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Modular SIMS 模組化二次離子質譜表面分析系統
Modular SIMS－模組化二次離子質譜表面分析系統
SIMS-on-a-Flange：透過單一 DN-150-CF 法蘭，將完整 SIMS 能力整合至既有真空腔體
Hiden Modular SIMS 是一套完整的模組化 Secondary Ion Mass Spectrometry（二次離子質譜）系統，可經由單一 DN-150-CF 法蘭將高性能 SIMS 分析功能整合至既有 Vacuum Chamber。
整套模組將 Ion Gun、EQS Spectrometer、Electron Gun、Light / Camera Module 與 Retractable Sample Current Monitor 集中於同一安裝介面，大幅簡化既有 UHV / Surface Analysis System 加裝 SIMS 時的機構與分析元件整合。
Modular SIMS 系統概述
在保留既有真空分析平台的前提下，增加高靈敏度 SIMS 表面、同位素與深度分析能力。
Modular SIMS 的核心概念，是將完整 SIMS Instrument 集中設計於單一 Flange Assembly。依 Hiden 現行產品設計，系統適用於 DN150 mm 或更大的相容真空腔體安裝介面。
系統可快速分析Layer Structures、Surface Contamination 與 Impurities，並藉由 Gas Primary Ion Beam 提供靈敏的 Positive / Negative Secondary Ion Detection。
此外，Modular SIMS 可提供跨週期表的 Isotopic Sensitivity，並保留高階 SIMS 系統的重要分析能力，包括Nanometre-Scale Depth Resolution、Depth Profiling 與 3D Characterisation。
因此特別適合 Thin Films、Corrosion Studies、Metallic Species 及其他需要高靈敏度材料表面與深度分析的研究。
SIMS-on-a-Flange 整合架構
將完整 SIMS 所需核心元件集中於單一法蘭，提高 Existing Chamber Retrofit 效率。
| Mounting Interface | DN-150-CF；適用 DN150 mm 或更大的相容 Vacuum Chamber Port |
|---|---|
| SIMS Analyzer | Hiden EQS Spectrometer |
| Primary Ion Source | Integrated Ion Gun |
| Charge Neutralisation | Integrated Electron Gun |
| Sample Observation | Integrated Light and Camera Module |
| Sample Monitoring | Retractable Sample Current Monitor |
| Ion Detection | Positive / Negative Secondary Ions |
| Depth Analysis | Nanometre-Scale Depth Resolution |
| Characterisation | Depth Profiling / 3D Characterisation / Isotope Analysis |
單一模組整合完整 SIMS 元件
降低第三方 UHV / Surface Analysis Chamber 加裝 SIMS 時的機構與分析元件整合負擔。
EQS SIMS Spectrometer
進行 Positive / Negative Secondary Ion Mass Analysis，取得材料元素、同位素與深度方向組成資訊。
Primary Ion Gun
提供材料濺射所需 Primary Ion Beam，可進行 Surface Analysis、Depth Profiling 與 Chemical Characterisation。
Electron Gun
提供非導電材料所需的 Charge Neutralisation，降低 Sample Charging 對 Secondary Ion Extraction 的影響。
Light / Camera Module
提供 Sample Area 視覺觀察，協助樣品定位、分析位置選擇與系統調整。
Sample Current Monitor
Retractable Sample Current Monitor 可協助確認 Primary Ion Beam 與 Sample Interaction 狀態。
Single-Flange Architecture
將主要 SIMS Components 集中於單一安裝模組，降低 Existing Chamber Retrofit 的機構複雜度。
主要特色 Features
以簡化整合為核心，同時提供研究級 SIMS 表面與深度分析能力。
- Complete SIMS Instrument on a Single Flange
- DN-150-CF Integration Architecture
- Positive / Negative Secondary Ion Detection
- Isotopic Sensitivity across the Periodic Table
- Nanometre-Scale Depth Resolution
- 3D Characterisation
- Integrated EQS Spectrometer
- Integrated Electron Gun
- Light / Camera Sample Observation
- Retractable Sample Current Monitor
既有 UHV / Surface Analysis Chamber 升級
不需重新建立一套完整 SIMS Workstation，即可擴充既有分析平台的能力。
Existing Chamber Retrofit
許多研究單位已經具有 XPS、AES、UHV Preparation Chamber 或自行建構的 Surface Science System，但缺少 SIMS 所提供的 Trace Element、Isotope 與 High-Sensitivity Depth Profiling 能力。
Modular SIMS 可透過既有 Vacuum Chamber 的適當 Port 增加完整 SIMS 功能，在保留原有分析系統的前提下，進一步取得元素、同位素、污染與 Depth Profile 資訊。
