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SIMS Workstation 高靈敏度二次離子質譜表面分析系統
SIMS Workstation－高靈敏度 UHV 二次離子質譜表面分析系統
Dynamic / Static SIMS、SNMS、薄膜深度剖析與高靈敏度材料表面分析
Hiden SIMS Workstation 是一套高度模組化的超高真空 UHV Secondary Ion Mass Spectrometry 表面分析平台，可於同一系統執行 Dynamic SIMS 與 Static SIMS。
系統可分析 Positive 與 Negative Secondary Ions，並透過 Dual-Mode MAXIM Mass Spectrometer 執行 SNMS Secondary Neutral Analysis，適合薄膜、半導體、奈米材料、能源材料及高階表面科學研究。
SIMS Workstation 系統概述
從材料最外層原子區域到數百奈米深度，取得元素、同位素、污染物與薄膜界面資訊。
Secondary Ion Mass Spectrometry（二次離子質譜，SIMS）是高靈敏度材料表面分析技術，可研究從材料最表面區域到數百奈米深度範圍的化學組成，並可進行 ppb 等級的痕量元素分析。
SIMS 可應用於各類可於真空環境分析的材料，包括半導體、金屬、陶瓷、聚合物、有機材料、薄膜、光電材料與能源材料。
分析時 Primary Ion Beam 轟擊樣品表面，使極少量材料被 Sputter，其中部分粒子形成 Secondary Ions。這些二次離子進入住譜分析器後，即可取得材料表面元素、同位素與深度方向的組成資訊。
Dynamic SIMS 與 Static SIMS
同一套 UHV Workstation 同時支援表面化學與奈米級深度剖析。
Static SIMS－最表面層化學資訊
Static SIMS 採用較低 Primary Ion Dose，以降低分析過程對樣品表面的破壞，主要用於研究材料最表面與近表面區域。
適合 Surface Contamination、Polymer、Organic Materials、Surface Treatment、Molecular Fragments 與薄膜最上層化學組成分析。
Dynamic SIMS－薄膜與奈米級深度剖析
Dynamic SIMS 使用較高 Primary Ion Dose，並將 Ion Beam 於樣品表面 Raster Scan，逐層移除材料，同時持續量測 Secondary Ion Signal。
藉由 Signal 隨 Sputtering Depth 的變化，可建立高靈敏度 Depth Profile，適合薄膜、多層結構、Dopant、Interface、Diffusion 與 Contamination Depth Analysis。
SIMS / SNMS 雙模式質譜分析
Dual-Mode MAXIM 同時提供 Secondary Ion 與 Sputtered Neutral 分析能力。
在 Secondary Ion Detection Mode 下，SIMS Workstation 可分析 Positive（+ve）與 Negative（-ve）Secondary Ions。
系統亦整合 Ioniser，可進行 SNMS（Sputtered Neutral Mass Spectrometry）。濺射後產生的 Neutral Species 可重新游離後進入住譜分析器，因此可補充傳統 SIMS，適合部分高濃度材料成分與定量研究。
| Analysis Modes | Static SIMS / Dynamic SIMS / SNMS |
|---|---|
| Ion Detection | Positive / Negative Secondary Ion Detection |
| SNMS | Integrated Ioniser for Sputtered Neutral Analysis |
| Mass Analyzer | Hiden Dual-Mode MAXIM Mass Spectrometer |
| Mass Range Options | 依配置可選至最高 5000 amu |
| Sensitivity | 適合 ppb 等級高靈敏度材料表面分析 |
主要特色 Features
高度模組化 UHV 表面分析平台，可依研究目的選擇 Primary Ion Source、樣品處理與成像功能。
- Hiden MAXIM SIMS Analyzer
- MASsoft Professional 控制與資料擷取
- 高靈敏度 ppb 等級表面元素分析
- Integrated Ioniser for SNMS
- Differentially Pumped Primary Ion Sources
- Ion Gun Raster Control 與 Signal Gating
- 高解析 Depth Profiling
- Electron Flood Gun Charge Neutralisation 選配
- Vacuum Chamber Bakeout Heaters
- Fast Sample Transfer 與 Load Lock
- 高精度 UHV Sample Manipulator
- SIMS Elemental Imaging 選配
- Automatic SIMS Ion Optics Lens Tuning
- Automatic Mass Alignment
