聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)在页岩纳米级孔隙结构研究中的应用

页岩中大量发育的纳米级孔隙组成了页岩气储集的主要空间。聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)通过对页岩样品的连续切割和成像,能够在纳米尺度上三维重建页岩的空间分布。依据不同岩石组分灰度值的差异,可以将页岩内的孔隙、有机质、黄铁矿等分割提取出来,不仅可以三维展示其空间分布形态,还可以对孔隙的分布特征和孔隙度等参数进行定量计算。聚集离子束扫描电镜在页岩纳米孔隙中的应用,将给页岩微观结构的深入研究提供新的研究手段。

聚焦离子束扫描电镜在石油地质研究中的综合应用

聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM),以其高分辨率电子束成像及高强度聚焦离子束微纳米级精密加工功能,成为非常规油气储层研究的重要表征手段,推动了我国非常规油气的勘探开发进程,并促进石油地质学开启了全新的领域—纳米地质学。本文重点介绍了FIB-SEM在石油地质研究中的综合应用以及创新性开发情况。FIB-SEM的二维大面积成像与三维切片-成像分析可有效解决岩石样品非均质性强的表征难题,并可对岩石内部的孔隙、微裂缝、矿物、有机质和残留油等五大要素进行全面的成像分析,为数字岩心的构建提供具有纳米级分辨率的高质量原始数据。FIB-SEM强大的微纳加工功能,为下一代储层矿物分析、地球化学微观分析等技术的开发提供了制样手段。另外,FIB-SEM可以集成多种先进分析技术,形成集高分辨率成像、物理化学测试为一体的石油地质综合分析平台,应用前景广阔。

基于聚焦离子束-扫描电镜方法研究页岩有机孔三维结构

页岩中纳米级有机孔的大小直接影响页岩气含气量,其连通性亦对气体运移和开采至关重要。本文选择漆辽地区龙马溪组富有机质页岩,利用聚焦离子束-扫描电镜(FIB-SEM)在纳米尺度上(10 nm)进行有机孔结构的三维重构。研究结果表明:(1)FIB-SEM方法适用于微米级页岩的纳米(>3 nm)孔隙结构特征研究。(2)蜂窝状有机孔发育均匀,孔径集中于10~200 nm,连通性较差;界面有机孔孔径集中于200~300 nm,局部连通性较好。(3)页岩总孔隙度与有机质含量成正比。研究认为,对于以有机孔为重要储集空间的页岩,有机质分布越集中,连续性越好,研究孔隙度的表征单元体尺度越小。

聚焦离子束扫描电镜研究微体化石的微观孔隙结构

聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)是将聚焦离子束切割和扫描电镜结合起来的双束系统,可以在纳米尺度对样品进行切割加工与实时成像。文中用聚焦离子束扫描电镜对兰多维列统(志留系)龙马溪组黑色页岩内的几类微体化石进行了观察研究,并显示牙形刺、几丁石、疑源类均发育有亚微米至纳米级孔隙,这些孔隙可以为页岩气的储集提供有效空间,不同的微体化石孔隙发育的差异可以为页岩中有机质孔隙非均质性成因研究提供重要依据。

聚焦离子束工艺参数对单像素线刻蚀的影响

单像素线刻蚀是制备微纳米器件中的基本单元及加工其他复杂结构的基础,对聚焦离子束(FIB)加工具有重要的意义。通过改变离子束流的大小、驻留时间、扫描步长百分比及离子剂量等参数,对硅表面进行单像素线刻蚀的研究。结果表明,在聚焦离子束加工中,离子剂量与刻蚀线条宽度和深度之间呈正相关,与宽深比之间呈负相关;离子束流大小的变化对刻蚀深度影响不明显,但刻蚀宽度和宽深比随离子束流的增大而增大。此外,随着离子束流驻留时间增加,刻蚀宽度增大而深度减小;随着扫描步长百分比的增大,刻蚀深度增大,刻蚀宽度减小,分析结果表明这些变化与加工过程中再沉积作用有关。本研究成果为后续复杂图形的精密加工提供了重要参考依据。

聚焦离子束扫描电镜双束系统在材料研究中的应用

近年来,聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB)因具有独一无二的优势,广泛应用于材料科学、微纳加工、半导体器件制造中。尤其是其精密加工和定位加工的特点,获得了众多研究者的青睐。本文介绍了聚焦离子束电镜双束系统在材料研究中的几种应用。

