Masspektrometri av sekundära joner

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 10 februari 2018; kontroller kräver 4 redigeringar .

Sekundär jonmasspektrometri (SIMS ) är en  metod för att erhålla joner från lågflyktiga, polära och termiskt instabila föreningar inom masspektrometri .

Till en början användes den för att bestämma grundämnessammansättningen av lågflyktiga ämnen, men senare började den användas som en desorptionsmetod för mjukjonisering av organiska ämnen. Används för att analysera sammansättningen av fasta ytor och tunna filmer. SIMS är den mest känsliga ytanalystekniken, som kan detektera närvaron av ett element i intervallet 1 del per miljard.

Essensen av metoden

Provet bestrålas med en fokuserad stråle av primära joner (till exempel , , , ) med energier från 100 eV till flera keV (stor energi används i FAB-metoden). Den resulterande sekundära jonstrålen analyseras med hjälp av en massanalysator för att bestämma ytans elementära, isotopiska eller molekylära sammansättning.

Utbytet av sekundära joner är 0,1-0,01%.

Historik

Vakuum

SIMS-metoden kräver skapandet av höga vakuumförhållanden med tryck under 10 −4 Pa (ungefär 10 −6 m bar eller mmHg ). Detta är nödvändigt för att säkerställa att sekundära joner inte kolliderar med omgivande gasmolekyler på väg till sensorn ( medelfri väg ) och även för att förhindra ytkontamination genom adsorption av omgivande gaspartiklar under mätning.

Mätanordning

Den klassiska analysatorn baserad på SIMS inkluderar:

  1. en primär jonpistol som producerar en primär jonstråle;
  2. primär jonkollimator, som accelererar och fokuserar strålen på provet (i vissa enheter med förmågan att separera primära joner med ett speciellt filter eller skapa strålpulsering);
  3. en högvakuumkammare innehållande ett prov och en jonlins för att extrahera sekundära joner;
  4. en massanalysator som separerar joner enligt deras förhållande mellan laddning och massa;
  5. jondetekteringsanordningar.

Sorter

Skilj mellan statiska och dynamiska lägen för SIMS.

Statiskt läge

Ett lågt jonflöde per ytenhet används (< 5 nA/cm²). Således förblir den studerade ytan praktiskt taget oskadd.

Det används för att studera organiska prover.

Dynamiskt läge

Flödet av primära joner är stort (i storleksordningen μA/cm²), ytan undersöks sekventiellt med en hastighet av cirka 100 ångström per minut.

Läget är destruktivt och därför mer lämpligt för elementaranalys.

Erosion av provet gör det möjligt att få en profil av fördelningen av ämnen på djupet.

Litteratur

Länkar