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MAXIM SIMS / SNMS 二次離子與濺射中性質譜分析器
MAXIM－SIMS / SNMS 二次離子質譜分析器
正、負 Secondary Ions、Static／Dynamic SIMS 與 SNMS 整合於單一高靈敏度分析器
Hiden MAXIM 是一套高性能 Secondary Ion Mass Spectrometer，專為Positive / Negative SIMS、Static SIMS、Dynamic SIMS 與 Neutral Analysis而設計。
MAXIM 整合 30° Ion Energy Filter、高傳輸 SIMS Extraction Optics、Triple Mass Filter、Pulse Ion Counting Detector 與控制電子系統，可作為 Hiden SIMS Workstation 的核心質量分析器，也適合整合至客製化 UHV Surface Analysis System。
MAXIM 系統概述
以高傳輸離子光學、30° 接受幾何與 SIMS / SNMS 多模式架構進行材料表面與深度分析。
MAXIM 的 Integral Ion Energy Filter 以 30° Angular Acceptance 接收來自樣品表面的 Secondary Ions。
此幾何設計使 MAXIM 分析器主軸可以近似平行於 Sample Plane 安裝，因此樣品分析區域能保留較清楚的視野與設備整合空間，方便配置 Primary Ion Gun、Electron Optics、Sample Manipulator 或其他 Surface Analysis Components。
MAXIM 對 Sample Charging 亦具有良好容忍度，因此適合分析部分絕緣材料；Large Acceptance Angle 同時有利於較大區域的 Secondary Ion Collection 與 Imaging。
SIMS 與 SNMS 多模式分析
同一套分析器涵蓋正／負二次離子、Static／Dynamic SIMS 與 Sputtered Neutral Analysis。
Positive SIMS
分析具有較高 Positive Secondary Ion Yield 的元素與 Matrix Species，適合薄膜、摻雜元素、材料組成與 Trace Species 研究。
Negative SIMS
分析 Electronegative Elements 與較容易形成負離子的物種，可搭配適當 Primary Ion Source 提升分析靈敏度。
Static SIMS
以較低 Primary Ion Dose 分析材料最表面與近表層區域，適合表面污染、表面處理及化學特徵研究。
Dynamic SIMS
利用持續 Sputtering 建立元素濃度隨深度變化的 Depth Profile，適合 Thin Film、Multilayer、Dopant 與 Interface Analysis。
SNMS
搭配 Electron Impact Ioniser，可將 Sputtered Neutral Species 重新游離後進行質譜分析。
Wide-Area Imaging
Large Acceptance Angle 有利於 Secondary Ion Collection，可用於較大分析區域的元素與化學分布研究。
30° Ion Acceptance Geometry
保留樣品周圍的光學與離子光學空間，提高整套表面分析平台的整合彈性。
分析器可平行於樣品平面配置
傳統離子分析器若必須沿 Sample Normal 方向配置，容易占用樣品正上方的重要設備空間。
MAXIM 採用 30° Ion Acceptance Geometry，使分析器可近似平行於 Sample Plane 安裝，保留 Sample Area 上方與周圍空間。
這種架構特別適合需要在同一 UHV Chamber 整合 Primary Ion Guns、Electron Guns、Optical Observation、Manipulators 或其他分析元件的研究系統。
主要特色 Features
高傳輸、Triple Mass Filtering、Pulse Ion Counting 與多模式 SIMS / SNMS 分析能力。
- Positive Secondary Ion Detection
- Negative Secondary Ion Detection
- Static SIMS
- Dynamic SIMS
- SNMS Neutral Analysis
- Integral 30° Ion Energy Filter
- High-Transmission SIMS Extraction Optics
- Triple Mass Filter
- Pulse Ion Counting Detector
- 對 Sample Charging 具良好容忍度
- Large Acceptance Angle，可支援 Wide-Area Imaging
- 適合 Hiden SIMS Workstation 與客製化 UHV 系統
MAXIM 主要規格
依 Hiden Analytical 現行 MAXIM 公開產品資料整理。
| Mass Range Options | 300 amu / 500 amu / 1000 amu |
|---|---|
| Ion Polarity | Positive / Negative Secondary Ion Detection |
| Analysis Modes | Static SIMS / Dynamic SIMS / SNMS |
| Mass Filter | Triple Mass Filter |
| Detector | Pulse Ion Counting Detector |
| Maximum Count Rate | 最高約 107 cps |
| Pole Diameter | 9 mm |
| Bakeout | 最高約 250°C |
| Ion Energy Filter | 30° Angular Acceptance |
| SNMS Ioniser | Single-Filament Electron Impact Ioniser |
絕緣材料與 Sample Charging
