केंद्रित आयन बीम: Difference between revisions

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[[File:Fib.jpg|thumb|right|upright=1.5|एक एफआईबी वर्कस्टेशन]]फोकस्ड [[[[आयन]] किरण]], जिसे FIB के रूप में भी जाना जाता है, विशेष रूप से [[सेमीकंडक्टर]] उद्योग, सामग्री विज्ञान और साइट-विशिष्ट विश्लेषण, निक्षेपण और पृथक्करण के लिए जैविक क्षेत्र में तेजी से उपयोग की जाने वाली तकनीक है। FIB सेटअप एक वैज्ञानिक उपकरण है जो एक [[स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप]] (SEM) जैसा दिखता है। हालाँकि, जबकि SEM कक्ष में नमूने की छवि के लिए एक केंद्रित [[इलेक्ट्रॉन बीम]] का उपयोग करता है, एक FIB सेटअप इसके बजाय आयनों के एक केंद्रित बीम का उपयोग करता है। FIB को इलेक्ट्रॉन और आयन बीम कॉलम दोनों के साथ एक सिस्टम में शामिल किया जा सकता है, जिससे किसी भी बीम का उपयोग करके एक ही विशेषता की जांच की जा सकती है। प्रत्यक्ष लेखन [[लिथोग्राफी]] (जैसे [[प्रोटॉन बीम लेखन]]) के लिए आयन बीम के बीम का उपयोग करने के साथ एफआईबी को भ्रमित नहीं होना चाहिए। ये आम तौर पर काफी अलग प्रणालियां हैं जहां सामग्री को अन्य तंत्रों द्वारा संशोधित किया जाता है।
[[File:Fib.jpg|thumb|right|upright=1.5|एक एफआईबी वर्कस्टेशन]]'''केंद्रित [[आयन]] बीम''', जिसे एफआईबी (FIB) के रूप में भी जाना जाता है, विशेष रूप से [[सेमीकंडक्टर|अर्धचालक]] उद्योग, सामग्री विज्ञान और जैविक क्षेत्र में साइट-विशिष्ट विश्लेषण, जमाव और सामग्री के पृथक्करण के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीक है। एफआईबी सेटअप वैज्ञानिक उपकरण है जो [[स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप]] (एसईएम) जैसा दिखता है। हालाँकि, जब एसईएम (SEM) कक्ष में नमूने की छवि बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों के एक केंद्रित [[इलेक्ट्रॉन बीम|बीम]] का उपयोग करता है, तो एफआईबी सेटअप इसके अतिरिक्त आयनों के केंद्रित बीम का उपयोग करता है। एफआईबी को इलेक्ट्रॉन और आयन बीम कॉलम दोनों के साथ एक सिस्टम में भी सम्मिलित किया जा सकता है, जिससे किसी भी बीम का उपयोग करके एक ही विशेषता की जांच की जा सके। प्रत्यक्ष लेखन [[लिथोग्राफी]] (जैसे [[प्रोटॉन बीम लेखन]] में) के लिए केंद्रित आयनों के बीम का उपयोग करने के साथ एफआईबी को भ्रमित नहीं होना चाहिए। ये सामान्य तौर पर काफी भिन्न प्रणालियां होती हैं जहां सामग्री को अन्य तंत्रों द्वारा संशोधित किया जाता है।


== आयन बीम स्रोत ==
== आयन बीम स्रोत ==
अधिकांश व्यापक उपकरण [[तरल धातु आयन स्रोत]]ों (LMIS) का उपयोग कर रहे हैं, विशेष रूप से [[गैलियम]] आयन स्रोत। मौलिक सोने और इरिडियम पर आधारित आयन स्रोत भी उपलब्ध हैं। एक गैलियम एलएमआईएस में, गैलियम धातु को [[टंगस्टन]] सुई के संपर्क में रखा जाता है, और गर्म गैलियम टंगस्टन को [[गीला]] कर देता है और सुई की नोक पर प्रवाहित होता है, जहां सतह के तनाव और [[विद्युत क्षेत्र]] के विरोधी बल गैलियम को पुच्छल आकार की नोक कहते हैं। एक [[टेलर कोन]]। इस शंकु की नोक त्रिज्या अत्यंत छोटी है (~2 एनएम)। इस छोटे सिरे पर विशाल विद्युत क्षेत्र (से अधिक {{val|1|e=8}} वोल्ट प्रति सेंटीमीटर) गैलियम परमाणुओं के आयनीकरण और [[क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन]] का कारण बनता है।
सबसे व्यापक उपकरण [[तरल धातु आयन स्रोत|तरल धातु आयन]] स्रोतों (एलएमआईएस) का उपयोग कर रहे हैंl  विशेष रूप से [[गैलियम]] आयन स्रोत एलिमेंटल गोल्ड और इरीडियम पर आधारित आयन स्रोत भी उपलब्ध हैं। गैलियम एलएमआईएस में, गैलियम धातु को [[टंगस्टन]] सुई के संपर्क में रखा जाता है, और गर्म गैलियम टंगस्टन को [[गीला]] कर देता है और सुई की नोक पर प्रवाहित होता है, जहां सतह के तनाव और [[विद्युत क्षेत्र]] का विरोधी बल गैलियम को क्यूनिफॉर्म आकार में बाध्य करता है। यह नोक के आकार में बना होता है, इसे [[टेलर कोन]] कहते हैं। इस शंकु की नोक की त्रिज्या अत्यंत छोटी है (~2 nm)। इस छोटे सिरे (1×10<sup>8</sup> वोल्ट प्रति सेंटीमीटर से अधिक) पर विशाल विद्युत क्षेत्र गैलियम परमाणुओं के आयनीकरण और क्षेत्र [[क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन|उत्सर्जन]] का कारण बनता है।
 
स्रोत आयनों को सामान्यतया पर 1-50 किलो इलेक्ट्रॉन वोल्ट (0.16–8.0 fJ) की ऊर्जा के लिए त्वरित किया जाता है और [[इलेक्ट्रोस्टैटिक लेंस]] द्वारा नमूने पर ध्यान केंद्रित किया जाता है। एलएमआईएस बहुत कम ऊर्जा फैलाव के साथ उच्च धारा घनत्व वाले आयन बीम का उत्पादन करता है। आधुनिक FIB नमूने के लिए दसियों नैनो एम्पीयर करंट दे सकता है, या कुछ नैनोमीटर के क्रम में स्पॉट आकार के साथ नमूना बना सकता है।
 
हाल ही में, नोबल गैस आयनों के प्लाज़्मा बीम का उपयोग करने वाले यंत्र, जैसे क्सीनन, अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध हो गए हैं। <ref>{{Cite journal|date=2016-02-01|title=Xe प्लाज्मा FIB डुअल बीम माइक्रोस्कोपी द्वारा बड़ी मात्रा में सीरियल सेक्शन टोमोग्राफी|journal=Ultramicroscopy|language=en|volume=161|pages=119–129|doi=10.1016/j.ultramic.2015.11.001|pmid=26683814|issn=0304-3991|last1=Burnett|first1=T.L.|last2=Kelley|first2=R.|last3=Winiarski|first3=B.|last4=Contreras|first4=L.|last5=Daly|first5=M.|last6=Gholinia|first6=A.|last7=Burke|first7=M.G.|last8=Withers|first8=P.J.|doi-access=free}}</ref>
== सिद्धांत ==
[[File:Principe FIB-en.svg|thumb|alt=block diagram|upright=1.65|एफआईबी का सिद्धांत]]मुख्य रूप से बड़े अर्धचालक निर्माताओं के लिए फोकस्ड आयन बीम (FIB) सिस्टम का व्यावसायिक रूप से लगभग बीस वर्षों से उत्पादन किया जा रहा है। FIB सिस्टम स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) के समान तरीके से काम करते हैं, सिवाय इलेक्ट्रॉनों के बीम के अतिरिक्त और जैसा कि नाम से पता चलता है, एफआईबी सिस्टम आयनों (सामान्यतया पर गैलियम) के एक सूक्ष्म रूप से केंद्रित बीम का उपयोग करते हैं जो कि इमेजिंग के लिए कम बीम धाराओं पर या साइट-विशिष्ट [[स्पटरिंग]] या मिलिंग के लिए उच्च बीम धाराओं पर संचालित किया जा सकता है।
 
जैसा कि दाहिनी ओर आरेख दिखाता है, गैलियम (Ga+) प्राथमिक आयन बीम नमूना सतह पर हिट करता है और सामग्री की छोटी मात्रा को स्पटर (धूम) करता है, जो सतह को या तो माध्यमिक आयनों (i+ या i−) या तटस्थ परमाणुओं (n<sup>0</sup>) के रूप में छोड़ देता है। प्राथमिक किरण द्वितीयक इलेक्ट्रॉन (e−) भी उत्पन्न करती है। नमूना सतह पर प्राथमिक बीम रेखापुंज के रूप में, बिखरे हुए आयनों या द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों से संकेत छवि बनाने के लिए एकत्र किया जाता है।
 
निम्न प्राथमिक बीम धाराओं में, बहुत कम सामग्री का स्पटरिंग होता है और आधुनिक FIB सिस्टम आसानी से 5 एनएम (nm) इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन प्राप्त कर सकते हैं (G आयनों के साथ इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन स्पटरिंग<ref>{{cite journal|doi=10.1116/1.588663|title=केंद्रित आयन बीम के लिए इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन की मौलिक सीमाएँ|year=1996|last1=Orloff|first1=Jon|journal=Journal of Vacuum Science and Technology B|volume=14|issue=6|pages=3759|bibcode = 1996JVSTB..14.3759O }}</ref><ref>{{cite journal|doi=10.1116/1.3013306|title=Ga[sup +] माइक्रोस्कोप में Sn गेंदों के अवलोकन में स्पटरिंग सीमा बनाम सिग्नल-टू-शोर सीमा|year=2008|last1=Castaldo|first1=V.|last2=Hagen|first2=C. W.|last3=Rieger|first3=B.|last4=Kruit|first4=P.|journal=Journal of Vacuum Science and Technology B|volume=26|issue=6|pages=2107–2115|bibcode = 2008JVSTB..26.2107C |url=http://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A283ec59c-b0ec-4932-aef4-7ef63808ce7c/datastream/OBJ/view}}</ref> और डिटेक्टर दक्षता द्वारा ~5 nm तक सीमित है)। उच्च प्राथमिक धाराओं में, स्पटरिंग द्वारा सामग्री का बड़ा हिस्सा हटाया जा सकता है, जिससे नमूने की सटीक मिलिंग उप-माइक्रोमीटर या यहां तक कि एक नैनोस्केल तक हो सकती है।
 
यदि नमूना गैर-प्रवाहकीय है, तो चार्ज न्यूट्रलाइजेशन प्रदान करने के लिए कम ऊर्जा वाली इलेक्ट्रॉन फ्लड गन का उपयोग किया जा सकता है। इस तरीके से, धनात्मक प्राथमिक आयन बीम का उपयोग करके धनात्मक माध्यमिक आयनों के साथ इमेजिंग करके, यहां तक ​​कि अत्यधिक इन्सुलेटिंग नमूनों को बिना सतह कोटिंग के इमेज और मिल्ड किया जा सकता है, जैसा कि एसईएम में आवश्यक होगा।
 
कुछ समय पहले तक, अर्धचालक उद्योग में एफआईबी का अत्यधिक उपयोग होता रहा है। एकीकृत सर्किट पर साइट-विशिष्ट स्थानों के दोष विश्लेषण, सर्किट संशोधन, [[photomask|फोटोमास्क]] मरम्मत और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम) नमूना तैयार करने जैसे अनुप्रयोग सामान्य प्रक्रियाएं बन गए हैं। नवीनतम एफआईबी सिस्टम में उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग क्षमता है; सीटू सेक्शनिंग के साथ मिलकर इस क्षमता ने कई मामलों में अलग एसईएम उपकरण में एफआईबी-सेक्शन वाले नमूनों की जांच करने की आवश्यकता को समाप्त कर दिया है।<ref name=Fibics>{{cite web|url = http://www.fibics.com/fib/tutorials/introduction-focused-ion-beam-systems/4/|title = परिचय: फोकस्ड आयन बीम सिस्टम|access-date = 2009-08-06}}</ref> एसईएम (SEM) इमेजिंग अभी भी उच्चतम रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग के लिए आवश्यक है और संवेदनशील नमूनों को नुकसान से बचाने के लिए। हालाँकि, एक ही कक्ष पर एसईएम और FIB स्तंभों का संयोजन दोनों के लाभों को उपयोग में लाने में सक्षम बनाता है।
 
