蔡司双束电镜Crossbeam系列

专为高通量3D分析和样品制备量身打造的FIB-SEM

蔡司双束电镜Crossbeam系列

专为高通量3D分析和样品制备量身打造的FIB-SEM

蔡司双束电镜Crossbeam系列结合了高分辨率场发射扫描电镜(FE-SEM)的出色成像和分析性能,以及新一代聚焦离子束(FIB)的优异加工能力。无论是用于多用户实验平台,还是科研或工业实验室, 利用Crossbeam系列模块化的平台设计理念,您可基于自身需求随时升级仪器系统(例如使用LaserFIB进行大规模材料加工)。在加工、成像或是实现三维重构分析时,Crossbeam系列将大大提升您的聚焦离子束(FIB)应用效率。

  • 使您的扫描电镜(SEM)具备强大的洞察力
  • 提升您的聚集离子束(FIB)样品制备效率
  • 在您的双束电镜(FIB-SEM)分析中体验出色的三维空间分辨率
观看视频了解蔡司双束电镜Crossbeam系列如何帮助图宾根大学的Benedikt Müller和罗伊特林根自然与医学研究院的Claus Burkhardt进行TEM薄片样品制备工作,用于研究NanoSQUIDS微纳超导量子干涉装置的晶体结构。

产品优势

带Gemini光学系统的蔡司Crossbeam
配置Gemini光学系统的蔡司双束电镜Crossbeam系列

使您的扫描电镜具备强大的洞察力

  • 通过样品台减速技术(Tandem decel,新型蔡司Gemini电子光学系统的一项功能)实现低电压电子束分辨率提升高达30%。
  • 使用Gemini电子光学系统,您可以从高分辨率扫描电镜(SEM)图像中获取真实的样品信息。
  • 在进行高度灵敏表面二维成像或三维断层成像时,您可以信赖蔡司双束电镜Crossbeam系列的性能。
  • 即使在使用非常低的加速电压时也可获得高分辨率、高对比度和高信噪比的清晰图像。
  • 借助一系列的探测器实现样品的全方位表征;使用独特的Inlens EsB探测器获得更纯的材料成分衬度。
  • 使用低电压表征不导电样品,消除荷电效应的影响。

提升您的聚焦离子束(FIB)样品制备效率

  • 得益于智能聚焦离子束(FIB)的扫描策略,移除材料相比以往实验快40%以上。
  • 镓离子FIB镜筒Ion-sculptor采用了全新的加工方式:尽可能减少样品损伤,提升样品质量,从而加快实验进程。
  • 使用高达100 nA的离子束束流,高效而精确地处理样品,并保持高分辨率。
  • 制备TEM样品时,请使用镓离子FIB镜筒Ion-sculptor的低电压功能:获得超薄样品的同时,尽可能降低非晶化损伤。
蔡司Crossbeam的聚焦离子束镜筒,蔡司Ion-sculptor。
焊料的3D断层扫描,该图像是结合了成像和EDS分析的多模式工作流程的一部分。

在您的双束电镜分析中体验出色的三维空间分辨率

  • 体验整合的三维能谱和EBSD分析所带来的优势。
  • 在切割、成像或执行三维分析时,Crossbeam系列将提升您的FIB应用效率。
  • 使用先进的快速精准三维成像及分析软硬件包——Altas 5来扩展您的Crossbeam性能。
  • 使用Atlas 5中集成的三维分析模块可在三维断层成像过程中进行EDS和EBSD分析。
  • 双束电镜的断层成像可获得优异的三维空间分辨率和各向同性的三维体素尺寸;使用Inlens EsB探测器探测小于3 nm的深度,可获得极表面的材料成分衬度图像。
  • 在加工过程中收集连续切片图像以节省时间;精确的体素尺寸和自动流程保证图像质量。

蔡司双束电镜Crossbeam系列

蔡司Crossbeam 350
Crossbeam 350

利用低真空操作,使用可变压力模式对含有气体或带电的样品进行原位实验。通过独特的Gemini电子光学系统和镓离子FIB镜筒Ion-sculptor,实现高质量成像。

