مجهر دي برولي الذري

مجهر دي برولي الذري في الفيزياء (بالإنجليزية:atomic de Broglie microscope ) هو مجهر من المفروض أن يستعمل الهيليوم كذرة للتصوير والاختبار من المرجح أن يتوصل إلى تصوير يكون تباينه في حدود النانومتر.

تاريخ تطورهعدل

تقتصر دقة المجاهر الضوئية على تباين في حود عدة مئات نانومتر، حيث تحدد طول الموجة الضوئية تلك الدقة.

وفكرة استخدام الذرات في التصوير بدلا من الضوء نشرت في المجلات العلمية منذ القرن العشرين. [1][2][3][4] ومن المنتظر بصفة عامة أن يأتي التصوير بواسطة الذرات المتعادلة بتباين للصورة تعادل تباين التصوير المجاهر الإلكترونية وأن لا تتسبب في فساد العينة، حيث يمكن تحقيق طول الموجة القصير والذي يصل إلى النانومتر وذلك عند طاقة منخفضة لفيض الجسيمات المختبرة. وذكرت إحدى النشرات العلمية المنشورة في عام 1997 : "أن ميكروسكوب ذرات الهيليوم سيكون أداة فريدة للاستخدام كمجهر عاكس وكمجهر نافذ بدون إفساد العينة المختبرة". "[5]

تركيز شعاع ذرات متعادلةعدل

حاليا لا تستطيع الوسائل التي تعتمد على الذرات في التصوير أن تنافس المجاهر الإلكترونية والأدوات الأخرى التي تصور العينات الدقيقة. وترجع السبب في ذلك صعوبة تركيز وجمع فيض ذرات متعادلة في بؤرة. ولا توجد مادة تكون شفافة لفيض من الذرات ذات الطاقة المنخفضة. وقد اقترح استخدام عدسة فرنزل [6] بالإضافة إلى عدة أنواع من المرايا الذرية [7][8][9]

وتستغل تلك المرايا جهد الانعكاس الكمومي على جهد كازمير-فان در فال. [10]

مرايا شريحيةعدل

أظهر استخدام المرايا الذرية تقدما كبيرا مع تطور دراسات المواد الصلبة وعلى الأخص في ابتكار مرآة فرنزل للحيود. [11][12][13][14][15] ويمكن تفسير الانعكاس الرائع لموجة ذرية على مرآة شريحية على أنه نتيجة تأثير زينو الموضعي. [13]

وعندما تشكل المرآة في شكل القطع الناقص فإنها قد تصلح لتركيز شعاع 1ري في بؤرة لا يزيد اتساعها عن بضعة عشرات نانومتر. [16]

وعندما تتشتت الذرات من تلك البؤرات فإنها تقوم بتصوير الأشياء، بنفس التقنية المستخدمة في المجهر المسح البؤري ومجهر إلكتروني ماسح .

والتصميم الموصوف في الشكل اعلاه هو أحد التصميمات. كما نشرت جامعة كامبريدج فيتصميم آخر للمجهر في صفحتها على الإنترنت. [17] كما توجد اسفله عدة مراجع في هذا الخصوص. ويمكن تنفيذ هذا النظام للتصوير للتصوير الهولوغرافي في ثلاثة ابعاد وكذلك في حيود فرنزل. وقد تستطيع بعض تلك الطرق إلى حد منافسة الطرق التقليدية في تصوير وفي قياس الأشياء في حيز النانومتر. أنظر النظرة العامة لتقنية النانو (Nanotechnology).