== एफआईबी इमेजिंग ==
[[File:Sergio Bertazzo - CLIM.jpg|thumb|कम बीम धाराओं पर, FIB इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग स्थलाकृति के संदर्भ में अधिक परिचित स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप SEM को टक्कर देना शुरू कर देता है, हालांकि, FIB के दो इमेजिंग मोड, माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों और माध्यमिक आयनों का उपयोग करते हुए, दोनों प्राथमिक आयन बीम द्वारा पहचाने जाते हैं। उत्पादित SEM पर कई फायदे प्रदान करता है।]]
एफआईबी माध्यमिक इलेक्ट्रॉन छवियां तीव्र अनाज अभिविन्यास विपरीत दिखाती हैं। नतीजतन, रासायनिक नक़्क़ाशी का सहारा लिए बिना अनाज की आकृति विज्ञान को आसानी से चित्रित किया जा सकता है। इमेजिंग मापदंडों के सावधानीपूर्वक चयन के माध्यम से अनाज की सीमा के विपरीत को भी बढ़ाया जा सकता है। एफआईबी द्वितीयक आयन छवियां भी रासायनिक अंतर प्रकट करती हैं, और जंग अध्ययन में विशेष रूप से उपयोगी होती हैं, क्योंकि धातुओं की द्वितीयक आयन उपज ऑक्सीजन की उपस्थिति में परिमाण के तीन क्रमों तक बढ़ सकती है, स्पष्ट रूप से संक्षारण की उपस्थिति का अनावरण करती है।<ref>{{cite web| url = http://www.fibics.com/MS_FIBApp_SII_SteelCorrosion.html|title = एफआईबी: रासायनिक कंट्रास्ट|access-date=2007-02-28}}</ref><ref name=":0">{{cite journal | last1 = Smith | first1 = C | year = 2012 | title = Microscopy: Two microscopes are better than one | journal = Nature | volume = 492 | issue = 7428| pages = 293–297 | doi=10.1038/492293a| pmid = 23235883 | bibcode = 2012Natur.492..293S| s2cid = 205075538 | doi-access = free }}</ref><ref name=":1">{{cite journal |last1=Bertazzo |first1=S. |display-authors=etal |year=2012 |title=Correlative Light-Ion Microscopy for Biological Applications |journal=Nanoscale |volume=4 |issue=9 |pages=2851–2854 |doi=10.1039/c2nr30431g |pmid=22466253 |bibcode=2012Nanos...4.2851B|hdl=10044/1/21898 |hdl-access=free }}</ref>]]
 
एफआईबी माध्यमिक इलेक्ट्रॉन इमेजिंग का एक अन्य लाभ यह तथ्य है कि आयन बीम प्रोटीन की लेबलिंग में उपयोग की जाने वाली फ्लोरोसेंट जांच से संकेत को नहीं बदलता है, इस प्रकार FIB माध्यमिक इलेक्ट्रॉन छवियों को प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी द्वारा प्राप्त छवियों के साथ सहसंबंधित करने का अवसर पैदा करता है।<ref name=":0" /><ref name=":1" />


स्रोत आयनों को आमतौर पर की ऊर्जा के लिए त्वरित किया जाता है {{convert|1–50|keV|lk=on}}, और [[इलेक्ट्रोस्टैटिक लेंस]] द्वारा नमूने पर ध्यान केंद्रित किया। एलएमआईएस बहुत कम ऊर्जा प्रसार के साथ उच्च वर्तमान घनत्व वाले आयन बीम का उत्पादन करता है। एक आधुनिक FIB एक नमूने के दसियों नैनोएम्पीयर करंट को वितरित कर सकता है, या कुछ नैनोमीटर के क्रम में स्पॉट आकार के साथ नमूने की छवि बना सकता है।


हाल ही में, महान गैस आयनों के प्लाज्मा बीम का उपयोग करने वाले उपकरण, जैसे क्सीनन, अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध हो गए हैं।<ref>{{Cite journal|date=2016-02-01|title=Xe प्लाज्मा FIB डुअल बीम माइक्रोस्कोपी द्वारा बड़ी मात्रा में सीरियल सेक्शन टोमोग्राफी|journal=Ultramicroscopy|language=en|volume=161|pages=119–129|doi=10.1016/j.ultramic.2015.11.001|pmid=26683814|issn=0304-3991|last1=Burnett|first1=T.L.|last2=Kelley|first2=R.|last3=Winiarski|first3=B.|last4=Contreras|first4=L.|last5=Daly|first5=M.|last6=Gholinia|first6=A.|last7=Burke|first7=M.G.|last8=Withers|first8=P.J.|doi-access=free}}</ref>




== सिद्धांत ==
[[File:Principe FIB-en.svg|thumb|alt=block diagram|upright=1.65|एफआईबी का सिद्धांत]]मुख्य रूप से बड़े सेमीकंडक्टर निर्माताओं के लिए फोकस्ड आयन बीम (FIB) सिस्टम का व्यावसायिक रूप से लगभग बीस वर्षों तक उत्पादन किया गया है। FIB प्रणालियाँ इलेक्ट्रॉनों के एक बीम के बजाय एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) के समान तरीके से काम करती हैं और जैसा कि नाम से पता चलता है, FIB सिस्टम आयनों (आमतौर पर गैलियम) के बारीक केंद्रित बीम का उपयोग करते हैं जो कम बीम धाराओं पर संचालित हो सकते हैं। इमेजिंग के लिए या साइट विशिष्ट [[स्पटरिंग]] या मिलिंग के लिए उच्च बीम धाराओं पर।


जैसा कि दाहिनी ओर आरेख दिखाता है, गैलियम (Ga+) प्राथमिक आयन बीम नमूना सतह से टकराता है और सामग्री की एक छोटी मात्रा को स्पटर करता है, जो सतह को द्वितीयक आयनों (i+ या i−) या तटस्थ परमाणुओं (n) के रूप में छोड़ देता है।<sup>0</sup>). प्राथमिक किरण भी माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करती है (ई<sup>-</sup>). नमूना सतह पर प्राथमिक बीम रेखापुंज के रूप में, एक छवि बनाने के लिए थूक वाले आयनों या द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों से संकेत एकत्र किया जाता है।


निम्न प्राथमिक बीम धाराओं पर, बहुत कम सामग्री का स्पटरिंग होता है और आधुनिक FIB सिस्टम आसानी से 5 एनएम इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन प्राप्त कर सकते हैं (गै आयनों के साथ इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन स्पटरिंग द्वारा ~ 5 एनएम तक सीमित है<ref>{{cite journal|doi=10.1116/1.588663|title=केंद्रित आयन बीम के लिए इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन की मौलिक सीमाएँ|year=1996|last1=Orloff|first1=Jon|journal=Journal of Vacuum Science and Technology B|volume=14|issue=6|pages=3759|bibcode = 1996JVSTB..14.3759O }}</ref><ref>{{cite journal|doi=10.1116/1.3013306|title=Ga[sup +] माइक्रोस्कोप में Sn गेंदों के अवलोकन में स्पटरिंग सीमा बनाम सिग्नल-टू-शोर सीमा|year=2008|last1=Castaldo|first1=V.|last2=Hagen|first2=C. W.|last3=Rieger|first3=B.|last4=Kruit|first4=P.|journal=Journal of Vacuum Science and Technology B|volume=26|issue=6|pages=2107–2115|bibcode = 2008JVSTB..26.2107C |url=http://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A283ec59c-b0ec-4932-aef4-7ef63808ce7c/datastream/OBJ/view}}</ref> और डिटेक्टर दक्षता)। उच्च प्राथमिक धाराओं में, स्पटरिंग द्वारा सामग्री का एक बड़ा हिस्सा हटाया जा सकता है, जिससे नमूने की सटीक मिलिंग एक उप माइक्रोमीटर या यहां तक ​​कि एक नैनो स्केल तक हो जाती है।


यदि नमूना गैर-प्रवाहकीय है, तो चार्ज न्यूट्रलाइजेशन प्रदान करने के लिए कम ऊर्जा वाली इलेक्ट्रॉन फ्लड गन का उपयोग किया जा सकता है। इस तरीके से, सकारात्मक प्राथमिक आयन बीम का उपयोग करके सकारात्मक माध्यमिक आयनों के साथ इमेजिंग करके, यहां तक ​​​​कि अत्यधिक इन्सुलेटिंग नमूनों को बिना किसी संचालन सतह कोटिंग के इमेज और मिल्ड किया जा सकता है, जैसा कि एसईएम में आवश्यक होगा।


कुछ समय पहले तक, सेमीकंडक्टर उद्योग में FIB का अत्यधिक उपयोग होता रहा है। एकीकृत सर्किट पर साइट विशिष्ट स्थानों के दोष विश्लेषण, सर्किट संशोधन, [[photomask]] मरम्मत और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम) नमूना तैयार करने जैसे अनुप्रयोग सामान्य प्रक्रियाएं बन गए हैं। नवीनतम FIB सिस्टम में उच्च रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग क्षमता होती है; सीटू सेक्शनिंग के साथ युग्मित इस क्षमता ने कई मामलों में, एक अलग SEM इंस्ट्रूमेंट में FIB सेक्शन किए गए नमूनों की जांच करने की आवश्यकता को समाप्त कर दिया है।<ref name=Fibics>{{cite web|url = http://www.fibics.com/fib/tutorials/introduction-focused-ion-beam-systems/4/|title = परिचय: फोकस्ड आयन बीम सिस्टम|access-date = 2009-08-06}}</ref> उच्चतम रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग के लिए और संवेदनशील नमूनों को नुकसान से बचाने के लिए SEM इमेजिंग अभी भी आवश्यक है। हालाँकि, एक ही कक्ष पर SEM और FIB स्तंभों का संयोजन दोनों के लाभों का उपयोग करने में सक्षम बनाता है।


== एफआईबी इमेजिंग ==
At lower beam currents, FIB imaging resolution begins to rival the more familiar scanning electron microscope (SEM) in terms of imaging topography, however the FIB's two imaging modes, using '''secondary electrons''' and '''secondary ions''', both produced by the primary ion beam, offer many advantages over SEM. [[File:Sergio Bertazzo - CLIM.jpg|thumbकील | कांच पर कोशिकाओं के सहसंबंधी प्रकाश-आयन माइक्रोस्कोपी। प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोप द्वारा प्राप्त रंगीन छवि, आयन माइक्रोस्कोप को स्कैन करके प्राप्त की गई श्वेत-श्याम छवि और केंद्रित आयन बीम द्वारा मिल्ड लंदन स्काईलाइन।<ref name=":0">{{cite journal | last1 = Smith | first1 = C | year = 2012 | title = माइक्रोस्कोपी: दो माइक्रोस्कोप एक से बेहतर हैं| journal = Nature | volume = 492 | issue = 7428| pages = 293–297 | doi=10.1038/492293a| pmid = 23235883 | bibcode = 2012Natur.492..293S| s2cid = 205075538 | doi-access = free }}</ref><ref name=":1">{{cite journal |last1=Bertazzo |first1=S. |display-authors=etal |year=2012 |title=जैविक अनुप्रयोगों के लिए सहसंबंधी प्रकाश-आयन माइक्रोस्कोपी|journal=Nanoscale |volume=4 |issue=9 |pages=2851–2854 |doi=10.1039/c2nr30431g |pmid=22466253 |bibcode=2012Nanos...4.2851B|hdl=10044/1/21898 |hdl-access=free }}</ref>]]FIB माध्यमिक इलेक्ट्रॉन छवियां तीव्र अनाज अभिविन्यास विपरीत दिखाती हैं। नतीजतन, अनाज की आकृति विज्ञान को रासायनिक नक़्क़ाशी का सहारा लिए बिना आसानी से चित्रित किया जा सकता है। इमेजिंग मापदंडों के सावधानीपूर्वक चयन के माध्यम से ग्रेन बाउंड्री कंट्रास्ट को भी बढ़ाया जा सकता है। एफआईबी माध्यमिक आयन छवियां भी रासायनिक अंतर प्रकट करती हैं, और जंग के अध्ययन में विशेष रूप से उपयोगी होती हैं, क्योंकि धातुओं की माध्यमिक आयन पैदावार ऑक्सीजन की उपस्थिति में परिमाण के तीन क्रमों से बढ़ सकती है, स्पष्ट रूप से जंग की उपस्थिति का खुलासा करती है।<ref>{{cite web| url = http://www.fibics.com/MS_FIBApp_SII_SteelCorrosion.html|title = एफआईबी: रासायनिक कंट्रास्ट|access-date=2007-02-28}}</ref>
FIB माध्यमिक इलेक्ट्रॉन इमेजिंग का एक अन्य लाभ यह तथ्य है कि आयन बीम प्रोटीन की लेबलिंग में उपयोग किए जाने वाले फ्लोरोसेंट जांच से संकेत को नहीं बदलता है, इस प्रकार प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी द्वारा प्राप्त छवियों के साथ FIB माध्यमिक इलेक्ट्रॉन छवियों को सहसंबंधित करने का अवसर पैदा करता है।<ref name=":0" /><ref name=":1" />




== नक़्क़ाशी ==
एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के विपरीत, FIB स्वाभाविक रूप से नमूने के लिए विनाशकारी है। जब उच्च-ऊर्जा गैलियम आयन नमूने पर प्रहार करते हैं, तो वे सतह से परमाणुओं को बाहर निकालेंगे। गैलियम परमाणु भी सतह के शीर्ष कुछ नैनोमीटर में [[आयन आरोपण]] होगा, और सतह को अनाकार बना दिया जाएगा।


[[धूम]]िंग क्षमता के कारण, सूक्ष्म और नैनोस्केल पर सामग्री को संशोधित या मशीन करने के लिए, एफआईबी को सूक्ष्म और नैनो-मशीनिंग उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है। FIB माइक्रो मशीनिंग अपने आप में एक व्यापक क्षेत्र बन गया है, लेकिन FIB के साथ नैनो मशीनिंग एक ऐसा क्षेत्र है जो अभी भी विकसित हो रहा है। आमतौर पर इमेजिंग के लिए सबसे छोटा बीम आकार 2.5–6 एनएम होता है। सबसे छोटी मिल्ड विशेषताएं कुछ बड़ी (10-15 एनएम) होती हैं क्योंकि यह कुल बीम आकार और मिल्ड किए जा रहे नमूने के साथ बातचीत पर निर्भर करती है।
== निक्षारण ==
इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के विपरीत, एफआईबी मूल रूप से नमूने के लिए विनाशकारी है। जब उच्च-ऊर्जा वाले गैलियम आयन नमूने पर प्रहार करते हैं, तो वे सतह से परमाणुओं को बाहर निकाल देंगे। गैलियम परमाणुओं को सतह के शीर्ष कुछ नैनोमीटरों में भी प्रत्यारोपित किया जाएगा और सतह को अनाकार बनाया जाएगा।


एफआईबी उपकरण सतहों को खोदने या मशीन करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, एक आदर्श एफआईबी अगली परत में परमाणुओं के किसी भी व्यवधान के बिना, या सतह के ऊपर किसी भी अवशिष्ट व्यवधान के बिना एक परमाणु परत को दूर कर सकता है। अभी तक स्पटर के कारण मशीनिंग आमतौर पर उप-माइक्रोमीटर लंबाई के पैमाने पर सतहों को खुरदरा कर देती है।<ref name=fib>{{cite book| title = उच्च रिज़ॉल्यूशन केंद्रित आयन बीम: FIB और इसके अनुप्रयोग|url=https://books.google.com/books?id=DGlJG-lcBLsC|author1=J. Orloff |author2=M. Utlaut |author3=L. Swanson |publisher = Springer Press|isbn = 978-0-306-47350-0|year =2003}}</ref><ref name=fib2>{{cite book| title = केंद्रित आयन बीम का परिचय: इंस्ट्रुमेंटेशन, सिद्धांत, तकनीक और अभ्यास|author1=L.A. Giannuzzi |author2=F.A. Stevens | publisher = Springer Press|isbn = 978-0-387-23116-7|year =2004}}</ref>
स्पटरिंग क्षमता के कारण, सूक्ष्म और नैनोस्केल पर सामग्री को संशोधित या मशीन करने के लिए, एफआईबी को सूक्ष्म और नैनो-मशीनिंग उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है। एफआईबी माइक्रोमशीनिंग अपने आप में व्यापक क्षेत्र बन गया है, लेकिन FIB के साथ नैनो मशीनिंग ऐसा क्षेत्र है जो अभी भी विकसित हो रहा है। इमेजिंग के लिए आम तौर पर सबसे छोटा बीम आकार 2.5–6 एनएम होता है। सबसे छोटी मिल्ड विशेषताएं कुछ बड़ी (10–15 एनएम) होती हैं क्योंकि यह कुल बीम आकार और मिल्ड किए जा रहे नमूने के साथ परस्पर क्रियाओं पर निर्भर होती है।


एफआईबी उपकरण सतहों को खोदने या मशीन करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, आदर्श एफआईबी अगली परत में परमाणुओं के किसी भी व्यवधान या सतह के ऊपर किसी भी अवशिष्ट व्यवधान के बिना परमाणु परत को दूर कर सकता है। अभी तक स्पटर के कारण मशीनिंग सामान्यतया पर सब-माइक्रोमीटर लंबाई के पैमाने पर सतहों को खुरदरा कर देती है।<ref name="fib">{{cite book| title = उच्च रिज़ॉल्यूशन केंद्रित आयन बीम: FIB और इसके अनुप्रयोग|url=https://books.google.com/books?id=DGlJG-lcBLsC|author1=J. Orloff |author2=M. Utlaut |author3=L. Swanson |publisher = Springer Press|isbn = 978-0-306-47350-0|year =2003}}</ref><ref name="fib2">{{cite book| title = केंद्रित आयन बीम का परिचय: इंस्ट्रुमेंटेशन, सिद्धांत, तकनीक और अभ्यास|author1=L.A. Giannuzzi |author2=F.A. Stevens | publisher = Springer Press|isbn = 978-0-387-23116-7|year =2004}}</ref>
== निक्षेप ==
आयन बीम प्रेरित निक्षेपण के माध्यम से सामग्री जमा करने के लिए एफआईबी का भी उपयोग किया जा सकता है। एफआईबी-सहायता प्राप्त रासायनिक वाष्प जमाव तब होता है जब गैस, जैसे कि [[टंगस्टन हेक्साकार्बोनिल]] (W(CO)<sub>6</sub>) (डब्ल्यू (सीओ) 6) को निर्वात कक्ष में पेश किया जाता है और नमूने पर केमिसॉर्ब ([[रासायनिक शोषण]]) की अनुमति दी जाती है। बीम के साथ क्षेत्र को स्कैन करके, अग्रदूत गैस अस्थिर और गैर-वाष्पशील घटकों में विघटित हो जाएगी; गैर-वाष्पशील घटक, जैसे टंगस्टन, सतह पर निक्षेपण के रूप में रहता है। यह उपयोगी है, क्योंकि बीम के विनाशकारी स्पटरिंग से अंतर्निहित नमूने की रक्षा के लिए जमा धातु को एक बलि परत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। नैनोमीटर से लेकर सैकड़ों माइक्रोमीटर तक की लंबाई में, टंगस्टन धातु का जमाव धातु की रेखाओं को सही जगह पर रखने की अनुमति देता है। अन्य सामग्री जैसे [[प्लैटिनम]], कोबाल्ट, कार्बन, सोना आदि भी स्थानीय रूप से जमा किए जा सकते हैं।<ref name=fib/><ref name=fib2/> गैस-समर्थित निक्षेपण और FIB नक़्क़ाशी प्रक्रियाएं नीचे दिखाई गई हैं।<ref name="ion beam implantation">{{cite conference |title=केंद्रित आयन बीम आरोपण द्वारा नैनोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का निर्माण|author1=Koch, J. |author2=Grun, K. |author3=Ruff, M. |author4=Wernhardt, R. |author5=Wieck, A.D. |year=1999 |doi=10.1109/IECON.1999.822165 |book-title=IECON '99 Proceedings. The 25th Annual Conference of the IEEE |isbn=0-7803-5735-3 |volume=1 |pages=35–39}}</ref>


== जमाव ==
मौजूदा [[अर्धचालक उपकरण]] को पैच या संशोधित करने के लिए एफआईबी का उपयोग प्रायः अर्धचालक उद्योग में किया जाता है। उदाहरण के लिए, [[एकीकृत परिपथ]] में, गैलियम बीम का उपयोग अवांछित विद्युत कनेक्शनों को काटने और/या कनेक्शन बनाने के लिए प्रवाहकीय सामग्री जमा करने के लिए किया जा सकता है। अर्धचालक्स के प्रतिमानित डोपिंग में उच्च स्तर की सतह की बातचीत का उपयोग किया जाता है। FIB का उपयोग मास्क रहित आरोपण के लिए भी किया जाता है।
एक FIB का उपयोग आयन बीम प्रेरित निक्षेपण के माध्यम से सामग्री जमा करने के लिए भी किया जा सकता है। FIB-सहायता प्राप्त रासायनिक वाष्प जमाव तब होता है जब एक गैस, जैसे [[टंगस्टन हेक्साकार्बोनिल]] (W(CO))<sub>6</sub>) को निर्वात कक्ष में पेश किया जाता है और नमूने पर [[रासायनिक शोषण]] की अनुमति दी जाती है। बीम के साथ एक क्षेत्र को स्कैन करके, अग्रगामी गैस वाष्पशील और गैर-वाष्पशील घटकों में विघटित हो जाएगी; गैर-वाष्पशील घटक, जैसे टंगस्टन, सतह पर एक निक्षेपण के रूप में रहता है। यह उपयोगी है, क्योंकि बीम के विनाशकारी स्पटरिंग से अंतर्निहित नमूने की रक्षा के लिए जमा धातु को बलिदान परत के रूप में उपयोग किया जा सकता है। लंबाई में नैनोमीटर से लेकर सौ माइक्रोमीटर तक, टंगस्टन धातु का जमाव धातु की रेखाओं को सही जगह पर रखने की अनुमति देता है। अन्य सामग्री जैसे [[प्लैटिनम]], कोबाल्ट, कार्बन, सोना आदि भी स्थानीय रूप से जमा किए जा सकते हैं।<ref name=fib/><ref name=fib2/>गैस की सहायता से निक्षेपण और FIB नक़्क़ाशी प्रक्रिया नीचे दिखाई गई है।<ref name="ion beam implantation">{{cite conference |title=केंद्रित आयन बीम आरोपण द्वारा नैनोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का निर्माण|author1=Koch, J. |author2=Grun, K. |author3=Ruff, M. |author4=Wernhardt, R. |author5=Wieck, A.D. |year=1999 |doi=10.1109/IECON.1999.822165 |book-title=IECON '99 Proceedings. The 25th Annual Conference of the IEEE |isbn=0-7803-5735-3 |volume=1 |pages=35–39}}</ref>
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मौजूदा [[अर्धचालक उपकरण]] को पैच या संशोधित करने के लिए अर्धचालक उद्योग में अक्सर FIB का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक [[एकीकृत परिपथ]] में, गैलियम बीम का उपयोग अवांछित विद्युत कनेक्शनों को काटने के लिए, और/या कनेक्शन बनाने के लिए प्रवाहकीय सामग्री जमा करने के लिए किया जा सकता है। सेमीकंडक्टर्स के पैटर्न वाले डोपिंग में उच्च स्तर की सतह की बातचीत का उपयोग किया जाता है। FIB का उपयोग मास्कलेस इम्प्लांटेशन के लिए भी किया जाता है।


