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IG5C 5 keV 銫離子槍－UHV SIMS 表面分析離子源
IG5C－5 keV 銫離子槍 Caesium Ion Gun
低功率、高亮度 Cs Primary Ion Source，專為 UHV SIMS 表面與深度分析設計
Hiden IG5C 是一套專為超高真空表面分析所設計的 5 keV Caesium Ion Gun，採用低功率、高亮度 Surface Ionisation Source 搭配 Compact Ion Column，在有限的安裝空間內提供穩定的 Cs Primary Ion Beam。
IG5C 可應用於 Dynamic SIMS、Static SIMS 與 Secondary Ion Imaging，尤其適合需要提升負二次離子 Negative Secondary Ion靈敏度的薄膜、半導體、氧化物及材料表面分析。
IG5C 系統概述
結合緊湊型離子柱、高亮度 Cs+ 離子源與可重複設定，提供 SIMS 所需的穩定 Primary Ion Beam。
IG5C 將 Surface Ionisation Source 與 Compact Ion Column 整合，可在空間有限的 UHV Surface Analysis Chamber 中提供高效能 Caesium Primary Ion Beam。
Caesium Primary Ions 在 SIMS 中特別適合提升 Electronegative Elements 形成 Negative Secondary Ions 的效率，因此常用於 Negative SIMS、Dopant Analysis、Trace Impurity Analysis、Thin Film Depth Profiling 與 CsM+ Molecular Ion Analysis。
依分析目的，IG5C 可設定為 High Current Mode 或 Small Spot Mode，分別滿足高 Sputter Rate Depth Profiling 與較高空間解析度 Imaging 的不同需求。
為何 SIMS 使用 Caesium Primary Ions？
Cs Primary Ion Beam 可顯著提升多種負二次離子物種的形成效率。
不同 Primary Ion Species 會明顯影響 SIMS 分析中的 Secondary Ion Yield。
Caesium 具有低 Work Function 特性。當 Cs 在樣品表面累積時，可提高部分 Electronegative Species 形成 Negative Secondary Ions 的效率，因此常被用於需要高靈敏度負離子分析的 SIMS 工作流程。
IG5C 特別適合 Semiconductor Dopants、Trace Impurities、Oxides、Functional Materials，以及 C、O、F、Cl、S 等較容易以 Negative Secondary Ion 形式偵測的物種。
High Current 與 Small Spot 分析模式
依 Sputter Rate、Depth Profiling 與 Imaging 所需的 Beam Current 和 Spot Size 進行配置。
High Current Mode
提供較高 Primary Ion Current，適合 Dynamic SIMS、較快速的材料濺射及較深的 Depth Profiling。
Small Spot Mode
將 Ion Beam 聚焦至較小分析區域，適合 Secondary Ion Imaging、局部缺陷、微區域與 Chemical Mapping。
PC-Based Ion Gun Control
Windows PC 控制離子源熱管理與 Beam Parameters，提高設定重複性。
可儲存與重現的 Ion Gun Setup
IG5C 由 Windows PC-Based Interface 控制，軟體同時處理 Source Thermal Management，使離子源 Warm-Up、操作與關機流程更容易標準化。
Beam Current 與 Beam Shape 等 Diagnostic Parameters 可利用 Electron-Suppressed Faraday Collector 量測並即時顯示，方便確認 Primary Ion Beam 狀態。
對需要在 High Current Cleaning、Depth Profiling 與 Small Spot Imaging 之間切換的應用，可透過軟體快速調整並重現不同 Beam Settings。
主要特色 Features
為 UHV SIMS、長時間使用、快速設定與 OEM Integration 所設計。
- 1–5 keV Caesium Primary Ion Beam
- Low-Power Surface Ionisation Source
- High-Brightness Cs Ion Beam
- Compact Ion Column
- Air-Stable Ion Source
- Long Source Lifetime
- High Current / Small Spot Operation
- 可更換 Beam-Defining Aperture
- Differential Pumping，可維持 UHV Chamber Pressure
- Windows PC-Based Control
- Electron-Suppressed Faraday Collector Diagnostics
- LabVIEW Drivers，可進行 OEM Integration
IG5C 主要規格
依 Hiden Analytical IG5C 與 SIMS 技術資料整理。
| Primary Ion Species | Caesium（Cs+） |
|---|---|
