ANTITECK - Laborategiko ekipamendua, industria automatizazioa, moldaketa medikoa eta giltza eskuan irtenbidea ematea.
hegaldi-denbora-sekundario-ioi-masa-espektrometria

Sekundario Ioien Masa Espektrometria

Bigarren mailako ioien masa-espektrometria laborategian

Zer da ioi sekundarioko masa-espektrometria?

sekundario-ioi-masa-espektrometria
Bigarren mailako ioien masa-espektrometria (SIMS) lagin baten gainazaletik partikula sekundarioak sputtering prozesua da, gainazala energia handiko ioi izpi primario batekin bonbardatuz, eta horrek gainazaleko atomoek edo atomo taldeek energia xurgatzen dute, eta kargatutako partikula hauek masa analizatzaile batetik igarotzen dira. laginaren azaleraren mapa lortzeko.
SIMS ohiko esperimentuetan, ioi-izpi energetikoak, hala nola Ga, Cs edo Ar ioiak, lagin solido baten gainazalean zentratzen dira ultra-hutsean baldintzetan. Ioi-sorta primarioak laginarekin elkarreragiten du eta bigarren mailako ioiak materialaren gainazaletik sputted eta desorbatzen dira. Ondoren, ioi sekundario hauek masa analizatzaile batera ateratzen dira, eta masa-mapa espektrometriko bat aurkezten du analizatutako gainazalaren ezaugarriekin eta informazio elementala, isotopikoa eta molekularra ekoizten du ppm eta ppb tartean dagoen sentikortasunarekin. Arlo honetan gehien erabiltzen diren SIMS tresnen oinarrizko hiru mota daude, bakoitzak masa analizatzaile ezberdin bat erabiliz.

Bigarren mailako ioien masa-espektrometriaren aplikazioa

sims-espektroskopia
Eremuaren eremua SIMS masa-espektrometria azkar hazten ari da eta aplikazio oso garrantzitsuak ditu erdieroaleen fabrikazioan oinarrizko dopinaren alorretan, film meheen eta beste material ez-organiko batzuen osagaien neurketak, unibertsoko ratio isotopikoak eta Lurraren oligoelementuetan.
Film meheen egituren analisia bigarren mailako ioi-masa espektrometriaren bidez tresna analitiko berezia da, batez ere geruza mehe desberdinetako materialen analisia eta ondoko bi geruzen arteko elkarrekintza aztertzeko. Ezaugarrien, akatsen edo kutsaduraren azpiko eskalan aztertzea funtsezkoa da industria-aplikazio askotan, hala nola: gailu erdieroaleen prozesamendua, disko gogorreko buruen prozesatzea, gainazal islatzaile bereziak, material konposatuak, etab. material konposatuak, etab.
Horrez gain, bigarren mailako partikulen masa-espektrometria erabiltzea tresna indartsua da zientzian eta teknologian mugako gaien izaera aztertzeko, hala nola, zelula bakarren bistaratzea bizitza zientzietan, non zeluletan drogak hartzeari, banaketari eta metabolismoari buruzko informazioa. lor daiteke, eta botiken lokalizazioa ehunetan edo zeluletan azter daiteke, eta hori garrantzitsua da sendagaien bideratzea eta sendagaien diseinu arrazionala hobetzeko.
Ondorioz, bigarren mailako ioi-masa-espektrometriak aplikazio ugari ditu: metalak, erdieroaleak, mikroelektronika, aeroespaziala, automozioa, kimikoa, biomedikoa, zelula bakarrekoak, ingurumena eta beste alor batzuk, batez ere erdieroaleen industria tradizionalean, zirkuitu integratuak, eguzki zelula fotovoltaikoak. , etab. Analisiak oso zeregin garrantzitsua du horretan.

