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離子研磨儀是一種用于處理材料樣品的設(shè)備，常用于掃描電鏡制樣過(guò)程中。它通過(guò)使用離子束來(lái)去除樣品表面的材料，從而制備平整的表面。這種設(shè)備在掃描電鏡和其他材料分析儀器的樣品制備過(guò)程中，用于獲得高質(zhì)量的樣品表面以進(jìn)行分析和觀察。

那么，掃描電鏡在什么情況下需要搭配離子研磨儀？

以下兩個(gè)案例將直觀地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題：

因此，使用離子研磨儀后，將有助于得到材料表面更豐富更準(zhǔn)確的形貌信息。對(duì)于一般的內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察，使用傳統(tǒng)的機(jī)械研磨即可以達(dá)到需要的分析效果，但是對(duì)于某些精度要求較高或是機(jī)械研磨外部應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生影響的情況下，使用高精度、無(wú)應(yīng)力的、無(wú)接觸式的研磨——離子研磨就很有必要。電子行業(yè)通常要求精度較高的結(jié)構(gòu)分析，例如細(xì)微失效缺陷分析；或是對(duì)處理應(yīng)力有較高要求的缺陷分析，例如樹(shù)脂與玻纖布的結(jié)合，銅箔厚度的仲裁測(cè)量等；這類情況下傳統(tǒng)的機(jī)械研磨就無(wú)法再達(dá)到預(yù)期的觀察效果。

機(jī)械研磨作為最常用的粗樣制備手段，通常的機(jī)械研磨和拋光會(huì)在表面上形成 1 nm 至 100 nm 厚度的非晶層，稱為 Beilby 層。Beilby 層會(huì)掩蓋住大部分的樣品真實(shí)信息，對(duì)掃描電鏡表征產(chǎn)生很大的影響。特別對(duì)于常見(jiàn)的金剛石拋光技術(shù)，因?yàn)樗鼤?huì)使表面的晶粒變形，從而影響表征結(jié)果（例如金相樣品）。離子研磨技術(shù)則克服了上述所有困難，從而提供了高分辨率表征所需的表面光潔度。

離子研磨實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，首先通過(guò)一個(gè)高壓電極來(lái)對(duì)氬氣進(jìn)行電離，從而形成氬離子；繼而再通過(guò)一個(gè)高壓電場(chǎng)來(lái)對(duì)氬離子實(shí)施加速，經(jīng)過(guò)帶有偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的離子槍頭，使其形成離子束對(duì)需要研磨的樣品進(jìn)行轟擊，將樣品表面物質(zhì)以原子的形態(tài)清除出去，以使得樣品達(dá)到無(wú)應(yīng)力研磨的效果。如圖 1 所示。在整個(gè)過(guò)程中會(huì)調(diào)整一些參數(shù)，例如離子能量，離子束入射角，以優(yōu)化樣品制備時(shí)間和表面質(zhì)量。

離子研磨原理

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為了研究不同循環(huán)次數(shù)與充電速率下鋰電池負(fù)極石墨顆粒內(nèi)裂紋的形成，需要對(duì)顆粒截面微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。鋰電池材質(zhì)較軟，機(jī)械拋光或切割會(huì)破壞顆粒，因此需要離子研磨進(jìn)行樣品制備以準(zhǔn)確分析材料的微觀結(jié)構(gòu)。

鋰電池負(fù)極石墨顆?！词褂?Technoorg Linda 離子研磨儀制樣（飛納臺(tái)式電鏡拍攝）

鋰電池負(fù)極石墨顆?！褂?Technoorg Linda 離子研磨儀切開(kāi)負(fù)極材料粉末顆粒（飛納臺(tái)式電鏡拍攝）

Technoorg Linda 離子研磨儀處理鋁合金表面后，使用飛納臺(tái)式掃描電鏡能譜一體機(jī)，即刻就能分析鋁合金材料表面的形貌和成分。夾雜是鑄造鋁合金中普遍存在的問(wèn)題，夾雜物的檢測(cè)對(duì)于鑄件的質(zhì)量控制非常重要。

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