蔡司Crossbeam 550
Crossbeam 550

为您进行要求苛刻的材料表征并选择适合您的样品尺寸——标准尺寸或大尺寸。Gemini 2电子光学系统即使在低电压和高束流条件下亦可提供高分辨率。如需在高束流条件下获得高分辨率图像以及进行快速分析,这无疑是您的理想之选。

蔡司Crossbeam laser
Crossbeam Laser

用于切割大量材料和制备大样品的仪器——交换舱内的飞秒激光助力原位研究,避免了舱室污染,并可配置于Crossbeam 350和550,快速找到深埋结构的入口以及制备要求苛刻的结构(如原子探针样品)。

ZEISS Correlative Cryo Workflow(蔡司冷冻关联工作流程)
Correlative Cryo Workflow(冷冻关联工作流程)

这种用于在冷冻条件下进行TEM薄片制备和体积成像的解决方案能够实现接近原生状态的成像。关联宽场显微镜、激光共聚焦显微镜和双束电镜, 同时保持多功能双束电镜的灵活性。

加装飞秒激光系统的蔡司双束电镜Crossbeam Laser工作流程

LaserFIB工作流程助力您实现高分辨率成像和高通量分析

快速到达感兴趣的深埋位置,进行跨尺度的关联工作流程,通过大体积分析获得更好的样本代表性,并执行三维成像和分析。为您的Crossbeam系列加装飞秒激光系统,大幅度提升样品制备效率。

观看动画了解如何在电子样品上进行LaserFIB工作流程。在该实验中,XRM无损定位缺陷,利用飞秒激光系统加工感兴趣区域(ROI)以使其暴露,从而使用FIB进行精细抛光,最后用SEM对其进行分析。
  • 快速实现深埋结构的表征。
  • 制备超大截面(宽度和深度可达毫米级)。
  • 通过飞秒激光系统在真空环境中对样品进行加工,有效避免热效应对样品的损伤。
  • 激光加工在独立的舱室内完成,不会污染电镜主舱室和探测器。
  • 可与三维X射线显微镜进行关联,精准定位深埋在样品内部的感兴趣区域(ROI)。
1. 执行激光加工的设置步骤

1. 执行激光加工的设置步骤

  • 将样品装载到样品夹上并传送到双束电镜主舱室
  • 导入、覆盖和对齐蔡司关联工作区的三维 X 射线数据或二维光学显微镜图像等
  • 找到您的感兴趣区域,获取参考图像
2. 注册SEM和激光坐标

2. 对齐扫描电镜和激光坐标

  • 使用SEM扫描四个样品架基准点以锁定样品和SEM坐标
  • 将样品运送到集成飞秒(fs)激光室
  • 使用飞秒激光扫描四个样品架基准点以锁定样品和激光坐标
  • SEM和激光坐标现已对齐
自上而下的SEM视图
自上而下的SEM视图
横截面SEM视图
横截面SEM视图

3. 加工大量材料

  • 绘制您的激光图案
  • 曝光您的激光图案
  • 以优于2µm的目标精度快速去除大量材料
聚焦离子束抛光横截面SEM视图
FIB抛光横截面SEM视图
横截面,显示缺陷的细节
横截面,显示缺陷的细节

4. 将样品传送到双束电镜主舱室,让您的双束电镜继续工作

  • 已经能够观察到微结构细节
  • 根据高分辨率成像的需要执行FIB抛光
  • 使用新颖的工作流程创建TEM和原子探针样品
  • 通过即时SEM反馈,快速优化激光方案

TEM薄片制备的工作流程

高效率、高质量地完成样品制备

导航到您的感兴趣区域
导航到您的感兴趣区域。

导航到您的感兴趣区域

TEM薄片制备对于几乎每一位双束电镜用户显得至关重要。蔡司为特定位置的样品制备提供自动化工作流程,加工所得薄片适用于原子级别的高分辨率TEM和STEM成像和分析。导航到样品的感兴趣区域(ROI),为您从大块样品中提取包括感兴趣区域(ROI)在内的TEM薄片,以进行大体积切割或挖槽,并在适当的位置进行提取和减薄。

可选插件

1. 自动导航到样品的感兴趣区域(ROI)

