Poste De Travail de Hiden SIMS - Une Solution Secondaire Rentable de Spectrométrie de Masse (SIMS) d'Ion par Hiden Analytique

Sujets Couverts

Mouvement Propre
Introduction
     SIMS
     Faisabilité de SIMS
Aspirateur - Efficience et Souplesse
Traiter d'Échantillon
Composants d'Analyse
Canon d'Ion du Gaz IG-20
Canon d'Ion de Césium d'IG-5C
Contrôle des Armes d'Ion
Spectromètre de MAXIME
SNMS - Croisement de la Borne de la Quantification
Contrôle d'Instrument - Sortie de la Conjecture
Visionnement d'Échantillon
Inondation de l'Oxygène
Conclusion

Mouvement Propre

Hiden Analytique a été fondé en 1981 et est actuellement situé dans une usine2 de 2,130m dans Warrington, Angleterre avec un personnel de plus de 50. Comme une compagnie privée notre réputation est établie sur produire la fin et les relations positives avec nos usagers. Plusieurs de ces abonnées travaillent au premier rang de la technologie neuve - dans les domaines de la recherche de plasma, de la science extérieure, du traitement d'aspirateur et de l'analyse de gaz. Pour mettre à jour cette réputation Hiden Analytique ayez, au cours des années, les niveaux exceptionnels déterminés des compétences techniques dans ces zones au sein de notre compagnie.

Introduction

SIMS

La spectrométrie de masse Secondaire d'ion est la plus sensible généralement - des techniques extérieures disponibles d'analyse. Il peut mesurer des concentrations inférieures vers le bas aux parties selon milliard, fournir la représentation des distributions chimiques et déterminer la chimie matérielle en fonction de la profondeur - profilage de profondeur. SIMS trouve des applications dans un large éventail d'industriel et des cadres de recherches comprenant des semi-conducteurs, la technologie de couches, le développement de cellule à combustible, le photovoltaics, la métallurgie et des pharmaceutiques. Être une technique basée sur la spectrométrie de masse il a la capacité de trouver les isotopes particuliers, l'effectuant idéalement adaptée au travail de traceur nucléaire et isotopique. En service, une poutre orientée des ions (les ions primaires) bombarde le spécimen solide dans l'aspirateur et la caractéristique matérielle ionisée du spécimen (les ions secondaires), s'analyse par spectrométrie de masse.

Faisabilité de SIMS

En Dépit des avantages incontestables de cette technique extrêmement puissante, SIMS est souvent perçu comme difficile et cher, fréquemment le réglant pour être une technique de dernier recours. Cette attitude a surgi parce que l'instrumentation précoce de SIMS était hautement complexe et chère les deux en termes de coûts capitaux et de fonctionnement et personnel également exigé de niveau de PhD pour le faire fonctionner et interpréter. Cependant, juste comme la complexité des microscopes électroniques précoces a mené aux instruments semi-automatisés conviviaux, ainsi l'essence de l'analyse de SIMS est devenu plus poli. En cet article nous prendrons une visite autour du Poste De Travail de Hiden SIMS, un instrument complet et hautement flexible de l'usage universel SIMS, soigneusement conçu pour la facilité d'emploi et le coût bas de la propriété.

Poste De Travail de SIMS

Aspirateur - Efficience et Souplesse

Le procédé de SIMS se fonde sur la capacité des ions primaires d'agir l'un sur l'autre avec le spécimen et de produire des ions secondaires qui atteignent le détecteur. Des Interactions avec le gaz résiduel doivent être évitées, dans un plus mauvais cas qu'elles peuvent entraîner la contamination du spectre - par exemple oxydation de la surface pulvérisée.

Le Poste De Travail de SIMS fonctionne aux pressions d'UHV (type torr 1E-9) et est basé autour 18 d'un port, cavité pompée sphérique et turbomolecular. Les canons d'ion et le loadlock chacun sont équipés de leurs propres pompes et outils d'aspirateur turbomolecular, s'assurant que la cavité principale est maintenue aussi propre comme possible. Les sécurités d'Aspirateur assurent la protection d'exploitation sûre et de bloc d'alimentation.

