التطبيقات

تجذب بطاريات أيونات الصوديوم (SIBs) الاهتمام كبديل اقتصادي لبطاريات أيونات الليثيوم، بفضل وفرة الصوديوم في قشرة الأرض (2.6% مقابل 0.0065% لليثيوم). على الرغم من ذلك، لا تزال بطاريات أيونات الصوديوم (SIBs) أقل كثافة في الطاقة، مما يُبرز الحاجة إلى مواد أقطاب كهربائية عالية السعة. يُعد الكربون الصلب مرشحًا قويًا لأنودات بطاريات أيونات الصوديوم (SIBs) نظرًا لانخفاض إمكانية تخزين الصوديوم فيه وسعته العالية. ومع ذلك، تؤثر عوامل مثل توزيع النطاقات الدقيقة للجرافيت، والمسام المغلقة، وتركيز العيوب بشكل كبير على الكفاءة الكولومبية الأولية (ICE) والاستقرار. تواجه استراتيجيات التعديل قيودًا. يمكن أن يؤدي التطعيم بالذرات غير المتجانسة إلى زيادة السعة ولكنه يقلل من كفاءة ICE. تساعد تقنية الترسيب الكيميائي البخاري التقليدي على تكوين مسام مغلقة، ولكنها تعاني من بطء تحلل الميثان، ودورات طويلة، وتراكم العيوب. فريق البروفيسور يان يو في جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين (USTC) استخدمت مجهر المسح الإلكتروني (SEM) من CIQTEK لدراسة مورفولوجيا مختلف مواد الكربون الصلب. طوّر الفريق طريقة ترسيب بخاري كيميائي بمساعدة محفز (CVD) لتعزيز تحلل الميثان (CH₄) وتنظيم البنية الدقيقة للكربون الصلب. وقد خفّضت محفزات المعادن الانتقالية، مثل الحديد (Fe) والكوبالت (Co) والنيكل (Ni)، حاجز الطاقة لتحلل الميثان (CH₄) بفعالية، مما حسّن الكفاءة وقلّص زمن الترسيب. ومع ذلك، يميل الكوبالت والنيكل إلى التسبب في تَحَوُّل مفرط للكربون المترسب إلى جرافيت، مُشكِّلين هياكل مستطيلة شبيهة بالجرافيت في كلا الاتجاهين الجانبي والسمكي، مما أعاق تخزين ونقل أيونات الصوديوم. في المقابل، سهَّل الحديد إعادة ترتيب الكربون بشكل مناسب، مما أدى إلى بنية مجهرية مُحسَّنة ذات عيوب أقل ومجالات جرافيت متطورة. أدى هذا التحسين إلى تقليل تخزين الصوديوم غير القابل للعكس، وعزز الكفاءة الكولومبية الأولية (ICE)، وزاد من توافر مواقع تخزين الصوديوم القابلة للعكس. نتيجةً لذلك، حققت عينة الكربون الصلب المُحسّنة (HC-2) سعة عكسية مذهلة بلغت 457 مللي أمبير/ساعة، ونسبة تجميد عالية بلغت 90.6%. علاوةً على ذلك، أكّد حيود الأشعة السينية الموضعي (XRD) وطيف رامان الموضعي وجود آلية تخزين صوديوم تعتمد على الامتزاز، والتداخل، وملء المسام. نُشرت الدراسة في المواد الوظيفية المتقدمة تحت عنوان: هندسة الترسيب الكيميائي للبخار بمساعدة المحفز للكربون الصلب ذي المسام المغلقة الوفيرة لبطاريات أيونات الصوديوم عالية الأداء. كما هو موضح في الشكل 1أ، تم تصنيع الكربون الصلب بطريقة الترسيب الكيميائي للبخار بمساعدة المحفز (CVD) باستخدام الكربون المسامي التجاري كمادة أولية والميثان (CH₄) كغاز تغذية. يوضح الشكل 1د طاقات امتصاص CH₄ ومركباته الوسيطة المنزوعة الهيدروجين على محفزات معدنية (Fe، Co، Ni) وأسطح كربونية مسامية، مما يشير إلى أن استخدام محفزات معدنية يقلل من حاجز الطاقة لتحلل CH₄، حيث يُعد Fe الأكثر فعالية في تعزيز تحلل CH₄ ومركباته الوسيطة. تكشف صور المجهر الإلكتروني النافذ (HRTEM) عالية الدقة في ظل ظروف محفز مختلفة (الأشكال 1e-h) أن: بدون محفز، يظهر الكربون الصلب بنية غير منظمة للغاية مليئة بالعيوب. مع وجود Fe كمحفز، يتميز الكربون الصلب الناتج ببلورات دقيقة قصيرة المدى تشبه الجرافيت ومسام مغلقة مدمجة بين مجالات الجرافيت. يعمل الكوبالت على تعزيز توسع مجالات الجرافيت ويزيد من عدد طبقات الجرافيت. يؤدي النيكل إلى تكوين بنية جرافيتية وحتى تكوين أنابيب نان...

