介绍到广泛的氩离子束的工具

你能给我们的读者简要概述EBSD佩奇II工具及其作用的样品制备?

有多种方法来准备样品电子背散射衍射(EBSD)。传统的和最广泛使用的方法是机械准备,紧随其后的是电解抛光。在过去的五到十年,人们一直使用3 d EBSD聚焦离子光束。这些最初镓撒小谎,最近搬到等离子体小谎。

最近的工具是宽阔的氩束,也叫广泛的离子束,因为可以使用其他比氩离子。Gatan提供两大氩束产品,佩奇II和伊利昂二世,这两种可用于为EBSD准备样品。应该注意的是,样品制备要求一个完整的工具箱和各种工具,因为没有一个工具将所有你需要。

EBSD的主要工具是佩奇二世,即精密蚀刻涂层系统,二世。佩奇我卖出了大约二十年,佩奇二对五年后来到市场。

图片来源:Gatan

我主要用于溅射镀膜的佩奇很高密度的电影电子显微镜的应用程序。在佩奇二世,我们已经改变了工具的配置,因为我们看到需要EBSD兼容性,尤其是EBSD已成为普遍更快的采集速度和更精细的空间分辨率。

佩奇II工具可以准备非常大的地区,取决于前样本准备好进入佩奇II。无论你是做EBSD、阴极发光或任何形式的高分辨率成像,这是重要的,以确保可重复性样品样本。

使用氩或离子束工具是一个简单的方法来获得,优于其他方法。佩奇II仪器有一个非常友好的用户界面。在我们的系统中,没有图标,意思是没有歧义的每个控件的功能。很容易使用英文,但是用户也可以按一个按钮,切换到德语,法语,俄语,韩语,日语,繁体中文,简体中文,或者英语。

为什么机械抛光是一个如此重要的和广泛使用的样品制备技术?

金相学或机械抛光是一种使用最广泛的样品制备方法。虽然它很简单,它需要技巧和耐心来执行正确。

在许多情况下,人们想要的样品,波兰的横向比较;例如,上软细金属涂层,其接口在一个非常硬金属或夹层结构的多层聚合物和金属相邻。这种变化使得很难从机械的角度做好准备。有时你必须使用的化学物质,包括酸,去除最后的损伤层,和自动抛光可能不工作一直到最好的抛光磨料磨具准备正确完整的样品。

可能还有变化需要在配方适应小材料的变化,即使天气变化,或者如果你有两个实验室使用城市供水和水的pH值是不同的。我们经常需要形状样本降到一个合理的大小。这可能需要使用带磨后跟一个非常粗抛光步骤,进一步简单的抛光步骤;例如,使用1微米金刚石或nine-micron钻石。

哪些因素应该考虑当使用氩或广泛的离子束EBSD准备工具吗?

氩是一种惰性气体氙和霓虹灯。它是一种惰性气体,与镓是常用的小谎。被惰性气体意味着我们看不到任何化学与材料的互动。广泛的离子束工具有合理的高亮度和铣削速度和损坏率很低。该工具本身成本大约十倍不到一个无伤大雅的谎言,但它花费超过一套机械抛光工具。

图片来源:伤风/奥马克

然而,一些因素应该考虑。因为我们正在与一个低能量离子加速,这仍然可以植入材料或导致非晶层。我们必须确定我们使用铣铣削电压和角度以及这如何可能会影响结果,去除材料。

佩奇II系统是专为离子,特别是氖、氩、氙,以非常低的能量。这个工具不是高植入而是从100伏到6 keV能量。是有用的扫描电镜样品的制备和TEM,人们去更低的能量。

扫描电镜的工作,我们通常在4和6之间凯文。与样品含有聚合物或非常柔软的材料,我们可能去2或1 keV。当使用TEM,尤其是post-FIB清理,我们会下降到100伏特。

总的来说,离子质渗透最深的最低。较小的离子会深入样品材料,同时拥有最大的蔓延或扩散。例如,霓虹灯的误差是更广泛的比氙气,所以将会有更多的传播无论是好是坏,但它也将穿透更深,这可能影响晶格质量如果你试图测量应变准确。

溅射率表明多少物质的移除。溅射率可以被理解为一个函数的能量,但它并不总是清楚最好的角度。如果光束垂直于样品表面,它只是开车到样品表面,将会有一个非常低的溅射产量。

如果梁趋于零或非常接近于零,它将表面擦过,不会有溅射率。有一个溅射率的变化在该地区,对扫描电镜的工作很重要。这是低至2 keV 6 keV,或4 keV 6凯文,我们通常使用。正因为如此,我们通常运行在角2至6度时我们正在做这项工作。

有时有理由运行在更高的角度;例如,收益率或溅射率的函数不同材料的晶面面临着样品表面。用户可能想利用少量的优惠铣因为它可以显示晶界和倾斜而不影响EBSD边界。

什么是使用氩的优点而不是氙气或其他惰性气体?

