Stazione Di Lavoro di Hiden SIMS - Una Soluzione Secondaria Redditizia di Spettrometria di Massa (SIMS) dello Ione da Hiden Analitico

Argomenti Coperti

Sfondo
Introduzione
     SIMS
     Possibilità di SIMS
Vuoto - Risparmio Di Temi e Flessibilità
Manipolazione del Campione
Componenti di Analisi
Pistola di Ione del Gas IG-20
Pistola di Ione del Cesio di IG-5C
Controllo delle Armi dello Ione
Spettrometro di MASSIMO
SNMS - Attraversare il Limite di Quantificazione
Controllo dello Strumento - Eliminare la Congettura
Visualizzazione del Campione
Inondazione dell'Ossigeno
Conclusione

Sfondo

Hiden Analitico è stato fondato nel 1981 ed attualmente è situato in una fabbrica2 di 2,130m in Warrington, Inghilterra con un personale oltre di 50. Come una società privata la nostra reputazione è sviluppata sulla creazione delle relazioni vicine e positive con i nostri clienti. Molti di questi clienti stanno lavorando alla prima linea di nuova tecnologia - nei campi della ricerca del plasma, della scienza di superficie, del trattamento di vuoto e dell'analisi di gas. Per mantenere questa reputazione Hiden Analitico abbia, nel corso degli anni, livelli eccezionali stabiliti di capacità tecnica in queste aree in seno alla nostra società.

Introduzione

SIMS

La spettrometria di massa Secondaria dello ione è generalmente il più sensibile - delle tecniche di superficie disponibili dell'analisi. Può da misurare le concentrazioni a basso livello giù alle parti per miliardo, da fornire la rappresentazione delle distribuzioni chimiche e da determinare la chimica materiale in funzione di profondità - delineamento di profondità. SIMS trova le applicazioni in una vasta gamma di industriale e ricerca le impostazioni compreso i semiconduttori, la tecnologia dei rivestimenti, lo sviluppo della pila a combustibile, il photovoltaics, la metallurgia ed i prodotti farmaceutici. Essere una tecnica basata su spettrometria di massa ha la capacità di individuare gli isotopi specifici, facente la adatta idealmente al lavoro dell'indicatore nucleare ed isotopico. In uso, un raggio messo a fuoco degli ioni (gli ioni primari) bombarda l'esemplare solido nel vuoto e la caratteristica materiale ionizzata dell'esemplare (gli ioni secondari), è analizzato tramite spettrometria di massa.

Possibilità di SIMS

Malgrado i vantaggi sicuri di questa tecnica estremamente potente, SIMS è percepito spesso come difficile e costoso, frequentemente regolamentandolo per essere una tecnica di ultima località di soggiorno. Questo atteggiamento è sorto perché la strumentazione iniziale di SIMS era altamente complessa e costosa entrambi in termini di costi di esercizio e capitali e personale livellato anche richiesto di PhD gestirla ed interpretare. Tuttavia, appena mentre la complessità dei microscopi elettronici in anticipo ha condotto agli strumenti semiautomatici facili da usare, in modo dall'essenza dell'analisi di SIMS è stato raffinato. In questo articolo cattureremo un giro intorno alla Stazione Di Lavoro di Hiden SIMS, uno strumento completo e altamente flessibile di uso generale SIMS, progettato con attenzione per facilità dell'operazione e basso costo della proprietà.

Stazione Di Lavoro di SIMS

Vuoto - Risparmio Di Temi e Flessibilità

Il trattamento di SIMS conta sulla capacità degli ioni primari di interagire con l'esemplare e di generare gli ioni secondari che raggiungono il rivelatore. Le Interazioni con il gas residuo devono essere evitate, in un caso che peggiore possono causare la contaminazione dello spettro - per esempio l'ossidazione della superficie polverizzata.

La Stazione Di Lavoro di SIMS funziona alle pressioni di UHV (tipicamente torr 1E-9) ed è basata intorno 18 ad una porta, camera pompata sferica e turbomolecular. Le pistole di ione e il loadlock ciascuna sono forniti di loro propri pompe e vacuometri turbomolecular, assicurandosi che la camera principale sia tenuta pulita come possibile. I collegamenti di Vuoto assicurano la protezione dell'alimentazione elettrica e dell'operazione sicura.

