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Engineering

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ क्रायो-केंद्रित आयन बीम मिलिंग युग्मन द्वारा तरल-ठोस इंटरफेस के नैनोस्केल लक्षण वर्णन

Published: July 14, 2022 doi: 10.3791/61955
Automatic Translation
1, 1, 1,2
1School of Applied and Engineering Physics, Cornell University, 2Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science

Summary

क्रायोजेनिक केंद्रित आयन बीम (एफआईबी) और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) तकनीकें बरकरार ठोस-तरल इंटरफेस के रसायन विज्ञान और आकृति विज्ञान में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकती हैं। ऐसे इंटरफेस के उच्च गुणवत्ता वाले ऊर्जा फैलाव वाले एक्स-रे (ईडीएक्स) स्पेक्ट्रोस्कोपिक मानचित्र तैयार करने के तरीके ऊर्जा भंडारण उपकरणों पर ध्यान केंद्रित करने के साथ विस्तृत हैं।

Abstract

ठोस-तरल इंटरफेस पर भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाएं कई प्राकृतिक और तकनीकी घटनाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, जिसमें उत्प्रेरण, सौर ऊर्जा और ईंधन उत्पादन और इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण शामिल हैं। इस तरह के इंटरफेस के नैनोस्केल लक्षण वर्णन को हाल ही में क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके प्राप्त किया गया है, जिससे इंटरफ़ेस प्रक्रियाओं की हमारी मौलिक समझ को आगे बढ़ाने के लिए एक नया मार्ग प्रदान किया जा सकता है।

यह योगदान एक एकीकृत क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी दृष्टिकोण का उपयोग करके सामग्री और उपकरणों में ठोस-तरल इंटरफेस की संरचना और रसायन विज्ञान को मैप करने के लिए एक व्यावहारिक मार्गदर्शिका प्रदान करता है। इस दृष्टिकोण में, हम क्रायोजेनिक नमूना तैयारी को जोड़ते हैं जो इन जटिल दफन संरचनाओं के माध्यम से क्रॉस-सेक्शन बनाने के लिए क्रायोजेनिक केंद्रित आयन बीम (क्रायो-एफआईबी) मिलिंग के साथ ठोस-तरल इंटरफेस के स्थिरीकरण की अनुमति देता है। क्रायोजेनिक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (क्रायो-एसईएम) तकनीकों को दोहरी बीम एफआईबी / एसईएम में किया जाता है, जो नैनोस्केल पर प्रत्यक्ष इमेजिंग के साथ-साथ रासायनिक मानचित्रण को सक्षम करता है। हम व्यावहारिक चुनौतियों, उन्हें दूर करने के लिए रणनीतियों, साथ ही इष्टतम परिणाम प्राप्त करने के लिए प्रोटोकॉल पर चर्चा करते हैं। जबकि हम ऊर्जा भंडारण उपकरणों में इंटरफेस पर हमारी चर्चा में ध्यान केंद्रित करते हैं, उल्लिखित तरीके मोटे तौर पर उन क्षेत्रों की एक श्रृंखला पर लागू होते हैं जहां ठोस-तरल इंटरफ़ेस एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

Introduction

ठोस और तरल पदार्थों के बीच इंटरफेस ऊर्जा सामग्री जैसे बैटरी, ईंधन कोशिकाओं और सुपरकैपेसिटर 1,2,3 के कार्य में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। जबकि इन इंटरफेस के रसायन विज्ञान और आकृति विज्ञान की विशेषता कार्यात्मक उपकरणों में सुधार करने में एक केंद्रीय भूमिका निभा सकती है, ऐसा करने से 1,3,4 की एक बड़ी चुनौती पेश की गई है। तरल पदार्थ कई सामान्य लक्षण वर्णन तकनीकों के लिए आवश्यक उच्च वैक्यूम वातावरण के साथ असंगत हैं, जैसे कि एक्स-रे फोटोएमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी2। ऐतिहासिक रूप से, समाधान डिवाइस से तरल को हटाने के लिए किया गया है, लेकिन यह इंटरफ़ेस 2,4 पर संभावित रूप से हानिकारक नाजुक संरचनाओं या आकृति विज्ञान 3 को संशोधित करने की कीमत पर आताहै। बैटरी के मामले में, विशेष रूप से जो अत्यधिक प्रतिक्रियाशील क्षार धातुओं को नियोजित करते हैं, यह भौतिक क्षति हवा5 के संपर्क में आने पर रासायनिक गिरावट से जटिल होती है।

यह पेपर क्रायो-एसईएम और केंद्रित आयन बीम (एफआईबी) को ठोस-तरल इंटरफेस को संरक्षित करने और विशेषता के लिए एक विधि के रूप में वर्णित करता है। इसी तरह के तरीकों को जैविक नमूनों 6,7,8, ऊर्जा उपकरणों 5,9,10,11,12 और नैनोस्केल जंग प्रतिक्रियाओं 13,14,15 में कोशिकाओं की संरचना को संरक्षित करने के लिए दिखाया गया है . तकनीक का सार माइक्रोस्कोप में स्थानांतरित करने से पहले कीचड़ नाइट्रोजन में डुबकी ठंड के माध्यम से नमूने को विट्रीफाई करना है जहां इसे क्रायोजेनिक रूप से ठंडा चरण पर रखा जाता है। विट्रीफिकेशन माइक्रोस्कोप के वैक्यूम में तरल को स्थिर करता है, जबकि क्रिस्टलीकरण 6,8 से जुड़े संरचनात्मक विरूपणों से बचता है। एक बार माइक्रोस्कोप में, एक दोहरी बीम प्रणाली इलेक्ट्रॉन बीम के साथ नैनोस्केल इमेजिंग की अनुमति देती है, और केंद्रित आयन बीम के साथ क्रॉस-सेक्शन की तैयारी करती है। अंत में, रासायनिक लक्षण वर्णन ऊर्जा फैलाव एक्स-रे (ईडीएक्स) मैपिंग के माध्यम से सक्षम है। कुल मिलाकर, क्रायो-एसईएम / एफआईबी एक ठोस-तरल इंटरफ़ेस की मूल संरचना को संरक्षित कर सकता है, क्रॉस-सेक्शन बना सकता है, और रासायनिक और रूपात्मक लक्षण वर्णन दोनों प्रदान कर सकता है।

क्रायो-एसईएम और ईडीएक्स मैपिंग के लिए एक सामान्य वर्कफ़्लो प्रदान करने के अलावा, यह पेपर मिलिंग और इमेजिंग से कलाकृतियों को कम करने के लिए कई तरीकों का वर्णन करेगा। अक्सर विट्रीफाइड तरल पदार्थ नाजुक और इन्सुलेट होते हैं, जिससे उन्हें चार्ज करने के साथ-साथ बीम क्षति 8 के लिए प्रवण बनाया जाताहै। जबकि कमरे के तापमान16,17,18 पर नमूनों में इन अवांछित प्रभावों को कम करने के लिए कई तकनीकों की स्थापना की गई है, कई को क्रायोजेनिक अनुप्रयोगों के लिए संशोधित किया गया है। विशेष रूप से, यह प्रक्रिया प्रवाहकीय कोटिंग्स के आवेदन का विवरण देती है, पहले एक सोने-पैलेडियम मिश्र धातु, इसके बाद एक मोटी प्लैटिनम परत होती है। इसके अतिरिक्त, उपयोगकर्ताओं को चार्ज होने पर चार्जिंग की पहचान करने में मदद करने के लिए निर्देश प्रदान किए जाते हैं और चार्ज के संचय को कम करने के लिए इलेक्ट्रॉन बीम स्थितियों को समायोजित करते हैं। अंत में, हालांकि बीम क्षति में चार्जिंग के साथ कई विशेषताएं आम हैं, दोनों एक दूसरे से स्वतंत्र हो सकते हैं16, और उन चरणों के दौरान बीम क्षति को कम करने के लिए दिशानिर्देश प्रदान किए जाते हैं जहां यह सबसे अधिक संभावना है।

जबकि दोहरी बीम SEM / FIB एकमात्र इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी उपकरण नहीं है जिसे क्रायोजेनिक ऑपरेशन के लिए अनुकूलित किया गया है, यह विशेष रूप से इस काम के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है। अक्सर बैटरी जैसे यथार्थवादी उपकरण आकार में कई सेंटीमीटर के पैमाने पर होते हैं, जबकि ब्याज की कई विशेषताएं माइक्रोन से नैनोमीटर के आदेश पर होती हैं, और सबसे सार्थक जानकारी इंटरफ़ेस 4,5,19 के क्रॉस-सेक्शन में निहित हो सकती है। यद्यपि इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईईएलएस) के साथ संयुक्त स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसटीईएम) जैसी तकनीकें इमेजिंग और रासायनिक मानचित्रण को परमाणु पैमाने पर सक्षम करती हैं, उन्हें इलेक्ट्रॉन पारदर्शी होने के लिए नमूने को पर्याप्त रूप से पतला बनाने के लिए व्यापक तैयारी की आवश्यकता होती है, नाटकीय रूप से थ्रूपुट को सीमित करना 3,4,19,20,21,22 . क्रायो-एसईएम, इसके विपरीत, मैक्रोस्कोपिक उपकरणों में इंटरफेस की तेजी से जांच के लिए अनुमति देता है, जैसे कि लिथियम धातु बैटरी सिक्का सेल का एनोड, हालांकि नैनोमीटर के दसियों के कम रिज़ॉल्यूशन पर। आदर्श रूप से, एक संयुक्त दृष्टिकोण जो दोनों तकनीकों के लाभों का लाभ उठाता है, लागू किया जाता है। यहां, हम उच्च थ्रूपुट क्रायोजेनिक एफआईबी / एसईएम तकनीकों पर ध्यान केंद्रित करते हैं।

