Atomsonden är ett mikroskop med upplösningsförmåga för att se och analysera föremål av atomstorlek. Specifikt används en atomsond inom materialvetenskap, en disciplin som tillämpar materiens olika egenskaper på andra vetenskaper och verkstadsindustrin. Enheten gör det möjligt för forskare att undersöka molekylär struktur på atomnivå och bestämma materialens makroskopiska egenskaper. Tillämpad fysik, kemi, nanovetenskap och kriminalteknik använder alla instrumentet för att identifiera egenskaper hos nödvändiga komponenter för forskning.
En av de viktiga aspekterna av atomsondsmikroskopet är dess användning av time-in-flight-spektroskopiteknik. Denna teknik mäter tidsramen inom vilken det tar en atom eller andra föremål att färdas genom ett visst medium. Den kan också användas med olika energihändelser såsom elektromagnetiska vågor. Syftet är att bestämma banans hastighet eller längd och bestämma flödeshastigheten för en partikel eller andra fenomen. I grund och botten används ett elektriskt fält för att accelerera jonerna i ett medium, som kan mäta kinetisk energi och används för att hitta hastigheten.
Fältjonmikroskopi används också i atomsonden som en analysteknik. Detta identifierar bilden och sammansättningen av atomer inom ytan av den vassa metallspetsen på ett föremål. Radien måste vara mindre än 50 nanometer och placeras i en vakuumkammare med extremt låga tryck. En bildgas som helium eller neon introduceras, medan kryogena temperaturer etableras. Efter att ett elektriskt fält har initierats blir jonerna positivt laddade och förstorar spetsens sammansättning.
En av de mest avancerade formerna av denna teknik är atomsondstomografi. En positionskänslig detektor används i processen för att generera tredimensionella bilder. Denna förbättring av tekniken, med hjälp av laserpulser, kan användas för att se komponenterna i andra material förutom metaller. Vissa halvledarmaterial som kisel eller andra isoleringsmaterial kan analyseras med denna metod för atomsondsteknologi.
Atomsonden designades i första hand av den tyske fysikern Erwin Wilhelm Muller 1967. Ytterligare forskare, såsom JA Panitz och S. Brooks McLane, utökade konceptet vid den tiden. Det var dock inte förrän kommersialiseringen av den laserpulsade atomsonden 2005 som tekniken blev mycket utbredd inom materialvetenskap.