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基于双束电镜聚焦离子束的飞行时间二次离子质谱在材料科学领域中的应用
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双束电镜系统中的扫描电镜结合附带的X射线能量色散谱仪(SEM-EDX)进行材料样品的微区化学元素分析是双束电镜在材料科学中的常规应用。然而,基于电子束于固体交互作用的扫描电镜X射线能谱技术无法检测材料中的氢(H)元素,对于锂(Li)元素的检测需要明确极为特殊的测量条件或者说在实际应用中不可能实现获得有意义的测量结果。

 

会议时间
2021年10月22日15:00-16:00

 

组织单位
主办单位:赛默飞世尔科技(中国)有限公司
协办单位:材料人网

 

报告题目:基于双束电镜聚焦离子束(DualBeam SEM-FIB)的飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)在材料科学领域中的应用
报告语言:中文

焦成革 (Chengge Jiao)博士是赛默飞世尔科技在荷兰埃因霍温(Eindhoven)的资深科学家, 主要从事聚焦离子束的应用开发研究。在20年前,他以聚焦离子束(FIB)应用工程师的身份加入Philips-FEI公司。在加入公司以前,焦博士在英国布里斯托大学物理学院从事冷场发射透射电镜对GaN材料的电子全息相关的研究工作。他在电子显微镜和材料科学方面都拥有丰富的经验。他目前的工作是将多离子源(Xenon, Argon, Oxygen, Nitrogen)等离子发射聚焦离子束(MIS-PFIB)和FIB-SIMS应用于材料科学。 他在英国伯明翰大学获得材料科学博士学位,期间他利用TEM研究MoSi2金属间化合物的位错显微结构。他撰写发表过50多篇包括在Physical Review Letters (PRL),  Nature Materials,  Acta Materialia期刊发表的学术论文。

 

报告内容
二次离子质谱 (Secondary Ion Mass Spectrometry,SIMS) 是一种材料表面化学分析技术,它依赖于收集和分离从材料表面产生的二次离子, 根据检测到的离子的质荷比 (m/z)而给出材料表面成分信息。飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)是质谱分析的其中一种方法或者是其中一种类型的质谱分析仪。
固体表面激发的二次离子是双束聚焦离子束轰击样品所产生的信号之一。基于双束扫描电镜聚焦离子束(DualBeam SEM-FIB)的二次离子质谱和专用的二次离子质谱仪器的主要区别之一是分析离子束(primary ion beam or analytical beam)的离子类型和离子源的种类。同时,和专用的二次离子质谱仪器系统相比,质谱仪需要以紧凑型的方式集成于双束电子显微镜系统于一体,在保证双束扫描电镜聚焦离子束显微镜的所有应用不受影响的前提下,来获得以离子束为分析束的材料表面化学信息。镓-聚焦离子束 (Ga-FIB) 可以提供比任何专用二次离子质谱更好的二次离子质谱图像横向分辨率。 Hydra 多离子等离子体源离子束(Xe+、Ar+、O+、N+)为FIB-SIMS 的应用提供了不同类型离子的选择, Xeon离子提供了优良的深度分辨率。
这个讲座的目的在于帮助双束扫描电镜聚焦离子束用户更好的理解飞行时间二次离子质谱 (ToF-SIMS)技术, 并展示与双束镓-聚焦离子束 (Ga-FIB) 或者与多离子等离子体源Hydra Plasma FIB集成的ToF-SIMS在材料科学中的应用。希望通过这个讲座能够为将要在 的或者是在已有的双束扫描电镜聚焦离子束系统上添加ToF-SIMS提供技术和应用解答。在这个演讲中,我们将首先回顾Thermo Fisher Scientific 聚焦离子束二次离子质谱的历史,然后讲解SIMS 质量分辨率、理论检测极限的预测、横向分辨率的概念和应用的关系。在我们讲解基于双束扫描电镜电镜聚焦离子束的二次离子质谱的应用过程中,特别要强调的是没有一种材料化学成分微区分析方法可以得出材料化学信息得完整答案,要得到纳米尺度材料化学成分的全面信息,把FIB-SIMS和扫描电镜成像结合, 以无镓(Gallium-Free)透射电镜样品制备为链接,以和TEM/STEM-EDS成分分析相结合的方式是最优的组合。

 
关键词:聚焦离子束 (FIB),等离子体离子束(Plasma FIB), 二次离子质谱(secondary ion mass spectrometry, SIMS), 扫描透射电镜能谱(STEM-EDX),多离子源等离子体聚焦离子束(multi-ions plasma FIB )