聚焦離子束（Focused Ion beam,，簡稱FIB）技術(shù)是利用靜電透鏡將離子束聚焦成非常小尺寸的顯微切割技術(shù),。離子束轟擊樣品時，其動能會傳遞給樣品中的原子/分子,，產(chǎn)生濺射效應(yīng),，從而達到不斷蝕刻，進而切割樣品的效果,。FIB對固體局部區(qū)域內(nèi)進行高精度的切割和加工后,，借助飛行時間二次離子質(zhì)譜儀（Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry，簡稱TOF-SIMS）,，就能實現(xiàn)對該區(qū)域的原位,、高靈敏度的化學(xué)成分分析，從而獲取樣品“由表及里”的豐富的化學(xué)信息,。

FIB-TOF功能介紹

PHI nanoTOF儀器可以通過FIB-TOF來實現(xiàn)截面樣品的制備和化學(xué)分析,，有以下兩種方法：
方法一：PHI nanoTOF儀器利用配備的Ga源FIB配件進行FIB處理。經(jīng)過Ga源進行精確的FIB加工后,，隨后直接進行TOF-SIMS分析（見圖1a）,。值得一提的是，在Ga源進行FIB加工時,，還能獲取FIB加工區(qū)域的3D影像,；此外，Ga源還可以作為TOF-SIMS分析源（即一次離子源）進行TOF-SIMS分析,。

方法二：對于新的型號的PHI nanoTOF3+儀器,，作為初級離子源的液態(tài)金屬離子源,，還可兼具FIB功能，利用同一離子源就能夠完成對樣品進行截面加工和橫截面的TOF-SIMS分析,。如圖1b和1c所示,，通過PC端控制，用戶可以輕松,、快速地完成從FIB處理到TOF-SIMS分析的全過程,。此外，PHI nanoTOF3+還支持在冷卻條件下進行FIB加工,。

圖1. FIB-TOF工作的示意圖

FIB-TOF的應(yīng)用

FIB-TOF技術(shù)適用于對具有三維結(jié)構(gòu)或組分復(fù)雜（如合金）樣品的深度分析,。如圖2a和2b所示，首先利用FIB準確切割樣品,，然后采集斷面上的TOF-SIMS二維圖像,，實現(xiàn)直觀且迅速地獲取樣品“由表及里”深度方向上的組分的分布情況。表格中對比了Bi離子和Ga離子對幾種典型材料的磨削速率（Milling Rate）（見2c）,。實驗結(jié)果表明,，無論是無機非金屬材料還是硬度較高的合金，

FIB加工均展現(xiàn)出良好的適用性,；另一方面也表明了同樣大小的離子束條件下,，Bi離子的磨削速率高于Ga離子。

圖2. 石墨a),、Cu-W合金b)的FIB-TOF圖像,；c) Bi和Ga離子對各種材料的Milling Rate對照表。

全新升級的PHI nanoTOF3+配備了先進的液態(tài)金屬離子設(shè)備以及已有的TRIFT分析器,，性能得到大力提升,！它具備優(yōu)于50 nm的空間分辨率，能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶通能量和寬立體接受角的高靈敏度質(zhì)譜分析,。此外,，液態(tài)金屬離子設(shè)備還可選配FIB功能，使得原位FIB-TOF技術(shù)成為研究復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及微區(qū)特征樣品的強大工具,。PHI nanoTOF3+可被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué),、生物醫(yī)學(xué)、新能源,、半導(dǎo)體,、電子器件制造等領(lǐng)域，為科研和工業(yè)界帶來的分析體驗,。