== टीईएम तैयारी के लिए ==
== टीईएम तैयारी के लिए ==
[[File:Fib sample preparation tem.jpg|thumb|upright=2|अलग-अलग लंबाई के पैमानों पर दिखाए गए FIB का उपयोग करके तैयार किया गया TEM नमूना। बाईं ओर की दो छवियां नमूना तैयार करने वाले FIB पर अधिग्रहीत द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके बनाए गए नमूने को दिखाती हैं। एटॉमिक रेजोल्यूशन [[स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]] का उपयोग करके इमेज किए गए नमूने को दिखाने वाली सही छवि।]][[इलेक्ट्रान सम्प्रेषित दूरदर्शी]] के लिए नमूने तैयार करने के लिए एफआईबी का भी आमतौर पर उपयोग किया जाता है। टीईएम को बहुत पतले नमूनों की आवश्यकता होती है, आमतौर पर ~ 100 नैनोमीटर या उससे कम। ऐसे पतले नमूने तैयार करने के लिए [[आयन मिल]]िंग या [[Electropolishing]] जैसी अन्य तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, FIB का नैनोमीटर-स्केल रिज़ॉल्यूशन रुचि के सटीक क्षेत्र को चुनने की अनुमति देता है, जैसे कि शायद अनाज की सीमा या सामग्री में दोष। यह महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, एकीकृत सर्किट विफलता विश्लेषण में। यदि किसी चिप पर कई मिलियन में से एक विशेष ट्रांजिस्टर खराब है, तो उस एकल ट्रांजिस्टर का इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप नमूना तैयार करने में सक्षम एकमात्र उपकरण FIB है।<ref name=fib/><ref name=fib2/>  
[[File:Fib sample preparation tem.jpg|thumb|upright=2|अलग-अलग लंबाई के पैमानों पर दिखाए गए FIB का उपयोग करके तैयार किया गया TEM नमूना। बाईं ओर की दो छवियां नमूना तैयार करने वाले FIB पर अधिग्रहीत द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके बनाए गए नमूने को दिखाती हैं। एटॉमिक रेजोल्यूशन [[स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]] का उपयोग करके इमेज किए गए नमूने को दिखाने वाली सही छवि।]][[इलेक्ट्रान सम्प्रेषित दूरदर्शी]] के लिए नमूने तैयार करने के लिए एफआईबी का भी सामान्यतया पर उपयोग किया जाता है। टीईएम को बहुत पतले नमूनों की आवश्यकता होती है, सामान्यतया पर ~ 100 नैनोमीटर या उससे कम। ऐसे पतले नमूने तैयार करने के लिए [[आयन मिल|आयन मिलिंग]] या [[Electropolishing|इलेक्ट्रोपॉलिशिंग]] जैसी अन्य तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, एफआईबी का नैनोमीटर-स्केल रिज़ॉल्यूशन रुचि के सटीक क्षेत्र को चुनने की अनुमति देता है, जैसे कि शायद अनाज की सीमा या सामग्री में दोष। यह महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, एकीकृत सर्किट विफलता विश्लेषण में। यदि चिप पर कई मिलियन में से विशेष ट्रांजिस्टर खराब है, तो उस एकल ट्रांजिस्टर का इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप नमूना तैयार करने में सक्षम एकमात्र उपकरण FIB है।<ref name=fib/><ref name=fib2/> ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए नमूने तैयार करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एक ही प्रोटोकॉल का उपयोग नमूने के सूक्ष्म क्षेत्र का चयन करने, इसे निकालने और [[माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री]] (एसआईएमएस) का उपयोग करके विश्लेषण के लिए तैयार करने के लिए भी किया जा सकता है।<ref>{{cite journal|last1=Bertazzo|first1=Sergio|last2=Maidment|first2=Susannah C. R.|last3=Kallepitis|first3=Charalambos|last4=Fearn|first4=Sarah|last5=Stevens|first5=Molly M.|last6=Xie|first6=Hai-nan|title=फाइबर और सेलुलर संरचनाएं 75 मिलियन-वर्ष पुराने डायनासोर के नमूनों में संरक्षित हैं|journal=Nature Communications|date=9 June 2015|volume=6|pages=7352|doi=10.1038/ncomms8352|bibcode = 2015NatCo...6.7352B|pmid=26056764|pmc=4468865}}</ref>
ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए नमूने तैयार करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एक ही प्रोटोकॉल का उपयोग नमूने के एक सूक्ष्म क्षेत्र का चयन करने, इसे निकालने और [[माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री]] (एसआईएमएस) का उपयोग करके विश्लेषण के लिए तैयार करने के लिए भी किया जा सकता है।<ref>{{cite journal|last1=Bertazzo|first1=Sergio|last2=Maidment|first2=Susannah C. R.|last3=Kallepitis|first3=Charalambos|last4=Fearn|first4=Sarah|last5=Stevens|first5=Molly M.|last6=Xie|first6=Hai-nan|title=फाइबर और सेलुलर संरचनाएं 75 मिलियन-वर्ष पुराने डायनासोर के नमूनों में संरक्षित हैं|journal=Nature Communications|date=9 June 2015|volume=6|pages=7352|doi=10.1038/ncomms8352|bibcode = 2015NatCo...6.7352B|pmid=26056764|pmc=4468865}}</ref>
एफआईबी नमूना तैयार करने की कमियां उपर्युक्त सतह क्षति और आरोपण हैं, जो उच्च-रिज़ॉल्यूशन जाली इमेजिंग टीईएम या इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी तकनीकों का उपयोग करते समय ध्यान देने योग्य प्रभाव उत्पन्न करते हैं। इस क्षतिग्रस्त परत को FIB मिलिंग द्वारा कम बीम वोल्टेज के साथ, या FIB प्रक्रिया के पूरा होने के बाद कम वोल्टेज वाले आर्गन आयन बीम के साथ आगे मिलिंग द्वारा कम किया जा सकता है।<ref>{{cite journal| doi=10.1017/S1431927605502460|title = एक FIB-SEM साधन में इन-सीटू कम वोल्टेज आर्गन आयन अंतिम मिलिंग का उपयोग करके मंदिर की तैयारी के लिए एक तीन बीम दृष्टिकोण|year=2005|author=Principe, E L|journal=Microscopy and Microanalysis| volume=11| last2=Gnauck| first2=P| last3=Hoffrogge| first3=P| doi-access=free}}</ref>
FIB तैयारी क्रायोजेनिक रूप से जमे हुए नमूनों के साथ एक उपयुक्त सुसज्जित उपकरण में इस्तेमाल किया जा सकता है, जिससे जैविक नमूने, फार्मास्यूटिकल्स, फोम, स्याही और खाद्य उत्पादों जैसे तरल पदार्थ या वसा वाले नमूनों के क्रॉस सेक्शनल विश्लेषण की अनुमति मिलती है।<ref>{{cite web| url = http://www.fei.com/uploadedFiles/Documents/Content/2006_06_CryoSDB_SoftImaging_AppNote_mb.pdf|title = क्रायो-एसडीबी का उपयोग कर शीतल सामग्री की अनूठी इमेजिंग| access-date=2009-06-06}}</ref>
FIB का उपयोग द्वितीयक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (SIMS) के लिए भी किया जाता है। प्राथमिक केंद्रित आयन बीम के साथ नमूने की सतह को थूकने के बाद निकाले गए माध्यमिक आयनों को एकत्र और विश्लेषण किया जाता है।
{{Clear}}


एफआईबी नमूना तैयार करने की कमियां उपर्युक्त सतह क्षति और आरोपण हैं, जो उच्च-रिज़ॉल्यूशन "जाली इमेजिंग" टीईएम या इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी तकनीकों का उपयोग करते समय ध्यान देने योग्य प्रभाव उत्पन्न करते हैं। इस क्षतिग्रस्त परत को निम्न बीम वोल्टेज के साथ एफआईबी मिलिंग द्वारा कम किया जा सकता है, या एफआईबी प्रक्रिया के पूरा होने के बाद कम वोल्टेज वाले आर्गन आयन बीम के साथ मिलिंग द्वारा कम किया जा सकता है।<ref>{{cite journal| doi=10.1017/S1431927605502460|title = एक FIB-SEM साधन में इन-सीटू कम वोल्टेज आर्गन आयन अंतिम मिलिंग का उपयोग करके मंदिर की तैयारी के लिए एक तीन बीम दृष्टिकोण|year=2005|author=Principe, E L|journal=Microscopy and Microanalysis| volume=11| last2=Gnauck| first2=P| last3=Hoffrogge| first3=P| doi-access=free}}</ref>


== संवेदनशील नमूनों के हस्तांतरण के लिए ==
एफआईबी तैयारी क्रायोजेनिक रूप से जमे हुए नमूनों के साथ उपयुक्त उपकरण में इस्तेमाल किया जा सकता है, जिससे जैविक नमूने, फार्मास्यूटिकल्स, फोम, स्याही और खाद्य उत्पादों जैसे तरल पदार्थ या वसा वाले नमूनों के क्रॉस सेक्शनल विश्लेषण की अनुमति मिलती है।<ref>{{cite web| url = http://www.fei.com/uploadedFiles/Documents/Content/2006_06_CryoSDB_SoftImaging_AppNote_mb.pdf|title = क्रायो-एसडीबी का उपयोग कर शीतल सामग्री की अनूठी इमेजिंग| access-date=2009-06-06}}</ref>
एक केंद्रित आयन बीम (FIB) के अंदर स्थानांतरित होने पर तनाव और [[ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]] (TEM) नमूनों ([[लैमेला (सामग्री)]], पतली फिल्मों, और अन्य यंत्रवत् और बीम संवेदनशील नमूनों) के न्यूनतम परिचय के लिए, लचीले धातु [[nanowire]] हो सकते हैं। आमतौर पर कठोर [[micromanipulator]] से जुड़ा होता है।


इस पद्धति के मुख्य लाभों में नमूना तैयार करने के समय (त्वरित वेल्डिंग और कम बीम करंट पर [[nanowires]] की कटिंग), और तनाव-प्रेरित झुकने, पीटी संदूषण और आयन बीम क्षति को कम करने में महत्वपूर्ण कमी शामिल है।<ref>{{cite journal |last1=Gorji |first1=Saleh |last2=Kashiwar |first2=Ankush |last3=Mantha |first3=Lakshmi S |last4=Kruk |first4=Robert |last5=Witte |first5=Ralf |last6=Marek |first6=Peter |last7=Hahn |first7=Horst |last8=Kübel |first8=Christian |last9=Scherer |first9=Torsten |title=Nanowire ने FIB में संवेदनशील TEM नमूनों के स्थानांतरण की सुविधा प्रदान की|date=December 2020 |journal=Ultramicroscopy |volume=219 |page=113075 |doi=10.1016/j.ultramic.2020.113075 |pmid=33035837 |url=https://www.researchgate.net/publication/342952945}}</ref>
एफआईबी का उपयोग द्वितीयक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एसआईएमएस) के लिए भी किया जाता है। मुख्य रूप से केंद्रित आयन बीम के साथ नमूना की सतह को बिखरना के बाद निकाले गए द्वितीयक आयनों को एकत्र और विश्लेषण किया जाता है।
यह [[सीटू इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में]] नमूना तैयार करने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।
== संवेदनशील नमूनों को स्थानांतरित करने के लिए ==
[[ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]] (टीईएम) नमूनों ([[लैमेला (सामग्री)|लैमेली]], पतली फिल्मों, और अन्य यंत्रवत् और बीम-संवेदनशील नमूनों) के लिए तनाव और झुकने के न्यूनतम परिचय के लिए। जब केंद्रित आयन बीम (एफआईबी) के अंदर स्थानांतरित किया जाता है, तो लचीले धात्विक [[nanowire|नैनोवायरों]] को विशिष्ट रूप से कठोर [[micromanipulator|माइक्रोमैनिपुलेटर]] से जोड़ा जा सकता है।


== एटम जांच नमूना तैयार करने के लिए ==
इस पद्धति के मुख्य लाभों में नमूना तैयार करने के समय में उल्लेखनीय कमी (त्वरित वेल्डिंग और लो बीम करंट पर [[nanowires|नैनोवायर]] की कटिंग), और तनाव-प्रेरित झुकने, पीटी संदूषण, और आयन बीम क्षति को कम करना सम्मिलित है।<ref>{{cite journal |last1=Gorji |first1=Saleh |last2=Kashiwar |first2=Ankush |last3=Mantha |first3=Lakshmi S |last4=Kruk |first4=Robert |last5=Witte |first5=Ralf |last6=Marek |first6=Peter |last7=Hahn |first7=Horst |last8=Kübel |first8=Christian |last9=Scherer |first9=Torsten |title=Nanowire ने FIB में संवेदनशील TEM नमूनों के स्थानांतरण की सुविधा प्रदान की|date=December 2020 |journal=Ultramicroscopy |volume=219 |page=113075 |doi=10.1016/j.ultramic.2020.113075 |pmid=33035837 |url=https://www.researchgate.net/publication/342952945}}</ref>
परमाणु जांच टोमोग्राफी के लिए शंक्वाकार नमूने बनाने के लिए टीईएम नमूने बनाते समय एक ही क्रमिक मिलिंग कदम लागू किए जा सकते हैं। इस मामले में आयन एक कुंडलाकार मिलिंग पैटर्न में चले गए, जिसमें आंतरिक मिलिंग सर्कल को उत्तरोत्तर छोटा किया गया। बीम करंट आम तौर पर नमूना को नुकसान पहुंचाने या नष्ट करने से बचने के लिए आंतरिक चक्र जितना छोटा होता है, उतना ही कम होता है। <ref>{{cite journal |last1=Miller |first1=M. K. |last2=Russell |first2=K. F. |title=दोहरे बीम SEM/FIB मिलर के साथ एटम जांच नमूना तैयार करना|journal=Ultramicroscopy |date=September 2007 |volume=107 |issue=9 |pages=761–6 |doi=10.1016/j.ultramic.2007.02.023 |pmid=17403581 |url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S030439910700054X}}</ref>


यह [[सीटू इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में]] नमूना तैयार करने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।


