Microscopio a scansione a ioni di elio “ORION Plus” (Zeiss)

Il microscopio a scansione a Ioni di Elio (Helium Ion Microscopy – HIM) costituisce la realizzazione di una innovativa tecnologia di imaging che sfrutta come sonda un fascio focalizzato di ioni elio.

microscopio_orionGrazie all’elevata brillanza della sorgente e alla ridotta lunghezza d’onda degli ioni elio è possibile focalizzare il fascio ionico in una sonda di dimensioni atomiche, inferiori rispetto a quelle utilizzate con la tecnologia SEM (Scanning Electron Microscope). Lo strumento è dotato di due detector: uno per la raccolta degli elettroni secondari che restituisce immagini di dettagliata topografia e l’altro dedicato agli ioni backscatterati, che fornisce informazioni di tipo composizionale, in funzione del peso atomico del materiale esaminato.

La tecnica sfrutta principi analoghi a quelle della microscopia elettronica ma raggiungendo la scala sub-nanometrica apre la strada ad applicazioni inesplorate nell’analisi dei materiali e nei controlli di processo grazie alla raccolta di informazioni morfologiche non raggiungibili con le tradizionali tecniche microscopiche che utilizzano fotoni o elettroni come sorgente di emissione.

I principali vantaggi di questa tecnica risiedono principalmente nell’utilizzo di una sorgente ionica:

  • gli atomi di elio sono molto più massivi degli elettroni, per cui la lunghezza d’onda di DeBroglie risulta sufficientemente bassa da ridurre drasticamente gli effetti di diffrazione;
  • gli atomi di elio sono meno massivi del gallio (utilizzato nei tradizionali fasci focalizzati) per cui generano effetti trascurabili di sputtering e danneggiamento del campione;
  • il ridotto volume di interazione nel campione e l’elevata penetrazione degli ioni nello stesso consentono l’analisi morfologica dettagliata della superficiale anche con campioni massivi;
  • imaging di campioni allo stato nativo: lo strumento è dotato di Flood-gun, neutralizzatore di carica superficiale che consente l’osservazione di campioni non conduttivi senza deposizione di sputter metallico;
  • l’analisi degli ioni backscatterati fornisce informazioni composizionali e cristallografiche elevata profondità di campo e risoluzione fino a 0,35 nm

Ambiti di applicazione:

  • Analisi di coating nano strutturati e nanosistemi;
  • Strumento di elezione per l’imaging su campioni biologi;
  • Imaging di materiali a basso peso atomico;
  • Analisi di materiali isolanti;
  • Analisi di nanotubi e nanofili;
  • Caratterizzazione di strati sottili di ossidi, metalli e polimeri per applicazioni nel campo del fotovoltaico.