蔡司Crossbeam

专为高通量样品制备和3D分析而设计的FIB-SEM

蔡司Crossbeam系列

轻松发现和设计先进材料

蔡司Crossbeam系列的FIB-SEM结合了场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）出色的成像和分析性能，和新一代聚焦离子束（FIB）优异的加工性能。无论是在科研或是工业实验室，您都可以在一台设备上实现多用户同时操作。得益于蔡司Crossbeam系列模块化的平台设计理念，您可以根据自己需求的变化随时升级仪器系统。在加工、成像或是实现三维重构分析时，Crosssbeam系列都将大大提升您的应用体验。

点击视频,了解蔡司Crossbeam TEM薄片样品制备流程如何帮助图宾根大学的Benedikt Müller先生和罗伊特林根自然与医学研究院的Claus Burkhardt先生，研究微纳超导量子干涉装置（NanoSQUIDS）的晶体结构。

使用Gemini电子光学系统，您可以从高分辨率SEM图像中提取真实样本信息
使用新的Ion-sculptor FIB镜筒以及全新的样品处理方式，您可以大限度地提高样品质量、降低样品损伤，同时大大加快实验操作过程
使用Ion-sculptor FIB的低电压功能，您可以制备超薄的TEM样品，同时将非晶化损伤降到非常低
使用Crossbeam 350的可变气压功能
或使用Crossbeam 550实现更苛刻的表征，大仓室甚至为您提供更多选择

优势

将SEM的探测能力发挥到更好

低电压电子束分辨率提升高达30%

SEM 性能

无论是二维表面成像或三维重构，蔡司Crossbeam的扫描电子束均可提供优异的表现。
即使在低加速电压下，也可以获得高分辨率、高衬度、高信噪比。
可通过一系列的探测器表征您的样品。独特的Inlens EsB探测器，可获取纯的材料成分衬度信息。
表征不导电样品可以不受荷电效应的影响。

提高您的FIB样品的测试加工效率

通过FIB智能的刻蚀策略，其材料移除速率可提升高达40%

Ion-sculptor FIB

采用新的镓离子FIB镜筒——Ion-sculptor来实现全新的FIB加工方式
获得高质量的样品，最小化FIB导致的样品损伤，同时加快实验操作过程
使用高达100nA的离子束束流，高效而精确地处理样品，并保持高分辨率
得益于智能的FIB扫描策略，移除材料相比以往实验将快40%以上

在FIB-SEM分析中体验优异的三维空间分辨率

体验整合的三维能谱和EBSD分析所带来的优势

三维重构分析

可使用蔡司Atlas 5软件扩展您的Crossbeam，它是一个针对快速而准确的三维断层成像的软硬件包。
使用Atlas 5中集成的三维分析模块可在三维断层成像的过程中进行EDS和EBSD分析
FIB-SEM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，探测深度小于3nm，可获得极表面的、材料成分衬度图像
减薄的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工作流程保证图像质量

Array of micropillars, produced with the LaserFIB, field of view 2.1 mm.

蔡司Crossbeam Laser飞秒激光-FIB解决方案

利用激光 FIB 助力原位实验

针对原位三维分析，首先需要准确定位 ROI，通过对感兴趣区域进行针对性的前期刻蚀准备后，完成进一步的 3D 成像及分析。在您的蔡司 Crossbeam 上加装飞秒激光系统，可大幅度提升样品制备效率。

快速实现高深度范围内的结构表征
大尺寸（毫米级）截面样品的加工
飞秒激光，有效避免热效应对样品的损伤
激光加工在独立的腔室内完成，不会污染电镜腔室
可与 X 射线显微镜进行关联，精准定位样品内部 ROI

观看以上视频，了解LaserFIB在电子样品上使用的工作流程。在实验中，首先用XRM对缺陷进行了无损定位。，然后用飞秒激光精准定位ROI，用FIB光束进行精细抛光，最后用SEM进行分析。

TEM样品制备流程

按照以下步骤，高效率、高质量地完成制样

1. 自动定位——感兴趣的区域（ROI）轻松导航

您可以不费功夫地找到感兴趣的区域（ROI）
使用样品交换室的导航相机对样品进行定位
集成的用户界面使得您可以轻松定位到ROI
在SEM上获得宽视野、无畸变的图像

Lamella of a copper sample ready for lift out

2. 自动制样——从体材料开始制备薄片样品

您可以通过简单的三个步骤制备样品：ASP（自动样品制备）
定义参数包括漂移修正，表面沉积以及粗切、精细切割
FIB镜筒的离子光学系统保证了工作流程具有极高的通量
将参数导出为副本，进而可以重复操作实现批量制备