أجرى فريق البروفيسور لاي يويكون من جامعة فوتشو بحثًا مبتكرًا لتلبية الطلب المُلِحّ على الهلاميات المائية اللاصقة القوية في مجالات مثل أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء، والروبوتات اللينة، وهندسة الأنسجة، وضمادات الجروح. تواجه المواد اللاصقة البينية حاليًا تحديين تقنيين رئيسيين: أولًا، صعوبة تحقيق انتقال سريع وعكسيّ بين الحالة اللاصقة وغير اللاصقة؛ وثانيًا، ضعف أداء الالتصاق في البيئات متعددة السوائل. أجرى الفريق مؤخرًا دراسات متعمقة باستخدام مجهر مسح إلكتروني CIQTEK . تم تصنيع هيدروجيل PANC/T من الأكريلاميد (AAm)، وN-أيزوبروبيل أكريلاميد (NIPAM)، ومحلول ميسيلار مكون من كبريتات دوديسيل الصوديوم/ميثيل أوكتاديسيل ميثاكريلات/كلوريد الصوديوم (SDS/OMA/NaCl)، وحمض الفوسفوتنغستيك (PTA). أتاحت التفاعلات الديناميكية بين سلاسل PNIPAM وSDS الالتصاق والفصل عند الحاجة. نتج عن النقع الإضافي في محلول Fe³⁺ هيدروجيل PANC/T-Fe، الذي يحقق التصاقًا قويًا في مختلف البيئات الرطبة. أدى ذلك إلى تطوير هيدروجيل لاصق ذكي ذو واجهة تفاعلية سريعة الاستجابة، وقادر على التحكم في الالتصاق والفصل في ظروف رطوبة مختلفة. وقد تم نشر البحث في المواد الوظيفية المتقدمة تحت عنوان "هلاميات مائية لاصقة يمكن التحكم فيها بوساطة درجة الحرارة مع خصائص التصاق رطبة ملحوظة بناءً على التفاعلات الديناميكية بين السلاسل". تخليق وخصائص هيكلية هيدروجيل لاصق قابل للتحكم يُصنع هيدروجيل PANC/T-Fe عن طريق بلمرة مشتركة لـ AAm محب للماء، وNIPAM محب للماء، وOMA كاره للماء. يعمل PTA كعامل ربط متشابك، مُشكلاً روابط هيدروجينية مع مجموعات الأمينو على سلاسل البوليمر لتكوين شبكة مستقرة. اكتشف الفريق أن التفاعلات بين NIPAM وSDS ضرورية لالتصاق الهيدروجيل الحساس للحرارة. في درجات الحرارة المنخفضة، يتبلور SDS ويلتصق بسلاسل PNIPAM، مما يمنع المجموعات الوظيفية اللاصقة من التفاعل مع الركائز ويقلل الالتصاق. مع ارتفاع درجة الحرارة، تذوب بلورات SDS، مما يُحسن التلامس بين المجموعات اللاصقة والركائز ويزيد الالتصاق بشكل ملحوظ. يُعزز PTA الالتصاق في درجات الحرارة العالية من خلال التفاعل الفيزيائي مع مجموعات الأمينو البوليمرية؛ يضعف هذا التفاعل عند التسخين، مما يُليّن الهيدروجيل ويُولّد المزيد من مواقع الالتصاق. يُمكّن التنظيم الديناميكي بين سلاسل البوليمر من التصاق عكسي عند الطلب. الشكل 1. تركيب الهيدروجيل وآلية الالتصاق الرطب القابل للعكس. آلية تنظيم درجة الحرارة لأداء الالتصاق من خلال تجارب مقارنة، أكد الفريق أن التأثير التآزري لمحلول NIPAM والمحلول الميسيلي هو مفتاح الالتصاق الحساس للحرارة للهلام