双束技术:FIB与SEM的协同工作
双束聚焦离子束显微镜的关键在于其双束技术,离子束(FIB)用于样品的精确切割和蚀刻,而电子束(SEM)则捕捉样品的高分辨率图像。SEM垂直安装,FIB则以一定角度倾斜安装,两者之间形成52°的夹角,这种设计使得SEM能够提供高达100万倍的放大倍数,有效弥补了单束FIB成像分辨率的不足。
FIB机台的核心组件
1. 操控器(Manipulator):用于精确控制样品的位置或拾取微小的加工部件,确保加工过程的精确性。
2. 二次电子检测器(ETD):检测样品表面的二次电子信号,生成高分辨率的表面形貌图像。
3. 背散射电子探测器(BSE Detector):检测背散射电子信号,与样品的原子序数相关,适用于观察材料的成分分布或原子序数对比。
4. 气体注入系统(Gas Injection System, GIS):向加工区域注入气体,用于辅助刻蚀或沉积。
5. 能量色散X射线探测器(EDS Detector):分析样品的元素组成成分。
6. 电子背散射衍射探测器(EBSD Detector):获取样品的晶体结构、取向和应力等信息。
单束FIB机台的精密构造
单束FIB机台的核心是液态金属离子源,通常使用液态镓作为离子源。这种离子源通过电场加速液态金属中的离子,形成高能离子束,用于样品的加工和分析。
离子束的聚焦与调节
1. 聚光透镜(Condenser Lens):预先聚焦离子束,提高束流密度。
2. 束选择孔径(Beam Selective Aperture):选择离子束的直径和角度,过滤不必要的离子,控制最终束斑尺寸。
3. 四极透镜(Quadrupole):调节离子束的形状,提高束流的方向性和均匀性。
4. 遮挡板(Blanking Plates):通过施加电场偏转离子束,避免无效曝光,快速控制离子束的开闭。
5. 八极透镜(Octupole):校正高阶像差,确保离子束的高精度聚焦能力。
6. 物镜(Objective Lens):调整离子束束斑的大小和形状,以适应不同的加工需求。
FIB制样的多样性 FIB技术的实际应用

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