SurfaceSeer I
TOF-SIMS

通过成像和化学绘图提供表面分析。

tof-sims-surfaceseer-i-intro
Kore SurfaceSeer I: TOF-SIMS

SurfaceSeer-I是一个高灵敏度的TOF-SIMS,用于绝缘和导电表面的成像和化学绘图。SurfaceSeer-I是研究表面化学性质的理想之选,同样适用于研发以及工业质量控制应用。

 

SurfaceSeer-I使用与SurfaceSeer-S相同的TOF-MS技术,不同的是配有高亮度、高空间分辨率的25 kV液态金属离子枪(LMIG)作为主要离子源。附加的计算机控制允许在质谱采集过程中对电子枪进行扫描,以便收集化学图像或地图。还提供了用于调整主光束的二次电子探测器。

初级离子枪

高性能液态金属离子束系统(LMIG),旨在为SIMS应用提供一系列离子束。它具有宽广的电流范围,并具有出色的探测能力以及直流或脉冲操作。数字控制可轻松设置喷枪,并提供遥控功能。

 

枪管柱由液态金属离子源和高精度两透镜光学组件组成,包括:

  • 标记和对齐单元
  • 光圈选择,可提供多种输出电流选择(通常为手动,但有电动选项)
  • 可选的质量过滤器,与合金源一起使用
  • 偏转板用于消隐光束
  • 可选脉冲聚束
  • 用于成像的光栅板

 

二次电子检测

对于成像TOF-SIMS系统,必须具有二次电子成像系统。它具有三个主要功能:

 

  • 聚焦初级离子束
  • 为了允许将射束设置为“静止消隐”, 这是一个调整,允许离子束在高速下消隐,同时光束的失真最小(这是TOF-SIMS成像所必需的)
  • 获得离子感应的二次电子图像。后一种功能只能在连续的初级离子束中实现,通常只有在样品的所有分析工作完成时才能实现

 

SED系统包括分析腔内的通道探测器,外法兰上安装SED前置放大器。带有SED控制器的电源单元可用于单独的“样品查看”电子单元。

 

光学观察

在表面分析中,光学观察样品有助于导航和确定后续分析的正确位置。Kore开发了一个具有以下功能的查看系统:

  • 变焦从3 mm 到 400µm视野。。
  • 高放大倍率(<5µm)的高横向光学分辨率。
  • 175毫米的长工作距离非常适合超高真空室,因为在样品附近无法找到相机
  • 安装在70mm OD CF窗口上。
  • 彩色相机安装在显微镜上。
  • 专用彩色监视器显示。
  • 安装在70mm OD CF窗口上的冷双色卤素照明器。
  • 照明和相机的电源

 

样品处理

X, Y, Z高度稳定平台。平台在X和Y轴上的运动约为±10mm,在z方向上的运动范围为2mm。有一个最佳z高度的概念,在该高度上所有光束都是共焦的。将样品表面移至该位置。如果样品的相对厚度大于1mm,则有两种可能性:

  • 样品可以“背面安装”,这意味着样品位于正确高度的面罩后面。可以通过这种方式安装的样品的最大厚度为~5mm(高5 x 宽8 x长 20(mm))
  • 样品“顶部安装”在样品架上,剖面图为1mm(可根据要求加深)。对于顶部安装较厚的样品,可以使用工作台的z高度调节来降低样品架,使样品表面处于正确的高度。

 

样品在2-10分钟内被泵入一个小容量负载锁,然后通过一个简单的向前运动和一个磁性耦合样品引入棒的90°扭转动作进入分析室(通过一个手动闸阀)。多孔或“湿”的样品需要更长的时间才能泵入。

 

延迟提取

该仪器还采用了一种被称为“延迟提取”的技术来提取产生的二次离子。在这项技术中,初级离子轰击表面并产生具有分析意义的次级离子。在主束脉冲轰击样品后的短时间内,对离子提取场进行脉冲轰击。这不仅可以用于二次离子提取,还可以在离子通过分析器到达检测器时进行二次离子压缩。在一些TOF-SIMS仪器中,主束被压缩或“聚束”,但在这种仪器中,是次级离子聚束。这种延迟提取是为了使相同m/z的二次离子在时间上得到聚焦,从而产生比单独使用长主脉冲(60ns)更好的质量分辨率。

 

电荷中和

使用脉冲离子束/延迟提取组合的优点之一是,在没有离子提取场的情况下,每个TOF循环的周期相对较长。在此期间,低能电子的脉冲(30eV)被指向分析区域。通过这样做,就有可能抵消主离子束轰击绝缘样品时在表面积聚的正电荷的影响。

