Hiden SIMS工作站 - 一个具有成本效益的二次离子质谱（SIMS）Hiden分析解决方案

讨论主题

背景

Hiden分析成立于1981年，目前坐落在一个2,130平方米的英国Warrington的生产厂房与员工超过50。作为一家私营公司，我们的声誉是建立在与客户建立密切和积极的的关系。这些客户中有许多是工作在最前沿的新技术 - 等离子体研究，表面科学，真空处理和气体分析等领域。为了保持这种声誉Hiden分析 ，多年来，在公司内部的这些领域建立了特殊的技术知识水平。

简介

SIMS

二次离子质谱普遍提供的表面分析技术中最敏感的。它可以测量低浓度下降到十亿分之几，提供化学分布成像，并决定作为一个深入的功能材料化学-深度剖析SIMS的发现在工业和研究环境的范围广泛，包括半导体，涂料技术的应用，燃料电池的发展，光伏发电，冶金，医药等。基于质谱的一种技术，它能够检测特定的同位素，使得它非常适合于核和同位素示踪工作。在使用时，一个集中束轰击离子（主离子）标本（二次离子）的离子在真空和材料特性的固体试样，通过质谱分析。

对SIMS的可行性

尽管这种极其强大的技术勿庸置疑的好处， SIMS ，往往被视为难，看病贵，经常调节它是一种不得已的技术。出现这种态度，因为早期的SIMS的仪器是非常复杂，无论是在资本和运行成本，还需要博士级别工作人员操作和解释方面的昂贵。但是，正如早期的电子显微镜的复杂性已经让用户友好的半自动文书，使二次离子质谱分析的本质变得更加细化。在这篇文章中，我们将采取围绕旅游Hiden SIMS的工作站，一个完整的，高度灵活的通用SIMS的仪器，精心设计，便于操作和低拥有成本。

SIMS的工作站

真空 - 效率和灵活性

“模拟人生过程依赖于与试样相互作用，产生二次离子到达探测器的主要离子的能力。必须避免与残余气体的相互作用，在最坏的情况下，他们可能会造成污染的频谱 - 例如溅射表面氧化。

SIMS的工作站上运行特高压压力（通常是1E - 9托），是围绕着一个18端口，球形，涡轮分子泵室。离子枪和loadlock是用自己的涡轮分子泵和真空计装备，确保主腔是保持尽可能干净。真空联锁装置，确保安全运行和电源保护。

整个系统完全烘烤和使用行业标准Conflat ®型密封。有一个未使用的端口设计允许系统可以很容易地重新配置或添加他们自己的设备，具体到他们的要求，如激光器，加热，冷却或机械附件，X射线和电子枪等，为客户数量SIMS工作站的设计是灵活和可升级，明天像今天的仪器。

分析室

样品处理

二次离子质谱分析（仍然是）大量用于半导体产业，这一直为商业票据提供样品阶段的显着。然而，大多数其他客户不薄，完全平面，轻松晋级的样品。在现实世界中，这将是一个很大的优势，来分析整个组件或特定行业的测试券。围绕这一理念而设计的样品台和工作站​​处理。首先，整个分析系统（离子枪和光谱仪）分析平面以上，这意味着大和笨拙的形状试件可容纳（ Hiden也可以设计一个客户的具体室，如果需要采取非常比正常标本） 。标准试样夹具的基础上与钢丝弹簧的平板，这些都是很容易地修改，以标准的嵌入式冶金样品的小平板的样品，品种繁多，。整个小部件，如喷油器下面，可以连接而无需修改。切割可能造成污染或可能非常耗时，这一点尤为重要。

燃油喷射组件安装分析

样品介绍通过一个涡轮分子泵主室loadlock和特高压密封磁耦合臂。这将确保不会受到影响的主要真空，并提供快速的过境，从空中到特高压。标准的持有人提供，安装直径为6mm的窗户后面5或10的小样本。样品从后方装入，使前脸始终是正确定位分析的。

分析组件

在样品转移到下特高压主室， SIMS分析现在可以进行。标准完成工作站配备了两个离子枪，既介绍了通过35毫米端口。 IG20气体离子枪用于与氧气或惰性气体的轰击，IG - 5C铯离子枪产生一个集中的铯离子束。在整个系统的心脏所在的Maxim四极的二次离子质谱/ SNMS分析仪，是出色的灵敏度仪器负责。

IG - 20气体离子枪

在整个仪器的图片右侧的IG20气体离子枪可以看出，在45 °安装。 IG20是一个高度通用的枪，产生强烈的聚焦离子束。离子是由电子轰击气体通过精确的泄漏阀承认。对于大多数的SIMS分析的枪是用氧气，提供尽可能高的灵敏度为正电性元素。

对于溅射中性质谱仪，离子产量的提高是不需要的，IG20氩气运行。气耗低，一个标准的高压纯气体瓶将持续许多个月，通过监管机构设置在约0.5巴供应天然气泄漏阀。

IG20离子光学柱包括两个threeelement Einzel镜头，束对准阶段，一个弯，以消除中性粒子光束转向阶段，在深入分析和成像扫描。

光束转向电子适合直接到离子枪馈通，需要大量的多路电缆 - 一个经常不可靠，在某些系统上删除。

IG - 5C铯离子枪

IG - 5C（于2008年推出）开辟了敏感的阴电性元素分析以及MCS +集群检测（其中M是利息部分）。小型低功耗的热接触电离源制成品， Hiden ，它使用安全铯盐离子生成。源可能被排放到空气时，依然温暖（手术后几分钟停止），并在几分钟（源寿命估计为500小时的操作）的用户多变。