  • 无需耗时搜索感兴趣区域(ROI)即可开始工作流程
  • 使用交换舱内的导航摄像头定位样本
  • 集成的用户界面可以轻松导航到您的感兴趣区域(ROI)
  • 让您受益于SEM的大型、无失真视场
一个制备好可以进行提取的铜样品薄片

2. 自动样品制备(ASP)可从大块样品中制备薄片

  • 通过简单的三步流程开始制备
  • 定义配方,包括漂移校正、沉积以及粗磨和细磨
  • FIB镜筒的离子光学器件可实现高通量工作流程
  • 复制配方并根据要求重复操作,以开始批量制备
蔡司Crossbeam中TEM薄片制备工作流程的一部分

3. 提取薄片

  • 装入显微操作器并将薄片连接到其尖端
  • 从大块样品上切下薄片
  • 然后可以提取薄片并可以运送到TEM网格
最终减薄后硅胶样品的TEM薄片

4. 减薄:最后一步很关键,因为它决定了您的TEM薄片质量

  • 该仪器的设计使您能够实时监测减薄过程,获得所需薄片厚度
  • 同时使用两个监测器信号来判断薄片厚度,一方面您可获得可重复制作的最终厚度(使用SE探测器),一方面您可控制表面质量(使用Inlens SE探测器)
  • 制备高质量样品,其非晶化可忽略不计

冷冻条件下的TEM薄片制备和体积成像

蔡司冷冻配件工具包的组件
蔡司冷冻配件工具包的组件

冷冻电镜技术可以检查接近原生状态的细胞结构。然而,用户面临着复杂的挑战,例如冷冻样品制备、去玻璃化、冰污染、样品丢失或不同成像模式之间无法关联。蔡司冷冻关联工作流程(Correlative Cryo Workflow)通过简单易用的无缝工作流程,关联宽场显微镜、激光共聚焦显微镜和双束电镜,以实现体积成像和TEM薄片的高效制备。该解决方案提供了针对冷冻关联工作流程需求而优化的硬件和软件,从荧光大分子的定位到高衬度体积成像和用于冷冻电子断层成像的薄片减薄。

接近原始状态的成像

  • 多模式间无缝衔接的冷冻关联工作流程
  • 保护样品不受到去玻璃化和冰污染的影响。
  • 高分辨率冷冻荧光成像。
  • 高对比度冷冻三维结构成像和三维重建。
  • 用于冷冻透射的薄片制备
  • 用于满足冷冻和室温情况下的多种需求
实验室中的Correlative Cryo Workflow(冷冻关联工作流程)

简化的工作流程,助力您专注研究

蔡司冷冻关联工作流程(Correlative Cryo Workflow)帮助您轻松应对来自冷冻条件下联接不同成像方式的挑战。该工作流程可以联接光学显微镜和电子显微镜,从而实现体积成像和TEM薄片的高效制备。专用配件简化工作流程,实现冷冻样品在显微镜之间的安全转移。蔡司联用软件ZEN Connect保障您的数据管理,让您对整个工作流程中所得数据均了如指掌。结合一系列处理工具,帮助您获得更佳的成像结果。

双重标记酵母细胞(CNM67-tdTomato和NUP-GFP)。
双重标记酵母细胞(CNM67-tdTomato和NUP-GFP)。

优异的部件为您带来出色的数据质量

得益于高兼容性的冷冻物镜和高灵敏度的Airyscan探测器,蔡司LSM系统让您能够以高分辨率探测和定位蛋白质和细胞结构,同时温和的激光和恒定的低温系统防止您的样品产生去玻璃化效应。即使不对您的样品进行重金属染色,蔡司双束电镜Crossbeam系列可以让您获得高对比度的三维结构成像。无论您是否跟进后续的TEM研究,这两种模式均为彻底研究超微结构提供了有价值的功能和结构信息。

配备冷冻设备的核心成像设施

多功能解决方案,让成像平台保持高效工作

不同于其他解决方案,该工作流程涉及的蔡司显微镜不仅可用于冷冻显微镜技术,也可用于室温的应用,这一点在显微镜不能完全用于冷冻实验的情况下尤其有益。将设备从冷冻状态转换为室温状态非常快速且无需专业技术,这种灵活性为用户提供了更多的实验时间,成像平台可以从更高的利用率和更快的投资回报中受益。

