集成化微纳加工平台

双束聚焦离子束-扫描电子显微镜（FIB-SEM）系统代表了微纳加工技术的前沿，它巧妙地融合了单束FIB和SEM的优势，为用户提供了一个多功能的集成化平台。这个平台不仅能够进行高分辨率的成像，还能执行精准的材料加工操作。

系统架构

1. 离子发射器：生成正电荷离子流。

2. 离子光学系统：利用静电透镜和偏转元件对离子流进行精确聚焦和导向。

3. 扫描控制系统：精确控制离子流在样品表面的扫描轨迹。

4. 信号检测系统：捕获离子流与样品相互作用时产生的二次电子和离子，用于成像和分析。

5. 样品操作台：稳定支撑样品，并进行精确的位置调整，以实现精确的加工。

操作机制

在材料加工过程中，高能离子流撞击样品表面，引起表面原子的溅射，从而达到材料去除的效果。同时，由这一过程产生的二次电子和离子被检测器捕获，用于生成样品的图像和进行成分分析。

设备配置与操作模式

1. 垂直电子束配置：电子束垂直作用于样品台。

2. 角度倾斜配置：离子束和电子束以一定角度安装，提供更灵活的样品处理和成像能力。

在操作过程中，样品被定位在所谓的共心高度，这个位置使得样品既能接受电子束成像，也能进行离子束加工。通过调整样品台的倾斜角度，可以使得样品表面与电子束或离子束垂直，以适应不同的实验要求。

离子束显微镜的典型构造

液态金属离子源：产生高能离子流。

预聚焦和聚焦电极：逐步聚焦离子流。

高压电源：为聚焦电极提供所需的高压。

电子透镜：进一步增强离子流的聚焦精度。

扫描线圈：控制离子流的扫描路径。

二次粒子探测器：收集和分析由离子流与样品相互作用产生的信号。

可动样品台：精确定位样品。

真空系统：保持设备内部的高真空状态，确保离子流的质量和样品的清洁。

防振和防磁设备：保证设备的稳定性。

控制电路和计算机系统：管理整个设备的操作。

应用范围

1. 透射电镜（TEM）样品制备：制作适合TEM观察的超薄样品。

2. 截面分析：利用FIB刻蚀技术精确切割样品，观察其截面特征。

3. 芯片修复与线路编辑：对集成电路进行修改和优化。

4. 微纳结构制造：直接在样品上刻画或沉积微纳米级结构。

5. 三维结构分析：通过逐层切割和成像，重建样品的三维结构。

6. 原子探针样品制备：制作适合原子探针分析的尖锐样品。

7. 离子注入：通过离子注入改变材料的表面特性。

8. 光刻掩膜版修复：修复光刻掩膜版的缺陷，提高光刻质量。

样品制备技术

双束FIB-SEM系统能够处理多种材料，包括但不限于半导体薄膜、器件、金属、电池材料、二维材料、地质和陶瓷材料。每种材料的制备技术都需要根据材料的特性和实验目的进行定制。