סיקור מקיף

כלי מדידה חדש ברמה הננו עושה שימוש ביונים של הליום

חוקרי המכון הלאומי לסטנדרטים וטכנולוגיות (NIST) של ארה"ב בוחנים טכנולוגיה מיקרוסקופית חדשה אשר תעזור לשפר דיוק מדידות ברמות ננו, המיקרוסקופ החדש עושה שימוש ביוני הליום ובעתיד אף יחליף את מיקרוסקופ האלקטרונים

צפיה באטומי זהב במיקרוסקופ אלקטרונים החדיש ביותר (ימין) ובמיקרוסקופ יוני הליום החדש (שמאל). השיפור באיכות במיקרוסקופ החדש נראה מידית, וחוקרי NIST עובדים קשה לשיפור דיוק המדידה ברמות הננו. (מקור: מכון הלאומי לסטנדרטים וטכנולוגיות של ארה''ב)
צפיה באטומי זהב במיקרוסקופ אלקטרונים החדיש ביותר (ימין) ובמיקרוסקופ יוני הליום החדש (שמאל). השיפור באיכות במיקרוסקופ החדש נראה מידית, וחוקרי NIST עובדים קשה לשיפור דיוק המדידה ברמות הננו. (מקור: מכון הלאומי לסטנדרטים וטכנולוגיות של ארה''ב)

שיפור טכניקות מדידה ברמת הננו הוא שלב קריטי לקביעת סטנדרטים ושיפור הייצור בתעשיית המוליכים למחצה ובתעשיות ייצור בתחום הננו.

המיקרוסקופ החדש עושה שימוש בטכנולוגיה הנעזרת ביונים של הליום, היונים יוצרים אותות אשר משמשים ליצירת תמונה של גופים קטנים ביותר, בדומה לטכנולוגיה מקבילה במיקרוסקופ אלקטרונים אשר הוצע באופן מסחרי במהלך שנות ה-60. באופן פרדוקסלי, למרות שיונים של הליום גדולים יותר מאלקטרונים, הם יכולים לספק תמונה ברזולוציה גבוהה יותר ובעלת ניגוד (קונטרסט) גבוה יותר.

מבחינת הפיסיקה של הטכנולוגיה, יוני ההליום הם בעלי מסה גדולה יותר ואורך גל קטן יותר מאלקטרונים ולכן הם יוצרים תמונה טובה יותר. לדברי המפתחים, איכות התמונה כה טובה עד כי נראה כאילו היא תלת מימדית, וזה חושף פרטים הקטנים מננומטר  – שווה ערך למרחק של 3 אטומים בגביש סיליקון (silicon crystal).

המכון הלאומי לסטנדרטים וטכנולוגיות (National Institute of Standards and Technology) מנסה להבין את המנגנון במרכז הטכנולוגיה. היתרון הבולט ביותר של מיקרוסקופ מבוסס יוני הליום הוא שהתמונה מציגה את הקצוות הממשיים של החומר הנצפה. הדבר קריטי בתעשיית הייצור מאחר ובמידה ולא יודעים במדוייק היכן קצה החומר. משמעותו של אי דיוק זה עלולה להסתכם בעלות של אלפי דולרים ליצרן. הדיוק הזה חשוב לתעשיות היי-טק דוגמת תעשיית המוליכים למחצה, המשקיעה מאות מיליוני דולרים במיקרוסקופים אלקטרוניים המשולבים בקווי הייצור, זאת על מנת לשלוט באופן מדוייק יותר על שלבי הייצור של המיקרו-מעבדים.

מכון NIST קיבל בקיץ שעבר את מיקרוסקופ יוני ההליום המסחרי הראשון המכונה "אוריון". המיקרוסקופ עבר סדרה של בדיקות במעבדת המדידה המתקדמת של המכון (Advanced Measurement Laboratory), אחד ממתקני המדידה המתקדמים ביותר בעולם בה מפקחים באופן מבוקר על הטמפרטורה, הלחות ויברציות ותנאים סביבתיים נוספים. המסקנות שהוסקו במעבדה עברו חזרה לייצרן (Carl Zeiss Inc) לצורך שיפור המיקרוסקופ ובכך ליצור מכשיר מדידה מדוייק ביותר עבור NIST והתעשייה כולה.