== परमाणु जांच नमूना तैयार करने के लिए ==
परमाणु जांच टोमोग्राफी के लिए शंक्वाकार नमूने बनाने के लिए टीईएम नमूने बनाते समय लागू किए गए वही लगातार मिलिंग कदम लागू किए जा सकते हैं। इस मामले में, आयन कुंडलाकार मिलिंग पैटर्न में चला गया, जिसमें आंतरिक मिलिंग सर्कल उत्तरोत्तर छोटा होता जा रहा है। बीम करंट आम तौर पर नमूना को नुकसान पहुंचाने या नष्ट करने से बचने के लिए आंतरिक सर्कल जितना छोटा होता है, उतना ही कम हो जाता है।<ref>{{cite journal |last1=Miller |first1=M. K. |last2=Russell |first2=K. F. |title=दोहरे बीम SEM/FIB मिलर के साथ एटम जांच नमूना तैयार करना|journal=Ultramicroscopy |date=September 2007 |volume=107 |issue=9 |pages=761–6 |doi=10.1016/j.ultramic.2007.02.023 |pmid=17403581 |url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S030439910700054X}}</ref>
== एफआईबी टोमोग्राफी ==
== एफआईबी टोमोग्राफी ==
केंद्रित आयन बीम एक नमूने में उप-माइक्रोन सुविधाओं के साइट-विशिष्ट 3डी इमेजिंग के लिए एक शक्तिशाली उपकरण बन गया है। इस FIB टोमोग्राफी तकनीक में, नमूने को एक इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके नई उजागर सतह की इमेजिंग करते हुए नमूने के लंबवत आयन बीम का उपयोग करके क्रमिक रूप से पिघलाया जाता है। यह तथाकथित, टुकड़ा और दृश्य दृष्टिकोण बड़े पैमाने पर नैनो-संरचनाओं को एक SEM के लिए उपलब्ध कई इमेजिंग मोडों की विशेषता की अनुमति देता है, जिसमें द्वितीयक इलेक्ट्रॉन, बैकस्कैटरेड इलेक्ट्रॉन और ऊर्जा फैलाने वाला एक्स-रे माप शामिल है। यह प्रक्रिया विनाशकारी है, क्योंकि प्रत्येक छवि को एकत्र करने के बाद नमूने को क्रमिक रूप से पिघलाया जा रहा है। छवियों की एकत्रित श्रृंखला को छवि स्टैक को पंजीकृत करके और कलाकृतियों को हटाकर 3D वॉल्यूम में फिर से बनाया गया है। एफआईबी टोमोग्राफी को नीचा दिखाने वाली प्रमुख कलाकृति आयन मिल करटेनिंग है, जहां मिल पैटर्न प्रत्येक छवि में बड़ी एपेरियोडिक धारियां बनाते हैं। [[छवि नष्ट करना]] का उपयोग करके आयन मिल करटेनिंग को हटाया जा सकता है। एफआईबी टोमोग्राफी दोनों कमरे और क्रायो तापमान के साथ-साथ सामग्री और जैविक नमूने दोनों पर की जा सकती है।
नमूने में उप-माइक्रोन सुविधाओं की साइट-विशिष्ट 3डी इमेजिंग के लिए केंद्रित आयन बीम शक्तिशाली उपकरण बन गया है। इस एफआईबी टोमोग्राफी तकनीक में, नमूने को इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके नई उजागर सतह की इमेजिंग करते समय नमूने के लिए लंबवत आयन बीम का उपयोग करके क्रमिक रूप से मिल्ड किया जाता है। यह तथाकथित, टुकड़ा और दृश्य दृष्टिकोण बड़े पैमाने पर नैनो-संरचनाओं को एसईएम के लिए उपलब्ध कई इमेजिंग मोडों में वर्णित करने की अनुमति देता है, जिसमें द्वितीयक इलेक्ट्रॉन, बैकस्कैटर इलेक्ट्रॉन और ऊर्जा फैलाव एक्स-रे माप सम्मिलित हैं। यह प्रक्रिया विनाशकारी है क्योंकि प्रत्येक छवि को एकत्र करने के बाद नमूना क्रमिक रूप से मिल जाता है। इमेज स्टैक को पंजीकृत करके और आर्टिफैक्ट्स को हटाकर छवियों की एकत्रित श्रृंखला को फिर से 3डी वॉल्यूम में पुनर्निर्मित किया जाता है। एफआईबी टोमोग्राफी को कम करने वाली प्रमुख कलाकृति आयन मिल करटेनिंग है, जहां मिल '''पैटर्न''' प्रत्येक छवि में बड़ी एपेरियोडिक धारियां बनाते हैं। डी-स्ट्रिपिंग एल्गोरिदम का उपयोग करके आयन मिल पर्दा हटाया जा सकता है। FIB टोमोग्राफी दोनों कमरे और क्रायो तापमान के साथ-साथ सामग्री और जैविक नमूनों दोनों पर की जा सकती है।


== इतिहास ==
== इतिहास ==
एफआईबी प्रौद्योगिकी का इतिहास
एफआईबी प्रौद्योगिकी का इतिहास
*1975: क्षेत्र उत्सर्जन प्रौद्योगिकी पर आधारित पहली FIB प्रणाली लेवी-सेटी द्वारा विकसित की गई थी<ref>{{cite journal| author =Levi-Setti, R.| journal = Scanning Electron Microscopy| title = प्रोटॉन स्कैनिंग माइक्रोस्कोपी: व्यवहार्यता और वादा| year = 1974| page = 125}}</ref><ref>{{cite journal| title= फील्ड आयन स्रोत के साथ स्कैनिंग ट्रांसमिशन आयन माइक्रोस्कोप|author1=W. H. Escovitz |author2=T. R. Fox |author3=R. Levi-Setti |journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America| volume = 72| issue = 5|year =1975| pages =1826–1828| doi= 10.1073/pnas.72.5.1826|pmid=1057173 |bibcode = 1975PNAS...72.1826E |pmc=432639|doi-access=free }}</ref> और ऑरलॉफ और स्वानसन द्वारा<ref>{{cite journal |author1=Orloff, J. |author2=Swanson, L. |journal=Journal of Vacuum Science and Technology |volume=12 |year=1975 |page=1209 |doi=10.1116/1.568497 |title=माइक्रोप्रोब अनुप्रयोगों के लिए क्षेत्र-आयनीकरण स्रोत का अध्ययन|issue=6 |bibcode=1975JVST...12.1209O}}
*1975: क्षेत्र उत्सर्जन प्रौद्योगिकी पर आधारित पहली एफआईबी प्रणालियाँ लेवी-सेटी<ref>{{cite journal| author =Levi-Setti, R.| journal = Scanning Electron Microscopy| title = प्रोटॉन स्कैनिंग माइक्रोस्कोपी: व्यवहार्यता और वादा| year = 1974| page = 125}}</ref><ref>{{cite journal| title= फील्ड आयन स्रोत के साथ स्कैनिंग ट्रांसमिशन आयन माइक्रोस्कोप|author1=W. H. Escovitz |author2=T. R. Fox |author3=R. Levi-Setti |journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America| volume = 72| issue = 5|year =1975| pages =1826–1828| doi= 10.1073/pnas.72.5.1826|pmid=1057173 |bibcode = 1975PNAS...72.1826E |pmc=432639|doi-access=free }}</ref> और ऑरलॉफ़ और स्वानसन<ref>{{cite journal |author1=Orloff, J. |author2=Swanson, L. |journal=Journal of Vacuum Science and Technology |volume=12 |year=1975 |page=1209 |doi=10.1116/1.568497 |title=माइक्रोप्रोब अनुप्रयोगों के लिए क्षेत्र-आयनीकरण स्रोत का अध्ययन|issue=6 |bibcode=1975JVST...12.1209O}}
</ref> और प्रयुक्त गैस क्षेत्र आयनीकरण स्रोत (GFIS)।
</ref> द्वारा विकसित की गईं और गैस क्षेत्र आयनीकरण स्रोतों (जीएफआईएस) का उपयोग किया।
*1978: एलएमआईएस पर आधारित पहला एफआईबी सेलिगर एट अल द्वारा बनाया गया था।<ref>{{cite journal |author=Seliger, R. |author2=Ward, J.W. |author3=Wang, V. |author4=Kubena, R.L. |journal=Appl. Phys. Lett. |volume=34 |year=1979 |page=310 |doi=10.1063/1.90786 |title=सबमाइक्रोमीटर स्पॉट आकार के साथ एक उच्च तीव्रता स्कैनिंग आयन जांच|issue=5 |bibcode=1979ApPhL..34..310S}}</ref>
*1978: एलएमआईएस पर आधारित पहला एफआईबी सेलिगर एट अल द्वारा बनाया गया था।<ref>{{cite journal |author=Seliger, R. |author2=Ward, J.W. |author3=Wang, V. |author4=Kubena, R.L. |journal=Appl. Phys. Lett. |volume=34 |year=1979 |page=310 |doi=10.1063/1.90786 |title=सबमाइक्रोमीटर स्पॉट आकार के साथ एक उच्च तीव्रता स्कैनिंग आयन जांच|issue=5 |bibcode=1979ApPhL..34..310S}}</ref>
एलएमआईएस का भौतिकी
एलएमआईएस का भौतिकी
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* 1959: [[रिचर्ड फेनमैन]] ने आयन बीम के उपयोग का सुझाव दिया।
* 1959: [[रिचर्ड फेनमैन]] ने आयन बीम के उपयोग का सुझाव दिया।
*1964: टेलर ने इलेक्ट्रो हाइड्रोडायनामिक्स (ईएचडी) के समीकरणों के बिल्कुल शंक्वाकार समाधान का उत्पादन किया
*1964: टेलर ने इलेक्ट्रो हाइड्रोडायनामिक्स (ईएचडी) के समीकरणों के बिल्कुल शंक्वाकार समाधान का उत्पादन किया
*1975: क्रोहन और रिंगो ने पहला उच्च चमक आयन स्रोत: LMIS का उत्पादन किया
*1975: क्रोहन और रिंगो ने पहला उच्च चमक आयन स्रोत: एलएमआईएस का उत्पादन किया


LMIS और FIB के कुछ अग्रदूत<ref name="microscopy and micromachining">{{cite journal |title=केंद्रित आयन बीम: माइक्रोस्कोपी और माइक्रोमशीनिंग|author=C.A. Volkert |author2=A.M. Minor |journal=MRS Bulletin |volume=32 |issue=5 |pages=389–399 |year=2007 |url=http://www.nanolab.ucla.edu/pdf/mrs_bulletin_2007_fib_machining.pdf |doi=10.1557/mrs2007.62|doi-access=free }}
एलएमआईएस और एफआईबी के कुछ अग्रणी<ref name="microscopy and micromachining">{{cite journal |title=केंद्रित आयन बीम: माइक्रोस्कोपी और माइक्रोमशीनिंग|author=C.A. Volkert |author2=A.M. Minor |journal=MRS Bulletin |volume=32 |issue=5 |pages=389–399 |year=2007 |url=http://www.nanolab.ucla.edu/pdf/mrs_bulletin_2007_fib_machining.pdf |doi=10.1557/mrs2007.62|doi-access=free }}
</ref>
</ref>
* महोनी (1969)
* महोनी (1969)
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* एमआईटी, जे. मेल्न्गैलिस (1980)
* एमआईटी, जे. मेल्न्गैलिस (1980)


== [[हीलियम]] आयन माइक्रोस्कोप (HeIM) ==
== [[हीलियम]] आयन सूक्ष्मदर्शी (HeIM) ==
व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों में देखा जाने वाला एक अन्य आयन स्रोत एक हीलियम आयन स्रोत है, जो Ga आयनों की तुलना में स्वाभाविक रूप से नमूने के लिए कम हानिकारक है, हालांकि यह अभी भी विशेष रूप से उच्च आवर्धन और लंबे स्कैन समय पर छोटी मात्रा में सामग्री का स्पंदन करेगा। चूंकि हीलियम आयनों को एक छोटे जांच आकार में केंद्रित किया जा सकता है और SEM में उच्च ऊर्जा (>1 kV) इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत छोटा नमूना इंटरैक्शन प्रदान करता है, He आयन माइक्रोस्कोप अच्छी सामग्री विपरीत और उच्च गहराई के साथ समान या उच्च रिज़ॉल्यूशन वाली छवियां उत्पन्न कर सकता है। फोकस का। व्यावसायिक उपकरण उप 1 एनएम रिज़ॉल्यूशन में सक्षम हैं।<ref>{{cite web| url = http://www.smt.zeiss.com/C1256A770030BCE0/WebViewAllE/F4BF4E46C9379912C1257508002B9F7C| title = कार्ल ज़ीस प्रेस विज्ञप्ति| date = 2008-11-21| access-date = 2009-06-06| archive-url = https://web.archive.org/web/20090501185839/http://www.smt.zeiss.com/C1256A770030BCE0/WebViewAllE/F4BF4E46C9379912C1257508002B9F7C| archive-date = 2009-05-01| url-status = dead}}</ref><ref>{{cite web| url = http://www.smt.zeiss.com/C1256E4600307C70/EmbedTitelIntern/ORIONEssentialSpecificationPDF/$File/oriondata.pdf|title = जीस ओरियन हीलियम आयन माइक्रोस्कोप तकनीकी डेटा| access-date = 2011-06-02}}</ref>
व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों में देखा जाने वाला अन्य आयन स्रोत एक हीलियम आयन स्रोत है, जो Ga आयनों की तुलना में स्वाभाविक रूप से नमूने के लिए कम हानिकारक है, हालांकि यह अभी भी थोड़ी मात्रा में सामग्री को स्पटर करेगा, विशेष रूप से उच्च आवर्धन और लंबे स्कैन समय पर। चूंकि हीलियम आयनों को छोटे जांच आकार में केंद्रित किया जा सकता है और एसईएम में उच्च ऊर्जा (>1 केवी) इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत छोटे नमूना इंटरैक्शन प्रदान करते हैं, अच्छी सामग्री के विपरीत और ओ आयन सूक्ष्मदर्शी के बराबर या उच्च क्षेत्र की उच्च गहराई पर फ़ोकस की उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियां उत्पन्न कर सकता है। वाणिज्यिक उपकरण उप -1 एनएम रिज़ॉल्यूशन में सक्षम हैं।<ref>{{cite web| url = http://www.smt.zeiss.com/C1256A770030BCE0/WebViewAllE/F4BF4E46C9379912C1257508002B9F7C| title = कार्ल ज़ीस प्रेस विज्ञप्ति| date = 2008-11-21| access-date = 2009-06-06| archive-url = https://web.archive.org/web/20090501185839/http://www.smt.zeiss.com/C1256A770030BCE0/WebViewAllE/F4BF4E46C9379912C1257508002B9F7C| archive-date = 2009-05-01| url-status = dead}}</ref><ref>{{cite web| url = http://www.smt.zeiss.com/C1256E4600307C70/EmbedTitelIntern/ORIONEssentialSpecificationPDF/$File/oriondata.pdf|title = जीस ओरियन हीलियम आयन माइक्रोस्कोप तकनीकी डेटा| access-date = 2011-06-02}}</ref>


