Hmotnostní spektrometrie sekundárních iontů

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 10. února 2018; kontroly vyžadují 4 úpravy .

Sekundární iontová hmotnostní spektrometrie (SIMS ) je metoda  pro získávání iontů z málo těkavých, polárních a tepelně nestabilních sloučenin v hmotnostní spektrometrii .

Zpočátku sloužila ke stanovení elementárního složení málo těkavých látek, později se začala používat jako desorpční metoda pro měkkou ionizaci organických látek. Používá se k analýze složení pevných povrchů a tenkých vrstev. SIMS je nejcitlivější technika povrchové analýzy, schopná detekovat přítomnost prvku v rozsahu 1 ppm.

Esence metody

Vzorek je ozařován fokusovaným paprskem primárních iontů (např . , , , ) s energiemi od 100 eV do několika keV (u metody FAB se používá velká energie). Výsledný paprsek sekundárních iontů je analyzován pomocí hmotnostního analyzátoru pro stanovení elementárního, izotopového nebo molekulárního složení povrchu.

Výtěžek sekundárních iontů je 0,1-0,01 %.

Historie

Vakuové

Metoda SIMS vyžaduje vytvoření podmínek vysokého vakua s tlaky pod 10 −4 Pa (přibližně 10 −6 m bar nebo mmHg ). To je nezbytné pro zajištění toho, že sekundární ionty nebudou na své cestě k senzoru kolidovat s molekulami okolního plynu ( střední volná cesta ) a také pro zamezení povrchové kontaminace adsorpcí částic okolního plynu během měření.

Měřicí zařízení

Klasický analyzátor založený na SIMS zahrnuje:

  1. primární iontové dělo vytvářející paprsek primárních iontů;
  2. kolimátor primárních iontů, který urychluje a zaostřuje paprsek na vzorek (u některých přístrojů se schopností oddělit primární ionty speciálním filtrem nebo vytvořit pulzaci paprsku);
  3. vysokovakuovou komoru obsahující vzorek a iontovou čočku pro extrakci sekundárních iontů;
  4. hmotnostní analyzátor, který odděluje ionty podle jejich poměru náboje k hmotnosti;
  5. zařízení pro detekci iontů.

Odrůdy

Rozlišujte mezi statickým a dynamickým režimem SIMS.

Statický režim

Používá se nízký tok iontů na jednotku plochy (< 5 nA/cm²). Studovaný povrch tak zůstává prakticky nepoškozen.

Používá se pro studium organických vzorků.

Dynamický režim

Tok primárních iontů je velký (řádově μA/cm²), povrch je zkoumán postupně, rychlostí přibližně 100 angstromů za minutu.

Režim je destruktivní, a proto je vhodnější pro elementární analýzu.

Eroze vzorku umožňuje získat profil rozložení látek do hloubky.

Literatura

Odkazy