Perfil de Profundidad del Disco del Mecanismo Impulsor Duro usando la Espectrometría de Masa Neutral Chisporroteada por Hiden Analítico

Temas Revestidos

Antecedentes
Resumen
Introducción
SIMS y SNMS
Análisis del Disco
Cuantificación
Resultados
Conclusión

Antecedentes

Hiden Analítico fue fundado en 1981 y se sitúa actualmente en una fábrica² de los 2,130m en Warrington, Inglaterra con un estado mayor de sobre 50. Como emplean a una compañía de propiedad privada nuestra reputación crear lazos cercanos y positivos con nuestros clientes. Muchos de estos clientes están trabajando en la vanguardia de la nueva tecnología - en los campos de la investigación del plasma, de la ciencia superficial, del tramitación del vacío y del análisis de gas. Para mantener esta reputación Hiden Analítico, a lo largo de los años, han establecido niveles excepcionales de experto técnico en estas áreas dentro de nuestra compañía.

Resumen

La Espectrometría de Masa Neutral Chisporroteada se adapta idealmente al análisis de las películas finas donde la condición de la composición, del espesor y del interfaz puede ser resuelta. En este ejemplo un disco del mecanismo impulsor duro se analiza, mostrando las capas finas y gruesas de la capa.

Introducción

A Pesar Del revelado de la memoria de destello del silicio y de mecanismos impulsores ópticos, los discos duros magnéticos siguen siendo el apoyo principal de la industria del almacenamiento de datos, proporcionando al acceso de alta velocidad y a la alta confiabilidad.

Los mecanismos impulsores Modernos comprenden varios discos circulares de la construcción de aluminio o de cristal, sobre los cuales están las capas magnéticas y diamagnéticas depositadas.

La construcción general de un disco del disco se muestra en el cuadro 1. Funcionando, la carga de lectura/grabación es separada de la superficie de disco por un amortiguador del aire generado por la acción de giro del disco. Predominantemente en el disco la superficie es una capa fina del polímero que proporciona a una superficie de fricción inferior en caso de que la carga del disco haga el contacto. Debajo de esto es la capa magnética sobre la cual se escriben los datos. Los dominios magnéticos finos de la capa de datos son separados de la base magnética más gruesa por una barrera diamagnética. Para acomodar la densidad de datos más alta los dominios magnéticos en la capa de datos deben ser tan pequeños como sea posible, así los servicios de la capa baja terminar el circuito (mostrado como la línea arrowed) y lindar el campo a la región de la carga de lectura/grabación solamente.

Cuadro 1: Corte transversal Típico del disco

El Cuadro 2 muestra el disco del disco instalado en un mecanismo impulsor con el ensamblaje de la carga y de motor antes de análisis.

Cuadro 2: Mecanismo impulsor duro Ensamblado

SIMS y SNMS

SIMS y SNMS utilizan un haz de ión enfocado, monoenergético, químicamente puro de keV típicamente 1-10 a chisporrotear erosionan la superficie bajo análisis. Una pequeña parte del material chisporroteado vence ionizado al proceso sí mismo del chisporroteo y, en SIMS, es estos iones que proporcionan a la información delicada para la cual se sabe la técnica. El Ser una técnica de la espectrometría de masa todos los elementos e isótopos puede ser detectado, y en condiciones favorables el límite de detección puede estar en la región inferior del ppb.

Sin Embargo, porque el mecanismo de la ionización para SIMS ocurre en la superficie de la muestra, es altamente relacionado sobre la química local y la fracción ionizada puede variar por muchos órdenes de magnitud. Esto hace el ideal de SIMS para el análisis de trazo en materiales de la matriz sabida pero la cuantificación en materiales de la matriz cambiante puede ser compleja.

SNMS vence el “efecto de la matriz” separando las acciones del chisporroteo y de la ionización. Incluso en el alto ión el rendimiento las situaciones de la fracción de iones excede raramente el 1% del material chisporroteado, así que el flux neutral es mucho más representativo de la composición de la muestra. La Ionización para SNMS ocurre en una célula del bombardeo del electrón en la parte del analizador que significa que la probabilidad de la ionización es un constante y no depende de la química de la muestra.

Para cuantificar SIMS es importante que el material de referencia sea tan similar al desconocido como posible y debe ciertamente estar del mismo material de matriz.

Para SNMS el este corresponder con de matriz de los materiales de referencia es innecesario, pues los factores de la calibración no cambian con la matriz, por lo tanto, los factores requeridos de la sensibilidad pueden ser metal disponible resuelto del formulario fácilmente y muestras de cerámica de la composición publicada.

Además, SNMS es ideal para el análisis de aisladores, pues las especies neutrales son inafectadas por la muestra que carga, sin embargo, la remuneración de la carga es todavía recomendable para mantener condiciones primarias constantes del haz.

Las partículas secundarias ionizadas se analizan y se detectan en el espectrómetro de masas. En el análisis muy inferior de las corrientes del haz de ión se linda al superior pocas capas monomoleculares - excelentes para la detección de la contaminación superficial. Pues la dosis del haz de ión es aumentada y el chisporroteo llega a ser más agresivo, capas más profundas se exponen posteriormente y concentración mientras que la función de la profundidad puede ser resuelta.

