實驗室簡介

電子顯微鏡實驗室(籌)現(xiàn)已安裝兩臺大型分析儀器：透射電子顯微鏡(型號：JEM-2100HR TEM)和聚焦離子束-掃描電子顯微鏡(FIB/SEM)雙束系統(tǒng)(型號：Zeiss Auriga Compact)。兩臺設備均配有牛津X射線能譜儀(型號Oxford X-Max 80)。TEM可以對礦物、巖石、化石、隕石等樣品進行形貌觀察、晶體結構研究及成分分析。FIB/SEM可以實現(xiàn)定點制備高質量的TEM樣品、MEMS器件電路修復、巖礦樣品的三維形貌和成分分布等多種功能分析。

儀器介紹

一. 透射電子顯微鏡

透射電子顯微鏡(TEM)是以波長極短的電子作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨本領的電子光學儀器。如圖1所示，電子槍陰極發(fā)射的電子，在陽極加速電壓作用下高速穿過陽極孔，然后被聚光鏡匯聚成具有一定直徑的束斑打到樣品上，與樣品發(fā)生相互作用。如果樣品薄到一定程度，高能電子就可以透過樣品，產(chǎn)生反映樣品微區(qū)的厚度、平均原子序數(shù)、晶體結構或相位差別的多種信息。透射電鏡主要有兩種成像模式，一種是物鏡在像平面形成的一次放大像經(jīng)過中間鏡和投影鏡的放大投射到熒光屏上，得到物質的三級放大像；另一種是改變中間鏡的電流，使中間鏡的物平面從物鏡像平面移到物鏡的后焦面，就可得到衍射譜，只需要切換按鈕即可實現(xiàn)兩種不同成像模式的轉換。

基本性能指標：

1. 電子槍：六硼化鑭(LaB6)燈絲

2. 加速電壓: 80,100,120,160,200kV

3. 分辨率：點分辨率：0.23nm，線分辨率：0.14nm

4. 四種模式：透射/能譜/納米束衍射/會聚束衍射(TEM/EDS/NBD/CBD)

5. 配件：X-MAX TEM電制冷能譜儀用于成分分析；另為其配置離子減薄儀EM-09100IS一臺：加速電壓1~8KV，使用氬氣，裝樣尺寸:2.8mm(長)×0.5mm(寬)×0.1mm(厚)，傾斜角:最大±6°（步長0.1°），可滿足不同條件的透射電鏡樣品制備。

二、聚焦離子束-掃描電子顯微鏡雙束系統(tǒng)

聚焦離子束-掃描電鏡雙束系統(tǒng)主要包含兩個部分，如圖2所示，聚焦離子束(FIB)和掃描電鏡(SEM)，二者相差一定的角度，這樣可以在離子束切割時，用電子束進行觀察圖像，除了可以避免離子束破壞樣品外，還可有效提高圖像的分辨率，同時配備X射線能譜儀(EDS)可以實現(xiàn)元素分析。其中，離子束是利用靜電透鏡將Ga離子束聚焦，作用在樣品的微小區(qū)域，通過濺射作用加工樣品，同時產(chǎn)生的二次電子和二次離子可用于成像。

基本性能指標：

1 .SEM: 加速電壓0.1 - 30 kV，肖特基場發(fā)射燈絲，2.5 nm @ 1 kV 在最佳WD

2. FIB：加速電壓0.5 - 30 kV，帶有鎵液態(tài)金屬離子源，探針電流1 pA to 50 nA，分辨率5 nm (30 kV, 1 pA)

3. 配件：

• 五路氣體注入系統(tǒng)(GIS)，XeF2、Pt、C、H2O
• 電荷中和器(CC)，利用干燥氮氣進行電荷中和
• 探測器：SE2可以收集二次電子信號；Inlens Duo可實現(xiàn)背散射電子的能量選擇探測或二次電子的in-lens探測，過濾網(wǎng)電壓從0 V到 1.5 kV可調(diào)，以調(diào)節(jié)襯度
• OmniProbe AutoProbe200納米操作機械手，可以360度自由旋轉
• X-MAX80電制冷能譜儀(EDS)，配合FIB/SEM可實現(xiàn)3D EDS重構功能
• Avizo三維重構軟件一套