Προφίλ Βάθος του σκληρού δίσκου χρησιμοποιώντας Platter έκπτυστων Ουδέτερη Φασματομετρίας Μάζας από Hiden Αναλυτικό

Θέματα που καλύπτονται

Φόντο
Περίληψη
Εισαγωγή
SIMS και SNMS
Πιατέλα Ανάλυση
Ποσοτικοποίηση
Αποτελέσματα
Συμπέρασμα

Φόντο

Hiden Αναλυτικό ιδρύθηκε το 1981 και είναι προς το παρόν βρίσκεται σε m ² 2130 εργοστάσιο παραγωγής στο Warrington, Αγγλία, με προσωπικό άνω των 50 ετών. Ως μια ιδιωτική εταιρεία φήμη μας βασίζεται στη δημιουργία στενών και θετικές σχέσεις με τους πελάτες μας. Πολλοί από αυτούς τους πελάτες που εργάζονται στην πρώτη γραμμή της νέας τεχνολογίας - στους τομείς της έρευνας του πλάσματος, την επιστήμη επιφανειών, η επεξεργασία κενού και η ανάλυση του φυσικού αερίου. Για να διατηρηθεί αυτή η φήμη Hiden Αναλυτικό έχουν, όλα αυτά τα χρόνια, που ιδρύθηκε εξαιρετικά επίπεδα τεχνικής εμπειρογνωμοσύνης σε αυτούς τους τομείς στην εταιρεία μας.

Περίληψη

Έκπτυστων Ουδέτερη Φασματομετρίας Μάζας είναι ιδανική για την ανάλυση των λεπτών υμενίων, όπου η σύνθεση, το πάχος και το περιβάλλον κατάσταση μπορεί να προσδιοριστεί. Σε αυτό το παράδειγμα ενός σκληρού δίσκου πιατέλα αναλύεται, δείχνοντας τόσο το λεπτό και παχύ στρώμα επιστρώσεις.

Εισαγωγή

Παρά την ανάπτυξη της μνήμης flash πυριτίου και οπτικών δίσκων, μαγνητικών σκληρών δίσκων παραμένουν ο στυλοβάτης του κλάδου της αποθήκευσης δεδομένων, παρέχοντας πρόσβαση υψηλών ταχυτήτων και υψηλή αξιοπιστία.

Σύγχρονα συστήματα κίνησης αποτελούνται από μια σειρά κυκλικών platters του, είτε από αλουμίνιο ή την κατασκευή γυαλιού, στα οποία έχουν κατατεθεί μαγνητικά και μη μαγνητικά στρώματα.

Η γενική κατασκευή του μια πιατέλα δίσκου φαίνεται στο σχήμα 1. Κατά τη χρήση, το ανάγνωσης / εγγραφής κεφάλι χωρίζεται από την επιφάνεια του δίσκου με ένα μαξιλάρι του αέρα που παράγεται από την περιστροφή δράση της πιατέλα. Ανώτατο στην επιφάνεια πιατέλα είναι ένα λεπτό στρώμα πολυμερούς το οποίο παρέχει μια χαμηλή επιφάνεια τριβής σε περίπτωση που το δίσκο το κεφάλι έρχεται σε επαφή. Κάτω από αυτό το μαγνητικό στρώμα πάνω στο οποίο είναι γραμμένα τα δεδομένα. Οι πρόστιμο μαγνητικά πεδία της στοιβάδας δεδομένων χωρίζεται από το παχύτερο μαγνητική βάση από μη μαγνητικό φραγμό. Για να φιλοξενήσει την υψηλότερη πυκνότητα δεδομένων των μαγνητικών πεδίων στο στρώμα δεδομένων πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη, έτσι το στρώμα βάσης χρησιμεύει για να ολοκληρωθεί το κύκλωμα (που εμφανίζεται ως ο βέλη δείχνουν γραμμή) και να περιοριστεί το πεδίο στην περιοχή της ανάγνωσης / εγγραφής το κεφάλι μόνο.

