AutoSIMS

Analizator AutoSIMS firmy Hiden Analytical zaprojektowany został do identyfikacji składu kilkunanometrowych warstw powierzchniowych i/lub charakteryzacji ciał stałych do kilku mikrometrów w głąb metodą Spektrometrii Mas Jonów Wtórnych.

• 
• 
• 

AutoSIMS to kompletny automatyczny układ pomiarowy do powtarzalnych badań powierzchni, idealny do pomiarów cienkich filmów, zanieczyszczeń oraz domieszek począwszy od górnej monowarstwy do wielu mikrometrów w głąb zarówno materiałów przewodzących, jak i izolatorów. Próbki są ładowane za pomocą modułowej kasety na próbki do komory pracującej w ultrawysokiej próżni, a pozycjonowanie odbywa się za pomocą stolika sterowanego z poziomu komputera. Pomiary mogą odbywać się całkowicie automatycznie, dzięki możliwości zapisu sekwencji pomiarów, ustawień źródła, warunków analizy, łącznie z wydrukiem raportu w postaci arkusza danych lub innej, dostosowanej do potrzeb użytkownika formie. Długożyjące tlenowe działo jonowe zapewnia stabilną wiązkę przez cały dzień pracy bez przerw, rejestrując widma powierzchni i profile 3D przekrojów. Zaprojektowanie procedury pomiaru i analizy wyników nie wymaga bycia ekspertem i jest bardzo intuicyjne.

Pomimo, że aparat AutoSIMS został zaprojektowany do szybkich pomiarów, niewymagających wykwalifikowanej obsługi, to w aparacie dostępne są wszystkie zaawansowane opcje analizy metodą Spektrometrii masowej jonów wtórnych, dzięki czemu jest to narzędzie charakteryzujące materiały z niezrównaną rozdzielczością w przystępnej cenie.

Zakres mas	50, 300 lub 510 amu
Minimalne oznaczalne stężenie	ppm
SIMS – Spektrometria Mas Jonów Wtórnych	TAK
Analiza jonów wybitych z powierzchni	TAK – jonów dodatnich (opcjonalnie jonów ujemnych w konfiguracji z działem cezowym IG5C)
SNMS – Spektrometria Mas Cząstek Neutralnych	TAK – Opcja
Rodzaj detektora	MAXIM 600 P – SIMS/SNMS kwadrupolowy spektrometr mas
Rodzaj działa jonowego	IG20 tlenowe lub argonowe
Rozdzielczość w głąb	3 nm
Minimalne oznaczalne stężenie – na przykładzie Boru w krzemie	2 ppm (1017 atomów cm-3)
Minimalne oznaczalne stężenie techniką SNMS	1%
Komora UHV z wieloma portami	NIE, prosta komora, z zamkniętą geometrią z łatwym wprowadzeniem próbek
Możliwość zamontowania dodatkowego osprzętu	NIE
Ustawianie próbki	Automatyczne X, Y; Obszar roboczy 100 mm x 60 mm. Dostępny autosampler do 96 pozycji, z możliwością dopasowania pozycji do konkretnych próbek
Zasilanie	1 faza (10A)
Konstrukcja, wymiary	Kompaktowa, na kółkach, 1681x 934x 546 mm (wys.x szer.xgł.)

 

Oprogramowanie MASsoft

Urządzenie jest w pełni sterowane przez oprogramowanie MASsoft, kontrolujące wszystkie elementy systemu, z łatwym graficznym projektowaniem pomiaru z możliwością projektowania zaawansowanych lub standardowych ustawień i zapisania ich pod daną nazwą metody i uruchomienia następnego pomiaru za pomocą jednego kliknięcia. Elektroniczne bramkowanie pozwala na odrzucenie efektów krawędziowych a oprogramowanie SIMS Mapping umożliwia obrazowanie obserwowanego obszaru za pomocą map spektralnych. Wyniki dostępne są w formacie ASCI i mogą być bezpośrednio przenoszone do innych aplikacji już w trakcie analizy.

Moduł oprogramowanie kontrolującego pracę działa jonowego pozwala na zapisywanie parametrów, ich przywoływanie, umożliwiając szybkie i dokładne przełączanie pomiędzy ustawieniami z wysoko-prądowych wiązek o dużej średnicy (czyszczących powierzchnię) do niskoprądowych zogniskowanych wiązek w celu obrazowania powierzchni. Oprogramowanie rejestruje w sposób ciągły moc dostarczanej dawki i ostrzega Użytkownika o napotkanych problemach. Możliwość kontrolowania szybkości poszczególnych etapów chroni wrażliwe elementy, takie jak źródło cezowe.

*SIMS  – Spektrometria Masowa Jonów Wtórnych jest jedną z najczulszych metod analizy powierzchni z limitami detekcji w zakresie ppb dla wielu pierwiastków. Próbki są bombardowane wiązką jonową w warunkach ultra-wysokiej próżni a powstające jony wtórne, charakterystyczne dla analizowanej powierzchni są analizowane za pomocą detektora masowego. SIMS identyfikuje wszystkie pierwiastki i izotopy.

Jony pierwotne o małej energii powodują wybicie jonów z najbardziej zewnętrznej warstwy badanego materiału (monowarstwy), umożliwiając tym samym identyfikację np. powierzchniowych zanieczyszczeń, czy domieszek. Zwiększanie energii wiązki jonów pierwotnych umożliwia profilowanie głębokościowe z rozdzielczością na poziomie nm. Dzięki temu możliwa jest analiza ilościowa w strukturach warstwowych, badanie korozji, charakterystyka zjawiska dyfuzji w materiałach, czy identyfikacji zanieczyszczeń, czy np. rozmieszczenia domieszek w półprzewodnikach.

Spektrometria SIMS znajduje zastosowanie w badaniach naukowych, pracach badawczo-rozwojowych, jak również w kontroli jakości w produktu w przemyśle półprzewodników, powłok szklanych, fotowoltaice, identyfikacji kamieni szlachetnych,  geologii, metalurgii.
W trybie statycznym SIMS sposób fragmentacji większych molekuł jest spektralnym odciskiem palca, znajdując tym samym zastosowanie w badaniach polimerów i  materiałów biologicznych.

**Spektrometria Masowa Cząstek Neutralnych (Sputtered Neutral Mass Spectroscopy) jest techniką ilościową wykorzystującą zasadniczo ten sam osprzęt, co SIMS, jednakże zamiast detekcji jonów wtórnych, które powstają w trakcie bombardowania i których liczba zależy bardzo silnie od natury chemicznej molekuł tworzących próbkę – technika SNMS rejestruje cząstki neutralne. Działo elektronowe na wejściu do spektrometru jonizuje wybite z badanej powierzchni neutralne cząstki ze stałą wydajnością, niwelując w ten sposób efekty matrycowe w SIMS.

Technika SNMS umożliwia ilościowe oznaczenia w zakresie od 0,01% do 100%, znajdując zastosowanie w badaniach powłok optycznych i metalurgicznych, stopach metali, warstw korozyjnych, powłok na szkłach. Dzięki braku efektów matrycowych, kalibracji metody można dokonać za pomocą powszechnie dostępnych wzorców stopów, czy innych substancji wzorcowych zawierających pierwiastki występujące w próbkach. Dodatkowo, SNMS odznacza się dobrą rozdzielczością w głąb i czułością izotopową.

Istnieje możliwość łączenia analiz techniką SIMS oraz SNMS w tym samym cyklu pomiarowym. W ten sposób mogą być wykrywane zanieczyszczenia za pomocą SIMS, a pierwiastki tworzące matrycę – bezpośrednio metodą SNMS.