Le système entier est entièrement bakeable et utilise le type industriellement compatible visas de Conflat®. Il y a un certain nombre de ports inutilisés conçus pour permettre au système d'être facilement modifié ou pour que les abonnées ajoutent leurs propres dispositifs particuliers à leur condition, telle que les lasers, le chauffage, refroidissement ou les connexions mécaniques, le Rayon X et les canons électroniques Etc. Le poste de travail de SIMS est conçu pour être flexible et extensible, un instrument pour le demain autant qu'aujourd'hui.

Cavité d'Analyse

Traiter d'Échantillon

L'analyse de SIMS était (et est toujours) fortement utilisée par l'entreprise de semiconducteurs et c'a toujours été apparente aux stades témoin donnés pour les instruments commerciaux. Cependant, la plupart des autres abonnées n'ont pas légèrement, parfaitement planaire, ont facilement coupé des échantillons. Dans le monde réel ce serait un avantage grand pour analyser les composants entiers ou les bon propres à l'industrie de test. Le stade témoin et traiter dans le Poste De Travail est conçu autour de cette philosophie. Premièrement, le système analytique entier (les canons et le spectromètre d'ion) sont au-dessus du plan de l'analyse, signifiant que grand et forment difficile des pièces de test peut être facilité (Hiden peut également concevoir une cavité particulière d'abonnée s'il y a lieu pour prendre des spécimens beaucoup plus grands que normalement). Les supports normaux de spécimen sont basés d'une plaque plate avec des sources de fil et ceux-ci sont facilement modifiés pour prélever une grande variété d'échantillons, provenant de petites plaques plates aux échantillons métallurgiques encastrés par norme. De petits composants Entiers, tels que l'injecteur de carburant ci-dessous, peuvent être fixés sans modification. C'est particulièrement important où couper peut entraîner la contamination ou être très long.

Composant d'Injection de carburant monté pour l'analyse

Des Échantillons sont introduits à la cavité principale par l'intermédiaire d'un loadlock pompé turbomolecular et d'un bras par magnétisme accouplé scellé par UHV. Ceci s'assure que l'aspirateur principal n'est pas compromis et fournit le transit rapide de l'air à UHV. Le support normal prévoit 5 ou 10 petits échantillons montés derrière des hublots de diamètre de 6mm. Les Échantillons montent de l'arrière de sorte que la face avant toujours soit correctement positionnée pour l'analyse.

Composants d'Analyse

Le transfert de l'échantillon à la cavité principale sous UHV, analyse de SIMS peut maintenant se produire. Le Poste De Travail complet normal est équipé de deux canons d'ion, les deux introduits par des ports de 35 millimètres. Le canon d'ion du gaz IG20 est utilisé pour le bombardement avec l'oxygène ou les gaz inertes, et le canon d'ion de césium d'IG-5C produit une poutre orientée des ions de césium. Au coeur du système entier se trouve l'analyseur quadripolaire de la MAXIME SIMS/SNMS qui est responsable de l'excellente sensibilité de l'instrument.

Canon d'Ion du Gaz IG-20

Du côté de main droite de l'illustration de l'instrument de totalité le canon d'ion du gaz IG20 peut être vu, monté à 45°. L'IG20 est un canon hautement versatile produisant un faisceau d'ions orienté fort. Des Ions sont produits par le bombardement d'électron du gaz admis par l'intermédiaire d'une soupape de fuite de précision. Pour la plupart d'analyse de SIMS le canon est utilisé avec oxygène-gaz, fournissant la sensibilité plus élevée possible pour les éléments électropositifs.

Pour la spectrométrie de masse neutre pulvérisée, où l'amélioration du rendement d'ion n'est pas exigée, l'IG20 est fait fonctionner avec l'argon. La consommation de Gaz est faible et les bouteilles de gaz pures à haute pression normales dureront beaucoup de mois, acceptant le gaz à la soupape de fuite par l'intermédiaire d'un régulateur réglé à approximativement 0,5 barres.

Le fléau optique de l'ion IG20 comporte deux objectifs d'Einzel de threeelement, stades de cadrage de poutre, une courbure pour retirer les particules et les stades neutres de pointage du faisceau pour balayer pendant le profilage et la représentation de profondeur.

L'électronique de pointage du faisceau ajustée directement sur le conducteur de canon d'ion, enlevant le besoin de grands câbles multiway - une source fréquente de manque de fiabilité sur quelques systèmes.

