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什么是 FIB-SEM?FIB-SEM的應用及原理

2024-7-24  閱讀(1164)

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什么是 FIB-SEM?

FIB-SEM(聚焦離子束掃描電子顯微鏡)是一種高分辨率三維成像和樣品處理技術(shù)。

FIB 代表聚焦離子束。使用高能離子束刮擦樣品表面,進行詳細處理和觀察。離子束可以以非常小的光斑尺寸聚焦在樣品上,從而允許亞微米或納米級的處理和觀察。

SEM 代表掃描電子顯微鏡。采用高能電子束掃描樣品表面,以高分辨率觀察其表面形狀和結(jié)構(gòu)。 SEM 能夠生成詳細的三維圖像,與 FIB 結(jié)合時,可以描繪樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

FIB-SEM的應用

FIB-SEM 因其高分辨率和三維成像能力而被應用于各種科學和工程領域。以下是如何使用 FIB-SEM 的示例。

1、材料領域

FIB-SEM 對于研究納米級材料非常有用。它用于分析金屬納米粒子的形狀和分布以及納米復合材料內(nèi)異種材料的排列。這使得新材料的設計和納米技術(shù)的應用成為可能。

它還用于研究半導體器件和磁性材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu),以及研究器件性能。它在材料工程和電子器件制造領域有著重要的應用。

2. 生物技術(shù)

它用于研究生物樣品的詳細結(jié)構(gòu)??梢愿叻直媛视^察細胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和細胞核的結(jié)構(gòu)??捎糜诩毎飳W、癌癥研究等。

它還用于可視化活體組織的三維結(jié)構(gòu)并了解組織微觀結(jié)構(gòu)和病理變化。它在生物學和醫(yī)學診斷相關領域具有重要的應用。

3. 地質(zhì)學

FIB-SEM 用于分析地球巖石和礦物的微觀結(jié)構(gòu)??梢栽敿氀芯繋r石和礦物的晶體結(jié)構(gòu)和晶體生長歷史。這對于理解巖石形成和變化的機制以及破譯地球的歷史很有用。

FIB-SEM原理

FIB 的主要元件是高能離子束。通常使用鎵離子。離子束可以聚焦在特定區(qū)域,從而可以將能量以非常小的光斑尺寸集中在樣品上。

這種高能光束用于掃描樣品表面并以高分辨率觀察其表面形狀和結(jié)構(gòu)。這使得可以可視化樣品的詳細表面拓撲。

由于其高分辨率,廣泛應用于包括材料工程在內(nèi)的各個領域。它是納米級和微米級研究和分析的重要工具之一。

如何選擇FIB-SEM

選擇 FIB-SEM 時應考慮幾個因素。以下是 FIB-SEM 選擇因素的示例。

1. 決議

分辨率是觀察樣品上微小結(jié)構(gòu)和細節(jié)的程度的指標。分辨率越高,可以觀察到的結(jié)構(gòu)越精細。分辨率與電子束的尺寸有關,較小的電子束尺寸可以進行高分辨率的觀察。

2. 離子源

離子源是 FIB 的核心部分,用于選擇所使用的離子類型。鎵離子源是常見的,但也可以使用非鎵離子源。鎵適用于軟材料,但鎵以外的離子源通常用于硬材料。

3、加速電壓

FIB-SEM 中的加速電壓是對電子束和離子束施加能量的量度。加速電壓越高,離子束或電子束加速得越快,使其能夠更深地穿透樣品。然而,將電壓提高得太高會增加對樣品的損壞。



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