L'intero sistema è completamente bakeable ed usa il tipo sigilli di Conflat® dello standard industriale. Ci sono una serie di porte inutilizzate destinate per permettere il sistema di essere modificato facilmente o affinchè i clienti aggiungano le loro proprie unità specifiche al loro requisito, quali i laser, riscaldamento, raffreddarsi o collegamenti meccanici, Raggi X e cannoni elettronici Ecc. La stazione di lavoro di SIMS è destinata per essere flessibile ed espandibile, uno strumento per il domani tanto quanto oggi.

Camera di Analisi

Manipolazione del Campione

L'analisi di SIMS era molto (ed ancora è) - usato dall'industria e da questa a semiconduttore è stato sempre notevole nelle fasi del campione prevedute per gli strumenti commerciali. Tuttavia, la maggior parte degli altri clienti non hanno leggermente, perfettamente planare, facilmente hanno tagliato i campioni. Nel mondo reale sarebbe un grande vantaggio per analizzare le intere componenti o le cedole specifiche dell'industria della prova. La fase del campione e trattare nella Stazione Di Lavoro è progettata intorno a questa filosofia. In Primo Luogo, l'intero sistema analitico (pistole e spettrometro di ione) è sopra il piano dell'analisi, significando che grande e maldestramente modella le provette può essere accomodato (Hiden può anche progettare una camera specifica del cliente a richiesta per catturare gli esemplari molto più grandi del normale). I supporti standard dell'esemplare sono basati su una lamina piana con le sorgenti di collegare e questi sono modificati facilmente per catturare un'ampia varietà di campioni, dalle piccole placche piane ai campioni metallurgici incassati standard. Le Intere piccole componenti, quale l'iniettore di combustibile qui sotto, possono essere fissate senza modifica. Ciò è particolarmente importante dove tagliare può causare la contaminazione o essere molto che richiede tempo.

Componente di Iniezione di carburante montata per analisi

I Campioni sono presentati alla camera principale tramite loadlock pompato turbomolecular e braccio magneticamente coppia sigillato UHV. Ciò assicura che il vuoto principale non sia compromesso e fornisce il transito rapido da aria a UHV. Il supporto standard provvede a 5 o 10 piccoli campioni montati dietro le finestre del diametro di 6mm. I Campioni montano dalla parte posteriore in moda da posizionare correttamente la fronte di taglio fronta sempre per l'analisi.

Componenti di Analisi

Trasferire il campione alla camera principale sotto UHV, l'analisi di SIMS può ora continuare. La Stazione Di Lavoro completa standard è fornita di due pistole di ione, entrambe presentate attraverso le porte da 35 millimetri. La pistola di ione del gas IG20 è utilizzata per il bombardamento con ossigeno o gas inerti e la pistola di ione del cesio di IG-5C produce un raggio messo a fuoco degli ioni del cesio. Al centro di intero sistema si trova l'analizzatore del quadruplo SIMS/SNMS di MASSIMO che è responsabile della sensibilità eccellente dello strumento.

Pistola di Ione del Gas IG-20

Dal lato destro della maschera di intero strumento la pistola di ione del gas IG20 può essere veduta, montato a 45°. Il IG20 è una pistola altamente versatile producendo un raggio ionico messo a fuoco intenso. Gli Ioni sono prodotti tramite il bombardamento dell'elettrone di gas ammesso tramite valvola della perdita di precisione. Per la maggior parte della analisi di SIMS la pistola è utilizzata con ad ossigeno e gas, fornendo il più alta sensibilità possibile per gli elementi elettropositivi.

Per spettrometria di massa neutrale polverizzata, dove il potenziamento del rendimento dello ione non è richiesto, il IG20 è fatto funzionare con l'argon. Il consumo del Gas è basso e le bottiglie di gas pure ad alta pressione standard dureranno molti mesi, assicuranti il gas alla valvola della perdita via un regolatore impostato a approssimativamente 0,5 barre.

La colonna ottica dello ione IG20 comprende due lenti di Einzel di threeelement, le fasi di allineamento del raggio, una curvatura per rimuovere le particelle e le fasi neutrali della direzione di raggio per la scansione durante il delineamento e la rappresentazione di profondità.

L'elettronica della direzione di raggio misura direttamente sul feedthrough della pistola di ione, rimuovente l'esigenza di grandi cavi multiway - una frequente sorgente di inattendibilità su alcuni sistemi.

