FIB-SEM and Laser Ablation – Kính hiển vi ion hội tụ kết hợp điện tử quét (FIB-SEM)

Kết hợp các công cụ phay tia ion hội tụ và phá hủy bằng laser.

Phay chùm ion hội tụ và cắt hủy bằng laser trong thời gian rất ngắn (femto giây)

Hệ thống Laser Thermo Scientific Helios 5 PFIB kết hợp phương pháp phay chùm tia ion tập trung plasma với phương pháp phá hủy bằng laser femto giây và hình ảnh SEM (kính hiển vi điện tử quét). Sự kết hợp “TriBeam” này cho phép chụp ảnh và phân tích có độ phân giải cao với khả năng cắt bỏ tại chỗ, mang lại tốc độ loại bỏ vật liệu chưa từng có để xác định đặc tính nhanh ở quy mô milimet ở độ phân giải nanomet.

Laser femto giây có thể cắt nhiều vật liệu với tốc độ nhanh hơn nhiều so với FIB thông thường. Một mặt cắt ngang lớn (hàng trăm micromet) có thể được tạo ra trong vòng chưa đầy 5 phút. Bởi vì tia laser có cơ chế loại bỏ khác (cắt bỏ so với phún xạ ion của FIB), nên nó có thể dễ dàng xử lý các vật liệu khó khăn, chẳng hạn như các mẫu không dẫn điện hoặc nhạy cảm với chùm tia ion.

Khoảng thời gian cực ngắn của các xung laser femto giây hầu như không gây ra hiện tượng nào như tác động nhiệt, nứt vi mô, nóng chảy hoặc những hiện tượng điển hình của đánh bóng cơ học truyền thống. Trong hầu hết các trường hợp, các bề mặt được phay bằng laser đủ sạch để chụp ảnh SEM trực tiếp và thậm chí cho các kỹ thuật nhạy với bề mặt như ánh xạ nhiễu xạ tán xạ ngược điện tử (EBSD).

Thermo Fisher cung cấp danh mục sản phẩm đa dạng và khả năng tự động hóa tiên tiến cho các ứng dụng như chuẩn bị mẫu bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), chuẩn bị mẫu chụp cắt lớp đầu dò nguyên tử (APT) và phân tích cấu trúc 3D.

Chuẩn bị mẫu chụp cắt lớp đầu dò nguyên tử và kính hiển vi điện tử truyền qua

Được xây dựng trên nền tảng Helios 5 DualBeam đã được chứng minh, các thiết bị này kết hợp một bộ công nghệ tiên tiến để cung cấp khả năng chuẩn bị mẫu hiệu suất cao, độ phân giải cao cho kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và chụp cắt lớp đầu dò nguyên tử (APT) và hiệu suất cực kỳ cao. -độ phân giải hình ảnh SEM với độ tương phản vật liệu chính xác.

Phân tích kết cấu 3D

Khi kết hợp với Phần mềm cắt và xem tự động Thermo Scientific, các thiết bị TriBeam cung cấp cái nhìn sâu sắc 3D về cấu trúc mẫu bằng cách loại bỏ (phay) có chọn lọc vật liệu để xác định đặc tính dưới bề mặt. Tái tạo kỹ thuật số tạo ra các bộ dữ liệu 3D đa phương thức có thể bao gồm nhiều tín hiệu khác nhau, bao gồm hình ảnh điện tử tán xạ ngược (BSE) để có độ tương phản vật liệu tối đa, quang phổ tán sắc năng lượng (EDS) để biết thông tin về thành phần và nhiễu xạ tán xạ ngược điện tử (EBSD) cho vi cấu trúc và tinh thể thông tin. Khả năng SEM của thiết bị TriBeam cung cấp các chi tiết có kích thước nano trong nhiều điều kiện làm việc khác nhau, từ thông tin cấu trúc thu được ở mức 30 keV ở chế độ STEM đến thông tin bề mặt chi tiết ở mức năng lượng thấp hơn. Với bộ dò bên trong ống kính độc đáo, hệ thống TriBeam được thiết kế để thu thập đồng thời dữ liệu BSE và điện tử thứ cấp chọn lọc năng lượng/góc. Kết quả nhanh, chính xác và có thể lặp lại được mang lại nhờ thiết kế cột SEM độc đáo, có tính năng căn chỉnh ống kính hoàn toàn tự động.