了解蔡司双束电镜Crossbeam系列背后的技术

扫描电镜电子光学器件

两种镜筒可供选择

和所有的蔡司场发射扫描电镜一样,蔡司双束电镜Crossbeam系列的场发射扫描电镜镜筒基于Gemini电子光学系统。目前两款镜筒:配置Crossbeam 350的Gemini I VP镜筒和配置Crossbeam 550的Gemini II镜筒可供您选择。

场发射扫描电镜专为高分辨率成像而设计,其性能取决于它的电子光学镜筒。Gemini技术支持所有的蔡司场发射扫描电镜和双束电镜:特别为各种样品,尤其是低电压下提供高分辨和高效且操作简单的探测。

Gemini电子光学系统主要有三个特征

  • Gemini物镜是静电透镜和电磁透镜复合的电子光学结构,可大大提升镜筒的使用效果,面对富有挑战性的磁性样品同样有出色的成像效果。
  • Gemini镜筒配置的电子束加减速技术,可保证电子束斑尺寸和高信噪比。
  • Gemini镜筒内设置的探测器,可确保信号的高效收集,可同时收集二次电子(SE)和背散射电子(BSE)信号。

从您的双束电镜应用获益

  • 扫描电镜电子束对准可长期保持稳定,改变探针电流和加速电压对系统几乎没有影响。
  • 无磁场泄露的光学系统可实现大视野无畸变高分辨成像。
  • 样品倾斜转动时不影响电子光学系统的表现。
带Gemini I SEM镜筒的蔡司Crossbeam
蔡司双束电镜Crossbeam 350:Gemini镜筒配备单聚光镜、两个Inlens探测器,具有可变气压功能。
带Gemini II SEM镜筒的蔡司Crossbeam
蔡司双束电镜Crossbeam 550:Gemini II 镜筒配有双聚光镜和两个Inlens探测器。

带Gemini I VP的蔡司Crossbeam 350

  • 更广的样品和环境适用性
  • 放气或者荷电样品原位实验的可行性
  • 利用Inlens EsB探测器实现独特的材料成分衬度

带Gemini II的蔡司Crossbeam 550

  • 基于双聚光镜系统,在低电压大束流下依然可以获得高分辨图像
  • 通过高分辨成像及快速分析技术可在短时间内获得更多信息
  • 使用Inlens SE和EsB探测器实现形貌及成分衬度同时成像

Gemini新型光学系统

得益于高度灵敏的表面成像分析

在低着陆能量下获取高分辨图像已经成为SEM应用的标准。本质上因为:

  • 光束敏感样品
  • 非导电材料
  • 获得真实样品表面信息,而不受样品更深层背景信号的干扰

Gemini独特的电子光学结构优化低电压和超低电压的分辨率并且增强了衬度。
其技术特点为使用高分辨率电子枪模式和可选的样品台减速技术(Tandem decel)。

  • 高分辨率电子枪模式通过将电子束最初能量色散降低30%,令电子束色差尽可能降低。
带样品台减速技术(Tandem decel)的蔡司Crossbeam 550物镜
样品台减速技术可选样品偏压高达5 kV,进一步提高了低电压下的出色成像能力

样品台减速技术现配置给蔡司Crossbeam350/550,可以在两种不同的模式下使用:

  • 样品台减速技术(Tandem decel)采用两步式电子束减速模式,它结合了电子束推进器技术和对样品施加的高负偏压,使入射束的电子减速,进而有效降低着陆电压。
  • 施加50V到100V之间的可变负偏压,一种应用模式可增强您图像的对比度。
  • 施加1kV到5kV之间的负偏压,提高您图像的低加速电压分辨率。

