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Microscopio de iones de helio de barrido

Microscopio de iones de helio de Zeiss Comparación de imágenes SEM (arriba) y SHIM (abajo) del esmalte de ratón. Las imágenes SHIM tienen una profundidad de campo superior , mos...

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Microscopio de iones de helio de Zeiss
Comparación de imágenes SEM (arriba) y SHIM (abajo) del esmalte de ratón. Las imágenes SHIM tienen una profundidad de campo superior , mostrando la estructura interna en los túneles del esmalte, que son puntos oscuros en las imágenes SEM. [ 1 ]

Un microscopio de iones de helio de barrido ( SHIM , HeIM o HIM ) es un instrumento de imagen de alta resolución que utiliza un haz de iones de helio de barrido para visualizar con una resolución subnanométrica. Fue desarrollado a mediados de la década de 2000 para aplicaciones de nanotecnología y ha demostrado tener una mejor resolución de superficie que los microscopios electrónicos de barrido .

Descripción

El microscopio de iones de helio de barrido (SHIM) se desarrolló a mediados de la década de 2000 como una nueva técnica de microscopía para aplicaciones de nanotecnología . [ 2 ] Utiliza un haz enfocado de iones de helio para escanear la superficie de una muestra en lugar de los electrones utilizados en un microscopio electrónico de barrido (SEM). [ 3 ] [ 4 ] Utiliza una fuente de ionización de campo de gas (GFIS), que se utiliza para producir un haz de iones de helio altamente enfocado . [ 5 ]

El brillo muy alto de la fuente y la corta longitud de onda de De Broglie de los iones de helio permiten tamaños de sonda extremadamente pequeños. [ 4 ] [ 5 ] De forma similar a otras técnicas de haz de iones focalizado , permite combinar el fresado y el corte de muestras con su observación a resolución subnanométrica . [ 5 ] [ 6 ] Zeiss ha demostrado una resolución superficial de 0,24 nanómetros . [ 7 ] [ 8 ]

Cuando los iones de helio interactúan con una muestra bajo visualización, no sufren un gran volumen de excitación y, por lo tanto, producen un volumen de interacción mucho menor en comparación con los electrones, lo que conduce a una mejor sensibilidad de la superficie. Estas características permiten al SHIM obtener datos cualitativos con una resolución mayor que no se puede lograr con microscopios convencionales que utilizan fotones o electrones como fuente de emisión. [ 4 ] El pequeño volumen de interacción da como resultado imágenes de alto contraste, con una gran profundidad de campo en una amplia gama de materiales. [ 2 ] El microscopio también es mejor para obtener imágenes de materiales aislantes porque causa menos carga al interactuar con dichos materiales en comparación con los haces de electrones. [ 4 ]

Historia

Los SHIM fueron comercializados por Zeiss en 2007, y el primer microscopio fue enviado al Instituto Nacional de Estándares y Tecnología . [ 9 ] Sin embargo, Zeiss lo descontinuó en 2023. [ 10 ]

Referencias

  1. ↑ Bidlack, Felicitas B.; Huynh, Chuong; Marshman, Jeffrey; Goetze, Bernhard (2014). "Microscopía de iones de helio de cristalitos de esmalte y matriz extracelular del esmalte dental" . Frontiers in Physiology . 5 : 395. doi : 10.3389/fphys.2014.00395 . PMC 4193210. PMID 25346697 .  
  2. 1 2 Postek, Michael T.; Vladar, Andras; Ming, Bin (marzo de 2009). "Comprensión de la obtención de imágenes y la metrología con el microscopio de iones de helio" . Instituto Nacional de Estándares y Tecnología . págs. 249–260 . Recuperado el 17 de junio de 2025 . 
  3. ↑ "ALIS Corporation anuncia un avance en la tecnología de iones de helio para un microscopio de nivel atómico de próxima generación" . 7 de diciembre de 2005. Archivado del original el 28 de mayo de 2006. Consultado el 22 de noviembre de 2008 .
  4. 1 2 3 4 Postek, Michael T.; Vladar, Andras; Kramar, John A.; Stern, LA; Notte, John; McVey, Sean (enero de 2007). "Microscopía de iones de helio: una nueva técnica para la metrología de semiconductores y la nanotecnología" . Instituto Nacional de Estándares y Tecnología . págs. 161–167 . Recuperado el 17 de junio de 2025 . 
  5. 1 2 3 "El microscopio de iones de helio ofrece una resolución sin precedentes" . Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Consultado el 17 de junio de 2025 .
  6. ↑ Iberi, Vighter; Vlassiouk, Ivan; Zhang, X.-G.; Matola, Brad; Linn, Allison; Joy, David C.; Rondinone, Adam J. (2015). "Litografía sin máscara y visualización in situ de la conductividad del grafeno mediante microscopía de iones de helio" . Scientific Reports . 5 11952. Bibcode : 2015NatSR...511952I . doi : 10.1038/srep11952 . PMC 4493665. PMID 26150202 .  
  7. ↑ "Récord de resolución en microscopía reclamado por Carl Zeiss" . Fabtech.org . 21 de noviembre de 2008. Archivado del original el 8 de enero de 2009. Consultado el 22 de noviembre de 2008 .
  8. ↑ "Carl Zeiss establece un nuevo récord mundial en resolución de microscopía mediante iones de helio de barrido" (Comunicado de prensa). 21 de noviembre de 2008. Archivado del original el 1 de mayo de 2009. Consultado el 22 de noviembre de 2008 .
  9. ↑ "Carl Zeiss SMT envía el primer microscopio de iones de helio ORION del mundo al Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU . " . Zeiss (Comunicado de prensa). 17 de julio de 2008. Consultado el 22 de noviembre de 2008 .{{cite press release}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
  10. ↑ "Productos de microscopía ZEISS descontinuados" . Zeiss . Consultado el 25 de abril de 2025 .
  • División de Sistemas de Nanotecnología de Carl Zeiss SMT: Microscopio de iones de helio ORION
  • Microscopía Hoy, Volumen 14, Número 04, julio de 2006: Introducción al microscopio de iones de helio
  • ¿Cómo se compara el nuevo microscopio de iones de helio? – ScienceDaily