Máy cắt ion (Hệ thống chùm ion tập trung, FIB) là thiết bị cốt lõi để mô tả và xử lý vật liệu nano, thông qua chùm ion năng lượng cao để thực hiện cắt chính xác vật liệu và tái cấu trúc ba chiều, đóng vai trò quan trọng trong khoa học vật liệu, thiết bị điện tử và công nghệ nano.
Làm thế nào nó hoạt động: Tại trung tâm của máy cắt ion là sử dụng súng ion để phát ra các chùm ion năng lượng cao (chẳng hạn như ion gallium), tạo thành một dòng chùm cực kỳ mịn (có đường kính đến cấp nano) thông qua ống kính tập trung và điện cực quét, loại bỏ các nguyên tử bề mặt vật liệu từng lớp thông qua tác động vật lý và phản ứng hóa học, tạo thành các lát siêu mỏng chỉ dày vài nanomet đến vài chục nanomet. Kiểm soát chính xác mật độ năng lượng và tốc độ quét, đảm bảo sự cân bằng giữa hiệu quả cắt và độ chính xác. Ví dụ, ở năng lượng 8 keV, vật liệu silicon giảm tốc độ lên tới 40 micron/giờ, trong khi công nghệ đông lạnh nhiệt độ thấp có thể làm mát mẫu đến -120 ° C, ức chế tổn thương nhiệt và đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc của mô sinh học hoặc vật liệu nhạy cảm với nhiệt.
Công nghệ cốt lõi: Thứ nhất, tích hợp hệ thống chùm kép, kết hợp chùm ion với chùm electron để đạt được đồng bộ hóa cắt và quan sát thời gian thực; Thứ hai, hoạt động thông minh, được trang bị camera CCD và bảng điều khiển LCD, hỗ trợ điều chỉnh động và giám sát quá trình; Thứ ba là thiết kế bàn mẫu, chẳng hạn như cấu trúc chân gắn đôi phù hợp với mẫu 5-30mm, thiết kế hấp thụ rung rãnh nâng cao độ chính xác xử lý. Ngoài ra, công nghệ lắng đọng hỗ trợ khí (GIS) có thể lắng đọng lớp bảo vệ trong khu vực cắt, giảm thiệt hại cạnh.
Lĩnh vực ứng dụng: trong sản xuất chất bán dẫn, FIB được sử dụng để giải phẫu ngược chip, phân tích lỗi, tiết lộ các khiếm khuyết cấp nano và cấu trúc giữa các lớp; Lĩnh vực khoa học vật liệu, có thể phân tích ranh giới tinh thể kim loại, phân bố hạt nano và trạng thái căng thẳng; Trong các nghiên cứu sinh học, các lát siêu mỏng của tế bào được chuẩn bị để quan sát cấu trúc dưới tế bào kết hợp với TEM; Khảo cổ học thì thông qua cắt gốm sứ cổ, phân tích công nghệ chế tác và diễn biến lịch sử. Độ chính xác và tính linh hoạt cao của nó làm cho nó trở thành một nền tảng chung cho nghiên cứu liên ngành.