 

TOF分析仪

该仪器有一个直径150毫米的反射管分析仪,有效飞行总长度(包括飞行管)为2米。这是一个具有真空高精度电阻的双斜坡反射管,在反射管内部有一个可调节的“延迟”电位,该电位被设置为最佳的光谱性能。

 

真空抽气

真空泵控制器集成在主仪表架上。两个离子泵在分析室和LMIG源中保持真空。一个涡轮分子泵用于样品负载锁定,背后是一个2级旋转泵。负载锁排气和抽水是通过一个单一的手动按钮实现。高真空计(反向磁控管)随时监测分析室内的压力,用于提供真空联锁保护,当压力超过设定值时关闭高压。

 

静态SIMS库

该仪器将随Surface Spectra Static SIMS库一起提供。该软件具有包含1900多个光谱的质谱库,涵盖了1000多种不同材料的数据。

 

该软件还具有峰值搜索工具,允许分析员输入质量峰值在谱库中搜索,以识别未知的化合物和材料。

高表面灵敏度 1x109 atoms/cm2 (ppm)
导电和绝缘表面
SIMS正离子和负离子模式
质量分辨率使用飞行时间反射管的质谱分析仪> 3000 m / δm (FWHM)
质量范围>1000m/z
质量精度± 5 milli amu
分析空间分辨率≤0.5µm
元素和分子信息
将常见的有机物与元素分离
同位素分析
溅射清洗能力
样品从大气中抽出5分钟
1分钟分析
负担得起的
可扩展的
可用的资料库
使用第二个离子源进行深度分析

LMIG不适合腐蚀凹坑,因此,为了进行SIMS深度剖析,我们使用了第二支离子枪专门用于溅射。

 

通过使用第二个专用离子枪,我们还可以改变溅射离子束的能量。例如,对于几百纳米的浅深度剖面,使用大约1keV的冲击能量将是合适的,而对于更深的剖面,则2-3keV将是合适的。

 

这与XPS和螺旋深度剖析非常相似,因为分析阶段和溅射阶段是分开的。该技术通过反复循环以下步骤来起作用:

 

  • 使用分析枪在小范围内以脉冲束模式执行分析x秒钟,其中x是用户可定义的时间,以获取具有重要统计数据(取决于实验)的数据。
  • 分析停止。
  • 溅射束被打开并在更大的区域上光栅化。样品在连续光束模式下溅射y秒,以去除材料,其中y是用户定义的时间,具体取决于当前和光栅的大小。
  • 关闭溅射枪,为步骤1的下一个重复做好准备。

 

深度剖面中的数据点绘制在每个分析“阶段”的末尾。在“实时”采集时显示一组有限的物种,但运行结束后可以重新展示数据,并可以重新绘制任何物种组合。由于TOF-SIMS中的离子检测是“平行”的,有关每个已记录离子的信息都存储到磁盘中,因此可以做到这一点。

 

氧气泄漏(氧气喷射)

当样品表面有一种天然氧化物时,正二次离子释放会大大增强。如果实验涉及到足够高的离子剂量来剥离自然氧化物,信号就会急剧下降。一个众所周知的解决方案,用于专门的深度剖面模拟仪器,是使用一个氧初级离子束,这导致一个富氧的“改变层”和增强的信号。还有一种情况是,大部分的增强是通过氧离子注入来实现的,通过在样品表面喷射氧气来实现,同时使用一种替代的初级离子束种类,如Ga+或Ar+。因此,我们提供了一个氧气泄漏选项,通过一个精确的泄漏阀,通过靠近样品的毛细管输送氧气,将氧气“喷射”到样品表面。

应用领域

Surface Seer成像版本的应用程序类似于“ S”模型,但是现在成像设施将分析范围扩展到了具有异质性样品的微米尺度:

  • 表面化学
  • 微观结构表面
  • 图案化器件(半导体等)
  • 微米级的故障分析
  • 粉剂
  • 纤维类
  • 多层膜
  • 附着力
  • 分层
  • 可印刷性
  • 表面修饰
  • 等离子体处理
  • 表面污染
  • 痕量分析(表面ppm)
  • 催化
  • 同位素分析
tof-sims-surfaceseer-s-map
tof-sims-surfaceseer-i-instrument
定价与订购

Kore Technology是卓越的飞行时间质谱仪技术中心,并且拥有非常强大的研发能力,所有人员都参与了各种分析仪器开发计划。

 

如有任何疑问,请随时与我们联系。我们提供广泛的产品和服务以满足您的要求。

联系我们
kore-technology-building