المائي. تشير نتائج قياس السعرات الحرارية التفاضلية (DSC) إلى أن استجابة درجة الحرارة لا ترتبط بدرجة حرارة المحلول الحرجة المنخفضة (LCST) لمحلول NIPAM، بل تتأثر بتفاعلات NIPAM-SDS، التي تُغير درجة حرارة تبلور SDS. كشف اختبار FT-IR في الموقع أن زيادة درجة الحرارة تُضعف الروابط الهيدروجينية بين السلاسل، مما يُطلق المزيد من المجموعات اللاصقة ويُعزز الالتصاق. كما أكد التحليل الريولوجي التغيرات المرتبطة بدرجة الحرارة في التفاعلات الجزيئية، مما يُؤدي إلى تحول الهيدروجيل من الحالة الصلبة إلى الحالة المرنة. الشكل 2. دراسة آلية الالتصاق الحساس لدرجة الحرارة. التصاق عند الطلب وأداء التصاق قوي في الرطوبة يتميز هيدروجيل PANC/T-Fe بالالتصاق عند الطلب دون الحاجة إلى طاقة خارجية، ويمكن تحقيقه بمجرد وضع الثلج عليه. في درجة حرارة الغرفة (25 درجة مئوية)،...

أسالمجهر الإلكتروني المعلب (SEM)هو مجهر قوي يستخدم شعاعًا إلكترونيًا عالي الطاقة لمسح سطح العينة، والتقاط الإشارات المنبعثة أو المنتشرة بواسطة الإلكترونات لتوليد صور عالية الدقة للعينة يمكن للمسح الإلكتروني تكبير الصور بآلاف إلى عشرات الآلاف من المرات، مما يكشف عن عالم مجهري غير محسوس بالعين المجردة. تحتسيكتيكالمجهر الإلكتروني الماسح، يمكننا ملاحظة البنية النسيجية الدقيقة لـخلايا جلد السحلية، أيّيسمح بإجراء فحص بصري للخصائص البنيوية للصفائح البلورية في الجلد، مثل حجمها وطولها وترتيبها. لا توفر هذه الصور وليمة بصرية فحسب، بل تقدم أيضًا أدلة مهمة للعلماء لتفسير خصائص المواد، وآليات المرض، ووظائف الأنسجة البيولوجية.الأرقام1. يوالبنية التحتية لجلد السحلية/30 كيلو فولت/الجذعيةفي مجال علم الإلكترونات، يُساعد المجهر الإلكتروني الماسح المهندسين على فحص وصلات اللحام والموصلات الدقيقة على لوحات الدوائر الإلكترونية بدقة لضمان دقة وموثوقية التكنولوجيا. وفي علم المواد، يُمكن استخدام المجهر الإلكتروني الماسح لتحليل أسطح كسور السبائك المعدنية، مما يُحسّن التصميم الصناعي وتكنولوجيا المعالجة. وفي التطبيقات البيولوجية، يُمكن للمجهر الإلكتروني الماسح عرض بنية سطح البكتيريا، بل وحتى مراقبة التفاعلات بين الفيروسات والخلايا المضيفة. الأرقام2. SEM3200/رقاقة عادية 2/10 كيلو فولت/هـتدالمجهر الإلكتروني الماسح ليس مجرد آلة، بل هو بمثابة محقق دقيق يساعدنا على كشف الأسرار المجهرية في الطبيعة والأجسام التي صنعها الإنسان، مما يوفر دعمًا قويًا للبحث العلمي والابتكار التكنولوجي. من خلاله، يمكن للعلماء فهم طبيعة المواد، وبنية الأنسجة البيولوجية، وجوهر مختلف الظواهر المعقدة بشكل أفضل، مما يدفع حدود معرفتنا إلى آفاق جديدة. المفاهيم الخاطئة الشائعة حول SEM: 1. هل صور المجهر الإلكتروني الماسح بالألوان الحقيقية؟ يُنتج المجهر الإلكتروني الماسح صورًا بالأبيض والأسود لأنها ناتجة عن تفاعل الإلكترونات مع العينة، وليس عن موجات الضوء. عادةً ما تُعالَج صور المجهر الإلكتروني الماسح الملونة لاحقًا باستخدام تقنيات التلوين الرقمي لتمييز الهياكل المختلفة أو تحسين التأثيرات البصرية. 2. هل التكبير العالي أفضل دائمًا؟ مع أن المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) يوفر تكبيرًا عاليًا للغاية، إلا أن جميع الأبحاث لا تتطلب أقصى تكبير. فالتكبير المفرط الذي يتجاوز نطاق خصائص العينة لا يزيد من وقت المسح فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى زيادة المعلومات غير ذات الصلة. 3. هل يستطيع المجهر الإلكتروني الماسح رؤية الذرات؟ على الرغم من أن المجهر الإلكتروني الماسح يوفر دقة عالية، إلا أنه غالبًا لا يصل إلى مستوى رصد الذرات الفردية. لرصد البُنى على المستوى الذري، عادةً ما يلزم استخدام المجاهر الإلكترونية النافذة (TEM) أو مجاهر المسح النفقي (STM). 4. هل المجهر الإلكتروني الماسح مناسب فقط للعينات الصلبة والخالية من الحياة؟ في حين صُمم المجهر الإلكتروني الماسح في البداية للمواد الصلبة، فإن التقنيات الحديثة تسمح بمراقبة العينات البيولوجية أيضًا. من خلال عينات محددة بالإضافة إلى العلاجات مثل التجميد، والتجفيف، أو الطلاء بمواد موصلة، يمكن أيضًا استخدام المجهر الإلكتروني الماسح لمراقبة الأنسجة والخلايا البيولوجية. 5. هل يمكن لصور المجهر الإلكتروني الماسح أن تمثل الظروف الفعلية للعينة بشكل كامل؟ صور المجهر الإلكتروني الماسح هي إسقاطات ثنائية الأبعاد مأخوذة من زوايا ومعايير محددة، وقد لا تكشف تمامًا عن البنية ثلاثية الأبعاد والظروف الحقيقية...

استفاد فريق البروفيسور يانيو في USTC ال سيكتيك ستعليبهـإلكترونممجهر SEM3200 لدراسة مورفولوجيا ما بعد الدورة. طوّر الفريق كربونًا غير متبلور ذي عيوب قابلة للتحكم، كمادة مرشحة لطبقة واجهة اصطناعية توازن بين قابلية البوتاسيوم والنشاط التحفيزي. حضّر فريق البحث سلسلة من مواد الكربون بدرجات متفاوتة من العيوب (يُشار إليها بـ SC-X، حيث يمثل X درجة حرارة الكربنة) عن طريق تنظيم درجة حرارة الكربنة. وجدت الدراسة أن مادة SC-800 ذات العيوب المفرطة تُسبب تحللًا كبيرًا للإلكتروليت، مما ينتج عنه طبقة SEI غير متساوية وتقصير دورة الحياة. أما مادة SC-2300، ذات أقل العيوب، فقد أظهرت تقاربًا غير كافٍ للبوتاسيوم، وحفزت نموًا شجريًا للبوتاسيوم بسهولة. أما مادة SC-1600، ذات طبقة كربون مرتبة موضعيًا، فقد أظهرت بنية عيوب مُحسّنة، محققةً أفضل توازن بين محبة البوتاسيوم