聚焦离子束扫描电镜的三维图像配准方法研究

该研究探索了一种用于聚焦离子束扫描电镜(focus ion beam-scanning electron microscope,FIB-SEM)的三维序列图像配准新方法,即对特定参照物分割后,将Z轴序列图像转化为时间序列图像,利用IMARIS软件的时间序列追踪算法对相邻帧图像之间的位错进行纠正,从而达到配准的目的。配准的结果使得Z轴序列图像中锯齿状位错大为减少,图像和结构更清晰完整。针对同一套FIB-SEM序列图像的数据,其纠错效果与传统AMIRA软件实现的配准相比,效果达到预期,操作更加简便有效。该研究为电镜三维图像的位置配准提供了新方法。

高性能聚焦离子束(FIB)系统及其在材料科学领域的应用

采用液态镓作为离子源的FIB系统在材料科学研究领域可以起非常重要的作用。离子束聚焦于样品表面,在不同大小、束流及通入不同辅助气体的情况下,可分别实现图形刻蚀、绝缘和金属膜的沉淀,扫描离子成像等功能。该系统有三大用途:形貌观察,分辨率高达5nm;微刻蚀以及微沉淀。本文介绍了FIB技术的应用。

聚焦离子束(FIB)中的离子光学问题

本文简要讨论了聚焦离子束中的离子光学问题 ,包括液态金属离子源的发射机制和发射特性 ,如虚源、角电流强度、能量分散、伏安特性、束流起伏、聚焦限制、离子束中的化学成分及源的寿命。讨论了离子光学柱体的组成与特征 ,束流一束径关系 ,束中电流密度分布 ,以及空间电荷效应等。

聚焦离子束制样条件对TEM样品形貌的影响

聚焦离子束(FIB)因其制样成功率和效率高,可定点精确制样等特点已经成为半导体失效分析领域重要的透射电子显微镜(TEM)制样方法。利用双束FIB系统针对TEM样品制备条件对样品形貌的影响进行了分析和研究。通过控制变量法等方法分析了FIB的电子束或离子束等制样条件可能对样品带来的损伤。通过实验发现,FIB的离子束能量对TEM样品热损伤影响较小,电子束的电压和电流是引起样品损伤的主要因素。实验证明,在电子束辅助沉积保护层时适当降低电子束的电压和电流,可有效改善样品的微观形貌。

聚焦离子束刻蚀性能的研究

对聚焦离子束 (FIB)的基本刻蚀性能进行了实验和研究 .通过扫描电镜对 FIB刻蚀坑的观测 ,给出了在不同材料上 (硅、铝和二氧化硅 ) FIB的刻蚀速率及刻蚀坑的形貌同离子束流大小的关系 .由于不同材料的原子结合能、原子量及晶体结构等因素对离子束溅射产额的影响 ,从而影响着离子束的刻蚀速率 ;随着离子束流的增大 ,刻蚀速率并非线性增加 ,且刻蚀坑的形貌越来越不均匀 。

基于聚焦离子束注入的微纳加工技术研究

提出了聚焦离子束注入(focused ion beam implantation,FIBI)和聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀(gas assisted etching,GAE)相结合的微纳加工技术。通过扫描电镜观察FIBI横截面研究了聚焦离子束加工参数与离子注入深度的关系。当镓离子剂量大于1.4×1017ion/cm2时,聚焦离子束注入层中观察到均匀分布、直径10～15nm的纳米颗粒层。以此作为XeF2气体反应的掩膜,利用聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀(FIB-GAE)技术实现了多种微纳米级结构和器件加工,如纳米光栅、纳米电极和微正弦结构等。结果表明该方法灵活高效,很有发展前途。

离子束诱变小麦突变体叶片的SEM观察

利用扫描电镜对经过离子束处理小麦获得突变体的 M1代 ,M2 代 ,M3 代的叶片进行了观察分析 ,发现突变体叶片与未经注入小麦叶片的表皮毛 ,气孔大小 ,气孔密度等有一定差异 .因此 ,通过

