ToF-SIMS

Atomare und molekulare Information mit hoher Empfindlichkeit

Die Flugzeitsekundärionenmassenspektrometrie (Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, ToF-SIMS) ist ein Analyseverfahren zur chemischen Charakterisierung von Festkörperoberflächen. Die Methode erfasst sowohl die atomare als auch die molekulare Zusammensetzung der obersten 1-3 Monolagen und ist auf leitenden wie isolierenden Oberflächen einsetzbar. Mit Nachweisgrenzen im ppm-Bereich können auch geringe Substanzmengen empfindlich erfasst werden.

ToF-Sims Maschine

Details zur ToF-SIMS

Chemisches Screening von Oberflächen

Mit der Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) kann die atomare und molekulare Zusammensetzung in den obersten 1-3 Monolagen eines Festkörpers erfasst werden (statische SIMS). Dazu wird die zu untersuchende Oberfläche mit geladenen Teilchen (Ionen) von bis zu 30 keV Energie beschossen und die so aus der Oberfläche herausgelösten Sekundärionen hinsichtlich ihrer Masse analysiert. Elemente und Moleküle können gleichzeitig (parallel) erfasst werden. Der Einsatz von Flugzeitanalysatoren zum Massennachweis führt zu einer hohen Nachweisempfindlichkeit (ppb, fmol). Eine Quantifizierung der Daten erfordert den Einsatz geeigneter Standardproben. Semi-quantitative Daten können gewonnen werden, wenn die zu vergleichenden Proben eine ähnliche chemische Grundzusammensetzung besitzen.

Die Methode ist bildgebend und erreicht im Routinebetrieb eine Lateralauflösung von 300 nm. Durch einen fortlaufenden Ionenbeschuss kann eine Probe auch Schritt für Schritt abgetragen werden (Ionenzerstäubung, Tiefenprofilierung, Sputtering, dynamische SIMS). Auf diese Art werden Elementinformationen als Funktion der Tiefe erfasst. Moderne Analysegeräte erlauben die Aufzeichnung von Tiefenprofilen sowohl an anorganischen als auch molekularen Schichtstrukturen. Durch die Kombination von Imaging und Tiefenprofilierung kann zudem auch der dreidimensionale Aufbau eines Festkörpers bildgebend analysiert werden (3D-Mikrobereichsanalyse).

Die Anforderungen an die Probenaufbereitung sind vergleichsweise gering. Meist können die Proben ohne weitere Vorbehandlung untersucht werden. Allerdings muss das Material vakuumkompatibel sein. Neben Festkörpern können auch Pulver und Flüssigkeiten analysiert werden.

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