Назначение
Микроскоп электронно-ионный сканирующий Helios G4 PFIB UXe (далее - микроскоп) предназначен для измерений линейных размеров элементов микро- и нанорельефа поверхности твердотельных образцов, исследования их элементного состава и кристаллографической структуры, проведения локальной структурной модификации поверхности твердотельных объектов сфокусированным пучком ионов Xe, а также подготовки поперечных срезов для просвечивающего электронного микроскопа.
Описание
Принцип действия микроскопа основан на совместном использовании сфокусированного электронного пучка для визуализации и измерения характерных размеров элементов поверхностного рельефа и сфокусированного пучка ионов Xe для локального контролируемого травления поверхности твердотельных объектов по заданной программе. Формирование изображения в микроскопе происходит за счет модуляции яркости соответствующей точки монитора видеоконтрольного устройства сигналами, пропорциональными числу зарегистрированных вторичных или обратноотраженных электронов, возникающих при сканировании сфокусированного электронного или ионного зонда по поверхности объекта. Отношение размера изображения на мониторе к размеру растра на образце определяет увеличение микроскопа.
Микроскоп может работать в следующих режимах:
- вторичной электронной эмиссии;
-детектирования обратно отраженных электронов,
- сканирующей просвечивающей электронной микроскопии, в том числе темнопольном и светлопольном режимах;
-дифракции обратно-рассеянных электронов,
-картирования элементного состава, в том числе объемного с использованием послойного травления образца ионами Xe.
Для повышения разрешения в микроскопе предусмотрена магнитная иммерсионная линза, используемая с детектором электронов установленным внутри электронной колонны, за полюсным наконечником. Так же, есть возможность подавать дополнительный потенциал на столик в пределах от -4 кВ до 50 В.
Конструктивно микроскоп выполнен в напольном варианте и состоит из основного блока, стойки электроники, рабочего стола с управляющим компьютером и отдельно стоящих форвакуумного насоса, чиллера и компрессора. Основной блок включает электроннооптическую систему (колонну) с полевым катодом типа Шоттки с монохроматором, ионную колонну с плазменным источником ионов Xe, камеру образцов с механизмом их перемещения на основе предметного столика с пьезоприводом, детекторы вторичных, отраженных и прошедших электронов, вакуумную систему на основе безмасляных турбомолекулярного и магниторазрядного насосов, блок электроники, энергодисперсионный спектрометр EDAX Octane Elite Super, систему анализа дифракции отраженных электронов на основе EBSD системы EDAX Hikari Plus, манипулятор EasyLift Nanomanipulator, встроенный в камеру образцов, систему впрыска газов для осаждения Pt, W и C. Вакуумная камера оборудована системой плазменной очистки образцов и содержимого камеры от углеводородных загрязнений.
Пломбирование микроскопа не предусмотрено. Общий вид микроскопа и место нанесения знака поверки приведены на рисунке 1.
UXe
Программное обеспечение
Управление микроскопом и обработка результатов измерений осуществляется с помощью ПЭВМ с использованием специализированного программного обеспечения (ПО) «XT UI». ПО «XT UI» позволяет проводить измерения линейных размеров элементов рельефа по осям X и Y. ПО «XT UI» не может быть использовано отдельно от микроскопа.
Идентификационные данные программного обеспечения указаны в таблице 1. Таблица 1
| Идентификационное наименование ПО | XT UI |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 14.5.0.3707 |
| Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | - |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО | - |
Уровень защиты ПО соответствует типу «средний» согласно Р 50.2.077 -2014.
Технические характеристики
Т аблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений линейных размеров, мкм | от 0,005 до 1000 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений линейных размеров, нм (L- линейный размер, нм) | ±(1+0,04-L) |
| Пространственное разрешение для электронной колонны в режиме вторичной эмиссии при ускоряющем напряжении 15 кВ, нм, не более | 0,6 |
| Энергетическое разрешение энергодисперсионного спектрометра на линии Ка марганца,эВ, не более | 125 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон регулирования увеличения, крат | от 30 до 1000000 |
| Диапазон регулировки ускоряющего напряжения для электронной пушки, кэВ | от 0,35 до 30 |
| Разброс энергий электронов пучка от установленного значения после монохроматора, эВ, не более | 0,2 |
| Диапазон регулировки ускоряющего напряжения для ионной пушки, кэВ | от 0,5 до 30 |
| Диапазон значений токов электронного пучка, нА | от 0,0008 до 100 |
| Диапазон значений токов ионного пучка, нА | от 0,001 до 2500 |
| Максимальный размер изображения, пикселей | 6144х4096 |
| Минимальный шаг перемещения иглы микроманипулятора, нм, не более | 50 |
| Активная площадь детектора энергодисперсионного спектрометра, мм | 70 |
| Диапазон определяемых элементов | от С до Am |
| Максимальная скорость счета импульсов энергодисперсионного спектрометра, импульсов/сек | 1600000 |
| Масса, включая все комплектующие, кг, не более | 1150 |
| Габаритные размеры основных составных частей (ДхШхВ), мм, не более: - основной блок - стойка электроники; - рабочий стол с управляющим компьютером - форвакуумный насос | 1185x1332x1907 660x1055x1949 1300x800x1200 730x500x700 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающей среды, °С -относительная влажность воздуха, %, не более | от +18 до +22 80 |
| Напряжение питания от однофазной сети переменного тока частотой 50/60 Гц, В | от 110 до 240 |
| Потребляемая мощность, не более, Вт | 3500 |
Знак утверждения типа
наносится на лицевую панель основного блока микроскопа в виде наклейки, и на титульный лист эксплуатационной документации типографским способом.
Комплектность
Т аблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Микроскоп электронноионный сканирующий | Helios G4 PFIB UXe | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации | - | 1 экз. |
| Методика поверки | - | 1 экз. |
Поверка
осуществляется по документу МП 80056-20 «ГСИ. Микроскоп электронно-ионный сканирующий Helios G4 PFIB UXe. Методика поверки», утвержденному АО «НИЦПВ» 18 марта 2020 г.
Основные средства поверки:
-мера ширины и периода специальная МШПС-2.0К (рег. №33598-06);
- мера длины концевая плоскопараллельная номинальным значением 1 мм 3 -го разряда согласно Государственной поверочной схеме (Приказ Росстандарта от 29.12.2018 №2840);
- стандартный образец состава марганца металлического типа Мн95 (Ф5) ГСО 1095 -90П.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемого микроскопа с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на лицевую панель основного блока микроскопа в виде наклейки, как показано на рисунке 1 и на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационной документации.
Нормативные документы
Техническая документация фирмы Thermo Fisher Scientific Electron Microscopy,
США
80056-20: Методика поверкиСкачать1.3 Мб
4065-74
