美国FEI Helios 5 CX DualBeam扫描电镜

DualBeamTM 技术的突破性创新 – 更快速、更简单



Helios 5 CX DualBeam 结合Thermo Scientific™AutoTEM™ 5 软件，实现全自动原位 TEM 制样。帮助不同经验水平用户获取质量结果，制样无需值守从而显著提高工作效率。

使用Helios 5 CX DualBeam 系统和 AS&V4 软件制备样品表面用于三维数据采集。



主要优势

。Tomahawk HT 离子镜筒实现高质量、定点 TEM 和 APT 制样

。可选 AutoTEM 5 软件，实现、、全自动、无人值守、多点原位和非原位TEM样品制备和横截面加工

。 Elstar 电子镜筒搭载 SmartAlign 和 FLASH 技术，可为任何经验水平的用户在最短时间内获取纳米尺度信息

。多达 6 个集成化镜筒内及透镜下探测器，采集优质、锐利、无荷电图像，提供最完整的样品信息

。可选 AS&V4 软件，精确定位感兴趣区域，获取质量、多模态内部和三维信息

。小于 10 nm 复杂结构的快速、准确、精确加工和沉积

。高灵活度 110 mm 样品台和样品仓 Nav-Cam 相机实现样品处理和导航

。集成化样品清洁管理和专用的 DCFI 和 Thermo Scientific SmartScan™ 等模式实现无伪影成像





分辨成像并获取确的材料衬度

Helios 5 CX DualBeam 系统采用超高亮度电子枪，配置全新一代 UC +单色器技术，在电子束流高达 100 pA 条件下可将电子束能量扩展降至 eV以下，因而可在低着陆能量下实现亚纳米分辨率和表面灵敏度。创新的 Elstar 电子镜筒为系统的分辨率成像性能奠定了基础。无论是在 STEM 模式下以 30 keV来获取结构信息，还是在较低的能量下从样品表面获取无荷电信息，系统可在泛的工作条件下提供的纳米级细节。镜筒内三重检测技术和浸没式模式可同时采集角度和能量选择性 SE 和 BSE 图像。无论是将样品竖直或倾斜放置进行观察，亦或是观察样品截面，都可确保快速获取最详细的纳米级信息。附加的透镜下探测器和电子束减速模式可确保快速、轻松地同时采集所有信号，以显示材料表面或截面中的最小

特征。Elstar 镜筒拥有多项设计可快速获取准确且可重复的结果，如恒定功率透镜（获得更高热稳定性）和静电扫描（提供高偏转性度和速度）。



Helios 5 CX DualBeam 引入创新的 SmartAlign 技术，无需再手动进行电子镜筒对中，不仅极大程度减少了系统的维护工作量，而且提高了操作人员工作效率。通常，观察不同材料要获取结果，都需要进行电子束精调，精调步骤一般包括聚焦、透镜居中和消像散等，精调的过程既困难又耗时。步骤一般包括聚焦、透镜居中和消像散等，精调的过程既困难又耗时。为了解决这个问题，Helios 5 CX DualBeam 引入了新的精细图像调节功能FLASH 技术。 借助 FLASH 技术，您只需要在图形用户界面中执行简单的鼠标操作即可，该过程类似于对图像进行聚焦，系统则“实时”进行消像散、透镜居中和图像聚焦。平均而言，FLASH 技术可以使获得优化图像所需的时间最多缩短 10 倍。

真实环境条件的样品原位实验

Helios 5 CX DualBeam 系统专为材料科学中挑战性的材料微观表征需求而设计，可配置全集成化、极快速 MEMS 热台 μHeater，在更接近真实环境的工作条件下进行样品表征。系统结合了扩展的沉积和蚀刻功能、优化的样品灵活性和控制能力，以及用于定制自动化的Thermo Scientific™ AutoScript 4™ 软件，成为的 DualBeam 系统，所有这些都由赛默飞的专业应用和服务支持。


质量内部和三维信息

内部或三维表征有助于更好地理解样品的结构和性质，Helios 5 CX DualBeam 系统选配 Thermo Scientific™ Auto Slice&View™4软件，以质量、全自动地采集多种三维信息，其中，三维 BSE 图像提供材料衬度，三维 EDS 提供成分信息，而三维 EBSD 提供显微结构和晶体学信息。结合Thermo Scientific™ Avizo™软件，Helios 5 CX DualBeam 系统，系统可为纳米尺度的分辨、

