離子束掃描電子顯微鏡（FIB-SEM）是將聚焦離子束（FIB）技術與掃描電子顯微鏡（SEM）技術有機結合的高端設備。

什么是FIB-SEM？

FIB-SEM系統通過聚焦離子束（FIB）和掃描電子顯微鏡（SEM）兩種互補技術，實現了材料的高精度成像與加工。FIB技術利用電透鏡將液態金屬離子源產生的離子束加速并聚焦，作用于樣品表面，可實現納米級的銑削、沉積、注入和成像操作。這種技術能夠對樣品進行精確的微觀加工，為后續的分析提供理想的樣品形態。

與此同時，SEM通過電子槍發射電子束，經電磁透鏡加速和聚焦后與樣品相互作用，產生多種信號，如二次電子和背散射電子。這些信號能夠揭示樣品的物理和化學特性，包括形貌、成分和晶體結構等。

在FIB-SEM系統中，SEM能夠實時監控FIB的操作過程，確保加工的精度和效果。這種協同工作模式使FIB-SEM具備了“觀察-加工-分析”的全鏈條能力。

FIB-SEM的用途

1.截面分析

截面分析是FIB-SEM的典型應用之一。通過在樣品表面挖出一個垂直于表面的截面，研究人員可以詳細研究樣品的內部結構。這種技術廣泛應用于分析多層結構的厚度、夾角和組成成分。

例如，在半導體制造領域，FIB-SEM被用于檢測光刻膠層的厚度和均勻性。隨著集成電路從中小規模向大規模、超大規模甚至系統級芯片發展，失效分析對技術精度的要求日益提高，而FIB-SEM憑借其納米級別的分析能力，能夠滿足這一需求。

2.FIB-TEM樣品制備

透射電子顯微鏡（TEM）是一種能夠觀察材料微觀結構的高分辨率工具，但對樣品厚度要求極高，通常在100納米以下。然而，絕大多數固體樣品無法直接滿足TEM的要求，此時FIB-SEM的精準加工能力便顯得尤為重要。

其典型步驟包括：首先在樣品的關鍵區域進行保護性涂層沉積，以避免制樣過程中高能離子束引起的表面損傷；然后使用FIB技術對樣品進行初步銑削；最后通過精細銑削將樣品厚度進一步降低至TEM可用的標準。例如，磷酸鐵鋰正極材料經過FIB制備后的SEM圖片顯示，通過TEM表征可以對其內部微觀結構進行詳細分析。

結語

FIB-SEM作為一種高端的微觀分析與加工設備，憑借其獨特的雙束協同工作模式和強大的功能，在材料科學、電子工業、生命科學以及納米技術等領域發揮著重要作用。隨著技術的不斷進步，FIB-SEM將在微觀世界的研究中發揮更加重要的作用。