离子溅射仪在失效分析中的应用

【概述】

离子溅射镀膜在失效分析中的应用

                        ——天泽智能TZZN-1000磁控溅射仪

对于离子溅射仪在失效分析中的应用，好多老师总有种疑问，失效分析的大部分研究对象，主要是拥有导电性的金属样品，那样品直接放在电镜下观察就可以了。没有必要还要花费时间和精力在用离子溅射仪给样品镀一层纳米薄膜来增强导电性了。对于这种问题我们可以看以下的图片就一目了然了。

失效分析的定义

一般的，狭义上的失效指的是机电产品丧失功能的现象，而失效分析则是分析诊断失效的模式、原因和机理，研究采取补救预测和预防措施的技术活动和管理活动，同时，与之相关的理论、技术和方法相交叉的综合学科则称之为失效学。

失效的分类

　　我们常说的失效从失效模式和失效机理上来说，一般按下述方法进行分类：

　　1、断裂失效：断裂失效常分为韧性断裂和脆性断裂两类，而脆性断裂又分为低温脆性断裂、辐射脆化断裂、氢损伤（氢脆）、应力腐蚀、液态金属脆化、液体侵蚀损伤、高温应力断裂（即蠕变断裂）、疲劳断裂这几种。

　　2、非断裂失效：基本分为磨损失效、腐蚀失效、变形失效几种，磨损失效一般包含磨粒磨损、粘着磨损两种，腐蚀失效分为氧化腐蚀和电化学腐蚀两种，变形时效分为弹性变形和塑性变形失效两种。

3、复合失效机理，顾名思义就是多种失效机理综合作用而成导致的失效，例如低周疲劳导致的断裂即是韧性断裂和疲劳断裂两种机理复合作用而成的，再如机件受高温应力+电化学腐蚀复合作用下，会出现烧蚀热蚀的失效现象等等。

　   产品失效的发展过程一般遵循“浴盆曲线”状，可以将其分为三个时期：

　　1、早期失效期，即产品使用初期，由于设计缺陷或者制造缺陷而导致明显的失效。

　　2、偶然失效期，在理想状况下，产品是不应出现“失效”现象的，而由于环境、操作方法、管理不善等原因导致的潜在缺陷，会在某一时期导致偶然的失效，该阶段称为偶然失效期。

　　3、磨损失效期，该阶段是产品在出现失效萌芽之后的曲线增长到Z终失效期，又称为损耗失效。

　　产品按照其失效发展过程分类对于可靠性工程来说是十分有用的。

【实验/设备条件】

天泽智能离子溅射仪TZZN-1000在研究中的应用

       在研究失效分析过程中，常用的方式首先是显微分析。在显微分析过程中，离子溅射仪的应用主要用在扫描电镜的高倍率形貌分析，当然利用电子显微镜这个平台可以做定性和定量的分析。

       电子显微镜的成像机理是利用高能电子束扫描成像，这样带负电的电子很容易在样品表面积累，由于得不到很好的释放，在成像时很很亮，通过对图像的对比度和亮度的调节是无法去除这种情况的。如下图：

        以上图片的情况，对于我们观察更细微的表面现象就产生了很大的影响，因此就需要在样品表面附上一层纳米导电层，让这些聚集的电子随着电子束的扫描迅速的被吸收，从而改善图片的质量，让深层的细节更多，对我们的研究提供更大的帮助。

             如下借助天泽智能科技的TZZN-1000磁控溅射仪镀膜处理的样品在电镜下的图像就有了很大改善，在更大的放大倍率下也能清晰的分辨更多的细节。

因此，在面对拥有导电性的失效分析样品，天泽智能的离子溅射仪是能很好让图像质量有个很大提升的，也是有必要使用离子溅射仪对样品进行一下处理的，当然不是对于所有的电镜和情况，就原因来讲，金属合金因为成分复杂，在微观表面的特性也有所不同，但对于离子溅射仪的纳米镀层来讲，这个镀层一般是导电性能极好的金、铂金、银等纯度极高的纯金属，显然导电的效率是有很大差别的，这也是导致图形前后有很大差别的原因。

     当然随着扫描电镜技术的突飞猛进，发展更多更加便利的集成化功能更强的扫描电子显微镜，让我们研究人员使用的效率更高，更便捷也是一种可能。  天泽智能科技发展（天津）有限责任公司（www.tianzeler.ltd）随时欢迎广大老师朋友合作指导。

【样品提取】

   切割机取样

【实验/操作方法】

   天泽智能    TZZN-1000磁控离子溅射仪

首先将220V电源接好，连接真空机械泵到主机，放好样品，然后开机。

1．开机后，真空泵开始工作，10-15秒后工作室内压力下降并显示在真空计上。当真空度上升至20Pa时，溅射单元的“准备”灯亮，然后继续抽至6-5Pa时，计时器调到60秒。

2．打开充气阀直至工作室内真空室压力正好上升，(即真空指示开始下降)按一下实验按钮，观察溅射电流大小，通过调节充气阀（微调）可以决定溅射电流的大小，直至电流大小满足要求。一般使用等离子电流在10-15mA 。

3．按下启动按钮(计时器已调至60秒)这时可看到工作室内出现蓝色或紫色的可见光，虽然由于系统放气可能使等离子流不稳定，但可通过充气阀来调节束流。放电引起靶溅射，放电在60秒钟(自己选择)后自动停止。重按“启动”按钮就会重复本过程，在重按“启动”按钮前适当调整计时器，以便增加溅射时间。

4．溅射后，关闭电源开关，关闭针阀(注意：针阀旋钮顺时针拧到底后再反向拧两圈)，并用溅射头上的放气阀（缓慢）对工作室内放气。

镀膜结束

【实验结果/结论】

        _{对比镀膜前后的照片，可以很直观的发现，对照片的细节和质量有了很大的提升。}

         通过天泽智能科技发展有限公司TZZN-1000离子溅射仪给样品镀一层纳米导电层，可以使电子束在样品表面的负电荷迅速的实时释放，让电子显微镜在扫描过程中得到更多细节的高分辨图像，显著提高照片的更多微观细节和成像质量。

【仪器/耗材清单】

TZZN-1000磁控离子溅射仪

 真空机械泵

金靶

碳导电胶带

样品台

镊子

等