聚焦离子束

摘要： 提出利用电感耦合等离子体和聚焦离子束刻蚀工艺相结合的加工方法,以提高微小型光开关侧壁反射镜的表面粗糙度,进而提升光路传输效率。利用扫描电子显微镜和原子力显微镜对微小型光开关侧壁反射镜表面粗糙度进行表征,并开展了光路传输效率测试实验。结果表明,经聚焦离子束刻蚀后,微小型光开关侧壁反射镜表面粗糙度由190nm减小到56nm,光路传输效率由10.2%提高到39.1%。

摘要： BCC/B2高熵合金中体心立方结构(body centered cube, BCC)纳米粒子影响其软磁性能和高温力学性能。然而,扫描电子显微镜-能量色散谱仪(scanning electron microscopy-X-ray energy dispersive spectroscopy, SEM-EDS)难以表征BCC纳米粒子的元素分布。本文利用聚焦离子束(focused ion beam, FIB)和SEM-EDS联用,制备BCC/B2高熵合金的纳米尺度薄片,并对其元素分布进行了研究。结果表明,AlCoFeCr高熵合金微观组织是由B2相与共格的BCC相构成,其中BCC粒子约为20~40 nm。对比SEM-EDS对块体试样和FIB制备的纳米尺度的薄片元素分布结果,FIB制备的纳米薄片提高了EDS的分辨率,BCC纳米粒子富集Cr元素,且B2基体相富集Al、Co和Fe元素。电子的加速电压和束流强度影响纳米薄片中BCC纳米粒子元素分布表征结果的准确性,其中30 kV 6.4 nA下元素分布表征结果的准确度最高。

摘要： 为了解决受荷电效应影响导致玻璃类绝缘样品加工难的问题,提出了改进聚焦离子束常规制备透射电镜样品的方法。改进的方法主要是在制备过程中引入电子束辅助沉积和机械手辅助切割,并搭配合理的离子束加工束流。其中,电子束辅助沉积可以帮助操作人员在因荷电效应而模糊不清的图像中迅速且精准地找到关键区;机械手辅助切割可通过建立更好的电荷接地通道来减弱切割过程中材料表面的荷电现象;合理的离子束加工束流则是为了平衡荷电效应和加工速率之间的矛盾。结果表明,改进后的方法能够在保证加工速率的前提下,有效改善材料表面的荷电现象,实现离子束对玻璃材料的快速精准加工,获得良好的透射电镜样品。

摘要： 提出两种可适用于针尖增强拉曼光谱(TERS)系统的拉曼针尖及其物理制备方法,制备针尖分别为银与镀银针尖。基于时域有限差分法(FDTD)仿真,对4种不同中间层材料、无中间层材料的不同膜厚镀银针尖及不同针尖曲率的银针尖进行仿真研究,并对入射光与针尖夹角,针尖与样品间距对电磁场增强的影响进行了探究。结果显示:以钛、铜为中间层膜厚为45 nm的镀银针尖以及针尖曲率为55 nm的银针尖具有最佳的电磁场增强效果。入射光与针尖夹角为39.27°,针尖与样品间距小于1 nm时具有最佳的电磁场增强效果。基于仿真,采用磁控溅射成功制备以钛为中间层的镀银针尖,聚焦离子束(FIB)切割成功制备出银针尖。

摘要： 使用激光加工技术在单晶硅片表面制备带有500μm通孔的硅基盖板。本文将带有圆形通孔的盖板覆盖石英基底后,使用聚焦离子束穿过圆形通孔聚焦于石英表面加工凹槽和凹坑结构,基于硅板的导电圈的导电特性可收集-扩散离子束溅射出的带电粒子,降低电荷积聚-放电的频率。试验结果显示被硅基盖板的圆形通孔环绕的石英表面的刻蚀结果与未被环绕的区域的刻蚀效果相比,凹槽与凹坑有显著改善,甚至部分刻蚀结果与单晶硅表面的刻蚀结果一致。

摘要： 使用激光加工技术在单晶硅片表面制备带有500μm通孔的硅基盖板.本文将带有圆形通孔的盖板覆盖石英基底后,使用聚焦离子束穿过圆形通孔聚焦于石英表面加工凹槽和凹坑结构,基于硅板的导电圈的导电特性可收集-扩散离子束溅射出的带电粒子,降低电荷积聚-放电的频率.试验结果显示被硅基盖板的圆形通孔环绕的石英表面的刻蚀结果与未被环绕的区域的刻蚀效果相比,凹槽与凹坑有显著改善,甚至部分刻蚀结果与单晶硅表面的刻蚀结果一致.