== केंद्रित आयन बीम सेटअप में वियन फ़िल्टर ==


== ध्यान केंद्रित आयन बीम सेटअप == में वीन फ़िल्टर
[[File:Wien filter.jpg|thumb|right|alt=diagram showing the way the masses are selected|upright=1.1|एफआईबी कॉलम में बड़े पैमाने पर चयन]]Ga आयनों के साथ इमेजिंग और मिलिंग हमेशा नमूना सतह के पास Ga निगमन का परिणाम है। जैसा कि नमूना सतह स्पटरिंग यील्ड और आयन फ्लक्स (प्रति क्षेत्र प्रति समय आयनों) के समानुपातिक दर पर दूर होता है, Ga को नमूने में आगे प्रत्यारोपित किया जाता है, और Ga की स्थिर-अवस्था प्रोफ़ाइल तक पहुँच जाती है। यह आरोपण अक्सर अर्धचालक की श्रेणी में समस्या है जहां गैलियम द्वारा सिलिकॉन को अमोर्फाइज़ किया जा सकता है। गा एलएमआई स्रोतों के लिए वैकल्पिक समाधान प्राप्त करने के लिए, बड़े पैमाने पर फ़िल्टर किए गए कॉलम विकसित किए गए हैं, जो वीन फ़िल्टर तकनीक पर आधारित हैं। ऐसे स्रोतों में सम्मिलित हैं Au-Si, Au-Ge और Au-Si-Ge स्रोत जो Si, Cr, Fe, Co, Ni, Ge, In, Sn, Au, Pb और अन्य तत्व उपलब्ध कराते हैं।
[[File:Wien filter.jpg|thumb|right|alt=diagram showing the way the masses are selected|upright=1.1|एफआईबी कॉलम में बड़े पैमाने पर चयन]]गा आयनों के साथ इमेजिंग और मिलिंग हमेशा नमूना सतह के निकट गा निगमन में परिणत होते हैं। जैसा कि नमूना सतह स्पटरिंग यील्ड और आयन फ्लक्स (प्रति क्षेत्र प्रति समय आयनों) के समानुपाती दर पर दूर होता है, गा को नमूने में आगे प्रत्यारोपित किया जाता है, और गा की एक स्थिर-स्थिति प्रोफ़ाइल तक पहुंच जाती है। यह आरोपण अक्सर सेमीकंडक्टर की सीमा में एक समस्या है जहां गैलियम द्वारा सिलिकॉन को अरूपित किया जा सकता है। Ga LMI स्रोतों का वैकल्पिक समाधान प्राप्त करने के लिए, बड़े पैमाने पर फ़िल्टर किए गए कॉलम विकसित किए गए हैं, जो कि वीन फ़िल्टर तकनीक पर आधारित हैं। ऐसे स्रोतों में Au-Si, Au-Ge और Au-Si-Ge स्रोत शामिल हैं जो Si, Cr, Fe, Co, Ni, Ge, In, Sn, Au, Pb और अन्य तत्व प्रदान करते हैं।


एक वीन फ़िल्टर का सिद्धांत लंबवत इलेक्ट्रोस्टैटिक द्वारा प्रेरित विपरीत बलों के संतुलन और त्वरित कणों पर कार्य करने वाले एक चुंबकीय क्षेत्र पर आधारित है। उचित द्रव्यमान प्रक्षेपवक्र सीधा रहता है और द्रव्यमान चयन छिद्र से होकर गुजरता है जबकि अन्य द्रव्यमान रुक जाते हैं।<ref name=ExB>{{citation| title = Orsay physics work on ExB mass filter Column |year =1993}}</ref>
वीन फिल्टर का सिद्धांत लंबवत इलेक्ट्रोस्टैटिक और त्वरित कणों पर काम करने वाले चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रेरित विपरीत बलों के संतुलन पर आधारित है। उचित द्रव्यमान प्रक्षेप पथ सीधा रहता है और द्रव्यमान चयन छिद्र से गुजरता है जबकि अन्य द्रव्यमान रुक जाते हैं।<ref name=ExB>{{citation| title = Orsay physics work on ExB mass filter Column |year =1993}}</ref>
गैलियम के अलावा अन्य स्रोतों के उपयोग की अनुमति देने के अलावा, ये कॉलम विएन फिल्टर के गुणों को समायोजित करके विभिन्न प्रजातियों से स्विच कर सकते हैं। छोटे आयनों के साथ समोच्चों को परिष्कृत करने से पहले बड़े आयनों का उपयोग तेजी से मिलिंग करने के लिए किया जा सकता है। उपयुक्त मिश्र धातु स्रोतों के तत्वों के साथ अपने नमूनों को डोप करने की संभावना से उपयोगकर्ता भी लाभान्वित होते हैं।


बाद की संपत्ति को चुंबकीय सामग्री और उपकरणों की जांच में बहुत रुचि मिली है। खिज्रोएव और लिटविनोव ने [[चुंबकीय बल माइक्रोस्कोप]] (एमएफएम) की मदद से दिखाया है कि आयनों की एक महत्वपूर्ण खुराक है जो चुंबकीय गुणों में बदलाव का अनुभव किए बिना एक चुंबकीय सामग्री को उजागर कर सकती है। इस तरह के अपरंपरागत दृष्टिकोण से एफआईबी का शोषण करना आज विशेष रूप से अनुकूल है जब इतनी सारी नई तकनीकों का भविष्य तेजी से प्रोटोटाइप नैनोस्केल चुंबकीय उपकरणों को बनाने की क्षमता पर निर्भर करता है।<ref name=magnetic>{{cite journal|title = नैनोस्केल चुंबकीय उपकरणों का फोकस्ड-आयन-बीम-आधारित रैपिड प्रोटोटाइपिंग|author1=Khizroev S. |author2=Litvinov D. |doi=10.1088/0957-4484/15/3/R01|year = 2004|journal = Nanotechnology|volume = 15|pages = R7|issue = 3|bibcode = 2004Nanot..15R...7K }}</ref>
गैलियम के अलावा अन्य स्रोतों के उपयोग की अनुमति देने के अलावा, ये कॉलम विभिन्न प्रजातियों से केवल वीन फ़िल्टर के गुणों को समायोजित करके स्विच कर सकते हैं। बड़े आयनों का उपयोग छोटे आयनों के साथ समोच्चों को परिष्कृत करने से पहले तेजी से मिलिंग करने के लिए किया जा सकता है। उपयोगकर्ता उपयुक्त मिश्र धातु स्रोतों के तत्वों के साथ अपने नमूने डोप करने की संभावना से भी लाभान्वित होते हैं।


बाद की संपत्ति ने चुंबकीय सामग्री और उपकरणों की जांच में बहुत रुचि दिखाई है। खिज्रोएव और लिट्विनोव ने [[चुंबकीय बल माइक्रोस्कोप]] (एमएफएम) की मदद से दिखाया है कि आयनों की एक महत्वपूर्ण खुराक है जो चुंबकीय गुणों में बदलाव का अनुभव किए बिना चुंबकीय सामग्री को डीमैग्नेटाइज कर सकती है। इस तरह के अपरंपरागत परिप्रेक्ष्य से एफआईबी का उपयोग करना आज विशेष रूप से उपयुक्त है जब इतनी सारी नई तकनीकों का भविष्य तेजी से प्रोटोटाइप नैनोस्केल चुंबकीय उपकरणों को बनाने की क्षमता पर निर्भर करता है।<ref name="magnetic">{{cite journal|title = नैनोस्केल चुंबकीय उपकरणों का फोकस्ड-आयन-बीम-आधारित रैपिड प्रोटोटाइपिंग|author1=Khizroev S. |author2=Litvinov D. |doi=10.1088/0957-4484/15/3/R01|year = 2004|journal = Nanotechnology|volume = 15|pages = R7|issue = 3|bibcode = 2004Nanot..15R...7K }}</ref>


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* [[संनाभि माइक्रोस्कोपी]]
* [[संनाभि माइक्रोस्कोपी|कन्फोकल माइक्रोस्कोपी]]
* [[आयन मिलिंग मशीन]]
* [[आयन मिलिंग मशीन]]
* [[पाउडर विवर्तन]]
* [[पाउडर विवर्तन]]
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{{reflist|30em}}
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* {{cite journal|last1=Hoffman|first1=David P.|last2=Shtengel|first2=Gleb|last3=Xu|first3=C. Shan|last4=Campbell|first4=Kirby R.|last5=Freeman|first5=Melanie|last6=Wang|first6=Lei|last7=Milkie|first7=Daniel E.|last8=Pasolli|first8=H. Amalia|last9=Iyer|first9=Nirmala|last10=Bogovic|first10=John A.|last11=Stabley|first11=Daniel R.|last12=Shirinifard|first12=Abbas|last13=Pang|first13=Song|last14=Peale|first14=David|last15=Schaefer|first15=Kathy|last16=Pomp|first16=Wim|last17=Chang|first17=Chi-Lun|last18=Lippincott-Schwartz|first18=Jennifer|last19=Kirchhausen|first19=Tom|last20=Solecki|first20=David J.|last21=Betzig|first21=Eric|last22=Hess|first22=Harald F.|title=Correlative three-dimensional super-resolution and block-face electron microscopy of whole vitreously frozen cells|journal=Science|volume=367|issue=6475|year=2020|pages=eaaz5357|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.aaz5357|pmid=31949053|pmc=7339343}}
* {{cite journal|last1=Hoffman|first1=David P.|last2=Shtengel|first2=Gleb|last3=Xu|first3=C. Shan|last4=Campbell|first4=Kirby R.|last5=Freeman|first5=Melanie|last6=Wang|first6=Lei|last7=Milkie|first7=Daniel E.|last8=Pasolli|first8=H. Amalia|last9=Iyer|first9=Nirmala|last10=Bogovic|first10=John A.|last11=Stabley|first11=Daniel R.|last12=Shirinifard|first12=Abbas|last13=Pang|first13=Song|last14=Peale|first14=David|last15=Schaefer|first15=Kathy|last16=Pomp|first16=Wim|last17=Chang|first17=Chi-Lun|last18=Lippincott-Schwartz|first18=Jennifer|last19=Kirchhausen|first19=Tom|last20=Solecki|first20=David J.|last21=Betzig|first21=Eric|last22=Hess|first22=Harald F.|title=Correlative three-dimensional super-resolution and block-face electron microscopy of whole vitreously frozen cells|journal=Science|volume=367|issue=6475|year=2020|pages=eaaz5357|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.aaz5357|pmid=31949053|pmc=7339343}}
==इस पेज में लापता आंतरिक लिंक की सूची==
*पृथक करना
*पदार्थ विज्ञान
*बेढब
*आयन बीम प्रेरित जमाव
*रासायनिक वाष्प निक्षेपन
*सेमीकंडक्टर उद्योग
*पतली फिल्में
==अग्रिम पठन==
==अग्रिम पठन==
*{{cite journal| doi=10.1088/0957-4484/1/2/007| year=1990| author=Mackenzie, R A D| journal=Nanotechnology| volume=1| pages=163–201| issue=2| title=Focused ion beam technology: a bibliography|bibcode = 1990Nanot...1..163M }}
*{{cite journal| doi=10.1088/0957-4484/1/2/007| year=1990| author=Mackenzie, R A D| journal=Nanotechnology| volume=1| pages=163–201| issue=2| title=Focused ion beam technology: a bibliography|bibcode = 1990Nanot...1..163M }}
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*{{cite book| title = Introduction to Focused Ion Beams: Instrumentation, Theory, Techniques and Practice|publisher = Springer Press|author1=L.A. Giannuzzi |author2=F.A. Stevie |isbn = 978-0-387-23116-7|year =2004}}
*{{cite book| title = Introduction to Focused Ion Beams: Instrumentation, Theory, Techniques and Practice|publisher = Springer Press|author1=L.A. Giannuzzi |author2=F.A. Stevie |isbn = 978-0-387-23116-7|year =2004}}


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Latest revision as of 12:19, 4 September 2023

एक एफआईबी वर्कस्टेशन

केंद्रित आयन बीम, जिसे एफआईबी (FIB) के रूप में भी जाना जाता है, विशेष रूप से अर्धचालक उद्योग, सामग्री विज्ञान और जैविक क्षेत्र में साइट-विशिष्ट विश्लेषण, जमाव और सामग्री के पृथक्करण के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीक है। एफआईबी सेटअप वैज्ञानिक उपकरण है जो स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम) जैसा दिखता है। हालाँकि, जब एसईएम (SEM) कक्ष में नमूने की छवि बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों के एक केंद्रित बीम का उपयोग करता है, तो एफआईबी सेटअप इसके अतिरिक्त आयनों के केंद्रित बीम का उपयोग करता है। एफआईबी को इलेक्ट्रॉन और आयन बीम कॉलम दोनों के साथ एक सिस्टम में भी सम्मिलित किया जा सकता है, जिससे किसी भी बीम का उपयोग करके एक ही विशेषता की जांच की जा सके। प्रत्यक्ष लेखन लिथोग्राफी (जैसे प्रोटॉन बीम लेखन में) के लिए केंद्रित आयनों के बीम का उपयोग करने के साथ एफआईबी को भ्रमित नहीं होना चाहिए। ये सामान्य तौर पर काफी भिन्न प्रणालियां होती हैं जहां सामग्री को अन्य तंत्रों द्वारा संशोधित किया जाता है।

