超快速表面处理，秒取高质量界面【GDS微课堂-7】
上图是瑞士摄影师马丁-奥格里利 ( martin oeggerli ) 通过扫描电子显微镜sem拍摄的花粉照片，是不是很炫酷？但并非所有样品通过sem，都能得到上图中直观惊艳的照片，更多样品需要经过预处理后方可充分展示。
gds就是对样品进行预处理，将观测的界面更好展示出来的利器。
通过氩气等离子体持续轰击样品表面、溅射出样品离子后再进行分析的方法，gds可以轻松替sem剥蚀样品，供sem进行观测。那与其他可用的剥蚀方法相比，gds在样品制备与表征上有哪些优势呢？让我们一起来看看。
gds通过控制溅射时间，能地获得不同深度和清晰度的界面，将任意深度的包埋层地展现出来，供sem分析。
上图是铜表面的元素深度剖析图。铜的表面覆盖一层硫脲，硫脲分子通过硫端吸附到铜表面，c-s键垂直于金属表面。这个吸附层在深度剖面上以窄峰的形式清晰地显示在铜基体上方，包括碳、氢、氮和硫。
从右图我们还可以看到，峰的位置按照吸附在铜基体上的硫脲分子的方向顺序被分离和定位。
在扫描电镜中，必须控制溅射深度，gds这种在原子尺度深度的分辨率，使这种精细的分析得以实现。
gds使用的是能力很低（低于50ev）但电流密度很高（~100ma cm-2）的氩气等离子体。氩离子的高电流密度能确保高速溅射，溅射速率每分钟达到1-10μm，整个样品的处理时间短，包括溅射在内往往几秒至几分钟就能搞定，相比于以往费时费力的机械抛光、化学抛光、电化学抛光、超薄切片等制备方法，不知道快了多少倍。
比如为了获得高质量的表面，通常会用胶态二氧化硅悬浮液对样品进行抛光，来去除受损的表面区域。但是这种方法的抛光率非常低（仅为每分钟几纳米），因此对于延伸几百纳米的区域来说，需要数小时甚至一天的时间。而通过gds溅射，可以在几十秒内去除大多数材料的受损表面区域。
另外，gds还有一个特点就是它是靠氩离子去撞击样品，通过溅射方法移除样品表面的材料，是对样品粒子一层层的剥蚀。此外，由于差动溅射效应，gds能够在不同材料的分界处产生清晰的界面，这对于观测样品的表面形貌非常重要。
而传统的机械抛光，靠的是细小的抛光粉的磨削、滚压，在对样品表面磨削的过程中势必会将凸起的花纹也一并磨掉，只留下光秃秃的平滑面。
show一个简单的比较图，让大家更直观的感受一下：
（a）是机械抛光获得的结果，（b）是gds剥蚀3s后获得的结果
（a）图中是机械抛光获得的结果，我们看到样品表面的纹理被磨掉了；
（b）图是gds剥蚀处理后的结果，样品表面的花纹和结构保存的很好，我们可以看到表面的精细结构。
我们再来看一个例子：
通过超薄切片处理过的镀锌钢的横截面
（a）图是通过超薄切片技术制备的整个镀锌钢样品的sem图像；
（b）图是通过超薄切片技术制备的镀锌钢样品中，锌/钢界面的sem图，可以看到表面有严重的刮痕；
（c）图是对（b）进行gds溅射10秒后，锌/钢界面的sem图片，可以看到而gds制备的样品消除了刮痕，保留了样品的形貌。
gds除了可以为扫描电镜制备样品外，还可以联合sem全面表征样品。下面是同一个样品：alcrn/tin/alcrn/tin/fe使用sem和gds分别测试的结果。
sem提供了样品横截面的结构：根据颜色的深浅，可以了解到样品包含4个镀层，图中详细标注了不同镀层的厚度；
gds则展示了样品中各元素从表面到铁基体，不同深度处的含量分布。
两个结果有交叠的信息也有截然不同的信息，更加全面立体地展示了样品的结构信息和含量分布。
往期回顾
【gds微课堂-1】随dr.jy掀起gds神秘面纱
【gds微课堂-2】七问七答，掌握gds常用概念
【gds微课堂-3】gds解密：如何打造钢铁侠的战衣盔甲?
【gds微课堂-4】锂电池研发的“秘密武器”
【gds微课堂-5】“钢铁侠”背后的清洁能源之梦
【gds微课堂-6】看gds如何助力“灯厂”奥迪？
>>>> horiba optical school
horiba一直致力于为用户普及光谱基础知识，旗下的jobinyvon更有着200年的光学、光谱经验，horiba非常乐意与大家分享这些经验，为此特创立optical school（光谱学院）。无论是刚接触光谱的学生，还是希望有所建树的研究者，都能在这里找到适合的资料及课程。
horiba希望通过这种分享方式，使您对光学及光谱技术有更系统、全面的了解，不断提高仪器使用水平，解决应用中的问题，进而提升科研水平，更好地探索未知世界。
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