透射电镜与 FIB 制样技术解析

 

透射电镜的样品种类

 

透射电镜（TEM）的样品类型多样，涵盖了粉末试样、薄膜试样、表面复型和萃取复型等多种形式。

 

 

薄膜试样则侧重于研究样品内部的组织、结构、成分、位错组态和密度、相取向关系等。表面复型和萃取复型主要用于金相组织观察、断口形貌、形变条纹、第二相形态、分布和结构等方面的分析。
 

透射电镜工作原理

 

透射电子显微镜（TEM）是一种高分辨率的显微镜技术，其工作原理是将经过加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上。散射角的大小与样品的密度、厚度密切相关，因此可以形成明暗不同的影像。TEM 的分辨率通常在 0.1～0.2nm 之间，放大倍数可达几万至百万倍，能够观察到小于 0.2 微米的超微结构，这些结构在光学显微镜下是无法看清的，因此也被称为“亚显微结构”。与光学显微镜相比，TEM 的成像原理虽然有相似之处，但也存在显著的不同点。光学显微镜使用可见光作为照明束，而 TEM 则以电子作为照明束。在聚焦成像方面，光学显微镜采用玻璃透镜，而 TEM 则使用磁透镜。电子波长极短，且与物质的相互作用遵循布拉格方程（λ=2dsinθ），会产生衍射现象。正是由于这些特性，TEM 具备了高分辨率，并且具有结构分析的功能，能够为材料科学、生物学、物理学等领域的研究提供强大的技术支持。

 

FIB 制样原理及优势

 

聚焦离子束（FIB）制样技术是一种先进的样品制备方法，其原理是利用电透镜将离子源产生的离子束经过离子枪加速后聚焦，作用于样品表面，实现样品材料的铣削、沉积、注入和成像等功能。大多数 FIB 设备使用镓（Ga）作为离子源，也有一些设备具备氦（He）和氖（Ne）离子源。将扫描电子显微镜（SEM）与 FIB 集成为一个系统，可以充分发挥两者的优点。在加工过程中，可以利用电子束实时监控样品的加工进度，从而更好地控制加工精度，使其成为纳米级分析和制造的主要方法之一。

 

FIB 制样技术具有诸多优势。首先，它能够实现高精度的样品加工，加工精度可达纳米级别，这对于制备高质量的透射电镜样品至关重要。其次，FIB 制样过程可以在同一设备中完成铣削、沉积等多种操作，大大提高了样品制备的效率。此外，通过与 SEM 的结合，FIB 制样技术可以在加工过程中实时观察样品的形貌和结构变化，及时调整加工参数，确保样品的质量。这种实时监控功能不仅提高了样品制备的成功率，还减少了样品制备过程中的误差和浪费。金鉴实验室致力于为客户提供高质量的测试和分析服务，帮助他们在材料科学、纳米技术、半导体制造等领域取得更大的进展。