Helium Ion Microscopy: Principles and Applications

میکروسکوپ یون هلیوم: اصول و کاربردها این تئوری را توصیف می کند و جزئیات عملی را در مورد چرایی اسکن میکروسکوپ ها با استفاده از پرتوهای یون های نور - مانند یون هلیوم توضیح می دهد. میکروسکوپ (HIM) - قرار است به ابزار تصویربرداری انتخابی برای قرن بیست و یکم تبدیل شوند. موضوعات پوشش داده شده شامل اصول، عملکرد و عملکرد منبع یون میدان گازی (GFIS) و مقایسه اپتیک میکروسکوپ‌های پرتوی یونی و الکترونی شامل شرایط عملکرد، وضوح و عملکرد سیگنال به نویز است. اصول فیزیکی تولید الکترون ثانویه ناشی از یون (iSE) توسط یون ها مورد بحث قرار می گیرد و یک پایگاه داده گسترده از بازده iSE برای بسیاری از عناصر و ترکیبات به عنوان تابعی از گونه های یون فرودی و انرژی آن گنجانده شده است. آسیب پرتو و شارژ اغلب نتایج تابش پرتو یونی است و تکنیک هایی برای به حداقل رساندن چنین مشکلاتی ارائه شده است. علاوه بر تصویربرداری، از پرتوهای یونی می توان برای رسوب کنترل شده یا حذف مواد انتخابی با دقت نانومتری استفاده کرد. تکنیک ها و شرایط مورد نیاز برای ساخت نانو مورد بحث و نشان داده شده است. در نهایت، مشکل انجام میکروآنالیز شیمیایی با پرتوهای یونی در نظر گرفته شده است. یون‌های کم انرژی نمی‌توانند تشعشعات اشعه ایکس را ایجاد کنند، بنابراین تکنیک‌های جایگزین مانند تصویربرداری پس‌اسکتر رادرفورد (RBI) یا طیف‌سنجی جرمی یون ثانویه (SIMS) مورد بررسی قرار می‌گیرند.

Helium Ion Microscopy: Principles and Applications describes the theory and discusses the practical details of why scanning microscopes using beams of light ions – such as the Helium Ion Microscope (HIM) – are destined to become the imaging tools of choice for the 21st century. Topics covered include the principles, operation, and performance of the Gaseous Field Ion Source (GFIS), and a comparison of the optics of ion and electron beam microscopes including their operating conditions, resolution, and signal-to-noise performance. The physical principles of Ion-Induced Secondary Electron (iSE) generation by ions are discussed, and an extensive database of iSE yields for many elements and compounds as a function of incident ion species and its energy is included. Beam damage and charging are frequently outcomes of ion beam irradiation, and techniques to minimize such problems are presented. In addition to imaging, ions beams can be used for the controlled deposition, or removal, of selected materials with nanometer precision. The techniques and conditions required for nanofabrication are discussed and demonstrated. Finally, the problem of performing chemical microanalysis with ion beams is considered. Low energy ions cannot generate X-ray emissions, so alternative techniques such as Rutherford Backscatter Imaging (RBI) or Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) are examined.