Pistola di Ione del Cesio di IG-5C

I IG-5C (lanciati nel 2008) aprono l'analisi sensibile della rilevazione elettronegativa del cluster di MCs+ come pure degli elementi (dove la M. è l'elemento di interesse). Gli Ioni sono generati da una sorgente termica di ionizzazione del contatto di potere basso miniatura, fabbricata da Hiden, che usa i sali sicuri del cesio. La sorgente può essere scaricata per ventilare una volta ancora calda (alcuni minuti dopo che l'operazione cessa) ed è utente variabile in pochi minuti (la vita di sorgente è valutata di 500 ore dell'operazione).

La pistola di ione è di una progettazione di due lenti con due insiemi delle fasi indipendenti di allineamento. La fase superiore è posizionata subito dopo della sorgente per assicurare che il raggio emergente sia ottimizzato appena possibile sull'asse ottico. Il raggio attraversa un'apertura diaframma di definizione che è facilmente utile dall'utilizzatore finale, per la sostituzione o modificare le caratteristiche dei raggi. La fase più bassa di allineamento comprende una doppia curvatura per rimuovere le posizioni di folle e si approssima a due settori elettrostatici di piccolo-angolo. Gli ioni definitivo sono messi a fuoco da una lente bassa di aberrazione sferica e sono scanditi da un gruppo di quattro brevi zolle. La gestione termica del IG-5C è fornita automaticamente via l'unità di interfaccia Controllata da PC della pistola di ione.

Controllo delle Armi dello Ione

2008 inoltre hanno veduto un aggiornamento radicale del sistema del controllo delle armi dello ione per renderlo più facile usare ed aggiungere la funzionalità. La maschera principale (alla pagina 1) mostra i regolatori manuali della pistola di ione (ancora disponibili per IG20 a richiesta), tuttavia, la nuova generazione di regolatore della pistola di ione è su microelaboratore ed è raggiunta via un'interfaccia del PC.

Facendo Uso di questo regolatore è possibile memorizzare e richiamare le impostazioni della pistola di ione. Ciò rende la vita per l'analista molto facile come impostazioni per profondità a corrente forte che profila, la rappresentazione fine a corrente debole del fuoco, risoluzione di profondità di energia bassa su che profila ed altre mansioni utili possono essere chiamate semplicemente da un menu a discesa.

Interfaccia di controllo delle armi dello Ione del PC

I modi Diagnostici sono immediatamente disponibili con le misure di parametro del raggio (corrente ed irradia la forma) tramite collettore di Faraday soppresso elettrone.

Una funzionalità utile è la commutazione automatica della tendenziosità dell'obiettivo fra i modi che assicura che la tendenziosità corretta sia applicata quando esegua le analisi o i sistemi diagnostici.

Spettrometro di MASSIMO

Lo spettrometro di MASSIMO SIMS/SNMS è montato sul retro della camera fuori in una posizione di asse e specificamente è stato destinato per dare sensibile, riproducibile, le analisi. Gli Ioni sono raccolti dal campione da un campo e da un'energia a forma di dell'estrazione filtrati facendo uso di un sistema parallelo della zolla, con la risoluzione in energia abbinata a quella dell'analizzatore del quadruplo. Il filtro dal triplo di 9 millimetri ha coni retinici del molibdeno per la stabilità termica e l'impulso che conta il rivelatore ha un potenziale di accelerazione del posto di 4 KeV di aumentare il risparmio di temi a messa solenne. Lo spettrometro è disponibile negli intervalli di massa di 300u, di 510u e di 1000u per le applicazioni differenti.

Immediatamente dietro l'estrattore è una sorgente di ione di impatto dell'elettrone di alta efficienza che può essere usata per spettrometria di massa neutrale polverizzata (SNMS) o l'analisi di gas residua.

SNMS - Attraversare il Limite di Quantificazione

L'analisi di SIMS è altamente sensibile ed ideale per l'analisi dei dopant, degli studi della diffusione e della contaminazione. Gli schemi di Quantificazione per SIMS suppongono generalmente che l'impurità che è misurata è diluita (di meno che alcune percentuali). Sopra questo limite diluito la probabilità di ionizzazione diventa dipendente sopra la concentrazione di impurità stessa come pure la chimica della matrice. La spettrometria di massa neutrale Polverizzata (SNMS) sormonta ordinatamente questa limitazione.