आयन बीम स्रोत

सबसे व्यापक उपकरण तरल धातु आयन स्रोतों (एलएमआईएस) का उपयोग कर रहे हैंl विशेष रूप से गैलियम आयन स्रोत एलिमेंटल गोल्ड और इरीडियम पर आधारित आयन स्रोत भी उपलब्ध हैं। गैलियम एलएमआईएस में, गैलियम धातु को टंगस्टन सुई के संपर्क में रखा जाता है, और गर्म गैलियम टंगस्टन को गीला कर देता है और सुई की नोक पर प्रवाहित होता है, जहां सतह के तनाव और विद्युत क्षेत्र का विरोधी बल गैलियम को क्यूनिफॉर्म आकार में बाध्य करता है। यह नोक के आकार में बना होता है, इसे टेलर कोन कहते हैं। इस शंकु की नोक की त्रिज्या अत्यंत छोटी है (~2 nm)। इस छोटे सिरे (1×108 वोल्ट प्रति सेंटीमीटर से अधिक) पर विशाल विद्युत क्षेत्र गैलियम परमाणुओं के आयनीकरण और क्षेत्र उत्सर्जन का कारण बनता है।

स्रोत आयनों को सामान्यतया पर 1-50 किलो इलेक्ट्रॉन वोल्ट (0.16–8.0 fJ) की ऊर्जा के लिए त्वरित किया जाता है और इलेक्ट्रोस्टैटिक लेंस द्वारा नमूने पर ध्यान केंद्रित किया जाता है। एलएमआईएस बहुत कम ऊर्जा फैलाव के साथ उच्च धारा घनत्व वाले आयन बीम का उत्पादन करता है। आधुनिक FIB नमूने के लिए दसियों नैनो एम्पीयर करंट दे सकता है, या कुछ नैनोमीटर के क्रम में स्पॉट आकार के साथ नमूना बना सकता है।

हाल ही में, नोबल गैस आयनों के प्लाज़्मा बीम का उपयोग करने वाले यंत्र, जैसे क्सीनन, अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध हो गए हैं। [1]

सिद्धांत

block diagram
एफआईबी का सिद्धांत

मुख्य रूप से बड़े अर्धचालक निर्माताओं के लिए फोकस्ड आयन बीम (FIB) सिस्टम का व्यावसायिक रूप से लगभग बीस वर्षों से उत्पादन किया जा रहा है। FIB सिस्टम स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) के समान तरीके से काम करते हैं, सिवाय इलेक्ट्रॉनों के बीम के अतिरिक्त और जैसा कि नाम से पता चलता है, एफआईबी सिस्टम आयनों (सामान्यतया पर गैलियम) के एक सूक्ष्म रूप से केंद्रित बीम का उपयोग करते हैं जो कि इमेजिंग के लिए कम बीम धाराओं पर या साइट-विशिष्ट स्पटरिंग या मिलिंग के लिए उच्च बीम धाराओं पर संचालित किया जा सकता है।

जैसा कि दाहिनी ओर आरेख दिखाता है, गैलियम (Ga+) प्राथमिक आयन बीम नमूना सतह पर हिट करता है और सामग्री की छोटी मात्रा को स्पटर (धूम) करता है, जो सतह को या तो माध्यमिक आयनों (i+ या i−) या तटस्थ परमाणुओं (n0) के रूप में छोड़ देता है। प्राथमिक किरण द्वितीयक इलेक्ट्रॉन (e−) भी उत्पन्न करती है। नमूना सतह पर प्राथमिक बीम रेखापुंज के रूप में, बिखरे हुए आयनों या द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों से संकेत छवि बनाने के लिए एकत्र किया जाता है।

निम्न प्राथमिक बीम धाराओं में, बहुत कम सामग्री का स्पटरिंग होता है और आधुनिक FIB सिस्टम आसानी से 5 एनएम (nm) इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन प्राप्त कर सकते हैं (G आयनों के साथ इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन स्पटरिंग[2][3] और डिटेक्टर दक्षता द्वारा ~5 nm तक सीमित है)। उच्च प्राथमिक धाराओं में, स्पटरिंग द्वारा सामग्री का बड़ा हिस्सा हटाया जा सकता है, जिससे नमूने की सटीक मिलिंग उप-माइक्रोमीटर या यहां तक कि एक नैनोस्केल तक हो सकती है।

यदि नमूना गैर-प्रवाहकीय है, तो चार्ज न्यूट्रलाइजेशन प्रदान करने के लिए कम ऊर्जा वाली इलेक्ट्रॉन फ्लड गन का उपयोग किया जा सकता है। इस तरीके से, धनात्मक प्राथमिक आयन बीम का उपयोग करके धनात्मक माध्यमिक आयनों के साथ इमेजिंग करके, यहां तक ​​कि अत्यधिक इन्सुलेटिंग नमूनों को बिना सतह कोटिंग के इमेज और मिल्ड किया जा सकता है, जैसा कि एसईएम में आवश्यक होगा।

कुछ समय पहले तक, अर्धचालक उद्योग में एफआईबी का अत्यधिक उपयोग होता रहा है। एकीकृत सर्किट पर साइट-विशिष्ट स्थानों के दोष विश्लेषण, सर्किट संशोधन, फोटोमास्क मरम्मत और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम) नमूना तैयार करने जैसे अनुप्रयोग सामान्य प्रक्रियाएं बन गए हैं। नवीनतम एफआईबी सिस्टम में उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग क्षमता है; सीटू सेक्शनिंग के साथ मिलकर इस क्षमता ने कई मामलों में अलग एसईएम उपकरण में एफआईबी-सेक्शन वाले नमूनों की जांच करने की आवश्यकता को समाप्त कर दिया है।[4] एसईएम (SEM) इमेजिंग अभी भी उच्चतम रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग के लिए आवश्यक है और संवेदनशील नमूनों को नुकसान से बचाने के लिए। हालाँकि, एक ही कक्ष पर एसईएम और FIB स्तंभों का संयोजन दोनों के लाभों को उपयोग में लाने में सक्षम बनाता है।

एफआईबी इमेजिंग

कम बीम धाराओं पर, FIB इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग स्थलाकृति के संदर्भ में अधिक परिचित स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप SEM को टक्कर देना शुरू कर देता है, हालांकि, FIB के दो इमेजिंग मोड, माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों और माध्यमिक आयनों का उपयोग करते हुए, दोनों प्राथमिक आयन बीम द्वारा पहचाने जाते हैं। उत्पादित SEM पर कई फायदे प्रदान करता है।

एफआईबी माध्यमिक इलेक्ट्रॉन छवियां तीव्र अनाज अभिविन्यास विपरीत दिखाती हैं। नतीजतन, रासायनिक नक़्क़ाशी का सहारा लिए बिना अनाज की आकृति विज्ञान को आसानी से चित्रित किया जा सकता है। इमेजिंग मापदंडों के सावधानीपूर्वक चयन के माध्यम से अनाज की सीमा के विपरीत को भी बढ़ाया जा सकता है। एफआईबी द्वितीयक आयन छवियां भी रासायनिक अंतर प्रकट करती हैं, और जंग अध्ययन में विशेष रूप से उपयोगी होती हैं, क्योंकि धातुओं की द्वितीयक आयन उपज ऑक्सीजन की उपस्थिति में परिमाण के तीन क्रमों तक बढ़ सकती है, स्पष्ट रूप से संक्षारण की उपस्थिति का अनावरण करती है।[5][6][7]]]

एफआईबी माध्यमिक इलेक्ट्रॉन इमेजिंग का एक अन्य लाभ यह तथ्य है कि आयन बीम प्रोटीन की लेबलिंग में उपयोग की जाने वाली फ्लोरोसेंट जांच से संकेत को नहीं बदलता है, इस प्रकार FIB माध्यमिक इलेक्ट्रॉन छवियों को प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी द्वारा प्राप्त छवियों के साथ सहसंबंधित करने का अवसर पैदा करता है।[6][7]







निक्षारण

इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के विपरीत, एफआईबी मूल रूप से नमूने के लिए विनाशकारी है। जब उच्च-ऊर्जा वाले गैलियम आयन नमूने पर प्रहार करते हैं, तो वे सतह से परमाणुओं को बाहर निकाल देंगे। गैलियम परमाणुओं को सतह के शीर्ष कुछ नैनोमीटरों में भी प्रत्यारोपित किया जाएगा और सतह को अनाकार बनाया जाएगा।

स्पटरिंग क्षमता के कारण, सूक्ष्म और नैनोस्केल पर सामग्री को संशोधित या मशीन करने के लिए, एफआईबी को सूक्ष्म और नैनो-मशीनिंग उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है। एफआईबी माइक्रोमशीनिंग अपने आप में व्यापक क्षेत्र बन गया है, लेकिन FIB के साथ नैनो मशीनिंग ऐसा क्षेत्र है जो अभी भी विकसित हो रहा है। इमेजिंग के लिए आम तौर पर सबसे छोटा बीम आकार 2.5–6 एनएम होता है। सबसे छोटी मिल्ड विशेषताएं कुछ बड़ी (10–15 एनएम) होती हैं क्योंकि यह कुल बीम आकार और मिल्ड किए जा रहे नमूने के साथ परस्पर क्रियाओं पर निर्भर होती है।

एफआईबी उपकरण सतहों को खोदने या मशीन करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, आदर्श एफआईबी अगली परत में परमाणुओं के किसी भी व्यवधान या सतह के ऊपर किसी भी अवशिष्ट व्यवधान के बिना परमाणु परत को दूर कर सकता है। अभी तक स्पटर के कारण मशीनिंग सामान्यतया पर सब-माइक्रोमीटर लंबाई के पैमाने पर सतहों को खुरदरा कर देती है।[8][9]

निक्षेप

आयन बीम प्रेरित निक्षेपण के माध्यम से सामग्री जमा करने के लिए एफआईबी का भी उपयोग किया जा सकता है। एफआईबी-सहायता प्राप्त रासायनिक वाष्प जमाव तब होता है जब गैस, जैसे कि टंगस्टन हेक्साकार्बोनिल (W(CO)6) (डब्ल्यू (सीओ) 6) को निर्वात कक्ष में पेश किया जाता है और नमूने पर केमिसॉर्ब (रासायनिक शोषण) की अनुमति दी जाती है। बीम के साथ क्षेत्र को स्कैन करके, अग्रदूत गैस अस्थिर और गैर-वाष्पशील घटकों में विघटित हो जाएगी; गैर-वाष्पशील घटक, जैसे टंगस्टन, सतह पर निक्षेपण के रूप में रहता है। यह उपयोगी है, क्योंकि बीम के विनाशकारी स्पटरिंग से अंतर्निहित नमूने की रक्षा के लिए जमा धातु को एक बलि परत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। नैनोमीटर से लेकर सैकड़ों माइक्रोमीटर तक की लंबाई में, टंगस्टन धातु का जमाव धातु की रेखाओं को सही जगह पर रखने की अनुमति देता है। अन्य सामग्री जैसे प्लैटिनम, कोबाल्ट, कार्बन, सोना आदि भी स्थानीय रूप से जमा किए जा सकते हैं।[8][9] गैस-समर्थित निक्षेपण और FIB नक़्क़ाशी प्रक्रियाएं नीचे दिखाई गई हैं।[10]

मौजूदा अर्धचालक उपकरण को पैच या संशोधित करने के लिए एफआईबी का उपयोग प्रायः अर्धचालक उद्योग में किया जाता है। उदाहरण के लिए, एकीकृत परिपथ में, गैलियम बीम का उपयोग अवांछित विद्युत कनेक्शनों को काटने और/या कनेक्शन बनाने के लिए प्रवाहकीय सामग्री जमा करने के लिए किया जा सकता है। अर्धचालक्स के प्रतिमानित डोपिंग में उच्च स्तर की सतह की बातचीत का उपयोग किया जाता है। FIB का उपयोग मास्क रहित आरोपण के लिए भी किया जाता है।

टीईएम तैयारी के लिए

अलग-अलग लंबाई के पैमानों पर दिखाए गए FIB का उपयोग करके तैयार किया गया TEM नमूना। बाईं ओर की दो छवियां नमूना तैयार करने वाले FIB पर अधिग्रहीत द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके बनाए गए नमूने को दिखाती हैं। एटॉमिक रेजोल्यूशन स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके इमेज किए गए नमूने को दिखाने वाली सही छवि।

