이온절편기 (초점이온빔시스템, FIB) 는 나노급 재료표징 및 가공의 핵심설비로서 고에너지이온빔을 통해 재료의 정확한 절단과 3차원 재구성을 실현하여 재료과학, 전자부품 및 나노기술분야에서 관건적인 역할을 발휘한다.

작동원리: 이온절편기의 핵심은 이온총을 리용하여 고에네르기이온빔 (예: 갈륨이온) 을 발사하고 초점렌즈와 스캐닝전극을 거쳐 극세속류 (직경은 나노급까지 가능) 를 형성하며 물리적충돌과 화학반응을 통해 재료표면원자를 층층이 분리하여 두께가 몇나노메터에서 몇십나노메터에 불과한 초박형절편을 형성하는것이다.에너지 밀도와 스캔 속도를 정확하게 제어하여 절단 효율과 정밀도의 균형을 확보한다.예를 들어, 8keV 에너지에서 실리콘 재료의 감소 속도는 시간당 40 마이크로미터에 달하지만 저온 냉동 기술은 샘플을 -120 ℃ 로 냉각하여 열 손상을 억제하고 생물 조직 또는 열 민감 재료의 구조적 무결성을 보장 할 수 있습니다.

핵심 기술: 하나는 이중 빔 시스템 통합으로 이온 빔과 전자 빔을 결합하여 절단과 실시간 관측의 동기화를 실현한다;둘째는 지능화 조작으로 CCD 카메라와 액정 제어판을 장착하여 파라미터 동적 조정과 과정 모니터링을 지원한다;셋째는 샘플대 설계인데, 예를 들면 두 개의 장착 발 구조가 5-30mm 샘플에 적합하고, 노치 흡진 설계가 가공 정밀도를 높인다.또한 가스 보조 퇴적(GIS) 기술로 절단 영역에 보호층을 퇴적해 가장자리 손상을 줄일 수 있다.

응용분야: 반도체제조에서 FIB는 칩의 역해부, 실효분석에 사용되며 나노급결함과 층간구조를 밝혀낸다.재료과학 분야는 금속 결정계, 나노 입자 분포 및 응력 상태를 분석할 수 있다;생물학 연구에서 세포 초박막 절편을 제조하고 TEM과 결합하여 아세포 구조를 관찰한다;고고학은 고대 도자기를 절단하여 제작 공예와 역사 변천을 해석한다.높은 정밀도와 유연성으로 학제 간 연구의 범용 플랫폼이 되었다.