FIB-SEM的三维重构技术是当前微观结构分析的核心技术之一，其本质是通过“切割-成像-叠加”的循环，将样品内部的二维图像序列重建为三维立体模型。FIB-SEM三维重构技术凭借纳米级的高分辨率，广泛应用于需要观察微观内部结构的领域。本文将介绍FIB-SEM三维重构技术的核心原理，技术优势及其在部分领域的应用案例。
FIB-SEM三维重构核心原理
FIB-SEM 三维重构结合了聚焦离子束（FIB）的切割能力和扫描电子显微镜（SEM）的成像能力，具体流程可拆解为三步：
成像：利用 SEM 对样品表面进行扫描，获取当前层的高分辨率二维图像，记录表面形貌或元素分布信息。
切割：通过 FIB 在样品表面剥离极薄的一层材料（厚度通常为几纳米到几十纳米），暴露下一层的新鲜表面。
循环与叠加：重复“成像-切割”过程，生成数张连续的二维图像序列，再通过计算机算法将这些图像对齐、拼接，最终重构出样品的三维结构。
图1 FIB-SEM三维重构示意图
技术优势
技术原理：
相较于传统的三维成像技术（如工业CT、原子力显微镜），FIB-SEM三维重构技术的核心优势表现为以下两点：
超高空间分辨率：横向分辨率可达纳米级，纵向切割厚度可精准控制到纳米级，能清晰呈现材料的纳米尺度内部结构（如孔隙、晶粒、相分布）。
靶向性分析：可通过 FIB 精准定位样品的特定区域（如缺陷、界面），仅对目标区域进行逐层切割和成像，避免无关区域干扰，提升分析效率。
各领域的应用案例
材料科学：
对多孔微纳米材料颗进行切片式的形貌与成分三维重构。通过切下一定厚度的试样并进行SEM拍照，重复操作，再对切片图片进行三维形貌重构，可以清晰显示多孔材料的三维空间分布情况，并计算孔隙半径尺寸，体积等参数，为材料内部结构研究提供了新方法。
图2 多孔微纳米材料系列切片对中处理前后的XZ方向的图像
图3 FIB-SEM技术对梭形颗粒及微球三维重构图
半导体与电子领域：对于新型纳米电子器件进行三维重构，分析其结构与电学性能的关系，可以推动器件的微型化与高性能化。
图4 闪存单元NAND的FIB-SEM断层扫描图像
地质科学：通过FIB-SEM三维重构技术，研究人员实现化石结构和成分多维度的分析。该技术有望在地质科学与古生物学领域取得广泛应用。
图5 生物群胚胎状化石细胞核的三维结构和元素组成
本文源自微信公众号：中材新材料
原文标题：《FIB-SEM 三维重构：微观分析的核心技术，多领域应用揭秘》
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/cbpx69ZH2P-D7-tg4D8BoQ
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