אחת התרומות של NIST לפיתוח המיקרוסקופ החדש היא בכל הקשור לטכניקת "התמונה המהירה". תנודתיות ברמת הננו יוצרת פעמים רבות תמונות מטושטשות, בדומה למצב בו מצלמים אנשים בתנועה. חוקרי המכון הצליחו להתגבר על הבעיה בעזרת צילום מספר רב של תמונות ושילובן בתמונה אחת בעזרת אלגוריתם מתוחכם אשר הסיר את מרבית הטשטוש ויצר תמונה באיכות גבוהה.

לאחרונה שיפר היצרן את טלסקופ יוני ההליום והוציא את "אוריון פלוס" המשלב את מרבית השיפורים שהוצעו על ידי וכולל מערכת קירור הליום משופרת המגדילה את איכות התמונה.

לסיכום ניתן לומר כי למרות שאנו חיים בעולם קפיטליסטי בו כוחות השוק אמורים לעשות את שלהם, לממשלה יש תפקיד מרכזי בהכוונת התעשייה כולה. המכון האמריקאי לסטנדרטים וטכנולוגיות היא סוכנות פדרלית הכפופה למחלקת המסחר של ארה"ב ומטרתה לקדם את הקידמה והחדשנות האמריקאית על ידי יצירת סטנדרטים למדידה מדעית. במקרה הנ"ל ניתן לראות איך סוכנות פדרלית מצליחה לכוון את כל ענף הננו-טכנולוגיה על ידי שיפור טכניקות המדידה של חומרים ברמת הננו. השאלה הנשאלת היא מה מדינת ישראל יכולה ללמוד מהמקרה הזה?

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

8 תגובות

  1. הוגין:
    אינני מזלזל בדבר. גם לא באבן שטסה לעברי.
    זה לא אומר שעלי לייחס לאבן חכמה.

  2. מיכאל
    רוח הדברים אינו מדוייק.
    חולף פה תהליך הכרחי שגם אתה נתון בו לא פחות מכולם,ואין לזלזל בשום ישות החולפת
    פה באתר ומביעים את הלך הרוחות העובר כאן.
    אין ברשת הענקית יוצאים מן הכלל כשמדובר בנושאים הנוגעים ללב לב כולם,כולל ילדיך
    ונכדיך.
    ומעיין,יפה שאת מנסה מעט לחדד עניין !אכן חשוב,אך אל תשכחי את ערישת ישותך.
    לא כל דבר יש לו יישום מיידי לכאורה בתעשייה,אך אולי אותו הליום נאצל החדיר בך קצת
    חידודי מוחין ?
    חוץ מזה,מיכאל,אכן חסרת מעט אך היה ברור שהיית זקוק לספייס בעת משב הרוחות
    "המואץ",שהסתער על האתר..
    אכן ,הגיע הזמן שתבינו להקשרים האנושיים הסובבים."עליונות" יש להשאיר להסטוריה -ולקבל את כלל לקחיה במכלול.

    ,

  3. "לאחרונה שיפר היצרן את טלסקופ יוני ההליום והוציא את "אוריון פלוס" המשלב את מרבית השיפורים שהוצעו על ידי וכולל מערכת קירור הליום משופרת המגדילה את איכות התמונה."
    השמטת מילה יכולה לפעמים (כמו במקרה זה) לשדר יומרנות שהמחבר לא התכוון לה.
    המילה החסרה היא NIST והיא צריכה לבוא אחרי "על ידי".

    מעיין:
    רוח דברייך נכונה אבל במקרה זה יש לפיתוח החדש יישומים מידיים במחקר.
    מיקרוסקופ, בדרך כלל, ובמיוחד מיקרוסקופ בעל כושר הפרדה כה גבוה, מיועד יותר למחקר ופחות לתעשייה.

  4. מה קרה לתגובות באתר הזה?

    מתן, תקרא שוב את הכתבה,
    ובעיקרון לא כל דבר שמתגלה/מומצא/מפותח יש לו יישומים תעשייתיים מידיים, אלה רק לאחר זמן.

    אסף, השאלה היא מה אתה למדה מהכתבה?

    המשך שבוע מצויין

  5. אולי כדאי שיפתחו גם סופר אלגוריתם שיעבור על הכתבות באתר שלכם ויתקן שגיאות כתיב ברמה של ילדים בכיתה ג'

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן