tehnica spectrometriei de masă Ionică secundară (SIMS) este cea mai sensibilă dintre toate tehnicile analitice de suprafață utilizate în mod obișnuit-capabilă să detecteze elementele de impuritate prezente într – un strat de suprafață la concentrația < 1 ppm și concentrații în vrac de impurități de aproximativ 1 ppb (parte la miliard) în cazuri favorabile. Acest lucru se datorează sensibilității inerente ridicate asociate tehnicilor bazate pe spectrometrie de masă.
există o serie de variante diferite ale tehnicii :
- Sims statica: folosit pentru analiza elementara sub-monostrat
- Sims dinamic: folosit pentru obtinerea informatiilor compozitionale in functie de adancimea de sub suprafata
- Sims imagistica: folosit pentru analiza elementara rezolvata spatial
toate aceste variatii ale tehnicii se bazeaza pe acelasi proces fizic de baza si acest proces este discutat aici, impreuna cu o scurta introducere in domeniul SIMS static. Note suplimentare privind SIM – urile dinamice și imagistice pot fi obținute în secțiunea 7.4-SIMS Imaging and Depth Profiling.
în SIMS, suprafața eșantionului este supusă bombardării cu ioni de energie ridicată – aceasta duce la ejecția (sau pulverizarea) atât a speciilor neutre, cât și a celor încărcate (+/-) de la suprafață. Speciile ejectate pot include atomi, grupuri de atomi și fragmente moleculare.
în SIM – urile tradiționale, numai ionii pozitivi sunt analizați în masă-acest lucru este în primul rând pentru ușurință practică, dar duce la probleme cu cuantificarea datelor compoziționale, deoarece ionii pozitivi nu sunt decât o mică fracțiune nereprezentativă din totalul speciilor pulverizate. Ionii deplasați trebuie extrași eficient din regiunea eșantionului și supuși filtrării energiei înainte de a fi analizați în masă (astfel încât numai ionii cu energii cinetice într-un interval limitat sunt analizați în masă).
analizorul de masă poate fi un analizor de masă cvadrupol (cu rezoluție de masă unitară), dar analizoarele de masă din sectorul magnetic sau analizoarele de timp de zbor (TOF) sunt, de asemenea, adesea utilizate și acestea pot oferi o sensibilitate și o rezoluție de masă substanțial mai mari și o gamă de masă mult mai mare (deși la un cost mai mare). În general, analizoarele TOF sunt preferate pentru SIM-urile statice, în timp ce analizoarele quadrupole și sectorul magnetic sunt preferate pentru SIM-urile dinamice.
cei mai frecvent folosiți ioni incidenți (denumiți generic cu i+ în diagrama de mai sus) utilizați pentru bombardarea eșantionului sunt ionii de gaz nobil (de exemplu, Ar+), dar alți ioni (de exemplu, Cs+, Ga+ sau O2+ ) sunt preferați pentru unele aplicații. Cu TOF-SIMS, fasciculul ionic primar este pulsat pentru a permite dispersarea ionilor în timp din momentul impactului și sunt necesare durate de impulsuri foarte scurte pentru a obține o rezoluție de masă ridicată.
colaboratori și atribuții
Roger Nix (Regina Maria, Universitatea din Londra)