Bigarren mailako ioi masen espektrometriaren funtzionamendu-printzipioa

tof-sims-analisia
Bigarren mailako ioien masa-espektroskopioa masa-espektrometrian oinarritutako gainazalen analisi-teknika bat da. Ioi sekundarioen masa-espektrometriaren funtzionamendu-printzipioa laginaren gainazaleko ioi primarioen elkarreraginaren fenomenoan oinarritzen da. Zenbait kilo elektroi-volteko energia duten ioi primarioak laginaren gainazala bonbardatzen du, eta bonbardatutako eremuan prozesu fisiko eta kimiko sorta bat eragiten dute, besteak beste, ioi primarioen sakabanaketa eta gainazaleko atomoen, kluster atomikoen, ioi positibo eta negatiboen eta gainazaleko ioi primarioen sakabanaketa. erreakzio kimikoak, ioi sekundarioak sortzen dituztenak, masa-analisiaren bidez aztertzen direnak laginaren gainazaleko informazio masa-espektro bat lortzeko, ioi sekundarioko masa-espektrometria deritzona.
Masa-espektrometria laginaren gainazalean informazio molekularra, elementala eta isotopikoa lortzeko, gainazalean eta laginaren barruan elementu edo konposatu kimikoen banaketa detektatzeko eta ehun eta zelula biologikoen gainazaleko edo barneko konposizio kimikoa irudikatzeko erabil daiteke. , eta laginaren gainazaleko edo barne-konposizio kimikoaren hiru dimentsioko irudia lortzeko laginaren gainazalaren miaketa eta biluzketarekin (sputtering-abiadura 10 μm/orduko irits daiteke). irudiak. Bigarren mailako ioi-masa espektrometriak ppm eta are ppb mailekiko sentsibilitate handia du, eta mikroguneen konposizioa eta sakoneraren profilak irudikatzeko ere erabil daiteke.

Bigarren mailako ioien masa-espektrometriaren osaera

ioi-masa
Bigarren mailako ioien masa-espektrometroa Batez ere, hiru zati ditu: ioien igorpen-sistema primarioa, masa-espektrometroa, ioi sekundarioa erregistratzea eta bistaratzeko sistema. Lehenengo biak <10-7 Pa-ko presioa duen hutseko ganbera batean daude.
Ioi igorpen primarioen sistema
Ioi-igorpen sistema nagusiak ioi-sorgailu bat (edo ioi-pistolak) eta lente lente bat ditu. Ioi-iturria ioi primarioak igortzen dituen gailu bat da, normalean gas molekulak bonbardatuz (hala nola gas geldoak, helioa, neoia, argoia, etab.) ehunka voltioko elektroi-sorta batekin, gas molekulak ionizatu eta ioi primarioak sortzen dituena. Tentsioaren eraginez, ioiak ioi-pistolaren barrutik igortzen dira eta, ondoren, hainbat lente elektromagnetikotik pasatzen dira ioi-sorta fokatzeko eta laginaren gainazalean irradiatzen dira bigarren mailako ioiak kitzikatzeko. Ioi sekundarioak masa-espektrometroan sartzen dira 1 K V inguruko tentsioko berunezko elektrodo bat erabiliz. SIMS-en ioi-iturri primarioak gas-igorpen-iturri (O2+, O-, N2+, Ar+), gainazaleko ionizazio iturrietan (Cs+) banatzen dira. , Rb+) eta metal likidoaren eremuko ioien igorpen iturriak (Ga+, In+).

Masa espektrometroa
Masa-espektrometroa sektore-formako eremu elektriko batek eta sektore-itxurako eremu magnetiko batek osatzen dute, non bigarren mailako ioiak lehenik analizatzaile elektrostatiko izeneko sektore-formako eremu elektriko batean sartzen diren. Eremu elektrikoan, ioiak r erradioko orbita zirkular batean zehar mugitzen dira. Eremu elektrikoak indar zentripetoaren baliokide den indarra sortzen du.
Mugitzen ari den r orbitaren erradioa mv2/eE-ren berdina da, hau da, ioiaren energiarekin proportzionala. Beraz, eremu elektriko sektoreak ioien energia bera egin dezake deflexio-maila berdinerako. Eremu elektrikoak desbideratzen dituen ioi sekundarioak eremu magnetiko sektorean sartzen dira (analisi magnetikoa) bigarren foku baterako. Fluxu magnetikoak sortutako Lorentz indarra indar zentripetoaren berdina da.
Masa eta karga erlazio desberdinak dituzten ioiak irudiaren gainazaleko puntu desberdinetara bideratzen dira. C zirrikitua finkatzen bada eta sektoreko eremu magnetikoaren indarra aldatzen bada, masa ezberdineko ioiak sartzen dira detektagailuan C zirrikitutik, eta B zirrikituari energiaren zirrikitua deritzo, eta zirrikituaren zabalera aldatzean bigarren mailako ioiak hautatzen dira. energia desberdinak eremu magnetikoan sartzeko.

