ToF-SIMS-Analyse

Wofür wird ToF-SIMS verwendet?

ToF-SIMS ist eine vielseitige Technik, mit der eine Vielzahl von Informationen über die zu untersuchende Oberfläche gesammelt werden kann. Mit dieser Methode lässt sich feststellen, welche Elemente, Moleküle und Verbindungen auf einer Oberfläche vorhanden sind. Dies ermöglicht Anwendungen in verschiedenen Bereichen, von organischen Dünnschichten bis hin zu biologischen Tests, Materialwissenschaften und mehr.

Eine der wünschenswertesten Eigenschaften von ToF-SIMS ist die Fähigkeit, die Positionen der detektierten Ionen rückwirkend zu speichern und sie digital abzubilden. Auf diese Weise lässt sich eine visuelle Darstellung der Probe in sehr kleinem Maßstab erstellen.

Wie funktioniert ToF-SIMS?

Bei der ToF-SIMS-Analyse wird zunächst ein fokussierter Ionenstrahl auf die Oberfläche einer festen Probe geschossen. Beim Aufprall des Ionenstrahls auf die Oberfläche werden weitere „Sekundärionen“ und Ionencluster von der Oberfläche der Probe entfernt.

Diese Sekundäreionen werden dann in ein Massenspektrometer geleitet. Hier beschleunigen die Ionen entlang einer Flugbahn, die unter Vakuum gehalten wird, um Störungen zu vermeiden. Die jeweiligen Massen der einzelnen Ionen beeinflussen die Zeit, die jedes Ion für den Durchgang durch die Flugkammer benötigt. Durch diesen Prozess werden die Ionen getrennt und können einzeln nachgewiesen werden. Am Ende des Spektrometers angekommen, werden die Ionen von einem Detektor registriert und die Informationen aufgezeichnet.

Was ist der Unterschied zwischen ToF-SIMS und SIMS-Analyse?

Die Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) bezieht sich allgemeiner auf das Verfahren, bei dem ein Ionenstrahl verwendet wird, um Sekundärionen von der Oberfläche einer Festkörperprobe anzuregen und zu entfernen, und diese Ionen dann durch eine Form der Massenspektrometrie analysiert werden. ToF (Time of Flight) ist eine dieser Arten der Massenspektrometrie und funktioniert durch die Trennung der Ionen auf der Grundlage der Zeit, die sie für ihren Weg durch die Flugkammer benötigen.

SIMS kann auch mit anderen Arten von Massenspektrometern kombiniert werden, z. B. mit Quadrupol- oder Sektorfeldgeräten. Diese liefern unterschiedliche Arten von Informationen und können zur Analyse von Oberflächen auf leicht unterschiedliche Weise verwendet werden.

ToF-SIMS vs. XPS - Was sind die Unterschiede zwischen den Techniken und ihren Anwendungen?

Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) ist ein weiteres Analyseverfahren, das zur Bestimmung der Elementzusammensetzung einer Festkörperprobe verwendet wird. Dabei wird eine Probe mit einem Röntgenstrahl bestrahlt, der die Oberflächenelektronen anregt und herauslöst. Diese Elektronen werden von einem Detektor aufgefangen, der die Energie der Elektronen registriert. Diese Energie kann analysiert werden und gibt Aufschluss über die elementare Zusammensetzung der Oberfläche.

Der Hauptunterschied zwischen den Ergebnissen von XPS und ToF-SIMS besteht darin, dass XPS in erster Linie zur Bestimmung der Elemente verwendet wird, aus denen eine Oberfläche besteht, während ToF-SIMS zusätzliche Informationen über Moleküle und Atomcluster auf der Oberfläche liefern kann. Darüber hinaus wird XPS (in Kombination mit Ionenstrahlätzen) routinemäßig für die Tiefenprofilierung einer Probe verwendet, während ToF-SIMS eher für die Analyse der Oberfläche geeignet ist - obwohl es auch für die qualitative Tiefenprofilierung verwendet werden kann.

Probenanforderungen und -vorbereitung

ToF-SIMS kann für die meisten Arten von Festkörperproben verwendet werden. Größere Festkörperproben können in unverändertem Zustand analysiert werden, und pulverförmige Proben können vor der Analyse in eine Indiumplatte gepresst werden. Generell sollten alle ToF-SIMS-Proben sehr vorsichtig gehandhabt werden, um Kontaminationen zu vermeiden. So sollten z. B. Kunststoffbehälter und Werkzeuge bei der Handhabung vermieden werden.

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