| Ion Energy | 1–5 keV |
| Typical Maximum Current | 最高約 150 nA |
| Typical Spot Size | 約 80 µm；Imaging 條件可進一步縮小 |
| Source | Low-Power High-Brightness Surface Ionisation Source |
| Operating Modes | High Current / Small Spot |
| Applications | Dynamic SIMS / Static SIMS / Secondary Ion Imaging |
| Vacuum Integration | Differential Pumping for UHV Operation |
| Control | Windows PC-Based Interface |
| Beam Diagnostics | Electron-Suppressed Faraday Collector |
| OEM Integration | LabVIEW Drivers Available |
Differential Pumping 與 UHV 相容性
維持潔淨的超高真空分析環境，是高靈敏度 SIMS 的重要基礎。
SIMS Surface Analysis 對 Background Contamination 極為敏感，因此 Primary Ion Gun 必須能與 UHV Analysis Chamber 長時間共同運作。
IG5C 的 Differential Pumping 架構可降低 Ion Source Region 對主分析腔體造成的壓力負載，使 SIMS Chamber 在離子槍運作期間仍可維持適合表面分析的真空條件。
Air-Stable Caesium Source 與可維護式 Aperture Design 亦可降低日常維護與重新設定所需時間。
CsM+ Molecular Ion Analysis
利用 Caesium Molecular Ion 訊號擴展複雜材料與 Matrix Composition 的 SIMS 分析能力。
除了直接分析 Negative Atomic Ions，Caesium Primary Ion Beam 亦可用於 CsM+ Molecular Ion Analysis。
在部分材料中，待測 Species 與 Cs 形成的 Molecular Ion 可能具有良好靈敏度，並可降低傳統 Secondary Ion Yield 對 Matrix Condition 的影響。
例如在特定材料研究中，可利用 M-Cs Molecular Ion Signal 分析 Matrix Composition、Dopants 或元素深度分布；此方法可與 MAXIM、EQS 或進階 Hiden SIMS Workstation 配置搭配使用。
IG5C 典型應用
適合需要 Cs Primary Ion Beam 的 Negative SIMS、Depth Profiling、Imaging 與材料分析。
Dynamic SIMS
利用 Cs Primary Ion Beam 持續濺射材料，分析 Thin Film、Dopant、Interface 與元素 Depth Profile。
Static SIMS
以較低 Primary Ion Dose 分析材料最表面及近表層化學資訊。
Dopant Analysis
適合 Semiconductor Dopants 與 Trace Impurities 的高靈敏度 Negative Ion Detection。
SIMS Imaging
Small Spot Operation 可用於 Secondary Ion Mapping、Local Defect 與 Chemical Distribution 研究。
Oxides & Functional Materials
適合 Oxides、Dielectric Materials、Energy Materials 與複雜多元素薄膜研究。
CsM+ Analysis
利用 Cs-Molecular-Ion Signal 分析 Matrix Species、薄膜與複雜材料組成。
OEM 與客製化系統整合
除 Hiden SIMS Workstation 外，也可整合至研究型 UHV 與第三方 Surface Analysis System。
Hiden 提供 LabVIEW Drivers，使 IG5C 可整合至 OEM 或第三方 Instrument Control Architecture。
因此 IG5C 不僅能搭配 Hiden EQS、MAXIM、SIMS Workstation 與 Dual Polarity SIMS，也可作為客製化 UHV Surface Science System、FIB-SIMS 或特殊 Materials Analysis Platform 的 Primary Ion Source。
Hiden 表面分析質譜應用影片
Mass Spectrometers for Surface Analysis Applications
恩詠有限公司－Hiden IG5C Caesium Ion Gun 技術選型與系統整合
IG5C 的實際配置需依 SIMS 分析目的、Primary Ion Energy、Beam Current、Spot Size、樣品材料、Negative Secondary Ion Yield、UHV Chamber Geometry 與 Differential Pumping 條件進行評估。
恩詠有限公司可依客戶的既有 UHV 系統、SIMS Analyzer、樣品材質、Dynamic / Static SIMS、Depth Profiling、Imaging、Dopant、CsM+、Beam Current、Spot Size 與 OEM Control Integration需求，協助規劃適合的 Hiden IG5C 與 SIMS 系統配置。