लिथियम धातु बैटरी का उपयोग इस काम के लिए प्राथमिक परीक्षण मामले के रूप में किया गया था, और वे क्रायो-एसईएम तकनीकों की व्यापक उपयोगिता का प्रदर्शन करते हैं: वे वैज्ञानिक रुचि 4,5,9,10,11,12 की नाजुक संरचनाओं की सुविधा देते हैं, ईडीएक्स2 के माध्यम से प्रकट होने के लिए मोटे तौर पर अलग-अलग रसायन विज्ञान है, और प्रतिक्रियाशील लिथियम5 को संरक्षित करने के लिए क्रायोजेनिक तकनीकों की आवश्यकता होती है, २१ । विशेष रूप से, असमान लिथियम जमा डेंड्राइट्स के रूप में जाना जाता है, साथ ही साथ तरल इलेक्ट्रोलाइट के साथ इंटरफेस संरक्षित हैं और ईडीएक्स 4,5,12 के साथ चित्रित और मैप किए जा सकते हैं। इसके अतिरिक्त, लिथियम आमतौर पर तैयारी के दौरान ऑक्सीकरण करेगा और मिलिंग के दौरान गैलियम के साथ एक मिश्र धातु का निर्माण करेगा, लेकिन संरक्षित इलेक्ट्रोलाइट ऑक्सीकरण को रोकता है और क्रायोजेनिक तापमान गैलियम 5 के साथ प्रतिक्रियाओं को कम करताहै। कई अन्य प्रणालियों (विशेष रूप से ऊर्जा उपकरणों) में समान नाजुक संरचनाएं, जटिल रसायन विज्ञान और प्रतिक्रियाशील सामग्री होती हैं, इसलिए लिथियम धातु बैटरी के अध्ययन पर क्रायो-एसईएम की सफलता को एक आशाजनक संकेत माना जा सकता है कि यह अन्य सामग्रियों के लिए भी उपयुक्त है।

प्रोटोकॉल एक दोहरी बीम FIB / SEM प्रणाली का उपयोग करता है जो एक क्रायोजेनिक चरण, एक क्रायोजेनिक तैयारी कक्ष और एक क्रायोजेनिक स्थानांतरण प्रणाली के साथ फिट होता है, जैसा कि सामग्री की तालिका में विस्तृत है। क्रायो-immobilized नमूनों को तैयार करने के लिए एक "कीचड़ पॉट" के साथ एक वर्कस्टेशन है, जो एक फोम अछूता बर्तन है जो स्टेशन में एक वैक्यूम चैंबर में बैठता है। फोम इन्सुलेटेड डुअल पॉट स्लशर में एक प्राथमिक नाइट्रोजन कक्ष और एक माध्यमिक कक्ष होता है जो पूर्व को घेरता है और बर्तन के मुख्य भाग में उबलने को कम करता है। एक बार नाइट्रोजन से भर जाने के बाद, बर्तन के ऊपर एक ढक्कन रखा जाता है और पूरे सिस्टम को कीचड़ नाइट्रोजन बनाने के लिए खाली किया जा सकता है। एक छोटे से वैक्यूम कक्ष की विशेषता वाली एक स्थानांतरण प्रणाली का उपयोग वैक्यूम के तहत नमूने को माइक्रोस्कोप की तैयारी या "प्रेप" कक्ष में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। प्रेप चैंबर में नमूने को -175 डिग्री सेल्सियस पर रखा जा सकता है और एक प्रवाहकीय परत के साथ लेपित स्पुटर, जैसे कि सोने-पैलेडियम मिश्र धातु। दोनों तैयारी कक्ष और SEM कक्ष नमूना धारण करने के लिए एक क्रायोजेनिक रूप से ठंडा चरण की सुविधा है, और contaminants adsorb और नमूने पर बर्फ बिल्डअप को रोकने के लिए एक anticontaminator. पूरे सिस्टम को नाइट्रोजन गैस के साथ ठंडा किया जाता है जो तरल नाइट्रोजन में डूबे हुए हीट एक्सचेंजर के माध्यम से बहता है, और फिर सिस्टम के दो क्रायो-चरणों और दो एंटीकॉन्टिमिनेटर के माध्यम से।

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Protocol

1. नमूना तैयार करें और SEM कक्ष में स्थानांतरण

  1. माइक्रोस्कोप सेट करें
    1. उन प्रणालियों के लिए जो कमरे के तापमान और क्रायोजेनिक उपकरणों के बीच परिवर्तित होते हैं, उपकरण निर्माता के निर्देशों के अनुसार क्रायो-एसईएम चरण और एंटीकॉन्टैमिनेटर स्थापित करें और एसईएम कक्ष को खाली करें।
    2. गैस इंजेक्शन प्रणाली (जीआईएस) प्लैटिनम स्रोत को समायोजित करें ताकि जब डाला जाए तो यह विशिष्ट कमरे के तापमान प्रयोगों की तुलना में नमूना सतह से लगभग 5 मिमी दूर बैठता है। इस स्थिति को नमूना सतह की कोटिंग भी सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक प्रणाली के लिए अनुकूलित करने की आवश्यकता है। यहां उपयोग किए जाने वाले एफआईबी पर, यह जीआईएस स्रोत के किनारे पर एक सेट स्क्रू को ढीला करके और कॉलर 3 को दक्षिणावर्त घुमाकर किया जाता है।
    3. जीआईएस तापमान को 28 डिग्री सेल्सियस पर सेट करें, अतिरिक्त सामग्री को साफ करने के लिए इस तापमान पर 30 सेकंड के लिए शटर खोलें और वेंट खोलें। कमरे के तापमान पर ऐसा करें, क्योंकि ऑर्गेनोमेटलिक किसी भी ठंडी सतह को कोट करेगा।
    4. SEM में तैयारी कक्ष से नमूना शटल के लोड करने के लिए उचित स्थिति के लिए मंच ले जाएँ (यह प्रणाली द्वारा भिन्न होगा)।
    5. SEM कक्ष को कम से कम 8 घंटे के लिए खाली करने की अनुमति दें, प्रयोग के दौरान बर्फ संदूषण को कम करने के लिए एक कम पर्याप्त वैक्यूम (आमतौर पर लगभग 4E-6 Torr) स्थापित करने के लिए।
  2. क्रायोजेनिक तैयारी स्टेशन स्थापित करें
    1. उपयोग करने से पहले 8 घंटे के लिए वैक्यूम पृथक लाइनों को खाली करें।
    2. माइक्रोस्कोप को ठंडा करने से पहले, लगभग 15 मिनट के लिए गैस लाइनों के माध्यम से सूखी नाइट्रोजन गैस प्रवाहित करें। यह लगभग 5 एल / मिनट, या सिस्टम की अधिकतम प्रवाह दर पर किया जाना चाहिए। यह ठंडा होने पर लाइनों में बर्फ के गठन को कम करने के लिए सिस्टम से नमी को बाहर निकालता है, जो गैस के प्रवाह को बाधित कर सकता है।
    3. जबकि अभी भी अधिकतम प्रवाह दर पर गैस बह रही है, वैक्यूम पृथक लाइनों के लिए वाल्व को बंद कर दें, फिर हीट एक्सचेंजर को तरल नाइट्रोजन देवर में स्थानांतरित करें।
    4. SEM का तापमान और -175 °C पर चरणों को तैयार करें, और एंटीकॉन्टामिनेटर्स का तापमान -192 °C पर सेट करें। तब तक प्रतीक्षा करें जब तक कि सभी तत्व आगे बढ़ने के लिए निर्धारित तापमान तक नहीं पहुंच जाते।
  3. नमूना vitrify.
    1. नाइट्रोजन दोहरी पॉट slusher भरें. बर्तन की मुख्य मात्रा को भरकर शुरू करें, फिर नाइट्रोजन बुदबुदाने को कम करने के लिए इसके आसपास की मात्रा को भरें। उबलते बंद होने तक आवश्यकतानुसार प्रत्येक में अधिक तरल नाइट्रोजन जोड़ना जारी रखें।
    2. ढक्कन के साथ slusher सील और कीचड़ पंप शुरू. पंप करना जारी रखें जब तक कि तरल नाइट्रोजन ठोस होना शुरू न हो जाए।
    3. कीचड़ बर्तन वेंटिंग शुरू करें। लिथियम बैटरी जैसी हवा के प्रति संवेदनशील सामग्रियों के लिए, यह डुबकी ठंड के लिए नमूना तैयार करने का एक अच्छा समय है।
    4. एक बार जब दबाव पॉट को खोलने की अनुमति देने के लिए पर्याप्त उच्च हो जाता है, तो जल्दी से लेकिन धीरे से नाइट्रोजन में नमूना सेट करें, और कम से कम तब तक प्रतीक्षा करें जब तक कि उबलते हुए नमूने के चारों ओर आगे बढ़ने के लिए बंद न हो जाए। बर्फ संदूषण की संभावना को कम करने के लिए इस बिंदु पर तरल नाइट्रोजन से सभी उपकरणों को हटा दें।
    5. यदि कीचड़ का बर्तन आधे से कम भरा हुआ है, तो अधिक तरल नाइट्रोजन जोड़ें।
    6. नमूना SEM शटल के लिए स्थानांतरित करें। तरल नाइट्रोजन पॉट में नमूने को सुरक्षित या स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक किसी भी उपकरण को रखें और उन्हें पूरी तरह से ठंडा करने की अनुमति दें, यानी, नमूना या शटल को छूने से पहले एलएन2 प्रत्येक उपकरण के चारों ओर उबलना बंद होने तक कम से कम प्रतीक्षा करें। वायुमंडल के लिए विस्तारित जोखिम, खासकर जब आर्द्र, तरल नाइट्रोजन में बर्फ क्रिस्टल बनाने का कारण बन सकता है, इसलिए इस चरण को जल्दी से करना सबसे अच्छा है।
    7. शटल को स्थानांतरण रॉड से जोड़ें। अन्य उपकरणों के साथ, शटल को छूने से पहले एलएन2 में रॉड के अंत को पूर्व-ठंडा करें।
    8. कीचड़ बर्तन पर पंप और दबाव देखो. नमूने को तरल नाइट्रोजन से बाहर निकालें और नाइट्रोजन को फ्रीज करने से ठीक पहले इसे ट्रांसफर सिस्टम के वैक्यूम चैंबर में बंद कर दें। आमतौर पर, यह शटल को ऊपर उठाकर किया जा सकता है जब दबाव ~ 8 mbar होता है।
    9. जल्दी से तैयारी कक्ष के एयरलॉक के लिए स्थानांतरण और स्थानांतरण प्रणाली पर पंप. हस्तांतरण प्रणाली के वैक्यूम कक्ष को खोलें जैसे ही एयरलॉक दबाव बहुत अधिक बल के बिना किए जाने के लिए पर्याप्त कम है।
    10. एक बार जब प्रेप चैंबर खोला जा सकता है, तो जल्दी से नमूना शटल को कक्ष में स्थानांतरित करें और ठंडे तैयारी चरण पर रखें। स्थानांतरण रॉड को वापस लें और एयरलॉक दरवाजा बंद करें।
    11. इस बिंदु पर, एक ~ 5-10 एनएम सोने-पैलेडियम परत को चार्ज को कम करने के लिए नमूना सतह पर sputtered किया जा सकता है। विशिष्ट प्रारंभिक मान 10 s के लिए 10 mA हैं, हालांकि इन पैरामीटर्स को प्रत्येक सिस्टम के लिए समायोजित किया जाना चाहिए। वैकल्पिक रूप से, कोई भी अनकोटेड सतह की छवि बना सकता है, चार्जिंग की सीमा का आकलन कर सकता है, और स्पुटर कोट के लिए प्रेप चैंबर में वापस स्थानांतरित कर सकता है।
    12. एयरलॉक को फिर से खोलें, स्थानांतरण रॉड को कनेक्ट करें और रॉड के अंत को ठंडा करने के लिए 1 मिनट प्रतीक्षा करें। फिर, वाल्व को मुख्य SEM कक्ष में खोलें और नमूना शटल को ठंडा SEM चरण पर जितनी जल्दी और आसानी से संभव हो सके स्थानांतरित करें। स्थानांतरण रॉड को वापस लें और इसे फिर से आवश्यक होने की स्थिति में बर्फ संदूषण को रोकने के लिए वैक्यूम के तहत स्टोर करें।
      सावधानी: तरल नाइट्रोजन त्वचा के संपर्क में आने पर चोट का कारण बन सकता है। उचित व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण पहनते समय देखभाल के साथ संभालें। एक सील कंटेनर में न रखें, क्योंकि वाष्पीकरण दबाव निर्माण का कारण बन सकता है।