Usando un haz de ión enfocado, SIMS y SNMS llegan a ser espacial de resolución y las imágenes elementales pueden ser registradas.

El análisis presentado aquí fue hecho usando el puesto de trabajo de Hiden SIMS, un instrumento completo y altamente flexible del tetrapolo SIMS/SNMS equipados de la pistola de ión del gas IG20 y del analizador de la MÁXIMA SIMS/SNMS.

Análisis del Disco

El disco del disco fue quitado del mecanismo impulsor y de un área de la muestra cortados de él (cuadrado del aproximadamente 1cm del centro del almacén de datos) usando una guillotina del curso. No se requirió Ninguna otra preparación de la muestra y el pedazo fue montado en un casquillo estándar del Puesto De Trabajo de SIMS.

Pues no se sabía nada sobre la composición de esta superficie de disco determinada el primer paso de progresión era detectar un espectro en masa pasando por el entero empila. Esto es lograda fácilmente permitiendo que un haz de ión estacionario (en este caso iones de 600nA 5keV AR enfocados hasta el 150ìm) chisporrotee erosiona un hueco durante unos minutos. Pues los bordes del hueco proporcionan a la exposición simultánea de todas las capas, el espectro en masa da una buena indicación de los materiales presentes.

En este caso el Cr, el Ni, y el Co mostraron que las concentraciones importantes en el espectro y estos elementos fueron elegidas para ser seguidas en el perfil de profundidad subsiguiente así como C (para la capa superficial) y el Al (para el substrato). En principio, hasta 75 canales en masa individuales se pueden detectar en una matriz de permiso del único análisis y los análisis de la impureza que se harán.

El perfil de profundidad fue medido usando los iones de 5 keV⁺ AR mientras que detectaba las líneas neutrales chisporroteadas. Los iones Secundarios fueron rechazados usando un alto potencial de la meta para darles energía superior a ésa requerida para pasar el analizador paralelo de la placa de la antena de la Máxima SIMS/SNMS de Hiden.

Cuantificación

Hay varios escenarios a la cuantificación de un perfil de profundidad de SNMS. El instrumento es calibrado Inicialmente determinando un factor de la sensibilidad para cada elemento que sea medido, en relación con un elemento estándar elegido, para las muestras metalúrgicas que éste es a menudo FE. No importa si el FE esté presente en el material bajo análisis pues los factores relativos de la sensibilidad (RSFs) todavía se aplicarán. Sin Embargo, como SNMS es una técnica de la espectrometría de masa el isótopo específico se puede elegir para optimizar el análisis y el RSF ajustó según abundancia isotópica. El límite de detección de SNMS es con frecuencia mejor de una porción por mil.

Los RSF importantes para este análisis determinado (Ni, Cr, Co) fueron obtenidos de la muestra de la aleación da alta temperatura de Hastelloy C (NIST SRM C2402 - Hastelloy7C). Para la simplicidad, fue asumido que el substrato está compuesto totalmente del aluminio. Sin Embargo, en caso de necesidad la composición de la aleación del substrato habría podido también ser determinada.

El perfil de profundidad de SNMS se cuantifica de una manera muy similar a ésos obtenidos de las espectroscopias de electrón. Se asume que todos los elementos en el material están vigilados y entonces, después de aplicar el RSFs, esto las sumas hasta la concentración atómica del 100%. Además, los cambios en la señal total reflejan la variación en tipo de la erosión, Así pues, a una primera aproximación, el perfil de profundidad de SNMS se pueden calibrar con la concentración y la profundidad usando valores de la biblioteca. Esto es una ventaja importante sobre SIMS para el análisis de materiales y de interfaces nivelados.

Para una calibración más exacta de la profundidad la profundidad terminal del cráter se mide usando microscopia de la interferencia o un rugosímetro de la aguja. En esta microscopia de la interferencia del caso determinado fue empleado.

Resultados

Los perfiles de profundidad muestran una estructura similar a ésa preveída. En la misma superficie es una capa rica del carbón que actúa para proteger la capa de datos magnética debajo contra la atmósfera y el contacto accidental por la carga de lectura/grabación.

La capa magnética se compone de una aleación cerca de 40 nanómetro del Cr del Ni del Co (el 65%) (el 7%) (el 27%) densamente. Esto es separada de la capa baja magnética por una intercapa gruesa 100nm del Cr del 93%. Debajo de la intercapa es una capa baja gruesa del Cr del Ni de los 8ìm Co (el 25%) (el 35%) (el 40%) que sirve terminar el circuito magnético de la carga. Las figuras antedichas se dan en el por ciento del átomo, sin embargo, éstas pueden estar fácilmente se conviertan a las figuras del por ciento del peso lo más frecuentemente dadas en datos compositivos de la aleación.

Conclusión

El impacto SNMS del Electrón en el Puesto De Trabajo de Hiden SIMS puede proporcionar a perfiles de profundidad elementales cuantificados de los materiales de la aleación usando obtenido fácilmente, no-matriz correspondida con, materiales de referencia.