Part of the TEM lamella preparation workflow in a ZEISS Crossbeam

3. 轻松转移——样品切割、转移机械化

导入机械手，将薄片样品焊接在机械手的针尖上
将薄片样品与样品基体连接部分进行切割，使其分离
薄片随后会被提取并转移到TEM栅网上

TEM lamella of a silicon sample after final thinning

4. 样品减薄——获取高质量TEM样品至关重要的一步

仪器在设计上允许用户实时监控样品厚度，并最终达到所需求的目标厚度
您可以同时通过收集两个探测器的信号判断薄片厚度，一方面可以通过SE探测器以高重复性获取最终厚度，另一方面可以通过Inlens SE 探测器控制表面质量
制备高质量的样品，并将非晶化损伤降到可以忽略的地步

Crossbeam 550的360°全景视野

了解蔡司Crossbeam背后的科技

SEM电子光学系统

可在两种类型镜筒中选择

场发射的SEM为高分辨成像设计。场发射SEM关键表现取决于其电子光学镜筒。Gemini技术支持所有的蔡司的FE-SEM和FIB-SEM：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光学系统有三个主要特征

Gemini的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，同时对样品无高标准要求。
Gemini的电子束推进技术，一种整合的电子束加速并减速装置，可保证电子束斑尺寸和高信噪比。
Gemini镜筒内探测器概念可确保高效的信号收集，可同时用较短的时间探测二次电子（SE）和背散射电子（BSE）信号。

您的FIB-SEM应用获益

SEM电子束对中可长期保持稳定，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获取大视野的无畸变和高分辨的图像。
样品倾斜转动时不影响电子光学系统的表现。

蔡司 Crossbeam 350: Gemini I 镜筒配备一个聚光镜，两个Inlens镜筒内探测器和可变气压选项

ZEISS Crossbeam with Gemini II SEM Column

蔡司Crossbeam 550： Gemini II镜筒双聚光镜和二个镜筒内探测器

Crossbeam 350配备Gemini I 镜筒

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

Crossbeam 550配备Gemini II

配备双聚光镜系统可在低电压下试用大束流获得高分辨图像。
通过高分辨图像获取和快速分析可在更少的时间获得更多信息。
同时试用Inlens SE 和 EsB探测器同时获取形貌和成分图像。

Gemini-新型光学系统

得益于表面敏感的成像

现在SEM应用要求在低着陆能量下获取高分辨图像已经成为一个必需的标准。本质上因为：

束流敏感的样品
不导电的材料
获取样品极表面的信息排除背景和深层的信号

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。

技术特点为使用高分辨电子枪模式和可选的Tandem decel（样品台二级联动减速）。

高分辨电子枪模式可通过降低30%的电子束色散来减小色差

ZEISS Crossbeam 550 Objective with Tandem decel

Tandem decel（样品台二级联动减速）可使样品施加高达5kV电场，以改善在低电压的成像

Tandem decel 模式现可用于蔡司Crossbeam 550，可用于两种不同的应用模式：

Tandem decel 是一种两步式电子束减速模式，将“电子束推进器”技术与高负偏压技术相结合：通过对样品施加一个高的负偏压使入射电子减速，从而有效降低着陆能量。
通过在50V和100V之间施加可变的负偏压来增强衬度
通过施加1kV至5kV的反向负偏压来实现低电压分辨率的提高

FIB-SEM技术

FIB加工的新方法

ZEISS Crossbeam 550 with a Gemini II column incl. double condenser and two Inlens detectors and a FIB-column arranged at an inclination angle of 54°.

蔡司Crossbeam系列新一代聚焦离子束镜筒——Ion-sculptor，可以在极低的电压下实现高速率、大束流的样品处理，并保持样品质量

利用Ion-sculptor FIB镜筒的低电压特性尽可能提高样品质量
尽可能减少样品的非晶化，以在减薄后保持良好的结果
良好的稳定性帮助您获得精确、可重复的实验结果
探针电流的快速切换极大地加速您的应用
高达100nA的束流帮助您实现高效实验
可实现低于3nm的优异分辨率
Crossbeam系列具有FIB束流自动恢复系统，从而满足长周期实验的需要。

蔡司Crossbeam系列

在蔡司Crossbeam系列中，您可选择Crossbeam 350或者Crossbeam 550，来满足您急需的表征应用，您还可选择不同的样品仓尺寸从而更好的兼容您的样品。