2. छवि नमूना सतह और सुविधाओं का पता लगाने

नोट: इमेजिंग शुरू करने के लिए सेट अप करने के लिए आवश्यक समय आमतौर पर नमूने को क्रायो-चरण पर थर्मल संतुलन तक पहुंचने की अनुमति देने के लिए पर्याप्त होता है, खासकर यदि प्रेप-चैंबर और एसईएम चैंबर में दोनों चरणों को एक ही तापमान पर ठंडा किया जाता है और एक चरण से दूसरे चरण तक शटल के स्थानांतरण समय को कम से कम किया जाता है।

  1. इमेजिंग से पहले बीम पैरामीटर सेट करें, एक मध्यम वोल्टेज (~ 5 केवी) और मध्यम वर्तमान (~ 0.4 एनए) के साथ शुरू करें। विशेष रूप से नाजुक नमूनों के लिए, उपयोगकर्ता इन मूल्यों को कम करना चाह सकते हैं, और अधिक मजबूत नमूने उच्च वोल्टेज और वर्तमान को सहन कर सकते हैं।
  2. कम आवर्धन (100x) पर शुरू होने वाली सतह की छवि, ध्यान केंद्रित करें और उपकरण द्वारा आवश्यक किसी भी चरण को करें। उदाहरण के लिए, यहाँ FIB उपयोगकर्ता पर, मापा कार्य दूरी चरण स्थिति से जुड़ा होना चाहिए। चार्जिंग को कम करने के लिए उच्च आवर्धन पर ध्यान केंद्रित करने से पहले इसके विपरीत या आकार में परिवर्तन के लिए नमूने का आकलन करें।
  3. नमूना को लगभग eucentric ऊंचाई पर लाएं और एक और अपेक्षाकृत कम आवर्धन छवि (100-200x) लें।
  4. विट्रीफाइड तरल के साथ एक बलिदान परीक्षण क्षेत्र का चयन करें और बीम क्षति या चार्जिंग के कारण संभावित मुद्दों की पहचान करें। 5 s के लिए 100x आवर्धन पर इमेजिंग शुरू करें, फिर आवर्धन को लगभग 1,000x तक बढ़ाएं और एक और 5 s के लिए छवि, फिर आवर्धन को 100x तक कम करें, एक छवि एकत्र करें और बीम को रोकें। यदि उच्च आवर्धन पर उजागर क्षेत्र ने इसके विपरीत बदल दिया है, तो नमूना हानिकारक या चार्ज हो सकता है, और उपयोगकर्ताओं को फिर से बीम पैरामीटर या री-स्पुटर कोटिंग को समायोजित करने पर विचार करना चाहिए। अधिक विस्तृत प्रक्रिया के लिए संदर्भ18 देखें।
  5. रुचि के क्षेत्रों के लिए नमूना खोजें। यह प्रक्रिया नमूने द्वारा काफी भिन्न होगी और कुछ प्रयोगों की आवश्यकता हो सकती है। विशेषताएं जो आसपास की सतह से काफी ऊपर फैली हुई हैं, संभवतः विट्रीफाइड तरल को समान रूप से उठाए जाने का कारण बनेंगी, जबकि अन्य विशेषताएं छिपी हो सकती हैं।
    1. यदि ब्याज की सुविधाओं का पता नहीं लगाया जा सकता है, तो एक EDX मानचित्र मदद कर सकता है। नमूना अभी भी इलेक्ट्रॉन बीम के लिए सामान्य उन्मुख के साथ, चरण 4 में वर्णित EDX मैपिंग प्रक्रिया का पालन करें।
  6. जैसा कि ब्याज की विशेषताएं स्थित हैं, सतह की कम और उच्च आवर्धन छवियों के साथ-साथ मंच की स्थिति दोनों को बचाएं।
  7. वांछित के रूप में कई साइटों का पता लगाने के लिए दोहराएँ।
  8. पहले छवि के लिए एक क्षेत्र का चयन करें और उपकरण के प्रोटोकॉल का पालन करते हुए उस क्षेत्र को यूसेंट्रिक ऊंचाई पर संरेखित करें।
  9. नमूना झुकाव तो सतह प्लैटिनम GIS सुई की दिशा के लिए सामान्य है, और GIS सुई डालें. इसे 28 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें और ~ 2.5 मिनट के लिए वाल्व खोलें, फिर स्रोत को वापस ले लें। यह uncured organometallic प्लैटिनम की एक समान परत का उत्पादन करना चाहिए, और उपयोगकर्ता संक्षेप में भी कवरेज की पुष्टि करने के लिए नमूना सतह छवि कर सकते हैं। निक्षेपण का समय उपकरणों के बीच भिन्न होगा और इसे 1-2 μm मोटी एक भी परत सुनिश्चित करने के लिए समायोजित किया जाना चाहिए।
  10. नमूना शटल को एफआईबी स्रोत की ओर झुकाएं और ऑर्गेनोमेटेलिक प्लैटिनम को 2.8 एनए, 800x आवर्धन पर 30 केवी आयन बीम पर उजागर करें। इलेक्ट्रॉन बीम के साथ छवि यह सत्यापित करने के लिए कि सतह चिकनी है और चार्जिंग के किसी भी संकेत की कमी है।