摘要： 聚焦离子束加工作为一种微纳加工手段,可以用来制造纳米元件和微结构元件.研究了在多芯光纤的末端,使用聚焦离子束加工技术设计和制造45°镜面的全过程.该光学镜面由两步加工完成,首先是扫描过程,用来制造粗糙的切割面;然后是抛光过程,用来完成光学表面的光洁处理.加工完成的45°镜面可以准确地与光纤的纤芯对接,避免了外部转向镜组件对接的相关问题.实验测试表明,加工的结构可以通过干涉测量两个垂直轴向的位移值,检测位移测量范围大致为60 μm,X和Y方向的均方根绝对测量误差约为1.75‰和1.97‰.该技术有望用于精密零件内表面、血管内壁等检测领域.

摘要： 基于原子层沉积与聚焦离子束切割抛光相结合的工艺,提出了一种多层膜型波带片制备技术。利用耦合波理论计算出最外环宽为10 nm的Al2O3/HfO2、Al2O3/SiO2、Al2O3/Ir和Al2O3/Ta2O5四种材料组合的多层膜波带片在X射线能量为8 keV和15 keV时的菲涅尔波带片的理论衍射效率,讨论了最外环宽和波带片高度对衍射效率的影响,选择了Al2O3/HfO2为后续叠层制备。研究了原子层沉积制备Al2O3和HfO2薄膜的生长特性,验证了原子层沉积技术制备单层膜厚为10 nm叠层结构的可行性,实验结果表明,利用原子层沉积技术制备Al2O3和HfO2薄膜粗糙度可控在1 nm,均匀性优于±1.5%,单叠层厚度误差仅为0.416 nm.同时,利用聚焦离子束切割抛光技术得到了最外环宽为10 nm,高宽比200的高分辨率X射线菲涅尔波带片。

摘要： 为探明晶粒组织对7B04铝合金超塑性变形的力学行为及变形机理的影响,首先利用2种7B04铝合金板材进行三维金相组织分析,得到其微观组织特征;其次,利用该铝合金板材制成试样进行高温拉伸,分析其在同一变形条件下的力学特征;第三,利用聚焦离子束刻蚀技术在拉伸试样标距段内刻蚀网格,根据网格在高温拉伸前后的变化定量分析晶内位错滑移、晶界滑移、扩散蠕变3种机制的贡献;最后,根据微观组织变化结合定量分析结果研究晶粒粒径对超塑性变形机理的影响.研究结果表明:当变形温度为515°C,初始应变速率为5×10?4 s?1时,晶粒粒径为9.7μm的细晶板材的伸长率高达1180％,而晶粒粒径为11.8μm的粗晶板材的伸长率为690％;细晶板材晶界滑移贡献量在超塑性变形初始阶段不断增加,当真应变ε达到0.43时,贡献量为52.34％;当真应变为0.79时,晶界滑移贡献量最大,为94.05％;变形后期阶段为典型的扩散蠕变协调的晶界滑移机制.粗晶板材在整个超塑性变形过程中,晶界滑移贡献量由最大值95.65％(ε=0.15)持续降低至40.12％(ε=1.26).2种板材的超塑性变形过程中均无明显晶内位错滑移.

摘要： MEMS惯性传感器是一种将运动物理量转换成电信号的传感器,其工作原理涉及物理学、机械学、微电子学科等.随着MEMS芯片尺寸的不断缩小和性能的不断提高,传统的半导体失效分析方法已很难满足MEMS器件失效分析的需求.本研究结合MEMS器件的工作原理和FIB双束系统的特点,通过聚焦FIB双束系统分析MEMS芯片中3种常见的失效形式,即产品存在漏电流、灵敏度异常和零输入偏差漂移等,分析得出MEMS芯片中常见的几种失效模式包括电极结构损坏、晶圆制造过程中引入的硅颗粒等典型失效模式,在此过程中展现出FIB双束系统在MEMS失效分析中特有的灵活性和优越性.

摘要： 20世纪80年代出现的聚焦离子束-扫描电镜双束系统，它集成了离子束刻蚀和扫描电镜成像的优点，可以实现微纳米尺度上的样品定点加工与分析，在近年来受到了广泛关注，已经发展成为材料科学、地球科学、生物及半导体集成电路等领域不可或缺的分析表征手段。除了成像、沉积、刻蚀之外，聚焦离子束-扫描电镜双束系统在地球科学中常常用于超薄片透射电镜样品(＜100nm）、2D和3D维原子探针(针尖)样品的制备和样品微观形貌和成分的三维重构分析等.

