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IG20 5 keV 氬氣／氧氣離子槍－UHV 表面分析離子源
IG20－5 keV 氬氣 / 氧氣離子槍 Argon / Oxygen Ion Gun
高亮度 Gas Ion Source，專為 UHV SIMS、XPS、Auger、Depth Profiling 與 Imaging 設計
Hiden IG20 是一套專為超高真空表面分析所設計的 5 keV Gas Ion Gun，採用 High-Brightness Electron Impact Gas Ion Source，特別針對 Oxygen Ion Beam 操作最佳化，同時亦適合 Argon 等惰性氣體與其他合適氣體。
IG20 可作為 SIMS、Auger Electron Spectroscopy 與 XPS 的 Primary Ion Beam，用於Depth Profiling、Imaging、Sample Cleaning 與 Surface Science Experiments。
IG20 系統概述
利用高亮度氣體離子束、Raster Scan 與廣泛 Beam Parameters，涵蓋從表面清潔到高靈敏度材料深度分析。
IG20 的 Electron Impact Gas Ion Source 可將 Oxygen、Argon 及其他適用氣體離子化，再透過 Ion Optics 形成具有可控 Ion Energy、Beam Current 與 Spot Size 的 Primary Ion Beam。
除了作為 SIMS 的 Primary Ion Source，IG20 亦非常適合整合至 XPS 與 Auger 系統進行 Sputter Depth Profiling。利用 Ion Beam 逐層移除材料，可分析元素組成或 Chemical State 隨深度方向的變化。
系統具備 Internally Generated Raster Scan 與廣泛的 Operating Parameters，因此除了深度剖析外，也能執行 Sample Cleaning、Surface Modification、Secondary Ion Imaging 及一般 Surface Science Research。
Argon 與 Oxygen Primary Ion Beam
不同 Ion Species 可依 SIMS 靈敏度、材料濺射、表面清潔與深度分析需求選擇。
Oxygen Ion Beam
IG20 的 Ion Source 特別針對 Oxygen Capability 最佳化。Oxygen Primary Ions 常用於 SIMS 中提高多種元素的 Positive Secondary Ion Yield，適合 Dopant、Trace Element、Thin Film 與材料組成分析。
Argon Ion Beam
Argon 是 Surface Analysis 中最常用的 Inert Sputtering Gas 之一，可用於 XPS、AES 與 SIMS 的 Surface Cleaning、Depth Profiling 以及受控材料移除。
Raster Scan 與 Depth Profiling
控制 Primary Ion Beam 在樣品表面進行 X-Y 掃描，建立較均勻的濺射區域。
Internal Beam Raster Control
IG20 具備 Internal Raster Scan，可讓 Ion Beam 在設定範圍內持續進行 X-Y Scanning，而非長時間集中於單一位置。
較均勻的 Rastering 有利於形成平坦的 Sputter Crater，對 SIMS、XPS 與 Auger Depth Profiling 特別重要，可降低不均勻 Sputtering 與 Crater Geometry 對深度解析的影響。
若搭配 Hiden SIMS Analyzer，可將 Primary Ion Rastering 與 Mass Spectrometer Data Acquisition 整合，進一步進行 Gated Depth Profiling 與 Secondary Ion Imaging。
主要特色 Features
為 UHV Surface Analysis、長時間 Depth Profiling 與高度可重複的 Ion Beam Operation 所設計。
- 最高 5 keV Gas Ion Source
- High-Brightness Electron Impact Ion Source
- 特別針對 Oxygen Ion Operation 最佳化
- 支援 Argon 與其他適用惰性氣體
- Internally Generated Raster Scan
- 適合 High Current / Small Spot Applications
- Twin User-Switchable Filaments
- Electron-Suppressed Faraday Collector Diagnostics
- Windows PC-Based Control
- LabVIEW Drivers，可支援 OEM Integration
Twin Filaments－提高持續運轉能力
雙 Filament 設計可在其中一組失效時快速切換，降低實驗中斷時間。
IG20 配置 Twin User-Switchable Filaments。若正在使用的 Filament 於實驗期間失效，操作者可切換至另一組 Filament 繼續工作。
因此不需要在 Filament Failure 發生當下立即拆卸 Ion Gun，可等到適合的維護時間再進行更換。
對於長時間 Sputter Depth Profiling、連續材料分析與需要高 Instrument Availability 的研究環境，此設計可降低非預期停機風險。
Windows PC 控制與 Beam Diagnostics
即時觀察 Beam Current 與 Beam Shape，提高 Primary Ion Gun 設定的一致性與重複性。
IG20 透過 Windows PC-Based Interface 控制，軟體處理 Source Thermal Management 與 Beam Setup，使日常操作容易建立可重複的設定條件。
Diagnostic Mode 可即時取得 Beam Parameters，包括 Beam Current 與 Beam Shape，並利用 Electron-Suppressed Faraday Collector 進行量測後顯示於 PC。
依研究需求，IG20 可設定為較高 Ion Current 或較小 Spot Size 的操作條件，以因應快速 Sputtering、Depth Profiling 或較高空間解析度的 Imaging。