3. क्रॉस-सेक्शन तैयार करें

  1. 30kV और एक कम थोक मिलिंग वर्तमान (~ 2.8 एनए) पर आयन बीम का उपयोग करके नमूना सतह का एक स्नैपशॉट लें, ब्याज की सुविधा की पहचान करें और क्रॉस-सेक्शन के किसी न किसी प्लेसमेंट को मापें। लगभग 2.8 एनए का उपयोग करके मिले हुए खाइयों को अंतिम क्रॉस-सेक्शन से 1 μm दूर रखा जा सकता है और कुछ माइक्रोन द्वारा ब्याज की सुविधा के दोनों तरफ से पिछले का विस्तार करना चाहिए। साइड खिड़कियां (3.2 देखें) को वांछित अंतिम क्रॉस-सेक्शन के साथ मोटे तौर पर फ्लश करने वाले एक किनारे के साथ रखा जाना चाहिए।
  2. redeposition को कम करने के लिए मुख्य खाइयों मिलिंग से पहले एक्स-रे के लिए एक साइड विंडो बनाएँ।
    1. एक नियमित क्रॉस सेक्शन 90 ° घुमाया गया जहां खाई होगी, उसके सापेक्ष खींचें। अभिविन्यास प्रत्येक EDX डिटेक्टर के विन्यास पर निर्भर करेगा; EDX डिटेक्टर की ओर इस खाई के उथले अंत जगह. यहां उपयोग किए जाने वाले इंस्ट्रूमेंट सॉफ्टवेयर में, यह रोटेशन पैटर्न के लिए उन्नत टैब पर क्लिक करके और एक रोटेशन कोण दर्ज करके किया जाता है, जिसे वामावर्त मापा जाता है।
    2. क्रॉस-सेक्शन की सतह से बाहर निकलने के लिए एक्स-रे की संख्या को अधिकतम करने के लिए घुमाए गए पैटर्न को फिर से आकार दें, नाममात्र 10 μm वर्ग। आकार डिटेक्टर ज्यामिति पर निर्भर करेगा, और अक्सर छोटी खिड़कियां पर्याप्त होंगी। उपयोगकर्ता इस खाई के न्यूनतम आकार का निर्धारण करके प्रक्रिया को तेज कर सकते हैं।
  3. ब्याज की सुविधा को प्रकट करने के लिए बस काफी बड़ा एक नियमित क्रॉस सेक्शन बनाएँ। यह एक उच्च वर्तमान (~ 2.8 एनए) का उपयोग करके एक खाई बनाने के लिए जल्दी से किया जा सकता है, साफ करने के लिए वर्तमान को कम करता है, या केवल कम वर्तमान (~ 0.92 एनए) पर काम करके अधिक धीरे-धीरे।
    1. 30 kV और वांछित वर्तमान पर आयन बीम का उपयोग करके नमूना सतह का एक स्नैपशॉट लें (वर्तमान के चयन के लिए चर्चा देखें)। ब्याज की विशेषता की पहचान करें और 3.1 में किए गए खाई के प्लेसमेंट को अंतिम रूप दें
      1. खाई आयाम नमूने से भिन्न होंगे, लेकिन एक विशिष्ट आकार 25 μm x 20 μm है। दोनों आयामों को ब्याज की पूरी विशेषता को दृश्यमान होने की अनुमति देने के लिए पर्याप्त बड़ा होना चाहिए; एक्स क्रॉस सेक्शन की चौड़ाई निर्धारित करेगा, जबकि वाई सीमित करेगा कि इलेक्ट्रॉन बीम खाई में कितनी दूर तक देख सकता है। सुनिश्चित करें कि इस खाई के किनारे और वांछित अंतिम क्रॉस-सेक्शन के बीच 1 μm सामग्री बची हुई है।
    2. सिलिकॉन के लिए सेट मिलिंग एप्लिकेशन के साथ जेड-गहराई को 2 μm पर सेट करें और सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके मिलिंग शुरू करें, लेकिन नियमित रूप से प्रक्रिया को रोकें और इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके क्रॉस-सेक्शन की छवि बनाएं, फिर आवश्यकतानुसार मिलिंग को फिर से शुरू करें।
    3. इस प्रक्रिया को तब तक दोहराएं जब तक कि खाई ब्याज की विशेषता की तुलना में बहुत गहरी न हो, आमतौर पर 10-20 μm गहरी। कई सामग्रियों वाले नमूनों में अक्सर अत्यधिक परिवर्तनीय मिलिंग समय होता है और 1 μm गहराई सेटिंग की तुलना में अधिक या कम समय की आवश्यकता हो सकती है। 3.4 में उपयोग की जाने वाली गहराई का मार्गदर्शन करने के लिए किसी न किसी खाई को बनाने के लिए आवश्यक समय की मात्रा को रिकॉर्ड करें।
  4. कोई अंतिम क्लीन क्रॉस-सेक्शन बनाएँ
    1. आयन बीम वर्तमान को लगभग 0.92 एनए तक कम करें और एक स्नैपशॉट लें। ब्याज की सुविधा के स्थान को सत्यापित करें: यदि चरण 3.1.3 सही ढंग से किया गया था, तो लगभग 1 μm सामग्री होगी जो दूर मिल जाने के लिए शेष है।
    2. FIB सॉफ़्टवेयर का उपयोग कर एक क्लीनिंग क्रॉस अनुभाग आरेखित करें. इस सफाई खिड़की को पूर्व-निर्मित खाई के साथ कम से कम 1 μm द्वारा ओवरलैप करें ताकि redeposition को कम करने में मदद मिल सके।
    3. मान निर्धारित करने के लिए चरण 3.3.3 से टिप्पणियों का उपयोग करते हुए z-depth सेट करें। उदाहरण के लिए, यदि आधे समय का उपयोग 1 μm गहराई पर किया गया था, तो गहराई को 0.5 μm पर फिर से सेट करें।
    4. सफाई क्रॉस सेक्शन को निर्बाध रूप से चलने दें। समाप्त होने पर, इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके साफ किए गए क्रॉस-सेक्शन को छवि दें।

4. प्रदर्शन EDX मैपिंग

  1. नमूने के लिए उपयुक्त बीम शर्तों का चयन करें (विवरण के लिए चर्चा देखें)
  2. एक्स-रे गिनती को अधिकतम करने के लिए नमूने को उन्मुख करें। प्रत्येक उपकरण में ईडीएक्स के लिए एक आदर्श काम करने की ऊंचाई होगी; सुनिश्चित करें कि ब्याज की सुविधा इस ऊंचाई पर है। इस तरह झुकाव करें कि घटना इलेक्ट्रॉन बीम जितना संभव हो उतना ब्याज की सतह के सामान्य के करीब हो।
  3. EDX डिटेक्टर डालें और उचित प्रक्रिया समय निर्धारित करें। अत्यधिक बीम संवेदनशील नमूनों के लिए, ब्याज की साइट को मैप करने से पहले नमूने के एक बलिदान क्षेत्र पर इन स्थितियों का परीक्षण करना आवश्यक हो सकता है।
    1. डिटेक्टर के सॉफ़्टवेयर में, माइक्रोस्कोप सेटअप पर जाएं और इलेक्ट्रॉन बीम छवि शुरू करें, फिर रिकॉर्ड हिट करें। यह गिनती दर और मृत समय को मापेगा।
    2. औसत मृत समय और गिनती दर दोनों रिकॉर्ड करें। आदर्श मृत समय डिटेक्टरों के बीच भिन्न होगा, लेकिन ऑक्सफोर्ड एक्स-मैक्स के लिए 80 विशिष्ट मूल्य 15-25 के बीच होते हैं। कम मान बेहतर रिज़ॉल्यूशन देंगे, और उच्च मान उच्च गणना दरों के अनुरूप हैं।
    3. यदि डेडटाइम को समायोजित करने की आवश्यकता है, तो EDX समय स्थिरांक ( जिसे प्रक्रिया समय के रूप में भी जाना जाता है) बदलें। एक कम प्रक्रिया समय एक कम डेडटाइम देगा, और इसके विपरीत। तब तक दोहराएं जब तक कि डेडटाइम वांछित सीमा में न हो।
    4. पुष्टि करें कि गिनती दर उचित है। कम गिनती दरों (1,000 गिनती / एस और कम) को लंबे समय तक अधिग्रहण समय की आवश्यकता होगी, जो संभावना को बढ़ाता है कि मानचित्र नमूना बहाव से विकृत हो जाएंगे। यदि गिनती की दर बहुत कम है, तो बीम वर्तमान और वोल्टेज को बढ़ाने, या प्रक्रिया समय बढ़ाने पर विचार करें।
  4. एक बार डिटेक्टर की स्थिति स्थापित हो जाने के बाद, इलेक्ट्रॉन बीम छवि एकत्र करें।
    1. छवि सेटअप पर जाएँ और बिट गहराई और छवि रिज़ॉल्यूशन का चयन करें, आमतौर पर 8 बिट और या तो 512 x 448 या 1024 x 896।
    2. EDX सॉफ़्टवेयर के लिए इमेजिंग शर्तों को समायोजित करें। अक्सर इमेजिंग स्थितियों को SEM के अपने सॉफ़्टवेयर की तुलना में EDX सॉफ़्टवेयर में अलग-अलग कैलिब्रेट किया जाता है, और आवर्धन, चमक और इसके विपरीत को तदनुसार समायोजित करने की आवश्यकता होगी। INCA में ब्याज विंडो की साइट पर रिकॉर्ड बटन दबाएं, आवश्यकतानुसार छवि को समायोजित करें, फिर एक और छवि रिकॉर्ड करें, आवश्यकतानुसार पुनरावृत्ति करें।
  5. EDX सॉफ़्टवेयर में मैपिंग सेटअप समायोजित करें।
    1. एक्स-रे मानचित्र रिज़ॉल्यूशन, स्पेक्ट्रम रेंज, चैनलों की संख्या, और मानचित्र निवास समय का चयन करें. EDX मानचित्र का रिज़ॉल्यूशन इलेक्ट्रॉन छवि (आमतौर पर 256 x 224) से कम होना चाहिए, और ऊर्जा सीमा उपयोग की जाने वाली बीम ऊर्जा के रूप में कम हो सकती है। आमतौर पर, चैनलों की अधिकतम संख्या का उपयोग किया जाता है, और रहने का समय 400 μs पर सेट किया जाता है।
    2. EDX सॉफ़्टवेयर में, मैप करने के लिए उस क्षेत्र का चयन करें. यह या तो दृश्य के पूरे क्षेत्र का चयन करके, या इलेक्ट्रॉन बीम छवि पर एक छोटे क्षेत्र का चयन करके किया जा सकता है जो प्रक्रिया को तेज कर सकता है।
  6. EDX मानचित्र प्राप्त करना प्रारंभ करें. इसे तब तक चलाने की अनुमति दें जब तक कि पर्याप्त संख्या में गिनती एकत्र नहीं की जाती है (नीचे चर्चा देखें)। मौलिक मानचित्र विंडो में, पूर्व-संसाधित मानचित्र प्रदर्शित किए जाते हैं, और यदि इस प्रक्रिया के दौरान सुविधाएँ धुंधला होना शुरू हो जाती हैं, तो यह एक संकेत है कि नमूना या तो बह रहा है या क्षतिग्रस्त हो रहा है। इस स्थिति में, मानचित्र को रोकने और समस्या को निर्धारित करने के लिए SEM सॉफ़्टवेयर का उपयोग करने पर विचार करें।
  7. जब नक्शा पूरा हो जाता है, तो ईडीएक्स मानचित्र को डेटा क्यूब के रूप में सहेजें, जो छवि में स्थानिक निर्देशांक दोनों के लिए एक अक्ष के साथ एक 3 डी सरणी है, और ऊर्जा के लिए एक अक्ष है।

