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FIB/SEM双束系统样品旋转器研制 被引量:1
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作者 郭海林 王大森 +3 位作者 王伟 黄思玲 夏超翔 赵仕燕 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第12期39-42,63,共5页
针对聚焦离子束/扫描电子显微镜双束系统中样品工作台无法实现回转微小特征结构的定位、成像和多自由度加工等难题,研制真空环境下基于步进电动机驱动的高精度样品旋转器。采用NX10.0计算机辅助设计软件建立样品旋转器三维数字模型;开... 针对聚焦离子束/扫描电子显微镜双束系统中样品工作台无法实现回转微小特征结构的定位、成像和多自由度加工等难题,研制真空环境下基于步进电动机驱动的高精度样品旋转器。采用NX10.0计算机辅助设计软件建立样品旋转器三维数字模型;开展运动部件的运动模拟仿真,避免了工作时出现运动干涉情况;采用ANSYS有限元软件对其关键部组件的静动态特性进行仿真分析和优化,保证了该部件的工作精度和工作强度的要求,样品旋转器的最大转速为30 r/min,角度分辨率达到了0.0014°。所研制的样品旋转器具有精度高、操作简单等特点,为聚焦离子束加工下一代高精度三维微纳光子集成器件提供了参考。 展开更多
关键词 fib/sem双束系统 微小特征结构 样品旋转器 有限元分析
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基于双目视觉的FIB-SEM双束系统图像三维重建研究 被引量:3
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作者 端方 张海刚 +5 位作者 孙巍 朱建鹏 王贤浩 邱婷婷 王英 杨明来 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期711-723,共13页
由FIB与SEM结合而成的双束系统拥有高精度微纳加工能力的同时也具有超高空间分辨率成像功能。在微纳尺度下使用双目立体视觉进行三维重建对指导微纳材料加工等具有重要意义。本文提出了一种基于双目视觉的FIB-SEM双束系统图像三维重建方... 由FIB与SEM结合而成的双束系统拥有高精度微纳加工能力的同时也具有超高空间分辨率成像功能。在微纳尺度下使用双目立体视觉进行三维重建对指导微纳材料加工等具有重要意义。本文提出了一种基于双目视觉的FIB-SEM双束系统图像三维重建方案:利用双目视觉结合图像处理技术测量出样品表面的深度信息。实验结果表明,该方法显著提高了微纳样品表面深度信息的精准度,为SEM图像三维构建提供了新的思路和方法,为FIB-SEM系统的精细加工提供了有力的保障。 展开更多
关键词 fib-sem双束系统 三维重建 双目立体视觉 数字图像处理
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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 被引量:44
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作者 马勇 钟宁宁 +2 位作者 黄小艳 郭州平 姚立鹏 《电子显微学报》 CAS CSCD 2014年第3期251-256,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 页岩气 聚焦离子束扫描电镜 fib-sem 页岩纳米孔隙 三维重构
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FIB-SEM双束技术简介及其部分应用介绍 被引量:26
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作者 付琴琴 单智伟 《电子显微学报》 CAS CSCD 2016年第1期81-89,共9页
聚焦离子束(FIB)与扫描电子显微镜(SEM)耦合成为FIB-SEM双束系统后,通过结合相应的气体沉积装置,纳米操纵仪,各种探测器及可控的样品台等附件成为一个集微区成像、加工、分析、操纵于一体的分析仪器。其应用范围也已经从半导体行业拓展... 聚焦离子束(FIB)与扫描电子显微镜(SEM)耦合成为FIB-SEM双束系统后,通过结合相应的气体沉积装置,纳米操纵仪,各种探测器及可控的样品台等附件成为一个集微区成像、加工、分析、操纵于一体的分析仪器。其应用范围也已经从半导体行业拓展至材料科学、生命科学和地质学等众多领域。本文介绍了双束系统中的一些关键概念及基本原理并综述了其在材料科学领域的一些典型应用,包括透射电镜(TEM)样品制备,微纳尺度力学测试样品制备以及材料三维成像及分析。 展开更多
关键词 fib-sem双束系统 TEM样品制备 微纳尺度力学测试样品制备 三维成像及分析
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基于FIB-SEM双束系统的纳尺度真空间隙电学特性原位实验装置