高性能聚焦离子束技术的应用

叙述了采用液态镓作为离子源的高性能聚焦离子束系统(FIB)在材料科学研究领域中的作用。该系统有三大用途:形貌观察;分辨率高达5nm;微刻蚀以及微沉淀。详细地介绍了利用FIB进行形貌观察、制备TEM样品和表面刻蚀的过程及实验结果。

新一代微细加工的手段聚焦离子束技术及组合系统

随着现代微电子工业的迅猛发展,电子元器件的尺寸越来越小、电路的集成度越来越高。尤其是近几年,由于制造工艺和手段的日趋成熟,使得高性能、高质量的新一代集成电路层出不穷。20世纪90年代发展起来的聚焦离子束技术是一种集形貌观测、定位制样、成份分析、薄膜淀积和无掩模刻蚀各过程于一身的新型微纳加工技术。它大大提高了微电子工业上材料、工艺、器件分析及修补的精度和速度,目前已经成为微电子技术领域必不可少的关键技术之一。

聚焦离子束显微镜技术及其在地球和行星科学研究中的应用

聚焦离子束-扫描电子显微镜作为重要的微纳米尺度精细加工、微小样品制备和微区原位显微分析设备,与其他高精尖显微分析仪器(如透射电镜、离子探针、原子探针和同步辐射等)配合使用,可为纳米地球科学发展提供重要技术支撑。本文在简要介绍聚焦离子束-扫描电镜技术的原理、功能和技术发展的基础上,重点展示该技术在加工制备透射电镜超薄片样品和原子探针针尖样品中的应用,以及在代表性地学样品(如矿化微生物和页岩等)样品三维重构成像分析上的应用。最后,分析了该技术的未来发展趋势,并对它在地球和行星科学研究中的注意事项进行了初步探讨。

聚焦离子束制备透射电子显微镜样品的两种厚度判断方法

透射电镜样品的厚度是透射电镜(TEM)表征中一个重要参数,快速准确地判断样品厚度是制备高质量样品的前提。本文通过使用聚焦离子束(FIB)制备了带有厚度梯度的透射电镜样品(Si、Sr Ti O3和La Al O3),并提出两种制样过程中快速判断厚度的方法。第一种通过扫描电子显微镜(SEM)的衬度变化经验地判断样品的厚度;第二种是用FIB在样品边缘切一个斜边,通过SEM测量斜边侧面的宽度用几何方法推断样品的厚度。这两种方法都通过会聚束电子衍射(CBED)和电子能量损失谱(EELS)测量的厚度作为检验标准。对比认为,样品较薄时用SEM衬度测厚比较合适;样品比较厚时用几何方法测量比较直接。

微粒检测用微孔的聚焦离子束加工及其验证平台搭建

库尔特原理是微粒检测的一种标准技术,而微纳尺度微孔的制造是库尔特原理的关键部分.本文采用聚焦离子束(FIB)技术进行固态微孔的加工,并自行设计搭建基于FPGA的测试平台对加工出的微孔进行检测.测试结果表明:采用该技术加工的固态微孔能够产生基准电流信号,但是基准信号会随时间变化,且随着输入电压的变化呈非线性变化.

聚焦离子束装置的发展及趋势

综述了聚焦离子束装置的发展状况,包括各个年代、不同地区和国家的研究方向及特点。通过几台典型机描术透镜系统及其内部透镜的性能。介绍几种联机系统。最后阐明我国研究和开发聚焦离子束装置及其应用技术的必要性。

聚焦离子束切割法制备多层膜X射线波带片

X射线波带片是X射线显微成像系统中用于聚焦及成像的核心元件,提高波带片性能参数,更利于X射线显微成像技术的广泛应用。选择可精确控制厚度的原子层沉积(ALD)法结合聚焦离子束(FIB)切割法制备出大高宽比X射线波带片结构,即用原子层沉积法在光滑的钨丝表面交替沉积Al2O3/HfO2多层膜,其总层数为360,最外层膜宽度为10 nm。聚焦离子束的加速电压设定为30 kV,先利用束流为1 000 pA的离子束流将Al2O3/HfO2多层膜切割成设计厚度的薄片,再利用束流为350 pA的离子束流对切割的截面进行抛光,最后得到厚度为50μm、最外层膜宽度为10 nm的大高宽比X射线波带片结构。