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Representative Results

इस विधि को एक दोहरी एफआईबी / एसईएम प्रणाली पर विकसित किया गया है जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध क्रायोजेनिक चरण, एंटीकॉन्टैमिनेटर और तैयारी कक्ष से सुसज्जित है। विवरण के लिए, सामग्री की तालिका देखें। हमने मुख्य रूप से कई अलग-अलग इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ लिथियम धातु बैटरी पर इस विधि का परीक्षण किया है, लेकिन यह विधि किसी भी ठोस-तरल इंटरफ़ेस पर लागू होती है जो ईडीएक्स मैपिंग के दौरान लागू खुराक की मात्रा को सहन करेगी।

चित्रा 1 यहां उपयोग किए जाने वाले क्रायोजेनिक सिस्टम के विभिन्न घटकों को दर्शाता है: कीचड़ पॉट (चित्र 1 ए) जहां नमूने जमे हुए हैं, स्थानांतरण प्रणाली (चित्रा 1 बी) हस्तांतरण के दौरान शटल को स्टोर करने के लिए एक वैक्यूम चैंबर की विशेषता है, तैयारी या "प्रेप" कक्ष (चित्रा 1 सी, डी) जहां नमूनों को स्पुटर लेपित किया जाता है, और एसईएम क्रायोजेनिक चरण ही (चित्रा 1 ई)। चित्रा 2 (Zachman, et al. 2020 से अनुकूलित) 5 25 डिग्री सेल्सियस और -165 डिग्री सेल्सियस पर एक नंगे लिथियम पन्नी की मिलिंग की तुलना करता है, इस बात पर प्रकाश डालता है कि क्रायोजेनिक तापमान को ठंडा करने से एफआईबी मिलिंग के दौरान नमूनों को संरक्षित करने में कैसे मदद मिल सकती है। ईडीएक्स प्रयोगों के लिए, एफआईबी मिलिंग ज्यामिति को अनुकूलित किया जाना चाहिए और ईडीएक्स डिटेक्टर की स्थिति को ध्यान में रखा जाना चाहिए जैसा कि चित्र 3 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। चित्रा 3 ए आयन बीम की दिशा से देखे गए मिलिंग सेटअप को दर्शाता है: एक मुख्य खाई और साइड विंडो पहले बनाई जाती है, जिसमें साइड विंडो को ईडीएक्स डिटेक्टर की स्थिति के संबंध में वांछित गहराई ढाल का उत्पादन करने के लिए 270 डिग्री दक्षिणावर्त घुमाया जाता है। इसके बाद, क्रॉस-सेक्शन का अंतिम चेहरा बनाने के लिए एक सफाई क्रॉस-सेक्शन (चित्रा 3 ए में नीला बॉक्स) मिलाया जाता है। साइड विंडो को मूल मुख्य खाई के अंत से कम से कम 1 μm मिल गया है ताकि सफाई क्रॉस-सेक्शन कम से कम इस खाई के पक्ष के साथ फ्लश हो। milled साइड विंडो क्रॉस-सेक्शन में प्रत्येक बिंदु से डिटेक्टर (चित्रा 3 बी) तक दृष्टि की एक रेखा स्थापित करती है।

चित्रा 4, चित्रा 5, और चित्रा 6 में, हम एक सामग्री प्रणाली पर ध्यान केंद्रित करते हैं: एक लिथियम सब्सट्रेट पर लिथियम का प्रारंभिक जमाव एक डायोक्सलेन (डीओएल) / डाइमेथोक्सीथेन (डीएमई) इलेक्ट्रोलाइट में एक स्टेनलेस-स्टील वर्तमान कलेक्टर से जुड़ा हुआ है। सबसे पहले, हम चित्रा 4 में एक अच्छी तरह से तैयार क्रायो-immobilized नमूने और एक खराब तैयार एक के बीच के अंतर को प्रदर्शित करते हैं, दोनों एक उदाहरण के रूप में लिथियम धातु बैटरी का उपयोग करते हैं। अनुचित विट्रीफिकेशन रूपात्मक परिवर्तनों के साथ-साथ क्रिस्टलीकरण का कारण बन सकता है, जबकि वायु जोखिम बर्फ संदूषण का कारण बनता है। चित्रा 4 के लिए, दोनों नमूनों को एक ही प्रक्रिया के अनुसार नाममात्र तैयार किया गया था, हालांकि, हवा के संक्षिप्त संपर्क के परिणामस्वरूप सबसे अधिक संभावना है कि चित्रा 4 बी में दिखाए गए नमूने के लिए सतह प्रतिक्रियाएं संभवतः लिथियम इलेक्ट्रोड की सतह पर एक पतली इलेक्ट्रोलाइट परत के कारण हुईं। क्रायो-एफआईबी में लोड होने के बाद प्रत्येक नमूने की स्क्रीनिंग विट्रिफिकेशन प्रक्रिया के कारण संभावित मुद्दों की पहचान करने में मदद करती है। चित्रा 5 गैर-इष्टतम स्थितियों (3 केवी, 1.1 एनए) के साथ 1,3-डायोक्सोलेन / 1,2-डाइमेथोक्सिथेन (डीओएल / डीएमई) में लिथियम जमा को मैप करने के परिणामों को दर्शाता है। चित्रा 5A में क्रॉस-सेक्शन के केंद्र में अंधेरे सुविधा विपरीत विविधताओं को दर्शाती है, संभवतः शुरू में अच्छी तरह से संरक्षित इंटरफ़ेस का संकेत है। हालांकि, उस विवरण का अधिकांश हिस्सा मानचित्रण के दौरान विकिरण क्षति के कारण खो गया है (चित्रा 5 बी)। इसके विपरीत, चित्रा 6 मृत लिथियम (लिथियम के टुकड़े जो अब इलेक्ट्रोड से जुड़े नहीं हैं) का एक नक्शा दिखाता है, जो विट्रिफाइड इलेक्ट्रोलाइट में एम्बेडेड है और इसके नीचे लिथियम सब्सट्रेट 2 केवी और 0.84 एनए पर किया गया है, जिसने आकृति विज्ञान को संरक्षित किया है। हालांकि कुछ क्षति अभी भी चित्रा 6 बी में दिखाई दे रही है, सीमा काफी कम हो गई है।

