): 341– 348. Bibcode : 1975ApPhy...8..341H . doi : 10.1007/BF00898368 . ISSN 0340-3793 . S2CID 135753888 .
- ^ Denoyer, Eric.; Van Grieken, Rene.; Adams, Fred.; Natusch, David FS (1982). 「レーザーマイクロプローブ質量分析法 1. 基本原理と性能特性」.分析化学. 54 (1): 26– 41. doi : 10.1021/ac00238a001 . ISSN 0003-2700 .
- ^ Van Vaeck, L (1997). 「レーザーマイクロプローブ質量分析：原理と生物学・医学への応用」. Cell Biology International . 21 (10): 635– 648. doi : 10.1006/cbir.1997.0198 . ISSN 1065-6995 . PMID 9693833. S2CID 7601994 .
- ^ SJB Reed (2005年8月25日).電子マイクロプローブ分析と地質学における走査型電子顕微鏡法.ケンブリッジ大学出版局. ISBN 978-1-139-44638-9。
- ^ Yvan Llabador、Philippe Moretto (1998).生命科学における核マイクロプローブの応用：生物学・医学研究のための効率的な分析技術. World Scientific . ISBN 978-981-02-2362-5。
- ^ Juan Jimenez (2002年11月15日). Microprobe Characterization of Optoelectronic Materials . CRC Press . ISBN 978-1-56032-941-1。
