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扫描电镜（SEM/EDS）

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主题：每周一问新五：业内盛传电子镜的时代已经开始没落，离子镜在未来十年内将会取代电子镜，请问大家怎么看呢？

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tongtianke

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2006/10/11 21:03:00 13楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

呵呵，真是大开眼界，第１次听说ＳＩＭ，相信有很多人都是第１次听说这东西，ＳＩＭ图象太棒了，看来将来ＳＩＭ和ＳＥＭ的制造成本差不多的话，ＳＩＭ势必取代ＳＥＭ．

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小石头

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2006/10/12 8:17:00 14楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

百度搜索结果：离子显微镜－－E.W.弥勒于1951年发明的一种分辨率极高 (2～3┱)、能直接用于观察金属表面原子的分析装置,简称FIM。
FIM(Field Ion Microscope)是最早达到原子分辨率，也就是最早能看得到原子尺度的显微镜。只是要用FIM看像，样品得先处理成针状，针的末端曲率半径约在200~1000埃。(1埃 = 10-10公尺)把样品置于真空极佳的空间中，藉由和低温物的接触将其温度降到液态氮的温度以下。在空间中放入成像气体，可能为He、Ne、Ar等气体，视不同样品而定。等以上这些看像的事前工作都准备好，我们才加给样品正高压使附着在样品上的成像气体解离成带正电的阳离子，带正电的气体离子接着被电场加速射出，打到接收器讯号被放大，以电子射到荧光屏幕，我们就能在屏幕上看到一颗一颗的原子亮点。FIM是点投影的显微镜，结构很简单。但与通常的高分辨率电子显微镜不同，它成像时不使用磁或静电透镜，是由所谓成像气体的“场电离”过程来完成的

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小石头

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2006/10/12 8:18:00 15楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

FIM的演进
FIM是1956年Erwin W. Mueller发明。由FEM(Field Emission Microscope)发展来的。FEM的样品同样也得作成针状，在真空的环境中成像，不过样品上我们加的是负的高压，样品达到足够的负高压时，会放出电子打到荧光幕产生亮点，而这个亮点代表的并非一颗原子，是样品上一片区域，这个区域电子在同样的负高压作用下都会射出电子。因为电子在横向上 (和样品表面平行的方向) 速度分量造成绕射的情况，使得FEM的分辨率只能达到20到25埃(要看到原子分辨率至少要小于1埃)。Erwin W. Mueller做了什么事改善了分辨率呢？他加了成像气体用正高压使其解离成阳离子，并被加速射到屏幕，成像气体比电子重，而且在低温的情况下，其横向速度分量小多了，提高了分辨率，FIM便如此产生了！在此最初的FIM之后，有人对影像明暗对比、真空情况、样品冷却处理等方面渐渐改善，使得其功能愈来愈良好。

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2006/10/12 8:18:00 16楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

其它的原子解析显微镜
到了1970年，又有新的看得到原子的显微镜出现，SEM(Scanning Electron Microscope)只是它只能看到重原子。1983年又有STM(Scanning tunneling Microscope)此种显微镜的样品便不再只限制成针状，可用来看像的样品范围更大了。另外还有TEM，样品要切成一片很薄的膜，技术上比较困难，而且会将样品结构破坏，价钱亦较昂贵。虽说原子解析技术不再被FIM独占，但目前能有与多的研究或实验需要靠FIM才能做，像是单独原子，或单一原子团在特定的表面之原子运动过程。这些可都一定少不了FIM的！
FIM以及APFIM不仅可用于观察固体表面原子的排列，研究各种晶体缺陷（空位、位错以及晶界等），而且利用场蒸发还能观察从表面到体内的原子的三维分布状况。早期的FIM研究，主要着重于金属表面的结构缺陷,合金的晶界，偏析以及有序－无序相变和辐照损伤等。现在已逐步扩展到表面吸附、表面扩散、表面原子相互作用以及由温度或电场诱导的各种表面超结构的研究（由于APFIM的出现，近年来各种FIM研究都已进入定量化阶段。