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作者 孟国栋 董承业 +1 位作者 门闯 成永红 《电子显微学报》 CAS CSCD 2016年第6期526-532,共7页
纳米尺度真空电气击穿与绝缘特性研究是高电压与绝缘技术领域的前沿课题。一方面,随着微纳尺度加工技术的不断发展,电气部件和电子器件的特征物理尺寸已经逐步降低到微米、纳米甚至是分子原子尺度,并且在军事和民用领域得到越来越广泛... 纳米尺度真空电气击穿与绝缘特性研究是高电压与绝缘技术领域的前沿课题。一方面,随着微纳尺度加工技术的不断发展,电气部件和电子器件的特征物理尺寸已经逐步降低到微米、纳米甚至是分子原子尺度,并且在军事和民用领域得到越来越广泛的应用;另一方面,传统的放电击穿理论和绝缘性能评价方法无法用来解释和预估微纳尺度的放电特性和绝缘水平。因此,本文基于聚焦离子束和扫描电子显微镜(FIB-SEM)双束系统,借助纳米压电位移技术和微弱电流测量技术,建立了纳尺度真空间隙电学特性的原位研究系统。该系统不仅能够进行微纳尺度(曲率半径为15 nm^10μm)金属电极的原位加工,材料组成成分的定量分析,而且可以实现纳尺度真空间隙(>20 nm)的放电特性研究,为纳尺度击穿规律和绝缘特性的实验研究提供了有力的支撑。 展开更多
关键词 fib-sem双束系统 纳尺度真空间隙 电气击穿 原位研究
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基于FIB/SEM双束系统的原位、实时观测三点弯曲薄膜测试方法 被引量:2
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作者 刘兴光 张凯锋 周晖 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期351-357,共7页
目的需要直接测量薄膜的极限形变这一关键参数,来评价某种薄膜在一定服役载荷下的某种基体表面是否能胜任。方法借助聚焦离子束显微镜/扫描电子显微镜(FIB/SEM)双束显微分析测试系统,提出了一种在微米尺度下、原位进行三点弯曲薄膜测试... 目的需要直接测量薄膜的极限形变这一关键参数,来评价某种薄膜在一定服役载荷下的某种基体表面是否能胜任。方法借助聚焦离子束显微镜/扫描电子显微镜(FIB/SEM)双束显微分析测试系统,提出了一种在微米尺度下、原位进行三点弯曲薄膜测试的方法,同时可以进行实时观测与分析记录。之后,使用磁控溅射技术制备了具有强择优晶体生长取向的CrN薄膜和Cr/CrN多层薄膜,并使用上述三点弯曲测试方法对这两种薄膜进行了弯曲测试。结果CrN薄膜的极限形变量为(1.8±0.1)%,且其在原位三点弯曲试验中断裂前的变形类型为纯弹性形变,而不是塑性形变或者弹性/塑性混合形变。而Cr/CrN多层薄膜的极限形变达到了9.1%,是纯CrN薄膜的5倍,且对“预裂纹”等缺陷不敏感。结论将此测试方法与在微米尺度使用FIB测量薄膜残余应力的方法相结合,将可以有效地评估多种薄膜的形变能力及形变特性。所获得的薄膜相关性能数据,对于针对不同基体、不同使用工况(如不同的表面受力状态、变形状态等)的薄膜体系或结构的选择与设计,具有很好的指导意义。 展开更多
关键词 原位 三点弯曲 fib/sem双束系统 CRN薄膜 Cr/CrN多层薄膜 极限形变
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基于卷积神经网络的岩心FIB-SEM图像分割算法 被引量:8
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作者 王润涵 李兵 滕奇志 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期264-274,共11页
岩心聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)图像存在灰度分布不均及孔隙内局部高亮等现象,采用传统图像分割算法所得孔隙分割精度较低,而基于轮廓的分割算法需对孔隙进行人工标记,操作繁琐且无法精确提取孔隙。提出一种利用卷积神经网络的端到端... 岩心聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)图像存在灰度分布不均及孔隙内局部高亮等现象,采用传统图像分割算法所得孔隙分割精度较低,而基于轮廓的分割算法需对孔隙进行人工标记,操作繁琐且无法精确提取孔隙。提出一种利用卷积神经网络的端到端岩心FIB-SEM图像分割算法。结合光流法与分水岭分割图像标注法构建岩心FIB-SEM数据集,联合ResNet50残差网络、通道和空间注意力机制提取特征信息,采用改进的特征金字塔注意力模块提取多尺度特征,利用亚像素卷积模块经上采样获取更精细的孔隙边缘并恢复为原始分辨率。实验结果表明,与阈值分割算法和基于主动轮廓的岩心FIB-SEM分割算法相比,该算法分割精度更高且无需人工操作,其平均像素精度和平均交并比分别达到90.00%和85.81%。 展开更多
关键词 深度学习 注意力机制 聚焦离子束扫描电镜 岩心图像 图像分割 特征金字塔