双束电镜技术

发现一种新的聚焦离子束(FIB)处理方式

镓离子FIB镜筒Ion-sculptor 可在不影响加工精度的情况下加快您的FIB工作进程,并让您受益于其对任何样品的低电压性能。

蔡司Crossbeam 550配有Gemini II镜筒,包括双聚光镜和两个Inlens探测器以及一个以54°倾斜角度装置的FIB镜筒。
蔡司双束电镜Crossbeam 550配有Gemini II镜筒,包括双聚光镜和两个Inlens探测器以及一个以54°倾斜角度装置的FIB镜筒

蔡司Crossbeam产品系列配有新一代的镓离子FIB镜筒——Ion-sculptor,具有可实现高通量的高电流以及用于高样品质量的出色低电压性能。

  • 充分利用镓离子FIB镜筒Ion-sculptor在低电压下的出色性能来提升样品质量。
  • 尽可能减少您样品的非晶化并使您在减薄后获得出色结果。
  • 产品具备全面稳定性,确保您获得精准且可重复的结果。
  • 通过快速探头电流交换加速您的FIB应用。
  • 借助高达100 nA的电子束流可进行高通量实验。
  • 实现小于3 nm的出色的FIB分辨率。
  • Crossbeam产品系列配有用于长期实验的自动FIB发射恢复功能。

应用

材料科学

纳米材料
FIB在硅胶中切割一个螺旋的实时成像,使用Inlens探测器进行SEM成像。

A)

横截面的特写显示了一张Inlens SE图像上的表面信息。

B)

EDS图像中镧(红色)和锰(绿色)的分布

能源材料
锂离子电池关键特征的横截面以及LiMn2O4阴极材料的三维断层扫描和三维分析。横截面的特写显示了一张Inlens SE图像上的表面信息A)。EDS 图像中镧(红色)和锰(绿色)的分布B)

在铜半圆网格上通过fs-laser制备H-bar薄片

工程材料
通过飞秒激光在铜半圆网格上制备H-bar薄片。左边的薄片宽400 μm,深215 μm,顶部存在约20 μm的厚度。由飞秒激光在34秒内加工完成。接下来FIB减薄步骤中需要的工作量大大减少。

经全自动加工而成的高熵合金压缩测试微柱阵列

工程材料
飞秒激光加工关键特点:经全自动加工而成的高熵合金压缩测试微柱阵列。

电子元件和半导体

在电子元件样品中进行深度激光切割,以进入860 µm深的掩藏感兴趣区域(ROI)。

电子元件
用激光加工电子元器件,从而达到深埋在860 µm以下的感兴趣区域(ROI)。

从商业购买的3D NAND样本中获取的FIB-SEM断层扫描数据集。

3D-NAND-FIB-SEM断层扫描
在3D NAND样本(商业购买所得)中获取的双束电镜断层扫描数据集。样品包装已打开,且样品被机械抛光至顶端字行处。数据采集是在蔡司双束电镜Crossbeam 550上使用蔡司Atlas 3D完成的。体素大小为4 x 4 x 4 nm3
左:完整2 x 4 x 1.5 µm3体积的三维渲染
中:2 x 1.5 x .7 µm3大小的虚拟子体积,从上层到下层过渡区域的数据集中提取。
右:从体积中截取的单个水平切片,显示从上而下的字行视图。

绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件分析。

电控器件——绝缘栅双极晶体管
绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件分析。此分析全部在蔡司双束电镜Crossbeam 550上完成。
首先,切割栅电极的FIB横截面,暴露出不规则分布的暗特征(顶部)
其次,从该横截面的左侧部分制备薄片,并通过30 kV STEM-in-SEM成像。这里显示的明场STEM图像显示了特征是结晶沉淀物(底部)
第三,薄片的EDS元素面分析表明沉淀物是硅(右)

Crossbeam laser FIB-SEM提供快速、高质量的埋入760 µm深的铜柱微凸块横截面,总时间小于1小时。

三维堆叠芯片互连
蔡司双束电镜Crossbeam Laser提供快速、高质量的深埋在760 µm以下的铜柱微凸块横截面,总时间<1小时。
左:三维集成电路(IC)覆晶,用于通过激光加工和FIB抛光进行微凸块成像。
右:使用背散射电子获得的直径为25 µm的微凸块图像。

