Электронная микроскопия. Подготовка тонкого образца для просвечивающего электронного микроскопа⁠⁠

Просвечивающий Электронный Микроскоп (ПЭМ) по принципу работы похож на проектор. Пучок электронов проходит через образец и проецируется на экран или камеру, формируя увеличенное изображение. Чтобы "просветить" образец насквозь нужно 2 вещи:  первая - электроны с высокой энергией (100-300 кэВ обычно, есть монстры с энергиями до мегавольт...), вторая -  тонкий образец. Чем тоньше - тем лучше. Типичная толщина хорошего образца около 20-50 нанометров. 

Есть разные способы добиться такой толщины для "электронной прозрачности". Сегодня хочу показать один из способов - подготовка с помощью сфокусированного ионного пучка.

На фото ниже  - сканирующий электронный микроскоп. Однако, кроме электронной колонны расположенной вертикально (под черным кожухом),  здесь есть вторая колонна - ионная (слева, со знаком радиационной опасности).

Эта ионная колонна формирует фокусированный пучок ионов галлия (Ga+ Focused ion beam - FIB).Применений у этого метода огромное множество- получение изображений, создание наноструктур на поверхности,томография и еще много чего, включая пробоподготовку для ПЭМ... Грубо говоря, это нож с острием менее 10 нанометров толщиной, который позволяет вырезать из требуемой области объемного образца маленький кусочек (будь то сбойный транзистор из микропроцессора или кусочек из стенки цилиндра ДВС...)

Склеил небольшой таймлапс для примера. Целью была подготовка тонкого поперечного сечения образца для исследования оксидного слоя на его поверхности после лазерной обработки.
Процесс можно разделить на несколько этапов:
1. Локальное осаждение слоя платины для защиты поверхности.
2. Подготовка траншей вокруг будущего образца
3. Извлечение образца с помощью микроманипулятора и перенос на держатель для ПЭМ.
4. Последовательное утонение образца с двух сторон до требуемой толщины.

Далее,  этот тонкий образец можно исследовать в просвесивающем электронном микроскопе.