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Ansprechpartner
Dr. Reiner Mönig

reiner moenigJji7∂kit edu

Telefon +49 721 608 22487

Fokussierte Ionenstrahl- und Rasterelektronenmikroskopie (FIB)

Das am IAM-WBM verwendete FIB (Nova 200) ist eine Kombination von Ionen- und Elektronensäule (sogenannte dual beam-Geräte) der Firma FEI
FIB

Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip eines Focused Ion Beam (FIB)-Mikroskops gleicht dem eines Rasterelektronenmikroskops (REM), mit dem wesentlichen Unterschied, dass der über die Probe rasternde Strahl statt aus Elektronen aus Galliumionen besteht. Durch die Wechselwirkung der Galliumionen mit der Probenoberfläche werden Sekundärelektronen erzeugt, die für die Abbildung mit räumlichen Auflösungen von bis zu ca. 7nm genutzt werden können. Zusätzlich erlaubt die abtragende Wirkung des Ionenstrahls (Ionenstrahl-"Sputtering") eine feine und äußerst präzise Bearbeitung der Proben. Der Strahl dient hier typischerweise zur Probenbearbeitung (gezielte Schädigung), während die Abbildung mittels Elektronen eine Beschädigung der Proben weitestgehend verhindert und eine höhere Auflösung erreicht.

Channeling
"Channeling-Kontrast" bei Kupfer (FIB-Aufnahme)
000
REM-Aufnahme: Nanowire
Mikrosäule
FIB-präparierte Mikrosäule nach Druckversuch im Nanoindenter (REM-Aufnahme)
TEM-Lamelle
FIB-präparierte TEM-Lamelle (REM)
EBSD
EBSD-Analyse an gewalztem Wolfram

Verwendungsmöglichkeiten

  • Präparationsfreie Untersuchung der Mikrostruktur einer breiten Palette von Werkstoffen
  • Darstellung der Strukturen mit Hilfe von Element-, topografischem und "channeling"-Kontrast (kristallografische Orientierung)
  • Abbildungen sowohl von der Probenoberfläche, als auch von oberflächennahen Querschnitten, die durch gezieltes ionenstrahlgesteuertes Abtragen des Probenmaterials erstellt wurden
  • Erfassen dreidimensionaler Informationen der Mikrostruktur durch abwechselndes Abtragen und Abbilden (z.B. für Aufnahmen von verdeckten Rissen, Hohlräumen oder Einschlüssen)
  • Präzise Strukturierung der Probenoberfläche im Nanometerbereich durch die Fähigkeit, sowohl lokal Material abzutragen als auch lokal Material abzuscheiden (gasunterstützte Abscheidung von Platin). Es lassen sich damit auch dreidimensionale Objekte aufbauen
  • Vorbereitung von Lamellen für das Transmissionselektronenmikroskop (TEM). Die zu bearbeitende Fläche kann mit Hilfe bildgebender Methoden sehr präzise ausgewählt werden, was relativ schnell zu einem Ergebnis führt
  • Aufbereitung spröder Werkstoffe, Proben mit hohen Eigenspannungen und Proben, die aus verschiedenen Materialien mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften zusammengesetzt sind
  • Präparation von Mikro- und Nanosäulen für Druckversuche am Nanoindenter 
  • in-situ Zug-, Druck- und Torsionsversuche

Zum Transferieren der in-situ erzeugten Lamelle vom Ausgangsmaterial an das TEM-Grid wird der Mikromanipulator MM3 der Firma Kleindiek verwendet.

Angeschlossen ist ein EBSD-Detektor der Firma Oxford Instruments (Korn- bzw. Phasenorientierung im jeweiligen Material).


Weiterführende Links

 

Oxford Instruments
EBSD-Infos
Wikipedia
Erläuterung FIB
Wikipedia
Erläuterung EBSD
Uni Karlsruhe
Laboratorium für Elektronenmikroskopie - FIB