Σχήμα 1: Τυπική διατομή πιατέλα

Σχήμα 2 δείχνει την πιατέλα δίσκου που είναι εγκατεστημένα σε μια κίνηση με το κεφάλι και συναρμολόγησης αυτοκινήτων πριν από την ανάλυση.

Σχήμα 2: Συναρμολογημένες σκληρό δίσκο

SIMS και SNMS

Και οι δύο SIMS και SNMS χρήση μια εστιασμένη, μονο-ενεργητικός, χημικώς καθαρά δέσμης ιόντων του συνήθως 1-10 keV να διασκόρπισης διαβρώνουν την επιφάνεια του υπό ανάλυση. Ένα μικρό κλάσμα των έκπτυστων υλικού γίνεται ιονισμένο λόγω της sputtering ίδια τη διαδικασία και, στο SIMS , είναι αυτά τα ιόντα που παρέχουν τις ευαίσθητες πληροφορίες για τις οποίες η τεχνική είναι γνωστή. Όντας μια τεχνική φασματομετρίας μάζας όλα τα στοιχεία και τα ισότοπα μπορεί να ανιχνευθεί, και σε ευνοϊκές συνθήκες το όριο ανίχνευσης μπορεί να είναι η χαμηλή περιοχή ppb.

Ωστόσο, επειδή ο μηχανισμός ιονισμού για SIMS εμφανίζεται στην επιφάνεια του δείγματος, αυτό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την τοπική χημεία και το ιονισμένο κλάσμα μπορεί να διαφέρουν από πολλές τάξεις μεγέθους. Αυτό κάνει SIMS ιδανικό για την ανάλυση των ιχνών σε υλικά γνωστής υλικού, αλλά τον ποσοτικό προσδιορισμό σε υλικά αλλαγής μήτρα μπορεί να είναι σύνθετη.

SNMS υπερνικά το "φαινόμενο μήτρα", διαχωρίζοντας την επιμετάλλωση και ιονισμού γεγονότα. Ακόμη και σε καταστάσεις υψηλού ιόντων που παράγουν το κλάσμα των ιόντων σπάνια υπερβαίνει το 1% του έκπτυστων υλικού, έτσι ώστε ο ουδέτερος ροή είναι πολύ πιο αντιπροσωπευτική της σύνθεσης του δείγματος. Ιονισμού για SNMS συμβαίνει σε ένα κύτταρο βομβαρδισμό ηλεκτρονίων στο μπροστινό μέρος του αναλυτή που σημαίνει ότι η πιθανότητα ιονισμού είναι μια σταθερή και δεν εξαρτάται από τη χημεία του δείγματος.

Για να ποσοτικοποιηθεί SIMS είναι σημαντικό ότι το υλικό αναφοράς είναι παρεμφερές με το άγνωστο δυνατό και θα πρέπει οπωσδήποτε να είναι από το ίδιο υλικό μήτρα.

Για SNMS εν λόγω πίνακα αντιστοίχισης των υλικών αναφοράς είναι περιττή, ως παράγοντες βαθμονόμησης δεν αλλάζουν με μήτρα, ως εκ τούτου, η απαιτούμενη ευαισθησία παράγοντες μπορεί να προσδιοριστεί μορφή εύκολα διαθέσιμη μέταλλο και κεραμικά δείγματα των δημοσιευμένων σύνθεση.

Επιπλέον, SNMS είναι ιδανικό για την ανάλυση των μονωτήρων, όπως τα ουδέτερα είδη που δεν επηρεάζονται από τη χρέωση του δείγματος, ωστόσο, η αποζημίωση χρέωση εξακολουθεί να είναι σκόπιμο, προκειμένου να διατηρηθεί η συνεπής πρωτοβάθμια συνθήκες δέσμης.

Οι ιονισμένο δευτερογενή σωματίδια αναλύθηκαν και εντοπίστηκαν στο φασματόμετρο μάζας. Σε πολύ χαμηλά δέσμης ιόντων ρεύματα ανάλυση περιορίζεται στην κορυφή λίγες μονοστρώματα - εξαιρετικό για την ανίχνευση της επιφανειακής μόλυνσης. Δεδομένου ότι η δόση δέσμης ιόντων είναι αυξημένη και ψεκασμού γίνεται πιο επιθετική, στη συνέχεια εκτίθενται βαθύτερα στρώματα και τη συγκέντρωση ως συνάρτηση του βάθους μπορεί να προσδιοριστεί.