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电子束诱导沉积工艺的优化与简化
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作者 高尚 黄梦诗 +1 位作者 肖飞 孙千 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第4期340-348,共9页
电子束诱导沉积(EBID)因沉积速率慢、沉积物纯度低等缺点,常被限制在离子束诱导沉积(IBID)工艺前的保护层制备等辅助性工艺中。文章针对工艺的效率提升与流程简化展开系统研究,重点分析了关键工艺参数对沉积速率和效果的影响,并提出了... 电子束诱导沉积(EBID)因沉积速率慢、沉积物纯度低等缺点,常被限制在离子束诱导沉积(IBID)工艺前的保护层制备等辅助性工艺中。文章针对工艺的效率提升与流程简化展开系统研究,重点分析了关键工艺参数对沉积速率和效果的影响,并提出了一种基于扫描电镜缩小框功能的简化工艺。研究表明,低加速电压条件下,沉积速率显著提高;束流与沉积厚度呈线性正相关;短驻留时间有助于获得更高的沉积速率。通过优化参数,研究实现EBID沉积效率达到0.03μm^(3)/nC,显著优于既往文献报道的效率范围。简化工艺无需依赖复杂的专用程序,操作便捷。特别是在对精度要求不高但重视效率的场景中,优化后的EBID工艺可在某些应用中完全替代IBID工艺。因此,通过优化聚焦离子束-扫描电镜中电子束诱导沉积的参数,提高沉积速率并简化操作流程,具有重要应用价值,为沉积保护层提供了全新的解决思路与替代方案。 展开更多
关键词 电子束诱导沉积 沉积速率 工艺参数优化 聚焦离子束-扫描电镜
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涡轮叶片热障涂层三维成像研究进展 被引量:3
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作者 敖波 邬冠华 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第4期20-27,共8页
热障涂层是涡轮叶片高温防护关键技术,具有典型的层状结构特征,且热障涂层服役过程中高温氧化产生热生长氧化物结构,迫切需要利用三维成像方法无损探知热障涂层内部结构。由于计算机断层成像技术能提供三维立体图像,准确再现物体内部三... 热障涂层是涡轮叶片高温防护关键技术,具有典型的层状结构特征,且热障涂层服役过程中高温氧化产生热生长氧化物结构,迫切需要利用三维成像方法无损探知热障涂层内部结构。由于计算机断层成像技术能提供三维立体图像,准确再现物体内部三维结构,是热障涂层层状结构最佳分析手段之一,在热障涂层喷涂质量评价和高温氧化监测方面具有很好的前景。重点介绍了国内外在热障涂层微米CT成像、同步辐射CT成像、聚焦离子束–扫描电镜(FIB–SEM)三维成像及热应力有限元仿真方面的进展。最后指出了热障涂层无损检测可能的发展方向。 展开更多
关键词 热障涂层 微米CT 同步辐射CT 聚焦离子束–扫描电镜(fibsem) 涡轮叶片 无损检测
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EB-PVD热障涂层TGO三维结构分析 被引量:3
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作者 敖波 钟建兰 古玉祺 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期136-142,共7页
热生长氧化物(TGO)的厚度及形貌是影响热障涂层热应力的关键因素。首先开展了电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层1 050℃恒温氧化实验,采用聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)实现了EB-PVD热障涂层三维成像,获得了576幅热障涂... 热生长氧化物(TGO)的厚度及形貌是影响热障涂层热应力的关键因素。首先开展了电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层1 050℃恒温氧化实验,采用聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)实现了EB-PVD热障涂层三维成像,获得了576幅热障涂层高温氧化48 h后的SEM图像;其次,通过EB-PVD热障涂层三维结构的分割与提取,得到了真实TGO三维结构和柱间孔隙三维分布,实现了TGO层的厚度测量;最后建立了基于TGO三维结构和柱间孔隙三维分布的EB-PVD热障涂层有限元热应力分析模型,分析了真实TGO三维结构和柱间孔隙三维分布对EB-PVD热障涂层热应力的影响。结果表明,TGO层的平均厚度为2.37μm,有限元模型中最大拉应力为403 MPa,最大压应力为-282 MPa,最大拉应力与最大压应力均出现在陶瓷层中的柱间孔隙处。 展开更多
关键词 电子束物理气相沉积 热生长氧化物 聚焦离子束-扫描电子显微镜 三维结构