生命科学

细胞生物学——HeLa细胞
研究单个细胞中的亚细胞结构。
单个HeLa细胞在培养皿中生长,化学固定并用EPON树脂包埋。
体素尺寸:5 × 5 × 8 nm,Inlens EsB探测器,1400张图片。
利用Dragonfly Pro, ORS进行三维可视化。
图像由德国海德堡欧洲分子生物实验室(EMBL)的A. Steyer和Y. Schwab提供。

发育生物学——秀丽隐杆线虫
凭借高分辨率和高可靠性来表征整个生物形态在三维尺度空间的形貌。该数据集显示了秀丽隐杆线虫的大型三维体积,由10080个横截面图像组成,体素为5 x 5 x 8 nm。线虫经过高压冷冻处理然后被EPON包埋。即使是线虫内部的微小结构也能够轻松识别。
图像由德国海德堡欧洲分子生物实验室(EMBL)的A. Steyer和Y. Schwab以及德国维尔茨堡大学的S. Markert和C. Stigloher提供。

神经科学——大脑切片
利用蔡司Atlas 5软件的三维模块对脑组织进行大面积的切割及成像。
大束流保证了宽度高达150 μm的大视野成像区域的切割和成像效率。
所观察的脑区域宽度为75 μm,切片束流为20 nA。
图像由瑞士巴塞尔Friedrich Miescher研究所(FMI)的C. Genoud提供。

布氏锥虫的超微结构研究。

微生物学——锥虫
布氏锥虫的超微结构研究。
细胞通过高压冷冻并使用EPON包埋。一共采集了800张图片,z方向总厚度为8 μm,x/y方向像素为5 nm。样品由英国牛津布鲁克斯大学“锥虫细胞生物学”研究小组的S. Vaughan提供。

配件

锂离子电池
锂离子电池

可视化分析软件

蔡司推荐来自Object Research Systems (ORS)公司的Dragonfly Pro
一款用于高级分析和可视化处理的软件解决方案,适用于通过各种技术(包括X射线显微镜、双束电镜、扫描电镜和氦离子显微镜)采集的三维数据。

ORS Dragonfly Pro由蔡司独家提供,为可视化和分析大型三维灰度数据提供一个直觉、完整、可量身定制的工具包。Dragonfly Pro允许您对三维数据进行导航、注释和创建媒体文件,包括视频制作,还可执行图像处理、分割和分析以量化您的结果。

阅读更多内容

SIMS的工作原理
SIMS的工作原理

引进ToF-SIMS,实现高通量三维分析

将ToF-SIMS(飞行时间二次离子质谱仪)光谱仪与Crossbeam 350或Crossbeam 550结合,以分析痕量元素、轻元素(例如锂)和同位素。它可在三维层面进行灵敏而深入的探测, 包含二维表面元素分布以及深度方向的分布。ToF-SIMS具有极低的检测限,可在ppm级的浓度范围内同时探测单原子离子或分子离子。同时,ToF-SIMS具有横向35 nm、纵向20 nm的分辨率,可获得特征区域的任何信号。事后可从感兴趣区域(ROI)检索任何信号。

下载

ZEISS Crossbeam Family

Your FIB-SEM for High Throughput 3D Analysis and Sample Preparation

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ZEISS Microscopy Solutions for Steel and Other Metals

Multi-modal characterization and advanced analysis options for industry and research

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ZEISS Crossbeam Family

Introducing ToF-SIMS enables High Throughput in 3D Analysis

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ZEISS Crossbeam laser FIB-SEM

Rapidly access site-specific features buried deeply within IC packages

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ZEISS ORS Dragonfly

Outstanding 3D visualization with best-in-class graphics

页: 2
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Correlation of Two-Photon in Vivo Imaging and FIB-SEM Microscopy

页: 6
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High Throughput Imaging with

ZEISS Crossbeam 550

页: 5
文件大小: 2044 kB

Reproducible TEM Lamella Thinning by FIB with Real-time Thickness Control and End-point Detection

页: 5
文件大小: 1394 kB

Targeted Sample Preparation with ZEISS Crossbeam laser

页: 7
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FIB-SEM Investigations of the Microstructure of CIGS Solar Cells

ZEISS Crossbeam

页: 7
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