Canon d'Ion de Césium d'IG-5C

Les IG-5C (lancés en 2008) ouvrent l'analyse sensible du dépistage électronégatif d'éléments ainsi que de batterie de MCs+ (où M est l'élément d'intérêt). Des Ions sont produits par une source thermique d'ionisation de contact de faible puissance miniature, fabriquée par Hiden, qui utilise les sels sûrs de césium. La source peut être exhalée pour aérer si encore chaude (quelques minutes après le fonctionnement cesse) et est utilisateur changeable en quelques minutes (on estime à que la vie de source de 500 heures du fonctionnement).

Le canon d'ion est d'un design de deux lentilles avec deux ensembles de stades indépendants de cadrage. Le stade supérieur est positionné juste après la source pour s'assurer que la poutre apparaissante est optimisée dès que possible sur l'axe optique. La poutre traverse une ouverture de définition qui est facilement utile par l'utilisateur final, pour le remontage ou pour modifier les caractéristiques de faisceau. Le stade inférieur de cadrage comporte une double courbure pour enlever des points morts et rapproche deux secteurs électrostatiques sous petit angle. Les ions sont finalement orientés par une lentille faible d'aberration sphérique et balayés par un groupe de quatre plaques courtes. Le management thermique de l'IG-5C est fourni automatiquement par l'intermédiaire du dispositif d'interface Commandé par PC de canon d'ion.

Contrôle des Armes d'Ion

2008 ont également vu une mise à jour radicale du système de contrôle des armes d'ion pour le faciliter à utiliser-et pour ajouter la fonctionnalité. L'illustration principale (à la page 1) affiche les Contrôleurs manuels de canon d'ion (encore disponibles pour IG20 s'il y a lieu), cependant, le rétablissement neuf du Contrôleur de canon d'ion est sur microprocesseur et est consulté par l'intermédiaire d'une surface adjacente de PC.

Utilisant ce Contrôleur il est possible d'enregistrer et indiquer des configurations de canon d'ion. Ceci rend la durée de vie pour l'analyste très facile comme configurations pour la profondeur à forte intensité profilant, représentation fine à faible intensité de foyer, définition élevée de profondeur d'énergie faible profilant et d'autres tâches utiles peuvent simplement être appelées d'un menu de traction vers le bas.

Surface adjacente de contrôle des armes d'Ion de PC

Les modes Diagnostiques sont immédiatement disponibles avec des mesures de paramètre de poutre (forme de courant et de poutre) par l'intermédiaire d'un collecteur de faraday supprimé par électron.

Une fonctionnalité utile est la commutation automatique de la polarisation d'objectif entre les modes qui s'assure que la polarisation correcte est appliquée en faisant fonctionner des analyses ou des diagnostics.

Spectromètre de MAXIME

Le spectromètre de la MAXIME SIMS/SNMS est monté au dos de la cavité en hors circuit position d'axe et a été particulièrement conçu pour donner sensible, reproductible, analyses. Des Ions sont rassemblés de l'échantillon par une zone et une énergie formées d'extraction filtrées utilisant un système parallèle de plaque, avec la définition d'énergie appariée à celle de l'analyseur quadripolaire. Le filtre de triple de 9 millimètres a des tiges de molybdène pour la stabilité thermique et le pouls comptant le détecteur a un potentiel d'accélération de poteau de 4 kev d'augmenter l'efficience à Massachusetts de haut. Le spectromètre est disponible dans les domaines de masse de 300u, de 510u et de 1000u pour différentes applications.

Immédiatement derrière l'extracteur est une source d'ions d'incidence d'électron de haute performance qui peut être utilisée pour la spectrométrie de masse neutre pulvérisée (SNMS) ou l'analyse de gaz résiduelle.

SNMS - Croisement de la Borne de la Quantification

L'analyse de SIMS est hautement sensible et idéale pour l'analyse des dopants, des études de diffusion et de la contamination. Les plans de Quantification pour SIMS supposent généralement que l'impureté étant mesurée est diluée (moins que quelques %). Au-dessus de cette limite diluée la probabilité de l'ionisation devient dépendante sur la concentration d'impureté elle-même, ainsi que la chimie de la modification. La spectrométrie de masse neutre Pulvérisée (SNMS) surmonte d'une manière ordonnée cette limitation.

