離子束與樣品的相互作用

在 FIB 系統(tǒng)中，離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)聚焦后轟擊樣品表面，引發(fā)一系列物理現(xiàn)象。入射離子與樣品原子的原子核碰撞，產(chǎn)生濺射現(xiàn)象，這是 FIB 進(jìn)行材料去除和加工的基礎(chǔ)。同時(shí)，入射離子也可能通過級(jí)聯(lián)碰撞將動(dòng)能傳遞給樣品原子，并在樣品表面以下一定距離靜止，即離子注入。

此外，入射離子與樣品的非彈性散射還會(huì)產(chǎn)生二次電子、聲子、等離子激元以及 X 射線等，其中二次電子可用于成像，而 X 射線等信號(hào)則與樣品的成分信息相關(guān)。金鑒實(shí)驗(yàn)室作為專注于材料分析領(lǐng)域的科研檢測(cè)機(jī)構(gòu)，具備專業(yè)的FIB設(shè)備，能夠?qū)Ω鞣N材料進(jìn)行檢測(cè)，致力于為客戶提供高質(zhì)量的測(cè)試服務(wù)。

FIB-SEM 聯(lián)用系統(tǒng)的成分分析功能

FIB-SEM 系統(tǒng)是將 FIB 鏡筒與掃描電鏡（SEM）鏡筒整合在一起的有力工具，用于成分分析。

隨后，SEM 可利用其配備的各種探測(cè)器，如能譜儀（EDS）、電子背散射衍射儀（EBSD）等，對(duì)加工后的樣品表面進(jìn)行成分分析和結(jié)構(gòu)表征，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品微觀區(qū)域的成分、形貌及結(jié)構(gòu)的同步觀測(cè)。

基于 FIB 的成分分析方法

1.EDS 能譜分析

EDS 是一種常用的成分分析方法。在 FIB-SEM 系統(tǒng)中，當(dāng)電子束或離子束轟擊樣品表面時(shí)，會(huì)激發(fā)出樣品中的特征 X 射線。EDS 探測(cè)器能夠收集這些 X 射線，并根據(jù)其能量和強(qiáng)度確定樣品中所含元素的種類和相對(duì)含量。通過對(duì)樣品不同區(qū)域進(jìn)行 EDS 分析，可以獲得元素的分布信息，了解樣品的成分均勻性以及不同相之間的成分差異。

例如，在分析半導(dǎo)體器件中的雜質(zhì)分布時(shí)，可利用 FIB 制備出器件的剖面樣品，然后使用 EDS 對(duì)剖面進(jìn)行掃描，確定雜質(zhì)元素在不同層中的濃度和分布情況。金鑒實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作，確保每一個(gè)測(cè)試環(huán)節(jié)都精準(zhǔn)無誤地符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.EBSD 分析

EBSD 主要用于研究材料的晶體結(jié)構(gòu)和取向信息。在 FIB-SEM 系統(tǒng)中，EBSD 探測(cè)器收集樣品表面背散射電子的衍射圖案，通過對(duì)這些圖案的分析，可以確定樣品中晶粒的取向、晶界的位置以及相的分布等信息。結(jié)合 FIB 的微加工能力，可以對(duì)樣品進(jìn)行局部切割和制備，以便更好地觀察特定區(qū)域的晶體結(jié)構(gòu)和成分變化。

FIB 成分分析的優(yōu)勢(shì)

1.高空間分辨率

FIB 能夠在納米尺度上對(duì)樣品進(jìn)行精確加工和制備，使得成分分析的空間分辨率大大提高。可以針對(duì)樣品中的微小區(qū)域、特定相或界面進(jìn)行分析，獲取詳細(xì)的成分信息，有助于深入研究材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系。例如，在研究納米復(fù)合材料時(shí)，F(xiàn)IB 可制備出單個(gè)納米顆粒或納米結(jié)構(gòu)的剖面樣品，通過高分辨率的成分分析，揭示納米顆粒與基體之間的元素?cái)U(kuò)散和界面反應(yīng)情況。金鑒實(shí)驗(yàn)室擁有先進(jìn)的FIB設(shè)備和專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，能夠提供標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試服務(wù)，為您的研究或產(chǎn)品質(zhì)量控制提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

2.原位分析

FIB-SEM 等聯(lián)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了樣品制備和成分分析的一體化，能夠在同一儀器中完成從樣品加工到分析的全過程，避免了樣品在轉(zhuǎn)移過程中可能受到的污染和損傷，保證了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，原位分析還可以實(shí)時(shí)觀察樣品在加工過程中的成分變化，為研究材料的動(dòng)態(tài)過程提供了有力手段，如在研究材料的腐蝕、氧化等過程時(shí)，可通過原位 FIB-SEM-EDS 分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)元素的遷移和化學(xué)反應(yīng)。

三維成分分析

借助 FIB 的逐層切割和成像技術(shù)，可以對(duì)樣品進(jìn)行三維重建和成分分析。通過連續(xù)采集不同深度層面的圖像和成分信息，能夠構(gòu)建出樣品的三維元素分布模型，直觀地展示材料內(nèi)部的成分變化和結(jié)構(gòu)特征。這種三維成分分析方法對(duì)于研究復(fù)雜材料體系、多層結(jié)構(gòu)器件以及生物樣品等具有重要價(jià)值，例如在分析半導(dǎo)體芯片的三維集成結(jié)構(gòu)時(shí)，可利用 FIB-SEM 系統(tǒng)獲取各層之間的元素分布和界面信息，為芯片的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。