Primary Ion Source 選擇
依正負二次離子靈敏度、材料種類、表面化學與空間解析需求配置適合的 Primary Beam。
IG20 Gas Ion Gun
適合使用 Oxygen 或其他 Gas Primary Ion Source，可應用於高靈敏度 Positive SIMS 與 Depth Profiling。
IG5C Caesium Ion Gun
Cs Primary Ion Source 特別適合提升 Electronegative Elements 與 Negative Secondary Ion 的產率。
IFG200 FAB
可依特定 Static SIMS 與表面研究需求配置 Fast Atom Bombardment Source。
Liquid Gallium Ion Gun
高性能液態鎵離子槍可提供高空間解析度的局部表面與材料分析。
UHV 樣品處理與分析腔體
潔淨 UHV 環境、快速 Sample Transfer 與精確樣品定位。
- Load Lock 設計，可快速進行 Sample Transfer
- Sample Holder 與 Manipulator 可依研究條件配置
- UHV Manipulator 提供精確 Sample Positioning
- Vacuum Chamber Bakeout Heater 有助於取得潔淨 UHV 環境
- Electron Flood Gun 可用於絕緣材料 Charge Neutralisation
- 高度模組化架構，可整合其他 UHV Surface Analysis Components
Hiden SIMS Mapper 軟體
從 Species Selection、Depth Profile、Gated Analysis 到 2D / 3D Chemical Imaging。
SIMS Mapper 提供 Hiden SIMS 系統的分析與資料處理工作流程。使用者可由週期表介面選擇待分析 Species，並查看可能存在的 Mass Interference。
分析期間資料會持續以 Image 形式收集。進行 Depth Profiling 時，即使量測已完成，仍可重新定義 Gated Area，並將不同深度影像堆疊重建為 3D Concentration Profile。
- 3D Imaging
- Highly Flexible Gated Depth Profiling
- Periodic Table Species Selection
- Mass Interference Highlighting
- 大型即時 Interactive Image Window
- Live Depth Profile Display
- Stored Analysis Templates
- Automatic Queued Running with Automatic Stage
- CSV 與 Hiden Proprietary Format 輸出
SIMS Workstation 典型應用
適合薄膜、半導體、能源材料、奈米科技及高度客製化 UHV 表面分析研究。
Thin Films 薄膜與多層結構
分析薄膜厚度、元素分布、多層界面、Diffusion 與 Contamination Depth。
Semiconductor 半導體
分析 Dopant、Trace Elements、Interface、Surface Contamination 與低濃度雜質。
Nanotechnology 奈米材料
進行奈米尺度 Depth Analysis、元素分布與 2D / 3D Chemical Mapping。
Fuel Cells & Energy Materials
分析電極、電解質、Interface、Elemental Diffusion 與材料老化機制。
Metals & Ceramics
研究表面污染、氧化層、Trace Elements，以及利用 SNMS 進行高濃度元素分析。
Polymers & Organic Materials
使用 Static SIMS 分析最表面層化學組成、污染物與 Molecular Fragments。
Hi5－同步正負離子 SIMS
針對需要同時取得 Positive 與 Negative Secondary Ion 訊息的進階 Dual-Polarity 分析。
若研究需要在同一實驗中同步取得 Positive 與 Negative Secondary Ion Signals，Hiden 另提供 Dual Polarity / Hi5 SIMS Workstation。
此架構適合複雜材料界面、電化學材料、能源材料及需要同步正負離子資訊的進階 SIMS 研究。
SIMS 表面分析影片
SIMS for Surface Analysis
恩詠有限公司－Hiden SIMS / SNMS 表面分析系統技術服務
Hiden SIMS Workstation 採高度模組化架構，可依研究目的配置不同 Primary Ion Source、SIMS / SNMS Mode、Mass Range、Sample Handling、Charge Neutralisation 與 Imaging 功能。
恩詠有限公司可依客戶的樣品材質、薄膜結構、分析元素、預估濃度、Positive / Negative Ion 需求、Depth Resolution、是否需要 SNMS、2D / 3D Imaging、樣品導電性及 UHV Sample Handling 條件，協助評估適合的 SIMS Workstation 系統配置。