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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 SIMS 表面分析離子源
低功率、高亮度 Cs Primary Ion Source，專為 UHV SIMS 負離子分析、深度剖析與表面成像設計
Hiden IG5C 是一套專為 Ultra-High Vacuum Surface Analysis 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，特別適合需要提高Negative Secondary Ion靈敏度的薄膜、半導體、氧化物與先進材料分析。
IG5C 系統概述
高亮度 Caesium Primary Ion Beam、Compact Ion Column 與可重複軟體設定的 UHV SIMS Ion Source。
IG5C 將 Low-Power Surface Ionisation Source 與 Compact Ion Column 整合，可在空間受限的 UHV Surface Analysis Chamber 中提供高性能 Caesium Primary Ion Beam。
Hiden 官方將 IG5C 定位為適用於完整 SIMS Applications 的 Primary Ion Gun，可執行 Dynamic SIMS、Static SIMS 與 Imaging。
Caesium Primary Ion Bombardment 特別適合 Electronegative Species 的 Negative SIMS Analysis，因此 IG5C 常用於 Thin Film Depth Profiling、Trace Impurity Analysis、Dopant Analysis 與 Elemental Mapping。
系統可依分析目的設定為 High Current 或 Small Spot Operation，在較高 Sputter Rate Depth Profiling 與較高空間解析度 Imaging 之間取得適合的 Beam Condition。
為何 SIMS 使用 Caesium Primary Ions？
Cs Primary Ion Beam 可提高多種 Electronegative Species 的 Negative Secondary Ion Yield。
SIMS 中的 Secondary Ion Yield 會受到 Primary Ion Species 與 Sample Matrix 明顯影響。
Caesium 具有低 Work Function 特性。當 Cs 在材料近表面區域累積時，可提高部分 Electronegative Species 形成 Negative Secondary Ions 的效率。
因此 Caesium Primary Ion Source 特別適合需要高靈敏度 Negative SIMS 的材料分析，例如 Semiconductor Dopants、Trace Impurities、Thin Films、Oxides 與其他 Functional Materials。
對 C、O、F、Cl、S 等 Electronegative Elements，Cs Primary Beam 也是 SIMS 中常見且重要的分析工具。
High Current 與 Small Spot Operation
依 Depth Profiling、Sputter Rate 與 Imaging 所需的 Beam Condition 進行配置。
High Current Mode
提高 Primary Ion Current，適合 Dynamic SIMS、較高速 Material Removal 與需要較高 Sputter Rate 的 Depth Profiling。
Small Spot Mode
將 Ion Beam 聚焦至較小 Sample Area，適合 Secondary Ion Imaging、Local Defect Analysis 與 Chemical Mapping。
可更換 Aperture
IG5C 採用可維護式 Beam-Defining Aperture，可依實際應用調整 Small Spot 與 High Current Operation。
這種設計使同一套 Ion Gun 可以在 Surface Imaging、Depth Profiling 與一般 SIMS Analysis 之間進行配置，而不需更換完整 Primary Ion Source。
PC-Based Ion Gun Control
Windows PC 控制 Source Thermal Management 與 Beam Parameters，提高設定重複性。
可儲存與重現的 Ion Gun Setup
IG5C 使用 Windows PC-Based Interface 控制，軟體同時負責 Source Thermal Management，使 Caesium Source 的啟動、操作與關機程序更容易標準化。
Ion Gun Settings 可依不同實驗方法進行儲存與重新載入，使分析人員能快速由 High Current Cleaning / Depth Profiling Condition 切換至 Fine-Focus Imaging Condition。
這對需要長時間執行標準化 SIMS Method 或多種 Beam Condition 的研究平台，可提高實驗設定的 Repeatability。
Beam Diagnostics 與 Faraday Measurement
直接確認 Primary Ion Beam Current 與 Beam Profile，提升 SIMS 方法設定可靠性。
Hiden Ion Gun System 可利用 Electron-Suppressed Faraday Measurement 進行 Beam Current 與 Profile Diagnostics。
這類 Beam Diagnostics 對 SIMS 非常重要，因為 Primary Ion Current、Spot Size 與 Raster Condition 會直接影響 Sputter Rate、Crater Geometry、Depth Resolution 與 Secondary Ion Signal。
透過定期確認 Beam Condition，可提高不同樣品與不同批次 Depth Profiling 的重複性。
Differential Pumping 與 UHV 相容性
維持潔淨 UHV Analysis Environment，是高靈敏度 SIMS 的重要條件。
SIMS Surface Analysis 對 Background Contamination 非常敏感，因此 Primary Ion Gun 必須能與 UHV Analysis Chamber 穩定整合。
IG5C 可採 Differential Pumping 架構，在 Ion Source Region 與主 Analysis Chamber 之間建立適當真空條件，使 Caesium Ion Gun 運作時仍能維持適合 SIMS Surface Analysis 的 Chamber Environment。
此架構特別適合 High-Sensitivity Depth Profiling、Trace Contamination Analysis 與長時間材料表面研究。
