Analize industrijskih izdelkov in izdelava mikrostruktur z ionskimi ž arki
1
Analize industrijskih izdelkov in izdelava mikrostruktur z ionskimi žarki Primož Pelicon, Jure Simčič, Miloš Budnar, Žiga Šmit, Iztok Čadež, Zdravko Rupnik, Sabina Markelj, Matjaž Žitnik, Matjaž Kavčič, Klemen Bučar, Zvone Grabnar in Franz Gasser Mikroanalitski center, Odsek za fiziko nizkih in srednjih energij, Institut Jožef Stefan, Jamova 39, Ljubljana Mikroobdelava z ionskim mikro Mikroobdelava z ionskim mikro žarkom žarkom 50 µm Dvodimenzionalne strukture: Protonski mikrožarek z energijo 2 MeV v polimeru SU-8 debeline 50 µm 10 µm Tridimenzionalne strukture: Zaporedno obsevanje polimera z žarki različnih energij 256 x 256 pik 256 x 256 pik 50 µm 50 µm 250 µm 250 µm 20 µm 20 µm Analiza tankih prevlek in elementne sestave materialov Analiza tankih prevlek in elementne sestave materialov za uporabnike iz industrije za uporabnike iz industrije Z ionskim mikrožarkom nedestruktivno analiziramo globinsko elementno sestavo prevlek oziroma tankih plasti. Uporabniku izmerimo debeline prevlek, njihovo elementno sestavo in morebitno lateralno nehomogenost z ločljivostjo enega mikrometra. Mikroanalitski center Tel. +386 1 5885 450 Fax: +386 1 561 2335 http://www.rcp.ijs.si/~mic/ 1.Uporabnik dostavi objekt in določi mesto analize. Ker je dimenzija žarka 1 mikrometer, je izbrano mesto analize veliko le nekaj kvadratnih mikrometrov, lahko pa tudi več kvadratnih centimetrov. Objekt in mesta analize posnamemo z optičnim mikroskopom. 2.Z elementno občutljivo spektroskopijo PIXE (ang. Proton Induced X-ray Emmission) dobimo natančno elementno sliko objekta. 3.S sočasno izvedeno spektroskopijo RBS (ang. Rutherford Backscattering Spectroscopy) določimo globinske koncentracijske profile v tankih plasteh in prevlekah (debeline in elementne sestave tankih plasti). 4.Večje objekte (0.1-2 metra) lahko analiziramo brez izpostavljanja objekta v vakuumu na postaji z zunanjim ionskim žarkom. Spektroskopija protonsko vzbujenih rentgenskih žarkov (ang. Proton-Induced X-ray Emission, PIXE) za kvantitativno določanje elementnih koncentracij v bioloških tkivih in za izdelavo elementnih map z ločljivostjo 1 mikrometra. Detekcijske meje za posamezne elemente so nekaj ppm. Metoda je razvita v sodelovanju z Biotehniško fakulteto UL in Ortopedsko kliniko. Ca Cl Cr Fe K Mn Ni P Pb S Ti V Zn Cu Ca Cl Cr Fe K Mn Ni P Pb S Ti V Zn Cu slike: dvodimenzionalna debelinska porazdelitev (STIM) in izračunane absolutne elementne koncentracije v tkivu lišaja Scan 2000 x 2000 mikrometrov 50 100 150 200 250 300 1 10 100 1000 10000 N iK C u K C u K N iK S n L Sunki Kanal 50 µm Dolo Dolo č č anje elementnih koncentracijskih anje elementnih koncentracijskih profilov v tankih tankih plasteh, vklju profilov v tankih tankih plasteh, vklju č č no z no z vodikom vodikom 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Ta /S iO 2 /S i(2579 0C ) TaN 0.92 /S iO 2 /S i(1964 20C ) C ounts C hannel 20 40 60 80 100 120 0 50 100 150 200 C ounts C hannels M easurem ent T hree-layer sim ulation S ingle layer sim ulation Spektra RBS (TaN na siliciju) in ERDA (Si:H na siliciju). Spekter RBS razkrije popolno stehiometrijo tanke plasti in njeno debelino, spekter ERDA pa koncentracijski profil vodika v tanki plasti. Globinska ločljivost je 10 nm.