MASSIMO che esegue analisi di SNMS

In Primo Luogo, la maggior parte dei ioni dall'esemplare (il segnale di SIMS) sono rifiutati dai potenziali adatti di deformazione e dell'obiettivo. Dopo, le particelle neutrali che vanno alla deriva dal campione sono ionizzate nella sorgente di impatto dell'elettrone; sono separate dagli ioni residui del gas, anche formantesi, dalla loro energia cinetica che è significativamente più alta. Poichè la ionizzazione si presenta a partire dalla superficie del campione la probabilità di ionizzazione è sempre la stessa, così il segnale di SNMS è facile da quantificare.

Controllo dello Strumento - Eliminare la Congettura

Lo strumento è controllato facendo uso della serie di software di Hiden MASsoft. Ciò fornisce l'ottimizzazione efficiente e riproducibile automatica della colonna dello ione e dello spettrometro secondari - eliminare la congettura. A richiesta tutti parametri possono anche essere sintonizzati manualmente. MASsoft fornisce ad un insieme molto potente dello spettrometro, rastering, gating e di comandi della manipolazione dei dati, un chiaro albero semplice di flusso trattato. Una funzione è provveduta in moda da potere essere la quantità di controllo limitata, di alcune opzioni per l'utente inesperto fino a controllo totale per quelle che desiderano sperimentare.

Utilmente, i compiti comunemente assolti (come la sintonizzazione della colonna e la raccolta di spettro) possono essere fissati come bottoni programmabili del quickstart dell'utente semplice, permettendo ad un'analisi di essere iniziato da un singolo clic del mouse.

Visualizzazione del Campione

È trascurata spesso ma una chiara visualizzazione del campione prima e durante l'analisi rende il processo dell'analista significativamente più facile. Permette che le aree siano esattamente e con confidenza che ha mirato a. I cambiamenti di colore durante l'analisi delle pellicole sottili forniscono In alcuni casi informazioni aggiunte sulla tariffa e sulla consistenza di erosione. La stazione di lavoro è fornita di una Telecamera CCD normale di colore di incidenza e di una sorgente luminosa fredda del LED, danti un chiaro parere della superficie del campione.

Sistema di Visualizzazione

Visualizzazione del Campione dei crateri di analisi.

Inondazione dell'Ossigeno

Nel fare gli alti profili di profondità di risoluzione di profondità, particolarmente all'energia bassa (inferiore a 2 KeV) con ossigeno, la superficie è conosciuta per irruvidire e degradare la risoluzione stessa che è cercata. Tuttavia, se la superficie è fatta completamente per ossidarsi durante l'analisi la risoluzione di profondità è mantenuta. Ciò può essere raggiunta montando la pistola all'incidenza normale (molto possibile sulla Stazione Di Lavoro di SIMS) o sommergendo l'area del campione dall'ossigeno. Nella Stazione Di Lavoro, un capillare fine porta ad ossigeno e gas ad esattamente dove è richiesto, determinante un miglioramento drastico nella risoluzione.

Effetto dell'inondazione dell'ossigeno su analisi dello specchio del neutrone di 3.6nm Fe/Si

Conclusione

La Stazione Di Lavoro di Hiden SIMS è stata sviluppata con forte interazione con quelle usate ad eseguire le analisi di SIMS per sia il lavoro che la ricerca di servizio del contratto in molti campi dell'analisi. La filosofia di progettazione è stata semplice, produrre uno strumento di analisi adeguato di SIMS che combina l'alte sensibilità, flessibilità e facilità dell'operazione, ma anche rendere redditizi entrambi in termini di capitale e costi correnti.

La Stazione Di Lavoro di Hiden SIMS ha raggiunto questi obiettivi, essendo il solo strumento mezzo fissato il prezzo di per incorporare sia le pistole di ione del cesio che dell'ossigeno - una necessità per l'analisi generale. Fornisce un vero ambiente di UHV, un loadlock flessibile e un sistema di trasporto del campione. La funzione inclusa di SNMS assicura che lo strumento copra l'intervallo analitico completo di concentrazione, dal PPM da parte a parte a 100% in serie ed il sistema dati significa che i risultati apprezzati facilmente sono memorizzati ed esportati ad altre applicazioni. È abbastanza facile da configurare per la linea di produzione l'analisi, eppure fornirà al professionista dedicato della ricerca uno strumento limitato soltanto dall'immaginazione.

Sorgente: Hiden Analitico

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego Hiden Analitico

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

Last Update: 14. June 2013 04:16

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