Tích hợp laze
  • Tích hợp hoàn toàn trong buồng với cùng một điểm trùng khớp của cả 3 chùm tia (SEM/FIB/laser), cho phép vị trí cắt cũng như mô tả đặc tính 3D được lặp lại và chính xác.
Bước sóng đầu tiên
  • Bước sóng
  • Thời lượng xung
1030nm (IR)
<280 fs
Bước sóng thứ hai
  • Bước sóng
  • Thời lượng xung
515 nm (màu xanh lá cây)
<300 fs
Quang học
  • Điểm trùng nhau
  • Vật kính
  • Phân cực
  • WD = 4 mm (giống như SEM/FIB)
  • Biến thiên (có động cơ)
  • Ngang/dọc
Tỷ lệ lặp lại • 1 kHz – 1 MHz
Độ chính xác vị trí chùm tia • <250nm
Màng chắn bảo vệ • Màng chắn bảo vệ SEM/PFIB tự động
Phần mềm • Phần mềm điều khiển bằng laser
• Quy trình cắt nối tiếp bằng laser 3D
• Quy trình cắt nối tiếp bằng laser 3D với EBSD
• Laser Scripting*
Sự an toàn • Vỏ bọc laser khóa liên động (An toàn laser loại 1)

Tốc độ loại bỏ vật liệu nhanh hơn 15.000 lần nhờ tia laser

Mặt cắt ngang có kích thước milimet với khả năng loại bỏ vật liệu nhanh hơn tới 15.000 lần so với chùm ion hội tụ thông thường.

Phân tích dữ liệu 3D và dưới bề mặt có liên quan về mặt thống kê

Thu thập dữ liệu cho khối lượng lớn hơn nhiều trong một khoảng thời gian ngắn hơn.

Vị trí cắt chính xác và lặp lại

Điểm trùng khớp giống nhau cho tất cả các tia (SEM / (P)FIB / laser) cho phép vị trí cắt cũng như mô tả đặc tính 3D chính xác và lặp lại.

Đặc tính nhanh của các tính năng dưới bề mặt sâu

Trích xuất các mảnh hoặc khối TEM dưới bề mặt để phân tích 3D.

Xử lý thông lượng cao các vật liệu 

Bao gồm các mẫu không dẫn điện hoặc nhạy với chùm tia ion.

Xác định đặc tính nhanh chóng và dễ dàng của các mẫu nhạy với không khí

Không cần chuyển mẫu giữa các thiết bị khác nhau để cắt ngang và chụp ảnh.

Chia sẻ tất cả các khả năng của nền tảng Helios 5

Chuẩn bị mẫu TEM và APT chất lượng cao và khả năng chụp ảnh có độ phân giải cao.

Kiểm soát chất lượng và phân tích lỗi

Kiểm soát và đảm bảo chất lượng là rất cần thiết trong ngành công nghiệp hiện đại. Thermo Fisher cung cấp một loạt các công cụ EM và quang phổ để phân tích lỗi ở nhiều quy mô và đa phương thức, cho phép đưa ra các quyết định đáng tin cậy và sáng suốt để kiểm soát và cải tiến quy trình.

Nghiên cứu vật liệu cơ bản

Các vật liệu mới được nghiên cứu ở quy mô ngày càng nhỏ hơn để kiểm soát tối đa các tính chất vật lý và hóa học của chúng. Kính hiển vi điện tử cung cấp cho các nhà nghiên cứu cái nhìn sâu sắc về nhiều đặc tính vật liệu ở quy mô vi mô đến nano.

Đặc tính vật liệu 3D

Việc phát triển vật liệu thường đòi hỏi phải mô tả đặc tính 3D ở nhiều quy mô. Thiết bị DualBeam cho phép phân chia hàng loạt khối lượng lớn và tạo ảnh SEM tiếp theo ở quy mô nanomet, có thể được xử lý thành bản tái tạo 3D chất lượng cao của mẫu.

Chuẩn bị mẫu (S)TEM

Kính hiển vi DualBeam cho phép chuẩn bị các mẫu siêu mỏng, chất lượng cao để phân tích (S)TEM. Nhờ tự động hóa nâng cao, người dùng ở mọi cấp độ kinh nghiệm đều có thể đạt được kết quả tối ưu nhất đối với nhiều loại vật liệu.

Chuẩn bị mẫu APT

Chụp cắt lớp (APT) cung cấp phân tích thành phần 3D với độ phân giải nguyên tử của các vật liệu. Ion hội tụ (FIB) là một kỹ thuật cần thiết để chuẩn bị mẫu chất lượng cao, có định hướng và định vị cụ thể cho việc đặc điểm hóa của APT.

Mặt cắt ngang

Mặt cắt ngang cung cấp thêm thông tin chi tiết bằng cách tiết lộ cấu trúc dưới bề mặt. Thiết bị DualBeam ion hội tụ tối ưu cho mặt cắt ngang chất lượng cao. Với tính năng tự động hóa, có thể xử lý mẫu với năng suất cao không cần giám sát.

Thử nghiệm in situ

Cần phải quan sát trực tiếp, theo thời gian thực các thay đổi cấu trúc vi mô bằng kính hiển vi điện tử để hiểu các nguyên tắc cơ bản của các quá trình động như kết tinh lại, phát triển hạt và chuyển pha trong quá trình gia nhiệt, làm lạnh và thấm ướt

Phân tích đa quy mô

Các vật liệu mới phải được phân tích ở độ phân giải cao hơn trong khi vẫn giữ được lượng lớn hơn của mẫu. Phân tích đa quy mô cho phép