高效、便捷的制样手段-离子研磨

北京嘉德利达科技有限公司

2023/04/23 10:10

TA的动态

离子研磨作为SEM、EPMA和TEM样品制备的重要手段，是一款操作简单的制样设备，主要用于半导体材料、电池电极材料、光伏材料、不同硬度合金、岩石矿物质、高分子聚合物、软硬聚合物材料、多元素组成材料等的截面制样、界面表征。

图1 日立IM 4000 II

原理

真空条件下，在离子枪中以惰性气体作为气源，通过高电压使其电离形成离子，在偏转电场的作用下会形成离子束，对样品表面进行轰击，由于离子带正电荷，其质量比电子大数千、数万倍，所以离子束比电子束具有更大的撞击动能，从而去除表面损伤层。

图2 截面研磨原理图

图3 平面研磨原理图

案例介绍

磁性材料作为一种重要的功能材料在现在工业和科技中占有极其重要的地位，得到了广泛的应用。磁性材料根据其矫顽力的大小，习惯上将其分为软磁性材料，半硬磁性材料，硬磁性材料。最初大量使用的硬磁材料是碳钢，出现在十九世纪末期，随后出现了钴钢，铁氧体，铝镍钴，锰铝碳永磁材料。直到本世纪60-70 年代稀土永磁材料的出现，才使其性能迅速提高，特别是第三代稀土永磁钕铁硼（NdFeB）的出现，使磁性材料的发展进入了一个新的时期[1]。

本次实验的样品就是NdFeB。

NdFeB属于第三代稀土永磁材料，与其他永磁材料相比，具有磁性能高，价格低等突出优点，但其强度和韧性较差，机械加工困难，在生产和使用过程中经常出现剥落、掉边掉角、开裂等问题。因此，测试前处理过程中，样品表面有很多小颗粒不能完全处理干净，从而影响测试结果。使用离子研磨处理方法后，不仅表面光滑无颗粒，还可以清楚的观察到晶界，大大提高测试效果。

图4 抛光前后电镜对比图

>>实验条件

仪器型号：HITACHI IM4000 II

加速电压：4kv

加工时间：5min

角度：85°

扫描电镜型号：HITACHI SU3800

图5抛光前后电镜对比图

>>实验条件

仪器型号：HITACHI IM4000 II

加速电压：4kv

加工时间：5min

角度：85°

扫描电镜型号：HITACHI SU3800

>>截面研磨的主要用途

1)金属以及复合材料、高分子材料等样品的截面制备

2)含有裂缝和空隙等特定位置的样品截面制备

3)多层样品的截面制备以及对样品EBSD分析的前处理。

‍‍‍>>平面研磨的主要用途‍‍‍

1)去除机械研磨中难以消除的细小划痕和形变

2)去除样品表层部分

3)消除因FIB加工所致的损伤层

仪器参数

HITACHI IM4000 II配备截面研磨能力达到500 µm/h*1以上的高效率离子枪，还可以对直径约为5mm范围内的平面均匀加工。因此，即使是硬质材料，也可以高效地制备出样品。

主要参数

主要参数
项目	内容
气体源	氩气
氩气流量控制方式	质量流量控制
加速电压	0.0~6.0KV
真空系统	涡轮分子泵（67L/S）+ 机械泵(135 L/min(50 Hz))、162 L/min(60 Hz))
尺寸	616(W)×736(D)×312(H)mm
重量	主机53kg+机械泵30kg
截面研磨
最大研磨速率（Si片）	500μm/h^*1以上
最大样品尺寸	20（W）×12（D）×7（H）mm
样品移动范围	X：±7mm、Y：0~+3mm
离子束间歇加工功能	离子束间歇加工ON/OFF时间设定范围 1秒~59分59秒
摆动角度	±15°、±30°、±40°
宽范围截面研磨功能	——
平面研磨
加工范围	Φ32mm
最大样品尺寸	Φ50×25（H）mm
样品移动范围	X：0~+5mm
离子束间歇加工功能	离子束间歇加工ON/OFF时间设定范围 1秒~59分59秒
旋转速度	1rpm、25rpm
摆动角度	±60°、±90°
倾斜角度	0~90°
*1：Si片突出遮挡板100μm，1小时最大加工深度。

更多应用技巧及测试方案请联系 李经理，电话：19910228059.

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