	蔡司 Crossbeam 350	蔡司 Crossbeam 550
扫描电子束系统	Gemini I 镜筒可变气压选项	Gemini II镜筒可选Tandem decel
样品仓尺寸和接口	标准样品仓有18个扩展接口	标准样品仓有18个扩展接口或者加大样品仓有22个扩展接口
样品台	X/Y方向行程均为100mm	X/Y方向行程：标准样品仓100mm加大样品仓153 mm
荷电控制	荷电中和电子枪局域电荷中和器可变气压	荷电中和电子枪局域电荷中和器
可选选项	Inlens SE 和 Inlens EsB* 探测器可同时获取SE和ESB成像 VPSE探测器	Inlens SE 和 Inlens EsB可同时获取SE和ESB成像大尺寸预真空室可传输8英寸晶元注意加大样品仓可同时安装3支压缩空气驱动的附件。例如 STEM, 4分割背散射探测器和局域电荷中和器
特点	由于采用了可变气压模式，从而具有更大范围的样品兼容性，适用于各类原位实验，可依次获取SE/EsB图像	高效的分析和成像，在各种条件下保持高分辨特性，同时获取Inlens SE和Inlens ESB图像
		_{*SE 二次电子，EsB 能量选择背散射电子}

蔡司Crossbeam 350：标准样品仓

蔡司 Crossbeam 550：大样品仓

应用

图像

Alumina spheres imaged with Tandem decel on Crossbeam 550

氧化铝球在Crossbeam 550上使用Tandem decel拍摄

与Crossbeam 550的加工结果相比效果

TEM薄片 Ag-Ni-Cu多层结构

批量制备35个TEM薄片

钢的STEM图像和EDS的Cr元素分布图

<110>取向硅，STEM图像，样品由FIB加工

纳米图形化加工

纳米流体通道，预制母版

细节：纳米流体通道，曲折通道

细节：纳米流体通道，入口和出口的漏斗形状

LaserFIB

Deep laser cut in electronics sample to gain access to buried ROI in 860 µm depth.

200 µm wide cross section in a ceramic sample with 200 µm clearance on each side cut by fs-laser in less than 30 s.

Surface detail of a cross section in a metal alloy sample depicting the quality of the cut after polishing only with the laser.

视频

Live imaging of FIB-milling a spiral in silicon. Imaged with the SEM using an Inlens detector.

3D tomogram of a solid oxide fuel cell. The SOFC’s anode is made of a heat resistant composite material: Nickel Samaria-doped Ceria.

Investigation of a lead free solder containing Cu and Ag particles in an Sn matrix

Video on 3D tomography of a lead free solder with ZEISS Crossbeam.

Video on EDS Analytics in 3D with ZEISS Crossbeam

FIB-Tomography in Life Sciences

Cell Biology – Algae. 3D reconstruction of a vitrified Emiliania huxleyi coccolithophore obtained from a cryo-FIB-SEM image series. The 3D reconstruction shows the immature coccolith (in yellowish), a coccolith in statu nascendi (blue) and lipid bodies (red). Courtesy: L. Bertinetti, Max-Planck Institute of Colloids and Interfaces, Potsdam, DE and A. Scheffel, Max-Planck Institute Plant Physiology, Potsdam, DE.

Neuroscience – Brain Sections. Large area milling and imaging of a brain section with the 3D module of ZEISS Atlas 5. High current allows fast milling and imaging of large fields of view up to 150 μm in width. The depicted brain image has a field of view of 75 μm in width and the sample was milled with a beam current of 20 nA. Courtesy: C. Genoud, FMI Basel, CH.

软件

Dragonfly

可视化及分析软件

蔡司推荐您使用Object Research Systems (ORS) 的 Dragonfly Pro

此解决方案可为X射线，FIB-SEM，SEM以及氦离子显微镜获取的三维数据进行可视化三维重构和分析。

基于Visual SI Advanced系列, Dragonfly Pro 能提供高清解析度可视化技术和优异的图形处理技术。Dragonfly Pro支持通过简单易用的Python脚本进行定制。用户可以完全掌控3D数据后期处理环境和流程

了解更多

Working principle of SIMS

结合全新的飞行时间---二次离子质谱（ToF-SIMS）实现高通量3D分析

将ToF-SIMS与Crossbeam 350或550结合以分析痕量元素、轻元素（例如锂元素）以及同位素等。它可在3D层面进行灵敏而深入的探测，包含2D元素面分布以及随深度的分布。其具有极高的检测限，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35nm、纵向20nm的分辨率，可获得特征区域的任何信号。