[发明专利]基于MATLAB的FIB制备三维原子探针样品过程的模拟方法

说明书

本发明属于FIB加工领域，尤其是涉及一种基于MATLAB的使用聚焦离子束进行三维原子探针样品加工过程的模拟方法。包括，S1：位置标记；S2：第一侧面切削模拟：通过设置样品台旋转角度R₁、倾转角度T₁和切削深度H₁，进行第一侧面切削过程模拟；S3：第二侧面切削模拟：同上进行第二侧面切削过程模拟；S4：样品提取模拟：通过设置样品台的旋转角度R₃和倾转角度T3，进行样品提取过程模拟；S5：样品转移模拟；S6：落样模拟；S7：环切模拟。本申请通过MATLAB程序对被检测材料中的目标微观组织结构的空间位置进行标记，并模拟FIB加工过程中样品台的旋转、倾转、平移等动作，实现对FIB加工APT样品的过程模拟和FIB加工参数优化设计，提高FIB加工的目的性及成功率。

技术领域

本发明属于FIB加工领域，尤其是涉及一种基于MATLAB的使用聚焦离子束(FIB)进行三维原子探针(APT)样品加工过程的模拟方法。

背景技术

APT可以定量的给出材料中不同元素原子在三维空间中的分布信息，使得其在材料科学研究中发挥重要作用。

APT实验中所用样品为针尖状，其制备方法主要有两种，第一种是电化学抛光，即通过电解液将丝状或细条状样品的一端抛光至针尖状，且顶端直径小于200纳米。但是该方法只能应用于金属样品，且无法对具有特定微观组织结构(如晶界、相界、裂纹等)的样品进行定区域制样。第二种是FIB，能够精确制备用于三维原子探针的样品，解决了电化学抛光存在的问题，但是该方法在实际操作过程中也存在很多难点，比如在FIB加工过程中，样品需要多次旋转和倾转，不容易估计目标微观组织结构的空间位置变化，难以保证将目标微观组织结构留在最终APT针尖样品中，或控制其在最终APT针尖样品中的取向。此外，FIB制样过程中需要对样品进行转移，不恰当的切削角度设计会增加转移过程中焊接Pt时脱焊或缺陷产生的概率，造成样品与底座脱离或在APT实验中快速断裂。

总之，FIB加工过程复杂，难度大，制备样品花费时间长，且设备昂贵，成本高。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于MATLAB的FIB制备APT样品过程的模拟方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于MATLAB的FIB制备三维原子探针样品过程的模拟方法，包括，

S1：位置标记：对被检测材料中的目标微观组织结构的空间位置进行标记；

S2：第一侧面切削模拟：通过设置样品台旋转角度R₁、倾转角度T₁和切削深度H₁，进行第一侧面切削过程模拟；

S3：第二侧面切削模拟：通过设置样品台的旋转角度R₂、倾转角度T₂、平移距离L和切削深度H₂，进行第二侧面切削过程模拟；

S4：样品提取模拟：通过设置样品台的旋转角度R₃和倾转角度T3，进行样品提取过程模拟；

S5：样品转移模拟：将样品转移至外置单轴旋转设备上，通过设置单轴旋转设备的旋转角度ω，进行样品转移调整过程模拟；

S6：落样模拟：通过设置针尖底座平台的倾转角度T₄，进行落样过程模拟；

S7：环切模拟：通过设置预期针尖样品的锥度θ和切削深度H₂，进行样品环切过程模拟。

进一步地，所述目标微观组织结构的空间位置包括目标显微组织结构距样品表面距离、目标显微组织结构取向角度、目标显微组织结构在端面上的线迹。