Ioiak detektatzeko sistema
Ioi-detektagailua elektrodo kurbatuak dituen bigarren mailako hodi biderkatzailea da, eta elektrodo bakoitzaren artean 100-300 V-ko tentsioa aplikatzen da elektroiak urratsez urrats azeleratzeko. Ioi sekundarioak masa-espektrometrotik igarotzen dira eta zuzenean talka egiten dute elektroi biderkatzailearen hodiaren elektrodo primarioarekin, elektroi-igorpen sekundarioa sortuz. Bigarren etapako elektrodoak erakarri eta azeleratu egiten ditu elektroi sekundarioak, eta horren gainean elektroi sekundario gehiago bonbardatzen dira, horrela pausoz pauso biderkatuz, eta azkenik grabazio eta behaketa sisteman sartzen dira.
Ioi sekundarioen grabazio- eta behaketa-sistema elektroi-zundaren antzekoa da, ioi sekundarioaren irudia izpi katodikoen hodian bistaratu, elementu baten gainazaleko banaketa eman edo grabagailuko elementu guztien ioi sekundarioen masa-espektroa marraz dezake.

Bigarren mailako ioien masa-espektrometriaren abantailak

1. Ioi sekundarioko masa-espektrometroa elementu guztiak aztertzeko gai da hidrogenoa barne, eta isotopoak (m desberdinak) kontrola ditzake.

2. Ioi sekundarioko masa-espektrometroek lagin baten geruza azalekoenari buruzko informazioa lor dezakete 1-3 atomo sakonetik, eta geruza bakarreko atomo azalekoenak ere detekta daitezke.

3. SIMS-ek konposatuak azter ditzake eta haien pisu molekularrari eta egitura molekularrei buruzko informazioa lor dezake.

4. Bigarren mailako ioi-masa espektrometroak sentsibilitate handia du osagai askorentzat, eta ezpurutasun batzuk ppm (10-6) eta ppb (10-9) mailetara detektatzen dira, hau da, gainazaleko analisirako sentikorrenetako bat (B traza). , O, etab.).

5. SIMS masa-espektrometria mikro-eremuen konposizioaren azterketarako eta sakonera-profila egiteko erabil daiteke, eta sarearen informazio maila jakin bat ere lor daiteke.

Bigarren mailako ioien masa-espektrometria motak

Hegaldi-denbora ioi sekundarioen masa-espektrometroa (ToF-SIMS)

In TOF-SIMS, ioi sekundarioak eremurik gabeko noraezeko hodira ateratzen dira, eta ioi sekundarioak ioi-detektagailura iristen dira ezarritako hegaldi-bidetik. Ioi jakin baten abiadura bere masarekiko alderantziz proportzionala denez, haren hegaldi denbora horren arabera aldatuko da, ioi astunagoak detektagailura arinagoak baino beranduago iritsiko baitira. Masa-espektrometro mota honek emandako polaritate guztietako ioi sekundarioak aldi berean detektatu ditzake masaren bereizmen bikainarekin.
Horrez gain, masa-espektrometroak oso korronte baxuan (pA) tartean funtzionatzen duten ioi-izpi pultsatuak erabiltzeko diseinatuta daudenez, erabilgarriak dira ioien kalte kimikoen aurrean kaltegarriak diren gainazalak, isolatzaileak eta material bigunak aztertzeko.

Fan-eremu sekundarioko ioi masa-espektrometroa

Fan-eremua bigarren mailakoa ioi-masa-espektrometroek normalean analizagailu elektrostatikoak eta haizagailu-eremuak erabiltzen dituzte sputtered ioi sekundarioen abiadura eta masa aztertzeko. Abaniko itxurako eremu magnetikoak habea desbideratzen du, ioi arinagoak astunagoak baino gehiago desbideratu daitezen, indar handiagoa dutenak. Ondorioz, masa ezberdinetako ioiak sorta desberdinetan banatuko dira. Bigarren mailako habeei ere eremu elektrostatikoak aplikatzen zaizkie aberrazio kromatikoak ezabatzeko. Tresna hauek analisi sakonerako erabilgarriak dira, funtzionamendu-korronte handiagoak eta habe jarraituak direlako. Hala ere, tresna hauek kargatzeko edo/eta kaltetzeko joera duten laginak azaltzeko eta karakterizatzeko erabiltzen direnean, ez dira eraginkorrak.

