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Compact SIMS 緊湊型二次離子質譜儀
Compact SIMS－緊湊型二次離子質譜儀
表面分析設計的突破：快速進行薄膜、表面污染、雜質與奈米級深度剖析
Hiden Compact SIMS 是一套緊湊型 Secondary Ion Mass Spectrometry（二次離子質譜，SIMS）表面分析系統，專為快速且容易地分析層狀結構、表面污染、雜質、薄膜與材料界面而設計。
系統使用氧 Primary Ion Beam 提升正二次離子的偵測靈敏度，並可針對週期表中的元素進行同位素分析。最佳化的離子槍幾何配置，使系統特別適合奈米尺度深度解析與近表面分析。
Compact SIMS 系統概述
為研究、材料分析與例行性表面分析提供緊湊、高靈敏度且容易操作的 SIMS / SNMS 平台。
Compact SIMS 結合 Hiden SIMS Workstation 系列所使用的控制軟體與離子槍技術，但整體系統採用更小型化且容易操作的設計，可進行深度剖析、2D 與 3D 化學成像、質譜分析與同位素分析。
系統配備旋轉式樣品轉盤，可一次將最多 10 個樣品裝入乾式幫浦真空腔體中進行分析。對於需要重複分析多個樣品、教學研究或實驗室例行量測，可大幅提升樣品操作效率。
Compact SIMS 使用 MAXIM-600P SIMS / SNMS Detector，其核心為 Hiden 高可靠度 6 mm Triple Quadrupole Mass Filter，搭配脈衝離子偵測。系統亦可選配 Electron Gun，用於絕緣性材料的電荷補償與分析。
除了 SIMS 外，系統亦提供 SNMS（Sputtered Neutral Mass Spectrometry）功能，可應用於合金等高濃度元素組成的定量分析。
主要特色 Features
從例行分析到奈米級材料深度剖析，Compact SIMS 提供完整的表面質譜分析能力。
- Small Footprint－緊湊型系統，占地面積小
- Easy User-Friendly Layout－操作介面與硬體配置簡單直覺
- 僅需單相電源，低於 10 A / 220 Vac
- Wheeled Trolley Design－移動式輪式機架設計
- Positive SIMS 與 SNMS 分析功能
- Depth Profiling－材料深度剖析
- 3D Characterisation and Imaging－三維材料特徵與成像
- Mass Spectra－完整質譜量測
- Isotopic Analysis－同位素分析
- Nanometre-Scale Analysis－奈米尺度表面與深度分析
Compact SIMS 應用領域
適用於薄膜、半導體、鍍層、催化材料、磁性材料、製藥、腐蝕與奈米材料分析。
薄膜與表面鍍層
分析多層膜結構、薄膜界面、元素擴散、污染與鍍層組成。
半導體與電子材料
進行摻雜元素、界面、污染物與奈米尺度深度剖析。
催化與材料研究
研究表面組成、元素分布與反應後材料表面的化學變化。
腐蝕與失效分析
分析腐蝕層、氧化層、材料污染及表面失效相關元素。
磁性材料與儲存媒體
分析薄層結構、界面品質與材料組成。
奈米科技與先進材料
進行奈米尺度深度解析、元素分布及三維化學成像。
典型系統規格
以下為 Hiden Compact SIMS 原廠公開資料中的代表性系統性能。
| Primary Ion Energy / Current | 1–5 keV / 最大約 400 nA |
|---|---|
| Primary Ion Gas | Oxygen，適合高靈敏度正離子分析 |
| Spot Size | 成像模式低於約 50 µm；Depth Profiling 約 80 µm |
| SIMS Sensitivity | Boron in Silicon：約 2 ppm（約 1017 atoms cm-3） |
| Ultimate Vacuum | <5 × 10-8 mbar |
| Pump-Down | 使用惰性氣體 Vent 後，典型約 10 分鐘可達操作條件 |
| Sample Capacity | 旋轉式 Carousel 可同時裝載最多 10 個樣品 |
| Detector | MAXIM-600P，6 mm Triple Quadrupole Mass Filter，Pulse Ion Detection |
| System Weight | 約 215 kg |
SIMS 與 SNMS 雙重分析能力
同一套系統兼具高靈敏度 SIMS 與高濃度成分定量所需的 SNMS 功能。
SIMS－Secondary Ion Mass Spectrometry
Primary Ion Beam 轟擊材料表面後產生 Secondary Ions，質譜儀量測這些二次離子，可獲得材料表面的元素、同位素與深度分布資訊。
Compact SIMS 特別適合薄膜、摻雜層、污染物與材料界面的高靈敏度深度剖析。
SNMS－Sputtered Neutral Mass Spectrometry
在 SNMS 模式下，濺射產生的 Neutral Species 會在質譜入口附近重新游離後進行分析，可降低 SIMS Matrix Effect 對高濃度材料組成量測的影響。
因此 SNMS 特別適合合金及其他高濃度元素材料的組成分析與定量研究。
10 樣品旋轉載台與快速樣品裝載
一次裝載多個樣品，提高例行分析與多樣品研究效率。
Compact SIMS 使用 Rotary Carousel 樣品載台，可一次將最多 10 個樣品裝入 Dry-Pumped Vacuum Chamber。樣品轉盤可依實際研究需求更換，亦可針對特殊樣品製作客製化 Carousel。
此設計特別適合需要大量重複分析、製程品質監測、材料比較及教學研究的實驗室環境。
Hiden SIMS Mapper 軟體
從元素選擇、即時成像、Depth Profile 到 3D 重建皆可在軟體中完成。
SIMS Mapper 為 Hiden SIMS 系統專用分析軟體，可利用週期表介面選擇分析元素，並提示可能的 Mass Interference。分析資料會以影像堆疊方式收集，後續可重新定義 Gate 區域、建立 Depth Profile，並重建三維濃度分布。
- 3D Imaging－三維元素與材料分布成像
- 高度彈性的 Gated Depth Profiling
- 週期表式 Species Selection
- Mass Interference 輔助判斷
- 大型即時互動式 Image 與 Depth Profile 視窗
- 分析後仍可重新調整 Gating 區域
- 可使用儲存 Template 執行標準化分析流程
- 搭配 Automatic Stage 可進行自動 Queue Analysis
- 支援 CSV 與 Hiden 專用格式資料輸出
Hiden 表面分析質譜應用影片
Mass Spectrometers for Surface Analysis Applications
恩詠有限公司－Hiden SIMS 表面分析技術服務
恩詠有限公司提供 Hiden Compact SIMS、SIMS Workstation、AutoSIMS、MAXIM 與 EQS 等表面分析系統之產品選型、技術諮詢、系統整合與售後服務。
若需評估 SIMS / SNMS 系統，建議提供樣品材質、分析元素、預估濃度、薄膜厚度、所需深度解析度、是否需要 2D / 3D Imaging、樣品導電性及預期分析目的，以利進行適合的系統與分析條件規劃。