SIMS:Secondary ion Mass Spectroscopy

آنالیز طيف‌ نگاري جرمي يون ثانويه SIMS

آناليز SIMS ، یکی دیگر از روش هایی است که بر مبنای برهم کنش ذره باردار با سطح نمونه شکل گرفته است. این آناليز، یک روش تحلیلی براساس اندازه گیری جرم یون های برگشتی از سطح مي باشدكه اين سطح بوسيله یون های اولیه بمباران شده است.
با اندازه گیری طیف یون های پس پراکنده، می توان جرم اتم های نمونه و در حقیقت نوع آنها را تعیین نمود. با دوران نمونه تحت پرتو برخوردی می توان ترتیب اتمهای سطح نمونه را نیز تعیین نمود. معمولا از یونهای آرگون و اكسيژن و گاليوم براي بمباران نمونه استفاده مي شود. محدوده انرژي آنها نيز بین KeV 30-1 مي باشد.
مطابق شکل1ب، ذرات کنده شده ممكن است به صورت ذرات تک اتمی، چند اتمی و بصورت خنثی یا یوني و از جمله الکترون ها و پروتون ها باشند. نوع ذرات خروجي و انرژي آنها به شدت باریکه فرودی، نوع مواد نمونه و جهت یابی کریستالي ماده هدف، بستگی دارد.يون هاي ثانويه گسيل شده از نمونه توسط طيف سنج جرمي پردازش شده و مطابق شکل 2 اطلاعاتي مانند طيف جرمي، پروفايل عمقي و تصوير سطح را ارائه مي دهد.
بر خلاف محدوديت سامانه هايي مانند XPS ، با اين آناليز مي توان كليه عناصر(حتي عناصر سبك) را آناليز نمود.
درSIMS راندمان توليد یونهای ثانویه علاوه بر چگالي يون هاي فرودي و نوع يون هاي فرودي به میزان زیادی به خواص الکترونیکي ماده مورد آنالیز ارتباط پیدا می کند.

شکل1: الف- نماي شماتيك از برهم كنش يون فرودي با نمونه با جرم M ، ب- ذرات خروجي حاصل از برهم كنش يون فرودي و ماده هدف

متناسب با نوع اطلاعات مورد نياز معمولاً آناليز SIMS به دو روش استاتيكي و ديناميكي انجام مي شود. در روش استاتيكي از چشمه توليد پرتوهاي يوني به صورت پالسي استفاده مي كنند كه چگالي جريان پرتو اوليه كم بوده و بيشتر براي تك لايه اتمي استفاده مي شود. در حالي كه در حالت ديناميكي چگالي جريان به اندازه اي است كه آهنگ كندوپاش بيشتر شده و لايه هاي احتمالي بيشتري شناسايي مي شود.

شكل2: تصوير شماتيك ازعملکرد يك سامانه SIMS

شكل 3 نمايي شماتيك از اين دو را نشان مي دهد. همچنين، در جدول1، پارامترهاي مهم براي دو حالت استاتيك و ديناميك، به تفكيك آمده است.

شكل3: نماي شماتيك از دو نوع آناليز SIMS راست) ديناميك ، چپ) استاتيك

جدول1: پارامترهاي مؤثر حالت هاي استاتيك و ديناميك

استاتیک	دینامیک	تکنیک
عناصر + مولکولی	عناصر	اطلاعات
	1ppm>	حساسیت
طیف جرمی سطحي	پروفایل عمقی، طیف جرمی	نوع آنالیز
تک لایه	چند لایه	عمق (نمونه)
کمترین تخریب رخ می دهد.	تخریب سطح آنالیز شده بیش از 500 میکرون برای هر سطح	تخریب

منبع : کتاب مبانی لایه نشانی و آنالیز نانو ساختار تالیف آقای جهانبخش مشایخی، انتشارات مرکز نشر دانشگاهی

فیلم آموزشی درباره SIMS

فیلمها و مطالب آموزشی

آنالیزهای سطح و لایه   نازک

برهم کنش بین ذرات باردار با لایه نازک

برهم کنش بین پرتو ایکس با لایه نازک

برهم کنش بین پرتو نور با    لایه نازک

میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM

میکروسکوپ الکترونی عبوری    TEM

میکروسکوپ پروبی روبشی    SPM

میکروسکوپ پروبی روبشی    AFM

میکروسکوپ روبشی تونلینگ    STM

آنالیز سطح و لایه به روش SIMS

آنالیز سطح و لایه به روش    RBS

آنالیز سطح و لایه به روش    XRD

آنالیز سطح و لایه به روش    XPS

آنالیزطیفی به روش بیضی سنجی

آنالیزطیفی به روش اسپکتروفتومتر

لایه نشانی و پارامترهای آن

ساختار    تشکیل       لایه

روش تفنگ الکترونی E_Beam Gun

روش تبخیر مقاومتی    Resistant Ev

روش کندوپاش       Sputtering

لایه نشانی به روش لیرزی    PLD

لایه نشانی به روش       MBE

لایه نشانی شیمیایی       CVD

لایه نشانی شیمیایی        PECVD

لایه نشانی شیمیایی     MOCVD

درباره                            خلاء

پمپ روتاری    Rotary Pump

پمپ توربومولکولارTurbomolecular

پمپ کرایوجنیک Cryojenic Pump

پمپ دیفیوژن    Diffusion Pump

تاریخچه فشارسنج های نخستین

فشارسنجهای محدوده خلاء پایین

فشارسنج یونی کاتد سرد و گرم

کنترل ضخامت

ضخامت سنجی اپتیکی

ضخامت سنجی کریستالیQCM