摘要： 本研究对阿波罗巧号返回的月壤样品进行了细致研究，用场发射扫描电镜对一些颗粒进行了微观特征观察，发现大多数颗粒表面都有很多的附着颗粒，其中有一些是熔融非晶，有的是吸附的破碎月壤颗粒，同样经历了太空风化作用。选取其中一颗样品上相对平坦但有附着颗粒的地方进行聚焦离子束(FIB)切割，提取出来减薄到100 nm以下进行了透射电镜分析。结果发现，样品基体是辉石，在表面150 nm范围内有明显的风化层，靠近表面处有一些熔融非晶质。利用高角环形暗场像(HAADF)技术和x射线能量色散谱(EDS)技术，发现纳米铁颗粒大小在5-25 nm之间，分布不均匀，没有出现气相沉积造成的表面层状纳米铁颗粒排列的现象。还有一些孔洞分散在风化层中，大小在10-80 nm之间，可能是由于风化过程中H+或He+离子与O离子结合生成H2O分子，气化之后保留下来的。因此，太阳风离子辐照可能在太空风化作用过程中起着非常重要的作用，但具体过程还需要进一步的研究。

摘要： 聚焦离子束化学气相沉积法(FIB-CVD)是一种适合于制备三维微纳结构、制作微纳机电系统(MEMS/NEMS)的加工方法.但包括FIB-CVD在内的微纳加工方法难以加工悬臂结构,从而限制了可加工结构在三维空间上的复杂度.进行FIB-CVD时,通过FIB的侧向扫描,可生长出悬臂式结构,但由于电荷和热量的累积,悬臂结构很难保持恒定的生长角度,从约2μm开始逐渐向下方偏离. 通过实时监测试样台上的电流判断悬臂结构的实时生长角度,通过实时控制FIB的剂量来调整悬臂结构的生长角度,直至回到最初的生长角度.针对常见的模拟式和离散式FIB扫描方式,分别通过控制扫描速度和单点照射时间来实时控制FIB的剂量,进行FIB-CVD的实时反馈控制,制备出了悬臂长度达15μm以上的三维纳米线结构和块结构.当运用FIB-CVD实时反馈控制法制备纳米传感器等微纳器件时,需获知悬臂纳米结构的力学特性.使用力学性能已知的纳米棒与悬臂纳米结构相接触,测得悬臂纳米结构的弹性系数和杨氏模量.

摘要： 作者以碳纳米管在硅基芯片上的集成作为研究对象，分析如何用FIB制备碳纳米管复合材料的截面样品。作者通过透射电镜的分析(EFTEM等)和高分辨(HRTEM)分析手段研究该复合结构的界面结合，并应用三维(3D electrontomography)重构重现碳纳米管的直径和分布。提出聚焦离子束与碳纳米管的相互作用也可以被利用于碳纳米管的表面改性。聚焦离子束/电子束的纳米结构沉积(IBID/EBID)也是双束系统的一大应用。

摘要： 透射电子显微镜(TEM)是地球科学研究进入纳米尺度的关键仪器,透射电镜高分辨像与电子衍射是研究矿物晶体结构的重要手段之一,同时配合其他附件还可获得纳米尺度下矿物的元素组成、空间分布以及价态信息等.随着TEM样品制备手段的不断发展,TEM在研究微纳尺度矿物晶体结构、元素赋存状态、微区元素分布等方面已得到广泛关注.本文基于聚焦离子束和超薄切片法，开发了一种制备TEM超薄样品的新方法。本方法可原位提取感兴趣矿物颗粒，获得该颗粒的一系列的超薄切片，并且薄片表面不会引入上述污染。

摘要： 原始球粒陨石中含有大量由红巨星,渐近线巨星以及超新星等恒星晚期的喷出物形成的恒星际尘埃颗粒.这些颗粒经历了太阳系的早期演化,最终被保存到原始母体中,被称为"前太阳颗粒".前太阳颗粒是目前人类唯一能够获得并能在实验室分析的来源于其他恒星的物质,对陨石学和天体化学的研究有着重大的意义.对前太阳颗粒进行同位素和矿物化学组成的综合研究,不仅可以对其恒星源区的核合成过程提供详细的信息,而且可以对恒星大气的物理化学条件以及颗粒在太阳星云和陨石母体中经历的后期蚀变历史进行约束.除了利用纳米离子探针和俄歇纳米探针等分析手段对这些前太阳颗粒进行同位素和元素分析外，前太阳颗粒的矿物结构研究也极其重要。由于前太阳颗粒粒径极小，因此对于原位发现的前太阳颗粒，尤其是前太阳硅酸盐颗粒，制作透射电镜样品的难度极大。研究者拟利用聚焦离子束技术将前太阳硅酸盐颗粒制成透射电镜超薄片，随后利用透射电镜得到其化学成分和矿物晶体结构信息。聚焦离子束除了可用来制作透射电镜超薄片，还可通过对样品进行预处理，来满足纳米离子探针较低空间分辨的氧源（200-400nm）对较小粒径颗粒（~300nm）的分析需求。