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2006/10/12 8:19:00 17楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

以上是百度搜索的一篇文章，欢迎高手点评！

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2006/10/18 23:00:00 18楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

楼上的文章讲了离子显微镜的渊源，这里澄清一下，上面讲的FIM和我讲的扫描离子显微镜 SIM是两回事， SIM镜筒中也采用了像电镜一样的电磁透镜，也利用偏转线圈引导离子束在样本表面扫描，样本也不必制作成针状，事实上，样本几乎不用制备也可以达到高分辨率，是失效分析的最佳工具。
上传结构图

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2006/10/24 21:31:00 19楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

真的这样吗？

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2006/10/30 20:26:00 20楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

原文由 julibo 发表:
我最关心离子透镜的分辨率怎样能超过电子束，如果可以请斑竹科普一下，或者推荐一下几本资料我自己找都可以谢谢！

离子镜发射源称为气体离子场发射源 (GAS FIELD ION SOURCE)，分辨率离子镜比电镜好主要由于两个原因，
一是离子较电子要容易控制得多，这使得最终的聚焦束斑尺寸比电子束斑小，决定了离子束的分辨率比电子束要高。
二是无论离子镜还是电子镜，分辨率都是以分辨样本表层信息的能力来衡量的，离子入射样本后，和样本原子核的作用较电子束对外层电子的作用要浅的多，背散射离子的能量因而比二次电子的能量强得多，因此决定了离子束对样本表层的表征能力要比电子束强得多，是电子束无法比拟的。

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2006/10/30 20:34:00 21楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

原文由 renxin 发表:
原文由 julibo 发表:
我最关心离子透镜的分辨率怎样能超过电子束，如果可以请斑竹科普一下，或者推荐一下几本资料我自己找都可以谢谢！

离子镜发射源称为气体离子场发射源 (GAS FIELD ION SOURCE)，分辨率离子镜比电镜好主要由于两个原因，
一是离子较电子要容易控制得多，这使得最终的聚焦束斑尺寸比电子束斑小，决定了离子束的分辨率比电子束要高。
二是无论离子镜还是电子镜，分辨率都是以分辨样本表层信息的能力来衡量的，离子入射样本后，和样本原子核的作用较电子束对外层电子的作用要浅的多，背散射离子的能量因而比二次电子的能量强得多，因此决定了离子束对样本表层的表征能力要比电子束强得多，是电子束无法比拟的。

也正是由于这些离子束的特征，使得背散射离子像对样本表层形貌和样本比重同时敏感，这也是二次电子像无法比拟的。下面的样本是焊锡的背散射离子像，样本的比重信息被表达得淋离尽至，

下面是同一样本的二次电子像，虽然可以看到一些形貌信息，但成分信息就大大地比不上背散射离子像。

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2006/10/30 20:43:00 22楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

原文由 chenjianfeng 发表:
原文由 renxin 发表:
如题，现在 FIB聚焦离子束附加在利用电子束的电镜上，已经不是新鲜话题。
新一代显微镜只需利用离子束，不仅可以超越电子镜的分辨率极限，而且可以集多功能于一体，发展前途不可限量，电镜界多个泰斗已经预测，在未来十年内离子镜将会全面取代电子镜，成为显微镜的主流。
目前全球只有一家能做离子显微镜，搞清楚，不是 FIB，是只用离子束的离子显微镜。

如果FIB离开电子束不能独立存在吗？？
哪一家能做？？

FIB离开电子束就像是盲人摸象，电子束是FIB的眼睛，FIB是手指，FIB利用的是重离子发射源，所以不是为了分辨率而设计的，而是为了样本蚀刻和观察样本深层信息而设计的，所以以牺牲或损伤样本的代价来达到目的，扫描离子显微镜是利用轻元素氦离子做发射源，是为了解析度和分辨率目的设计的，就像同时拥有眼睛和手指，在不损伤样本的同时也可以观测到原子级别的信息。

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