用于电镜制样的离子研磨仪是怎么工作的?

时间:2022-07-21 21:48:12 作者:乐鱼全站APP下载 来源:leyu乐鱼正版下载 

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  离子研磨系统可以无应力的去除样品表面层,加工出光滑的镜面,为扫描电子显微镜的样品制备提供了最为有效的解决方案。离子研磨法是利用通过电场加速过的离子轰击样品表面,在样品表面产生溅射效应,由此制备尺度为毫米级别的平滑表面的研磨方法。氩气属于惰性气体,基本不会和样品发生化学反应,因此通常我们采用Ar作为离子源轰击样品。SEM样品常用到的离子研磨法有截面研磨和平面研磨两种。

  如图1所示,截面研磨法是在样品和离子枪之间安装一个遮挡板,使样品局部突出遮挡板边缘,然后用离子束照射样品。沿遮挡板边缘溅射突出边缘的部分,由此可获得切割均匀的截面。使样品突出遮挡板数十微米至100微米,并以±15~40°旋转样品杆,以防产生离子研磨痕迹(细条纹)。截面研磨普遍适用于块状样品和多层结构等机械研磨难以精加工处理的样品。

  下图为采用截面研磨法制备热敏纸截面的应用实例。图2所示为热敏纸分别采用刀片切割(a)和截面研磨(b)加工处理后,观察到的SEM图像。使用刀片切割热敏纸时,样品和刀齿之间会产生接触应力,造成层结构被破坏,因此我们很难确认热敏纸的层结构。而采用截面研磨加工,不对热敏纸施加任何的外部应力,可完整呈现样品真实的截面结构,而且层结构不会受到破坏,因此我们可以清晰确认样品的层结构与厚度。

  图3所示为平面研磨示意图。平面研磨法是将氩离子束倾斜照射到样品表面,并将氩离子束中心和样品旋转中心进行偏心调整,实现广域加工的方法3) 。氩离子束的照射角度(θ)可设置为0°~90°4) 。当照射角度≥80°时,离子束照射角度与样品加工面近乎平行,因此,可以减少由于晶体取向和成分蚀刻速率差造成的凹凸不平,形成相对平滑的加工面。这种方法常用于去除机械研磨加工对树脂包埋样品造成的研磨痕迹,实现样品的精加工。照射角度较小时,可以利用蚀刻速率差,凸显样品的凹凸特性。通过样品表面的凹凸形貌,判断多层膜的层结构等。

  图4所示为分别对树脂包埋钢材进行机械研磨(a)和平面研磨(b)后得到的SEM图像。仅采用机械研磨加工会造成样品污染,很难清晰的观察到晶粒;而采用平面研磨法可有效去除研磨材料残渣和机械研磨时产生的痕迹,可以十分清晰的观察到晶粒。

  半导体、电气和电子零配件、软材料等SEM观察对象的内部构造日益变得复杂,因此对于离子研磨仪的要求也越来越高,特别是对研磨速率提出了更高的要求。日立携手苏州思普莱专注于技术研发,以满足用户的更多需求,为应用离子研磨法的各种分析技术贡献自己的一份力量!返回搜狐,查看更多