FusionScope（SEM+AFM）综合原位分析测试系统
FusionScope（SEM+AFM）综合原位分析测试系统
FusionScope是一款微区性能综合表征系统（FusionScope）是一款可对材料或微结构进行形貌，成分，力学，电学和磁学等性能进行原位分析的综合表征系统。通过 FusionScope 内置的电子显微成像系统（SEM），可迅速对样品的微观区域进行纳米级精确定位。借助集成在 FusionScope 中的基于原子力显微镜（AFM）的性能探测模块，可以对选定的微观区域的三维形貌，组成成分，力学，磁学和电学等物理性能进行微区原位测试。FusionScope 为微纳尺度下微区域性能的综合原位表征提供了全方位的解决方案。
SEM成像 AFM成像 SEM+AFM共坐标系统 SEM+AFM原位表征
AFM轻敲模式 AFM磁学模式 AFM电学模式 AFM力学模式
FusionScope 特色优势 >>
共坐标系统，微区精准定位
配备 SEM 和 AFM 原位共享坐标系统，利用 SEM 进行实时、快速、精准导航AFM 针尖。在相同实验条件下，实现同时、同样品区域的原位同步测量。
左图为 FusionScope 所具备的共坐标系统示意图，中图为利用 FusionScope 的共坐标功能将 AFM 探针针尖定位在微球表面，右图为利用 FusionScope 的共坐标功能将 AFM 探针定位在骨骼标本的指定微区
超大旋转角度，样品全方位观测
无需转移样品，可将样品进行原位进行 -10° 至 80° 旋转（AFM 与样品台可同时转动）。
FusionScope 中的 AFM 探针和样品可进行原位大角度旋转。左图为旋转前，中图为旋转中，右图是旋转后的对样品与针尖
自感应探针，实现样品立体微观表征
FusionScope 采用自感应悬臂探针，以实现对样品表面进行高质量、低噪音测量，以及 AFM 和 SEM的无缝结合。自感应悬臂功能丰富，可以对样品的形貌，电导率、磁性、表面电位，力学性能进行原位表征。
左图为测量导电性能的探针针尖，右图为测量磁学性能的探针前端
极小热漂移，助力长时间原位研究
FusionScope 在对样品进行表征时产生的热漂移极小，方便对样品微区性能的长时间研究。
左图与右图中十字中心在观测时间为 1 小时和 22 小时后的位置比较比较
操作简单，换样迅速
FusionScope 任务菜单方便用户快速识别和执行所需的显微镜操作，并提供简单易用的向导式操作流程，帮助用户减少调整和管理硬件的时间，将更多时间用于收集样品图像和数据分析。同时，FusionScope 精心设计的样品腔设计，方便样品更换。
左图为 FusionScope 的可选任务菜单，右图为 FusionScope 的样品腔
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设备参数 >>
AFM 部分
- 扫描范围 XY：22 x 22μm （闭环）
- 扫描范围 Z：15μm
- 成像噪声：<50pm @ 1kHz
- 悬臂探头：自感压阻式
- 测量模式：Contact, Dynamic, FIRE, MFM, C-AFM, …
SEM 部分
- 电子源：热场发射
- 加速电压：3.5 kV – 15 kV
- 探头电流：5pA – 2.5nA（典型值为 300pA）
- 放大倍数：5X – 200,000X
- 探测器：In-Chamber SE Everhart-Thornley
样品
- 最大样品直径：20mm（12mm 关联工作模式）
- 最大样品高度：20mm
- 最大样品重量：500g
样品腔
- 典型腔室真空：1-10µTorr
- 抽真空时长：<5min
- 样品托倾斜角度：-10 °至 80°
系统
- 用电：200-230 VAC，50/60Hz；单相 15A
- 尺寸（宽 x 长 x 高）：690 x 835 x 1470mm
- 重量：330kg
应用案例 >>
FusionScope 对材料的磁相结构进行微区表征
双相不锈钢是包含奥氏体和铁素体相混合物的一系列不锈钢，与标准钢种相比，可提供更高的机械强度和延展性。原位磁力显微镜 (MFM) 可以详细分析不同类型双相钢样品的磁性。使用 FusionScope 的 SEM 可以观察和选取双相不锈钢的晶界处，AFM 探针根据 SEM 的信息将探针定位到两个相的晶界处。使用 AFM 探针可以分析出材料的三维形貌（AFM）和磁结构（MFM）。