因此相較重新建構一套獨立 SIMS Workstation，對具有既有 UHV Platform 的實驗室而言，可提供更具彈性的系統升級方式。
奈米級 Depth Profiling
分析薄膜、多層材料、腐蝕層與材料界面的元素組成隨深度變化。
在 Dynamic SIMS 分析中，Primary Ion Beam 持續濺射樣品表面，同時 EQS Spectrometer 量測 Secondary Ion Signal。
將 Secondary Ion Intensity 與 Sputtering Time 或實際 Depth 對應，即可建立材料的 Depth Profile。
Modular SIMS 具有 Nanometre-Scale Depth Resolution，因此特別適合Thin Films、Coatings、Corrosion Layers、Diffusion Interfaces 與 Metallic Species等研究。
元素與同位素分析
SIMS 不僅可判別元素，也能利用質量差異進行 Isotopic Analysis。
Secondary Ion Mass Spectrometry 的重要優勢之一，是能依 Mass-to-Charge Ratio 區分不同 Isotopes。
Hiden Modular SIMS 可提供跨週期表的 Isotopic Sensitivity，因此除了一般 Elemental Analysis 外，也適合 Isotope Distribution、Diffusion、Tracer 與材料反應研究。
實際可達到的 Isotope Detection Performance 仍會受到 Primary Ion Species、Secondary Ion Yield、Material Matrix、Mass Interference 與分析條件影響。
Hiden SIMS Mapper 軟體
從 Species Selection、Depth Profiling 到 3D Imaging，以 Hiden SIMS 系列一致的工作流程進行分析。
Hiden SIMS Mapper 提供直覺式 SIMS User Interface。分析 Species 可由 Periodic Table View 選擇，並標示可能的 Mass Interference。
資料在分析過程中以 Images 方式持續收集。進行 Depth Profiling 時，Gated Area 可於量測完成後重新定義，並可將不同 Depth 的 Images 堆疊重建為三維 Concentration Profile。
- 3D Imaging
- Highly Flexible Gated Depth Profiling
- Periodic Table Species Selection
- Mass Interference Highlighting
- 大型 Live Interactive Image Window
- Depth Profile Visualisation
- Stored Analysis Templates
- Automatic Queued Running with Automatic Stage
- CSV 與 Hiden Proprietary Data Export
Modular SIMS 典型應用
特別適合既有真空分析平台需要增加 SIMS Surface / Depth Analysis 的研究環境。
Thin Films 薄膜
分析多層膜、Coating、Interface、Element Diffusion 與 Nanometre-Scale Depth Profile。
Corrosion 腐蝕研究
分析 Oxide Layer、Corrosion Products 與元素隨深度方向的變化，研究材料劣化機制。
Metallic Species 金屬材料
研究金屬、合金、薄膜、污染與 Trace Impurities 的表面與深度組成。
Surface Contamination
進行高靈敏度 Surface Residue、Contamination 與 Trace Element Analysis。
XPS + SIMS
將 XPS Chemical-State Analysis 與 SIMS 高靈敏度 Element / Isotope / Depth Analysis 整合於同一 UHV Platform。
Custom UHV Systems
適合自行設計的 UHV Surface Science Chamber、Research Platform 與客製化材料分析系統。
何時適合選擇 Modular SIMS？
已有適合的 Vacuum Chamber，且希望保留原分析平台時，Single-Flange SIMS 架構最具優勢。
如果研究單位需要完全獨立的 SIMS Platform、完整 Load Lock、Sample Manipulator 與高度客製化的多種 Primary Ion Sources，可優先評估完整 SIMS Workstation。
若現場已具有XPS、AES、UHV Analysis Chamber、Surface Science System 或其他相容 Vacuum Platform，且主要目標是在原系統增加 SIMS 分析能力，Modular SIMS 的 Single-Flange Architecture 通常更具整合效率。
實際是否可整合，仍需確認 Chamber Port Size、Sample Position、Working Distance、Vacuum Performance、Mechanical Clearance 以及其他分析元件的幾何配置。
Hiden 表面分析質譜應用影片
Mass Spectrometers for Surface Analysis Applications
恩詠有限公司－Hiden Modular SIMS 系統整合與真空介面評估
Modular SIMS 與一般獨立式 SIMS 最大的差異，在於必須與客戶既有 Vacuum Chamber 的機構、樣品位置與真空條件共同評估，因此 Chamber Geometry 是系統規劃的重要前提。
恩詠有限公司可依客戶的既有真空腔體圖面、Flange Size、Sample Position、Working Distance、XPS / AES / Ion Gun 配置、分析元素、正負離子需求、Depth Profiling、3D Imaging、Charge Neutralisation 與 Vacuum Requirement，協助評估 Hiden Modular SIMS 的整合可行性與適合配置。