Compact SIMS

Analizator Compact SIMS firmy Hiden Analytical został zaprojektowany do szybkiej i łatwej charakteryzacji struktur warstwowych oraz zanieczyszczeń powierzchni metodą Spektrometrii Mas Jonów Wtórnych*. System zapewnia czułą detekcję jonów dodatnich z użyciem tlenowego działa jonowego oraz umożliwia identyfikację izotopów z całego zakresu układu okresowego. Geometria działa jonowego jest tak zoptymalizowana, by zapewnić analizy w głąb z nanometrową rozdzielczością w pobliżu powierzchni.

• 
• 
• 
• 

Compact SIMS jest wyposażony w rotacyjną karuzelę, która zapewnia jednoczesny załadunek 10 próbek do komory próżniowej.

Zaletą systemu jest łatwość obsługi i możliwości badawczego aparatu (to samo działo jonowe, oprogramowanie, co w SIMS Workstation), przy niewielkich rozmiarach. System zapewnia profilowanie w głąb, obrazy 2D i 3D oraz dane spektralne.

Detektor zainstalowany w Compact SIMS – MAXIM-600P – to wysokiej jakości kwadrupol z 6 mm potrójnym filtrem z możliwością pulsowej detekcji jonów.

Opcjonalnie system może być wyposażony w działo elektronowe do analiz materiałów izolacyjnych.

Poza pracą w technice SIMS, aparat w wersji Compact umożliwia analizy techniką SNMS**(Spektrometrii Mas Cząstek Neutralnych), która jest przydatna do analiz ilościowych pierwiastków występujących w dużych stężeniach, jak np. w stopach metali.

Zakres mas	50, 300 lub 510 amu
Minimum detekcji	ppm
SIMS – Spektrometria mas jonów wtórnych	TAK
Analiza jonów wybitych z powierzchni	TAK – jonów dodatnich (ujemne są opcjonalne w konfiguracji z działem cezowym IG5C)
SNMS – Spektrometria mas cząstek neutralnych	TAK – opcja
Analiza izotopów	TAK
Rodzaj działa	Tlenowe (5keV O2+) lub argonowe
Obrazowanie	TAK, 3D
Rozdzielczość w głąb	3 nm
Minimalne oznaczalne stężenie – na przykładzie Boru w krzemie	2ppm 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	Ręczne
Zasilanie	1 faza (10A)
Konstrukcja	Na wózku na kółkach, 1196 x 590 x 1130mm (wys. x szer. x gł.)

 

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 np. 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.