宽束氩离子抛光-Aurora IM-S离子研磨仪制样工具

电子背散射衍射（EBSD）样品制备与 Aurora IM-S 应用介绍
电子背散射衍射（EBSD）样品有多种制备方法。传统且应用最广泛的方式是机械抛光，后续再配合电解抛光。近五到十年，研究者开始采用聚焦离子束开展三维 EBSD 分析，早期以镓离子 FIB 为主，之后逐步发展为等离子体 FIB 技术。
目前最新的制样手段是宽氩离子束，也常称作宽离子束，因为其可选用氩以外的多种离子源。禾早推出了一款宽氩离子束产品：Aurora IM-S ，可用于高质量 EBSD 样品制备。需要注意的是，样品制备通常需要一套完整的工具组合，没有任何单一设备能够满足所有制样需求。
我们在 EBSD 制样中使用的核心设备，是禾早的 Aurora IM-S（离子研磨仪）。 Aurora IM-S 作为中国最新一代聚焦离子研磨仪产品，在推出后希望成为 EBSD 制样的主流选择。
在 Aurora IM-S 上，禾早对整机结构与工作模式进行了深度优化，以适配日益增长的 EBSD 应用需求 —— 尤其是在 EBSD 采集速度不断提升、空间分辨率持续精细化的背景下，对样品表面质量提出了更高要求。
Aurora IM-S 能够实现大区域均匀处理，具体可加工范围取决于样品进入设备前的预处理状态。无论是开展 EBSD、阴极荧光，还是各类高分辨率显微成像，保证样品间的制备重复性都至关重要。
采用氩离子或宽离子束设备，是获得优于传统制样手段高质量表面的简便途径。Aurora IM-S 的操作界面简洁友好，系统无模糊图标，每项控制功能清晰明确。设备支持多语言切换使用便捷。
为什么机械抛光仍是重要且广泛使用的制样技术？
机械抛光是目前应用最普遍的样品制备方法之一，流程看似简单，但想要获得理想效果，仍需要一定经验与耐心。
在很多场景下，用户需要对样品进行横截面抛光，例如高硬度基体、表面覆有软质薄金属膜的材料，或是聚合物与金属交替组成的多层复合结构。不同组分间物性差异大，会显著增加机械抛光难度。有时必须借助酸等化学试剂去除最终损伤层，而自动抛光往往难以实现足够精细的终抛，无法完整制备出合格样品。
材料成分的细微变化、环境湿度甚至天气条件，都可能影响抛光效果；不同实验室使用的自来水 pH 差异，也会导致制样结果不一致。通常需要先将样品加工至合适尺寸，例如通过砂带机粗磨，再依次进行粗抛与精抛，常用 1 μm 或 9 μm 金刚石抛光剂逐步处理。

使用宽氩离子束（Aurora IM-S）进行 EBSD 制样需要考虑哪些因素？
氩气是惰性气体，与氙气、氖气类似，化学性质稳定，不会像 FIB 常用的镓离子那样与材料发生明显化学反应。宽离子束具有加工效率高、表面损伤低的特点。设备整体成本高于常规机械抛光套装，但远低于传统 FIB 系统。
需要注意的是，即便使用低能加速离子，仍可能存在少量离子注入或表面非晶化问题。因此必须合理选择加速电压、入射角度，并平衡材料去除速率与表面损伤程度。
Aurora IM-S 专为氩、氖、氙等低能离子工作模式设计，不适用高能量注入工况，工作电压范围为100 V～8 keV。
对于常规 SEM 制样，通常使用4–6 keV；对于含聚合物或软质材料的样品，可降至2–1 keV；可低至约 100 V，最大限度降低表面非晶层。
总体而言，离子质量越小，穿透深度越深、散射范围越大。例如氖离子的作用区域比氙离子更宽，虽然加工效率更高，但也可能影响晶格完整性，尤其在需要精确测量应变时更需谨慎。
溅射产额与离子能量、入射角度密切相关。离子束垂直入射时溅射效率很低；掠角过小则材料去除效率同样有限。在 Aurora IM-S 常用的 2–6 keV 能量区间，一般采用 **2°–6°** 的低入射角工作，以获得较高且均匀的溅射效率。
在部分场景下也可适当提高角度，例如利用不同晶面溅射速率差异实现轻微择优刻蚀，从而在不影响 EBSD 质量的前提下，更清晰地显现晶界与亚结构。
宽氩离子束与 Aurora IM-S 如何助力获得高质量 EBSD 数据？
禾早的设备系列具备多项提升 EBSD 数据质量的设计，但高质量样品制备仍是分析成功的核心前提。若样品表面质量不佳，再先进的分析系统也难以发挥性能。Aurora IM-S 尤其擅长处理传统机械方法难以制备的样品类型。
尽管实验室长期以机械抛光为主，但随着 Aurora IM-S 等离子束制样技术的成熟，其在 EBSD 制样中的优势日益凸显，应用也越来越广泛。
离子束处理前的 SEM 二次电子图像虽可分辨不同相，但当样品倾转至 EBSD 常用的 70° 姿态时，传统抛光样品无法在所有相上获得可用的衍射花样。
铝基体通常可给出良好 EBSD 花样，但锡相等弱衍射相花样强度低、弥散度高，难以成功标定。
这类伪影具有取向相关性，并非所有晶粒均显现，因此不能反映材料真实显微组织。同时，锡相区域呈现斑驳特征，置信指数偏低，EBSD 标定可靠性差，且软硬相之间因抛光速率差异产生附加变形。