इलेक्ट्रान सम्प्रेषित दूरदर्शी के लिए नमूने तैयार करने के लिए एफआईबी का भी सामान्यतया पर उपयोग किया जाता है। टीईएम को बहुत पतले नमूनों की आवश्यकता होती है, सामान्यतया पर ~ 100 नैनोमीटर या उससे कम। ऐसे पतले नमूने तैयार करने के लिए आयन मिलिंग या इलेक्ट्रोपॉलिशिंग जैसी अन्य तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, एफआईबी का नैनोमीटर-स्केल रिज़ॉल्यूशन रुचि के सटीक क्षेत्र को चुनने की अनुमति देता है, जैसे कि शायद अनाज की सीमा या सामग्री में दोष। यह महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, एकीकृत सर्किट विफलता विश्लेषण में। यदि चिप पर कई मिलियन में से विशेष ट्रांजिस्टर खराब है, तो उस एकल ट्रांजिस्टर का इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप नमूना तैयार करने में सक्षम एकमात्र उपकरण FIB है।[8][9] ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए नमूने तैयार करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एक ही प्रोटोकॉल का उपयोग नमूने के सूक्ष्म क्षेत्र का चयन करने, इसे निकालने और माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एसआईएमएस) का उपयोग करके विश्लेषण के लिए तैयार करने के लिए भी किया जा सकता है।[11]

एफआईबी नमूना तैयार करने की कमियां उपर्युक्त सतह क्षति और आरोपण हैं, जो उच्च-रिज़ॉल्यूशन "जाली इमेजिंग" टीईएम या इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी तकनीकों का उपयोग करते समय ध्यान देने योग्य प्रभाव उत्पन्न करते हैं। इस क्षतिग्रस्त परत को निम्न बीम वोल्टेज के साथ एफआईबी मिलिंग द्वारा कम किया जा सकता है, या एफआईबी प्रक्रिया के पूरा होने के बाद कम वोल्टेज वाले आर्गन आयन बीम के साथ मिलिंग द्वारा कम किया जा सकता है।[12]

एफआईबी तैयारी क्रायोजेनिक रूप से जमे हुए नमूनों के साथ उपयुक्त उपकरण में इस्तेमाल किया जा सकता है, जिससे जैविक नमूने, फार्मास्यूटिकल्स, फोम, स्याही और खाद्य उत्पादों जैसे तरल पदार्थ या वसा वाले नमूनों के क्रॉस सेक्शनल विश्लेषण की अनुमति मिलती है।[13]

एफआईबी का उपयोग द्वितीयक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एसआईएमएस) के लिए भी किया जाता है। मुख्य रूप से केंद्रित आयन बीम के साथ नमूना की सतह को बिखरना के बाद निकाले गए द्वितीयक आयनों को एकत्र और विश्लेषण किया जाता है।

संवेदनशील नमूनों को स्थानांतरित करने के लिए

ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) नमूनों (लैमेली, पतली फिल्मों, और अन्य यंत्रवत् और बीम-संवेदनशील नमूनों) के लिए तनाव और झुकने के न्यूनतम परिचय के लिए। जब केंद्रित आयन बीम (एफआईबी) के अंदर स्थानांतरित किया जाता है, तो लचीले धात्विक नैनोवायरों को विशिष्ट रूप से कठोर माइक्रोमैनिपुलेटर से जोड़ा जा सकता है।

इस पद्धति के मुख्य लाभों में नमूना तैयार करने के समय में उल्लेखनीय कमी (त्वरित वेल्डिंग और लो बीम करंट पर नैनोवायर की कटिंग), और तनाव-प्रेरित झुकने, पीटी संदूषण, और आयन बीम क्षति को कम करना सम्मिलित है।[14]

यह सीटू इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में नमूना तैयार करने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।

परमाणु जांच नमूना तैयार करने के लिए

परमाणु जांच टोमोग्राफी के लिए शंक्वाकार नमूने बनाने के लिए टीईएम नमूने बनाते समय लागू किए गए वही लगातार मिलिंग कदम लागू किए जा सकते हैं। इस मामले में, आयन कुंडलाकार मिलिंग पैटर्न में चला गया, जिसमें आंतरिक मिलिंग सर्कल उत्तरोत्तर छोटा होता जा रहा है। बीम करंट आम तौर पर नमूना को नुकसान पहुंचाने या नष्ट करने से बचने के लिए आंतरिक सर्कल जितना छोटा होता है, उतना ही कम हो जाता है।[15]

एफआईबी टोमोग्राफी

नमूने में उप-माइक्रोन सुविधाओं की साइट-विशिष्ट 3डी इमेजिंग के लिए केंद्रित आयन बीम शक्तिशाली उपकरण बन गया है। इस एफआईबी टोमोग्राफी तकनीक में, नमूने को इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके नई उजागर सतह की इमेजिंग करते समय नमूने के लिए लंबवत आयन बीम का उपयोग करके क्रमिक रूप से मिल्ड किया जाता है। यह तथाकथित, टुकड़ा और दृश्य दृष्टिकोण बड़े पैमाने पर नैनो-संरचनाओं को एसईएम के लिए उपलब्ध कई इमेजिंग मोडों में वर्णित करने की अनुमति देता है, जिसमें द्वितीयक इलेक्ट्रॉन, बैकस्कैटर इलेक्ट्रॉन और ऊर्जा फैलाव एक्स-रे माप सम्मिलित हैं। यह प्रक्रिया विनाशकारी है क्योंकि प्रत्येक छवि को एकत्र करने के बाद नमूना क्रमिक रूप से मिल जाता है। इमेज स्टैक को पंजीकृत करके और आर्टिफैक्ट्स को हटाकर छवियों की एकत्रित श्रृंखला को फिर से 3डी वॉल्यूम में पुनर्निर्मित किया जाता है। एफआईबी टोमोग्राफी को कम करने वाली प्रमुख कलाकृति आयन मिल करटेनिंग है, जहां मिल पैटर्न प्रत्येक छवि में बड़ी एपेरियोडिक धारियां बनाते हैं। डी-स्ट्रिपिंग एल्गोरिदम का उपयोग करके आयन मिल पर्दा हटाया जा सकता है। FIB टोमोग्राफी दोनों कमरे और क्रायो तापमान के साथ-साथ सामग्री और जैविक नमूनों दोनों पर की जा सकती है।

इतिहास

एफआईबी प्रौद्योगिकी का इतिहास

  • 1975: क्षेत्र उत्सर्जन प्रौद्योगिकी पर आधारित पहली एफआईबी प्रणालियाँ लेवी-सेटी[16][17] और ऑरलॉफ़ और स्वानसन[18] द्वारा विकसित की गईं और गैस क्षेत्र आयनीकरण स्रोतों (जीएफआईएस) का उपयोग किया।
  • 1978: एलएमआईएस पर आधारित पहला एफआईबी सेलिगर एट अल द्वारा बनाया गया था।[19]

एलएमआईएस का भौतिकी

  • 1600: गिल्बर्ट ने प्रलेखित किया कि उच्च तनाव के तहत द्रव एक शंकु बनाता है।
  • 1914: ज़ेलेनी ने कोन और जेट का अवलोकन किया और फ़िल्माया
  • 1959: रिचर्ड फेनमैन ने आयन बीम के उपयोग का सुझाव दिया।
  • 1964: टेलर ने इलेक्ट्रो हाइड्रोडायनामिक्स (ईएचडी) के समीकरणों के बिल्कुल शंक्वाकार समाधान का उत्पादन किया
  • 1975: क्रोहन और रिंगो ने पहला उच्च चमक आयन स्रोत: एलएमआईएस का उत्पादन किया

एलएमआईएस और एफआईबी के कुछ अग्रणी[20]

  • महोनी (1969)
  • सुदराउड एट अल। पेरिस इलेवन ओरसे (1974)
  • ह्यूजेस रिसर्च लैब्स, सेलिगर (1978)
  • ह्यूजेस रिसर्च लैब्स, कुबेना (1978 -1993)
  • ऑक्सफोर्ड मैयर विश्वविद्यालय (1980)
  • कल्हम यूके, रॉय क्लैम्पिट प्रीवेट (1980)
  • ओरेगन ग्रेजुएट सेंटर, एल. स्वानसन (1980)
  • ओरेगन ग्रेजुएट सेंटर, जॉन ऑरलॉफ|जे. ऑरलॉफ़ (1974)
  • एमआईटी, जे. मेल्न्गैलिस (1980)

हीलियम आयन सूक्ष्मदर्शी (HeIM)

व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों में देखा जाने वाला अन्य आयन स्रोत एक हीलियम आयन स्रोत है, जो Ga आयनों की तुलना में स्वाभाविक रूप से नमूने के लिए कम हानिकारक है, हालांकि यह अभी भी थोड़ी मात्रा में सामग्री को स्पटर करेगा, विशेष रूप से उच्च आवर्धन और लंबे स्कैन समय पर। चूंकि हीलियम आयनों को छोटे जांच आकार में केंद्रित किया जा सकता है और एसईएम में उच्च ऊर्जा (>1 केवी) इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत छोटे नमूना इंटरैक्शन प्रदान करते हैं, अच्छी सामग्री के विपरीत और ओ आयन सूक्ष्मदर्शी के बराबर या उच्च क्षेत्र की उच्च गहराई पर फ़ोकस की उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियां उत्पन्न कर सकता है। वाणिज्यिक उपकरण उप -1 एनएम रिज़ॉल्यूशन में सक्षम हैं।[21][22]

केंद्रित आयन बीम सेटअप में वियन फ़िल्टर

diagram showing the way the masses are selected
एफआईबी कॉलम में बड़े पैमाने पर चयन

Ga आयनों के साथ इमेजिंग और मिलिंग हमेशा नमूना सतह के पास Ga निगमन का परिणाम है। जैसा कि नमूना सतह स्पटरिंग यील्ड और आयन फ्लक्स (प्रति क्षेत्र प्रति समय आयनों) के समानुपातिक दर पर दूर होता है, Ga को नमूने में आगे प्रत्यारोपित किया जाता है, और Ga की स्थिर-अवस्था प्रोफ़ाइल तक पहुँच जाती है। यह आरोपण अक्सर अर्धचालक की श्रेणी में समस्या है जहां गैलियम द्वारा सिलिकॉन को अमोर्फाइज़ किया जा सकता है। गा एलएमआई स्रोतों के लिए वैकल्पिक समाधान प्राप्त करने के लिए, बड़े पैमाने पर फ़िल्टर किए गए कॉलम विकसित किए गए हैं, जो वीन फ़िल्टर तकनीक पर आधारित हैं। ऐसे स्रोतों में सम्मिलित हैं Au-Si, Au-Ge और Au-Si-Ge स्रोत जो Si, Cr, Fe, Co, Ni, Ge, In, Sn, Au, Pb और अन्य तत्व उपलब्ध कराते हैं।

वीन फिल्टर का सिद्धांत लंबवत इलेक्ट्रोस्टैटिक और त्वरित कणों पर काम करने वाले चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रेरित विपरीत बलों के संतुलन पर आधारित है। उचित द्रव्यमान प्रक्षेप पथ सीधा रहता है और द्रव्यमान चयन छिद्र से गुजरता है जबकि अन्य द्रव्यमान रुक जाते हैं।[23]

गैलियम के अलावा अन्य स्रोतों के उपयोग की अनुमति देने के अलावा, ये कॉलम विभिन्न प्रजातियों से केवल वीन फ़िल्टर के गुणों को समायोजित करके स्विच कर सकते हैं। बड़े आयनों का उपयोग छोटे आयनों के साथ समोच्चों को परिष्कृत करने से पहले तेजी से मिलिंग करने के लिए किया जा सकता है। उपयोगकर्ता उपयुक्त मिश्र धातु स्रोतों के तत्वों के साथ अपने नमूने डोप करने की संभावना से भी लाभान्वित होते हैं।

बाद की संपत्ति ने चुंबकीय सामग्री और उपकरणों की जांच में बहुत रुचि दिखाई है। खिज्रोएव और लिट्विनोव ने चुंबकीय बल माइक्रोस्कोप (एमएफएम) की मदद से दिखाया है कि आयनों की एक महत्वपूर्ण खुराक है जो चुंबकीय गुणों में बदलाव का अनुभव किए बिना चुंबकीय सामग्री को डीमैग्नेटाइज कर सकती है। इस तरह के अपरंपरागत परिप्रेक्ष्य से एफआईबी का उपयोग करना आज विशेष रूप से उपयुक्त है जब इतनी सारी नई तकनीकों का भविष्य तेजी से प्रोटोटाइप नैनोस्केल चुंबकीय उपकरणों को बनाने की क्षमता पर निर्भर करता है।[24]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Burnett, T.L.; Kelley, R.; Winiarski, B.; Contreras, L.; Daly, M.; Gholinia, A.; Burke, M.G.; Withers, P.J. (2016-02-01). "Xe प्लाज्मा FIB डुअल बीम माइक्रोस्कोपी द्वारा बड़ी मात्रा में सीरियल सेक्शन टोमोग्राफी". Ultramicroscopy (in English). 161: 119–129. doi:10.1016/j.ultramic.2015.11.001. ISSN 0304-3991. PMID 26683814.
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  13. ↑ "क्रायो-एसडीबी का उपयोग कर शीतल सामग्री की अनूठी इमेजिंग" (PDF). Retrieved 2009-06-06.
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