Сканирующий гелиевый ионный микроскоп

Сканирующий гелиевый ионный микроскоп

Сканирующий ионный гелиевый микроскоп (СИГМ) — сканирующий (растровый) микроскоп, по принципу работы аналогичный сканирующему электронному микроскопу, но использующий вместо электронов пучок ионов гелия.

Содержание

Источник ионов

В отличие от большинства приборов со сфокусированным ионным пучком, использующих жидкометаллические источники ионов, в гелиевом ионном микроскопе используется газовый автоионный источник.

В качестве источника используется острие из вольфрама, к которому приложено высокое напряжение. В результате специального термополевого цикла на кончике острия формируется трехгранная пирамида, на вершине которой располагаются три атома вольфрама. Газообразный гелий ионизуется в сильном электрическом поле вблизи острия, принципы автоионизации описаны в работах Мюллера[1]. Режим автоионного микроскопа позволяет наблюдать источник с атомарным разрешением, что используется для формирования и юстировки источника, таким образом, что для создания ионного пучка используется одиночный атом вольфрама. Для стабилизации источника и повышения эффективности автоионизации острие охлаждается жидким азотом.

Оптика

Для фокусировки и отклонения ионного пучка используется электростатическая оптическая схема, аналогично системам со сфокусированным ионным пучком.

Взаимодействие ионов с веществом

В результате взаимодействия ускоренных ионов с веществом кинетическая энергия налетающих ионов передается электронам и атомам материала. При этом некоторые из электронов вещества вылетают в вакуум (вторичные электроны). Часть ионов гелия отражается от атомов вещества назад. Кроме того, некоторые из атомов вещества могут быть выбиты налетающими ионами, что приводит к распылению материала.

Импульс налетающих ионов слишком мал для эффективного возбуждения глубоких уровней атомов, поэтому возбуждения рентгеновского излучения в гелиевом ионном микроскопе не наблюдается.

Детекторы

СИГМ оборудован двумя детекторами:

  • детектором Эверхарта-Торнли для регистрации вторичных электронов
  • микроканальной пластиной для регистрации отраженных ионов.

Компенсация заряда

Для компенсации положительного электрического заряда, накапливающегося на поверхности диэлектрических материалов, используется расфокусированный электронный пучок.

Приложения

Основными приложениями для СИГМ являются:

Справка

Сканирующий ионный гелиевый микроскоп был разработан компанией A.L.I.S., в настоящий момент являющейся частью компании Цейсс. Первый коммерчески доступный СИГМ появился в 2007 г. Фабрика по производству СИГМ расположена в г. Пибоди (США).

К настоящему моменту в мире установлено более 20 приборов, в основном в научно-исследовательских центрах (Национальный Институт Стандартов и Технологий США, Гарвардский Университет, Университет Твенте, Национальный университет Сингапура, Университет Билефельда). В России единственный СИГМ установлен в Междисциплинарном ресурсном центре по направлению «Нанотехнологии» Санкт-Петербургского государственного университета.

См. также

Примечания

  1. ↑ E. W. Muller, T. T. Tsong, Field Ion Microcopy Principles and Applications, Elsevier New York (1969)

Литература

  1. Tondare V. N. // J. Vac. Sci. Technol.- 2005 — A23 — 1498
  2. Morgan J., Notte J., Hill R., Ward B. An Introduction to the Helium Ion Microscope // Microscopy Today — 2006. — Vol 14. — No. 4. — p.24-31.
  3. Ward, B. W., Notte, J. A., Economou, N. P. Helium ion microscope: A new tool for nanoscale microscopy and metrology // J. Vac. Sci. Technol. — 2006. — B24(6). — p. 2871—2875.
  4. Ramachandra R., Griffin B., Joy D.C., // Ultramicroscopy — 2009. — 109. — p.748
  5. BellD. C. Contrast Mechanisms and Image Formation in Helium Ion Microscopy. // Microscopy and Microanalysis — 2009. — 15. — pp 147—153

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем написать реферат

Полезное


Смотреть что такое "Сканирующий гелиевый ионный микроскоп" в других словарях:


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»