摘要： 月壤样品大部分为微细粉尘,其微矿物微结构对分析技术有很高的空间分辨要求;样品极为珍贵且具有极其重要的科学研究价值,要求满足超微量、无损、无污染的条件.科学成果最大化与无损分析是最高目标,FIB-TEM是近乎无损的样品分析技术,并且是科学成果最大化的强有力的工具,是现今国际上行星地质科学领域微矿物微结构分析最有力的工具之一.本课题拟主要使用与月壤样品类似的地球样品与陨石样品,利用聚焦离子束(FIB)-透射电子显微镜(TEM)对模拟样品中矿物微结构微矿物相进行流程分析、鉴定,并参与制定中国月壤样品无损分析测试流程并设计最优分析方案.

摘要： 嫦娥四号已成功于月背软着陆,顺利开展一系列科学研究项目,完成既定目标.按照"绕、落、会回"的发展思路,第三期探月工程即将在2019年年底前后实施,届时嫦娥五号探测器将完成月面岩石取样并返回地球.嫦娥五号采集样品主要以月壤为主,通过对着陆点月壤样品的化学成分和微观结构特征进行分析与研究,将对月球的起源与演化、太空风化效应等方面有进一步的认识.

摘要： 嫦娥四号已成功于月背软着陆,顺利开展一系列科学研究项目,完成既定目标.按照"绕、落、会回"的发展思路,第三期探月工程即将在2019年年底前后实施,届时嫦娥五号探测器将完成月面岩石取样并返回地球.嫦娥五号采集样品主要以月壤为主,通过对着陆点月壤样品的化学成分和微观结构特征进行分析与研究,将对月球的起源与演化、太空风化效应等方面有进一步的认识.

摘要： 嫦娥四号已成功于月背软着陆,顺利开展一系列科学研究项目,完成既定目标.按照"绕、落、会回"的发展思路,第三期探月工程即将在2019年年底前后实施,届时嫦娥五号探测器将完成月面岩石取样并返回地球.嫦娥五号采集样品主要以月壤为主,通过对着陆点月壤样品的化学成分和微观结构特征进行分析与研究,将对月球的起源与演化、太空风化效应等方面有进一步的认识.

摘要： 一种用于离子植入作业的聚焦粒子捕捉系统，此系统可在植入之前先从离子束移除不希望的粒子。入口电极包括进入孔，并被偏压至第一基底电压，其中入口电极包括平坦的第一表面和面向中央电极的凹入第二表面。中央电极位于该入口电极下游而距其有距离处，并且包括中央孔。该中央电极被偏压至小于该第一基底电压的负值。出口电极位于该中央电极下游而与其具有距离，并且包括出口孔。该出口电极被偏压至第二基底电压。产生从该入口电极朝向该中央电极第一静电场，和产生从该出口电极朝向该中央电极的第二静电场，藉此捕捉在离子束内不想要的粒子。

摘要： 申请人已发现，使用等离子体源的离子束系统中由高能离子与中性气体分子之间的电荷交换性相互作用产生的活跃中性粒子到达样本。这些活跃中性粒子产生了离开束冲击点的二次电子。解决这个问题的方法包括在该等离子源下方的多个差分泵送室以减少使这些离子与气体相互作用的机会。

摘要： 一种用于离子植入作业的聚焦粒子捕捉系统(200)，此系统可在植入之前先从离子束(202)移除不希望的粒子(222)。入口电极(204)包括进入孔(206)，并被偏压至第一基底电压。中央电极(208)位于该入口电极下游而距其有距离处，并且包括中央孔。该中央电极被偏压至小于该第一基底电压的负值。出口电极(212)位于该中央电极下游而与其具有距离，并且包括出口孔(214)。该出口电极被偏压至第二基底电压。产生从该入口电极朝向该中央电极第一静电场(218)，和产生从该出口电极朝向该中央电极的第二静电场(220)，藉此捕捉在离子束内不想要的粒子。

