Mikroskop FIB-SEM

Mikroskop FIB-SEM

Mikroskop FIB-SEM jest również określany jako system dwuwiązkowy. Jest to mikroskop, który składa się z komory próżniowej i dwóch kolumn – zazwyczaj jednej kolumny, która pracuje ze skupioną wiązką jonów oraz drugiej kolumny, która pracuje z wiązką elektronów.

Ogromną zaletą takiego systemu dwuwiązkowego jest połączenie możliwości skaningowego mikroskopu elektronowego z możliwościami systemu z wiązką jonów. Załadowana próbka nie musi być wyjmowana przed zbadaniem jej pod mikroskopem SEM. Ponadto procesy takie jak trawienie FIB można obserwować za pomocą SEM podczas trwającej obróbki.

  • Mikroskop dwuwiązkowy FIB-SEM
    Przykładowy wygląd dwuwiązkowego mikroskopu FIB-SEM
Spis treści

Podstawowa budowa mikroskopu FIB-SEM

Większość systemów dwuwiązkowych składa się ze skaningowego mikroskopu elektronowego zamontowanego pionowo na komorze próżniowej oraz kolumny wiązki jonowej umieszczonej pod pewnym kątem obok kolumny SEM.

Większość urządzeń FIB-SEM wykorzystuje działo jonów ciekłego metalu (LMIS) – głównie galu – do kolumny jonowej. Kolumna SEM posiada głównie działo z termiczną emisją polową (TFE), rzadko zwykłe włókno wolframowe.

System dwuwiązkowy działa zawsze na wysokości eucentrycznej, dzięki czemu kolumny FIB i SEM mają ten sam punkt skupienia pomimo pochylenia próbki. Ułatwia to pracę z mikroskopem FIB-SEM, ponieważ w przeciwnym razie stolik na próbki musiałby być stale przesuwany. Wysokość eucentryczną należy regulować po załadowaniu próbki każdorazowo przed rozpoczęciem pracy.

Zastosowania mikroskopów FIB-SEM

Przygotowanie lameli TEM

Przygotowanie lameli TEM jest ważnym zadaniem w materiałoznawstwie. Przygotowanie tak cienkiej warstwy materiału jest procesem złożonym i wspomagane jest w mikroskopach FIB-SEM dodatkowymi ułatwieniami i rozwiązaniami programowymi.

Analiza strukturalna

Przekroje materiału można szybko wytwarzać i polerować za pomocą skupionej wiązki jonów. Skaningowy mikroskop elektronowy wytwarza następnie obrazy o wysokiej rozdzielczości bez żadnych destrukcyjnych skutków dla samej próbki.

Kontrola procesu 3D

Połączenie dwóch kolumn i przechylnego stolika eucentrycznego umożliwia trójwymiarową obróbkę próbki (trawienie FIB) i jednoczesną kontrolę procesu za pośrednictwem kolumny SEM.

Przegląd systemów dwuwiązkowych dostępnych na rynku

Różni producenci opracowali i zoptymalizowali mikroskopy FIB-SEM do różnorodnych zadań. Oprócz najpopularniejszych systemów dwuwiązkowych z galowym LMIS-FIB i pionową kolumną SEM istnieją następujące instrumenty tego typu.

Hel/Neon FIB z Ga FIB – Zeiss ORION NanoFab

Ten produkt firmy Zeiss to system dwuwiązkowy składający się wyłącznie z kolumn jonowych FIB. Hel jest używany do małych struktur, a gal do trawienia. Źródło helu/neonu jest typu GFIS.

  • Kolumna wiązki jonów helu (GFIS)
    Przykładowy wygląd kolumny wiązki jonów helu (GFIS)

Pionowy FIB z GaBiLi – Raith Velion

Produkt Raith to urządzenie FIB-SEM składający się z kolumny wiązki jonów prostopadłej do komory próżniowej. Istnieje wiele różnych źródeł LMIS i LMAIS, które można wykorzystać, takich jak nowe źródło galowo-bizmutowo-litowe (GaBiLi).