A）SEM 表征双相不锈钢样品和 AFM 针尖。B）双相不锈钢的晶界 SEM 表征。C）对样品的 AFM形貌表征。D）对双相不锈钢晶界处进行磁结构表征
FusionScope 评估陶瓷材料的晶界势垒
钛酸钡 (BaTiO3) 是一种陶瓷材料，具有良好的光学、电学和热学特性，已经成为科学界研究的焦点。BaTiO3 在工程应用中主要用于制备电阻器。BaTiO3 陶瓷的宏观电学性能受晶界间形成的势垒影响较大。为了更好地了解钛酸钡材料的整体电阻，必须能够在纳米尺度上表征 BaTiO3 晶界间电势垒。FusionScope 中配置的静电力显微镜（EFM）为实现纳米尺度上表征 BaTiO3 晶界间电势垒提供了可能性。如下图所示，利用FusionScope 的高分辨率 SEM 可轻松识别晶界处，在选择微区后可在该区域执行 AFM和 EFM 原位表征。
左图 BaTiO3 陶瓷样品的 SEM 图片，中图为样品同一区域 AFM 形貌结果，右图为+1.5V 偏压下 EFM 表征结果
FusionScope 对电子元件或半导体设备进行分析
在对电子元件和半导体设备进行检测时，对于操作 AFM 的人员来说，在样品上对纳米尺寸结构进行精确定位和分析是一项具有挑战性且耗时的工作。随着近几代晶体管尺寸的缩小，各厂商对产品的质量控制和故障分析提出了更高的要求。借助 FusionScope 的 SEM 功能，可以轻松地将 AFM 探针定位到感兴趣的微区，然后可对样品进行高分辨率 AFM 分析，获得器件亚纳米分辨率的真实 3D 形貌，或使用 EFM，MFM 探针获取其他微区信息。
左图为 AFM 针尖在悬停在 CPU 芯片指定区域，中图为 CPU 芯片指定区域的 AFM 相貌表征结果，右图为 SEM 对指定区域的晶体管表征结果
FusionScope 表征二维材料力学性能
纳米机电，传感器，光学设备等研究领域，悬空的二维材料 (2D) 薄膜由于其独特的力学性能备受关注。在已有的研究中，二维材料的性能表征主要依赖于基于光学成像的 AFM。然而，悬悬空的二维材料 (2D) 薄膜的各种力学表现与 AFM 探针加载的力的大小和位置高度相关。使用 FusionScope 可以通过 SEM 时时观测 AFM 探针与二维材料的相对位置，也可根据需求调节 AFM 探针加载在二维材料薄膜力的大小。通过，SEM 和 AFM 的结合，给悬空二维材料 (2D) 薄膜力学分析带来一个新的视角。
A）SEM 表征停留在石墨烯薄膜上的 AFM 探针。B）SEM 和 AFM 对在多孔硅基底上的石墨烯薄膜进行综合表征。
C）石墨烯薄膜在收到较小的加载力时的形貌图。D）石墨烯薄膜在收到较大的加载力时的形貌图
FusionScope 对原子级厚度样品表征
通过 FusionScope 您可以对具有原子级高度的样品进行高度测定。FusionScope 中所配备的 AFM 可以提供原子分辨率的高度测量，下图为利用 FusionScope 配备的 AFM 对单层高度热解定向石墨 (HOPG) 进行测量。
左图为 SEM 表征 HOPG 样品和 AFM 探针，中图 AFM 的对 HOPG 样品的 3D 形貌成像，右图对 HOPG 样品单原子厚度的台阶结构高度表征
FusionScope 表征复杂结构样品微区的三维形貌
对于一些生物样品或医学样品而言，普通 AFM 难以到达的样品所需表征的微区。例如，在医学上对于骨组织的微区形貌分析，特别是骨表面的陷窝和胶原纤维的三维形貌的详细测量。FusionScope 上配置的 SEM 可快速轻松地识别和成像骨陷窝结构。借助 SEM 的精确定位，可将 AFM 探针直接定位在骨陷窝结构上，然后使用 AFM 对骨表面的陷窝和胶原纤维进行纳米级三维形貌表征。
左图为 SEM 表征停留在骨骼样品上的 AFM 针尖，中图为通过 SEM 选定样品指定区域，右图为中图中所选定位置的 AFM 表征形貌结果
FusionScope 对硅藻进行微区表征
硅藻是一种在地球上广泛存在的微小的单细胞生物。FusionScope 配备的 SEM 可通过高分辨的电子成像定位到硅藻，并观测到表面相应的微结构。根据 SEM 所选取的位置，可利用 AFM 探针对硅藻表面选定区域的微结构进行三维形貌分析。
左图为通过 SEM 将 AFM 探针定位到样品所在区域，中图为贝壳上硅藻结构的 SEM 图像，右图为硅藻结构的 AFM 三维形貌图
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