Lau poloko ioi sekundarioko masa-espektrometroa

A lau faseko polo sekundarioko ioi masa-espektrometroa eremu elektriko erresonantea erabiltzen du, zeinetan masa zehatz bateko ioiak soilik igaro daitezkeen eremu oszilatzailean modu egonkorrean zehar. Fan-field-eremuko tresnen antzera, tresna hauek ioi-korronte altuagoetan funtzionatzen dute eta askotan "ioi sekundario dinamikoen masa-espektrometria" tresna deitzen dira. Adibidez, sputter sakoneraren profilak egiteko eta/edo lagin solidoen analisi gordina egiteko.

Nola mantendu bigarren mailako ioien masa-espektrometria?

a. Bigarren mailako ioi-masa-espektrometroa erabiltzen dugunean, bereziki garrantzitsua da mantentze-ohitura erregularrak garatzea, zeinak bere balioa guztiz aprobetxatu ez ezik, ekipamenduaren bizitza luzatzeko ere. Hori dela eta, bigarren mailako ioi-masa espektrometroa mantentzeko, puntu hauei arreta jarri behar diegu:

b. Hasierako fasean, disolbatzaile organikoak ponpan sartuko dira ponpa mekanikoan laginak detektatuz, beraz, beharrezkoa da gasaren talka-balbula aldian-aldian ireki eta gasa 20 minutu inguruz astindu. Gasaren talkaren denbora ez da luzeegia izan behar, luzeegiak ponpa-olioa azkarregi kontsumituko duelako. Gasaren maiztasuna doitzeko detekzio kopuruaren arabera, astean behin gomendatzen da.

c. Ioi-iturriaren barrunbea, laginketa-kono-zuloa eta estalkia hautsik gabeko paperarekin eta %50 metanol-urarekin garbitu behar dira, normalean astean behin.

d. Ponpa mekanikoaren ponpa-olioa aldizka ordezkatu behar da, normalean sei hilean behin. Ponparen olioak zikin ikusten badu, aldez aurretik ordeztu behar da. Bonba-olioa ordezkatzean, ponpa-olio guztia bota behar da eta, ondoren, ponpa-olio berri batekin ordezkatu behar da. Bomba-olio marka desberdinak ezin dira nahastu. Laborategiko masa-espektrometro gehienek mantentze-lan handia egiten dute opor luzeetan.

e. Mantentze-lan orokorra olio-ponpa ordezkatzeaz gain, ez du behar hutsean deskargatu beharrik, barne-garbiketa eta masa-espektrometriaren mantentze-lanak, oro har, gutxiago egiten dira, mantentze-ingeniariari iradokitzen dio, barne metalezko piezak alumina hautsarekin leundu daitezke, beste batzuk. osagaiak kontuz ibili erreaktibo organikoekin ez ibiltzeko, batez ere zigilatzeko eraztunarekin eta abarrekin.

f. Aurrekoa ioi sekundarioko masa espektrometroaren mantentze-metodo erregularra da, mantentze erregularrak tresnaren porrotaren maiztasuna murriztu dezake bere bizitza luzatzeko.

Nola ordenatu bigarren mailako ioien masa-espektrometria?

ANTITECK ematen laborategiko ekipoak, laborategiko kontsumigarriak, bizitza zientzien sektoreko ekipamenduak fabrikatzeko.
Gurea interesatzen bazaizu bigarren mailako ioien masa-espektrometria edo zalantzaren bat baduzu, idatzi mezu elektroniko bat helbide honetara [posta elektroniko bidez babestua], ahalik eta azkarren erantzungo dizugu.


    Cookieak erabiltzen ditugu gure webgunean ahalik eta esperientzia onena eskaintzeko. Gune hau erabiltzen jarraituz gero, cookieen erabilera onartzen duzu.
    Onartu
    Pribatutasun politika