والنشاط التحفيزي. ويمكنها تنظيم تحلل الإلكتروليت وتكوين طبقة SEI كثيفة وموحدة. أظهرت النتائج التجريبية أن SC-1600@K أظهر استقرارًا طويل الأمد للدورة لمدة تصل إلى 2000 ساعة تحت كثافة تيار تبلغ 0.5 مللي أمبير سم-2 وسعة 0.5 مللي أمبير سم-2. حتى تحت كثافة تيار أعلى (1 مللي أمبير سم-2) والسعة (1 مللي أمبير سم-2حافظت على أداء كهروكيميائي ممتاز مع دورات مستقرة تجاوزت 1300 ساعة. في اختبار الخلية الكاملة، عند إقرانها بقطب موجب PTCDA، حافظت على 78% من قدرتها على الاحتفاظ بالسعة بعد 1500 دورة عند كثافة تيار 1 أمبير/غرام، مما يدل على ثبات ممتاز للدورة. هذا البحث بعنوانتم نشره فيالمواد المتقدمة.الشكل 1:تُعرض نتائج تحليل البنية الدقيقة لعينات الكربون (SC-800، SC-1600، وSC-2300) المُحضرة عند درجات حرارة كربنة مختلفة. باستخدام تقنيات مثل حيود الأشعة السينية (XRD)، وطيف رامان، وطيف الأشعة السينية الضوئية الإلكترونية (XPS)، وتشتت الأشعة السينية واسع الزاوية (WAXS)، تم تحليل البنية البلورية، ومستوى العيوب، ونسبة التطعيم بالأكسجين والنيتروجين في هذه العينات. أظهرت النتائج أنه مع ارتفاع درجة حرارة الكربنة، انخفضت العيوب في مواد الكربون تدريجيًا، وأصبح الهيكل البلوري أكثر انتظامًا. الشكل 2:تم تحليل توزيع كثافة التيار خلال نمو معدن البوتاسيوم على أقطاب كهربائية سالبة مركبة مختلفة باستخدام محاكاة العناصر المحدودة. أظهرت نتائج المحاكاة أن القطب الكهربائي المركب SC-1600@K أظهر توزيعًا منتظمًا للتيار أثناء ترسب البوتاسيوم، مما ساعد على تثبيط نمو الشجيرات بفعالية. بالإضافة إلى ذلك، تم قياس معامل يونغ لطبقة SEI باستخدام مجهر القوة الذرية (AFM)، وأظهرت النتائج أن طبقة SEI على القطب الكهربائي SC-1600@K تتمتع بمعامل مرونة أعلى، مما يدل على صلابتها العالية وقدرتها على تثبيط تكوين الشجيرات. الشكل 3:يُعرض الأداء الكهروكيميائي لأقطاب كهربائية مركبة مختلفة (SC-800@K، وSC-1600@K، وSC-2300@K) في خلايا متماثلة. أظهر قطب SC-1600@K استقرارًا ممتازًا للدورة وانخفاضًا في الجهد الزائد عند كثافات وسعات تيار مختلفة. علاوة على ذلك، أكدت مطيافية المعاوقة الكهروكيميائية (EIS) واختبار ساند الزمني مزايا قطب SC-1600@K في تثبيط نمو الخلايا الشجيرية والحفاظ على استقرار طبقة SEI. الشكل 4:تم تحليل بنية وتركيب طبقة SEI على أقطاب سالبة مركبة مختلفة باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ المبرد (Cryo-TEM) ومطياف كتلة الأيونات الثانوية لزمن الطيران (ToF-SIMS). أظهرت النتائج أن قطب SC-1600@K يتميز بطبقة SEI موحدة ورقيقة وغنية بالمواد غير العضوية، مما يُسهّل حركية نقل أيونات ا...