ईडीएक्स मैपिंग का उपयोग दफन संरचनाओं को स्थानीयकृत करने के लिए भी किया जा सकता है। चित्रा 7 (Zachman, 2016 से अनुकूलित) 19 एक सिलिका हाइड्रोजेल में उगाए गए लौह ऑक्साइड नैनोकणों का पता लगाने के लिए ईडीएक्स के उपयोग को दर्शाता है। दृश्य स्कैन का बड़ा क्षेत्र ब्याज के क्षेत्रों की पहचान की अनुमति देता है (चित्रा 7ए, डी), जबकि अधिक स्थानीयकृत स्कैन (चित्रा 7 बी, ई) का उपयोग साइट-विशिष्ट मिलिंग (चित्रा 7 सी, एफ) के लिए किया जा सकता है, इस मामले में क्रायो-लिफ्ट-आउट की तैयारी में।

क्रायोजेन (अर्थात् तरल नाइट्रोजन और कीचड़ नाइट्रोजन) से निपटने के लिए मानक सुरक्षा प्रक्रियाओं का उपयोग इस प्रक्रिया का पालन करते समय किया जाना चाहिए, और लिथियम धातु बैटरी को उचित व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरणके साथ संभाला जाना चाहिए और सुरक्षित रूप से निपटाया जाना चाहिए।

Figure 1
चित्र 1: क्रायोजेनिक FIB/SEM प्रणाली के घटकों का उपयोग किया जाता है। (A) प्रारंभिक नमूना तैयारी के लिए कीचड़ पॉट। फोम इन्सुलेशन के तहत मुख्य भाग और एक जलाशय तरल नाइट्रोजन से भरा होता है, जिसे वैक्यूम पंप का उपयोग करके तरल नाइट्रोजन के ऊपर दबाव को कम करके कीचड़ नाइट्रोजन में परिवर्तित किया जाता है। नमूनों को कीचड़ नाइट्रोजन में जमे हुए और ऊर्ध्वाधर गोदी से पहले शटल से जुड़ा हुआ है, जिसका उपयोग स्थानांतरण बांह पर शटल को बाहर निकालने के लिए किया जाता है। (बी) स्थानांतरण प्रणाली के अंदर। एक छोटा सा एयरलॉक तैयारी कक्ष में स्थानांतरण के दौरान कमजोर वैक्यूम के तहत शटल को रखता है, और हाथ स्वयं (नहीं दिखाया गया है) उपयोगकर्ताओं को क्रायोजेनिक रूप से ठंडा चरण पर नमूना स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। (सी) तैयारी कक्ष का एक बाहरी दृश्य, जहां नमूनों को इमेजिंग से पहले sputter-लेपित किया जा सकता है। (d) तैयारी कक्ष में क्रायो-चरण का क्लोजअप। (ई) एसईएम कक्ष के अंदर क्रायो-सिस्टम, मंच और एंटीकॉन्टैमिनेटर की विशेषता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2: कमरे के तापमान बनाम क्रायोजेनिक तापमान पर लिथियम पन्नी को मिलिंग की तुलना। (ए) कमरे के तापमान पर एक नियमित क्रॉस-सेक्शन द्वारा बनाया गया एक क्रॉस-सेक्शन। क्रॉस-सेक्शन का चेहरा चिकना नहीं है और अतिरिक्त सामग्री मौजूद है। यह संभवतः गैलियम आयन बीम के साथ मिलिंग के दौरान गठित एक लिथियम-गैलियम मिश्र धातु है। (बी) एक सफाई क्रॉस सेक्शन का उपयोग करके एक खाई मिल गई। चेहरा अब साफ है, लेकिन खाई में redeposition स्पष्ट है। (C) (A) के समान लेकिन -165  °C पर किया जाता है। चेहरे में लिथियम-गैलियम मिश्र धातु की कमी होती है, और पुनरावृत्ति कम हो जाती है। (डी) (बी) के समान है, लेकिन -165  डिग्री सेल्सियस पर प्रदर्शन किया जाता है। अंतिम खाई और क्रॉस-सेक्शन बेहद साफ हैं। साथ में यह सुझाव देता है कि गैलियम आयन-आधारित एफआईबी तकनीक कमरे के तापमान पर लिथियम नमूनों के साथ असंगत हैं, लेकिन क्रायोजेनिक तापमान पर संगत हैं। Zachman, 20205 से अनुकूलित। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्रा 3: मिलिंग खिड़कियों का सेटअप, जिसमें बेहतर एक्स-रे उपज के लिए एक साइड विंडो शामिल है। (ए) मिलिंग प्रक्रिया की प्रमुख विशेषताओं को दिखाने वाला एक योजनाबद्ध (प्लेसमेंट सटीक नहीं हैं)। मुख्य खाई और साइड विंडो को बढ़ती गहराई की दिशा दिखाते हुए खींचा जाता है (लेबल किए गए तीर और छायांकन में ढाल दोनों द्वारा इंगित किया जाता है), और सफाई क्रॉस-सेक्शन (नीला) मुख्य खाई के साथ आंशिक रूप से ओवरलैपिंग दिखाया गया है। साइड विंडो को ईडीएक्स डिटेक्टर की स्थिति के सापेक्ष संरेखित किया गया है ताकि पूरे क्रॉस-सेक्शन से उत्पन्न एक्स-रे का पता लगाने की अनुमति मिल सके। (बी) साइड विंडो के लाभ का प्रदर्शन करने वाला एक स्केच। जैसा कि इलेक्ट्रॉन जांच क्रॉस-सेक्शन को स्कैन करती है, इलेक्ट्रॉन एक्स-रे को उत्तेजित करते हैं, जिन्हें ईडीएक्स डिटेक्टर द्वारा मापा जाता है। साइड विंडो के बिना, छाया प्रभाव क्रॉस-सेक्शन के कुछ हिस्सों (जैसे कि नीचे सही यहां) को अंधेरा दिखाई देने का कारण बनता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: अनुचित विट्रीफिकेशन और स्थानांतरण के परिणाम( ए) एक डीओएल / डीएमई इलेक्ट्रोलाइट के साथ एक अच्छी तरह से संरक्षित लिथियम नमूना। जबकि जमा कुछ तीन-आयामी विविधताओं का कारण बनता है, क्रायो-स्थिर इलेक्ट्रोलाइट आमतौर पर चिकनी और समान होता है। (बी) एक ही प्रणाली के कम अच्छी तरह से संरक्षित नमूने का एक प्रतिनिधि परिणाम। सतह बहुत अधिक खुरदरी है, और जमा पूरी तरह से इलेक्ट्रोलाइट द्वारा कवर नहीं किए गए हैं, यह सुझाव देते हुए कि तैयारी के दौरान लंबे समय तक हवा के संपर्क में आने के कारण नमूना प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्रा 5: कम छायांकन के साथ एक लिथियम धातु बैटरी का ईडीएक्स मैपिंग, लेकिन महत्वपूर्ण क्षति। (ए) 3 केवी और 1.1 एनए पर ईडीएक्स मैपिंग से पहले इलेक्ट्रॉन बीम छवि। (बी) पोस्ट-मैपिंग छवि, छोटी संरचनाओं के नुकसान को दर्शाती है। (c) मैप किए गए क्षेत्र के अनुरूप इलेक्ट्रॉन छवि। (डी) कार्बन के-α लाल रेखाओं के साथ मौलिक मानचित्र छायांकन को इंगित करता है। साइड विंडो के भीतर, महत्वपूर्ण छायांकन है जो अन्यथा क्रॉस-सेक्शन के चेहरे को अस्पष्ट कर देगा। साइड विंडो को पूरी तरह से संरेखित नहीं किया गया था और क्रॉस-सेक्शन के चेहरे से थोड़ा आगे बढ़ाता है, जिसके परिणामस्वरूप इस क्षेत्र में सीमित छायांकन दिखाई देता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 6
चित्रा 6: कम से कम क्षति और छायांकन के साथ एक लिथियम धातु बैटरी में मृत लिथियम का ईडीएक्स मैपिंग। (ए) 2 केवी और 0.84 एनए पर ईडीएक्स मैपिंग से पहले इलेक्ट्रॉन बीम छवि मृत लिथियम को चिह्नित करने वाले तारांकन के साथ। (बी) पोस्ट-मैपिंग छवि, अधिक अनुकूलित बीम स्थितियों के कारण बहुत कम नुकसान दिखा रही है। (c) मैप किए गए क्षेत्र के अनुरूप इलेक्ट्रॉन छवि। (डी) कार्बन के-α लाल रेखा के साथ मौलिक मानचित्र मामूली छायांकन प्रभावों को दर्शाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 7
चित्रा 7: ब्याज की दफन विशेषताओं की पहचान करने के लिए EDX मैपिंग. (A) एम्बेडेड आयरन ऑक्साइड नैनोकणों के साथ एक सिलिका हाइड्रोजेल की SEM छवि। (बी) उच्च आवर्धन पर दर्ज की गई एक समान छवि। (सी) एक लौह ऑक्साइड नैनोपार्टिकल पर केंद्रित दो खाइयों की एक SEM छवि, एक TEM लामेला के क्रायो-लिफ्ट-आउट की तैयारी में बनाई गई है। (D,E) EDX (A, B) के अनुरूप मानचित्र. उच्च आवर्धन (ई) पर, नमूने में कई लोहे के समृद्ध कणों को स्पष्ट रूप से अलग करना संभव है। (B) के साथ तुलना करके, यह निर्धारित करना संभव है कि हाइड्रोजेल में एक कण एम्बेडेड है (तीर के साथ इंगित किया गया है), जबकि अन्य नहीं हैं। (F) (C) का EDX मानचित्र, स्पष्ट रूप से दिखाता है कि खाइयों को ब्याज की विशेषता पर केंद्रित किया गया है। Zachman, 201619 से अनुकूलित। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