离子枪是两套独立的对齐阶段的两个镜头的设计。定位后，立即源，以确保新兴束的光轴上进行了优化，尽快上部阶段。束穿过一个决定性的光圈，很容易由最终用户维修，更换或修改的光束特性。较低的对齐阶段采用了双弯曲删除中立国和接近两个小角静电行业。离子终于集中由一个较低的球面像差镜片和由一组四个短板扫描。 IG - 5C的热管理是通过电脑控制的离子枪接口单元自动提供。

离子枪控制

2008年还看到了一个激进的离子枪控制系统，使其更容易使用和添加功能更新。主画面（页1）显示的手动离子枪控制器（IG20提供，如果需要的话），但是，离子枪控制器的新一代微处理器为基础，并通过PC接口访问。

使用这个控制器，它可以存储和调用离子枪设置。这使得分析师很容易为高电流深度剖析，低电流微调焦成像，低能量高深度分辨率分析和其他有用的任务设置的生活可能只是从下拉菜单调用。

PC离子枪控制接口

诊断模式，即时可用的光束参数测量通过电子压制法拉第集电极电流和光束形状。

一个有用的功能是自动切换运行分析或诊断时，确保正确的偏见应用模式之间的目标偏差。

MAXIM公司光谱仪

的 Maxim SIMS / SNMS光谱仪安装在背面商会在离轴位置，并经过专门设计，灵敏，重复性好，分析。离子从样品收集由形的提取和使用领域平行板系统的能量过滤，能量分辨率相匹配的四极分析器。 9毫米的三重过滤器具有热稳定性钼棒和脉冲计数检测器有4千电子伏后加速潜力，提高效率高的质量。该光谱仪可300U，510u和1000U不同的应用程序的质量范围。

立即溅射中性质谱（SNMS）或残余气体分析，可要么使用高效率的电子轰击离子源背后的提取。

SNMS - 跨越边界的量化

SIMS的分析是高度敏感和掺杂，扩散研究和污染分析的理想选择。为量化计划的SIMS的一般假设，被测量的杂质稀释（小于百分之几） 。超过这个稀限制的电离概率变得依赖本身的杂质浓度，以及矩阵的化学成分后。溅射中性质谱（SNMS）巧妙地克服了这个限制。

MAXIM公司运行SNMS分析

首先，从标本（即最离子二次离子质谱信号）被拒绝通过合适的目标和挠度潜力。接下来，从样品中漂流的中性粒子电离电子轰击源从残余气体离子，它们是分开的，也形成其动能，这是显著高于。由于电离远离样品表面发生电离的概率始终是相同的，从而SNMS信号是容易量化。

仪器控制 - 以猜测

该仪器控制使用Hiden MASsoft软件套件。这提供自动二次离子柱和谱仪的高效率和可重复性优化 - 以猜测。如果需要的所有参数，也可以手动调整。 MASsoft光谱仪，光栅，门控和数据处理的控制提供了一个非常强大的，用一个简单明确的处理流程树。设施的提供，使控制的数量可能是有限的有经验的用户完全控制那些希望实验的几个选项，。

有益的，通常承担的任务（如列调整和频谱收集）可设置简单的用户可编程的快速启动按钮，实现由单一的鼠标点击发起的分析。

样品查看

这是常常被忽视，但前一个明确的说法样品，并在分析过程中使得分析师的工作变得容易显著。它允许的领域得到准确和自信有针对性。在某些情况下，彩色薄膜的分析过程中的变化提供额外的信息有关的侵蚀率和一致性。该工作站是正常发病率的彩色CCD摄像头，并配备了LED冷光源，样品的表面给人一种明确的说法。

查看系统

分析陨石坑的样品查看。

氧驱

深度分辨率高深度剖面，尤其是在低能量与氧气（低于2千电子伏）时，表面粗糙和退化非常受到追捧的决议。但是，如果表面上是在分析过程中，充分氧化的深度分辨率保持不变。可以安装在正常发病率（很可能在枪SIMS工作站）或与氧气被洪水样本区，这样就可以实现。在工作​​站中，罚款毛细管带来的氧气，它的确切位置是需要，使有关决议的大幅改善。

3.6nm的Fe / Si的中子镜分析，对氧气的洪水

结论

Hiden SIMS工作站已在执行使用的强相互作用的二次离子质谱分析两个合同的服务工作，并在许多领域的分析研究开发。的设计理念已经很简单，产生一个适当的 SIMS分析仪相结合，灵敏度高，灵活性和易于操作，也使其成本有效的，无论是在资本和持续的成本。

Hiden SIMS工作站已达到这些目标，唯一的中等价位的仪器，以纳入氧气和铯离子枪-一个一般分析的必要性。它提供了一个真正的超高真空环境，灵活的loadlock和样品处理系统。嵌入式SNMS设施，确保该工具涵盖了完整的分析浓度范围内，从ppm到100％，散装和数据系统，意味着有价值的结果很容易储存，并出口到其他应用程序。这是很容易配置的生产线分析，但将提供一个工具只能通过有限的想象力专业的专门研究。

资料来源：Hiden分析

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