摘要： 本发明公开了一种应用于离子束抛光系统的离子束确定性添加装置，包括支撑架、支撑架中装设的离子源和受该离子源发出的离子束轰击的靶材，支撑架包括有固定靶材的靶材固定夹具，支撑架上设置有用于截取靶材溅射原子流的光阑；支撑架底部装设有用于安装至离子束抛光系统的安装法兰。本发明还公开了一种离子束抛光系统，包括真空室以及相互连接的运动系统和离子源系统，离子束抛光系统中设有前述添加装置，正对添加装置的离子束发射方向布置有材料去除工艺用夹具，正对添加装置的溅射原子流方向布置有材料添加工艺用夹具。本发明的装置结构简单、制作安装方便，可有效改善光学元件的表面粗糙度、修正光学镜面中高频误差。

摘要： 本发明公开了一种聚焦离子束设备，包括壳体、用于在样品上产生断面的聚焦离子束装置、用于检测所述断面的扫描电子显微镜装置，以及样品台，此外，还包括与所述样品台相连的，用于旋转所述样品台的断面偏转装置，且所述断面偏转装置的偏转轴线垂直于所述断面。本发明的聚焦离子束检测方法中，增加了沿垂直于所述断面的偏转轴线旋转样品台以调整样品台偏转角度的步骤，避免了离子束在样品内造成的损伤性缺陷，使得检测结果更为准确清晰，并且在实现上也简单方便。

摘要： 本发明公开了一种聚焦离子束‑电子束双束融合可控微纳加工的方法，通过综合考虑实际系统的像差以及空间电荷效应分别获得离子束和电子束三维束流密度分布，并依据系统的空间布局将双束融合成同步粒子束，获得高精度的双束融合可控微纳加工。首先，获取源、透镜、偏转器和样品等参数，计算透镜和偏转器的二维场、三维场和电气参数；然后，在给定初始条件下求解牛顿‑洛仑兹方程组得到包括像差和离子(电子)库仑力效应的离子(电子)束三维束流密度分布；最后，考虑双束系统装配结构，逆时针旋转离子束，在库仑力作用下融合离子束和电子束，实现双束同步可控加工；优点在于，电子束对离子束束流密度分布的控制，提高了加工的精度和质量。

摘要： 本发明公开了一种聚焦离子束设备，包括壳体、用于在样品上产生断面的聚焦离子束装置、用于检测所述断面的扫描电子显微镜装置，以及样品台，此外，还包括与所述样品台相连的，用于旋转所述样品台的断面偏转装置，且所述断面偏转装置的偏转轴线垂直于所述断面。本发明的聚焦离子束检测方法中，增加了沿垂直于所述断面的偏转轴线旋转样品台以调整样品台偏转角度的步骤，避免了离子束在样品内造成的损伤性缺陷，使得检测结果更为准确清晰，并且在实现上也简单方便。

摘要： 本发明提供了一种聚焦离子束装置和调整离子束光学系统的方法。聚焦离子束装置包括控制部，其用于预先在聚束电压表中存储针对多个孔阑中的所有孔阑的用于获得基准束电流的聚束电压的计算值；对于基准孔阑获得用于获得基准束电流的聚束电压的实验值；通过从用于基准孔阑的实验值减去为基准孔阑存储的计算值来获得聚束电压的校正值；通过将校正值与为各孔阑存储的计算值相加来获得聚束电压的设置值；以及将所获得的设置值存储在聚束电压表中。

摘要： 本发明公开了一种聚焦离子束-电子束双束融合可控微纳加工的方法，通过综合考虑实际系统的像差以及空间电荷效应分别获得离子束和电子束三维束流密度分布，并依据系统的空间布局将双束融合成同步粒子束，获得高精度的双束融合可控微纳加工。首先，获取源、透镜、偏转器和样品等参数，计算透镜和偏转器的二维场、三维场和电气参数；然后，在给定初始条件下求解牛顿-洛仑兹方程组得到包括像差和离子(电子)库仑力效应的离子(电子)束三维束流密度分布；最后，考虑双束系统装配结构，逆时针旋转离子束，在库仑力作用下融合离子束和电子束，实现双束同步可控加工；优点在于，电子束对离子束束流密度分布的控制，提高了加工的精度和质量。

摘要： 本发明涉及结合具有可选择离子的聚焦离子束柱使用的感应耦合等离子体离子源。在等离子体腔中具有多种气体的感应耦合等离子体源向聚焦的柱提供多个离子种类。滤质器允许选择特定离子种类以及在各个种类之间快速地改变。