等离子体小谎倾向于使用氙因为他们需要更高的溅射率。他们使用更大尺寸的梁准备面积一样大。我们可以使用氙佩奇II工具和其他广泛的氩离子束的工具。然而,重要的是要考虑气体的无定形化层在选择使用。这是能量的函数,通过移动原子晶格从他们喜欢的位置,你可以做一个非晶层。

有很多数据能源利率低于1 keV的影响,这就是人们使用广泛的氩束用TEM样品。这些通常运行到100伏,因为它是重要的非晶层尽可能接近于零,通常情况下,一个或两个纳米,这仍是一个合理比例的样品的厚度,鉴于这种可能只有20 - 50纳米厚的TEM样品。层的厚度随降低波束角和低能量更薄。出于这个原因,我们倾向于运行在低角度的大部分时间。

大多数用户正试图找到一个平衡溅射材料和创造新的伤害,所以他们倾向于运行超过500伏,10度的角度或更少。这将产生最干净的,最低损伤表面。从所有角度,氙更好,但公司正越来越多地销售广泛氩束工具而不是广泛的氙梁工具仅仅因为氙氩的500至1000倍的成本。

我们的工具包括两个气体入口,这些可以专门校准上运行氙枪支和氩或干燥的氮气净化系统或打开和关闭阀门。打开和关闭天然气阀门使用超过实际运行的枪支,所以这种平衡对于一些客户。非晶层厚度的溅射率随能量,它试图达到一个稳定状态是很重要的。如果你知道能源和损伤层厚度,将双时间删除更高的能量层。

这是一个重要的考虑因素,因为用户经常想要运行一个食谱就像他们所做的机械抛光,从粗到细抛光或高压低压使用一句废话。一些用户可能希望运行一个步骤的食谱从更高的加速电压下降到较低的加速电压和那么一个更高的角度来做一些表面的描述。使用广泛的离子光束在这些场景是理想的。

你能给我们的读者的一些例子如何使用广泛的氩束和佩奇工具可以帮助用户获得高质量的EBSD数据?

我们的产品线提供了几个特性旨在收集高质量的EBSD数据,但有效的样品制备仍然是一个重要的考虑因素。

不管我们的分析工具带来什么好处如果样品没有准备好,而不是其它提供下游相匹配的质量能够达到的目标,一个好的制备方法。这里有样品,很难突出显示的样品准备有效使用传统机械制备方法。

虽然我们曾经使用机械准备在我们的实验室,我们已经开始使用离子束应用程序越来越多,特别是我们更加熟悉技术,通过使用胸大肌的好处二世和离子束准备。

的速度EBSD摄像机系列基于高速、低噪音CMOS传感器。这些已经取代了CCD传感器作为主要工具用于EBSD集合。这些相机都适合现场和3 d型实验,收集速度是至关重要的。

速度EBSD摄像机系列

图片来源:EDAX

在一个示例场景,使用胸大肌的多相铝合金制备二世的加速电压4 keV, 3度的倾角,和一个蚀刻时间20分钟。500纳米的步骤和20 keV加速电压达到每秒400模式,获得一个完整的地图需要8分钟。

扫描电镜样品的二次电子图像在抛光的佩奇揭示不同阶段存在,但是当光束倾斜70度EBSD的工作,传统的抛光方法不给从所有可用的EBSD模式阶段。

铝通常提供良好的EBSD模式,但锡模式则要弱的多,更加分散。

像是一种方法,使用EBSD磷屏幕与EBSD并行集合作为一个电子探测器。操作作为一个电子探测器在SEM,我们监控信号通量在不同地区的利息我们光栅的荧光屏光束在感兴趣的领域。重建强度的差异为一组感兴趣的图像显示不同的对比,包括定位、原子序数,地形对比。

模式的分析系统(像)

图片来源:EDAX

EBSD模式的铝和锡阶段离子束加工前,锡型态较弱。像(ROI)中心和反极图(IPF)定向地图也显示。

图片来源:EDAX / Gatan

在这里的例子中,像图片向我们展示了一种蜕皮效应在一些谷物。我们比较这与IPF定向地图,这显示一个颜色的变化在这些谷物。这是发生在机械抛光的工件。

工件orientation-dependent,在所有的谷物和不可见的不是真正代表材料的微观结构。

我们也注意到,锡粒子更有斑点的颜色。yabo214这是我们没有得到可靠的索引,这证实了低信心指数的值。我们还可以看到额外的变形发生这些粒子,可能由于两种材料之间的微分抛光速率。亚博网站下载yabo214

EBSD模式,像(中心)地图和IPF佩奇II抛光后定位地图。现在锡地区成功可以被索引和观察到的工件之前删除。

图片来源:EDAX / Gatan

20分钟后的离子研磨,可以看到一个漂亮的,清晰的微观结构的可视化表示。锡的谷物都顺利。样品在70度角EBSD揭示了深色的谷物,而硅颗粒表面蚀刻,隐藏式略下面准备飞机。这是一个更有用的表面,当我们看着EBSD模式改进的所有阶段。铝模式非常尖锐,我们获得更好的从锡EBSD模式阶段。铝颗粒的蜕皮也消失。

有多重要使用样品制备方法,也能容纳第二阶段?