MCs+ / Caesium Molecular Ion Analysis
利用 Caesium Molecular Ion Signal 擴展複雜材料與 Matrix-Level Analysis。
除了直接偵測 Atomic Secondary Ions，Caesium Primary Ion Bombardment 亦可形成含 Cs 的 Molecular Secondary Ion Species。
在部分材料研究中，分析待測元素與 Cs 所形成的 Molecular Ion Signal，可提供不同於傳統 Atomic SIMS 的分析資訊。
Hiden 亦將 IG5C 應用於 MCs+ Analysis，可進一步支援 Materials Composition、Thin Film、Dopant 與複雜 Matrix Analysis。
此分析方式可搭配 Hiden MAXIM、EQS 與完整 SIMS Workstation 使用。
IG5C 主要特色
專為 UHV SIMS Negative Ion Analysis、Depth Profiling、Imaging 與系統整合設計。
- 5 keV Caesium Ion Gun
- Low-Power Surface Ionisation Source
- High-Brightness Cs Primary Ion Beam
- Compact Ion Column
- Dynamic SIMS Applications
- Static SIMS Applications
- Secondary Ion Imaging
- High Current / Small Spot Configuration
- User-Serviceable Beam Aperture
- Windows PC-Based Control
- Differential Pumping for UHV Integration
- LabVIEW Drivers for OEM Integration
IG5C 系統重點規格
依 Hiden Analytical 現行 IG5C 官方產品資料整理。
| System Type | Caesium Primary Ion Gun for UHV Surface Analysis |
|---|---|
| Primary Ion Species | Caesium（Cs+） |
| Maximum Ion Energy | 5 keV |
| Ion Source | Low-Power High-Brightness Surface Ionisation Source |
| Ion Column | Compact Ion Column |
| SIMS Modes | Dynamic SIMS / Static SIMS / Imaging |
| Beam Configuration | High Current / Small Spot |
| Main SIMS Application | High-Sensitivity Negative Secondary Ion Analysis of Electronegative Species |
| Depth Profiling | Thin Film and Materials Depth Profiling |
| Imaging | Secondary Ion / Elemental Mapping |
| Vacuum Integration | Differential Pumping for UHV Surface Analysis Systems |
| Control | Windows PC-Based Interface |
| OEM Integration | LabVIEW Drivers Available |
IG5C 典型應用
適合需要 Cs Primary Ion Beam 的 Negative SIMS、Depth Profiling、Imaging 與 Materials Analysis。
Dynamic SIMS
利用 Cs Primary Ion Beam 持續 Sputter Material，分析 Thin Film、Dopant、Interface 與 Elemental Depth Profile。
Static SIMS
以較低 Primary Ion Dose 分析材料最表面與 Near-Surface Chemical Composition。
Dopant Analysis
適合 Semiconductor Dopants、Trace Impurities 與 Electronegative Species 的高靈敏度分析。
SIMS Imaging
Small Spot Beam Configuration 可用於 Secondary Ion Mapping、Local Defects 與 Chemical Distribution Analysis。
Thin Films & Oxides
研究 Multilayer Films、Functional Oxides、Dielectric Materials、Energy Materials 與 Surface Interfaces。
MCs+ Analysis
利用 Caesium Molecular Secondary Ion Signal 進行 Matrix Composition、Dopant 與 Advanced Materials Research。
OEM 與客製化 UHV 系統整合
除 Hiden SIMS Workstation 外，也可整合至第三方 Surface Analysis Platform。
Hiden 提供 LabVIEW Drivers，使 IG5C 可整合至 OEM Instrument Control Architecture 或其他第三方 Research Systems。
因此 IG5C 除可搭配 Hiden EQS、MAXIM、SIMS Workstation 與其他 Hiden Surface Analysis Components 外，也適合作為 Custom UHV Surface Science System 的 Caesium Primary Ion Source。
實際整合時需確認 Chamber Port、Working Distance、Ion Incidence Angle、Sample Position、Raster Area、Differential Pumping 與其他分析器的 Mechanical / Optical Clearance。
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 Analysis Objective、Primary Ion Energy、Beam Current、Spot Size、Sample Material、Negative Secondary Ion Yield、Depth Profiling、Imaging 與 UHV Chamber Geometry 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、Negative Ion Analysis、Depth Profiling、Imaging、Dopant、MCs+、Beam Condition 與 OEM Control Integration需求，協助規劃適合的 Hiden IG5C 與 SIMS 系統配置。