यहां वर्णित क्रायोजेनिक तैयारी विधि महत्वपूर्ण है और रसायन विज्ञान और आकृति विज्ञानको संरक्षित करने के लिए सही ढंग से किया जाना चाहिए। सबसे महत्वपूर्ण चिंता नमूने को जल्दी से ठंडा कर रही है क्योंकि यह वह है जो तरल को8 विट्रीफाइड करने की अनुमति देता है। यदि नमूना बहुत धीरे-धीरे ठंडा हो जाता है, तो तरल पदार्थ क्रिस्टलीकृत हो सकते हैं जिसके परिणामस्वरूप आकृति विज्ञान6 में परिवर्तन होता है। क्रिस्टलीकरण को रोकने के लिए, इस प्रक्रिया में स्लश नाइट्रोजन का उपयोग किया जाता है, क्योंकि यह लीडेनफ्रॉस्ट प्रभाव को कम करता है और तरल नाइट्रोजन 8,23,24 की तुलना में शीतलन में तेजी लाता है। हम यह भी ध्यान देते हैं कि जलीय समाधानों की तुलना में कई कार्बनिक तरल पदार्थों को25,26 विट्रीफिकेशन के लिए काफी कम शीतलन दर की आवश्यकता होती है, जो मोटी कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट परतों को ठंडा करने के लिए फायदेमंद है। तरल इथेन या प्रोपेन जैसे अन्य क्रायोजेन का उपयोग अक्सर अन्य क्षेत्रों में किया जाता है8, हालांकि, कार्बनिक क्रायोजेन कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट्स को भंग कर सकते हैं जोकलाकृतियों को जन्म दे सकते हैं 23,24। कीचड़ नाइट्रोजन कार्बनिक तरल पदार्थों के साथ बातचीत नहीं करता है और इसलिए यहां पसंद का क्रायोजेन है। तेजी से ठंडा करने को सुनिश्चित करने के लिए, गर्मी की क्षमता को कम करने के लिए डुबकी के दौरान नमूने से बाहरी द्रव्यमान को खत्म करना भी महत्वपूर्ण है। कुछ नमूनों (उदाहरण के लिए, लिथियम धातु एनोड्स) को प्लंजिंग के दौरान समर्थन के लिए एल्यूमीनियम स्टब जैसे धारक से संलग्न करने की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन यदि संभव हो, तो तरल नाइट्रोजन के तहत धारक को नमूना संलग्न करना बेहतर होता है, जब यह ठीक से जमे हुए है। अंत में, क्रायोजेनिक तापमान नमूने को बर्फ संदूषण के लिए प्रवण बनाते हैं। इसलिए, यह महत्वपूर्ण है कि नमूने को कीचड़ के बर्तन से प्रेप कक्ष में स्थानांतरण के दौरान वैक्यूम के तहत रखा जाता है।

क्रायोजेनिक तापमान पर काम करते समय भी नमूना चार्जिंग और विकिरण क्षति एक महत्वपूर्ण चुनौती हो सकती है, जिसमें सुरक्षात्मक कोटिंग्स और बीम पैरामीटर के सावधानीपूर्वक चयन की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया में इन प्रभावों को कम करने के लिए प्राथमिक तरीके बीम वोल्टेज को कम करने और संचित चार्ज को नष्ट करने के लिए पथ प्रदान करने पर ध्यान केंद्रित करते हैं। बीम वोल्टेज को कम करने से एक ट्रेडऑफ प्रस्तुत होता है: जबकि कम वोल्टेज आमतौर पर चार्ज संचय, बीम क्षति की गहराई, और नमूना16,17 में स्थानांतरित गर्मी को कम करते हैं, वे ईडीएक्स और छवि रिज़ॉल्यूशन18 के लिए गिनती दरों को भी कम करते हैं। इसलिए उपलब्ध प्रत्येक वोल्टेज के प्रभाव को निर्धारित करने और उच्चतम वोल्टेज का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है जो नमूने को नुकसान नहीं पहुंचाता है। चार्ज को खत्म करने के लिए, नमूने को शुरू में एक पतली (5-10 एनएम) प्रवाहकीय परत के साथ लेपित किया जाता है, जैसे कि सोने-पैलेडियम और फिर प्लैटिनम की एक परत लगभग एक माइक्रोन मोटी। FIB सिस्टम आमतौर पर नमूने की सतह पर प्लैटिनम ले जाने के लिए एक ऑर्गेनोमेटेलिक प्लैटिनम गैस का उपयोग करते हैं। क्रायोजेनिक स्थितियों के तहत यह अग्रदूत एक गैर-प्रवाहकीय प्लैटिनम युक्त कार्बनिक यौगिक27 बनाने के लिए ठंडे नमूने की सतह पर संघनित होता है। एक इलाज प्रक्रिया जिसके दौरान परत आयन बीम के संपर्क में आती है, फिर कार्बनिक घटक को जारी करती है, जिससे एक प्रवाहकीय प्लैटिनम परत बन जाती है। यह चरण उच्च गुणवत्ता वाले परिणामों के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि प्लैटिनम दोनों चार्ज को समाप्त कर देता है और गैलियम आरोपण 13,27 को कम करता है। नमूने को उन्मुख करना ताकि सतह जीआईएस स्रोत के लिए सामान्य हो, एक निरंतर परत प्राप्त करने का सबसे अच्छा तरीका है, और प्रत्येक प्रणाली के लिए सटीक स्थिति को समायोजित करने की आवश्यकता होगी। अंत में, नमूने में अतिरिक्त चार्ज के लिए जमीन पर एक निरंतर प्रवाहकीय पथ होना चाहिए, जो चरण से जुड़े ग्राउंडिंग तार द्वारा प्रदान किया जाता है। इस ग्राउंडिंग तार के अलावा, नमूने में ही चार्ज को फैलाने के लिए शटल के लिए अच्छी चालकता होनी चाहिए।

क्रॉस-सेक्शन तैयार करने की प्रक्रिया केवल कमरे के तापमान एफआईबी कार्य17 के लिए मानक विधि से थोड़ा संशोधित है। प्राथमिक संशोधन खाई से बचने के लिए अधिक एक्स-रे की अनुमति देने के लिए एक साइड विंडो के अलावा है। इस खिड़की के बिना, खाई का एक तरफ ईडीएक्स मानचित्रों में क्रॉस-सेक्शन के चेहरे पर एक छाया का उत्पादन करेगा। यद्यपि कोई यह सुनिश्चित कर सकता है कि छाया खाई के एक तरफ का विस्तार करके ब्याज की विशेषता को अस्पष्ट नहीं करती है, ऐसा करने से यहां वर्णित विधि से अधिक समय लगेगा। मुख्य खाई के सापेक्ष 90 डिग्री घुमाए गए एक नियमित क्रॉस सेक्शन का उपयोग करके सामग्री की न्यूनतम मात्रा को हटाते समय क्रॉस-सेक्शन में हर बिंदु से एक्स-रे डिटेक्टर तक एक सीधा पथ बनाता है। उपयोगकर्ताओं को एफआईबी कक्ष में एक्स-रे डिटेक्टर के अभिविन्यास पर विचार करना चाहिए और तदनुसार साइड विंडो रखना चाहिए। अन्य प्रमुख संशोधन इंटरफ़ेस को संरक्षित करने के लिए कम मिलिंग धाराओं का उपयोग है। कमरे के तापमान पर, अधिकांश खाइयों को दूर करने के लिए उच्च आयन बीम धाराओं (~ 9.3 एनए) का उपयोग करना आम है, फिर17 की सफाई से पहले एक छोटी खिड़की को चक्की करने के लिए वर्तमान को कम करें। यहां, यह अनुशंसा की जाती है कि उच्च धाराओं का उपयोग सावधानी के साथ किया जाता है, क्योंकि यह कई विट्रीफाइड नमूनों को नुकसान पहुंचाता है।