حيود التشتت الخلفي للإلكترونات (EBSD) هي تقنية مجهرية واسعة الاستخدام في علم المواد. تُحلل هذه التقنية زوايا وفروق طور الإلكترونات المتناثرة الناتجة عن تفاعل عينة مع حزمة إلكترونات عالية الطاقة لتحديد خصائص رئيسية مثل البنية البلورية واتجاه الحبيبات. بالمقارنة مع الطريقة التقليديةستعليب إلكترون ممجهر (المجهر الإلكتروني الماسح)توفر تقنية EBSD دقة مكانية أعلى ويمكنها الحصول على بيانات بلورية على مستوى دون الميكرومتر، مما يوفر تفاصيل غير مسبوقة لتحليل البنية الدقيقة للمواد. خصائص تقنية EBSD يجمع EBSD بين قدرات التحليل الدقيق لـمجهر إلكتروني ناقل (تيم) وقدرات التحليل الإحصائي واسعة النطاق لحيود الأشعة السينية. يشتهر جهاز EBSD بدقة تحليله للبنية البلورية، وسرعة معالجة البيانات، وسهولة تحضير العينات، وقدرته على دمج المعلومات البلورية مع مورفولوجيا البنية الدقيقة في أبحاث علوم المواد. لا يوفر المجهر الإلكتروني الماسح المزود بنظام EBSD معلومات عن مورفولوجيا البنية الدقيقة وتركيبها فحسب، بل يُمكّن أيضًا من تحليل التوجه المجهري، مما يُسهّل عمل الباحثين بشكل كبير. تطبيق EBSD في المجهر الإلكتروني الماسح مكونات نظام EBSD لإجراء تحليل EBSD، يتم استخدام مجموعة من المعدات بما في ذلكسمجهر إلكتروني معلب ويتطلب ذلك نظام EBSD. جوهر النظام هو المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، الذي يُنتج شعاعًا إلكترونيًا عالي الطاقة ويركزه على سطح العينة. عادةً ما يتضمن الجزء المادي من نظام EBSD كاميرا CCD حساسة ونظام معالجة صور. تُستخدم كاميرا CCD لالتقاط صور الإلكترونات المتناثرة، بينما يُستخدم نظام معالجة الصور لإجراء متوسط الأنماط وطرح الخلفية لاستخراج أنماط كيكوتشي واضحة. تشغيل كاشف EBSD الحصول على أنماط كيكوتشي EBSD في المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) سهل نسبيًا. تُمال العينة بزاوية عالية بالنسبة لحزمة الإلكترونات الساقطة لتعزيز الإشارة المرتدة، والتي تستقبلها شاشة فلورية متصل

أصبحت تقنية حزمة الأيونات المركزة (FIB) جزءًا أساسيًا من التطورات التكنولوجية الحديثة، لا سيما في تصنيع أشباه الموصلات والتصنيع النانوي. ورغم شهرة تقنية حزمة الأيونات المركزة، إلا أن تاريخها وتطورها غير معروفين على نطاق واسع.شعاع الأيونات المركز (FIB) هي أداة قطع دقيقة تستخدم عدسات كهرومغناطيسية لتركيز شعاع الأيونات في منطقة صغيرة جدًا.تتضمن تقنية FIB تسريع الأيونات من مصدر أيوني (تستخدم معظم أجهزة FIBs Ga، ولكن بعض الأجهزة تحتوي على مصادر أيونات He وNe) ثم تركيز الشعاع على سطح العينة.