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电压衬度像技术在IC失效分析中的应用 被引量:4
11
作者 陈琳 汪辉 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期581-584,共4页
电压衬度像(PVC)技术是用于定位集成电路不可见缺陷的一种有效的失效分析方法,结合聚焦离子束(FIB)精准的微切割技术,可将PVC技术应用于长金属互连线的缺陷定位。主要介绍了PVC技术及其原理,概述了如何在SEM和FIB中应用其工作原理有效... 电压衬度像(PVC)技术是用于定位集成电路不可见缺陷的一种有效的失效分析方法,结合聚焦离子束(FIB)精准的微切割技术,可将PVC技术应用于长金属互连线的缺陷定位。主要介绍了PVC技术及其原理,概述了如何在SEM和FIB中应用其工作原理有效地定位IC缺陷位置,并就接触孔/通孔缺陷以及规则长金属导线的失效实例展开讨论和分析。 展开更多
关键词 电压衬度像 扫描电子显微镜 聚焦离子束 失效分析
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冷冻电镜表征锂电池中的辐照敏感材料 被引量:2
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作者 翁素婷 刘泽鹏 +7 位作者 杨高靖 张思蒙 张啸 方遒 李叶晶 王兆翔 王雪锋 陈立泉 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期760-780,共21页
冷冻电镜(cryo-EM)是表征辐照敏感材料的有力工具,已经在生命科学领域得到了广泛的应用和认可,并在2017年获得了诺贝尔化学奖。同年,冷冻电镜首次被应用于观察金属锂的纳米结构,取得了一些前所未有的结果,从此也在电池领域备受关注和蓬... 冷冻电镜(cryo-EM)是表征辐照敏感材料的有力工具,已经在生命科学领域得到了广泛的应用和认可,并在2017年获得了诺贝尔化学奖。同年,冷冻电镜首次被应用于观察金属锂的纳米结构,取得了一些前所未有的结果,从此也在电池领域备受关注和蓬勃发展。冷冻或低温不仅可以有效地缓解高能电子束对样品造成的辐照损伤,而且可以大幅降低样品的反应活性,提高样品的稳定性。冷冻电镜可以为辐照敏感材料提供纳米甚至是原子尺度的微观结构信息。本文重点介绍了冷冻电镜在表征锂电池中辐照敏感材料的相关应用和成果,包括冷冻聚焦离子束-扫描电子显微镜(cryo-FIB-SEM)和冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM),以便读者了解冷冻电镜在解析电池工作机理和指导材料结构设计等方面发挥的优势和作用。随后,展示了冷冻电镜在金属锂的沉积/溶解行为、固体电解质界面(SEI)膜的纳米结构、亲锂材料的储锂机理、全固态电池中固-固界面以及正极材料表面的固体电解质界面(CEI)膜等方面的应用与研究成果。最后,展望了冷冻电镜在未来的技术发展及其在电池领域的潜在应用与机遇。冷冻电镜技术的发展将有助于解析电池材料与界面结构,了解电池运行和失效机制,从而促进高比能和高安全性电池的发展。 展开更多
关键词 冷冻电镜(cryo-EM) 冷冻聚焦离子束-扫描电子显微镜(cryo-fib-sem) 冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM) 金属锂电池 固体电解质界面(SEI)膜 正极电解质界面(CEI)膜
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聚焦离子束技术在常温生物样品三维重构方面的方法探讨 被引量:10
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作者 李晓敏 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期196-205,共10页
聚焦离子束连续切片扫描电镜(focused ion beam serial block face scanning electron microscopy,FIB-SEM)技术,目前已被广泛应用于小体积细胞或组织样品的三维重构,具有自动化程度高、Z轴分辨高等优点。本文从包埋块样品准备与处理、... 聚焦离子束连续切片扫描电镜(focused ion beam serial block face scanning electron microscopy,FIB-SEM)技术,目前已被广泛应用于小体积细胞或组织样品的三维重构,具有自动化程度高、Z轴分辨高等优点。本文从包埋块样品准备与处理、样品区域选定、软件设置前准备、软件参数(离子束加工和电子束扫描)设置、软件运行与图像采集和图像处理等多个方面,详细介绍应用FIB-SEM技术对常温生物包埋块样品进行三维重构的流程和细节,并对某些关键性参数展开讨论。 展开更多
关键词 聚焦离子束连续切片扫描电镜技术 生物包埋块 自动化数据收集 三维重构
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