Massespektrometri af sekundære ioner

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 10. februar 2018; checks kræver 4 redigeringer .

Sekundær-ion massespektrometri (SIMS ) er en  metode til at opnå ioner fra lavflygtige, polære og termisk ustabile forbindelser i massespektrometri .

Oprindeligt blev det brugt til at bestemme grundstofsammensætningen af ​​lavt flygtige stoffer, men senere begyndte det at blive brugt som en desorptionsmetode til blød ionisering af organiske stoffer. Bruges til at analysere sammensætningen af ​​faste overflader og tynde film. SIMS er den mest følsomme overfladeanalyseteknik, der er i stand til at detektere tilstedeværelsen af ​​et grundstof i området 1 del per milliard.

Essensen af ​​metode

Prøven bestråles med en fokuseret stråle af primære ioner (for eksempel , , , ) med energier fra 100 eV til flere keV (stor energi bruges i FAB-metoden). Den resulterende sekundære ionstråle analyseres ved hjælp af en masseanalysator for at bestemme den elementære, isotopiske eller molekylære sammensætning af overfladen.

Udbyttet af sekundære ioner er 0,1-0,01%.

Historie

Vakuum

SIMS-metoden kræver skabelse af højvakuumbetingelser med tryk under 10 −4 Pa (ca. 10 −6 m bar eller mmHg ). Dette er nødvendigt for at sikre, at sekundære ioner ikke kolliderer med omgivende gasmolekyler på deres vej til sensoren ( middelfri vej ) og også for at forhindre overfladekontamination ved adsorption af omgivende gaspartikler under måling.

Måleanordning

Den klassiske analysator baseret på SIMS inkluderer:

1. en primær ionkanon, der frembringer en primær ionstråle;
2. primær ionkollimator, som accelererer og fokuserer strålen på prøven (i nogle enheder med evnen til at adskille primære ioner med et specielt filter eller skabe strålepulsering);
3. et højvakuumkammer indeholdende en prøve og en ionlinse til ekstraktion af sekundære ioner;
4. en masseanalysator, der adskiller ioner i henhold til deres ladning-til-masse-forhold;
5. iondetektionsudstyr.

Sorter

Skelne mellem statiske og dynamiske tilstande af SIMS.

Statisk tilstand

Der anvendes en lav ionflux pr. arealenhed (< 5 nA/cm²). Således forbliver den undersøgte overflade praktisk talt uskadt.

Det bruges til undersøgelse af organiske prøver.

Dynamisk tilstand

Strømmen af ​​primære ioner er stor (i størrelsesordenen μA/cm²), overfladen undersøges sekventielt med en hastighed på ca. 100 ångstrøm pr. minut.

Tilstanden er destruktiv og derfor mere velegnet til elementaranalyse.

Erosion af prøven gør det muligt at opnå en profil af fordelingen af ​​stoffer i dybden.

Litteratur

• J. Maan, V. Spicer, A. Liebsch et al. Elektronisk og ionspektroskopi af faste stoffer / L. Firmans, J. Vannick, V. Dekeyser. - M . : Mir, 1981. - 467 s.

• Afanasiev V.P. Elektronisk og ionspektroskopi af faste stoffer // Soros Educational Journal, 1999, nr. 2, s. 110-116.

Links

• Wikimedia Commons har medier relateret til sekundær ion massespektrometri