Χρησιμοποιώντας μια εστιασμένη δέσμη ιόντων, τόσο SIMS και SNMS γίνει χωρικά επίλυση και στοιχειακή εικόνες μπορούν να καταγραφούν.

Η ανάλυση που παρουσιάζεται εδώ έγιναν με βάση την Hiden SIMS σταθμό εργασίας , ένα ολοκληρωμένο και άκρως ευέλικτη SIMS τετραπολικός / SNMS όργανο εξοπλισμένο με τα IG20 αέριο ιόντων όπλο και ΜΑΞΙΜ SIMS / SNMS αναλυτή .

Πιατέλα Ανάλυση

Η πιατέλα δίσκος είχε αφαιρεθεί από τη μονάδα και μια περιοχή δείγματος κοπεί από αυτό (περίπου 1 cm τετράγωνο από το κέντρο του χώρου αποθήκευσης δεδομένων) χρησιμοποιώντας μια λαιμητόμο εργαστήριο. Καμία περαιτέρω προετοιμασία του δείγματος ήταν απαραίτητη και το κομμάτι ήταν τοποθετημένα σε ένα πρότυπο κάτοχος του SIMS Workstation.

Δεδομένου ότι τίποτα δεν ήταν γνωστό για τη σύνθεση του συγκεκριμένου επιφάνεια του δίσκου το πρώτο βήμα ήταν να αποκτήσει ένα φάσμα μάζας επέκταση καθ 'όλη τη στοίβα. Αυτό γίνεται εύκολα, επιτρέποντας σε στάση δέσμης ιόντων (σε αυτή την περίπτωση 600nA 5keV ιόντων Ar επικεντρώθηκε σε 150ìm) να διασκόρπισης διαβρώσει ένα λάκκο για λίγα λεπτά. Δεδομένου ότι τα άκρα pit παρέχει ταυτόχρονη εκθέτουν όλων των επιπέδων, το φάσμα μάζας δίνει μια καλή ένδειξη των πρώτων παρόν.

Σε αυτή την περίπτωση Cr, Ni, Co και έδειξαν σημαντικές συγκεντρώσεις στο φάσμα και αυτά τα στοιχεία έχουν επιλεγεί ώστε να ακολουθηθεί στα επόμενα προφίλ βάθος, μαζί με C (για το επιφανειακό στρώμα) και Al (για το υπόστρωμα). Κατ 'αρχήν, έως και 75 επιμέρους κανάλια μάζα, μπορεί να αποκτηθεί σε μια ενιαία ανάλυση που επιτρέπει τόσο μήτρα και τις αναλύσεις προσμείξεων που πρέπει να γίνουν.

Το προφίλ βάθος μετρήθηκε με τη χρήση 5 keV Ar ⁺ ιόντα, ενώ την ανίχνευση των έκπτυστων ουδέτερα. Δευτεροβάθμια ιόντων απορρίφθηκαν με τη χρήση υψηλής πιθανός στόχος, προκειμένου να τους δώσει ενέργεια μεγαλύτερη από εκείνη που απαιτείται για να περάσει η παράλληλη αναλυτής πλάκα του Hiden Maxim SIMS / SNMS καθετήρα .

Ποσοτικοποίηση

Υπάρχουν διάφορα στάδια για την ποσοτικοποίηση του προφίλ βάθος SNMS. Αρχικά το όργανο βαθμονομείται με τον καθορισμό συντελεστή ευαισθησίας για κάθε στοιχείο που θα μετρηθεί, σε σχέση με ένα επιλεγμένο στοιχείο πρότυπο, για μεταλλουργικές δείγματα αυτό είναι συχνά Fe. Δεν έχει σημασία αν Fe είναι παρών στο υλικό που υπόκειται σε ανάλυση, όπως η σχετική παράγοντες ευαισθησίας (RSFS) θα εξακολουθούν να ισχύουν. Ωστόσο, όπως SNMS είναι μια τεχνική φασματομετρίας μάζας το συγκεκριμένο ισότοπο μπορεί να επιλεγεί για τη βελτιστοποίηση της ανάλυσης και της RSF προσαρμοσμένο για την ισοτοπική αφθονία. Το όριο ανίχνευσης της SNMS είναι συχνά καλύτερα από ένα μέρος ανά χίλια.