IG20 系統重點規格
依 Hiden Analytical IG20 現行產品資料與既有 SIMS 技術資料整理。
| Ion Source Type | High-Brightness Electron Impact Gas Ion Source |
|---|---|
| Maximum Ion Energy | 5 keV |
| Primary Ion Gases | Oxygen / Argon / Inert and Other Suitable Gases |
| Primary Applications | SIMS / Auger / XPS / Imaging / Depth Profiling |
| Raster Scan | Internally Generated Beam Rastering |
| Operating Modes | High Current / Small Spot Applications |
| Filaments | Twin User-Switchable Filaments |
| Beam Diagnostics | Electron-Suppressed Faraday Collector |
| Control | Windows PC-Based Interface |
| OEM Integration | LabVIEW Drivers Available |
Gas Ion Source 與 UHV 表面分析
在導入 Argon 或 Oxygen Gas 的同時，兼顧 Surface Analysis 對真空潔淨度的要求。
Gas Ion Gun 運作時必須向 Ion Source Region 導入工作氣體，因此 Source Region 的壓力會高於主分析腔體。
實際 Surface Analysis System 會透過適當的 Vacuum Architecture 與 Ion Source Design，降低工作氣體對主分析腔體造成的影響。
對 SIMS、XPS 與 Auger 等高度依賴潔淨表面的技術而言，穩定的 Vacuum Condition 對降低 Background Contamination 與取得可靠 Depth Profile 非常重要。
XPS 與 Auger Sputter Depth Profiling
利用受控 Ion Beam 逐層移除材料，建立 Composition / Chemical State versus Depth 資訊。
IG20 不僅是 SIMS Primary Ion Gun，也可作為 XPS 與 Auger Electron Spectroscopy 系統的 Sputter Source。
在 XPS Depth Profiling 中，Ion Beam 依序去除材料表面，再由 XPS 量測不同深度的 Chemical State 與 Elemental Composition。
在 AES / Auger 應用中，亦可透過相同方式分析表面污染、薄膜、多層材料、Oxide Layer 與 Interface Composition。
IG20 典型應用
從高靈敏度 SIMS 到 XPS / AES Sputter Depth Profiling 與一般 UHV Surface Science。
SIMS Depth Profiling
使用 Oxygen 或 Argon Primary Ion Beam 逐層濺射 Thin Film、Dopant、Interface 與其他材料，建立元素 Depth Profile。
Positive SIMS Enhancement
Oxygen Primary Ion Beam 可提升部分元素的 Positive Secondary Ion Yield，用於高靈敏度材料分析。
XPS Depth Profiling
配合 XPS 逐層移除表面，研究 Chemical State、Oxide Layer 與 Composition 隨深度方向的變化。
Auger / AES
作為 AES Sputter Ion Gun，用於 Surface Cleaning、Thin Film Analysis 與 Depth Profiling。
Surface Cleaning
使用受控 Argon Ion Bombardment 移除樣品表面污染，準備後續 UHV Surface Analysis。
Secondary Ion Imaging
利用 Raster Control 搭配 SIMS Mass Analyzer，研究元素與 Chemical Species 的空間分布。
Surface Modification
利用可控制 Ion Energy、Beam Current 與 Raster Area 的 Gas Ion Beam 進行材料表面處理研究。
Custom UHV Systems
可整合至研究型 Surface Science Chamber、第三方 XPS / AES / SIMS 或 OEM Analysis Platform。
OEM 與客製化系統整合
LabVIEW Drivers 可讓 IG20 整合至第三方 Surface Analysis 與 OEM Control Platform。
Hiden 提供 IG20 的 LabVIEW Drivers，因此除了 Hiden SIMS Workstation 外，也可整合至客製化 XPS、AES、FIB-SIMS、UHV Surface Science 與其他 OEM Instruments。
對 OEM Integration 而言，可將 Ion Gun Operation、Beam Parameters 與其他實驗設備整合至同一 Control Architecture，使 Primary Ion Beam 與資料擷取流程自動化。
Hiden 表面分析質譜應用影片
Mass Spectrometers for Surface Analysis Applications
恩詠有限公司－Hiden IG20 Gas Ion Gun 技術選型與系統整合
IG20 可應用於 SIMS、XPS、Auger 及客製化 UHV Surface Analysis System。實際配置需依 Ion Species、Beam Energy、Beam Current、Spot Size、Raster Area、Sample Material 與 Vacuum Chamber Geometry 進行評估。
恩詠有限公司可依客戶的既有 XPS / AES / SIMS 系統、樣品材質、Argon / Oxygen Ion Beam、Depth Profiling、Surface Cleaning、Imaging、Beam Current、Raster Control 與 OEM Control Integration需求，協助規劃適合的 Hiden IG20 配置與表面分析系統整合方案。