MAXIM 對樣品充電影響具有良好容忍度，可擴展至氧化物、介電材料及其他非導電樣品。
SIMS 分析非導電材料時，Primary Ion Beam 持續轟擊表面可能造成 Surface Charging，進而改變 Secondary Ion Extraction Conditions，影響 Ion Trajectory 與分析穩定性。
MAXIM 的 Ion Optics 與 Acceptance Geometry 對 Sample Charging 具有良好容忍度，因此適合作為 Insulator Analysis Probe。
若 MAXIM 整合於完整 SIMS Workstation，亦可搭配 Electron Flood Gun 等 Charge Neutralisation 技術，進一步改善非導電材料分析條件。
Depth Profiling 與 Secondary Ion Imaging
適合薄膜、多層材料、摻雜層、材料界面及元素空間分布研究。
在 Dynamic SIMS 模式中，Primary Ion Beam 持續濺射樣品表面，MAXIM 同步量測 Secondary Ion Signal，即可建立元素訊號隨濺射時間或深度變化的 Depth Profile。
搭配 Raster Control 與 Gated Signal Acquisition，可將分析訊號限制於較理想的 Crater Center，降低 Crater Edge 與 Sidewall 對高 Dynamic Range Depth Profiling 的影響。
MAXIM 的 Large Acceptance Angle 亦有利於較大區域的 Secondary Ion Collection，可搭配 Hiden SIMS Mapper 進行 2D / 3D Chemical Distribution 與材料成像。
SNMS－Sputtered Neutral Mass Spectrometry
分析 Sputtered Neutral Species，補充 SIMS 在高濃度材料與 Matrix Effect 條件下的量測需求。
Primary Ion Beam 轟擊材料表面後，大部分被濺射離開表面的粒子實際上是 Neutral Species，只有部分自然形成帶電 Secondary Ions。
MAXIM 可配置 Electron Impact Ioniser，將 Sputtered Neutral Species 重新游離，再進入 Quadrupole Mass Analyzer 進行分析，形成 SNMS 模式。
相較於直接量測 Secondary Ion Yield，SNMS 對不同 Material Matrix 的依賴通常較低，因此特別適合 Metals、Alloys、Thin Films 與高濃度材料成分比較及定量研究。
MASsoft Professional 與 SIMS Mapper
提供儀器控制、Mass Spectrum、Depth Profiling、Secondary Ion Imaging 與資料處理。
MAXIM 系統搭配 Hiden MASsoft Professional 進行質譜儀控制與資料擷取，可透過 USB 2.0、RS232 或 Ethernet 控制儀器，亦可利用外部 I/O 將其他研究設備訊號與質譜資料整合。
若 MAXIM 整合於 Hiden SIMS Workstation，SIMS Mapper 可進一步提供 Species Selection、Depth Profiling、Gated Analysis、2D / 3D Imaging 與資料匯出等完整 SIMS 工作流程。
- Mass Spectrum Acquisition
- Positive / Negative Ion Analysis
- Static / Dynamic SIMS Control
- Depth Profiling
- Flexible Gated Analysis
- Secondary Ion Imaging
- 2D / 3D Chemical Mapping
- External I/O Data Integration
- 多種 Data Export Options
MAXIM 典型應用
從痕量材料表面分析、奈米級深度剖析到 SNMS 中性物種質譜分析。
Thin Films 薄膜
分析 Multilayer Films、Interfaces、Element Diffusion 與 Depth Profile。
Semiconductor 半導體
進行 Dopant、Trace Impurity、Surface Contamination 與薄膜深度分析。
Insulators 絕緣材料
利用 MAXIM 對 Sample Charging 的良好容忍度，分析 Oxides、Dielectrics 與其他 Non-Conductive Materials。
Metals & Alloys 金屬與合金
利用 SIMS / SNMS 進行 Surface Composition、Contamination 與高濃度元素分析。
Surface Imaging 表面成像
Large Acceptance Angle 有利於 Wide-Area Secondary Ion Collection 與 Chemical Mapping。
Custom UHV Systems
可作為研究型 UHV Surface Analysis Chamber 的核心 SIMS / SNMS Mass Analyzer。
Hiden 表面分析質譜應用影片
Mass Spectrometers for Surface Analysis Applications
恩詠有限公司－Hiden MAXIM SIMS / SNMS 技術選型與系統整合
MAXIM 可作為完整 Hiden SIMS Workstation 的核心分析器，也可依研究需求整合至客製化 UHV Surface Analysis System。不同 Primary Ion Source、Mass Range、SIMS / SNMS Mode 與 Sample Charging 條件，會直接影響實際分析能力。
恩詠有限公司可依客戶的樣品材質、分析元素、正／負離子需求、Mass Range、Static / Dynamic SIMS、SNMS、Depth Profiling、Imaging、樣品導電性及既有 UHV 系統配置，協助評估適合的 Hiden MAXIM 系統方案。