Το σημαντικό RSF για τη συγκεκριμένη ανάλυση (Ni, Cr, Co) προέρχονται από δείγμα της Hastelloy C κράμα υψηλής θερμοκρασίας (NIST SRM C2402 - Hastelloy7C). Για την απλότητα, θεωρήθηκε ότι το υπόστρωμα αποτελείται εξ ολοκλήρου από αλουμίνιο. Ωστόσο, εάν είναι απαραίτητο η σύνθεση του κράματος του υποστρώματος θα μπορούσε επίσης να έχει καθοριστεί.

Το προφίλ βάθος SNMS ποσοτικοποιείται με πολύ παρόμοιο τρόπο με εκείνα που λαμβάνονται από ηλεκτρονίων φασματοσκοπίες. Εικάζεται ότι όλα τα στοιχεία στο υλικό παρακολουθούνται και στη συνέχεια, μετά την εφαρμογή της RSFS, αυτό ποσά έως 100% ατομική συγκέντρωση. Επιπλέον, οι αλλαγές στο συνολικό σήμα αντανακλούν διαφορές του ποσοστού της διάβρωσης, έτσι, σε μια πρώτη προσέγγιση, το προφίλ βάθος SNMS πρέπει να βαθμονομείται τόσο τη συγκέντρωση και το βάθος χρησιμοποιώντας τιμές βιβλιοθήκη. Αυτό είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα σε σχέση με SIMS για την ανάλυση των βαθμολογούνται υλικών και των διεπαφών.

Για πιο ακριβή βαθμονόμηση βάθος του κρατήρα βάθους τερματικό μετριέται με τη χρήση είτε μικροσκόπιο παρεμβολές ή profilometer γραφίδα. Στη συγκεκριμένη περίπτωση μικροσκόπιο παρέμβαση εργαζόταν.

Αποτελέσματα

Τα προφίλ βάθος δείχνουν μια δομή παρόμοια με αυτή που αναμενόταν. Την ίδια επιφάνεια είναι μια πλούσια σε άνθρακα στρώμα που ενεργεί για να προστατεύσει το μαγνητικό στρώμα δεδομένων κάτω από τόσο την ατμόσφαιρα και την τυχαία επαφή με το ανάγνωσης / εγγραφής κεφάλι.

Το μαγνητικό στρώμα αποτελείται από ένα Συνεργασίας (65%) Ni (7%) Cr (27%) κράμα περίπου 40 nm πάχους. Αυτό χωρίζεται από το μαγνητικό στρώμα βάσης από 100nm ενδιάμεσο στρώμα πάχους από 93% Cr. Κάτω από το ενδιάμεσο στρώμα είναι ένα 8ìm Co (25%) Ni (35%) Cr (40%) παχύ στρώμα βάσης που χρησιμεύει για να ολοκληρώσει το μαγνητικό κύκλωμα από το κεφάλι. Τα παραπάνω αριθμητικά στοιχεία που αναφέρονται τοις εκατό άτομο, όμως, αυτά μπορούν εύκολα να μετατραπούν σε ποσοστό βάρους στοιχεία συχνότερα αναφέρονται στο κράμα τη σύνθεση.

Συμπέρασμα

Electron SNMS αντίκτυπο στην Workstation Hiden SIMS μπορεί να δώσει ποσοτικά στοιχειακή προφίλ βάθος των υλικών αλουμινίου που χρησιμοποιούν εύκολα λαμβάνονται, μη προσομοιωμένο στο υπόστρωμα, υλικά αναφοράς.