مجهر مسح إلكتروني بشعاع أيوني مركّز CIQTEK DB550 (FIB-SEM) أصل تكنولوجيا FIB منذ القرن العشرين، تطورت تقنية النانو بسرعة كمجال ناشئ في العلوم والتكنولوجيا. وتمثل تقنية النانو حاليًا أحد أبرز مجالات التقدم العلمي والتكنولوجي، ولها آثار كبيرة على التنمية الاقتصادية والاجتماعية كاستراتيجية وطنية. تتميز البنى النانوية بخصائص فريدة بفضل وحداتها الهيكلية التي تقترب من طول تماسك الإلكترونات وطول موجة الضوء، مما يؤدي إلى تأثيرات سطحية وواجهة، وتأثيرات حجمية، وتأثيرات حجمية كمومية. كما تتميز بالعديد من الخصائص الجديدة في الإلكترونيات والمغناطيسية والبصريات والميكانيكا، وتتمتع بإمكانات هائلة في تطبيقات الأجهزة عالية الأداء. يتطلب تطوير هياكل وأجهزة نانوية جديدة تطوير تقنيات تصنيع نانوية دقيقة ومتعددة الأبعاد ومستقرة. وتُعد عمليات التصنيع النانوي الدقيق واسعة النطاق، وتتضمن عادةً تقنيات مثل زرع الأيونات، والطباعة الضوئية، والحفر، وترسيب الأغشية الرقيقة. في السنوات الأخيرة، مع اتجاه التصغير في عمليات التصنيع الحديثة، تم تطبيق تقنية حزمة الأيونات المركزة (FIB) بشكل متزايد في تصنيع الهياكل النانوية الدقيقة في مختلف المجالات، لتصبح تقنية لا غنى عنها ومهمة في تصنيع النانو الدقيقة.طُوّرت تقنية FIB بناءً على أنظمة حزم الأيونات التقليدية وحزم الإلكترونات المُركّزة، وهي في جوهرها متطابقة. بالمقارنة مع حزم الإلكترونات، تمسح FIB سطح العينة باستخدام حزمة أيونية مُولّدة من مصدر أيوني بعد التسارع والتركيز. ولأن كتلة الأيونات أكبر بكثير من كتلة الإلكترونات، فإن حتى أخف الأيونات، مثل أيونات الهيدروجين (H+)، تزيد كتلتها عن 1800 ضعف كتلة الإلكترونات. هذا يُمكّن حزمة الأيونات ليس فقط من تحقيق قدرات تصوير وتعريض مُشابهة لحزم الإلكترونات، بل أيضًا من استخدام كتلة الأيون الثقيلة لرش الذرات من الأسطح الصلبة، مما يجعلها أداة معالجة مباشرة. كما يُمكن لـ FIB حثّ الذرات على الترسيب على سطح مادة العينة عن طريق دمجها مع الغازات الكيميائية. لذلك، تُعد FIB أداةً واسعة الاستخدام في التصنيع النانوي الدقيق. تطوير مصادر الأيونات في تطوير تقنية FIB، كان تطوير مصادر الأيونات عالية السطوع أمرًا بالغ الأهمية. وقد أرست مصادر أيونات الغاز المبكرة ومصادر أيونات المعدن السائل (LMIS) أسس تقنية FIB. في عام ١٩٧٤، استخدم سيليجر وفليمنج لأول مرة مصدر أيونات غازية لزرع أيونات بدون قناع ومقاومة التعرض، مؤكدين بذلك إمكانات هذه التقنية. لاحقًا، طور أورلوف وسوانسون مصدر أيونات حقل الغاز، الذي اتسم بدقة عالية ولكنه محدود التطبيقات الصناعية نظرًا لمتطلبات درجات الحرارة المنخفضة. من ناحية أخرى، حقق مصدر أيونات المعدن السائل نجاحًا أكبر بفضل سطوع أيوناته العالي وسهولة تشغيله، مما أرسى الأساس لأنظمة FIB الحديثة القائمة على Ga LMIS. تطبيقات تكنولوجيا FIB تُستخدم تقنية FIB في تطبيقات واسعة، بما في ذلك زراعة الأيونات، والطحن، وكيمياء ال...

