technika Sekundární Iontová Hmotnostní Spektrometrie (SIMS), je nejvíce citlivý ze všech běžně výdělečně činné plochy analytické techniky – schopen detekovat nečistoty prvky přítomné v povrchové vrstvě na < 1 ppm koncentrace, a hromadné koncentrace nečistot kolem 1 ppb (part-za-miliardy) v příznivých případech. Je to kvůli inherentní vysoké citlivosti spojené s technikami založenými na hmotnostní spektrometrii.
Existuje několik různých variant techniky :
- Statika SIMS: používá se pro sub-monovrstva elementární analýza
- Dynamický SIMS: používá se pro získání kompoziční informace jako funkce hloubky pod povrchem
- Zobrazovací SIMS: používá se pro prostorově vyřešen elementární analýza
Všechny tyto změny na technice jsou založeny na stejné základní fyzikální proces, a to je tento proces, který je tady diskutovali, společně s stručný úvod do oblasti statický SIMS. Další poznámky k dynamickým a zobrazovacím SIM je možné získat v části 7.4-SIMS Imaging a hloubkové profilování.
v SIMS je povrch vzorku vystaven bombardování ionty s vysokou energií – to vede k vysunutí (nebo rozprašování) neutrálních i nabitých (+/-) druhů z povrchu. Vysunuté druhy mohou zahrnovat atomy, shluky atomů a molekulární fragmenty.
V tradiční SIMS je pouze kladné ionty, které jsou analyzovány hmotnostní – to je především pro praktické lehkostí, ale to vede k problémům s vyčíslením kompoziční data od kladné ionty jsou ale malé, nereprezentativní zlomek z celkového prskal druhů. Vysídlené ionty musí být účinně extrahovány z oblasti vzorku a podrobeny filtrování energie před jejich masovou analýzou (tak, aby byly analyzovány pouze ionty s kinetickou energií v omezeném rozsahu).
hmotnostní analyzátor může být kvadrupólové hmotnostní analyzátor (s jednotkou hmotnostní rozlišení), ale magnetické sektoru hmotnostní analyzátory nebo time-of-flight (TOF) analyzátor jsou také často používány a tyto mohou poskytnout podstatně vyšší citlivost a hmotnost rozlišení a mnohem větší rozsah hmotností (byť za vyšší cenu). Obecně platí, že analyzátory TOF jsou preferovány pro statické SIM, zatímco analyzátory kvadrupólu a magnetického sektoru jsou preferovány pro dynamické SIM.
nejčastěji zaměstnáni dopadající ionty (obecně označován I+ ve výše uvedeném diagramu) použitý pro bombardování vzorku ionty vzácných plynů (např. Ar+ ) ale i jiné ionty (např. Cs+, Ga+ a O2+ ) jsou výhodné pro některé aplikace. S TOF-SIMS primárního iontového paprsku je pulsní umožnit iontů být rozptýleny v průběhu času od okamžiku nárazu, a velmi krátké trvání pulsu jsou nutné k dosažení vysoké hmotnostní rozlišení.
Přispěvatelé a Pravomocí
Roger Nix (Queen Mary, University of London)