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更新時間：2024-08-08
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聚焦離子束（Focused Ion beam，簡稱FIB）技術是利用靜電透鏡將離子束聚焦成非常小尺寸的顯微切割技術。離子束轟擊樣品時，其動能會傳遞給樣品中的原子/分子，產生濺射效應，從而達到不斷蝕刻，進而切割樣品的效果。FIB對固體局部區域內進行高精度的切割和加工后，借助飛行時間二次離子質譜儀（Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry，簡稱TOF-SIMS），就能實現對該區域的原位、高靈敏度的化學成分分析，從而獲取樣品“由表及里"的豐富的化學信息。
FIB-TOF功能介紹
PHI nanoTOF儀器可以通過FIB-TOF來實現截面樣品的制備和化學分析，有以下兩種方法：
方法一：PHI nanoTOF儀器利用配備的Ga源FIB配件進行FIB處理。經過Ga源進行精確的FIB加工后，隨后直接進行TOF-SIMS分析（見圖1a）。值得一提的是，在Ga源進行FIB加工時，還能獲取FIB加工區域的3D影像；此外，Ga源還可以作為TOF-SIMS分析源（即一次離子源）進行TOF-SIMS分析。
方法二：對于新的型號的PHI nanoTOF3+儀器，作為初級離子源的液態金屬離子源，還可兼具FIB功能，利用同一離子源就能夠完成對樣品進行截面加工和橫截面的TOF-SIMS分析。如圖1b和1c所示，通過PC端控制，用戶可以輕松、快速地完成從FIB處理到TOF-SIMS分析的全過程。此外，PHI nanoTOF3+還支持在冷卻條件下進行FIB加工。
圖1. FIB-TOF工作的示意圖
FIB-TOF的應用
FIB-TOF技術適用于對具有三維結構或組分復雜（如合金）樣品的深度分析。如圖2a和2b所示，首先利用FIB準確切割樣品，然后采集斷面上的TOF-SIMS二維圖像，實現直觀且迅速地獲取樣品“由表及里"深度方向上的組分的分布情況。表格中對比了Bi離子和Ga離子對幾種典型材料的磨削速率（Milling Rate）（見2c）。實驗結果表明，無論是無機非金屬材料還是硬度較高的合金，
FIB加工均展現出良好的適用性；另一方面也表明了同樣大小的離子束條件下，Bi離子的磨削速率高于Ga離子。
圖2. 石墨a)、Cu-W合金b)的FIB-TOF圖像；c) Bi和Ga離子對各種材料的Milling Rate對照表。
全新升級的PHI nanoTOF3+配備了先進的液態金屬離子設備以及已有的TRIFT分析器，性能得到大力提升！它具備優于50 nm的空間分辨率，能夠實現寬帶通能量和寬立體接受角的高靈敏度質譜分析。此外，液態金屬離子設備還可選配FIB功能，使得原位FIB-TOF技術成為研究復雜結構以及微區特征樣品的強大工具。PHI nanoTOF3+可被廣泛應用于材料科學、生物醫學、新能源、半導體、電子器件制造等領域，為科研和工業界帶來的分析體驗。
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