*三维表征和分析提供的工作流程解决方案。



电子光学

• Elstar 超高分辨场发射扫描镜筒，配有：

– 浸没式电磁物镜

– 高稳定性的肖特基场发射电子枪，用于提供稳定高分辨率分析电流

• SmartAlign：自动合轴技术

• 带极靴保护的 60 度双物镜透镜，支持倾斜较大的样品

• 自动加热式光阑，可确保清洁和无接触式更换光阑孔

• 静电扫描，提高偏转线性度和速度

• Thermo Scientific™ ConstantPower™ 透镜技术，获得更高热稳定性

• 集成快速电子束闸*

• 电子束减速，样品台偏压 0 V 到 -4 kV*

• 电子源寿命至少 12 个月





电子束参数

• 电子束流范围： pA - 176 nA

• 加速电压范围：200 V - 30 kV

• 着陆能量范围： 20 eV * - 30 keV

• 水平视场宽度：4 mm 工作距离下为 mm离子光学

电子束分辨率

• 在工作距离下：

– 30 kV 下STEM nm

– 15 kV 下 nm

– 1 kV 下 nm

– 1 kV 下 nm (电子束减速模式) *

• 在束重合点：

– 15 kV 下 nm

– 1 kV 下 nm(电子束减速模式 * 及 DBS 探测器*）





Tomahawk HT 离子镜筒，的大束流性能

• 离子束流范围：1 pA – 100 nA

• 加速电压范围：500 V - 30 kV

• 两级差分抽吸

• 飞行时间（TOF）校准

• 15 孔光阑

• 水平视场宽度：在束重合点处为 mm

• 离子源寿命至少 1,000 小时

离子束分辨率（在重合点处）

– 30 kV下 nm（采用统计方法）

– 30 kV下 nm（采用选边法）





探测器

• Elstar 透镜内 SE/BSE 探测系统（TLD-SE、TLD-BSE）

• Elstar 镜筒内 SE/BSE 探测系统（ICD） *

• Elstar 镜筒内 BSE 探测系统（MD） *

• Everhart-Thornley 二次电子探测器（ETD）

• 样品室红外 CCD 相机，用于样品台高度观察

• 高性能电子及离子探测器（ICE），用于采集二次电子和二次离子*

• 样品室内 Nav-Cam 相机，用于样品导航 *

• 可伸缩式低电压、高衬度、定向固态背散射电子探测器（DBS）*

• 可伸缩 STEM 3+ 分割式探测器(BF、DF、HAADF) *

• 集成电子束流测量

样品台和样品

高度灵活的五轴电动样品台：

• XY 范围：110 mm

• Z 范围：65 mm

• 旋转：360°（连续）

• 倾斜范围：-15° 到 +90°

• 样品高度：与优中心点间隔 85 mm

• 样品质量：任意位置处为 500 g（包括样品托）；0°倾斜时可达 5kg；

• 样品尺寸：可沿 X、Y 轴旋转时直径为 110mm（若样品超出此限值，则样品台行程和旋转会受限）

• 同心旋转和倾斜





真空系统

• 无油的真空系统

• 样品仓真空（高真空）：
• 抽气时间：
• 电子束和离子束重合点在分析工作距离处（ 4 mm SEM ）

• 端口：21 个

• 内宽：379 mm

• 集成等离子清洗

样品托

• 标准多功能样品托，以方式直接安装到样品台上，可容纳 18 个标准样品托架（φ12 mm）、3 个预倾斜样品托、2 个垂直和2 个预倾斜侧排托架（38° 和 90°），样品安装无需工具

• Vise 样品托可夹持不规则、大或中的样品到样品台上

• 各种晶片和定制化样品托可按要求提供*





图像处理器

• 驻留时间范围：25 纳秒 – 25 毫秒/像素

• 65000× 65000 像素

• 文件类型：TIFF (8 位、16 位、24 位)、BMP 或 JPEG 标配

• SmartSCAN™ (256 帧平均或积分、线积分和平均法、跨行扫描)

• DCFI (漂移补偿帧积分)