क्रायो-एफआईबी में ईडीएक्स मैपिंग की एक प्रमुख सीमा विशिष्ट परिस्थितियों में प्राप्त की जाने वाली गिनती दरों के सापेक्ष आवश्यक गिनती की बड़ी संख्या है। सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण मानचित्रों को प्रति पिक्सेल 100 से अधिक गिनती की आवश्यकता होती है, या 256 x 256 मानचित्र17 के लिए 6 मिलियन गिनती के क्रम पर। यह देखते हुए कि क्रायोजेनिक नमूनों के लिए उपयुक्त बीम की स्थिति अक्सर प्रति सेकंड 1,000 गिनती के रूप में कम गिनती दर देती है, उपयोगकर्ता मानचित्रों को कई मिनट से एक घंटे तक कहीं भी ले जाने की उम्मीद कर सकते हैं। यह समय न केवल थ्रूपुट को कम करता है, बल्कि नमूना बहाव के प्रति संवेदनशीलता को भी बढ़ाता है, जो मानचित्रों की गुणवत्ता को सीमित करता है। इसलिए गिनती दर को अनुकूलित करना सार्थक है। ऐसा करने में पहला कदम यह सुनिश्चित करना होगा कि नमूना उपयोग किए जा रहे सिस्टम में डिटेक्टर के लिए इष्टतम काम करने की ऊंचाई पर है। अगला, बीम पैरामीटर को नमूने को नुकसान पहुंचाए बिना एक्स-रे उपज को अधिकतम करने के लिए संतुलित किया जाना चाहिए। बीम वोल्टेज की सीमा के भीतर यहां माना जाता है (2-5 केवी), गणना दर बीम वोल्टेज और वर्तमान17 दोनों के साथ बढ़ जाएगी, और उच्चतम मूल्य जो महत्वपूर्ण क्षति या चार्जिंग का उत्पादन नहीं करेंगे, उनका उपयोग किया जाना चाहिए। हालांकि, नमूना अक्सर बीम की स्थिति को काफी हद तक सीमित करता है, और ईडीएक्स डिटेक्टर की स्थितियों को अनुकूलित करना और भी महत्वपूर्ण हो जाता है। प्राथमिक पैरामीटर जिसे समायोजित करने की आवश्यकता होगी, उसे ऑक्सफोर्ड इंका सॉफ़्टवेयर (जिसे "समय स्थिरांक" के रूप में भी जाना जाता है) में "प्रक्रिया समय" के रूप में जाना जाता है, और डिटेक्टर17 के तथाकथित मृत समय पर इसका प्रभाव। मृत समय एक सरल पैरामीटर है, जिसे इस रूप में परिभाषित किया गया है:

Equation 1,

जहां इनपुट गणना दर डिटेक्टर पर इलेक्ट्रॉनों की घटना की संख्या को संदर्भित करती है, और आउटपुट गणना दर उस संख्या को संदर्भित करती है जिसे डिटेक्टर सिग्नल17 के रूप में गिना जाता है। प्रक्रिया समय एक जटिल पैरामीटर है, जो आने वाले सिग्नल को औसत करने के लिए उपयोग किए जाने वाले समय का प्रतिनिधित्व करता है। लंबी प्रक्रिया का समय सिग्नल के औसत से अधिक समय का प्रतिनिधित्व करता है, और इसलिए एक उच्च प्रक्रिया समय एक उच्च मृत समय का कारण बनेगा। एक कम मृत समय एक्स-रे के बहुमत को शामिल करने का प्रतिनिधित्व करता है, और इस आवेदन के लिए जो वांछनीय है, लेकिन यह संकल्प17 की कीमत पर आता है। आमतौर पर प्रक्रिया समय को 15 और 20% के बीच एक मृत समय देने के लिए समायोजित किया जाता है, लेकिन कम वोल्टेज और धाराओं पर मृत समय में काफी सुधार करना संभव नहीं हो सकता है।

ईडीएक्स के साथ क्रायोजेनिक एफआईबी / एसईएम एक बरकरार ठोस-तरल इंटरफ़ेस के रसायन विज्ञान और आकृति विज्ञान दोनों की जांच करने के कुछ तरीकों में से एक प्रदान करता है। फूरियर-ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR), रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी और एक्सपीएस जैसी विधियां आमतौर पर बैटरी के रसायन विज्ञान का पता लगाने के लिए उपयोग की जाती हैं, लेकिन ईडीएक्स मैपिंग2 द्वारा प्रदान किए गए स्थानिक रिज़ॉल्यूशन की कमी होती है। एक्सपीएस आमतौर पर एक विनाशकारी तकनीक है, लेकिन क्रायोजेनिक तापमान को एक्सपीएस विश्लेषण28 के दौरान बरकरार ठोस-तरल इंटरफेस को संरक्षित करने के लिए भी नियोजित किया गया है। आकृति विज्ञान को अक्सर SEM, प्रकाश माइक्रोस्कोपी, परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (AFM) और स्कैनिंग प्रोब माइक्रोस्कोपी (SPM) 2 का उपयोग करके विशेषता दी जाती है। क्रायो-टीईएम / एसटीईएम ने ईएलएस4 द्वारा प्रदान की गई अधिक जानकारी-समृद्ध रासायनिक मानचित्रण के साथ बेहतर स्थानिक रिज़ॉल्यूशन 4,9,11,21,22 दिखाया है, लेकिन यह एक कम थ्रूपुट तकनीक है। नमूने प्रतिबंधात्मक रूप से पतले होने चाहिए, या तो अत्यधिक विशिष्ट नमूना डिजाइन की आवश्यकता होती है (जैसे कि टीईएम ग्रिड 9,11,21,22 पर उगाए गए लिथियम) या क्रायो-एफआईबी लिफ्ट-आउट 4,19 का उपयोग करके मैक्रोस्कोपिक नमूने से तैयार किया गया है। हाल ही में, श्राइबर, एट अल.13 ने परमाणु जांच टोमोग्राफी के माध्यम से अध्ययन के लिए बरकरार ठोस-तरल इंटरफेस तैयार करने के लिए क्रायो-एफआईबी विधियों का उपयोग करके वर्णित किया है। हालांकि, यह प्रक्रिया अपेक्षाकृत कम-थ्रूपुट है और मुख्य रूप से नैनोस्केल13,14 को देखती है, जिससे इसके अनुप्रयोग क्रायो-एसईएम ईडीएक्स मैपिंग से अलग हो जाते हैं।

इस विधि के उल्लेखनीय लाभों के बावजूद, यह सीमाओं के बिना नहीं है। जैसा कि पहले चर्चा की गई है, ईडीएक्स मैपिंग के दौरान नमूने को नुकसान को रोकने के लिए बहुत सावधानी बरती जानी चाहिए, और थोड़ी मात्रा में नुकसान अपरिहार्य साबित हो सकता है। इस काम के विकास में उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट उपकरणों की अपनी सीमाएं हैं। जबकि ईडीएक्स द्वारा लिथियम का पता लगाना संभव है, इसके लिए विशेष रूप से कम ऊर्जा एक्स-रे के लिए अनुकूलित डिटेक्टर के उपयोग की आवश्यकता होती है जो इस काम में नहीं किया गया था। अधिक संवेदनशील डिटेक्टर एक्स-रे संग्रह दक्षता में भी सुधार करेगा और इस तरह ईडीएक्स मैपिंग के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन खुराक को कम करेगा। अगला, तकनीक तुरंत सभी नमूना ज्यामिति के साथ संगत नहीं है। उदाहरण के लिए, कुछ बैटरी नमूनों में ठंड पर एक मोटी इलेक्ट्रोलाइट परत (30-100 μm) की सुविधा होती है, जिसे मानक गैलियम आयन एफआईबी का उपयोग करते समय अव्यावहारिक रूप से लंबे मिलिंग समय की आवश्यकता होती है। अक्सर इस सीमा को दूर करने के लिए मामूली संशोधन किए जा सकते हैं। हमने पाया है कि इलेक्ट्रोलाइट मोटाई को एक ओ-रिंग विभाजक से झिल्ली विभाजक में स्विच करके कम किया जा सकता है। हालांकि, इस तरह के संशोधनों के प्रभाव नमूनों के बीच भिन्न होंगे और सावधानीपूर्वक विचार के साथ किया जाना चाहिए। अंत में, कोरम क्रायोजेनिक चरण एक प्रारंभिक मॉडल है जिसमें ऊर्ध्वाधर अक्ष के बारे में रोटेशन का अभाव है, जो अवलोकनों को एक सेट अभिविन्यास तक सीमित करता है। एक क्रायोजेनिक नमूना तापमान को स्थिर बनाए रखते हुए चरण रोटेशन को सक्षम करने से उपयोग में आसानी में सुधार होगा, लेकिन परिणामों की गुणवत्ता में काफी सुधार करने या तकनीक के दायरे का विस्तार करने की संभावना नहीं है।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

हम बहुत शुआंग-यान लैंग और Héctor डी Abruña जो हमारे अनुसंधान के लिए नमूने प्रदान द्वारा योगदान को स्वीकार करते हैं. इस काम को नेशनल साइंस फाउंडेशन (NSF) (DMR-1654596) द्वारा समर्थित किया गया था और पुरस्कार संख्या DMR-1719875 के तहत NSF द्वारा समर्थित सामग्री अनुसंधान सुविधाओं के लिए कॉर्नेल केंद्र का उपयोग किया गया था।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
INCA EDS Oxford instruments Control software for X-max 80
PP3010T Cryo-preparation system Quorum Technologies, Inc. FIB/SEM cryogenic preparation system. Includes pumping station, transfer rod system, preparation (prep) chamber, cryogenic stages, sample shuttles 
Strata 400 DualBeam System  FEI Co. (now Thermo Fisher Scientific) Dual beam FIB/SEM
X-Max 80 Oxford Instruments 80mm2 EDX detector
xT Microscope Control FEI Co. (now Thermo Fisher Scientific) Software for controlling FEI Strata 

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References

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Moon, T., Colletta, M., Kourkoutis, L. F. Nanoscale Characterization of Liquid-Solid Interfaces by Coupling Cryo-Focused Ion Beam Milling with Scanning Electron Microscopy and Spectroscopy. J. Vis. Exp. (185), e61955, doi:10.3791/61955 (2022).

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