description
10 µm. 50 µm. 50 µm. Scan 2000 x 2000 mikrometrov. Analize industrijskih izdelkov in izdelava mikrostruktur z ionskimi ž arki Primož Pelicon, Jure Simčič, Miloš Budnar, Žiga Šmit, Iztok Čadež, Zdravko Rupnik, Sabina Markelj , Matja ž Žitnik, - PowerPoint PPT Presentation
Transcript of Analize industrijskih izdelkov in izdelava mikrostruktur z ionskimi ž arki
Analize industrijskih izdelkov inizdelava mikrostruktur z ionskimi žarki
Primož Pelicon, Jure Simčič, Miloš Budnar, Žiga Šmit, Iztok Čadež, Zdravko Rupnik, Sabina Markelj, Matjaž Žitnik, Matjaž Kavčič, Klemen Bučar, Zvone Grabnar in Franz Gasser
Mikroanalitski center, Odsek za fiziko nizkih in srednjih energij, Institut Jožef Stefan, Jamova 39, Ljubljana
Analize industrijskih izdelkov inizdelava mikrostruktur z ionskimi žarki
Primož Pelicon, Jure Simčič, Miloš Budnar, Žiga Šmit, Iztok Čadež, Zdravko Rupnik, Sabina Markelj, Matjaž Žitnik, Matjaž Kavčič, Klemen Bučar, Zvone Grabnar in Franz Gasser
Mikroanalitski center, Odsek za fiziko nizkih in srednjih energij, Institut Jožef Stefan, Jamova 39, Ljubljana
Mikroobdelava z ionskim mikroMikroobdelava z ionskim mikrožarkom žarkom Mikroobdelava z ionskim mikroMikroobdelava z ionskim mikrožarkom žarkom
50 µm
Dvodimenzionalne strukture: Protonski mikrožarek z energijo 2 MeV v polimeru SU-8 debeline 50 µm
10 µm
Tridimenzionalne strukture: Zaporedno obsevanje polimera z žarki različnih energij
256 x 256 pik256 x 256 pik
50 µm50 µm
250 µm250 µm
20 µm20 µm
Analiza tankih prevlek in elementne sestave materialov za Analiza tankih prevlek in elementne sestave materialov za uporabnike iz industrijeuporabnike iz industrijeAnaliza tankih prevlek in elementne sestave materialov za Analiza tankih prevlek in elementne sestave materialov za uporabnike iz industrijeuporabnike iz industrije
Z ionskim mikrožarkom nedestruktivno analiziramo globinsko elementno sestavo prevlek oziroma tankih plasti. Uporabniku izmerimo debeline prevlek, njihovo elementno sestavo in morebitno lateralno nehomogenost z ločljivostjo enega mikrometra.
Z ionskim mikrožarkom nedestruktivno analiziramo globinsko elementno sestavo prevlek oziroma tankih plasti. Uporabniku izmerimo debeline prevlek, njihovo elementno sestavo in morebitno lateralno nehomogenost z ločljivostjo enega mikrometra.
Mikroanalitski centerTel. +386 1 5885 450Fax: +386 1 561 2335
http://www.rcp.ijs.si/~mic/
Mikroanalitski centerTel. +386 1 5885 450Fax: +386 1 561 2335
http://www.rcp.ijs.si/~mic/
1. Uporabnik dostavi objekt in določi mesto analize. Ker je dimenzija žarka 1 mikrometer, je izbrano mesto analize veliko le nekaj kvadratnih mikrometrov, lahko pa tudi več kvadratnih centimetrov. Objekt in mesta analize posnamemo z optičnim mikroskopom.
2. Z elementno občutljivo spektroskopijo PIXE (ang. Proton Induced X-ray Emmission) dobimo natančno elementno sliko objekta.
3. S sočasno izvedeno spektroskopijo RBS (ang. Rutherford Backscattering Spectroscopy) določimo globinske koncentracijske profile v tankih plasteh in prevlekah (debeline in elementne sestave tankih plasti).
4. Večje objekte (0.1-2 metra) lahko analiziramo brez izpostavljanja objekta v vakuumu na postaji z zunanjim ionskim žarkom.
Spektroskopija protonsko vzbujenih rentgenskih žarkov (ang. Proton-Induced X-ray Emission, PIXE) za kvantitativno določanje elementnih koncentracij v bioloških tkivih in za izdelavo elementnih map z ločljivostjo 1 mikrometra. Detekcijske meje za posamezne elemente so nekaj ppm. Metoda je razvita v sodelovanju z Biotehniško fakulteto UL in Ortopedsko kliniko.
Spektroskopija protonsko vzbujenih rentgenskih žarkov (ang. Proton-Induced X-ray Emission, PIXE) za kvantitativno določanje elementnih koncentracij v bioloških tkivih in za izdelavo elementnih map z ločljivostjo 1 mikrometra. Detekcijske meje za posamezne elemente so nekaj ppm. Metoda je razvita v sodelovanju z Biotehniško fakulteto UL in Ortopedsko kliniko.
Ca Cl Cr Fe K
Mn Ni P Pb S
Ti V Zn Cu
Ca Cl Cr Fe K
Mn Ni P Pb S
Ti V Zn Cu
Zgornje slike: dvodimenzionalna debelinska porazdelitev (STIM) in izračunane absolutne elementne koncentracije v tkivu lišaja
Scan 2000 x 2000 mikrometrov
50 100 150 200 250 3001
10
100
1000
10000
Ni KCu K
Cu K
Ni KSn L
Su
nki
Kanal
50 µm
DoloDoloččanje elementnih koncentracijskih profilov anje elementnih koncentracijskih profilov v tankih tankih plasteh, vkljuv tankih tankih plasteh, vključčno z vodikom no z vodikom DoloDoloččanje elementnih koncentracijskih profilov anje elementnih koncentracijskih profilov v tankih tankih plasteh, vkljuv tankih tankih plasteh, vključčno z vodikom no z vodikom
50 100 150 200 250 300 350 400 450
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Ta /SiO2/Si (2579 0C)
TaN0.92
/SiO2/Si (1964 20C)
Cou
nts
Channel 20 40 60 80 100 120
0
50
100
150
200
Co
un
ts
Channels
Measurement Three-layer simulation Single layer simulation
Spektra RBS (TaN na siliciju) in ERDA (Si:H na siliciju). Spekter RBS razkrije popolno stehiometrijo tanke plasti in njeno debelino, spekter ERDA pa koncentracijski profil vodika v tanki plasti. Globinska ločljivost je 10 nm.