اقرأ أيضًاعدل

المراجععدل

  1. ^ E.Hulpke (editor) (1992). "Helium Atom Scattering from Surfaces". Springer Series in Surface Sciences (27): 323. مؤرشف من الأصل في 13 ديسمبر 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)صيانة CS1: نص إضافي: قائمة المؤلفون (link)
  2. ^ J. J. Berkhout (1989). "Quantum reflection: Focusing of hydrogen atoms with a concave mirror". PRL. 63 (16): 1689–1692. doi:10.1103/PhysRevLett.63.1689. مؤرشف من الأصل (subscription required) في 13 ديسمبر 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  3. ^ Bodil Holst (1997). "An atom-focusing mirror". نيتشر (مجلة). 390: 244. doi:10.1038/36769. مؤرشف من الأصل في 08 مارس 2016. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  4. ^ R.B.Doak (1999). "Towards Realization of an Atomic de Broglie Microscope: Helium Atom Focusing Using Fresnel Zone Plates". PRL. 83: 4229–4232. doi:10.1103/PhysRevLett.83.4229. مؤرشف من الأصل (subscription required) في 19 يوليو 2008. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  5. ^ Bodil Holst (1997). "An atom-focusing mirror". نيتشر (مجلة). 390: 244. doi:10.1038/36769. مؤرشف من الأصل في 08 مارس 2016. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  6. ^ R.B.Doak (1999). "Towards Realization of an Atomic de Broglie Microscope: Helium Atom Focusing Using Fresnel Zone Plates". PRL. 83: 4229–4232. doi:10.1103/PhysRevLett.83.4229. مؤرشف من الأصل (subscription required) في 19 يوليو 2008. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  7. ^ F. Shimizu (2000). "Specular Reflection of Very Slow Metastable Neon Atoms from a Solid Surface". PRL. 86: 987–990. doi:10.1103/PhysRevLett.86.987. مؤرشف من الأصل (subscription required) في 13 ديسمبر 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  8. ^ H.Oberst (2003). "Atomic-matter-wave scanner". PRA. 68: 013606. doi:10.1103/PhysRevA.68.013606. مؤرشف من الأصل (subscription required) في 13 ديسمبر 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  9. ^ H.Oberst (2005). "Quantum reflection of He* on silicon". PRA. 71: 052901. doi:10.1103/PhysRevA.71.052901. مؤرشف من الأصل في 28 يناير 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  10. ^ H.Friedrich (2002). "quantum reflection by Casimir–van der Waals potential tails". PRA. 65: 032902. doi:10.1103/PhysRevA.65.032902. مؤرشف من الأصل (subscription required) في 13 ديسمبر 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  11. ^ F.Shimizu (2002). "Giant Quantum Reflection of Neon Atoms from a Ridged Silicon Surface". Journal of the Physical Society of Japan. 71: 5–8. doi:10.1143/JPSJ.71.5. مؤرشف من الأصل في 12 نوفمبر 2012. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  12. ^ Shimizu (2002). "Reflection-Type Hologram for Atoms". PRL. الجمعية الفيزيائية الأمريكية. 88 (12): 123201. doi:10.1103/PhysRevLett.88.123201. مؤرشف من الأصل (subscription required) في 13 ديسمبر 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  13. أ ب D.Kouznetsov (2005). "Reflection of Waves from a Ridged Surface and the Zeno Effect". Optical Review. 12: 1605–1623. doi:10.1007/s10043-005-0363-9. مؤرشف من الأصل في 03 مارس 2016. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  14. ^ D.Kouznetsov (2005). "Scattering of waves at ridged mirrors". PRA. 72: 013617. doi:10.1103/PhysRevA.72.013617. مؤرشف من الأصل في 28 يناير 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  15. ^ H.Oberst (2005). "Fresnel Diffraction Mirror for an Atomic Wave". PRL. 94: 013203. doi:10.1103/PhysRevLett.94.013203. مؤرشف من الأصل في 28 يناير 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  16. ^ Kouznetsov, D.; Oberst, H.; Neumann, A.; Kuznetsova, Y.; Shimizu, K.; Bisson, J. F.; Ueda, K.; Brueck, S. R. J. (2006). "Ridged atomic mirrors and atomic nanoscope". Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 39 (7): 1605. Bibcode:2006JPhB...39.1605K. doi:10.1088/0953-4075/39/7/005. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  17. ^ Atom Optics and Helium Atom Microscopy. Cambridge University, http://www-sp.phy.cam.ac.uk/research/mirror.php3 نسخة محفوظة 2012-03-05 على موقع واي باك مشين.