透射电镜和扫描透射电镜样品制样流程-知识文献-金鉴实验室

透射电镜和扫描透射电镜样品制样流程发布时间：2024-07-18 13:45:13

聚焦离子束（Focused Ion Beam, FIB）技术是一种先进的显微加工工具，它通过电透镜系统将离子束聚焦成极细的尺寸，实现微米甚至纳米级别的精密加工。FIB系统的核心在于其离子源，通常采用的是液相金属离子源，其中镓（Ga）因其低熔点、低蒸气压和优异的抗氧化性能而被广泛使用作为金属材质。商用FIB系统由多个关键部分组成，包括：

1.液相金属离子源：作为产生离子的源头，通常使用镓元素。

2.电透镜：用于将离子束聚焦成细小尺寸的精密仪器。

3.扫描电极：控制离子束在样品表面的扫描路径。

4.二次粒子探测器：检测由离子束与样品相互作用产生的信号。

5.试样基座：具有5至6轴向移动能力，以实现精确定位。

6.真空系统：保证离子束不受空气分子的干扰。

7.抗振动和磁场装置：确保系统在稳定环境下运行。

8.电子控制面板和计算机：用于操作和控制整个FIB系统。

在FIB系统中，通过在液相金属离子源上施加电场（Suppressor），可以使液态镓形成细小的尖端。随后，通过负电场（Extractor）牵引尖端的镓，形成镓离子束。这些离子束经过电透镜聚焦，并可通过一系列变化孔径来调节离子束的大小。最终，离子束经过二次聚焦作用于样品表面，通过物理碰撞实现切割或蚀刻。

为了方便大家对材料进行深入的失效分析及研究，金鉴实验室具备Dual Beam FIB-SEM业务，包括透射电镜( TEM)样品制备，材料微观截面截取与观察、样品微观刻蚀与沉积以及材料三维成像及分析等。将FIB系统与扫描电子显微镜（SEM）集成，可以充分发挥两种技术的优势。在加工过程中，利用电子束进行实时监控，可以精确控制样品的加工进度和精度，实现更高质量的微加工效果。

FIB技术因其高精度和多功能性，在半导体制造、材料科学、纳米技术以及生命科学等领域有着广泛的应用，是现代精密工程不可或缺的工具之一。

透射电镜和扫描透射电镜样品都需要制备非常薄的样品，这样电子才能穿透样品，形成电子衍射图像。常规TEM样品制备方法主要以机械切片研磨为主，采用此法仅能对大范围样品进行解析。使用聚焦离子束，则可观察到试样的某个局部切片。如同切割横截面一样，TEM样品的制备也是从正面和背面用聚焦离子束进行处理，最终中间留一薄区做TEM观测样品。如下图，TEM制样流程如下。