高端测试 | 聚焦离子束扫描电镜（FIB-SEM）测试原理、样品要求、常见问题等深度解密！...

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分类专栏：测试百科文章标签：测试百科 FIB-SEM 材料测试聚焦离子束扫描电镜高分辨成像

于 2024-07-19 15:58:44 首次发布

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聚焦离子束扫描电镜（FIB-SEM）作为一项先进的材料表征技术，在科学研究和工程领域扮演着至关重要的角色。通过结合聚焦离子束（FIB）和扫描电子显微镜（SEM）的功能，FIB-SEM技术实现了对材料微观结构的高分辨成像、局部取样和三维重建，为材料科学、生物学等学科领域的研究提供了强大的工具支持。

聚焦离子束（Focused Ion Beam, FIB）是一种在材料科学分析材料沉积，剥蚀或材料选区分析中使用的技术。FIB装置是一种类似于扫描电子显微镜的科学仪器。但是与SEM使用聚焦电子束对样品成像不同的是，FIB使用聚焦离子束成像。同时，在FIB设备中通过施加聚焦离子束以排斥样品表面的原子，可以对样品进行刮擦加工。由于聚焦离子束可以从几百纳米聚焦到几纳米，因此可以在纳米区域对样品进行处理。材料经FIB处理后，可以完成纳米级切割，同时，被切割的原子会在周围区域重新沉积。因此，FIB-SEM可以获得样品任意切面的图像。

FIB-SEM原理

FIB-SEM原理是基于利用聚焦离子束进行局部切割、刻蚀或沉积处理，同时利用扫描电子显微镜进行高分辨率成像，为材料微观结构的分析提供了关键支持。

装置主要包括聚焦离子束和扫描电子显微镜两部分。聚焦离子束由离子源发生，并经过聚焦系统聚焦为微小束斑。这些高能离子束可用于对样品表面进行纳米级切割、刻蚀或沉积处理。与此同时，扫描电子显微镜利用聚焦的电子束对样品表面进行扫描成像，获取高分辨率的表面形貌图像。

FIB-SEM联用技术优势

FIB可以产生高能离子束，精准地照射到样品表面，实现对样品的纳米级切割、刻蚀和沉积加工。这种微区域加工能力使得我们可以直接观察到样品内部的截面结构，了解其真实的三维形貌。相比之下，传统的机械切割或化学腐蚀往往会造成样品表面损伤，难以获得理想的内部结构信息。其次，FIB-SEM装置集成了高分辨率的扫描电子显微镜，能够捕捉样品表面细节极其丰富的图像。电子束成像不仅可以显示样品的形貌特征，还能反映其成分、结构等信息。这就为研究者提供了全方位的微观结构数据，有助于更深入地分析材料的性能和结构-性能关系。此外，FIB-SEM技术具有操作灵活、样品适用性强等优点。无论是金属、陶瓷、聚合物还是生物样品，都可以通过合适的样品制备方法进行微区域分析。