这种方法提供了索引利率上升的阶段。这是很重要的,尤其是对于像铝合金机械抛光样品矩阵往往关注的主要阶段,意义很难得到有用的EBSD模式从第二阶段出现在很多实际样品。离子束制备允许我们从这些阶段得到有用的衍射数据。

“光之轮”的好处是什么使用超级相机与佩奇II乐器吗?

“光之轮”的超级相机CCD-based相机能够加速到每秒1400点。其方法是类似于cmos的速度而言,索引引擎是如何工作的,但“光之轮”的是一个老相机基于CCD技术。

看一个使用6 keV汞合金样品准备,2度掠射角为90分钟,随后与EBSD收集“光之轮”使用70纳米的步骤,20 keV, 100点,甚至允许大约一百万数据点的集合,在处理样本时,看着没有任何最初的准备。这个集合速度选择,以便收集同时EDS-EBSD数据具有良好的收集统计数据。

看样例与后向散射探测器准备之前,很难识别任何个人阶段或结构,和没有EBSD模式获得的收到基样品。

佩奇二世是使用,看样品在同等条件下,可以看到表面有明显平滑了。可以看到微观结构。

EBSD地图显示几个不同阶段;银汞阶段和copper-silver阶段被发现。使用EBSD,可以解决不同谷物及其晶粒取向是否有择优取向。

相位分布地图显示,红色,绿色,黄色的颜色相结合在一个单一的地图。我们能够比较像图片确认模式的不同阶段。

IPF地图上像中心和相位分布地图上智商的汞合金样品。像映像和模式显示了三个阶段。这是通过使用佩奇II波兰样本,解决在复杂的微观结构非常好的特性。

图片来源:Gatan

总的来说,利用离子束帮助我们从一个表面,EBSD显示功能不能解决在复杂的微观结构非常好的特性。

佩奇II是理想的使用一系列的样品很难准备的传统。它很容易操作,是非常有效的,即使调查氧化样品,有变形,或有不规则表面。

佩奇II允许用户准备一个表面适合行善EBSD工作。它也可以用于大面积或困难的材料,例如,紧张,软、多孔、多相材料。亚博网站下载

佩奇II不需要专家知识能够取得优秀的成果。它是一个简单的按钮的工具,允许用户得到他们需要的结果。

关于EDAX

EDAX是全球领先的能量色散x射线能谱(EDS)、电子背散射衍射(EBSD),波长色散x射线光谱法(WDS)和x射线荧光光谱仪系统。EDAX生产、市场和服务领先企业高质量的产品和系统在半导体、金属、地质、生物、材料和陶瓷市场。

EDAX分析部门是公司单位材料。亚博网站下载AMETEK公司是一家全球领先的电子仪器和机电设备。公司分为两个操作组,电子仪器组和机电组。电子仪器组由四个市场组:过程与分析、航空航天、电力和工业。

AMETEK材料分析部亚博网站下载门流程&分析集团的一部分,是由七个业务部门的先进测量技术、AMPTEK, CAMECA, EDAX, Gatan,斯派克和视觉研究中,每一个都是技术和质量的领导人在他们的市场。

对马特阿

马特是EBSD产品经理EDAX和EBSD的激情和微观结构特征。马特台盟)毕业后加入TexSEM实验室从1995年犹他大学的材料科学与工程学士学位。亚博网站下载亚博老虎机网登录在TSL——他是团队的一部分,开创了EBSD和OIM的开发和商业化。1999年EDAX台盟收购后,他加入了集团的应用程序来帮助继续发展EBSD技术,和集成使用EDS结构信息与化学信息收集。

在EDAX,马特曾参与许多角色,包括产品管理、业务发展、客户和技术支持,工程和应用程序支持和发展。马特已经发表了70多篇论文在各种应用领域。他大大喜欢互动的机会与科学家,工程师和显微镜专家帮助扩大EBSD材料表征中所扮演的角色。亚博网站下载马特在业余时间,喜欢打高尔夫球和思考改变他的俱乐部的结构是否会影响他的最后得分。

关于迈克尔激战希勒

迈克尔激战希勒卡内基梅隆大学材料科学博士学位。亚博网站下载亚博老虎机网登录在Gatan工作之前,迈克在JEOL半导体设备产品经理工作了27年。app亚博体育他已在Gatan 11年,他是产品经理的样品准备设备。app亚博体育

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