MAXIME faisant fonctionner l'analyse de SNMS

Premièrement, la plupart des ions du spécimen (le signe de SIMS) sont rejetés par des potentiels adaptés d'objectif et de fléchissement. Ensuite, les particules neutres dérivant de l'échantillon sont ionisées dans la source d'incidence d'électron ; elles sont séparées des ions résiduels de gaz, formant également, par leur énergie cinétique qui est sensiblement plus élevée. Car l'ionisation se produit à partir de la surface témoin la probabilité d'ionisation est toujours identique, ainsi il est facile mesurer le signe de SNMS.

Contrôle d'Instrument - Sortie de la Conjecture

L'instrument est réglé utilisant la suite logiciel de Hiden MASsoft. Ceci fournit l'optimisation efficace et reproductible automatique du fléau d'ion et du spectromètre secondaires - sortie de la conjecture. S'il y a lieu tous les paramètres peuvent également être manuellement ajustés. MASsoft fournit très à un puissant ensemble de spectromètre, de rastering, de déclencher et de contrôles de manipulation de données, un arbre dégagé simple de flux de processus. Une installation est donnée de sorte que la quantité de contrôle puisse être limitée, en quelques options pour l'utilisateur novice jusqu'au plein contrôle pour ceux qui souhaitent expérimenter.

Utilement, des tâches généralement entreprises (comme l'ajustement de fléau et le ramassage de spectre) peuvent être réglées en tant que boutons programmables de quickstart d'utilisateur simple, permettant à une analyse d'être initiée par un simple clic de la souris.

Visionnement d'Échantillon

Il est souvent donné sur mais une vision claire de l'échantillon avant et pendant l'analyse facilite le travail de l'analyste sensiblement. Elle permet à des zones d'être exactement et les a avec confiance visé. Dans certains cas les changements de couleur pendant l'analyse des films minces fournissent des informations ajoutées au sujet des tarifs et de la régularité d'érosion. Le poste de travail est équipé d'une source lumineuse normale de Caméra ccd de couleur d'incidence et de lumière froide de LED, donnant une vision claire de la surface témoin.

Système de Visionnement

Vue d'Échantillon des cratères d'analyse.

Inondation de l'Oxygène

En effectuant des profils de profondeur élevés de définition de profondeur, particulièrement à l'énergie faible (en-dessous de 2 kev) avec l'oxygène, la surface est connue pour rendre et dégrader la définition même rude étant recherchée. Cependant, si la surface est effectuée pour s'oxyder entièrement pendant l'analyse la définition de profondeur est mise à jour. Ceci peut être réalisé en montant le canon à l'incidence normale (très possible sur le Poste De Travail de SIMS) ou en noyant la zone d'échantillon avec l'oxygène. Dans le Poste De Travail, un capillaire fin porte oxygène-gaz à exact où on l'exige, provoquant une amélioration drastique dans la définition.

Effet d'inondation de l'oxygène sur l'analyse du miroir de neutron de 3.6nm Fe/Si

Conclusion

Le Poste De Travail de Hiden SIMS a été développé avec l'interaction intense avec ceux utilisés à exécuter des analyses de SIMS pour le travail et la recherche de service de contrat dans beaucoup de domaines d'analyse. La philosophie du design a été simple, pour produire un instrument d'analyse correcte de SIMS qui combine la sensibilité, la souplesse et la facilité d'emploi élevées, mais pour rendre également lui rentables les deux en termes de coûts capitaux et actuels.

Le Poste De Travail de Hiden SIMS a atteint ces objectifs, étant le seul instrument mi-évalué pour comporter les canons d'ion de l'oxygène et de césium - une nécessité pour l'analyse générale. Il fournit un véritable environnement d'UHV, un loadlock flexible et un système de transport d'échantillon. L'installation incluse de SNMS s'assure que l'outil couvre le plein domaine de concentration analytique, des pages par minute à 100% en vrac et le système de données signifie que des résultats précieux sont facilement enregistrés et exportés à d'autres applications. Il est assez facile de configurer pour la chaîne de production analyse, pourtant fournira au professionnel dédié de recherches un outil limité seulement par imagination.

Source : Hiden Analytique

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît Hiden Analytique

Date Added: Sep 17, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:06

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