太神奇了！看看怎么使用IM4000的平面研磨功能！

       机械研磨和抛光产生的划痕，变形以及缺陷等使得材料的原始形貌发生改变。日立的离子研磨系统IM4000能最大化地减小这种材料应力。使用IM4000能快速高效地对材料进行平面和截面抛光。

  左图：平面研磨的原理图

       离子束的电流密度呈现为高斯分布，因此当离子束中心与旋转中心重合时，样品中心位置区域将比周边区域研磨地严重。而样品的旋转和摇摆中心相对离子束中心变化时，使得大范围的区域研磨的较均匀。

电子元器件大区域观测

       利用平面研磨可获得直径5mm的研磨区域，从图中可见，封装和基体之间的钎料球可以被清晰地观测到，同时也能观测到在基底上的电容器。

  平面研磨后的小电子元器件

SEM : S-3400N (加速电压: 15kV, 低真空BSE观测)

       通过选择适当的照射角度，通过一定程度的离子研磨使得样品在SEM下的成分衬度，沟道衬度或平整度都可得到显著改善。

  焊点处离子研磨前后

研磨条件； 束流照射角度: 30°, 研磨时间: 5min.

  镀金层离子研磨前后

研磨条件； 束流照射角度: 80°, 研磨时间: 5min.

半导体器件薄膜/层研磨

       为了诊断半导体器件中高密度的点缺陷，借助离子研磨，可以一层层地研磨掉钝化介质层，而不需采用特殊的化学手段。

半导体多层结构观测

         由于离子束中心与旋转中心一致，因此研磨区域的深厚能反应束流密度。样品中心区域(C)比周边区域(A), (B)更深。利用这点可观测多层结构。

截面研磨区域

         下左图是半导体器件的截面图。右边三张图为黄线标记深度处的平面像。图 (A) 是研磨前表面覆盖的钝化层，图(B)中M1暴露出，深度研磨后图(C) 中可以清晰地观测到触头。

 聚乙烯片晶结构观测

        通常情况下，通过化学方法腐蚀掉表层的非晶层后进行聚乙烯片晶结构观测。而利用IM4000研磨后，可实现三维观测，同时也可观测到大尺寸的球晶结构。

聚乙烯平面研磨

观测条件: SU3500 (加速电压: 15 kV, SE)

研磨条件;   加速电压: 2kV,  束流照射角: 30°,  研磨时间: 5min.

  样品提供: Mr. Hirohide Otobe, Asahi Kasei Chemicals Corporation

聚丙烯 （ P A N ）碳纤维屈曲结构

        对碳纤维的平面研磨后，观察到了聚丙烯腈纤维在纺丝过程中可能引起的聚合物屈曲结构。

  样品 : PAN 碳纤维

观测条件; SU8200 加速电压 : 2kV, SE

研磨条件;  加速电压 : 5kV, 束流照射角: 30°, 研磨时间: 15min.

钢材金相观察  

       化学腐蚀（如硝酸腐蚀）通常是用来研究钢材的金相结构方法，但化学方法存在药物后处理等问题，并且腐蚀后金相结构仍然不够明显。

       经过10分钟研磨后可明显地观测到沟道衬度，在5,000倍下可观测到纯铁的铁素体相。同时也清晰地观测到由铁素体和碳铁化合物组成的珠光体的条纹结构。

 消除 “窗帘” 效应

       在截面离子研磨过程中很容易产生“窗帘”效应。而截面研磨后再进行平面研磨可恨好地消除这种现象。

  样品 : 钕磁石, SEM : SU6600 BSE 图像

       钕磁石的晶界受到氧化很容易裂开，因此其截面样不能仅仅通过机械抛光。而利用离子研磨很容易产生“窗帘”效应，随后再利用平面研磨可以很好的消除这种效应。

通过从不同方向入射离子束的方法不能完全地消除窗帘效应，而借助摇摆，让离子束与窗帘效应水平入射可以起到很好的效果。

EBSD样品制备

       EBSD 分析对样品的表面平整度要求极其严格。用IM4000平面研磨样品，一定的倾角可以减小研磨速率对晶体取向的依赖，使得样品被研磨速度加快。

  样品 :  Cu 垫片

观测条件: SU6600 (加速电压: 5kV, 高真空BSE)

研磨条件;  离子照射角: 80°, 研磨时间: 2min.

硅藻化石3D结构观测

        利用离子研磨设备IM4000和扫描电子显微镜S-3400N可以对硅藻化石进行三维重构，由于使用同一个样品座，离子研磨（切片）后SEM观测重复进行，由于观测位置不发生变化，因此三维重构成为可能。为了获得切片的厚度，利用非晶硅作为标样进行实际测量。

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