系统控制

• 64 位 GUI（Windows® 10,）、键盘、光学鼠标

• 可同时激活多达 4 个视图，分别显示不同束图像和/或信号，真彩信号混合

• 本地语言支持：请与当地 Thermo Fisher 销售代表联系确认可用语言包

• 两台 24 英寸宽屏显示器 1920 x 1200，用于系统GUI和全屏图像观察

• 显微镜控制和支持计算机无缝共享一套键盘、鼠标和显示器

• Joystick 操纵杆*

• 多功能控制板*

• 远程控制和成像*





支持软件

• “Beam per view”图形用户界面，可同步激活多达4 个视图

• Thermo Scientific™ SPI™（同步FIB加工和SEM成像）、iSPI™（间歇式SEM成像和FIB加工）、iRTM™（集成化实施监测）和 FIB 浸入模式，用于高级、实时SEM和FIB过程监测和端点测量

• 支持的图形：直线、矩形、多边形、圆形、圆环、截面、清洁截面

• 直接导入BMP文件或流文件进行三维刻蚀和沉积

• 材料文件支持“最短循环时间”、束调谐和独立重叠

• 图像配准支持导入图像进行样

品导航

• 光学图像上的样品导航配件*

• GIS（气体注入系统）解决方案：

– 单个GIS：多达 5 个独立单元，用于增强蚀刻或沉积

– Thermo Scientific™ MultiChem™：在同一单元上有多达 6 种化学选项，用于*蚀刻和沉积控制

• GIS – 束化学选项

– 铂沉积

– 钨沉积

– 碳沉积

– 绝缘体沉积II

– 金沉积

– Thermo Scientific™ Enhanced Etch™ （碘、）

– 绝缘体优化的蚀刻(XeF2)

– Thermo Scientific™ Delineation Etch™ （）

– 选择性碳刻蚀（）

– 空坩埚，用于经批准的用户提供的材料

– 更多束化学选项可按要求提供

• Thermo Scientific™ EasyLift™ 系统用于精确原位样品操纵

• FIB 荷电中和器

• 分析：EDS、EBSD、WDS

• Thermo Scientific™ QuickLoader™

软件选项*

• Thermo Scientific™ AutoTEM™ 软件，用于自动化 S/TEM 制样

• Thermo Scientific™ AutoScript™ 4 软件，双束自动化套件

• Thermo Scientific™ Maps™ 软件，用于大区域的自动图像采集、拼接和关联

• Thermo Scientific™ NanoBuilder™ 系统：基于CAD (GDSII) 的*专有解决方案，用于复杂结构FIB 和束沉积优化的纳米原型制备

• AS&V4 软件：自动化连续刻蚀和观察，采集连续切片图像、EDS 或EBSD 图像进行三维重建

• Avizo 三维重建及分析软件

• CAD 导航

• 基于 Web 的数据库软件

• 高级图像分析软件



Thermo Scientific Helios 5 D ualBeam 产品系列凭借其*的聚焦离子束和电子束性能、专有软件、自动化和易用性特征，重新定义了样品制备和三维表征的标准。

Thermo Scientifc™ Helios™ 5 CX DualBeam 系统属于业界的 Helios DualBeam 系列的第五代产品，专为满足科学家和工程师的各类分析及研究需求而设计，它将创新的 Thermo Scientific™ Elstar™ 电子镜筒和的 Thermo Scientifc™ Tomahawk™ 离子镜筒有机结合，前者可实现分辨率成像和材料衬度，而后者可实现速、、确的高质量样品制备。系统不仅配置的电子和离子光学系统，还采用了一系列的技术，可实现简单一致的高分辨率 S/TEM 和原子探针断层扫描（APT）样品制备，以及质量的内部和三维表征，即使在挑战性的样品上也表现出色。



质量、超薄 TEM 制样

科学家和工程师不断面临新的挑战，需要对具有更小特征的日益复杂的样品进行高度局部化表征。Helios 5 CX DualBeam 系统的创新结合最易于使用、面的 Thermo Scientific 专业应用知识，可快速轻松地定位制备各类材料的高分辨S/TEM样品。为了获得高质量

的结果，需要使用低能离子进行精抛，以限度地减少样品的表面损伤。Tomahawk HT 聚焦离子束（FIB）镜筒不仅可以在高电压下进行高分辨率成像和刻蚀，而且具有良好的低电压性能，可以制备高质量的 TEM 薄片。