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随着材料科技进入纳米时代后，纳米尺度制造业发展迅速，而纳米加工就是纳米制造业的核心部分，纳米加工的代表性方法就是聚焦离子束。近年发展起来的聚焦离子束（FIB）技术利用高强度聚焦离子束对材料进行纳米加工，配合扫描电镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM）三维原子探针（APT）等分析电镜技术，成为了纳米级分析、制造的主要方法。目前已广泛应用于新材料研发领域。
电子显微镜
在介绍今天的主角前，我们先来了解一下什么是电子显微镜？🤔
电子显微镜按结构和用途可分为透射式电子显微镜、扫描式电子显微镜、反射式电子显微镜和发射式电子显微镜等，根据其工作原理以及应用领域及其需求的不同而做选择。电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。
近年来，电镜的研究和制造有了很大的发展：电镜的分辨率不断提高，透射电镜的点分辨率达到了0.1-0.2nm，晶格分辨率已经达到0.1nm 左右，通过电镜，人们已经能直接观察到原子像。
扫描电子显微镜（SEM）
扫描电子显微镜是一种介于透射电子显微镜和光学显微镜（OM）之间的一种观察手段。利用聚焦的很窄的高能电子束来扫描样品，通过电子束与物质间的相互作用，来激发各种物理信息，对这些信息收集、放大、再成像以达到对物质微观形貌表征的目的。新式的扫描电子显微镜的分辨率可以达到0.05nm；放大倍数可以达到百万倍及以上连续可调；并且景深大，视野大，成像立体效果好。此外，扫描电子显微镜和其他分析仪器相结合，可以做到观察微观形貌的同时进行物质微区成分分析。扫描电子显微镜在岩土、石墨、陶瓷及纳米材料等的研究上有广泛应用。
双束聚焦离子束-扫描电子显微镜（FIB-SEM）
而今天所介绍的；“双束电镜” Dual Beam Focused Ion Beam（FIB）是双束聚焦离子束扫描电子显微镜的简称，是在扫描电镜的基础上加装了离子束系统，机械臂（Easy lift）和气体注入系统（GIS）等配件。（关于结构的具体介绍详见文末）
双束的主要作用有两个：
1）成像：
把液态金属离子源输出的离子束加速，聚焦之后用来轰击试样表面使其产生二次电子信号，从而得到试样表面电子像（与SEM相似）；
2）加工：
聚焦离子束系统中的离子束是由液态离子源在强电场的作用下拉出带正电荷的离子，再经静电透镜、多级偏转装置最终聚焦而成，从而完成微纳级别的表面形貌处理。如果将化学气体反应系统与物理溅射方式配合使用，就可以达到选择性地剥离金属、氧化硅层或者沉积金属层。
如下图所示
△ 高分辨成像示意图（来源：诺法材料）
△微纳加工示意图（来源：诺法材料）
主要结构
FIB-SEM：
是在扫描电镜的基础上加装了离子束系统，机械臂和气体注入系统等配件，可以用于微纳加工和高分辨成像的设备。
离子束系统（FIB）：
离子源的离子经过高电压加速后被电磁透镜聚焦成极细的离子束（纳米级别），离子束轰击样品表面实现对样品的精密加工，所产生的二次电子和二次离子可以用于成像。
机械臂：
可以实现对微米或纳米级的样品的转移和放置。
气体注入系统：
可将辅助气体喷到离子束轰击区域，并与离子束发生反应，在目标区域形成沉积薄膜,实现对目标区域样品的保护。其气体的沉积也可将样品进行连接或焊接固定的作用
关于我们
广东省诺法材料科技有限公司专业从事分析电镜和材料测试工作，专注于高分辨率表征技术。我们的国际化专家团队熟练运用现今顶尖科技的仪器设备和科学方法来进行高水平研究和数据处理。
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