Wat is ion milling?
Monstervoorbereiding is vaak vereist voordat rasterelektronenmicroscoopmetingen kunnen worden uitgevoerd. Snijden en polijsten zijn gebruikelijke voorbereidingstechnieken om oppervlakteruwheid te verwijderen en een vlak oppervlak te verkrijgen. Dergelijke traditionele mechanische technieken oefenen afschuifkrachten uit op het monster, wat resulteert in oppervlakteartefacten zoals krassen, uitsmeren, delaminatie en andere beschadigingen aan zachte materialen.
Wat is ion milling?
Ion milling is het proces waarbij de bovenste amorfe laag op een materiaal wordt verwijderd om het ongerepte monsteroppervlak te onthullen voor beeldvorming en nabewerking met hoge resolutie. Het is essentieel in veel gevallen, zoals bij transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) en bij onderzoeken met elektronenachterverstrooide diffractie (EBSD).
Tijdens het ion millingproces wordt een hoogenergetisch ionenkanon gebruikt om het bovenoppervlak van het monster te beschieten. De hoogenergetische ionen werken samen met de losjes gebonden oppervlakte-atomen in de bovenste amorfe laag van het onderzochte monster en verwijderen ze om een schoon oppervlak op atomair niveau te onthullen. Verschillende parameters zoals de ionenergie en de invalshoek van de bundel worden tijdens het proces aangepast om de monstervoorbereidingstijd en de kwaliteit van het oppervlak te optimaliseren.
Waarom ion milling gebruiken?
Conventionele slijp- en polijsttechnieken genereren vaak gebreken en artefacten zoals vervormde structuren, oppervlakkig krassen of uitsmeren. Doorsneden die zijn vervaardigd door middel van splitsing of mechanische methoden, leiden vaak tot schade en resulteren in vervormde interne structuren. De doorsnede polijstmachines creëren doorsneden zonder mechanische spanning op het monster uit te oefenen en maken analyse van ondergrondse structuren mogelijk. Vlak ion-milling verwijdert de bovenste oppervlaklaag van het monster en kan worden gebruikt als een laatste procesafwerking om microstructuren en kristalkorrels bloot te leggen.
Op zoek naar meer informatie over ion milling? Klik dan op deze link.
Toepassingen van ion milling
Vanwege de Gauss-vormige argonbundel is het mogelijk om topografische informatie van composietmaterialen te benadrukken of om oppervlaktetopografie te verminderen voor verbeterde kristaloriëntatie visualisatie door de stralingshoek aan te passen.
Vlak ion-milling onder een schuine hoek minimaliseert de afhankelijkheid tussen sputtersnelheid en kristaloriëntatie, wat resulteert in een verminderde oppervlaktetopografie en een vlak monsteroppervlak. Als de topografie van composietmaterialen van belang is, wordt reliëfion milling toegepast. Door loodrecht op het monsteroppervlak te sputteren, verschijnen convexe en concave oppervlakken die worden veroorzaakt door verschillen in samenstelling of korreloriëntaties.
Bij veel toepassingen van foutanalyse, kwaliteitsborging van apparaten en materiaalkarakterisering is een defectvrij monsteroppervlak vereist. Vanwege de vooruitgang in materialen en de complexiteit van geassembleerde onderdelen, wordt een monsteroppervlak van goede kwaliteit steeds uitdagender en moeten er nieuwe en snellere manieren voor monstervoorbereiding komen.
In sommige toepassingen, zoals elektronica, halfgeleiders, biomaterialen, kan, wanneer de doorsnede van het materiaal van belang is, ion-milling direct op het oppervlak onder een hoge invalshoek worden gebruikt om de doorsnede van de materialen te onthullen. Deze oppervlakken zijn niet voor te bereiden met traditionele polijstmethoden.