يتطلب إنشاء صورة مثالية مزيجًا من المعرفة النظرية والخبرة العملية والتوازن بين عوامل عديدة. قد تواجه هذه العملية بعض التحديات عند استخدام المجهر الإلكتروني. أوصمة العار يُعدّ تصحيح اللابؤرية (الاستجماتيزم) من أصعب عمليات تصحيح اللابؤرية، ويتطلب تدريبًا. الصورة الوسطى في الشكل التالي هي صورة مُركّزة بشكل صحيح بعد تصحيح اللابؤرية. الصورتان اليمنى واليسرى مثالان على تصحيح اللابؤرية الضعيف، مما يؤدي إلى ظهور خطوط ممتدة في الصورة. لتحقيق التصوير الدقيق، يتم إجراء المقطع العرضي للشعاع الإلكترونيجب أن يكون المسبار دائريًا عند وصوله إلى العينة. قد يتشوه المقطع العرضي للمسبار، متخذًا شكلًا بيضاويًا. قد ينجم هذا عن عوامل عدة، مثل دقة التشغيل وعيوب في قطعة القطب المغناطيسي أو لف النحاس في صب الملف المغناطيسي الحديدي. يُسمى هذا التشوه التظليل، وقد يؤدي إلى صعوبة في التركيز. شديد أيُعدّ تصحيح الاستجماتيزم من أصعب تصحيحات الصور، ويتطلب تدريبًا. الصورة الوسطى في الشكل التالي هي صورة مُركّزة بشكل صحيح بعد تصحيح الاستجماتيزم. الصورتان اليمنى واليسرى مثالان على تصحيح استجماتيزم ضعيف، مما يؤدي إلى ظهور خطوط ممتدة في الصورة. يمكن أن تظهر هذه الخطوط على شكل "خطوط" في اتجاه X في الصورة. مع انتقال الصورة من التركيز الناقص إلى التركيز الزائد، ستتغير الخطوط إلى اتجاه Y. عند ضبط التركيز بدقة، تختفي الخطوط، ويمكن تحقيق التركيز الصحيح إذا كان حجم البقعة مناسبًا. عند تكبيرها حوالي 10000 مرة، إذا لم تكن هناك خطوط في أي اتجاه عند ضبط الهدف على التركيز الناقص أو التركيز الزائد، فمن المعتقد عمومًا أنه لا يوجد أوصمة العارفي الصورة. أوصمة العار عادة ما يكون من الممكن إهماله في الصور التي يقل تكبيرها عن 1000 مرة. أفضل طريقة لتصحيح التظليل هي ضبط إزاحات التظليل X وY على الصفر (أي لا أوصمة العار التصحيح) ثم ركّز العينة بأقصى دقة ممكنة. ثم اضبط المحور X أو Y أوصمة العار التحكم (لا يمكن تعديلها في وقت واحد) للحصول على أفضل صورة وإعادة التركيز. تأثيرات الحافة تحدث تأثيرات الحافة بسبب التحسينهـلانبعاث الإكترونعند حواف العينة. تُعزى تأثيرات الحواف إلى تأثير الشكل على توليد الإلكترونات الثانوية، وهي أيضًا سبب محيط الصورة الذي يُنتجه كاشف الإلكترونات الثانوية. تتدفق الإلكترونات بشكل تفضيلي نحو الحواف والقمم وتنبعث منها، مما يؤدي إلى انخفاض شدة الإشارة في المناطق التي يحجبها الكاشف، مثل التجاويف. كما تُعزز الإلكترونات المتناثرة للخلف المنبعثة من منطقة العينة المواجهة للكاشف التباين الطبوغرافي. يمكن أن يُقلل تقليل جهد التسارع من تأثيرات الحواف. تأثيرات الشحن يمكن أن يؤدي التفريغ غير المنضبط للإلكترونات المتراكمة في العينة إلى شحنها، مما يُنتج تشوهات غير مرغوب فيها، خاصةً في صور الإلكترونات الثانوية. عندما يكون عدد الإلكترونات الواردة أكبر من عدد الإلكترونات المنبعثة من العينة، قد تتشكل شحنات سالبة في مواقع اصطدام شعاع الإلكترونات بالعينة. تُسمى هذه الظاهرة "الشحن"، ويمكن أن تؤدي إلى سلسلة من التأثيرات غير الطبيعية، مثل شذوذ التباين، وتشويه الصورة، والانزياح. في بعض الأحيان، قد يُسبب التفريغ المفاجئ للإلكترونات من منطقة مشحونة ومضات ساطعة على الشاشة، مما يجعل التقاط صور العينة ذات التباين الموحد مستحيلاً، أو حتى انفصال عينات صغيرة عن مرحلة العينة. ترتبط شدة تأثيرات الشحن بـ (1) طاقة الإلكترونات و(2) عددها. ترتبط طاقة الإلكترونات بجهد التسارع، لذا فإن خفض جهد التسارع يمكن أن يقلل الشحن. يتأثر ع...

01 2 34567891011121314151617181920 21 2223242526272829303132333435