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MAXIM SIMS / SNMS 二次離子與濺射中性質譜分析器
MAXIM－SIMS / SNMS 二次離子與濺射中性質譜分析器
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 Quadrupole Secondary Ion Mass Spectrometer，專為Positive / Negative SIMS、Static SIMS、Dynamic SIMS 與 Neutral Analysis所設計。
系統整合 30° Integral Energy Filter、高傳輸 SIMS Extraction Optics、Triple Mass Filter、Pulse Ion Counting Detector 與完整控制電子系統，可作為 Hiden SIMS Workstation 的核心 Mass Analyser。
MAXIM 亦適合整合至客製化 UHV Surface Analysis Platform，提供材料表面組成、Depth Profiling、Secondary Ion Imaging 與 SNMS 分析能力。
MAXIM 系統概述
以高傳輸離子光學、30° Acceptance Geometry 與 SIMS / SNMS 多模式分析材料表面及深度組成。
MAXIM 的 Integral Energy Filter 以 30° Acceptance Angle 接收來自 Sample Surface 的 Secondary Ions。
此幾何設計使 MAXIM 的主分析軸可近似平行於 Sample Plane 安裝，讓 Sample Area 周圍保留較多空間，可配置 Primary Ion Gun、Electron Optics、Optical Observation、Manipulator 或其他 Surface Analysis Components。
MAXIM 對 Sample Charging 具有良好容忍度，因此非常適合 Insulator Analysis；Large Acceptance Angle 同時有利於 Wide-Area Secondary Ion Collection 與 Imaging。
系統可執行 Positive / Negative SIMS、Static SIMS、Dynamic SIMS 與 Sputtered Neutral Analysis，是 Hiden 高階 SIMS / SNMS Surface Analysis Platform 的核心分析器之一。
SIMS 與 SNMS 多模式分析
同一套分析器涵蓋正／負 Secondary Ions、Static / Dynamic SIMS 與 Sputtered Neutral Species。
Positive SIMS
分析具有較高 Positive Secondary Ion Yield 的元素與材料成分，適合 Thin Film、Dopant、Trace Species 與 Surface Composition Research。
Negative SIMS
分析 Electronegative Elements 與容易形成 Negative Secondary Ions 的 Species，可搭配適當 Primary Ion Source 提升分析靈敏度。
Static SIMS
以較低 Primary Ion Dose 研究材料最表面與近表面區域，適合 Surface Contamination、Surface Treatment 與 Near-Surface Chemistry。
Dynamic SIMS
透過持續 Sputtering 建立元素訊號隨深度變化的 Depth Profile，適合 Thin Films、Multilayers、Dopants 與 Interfaces。
SNMS
利用 Electron Impact Ionisation 將 Sputtered Neutral Species 重新游離後進行質譜分析，補充傳統 SIMS 的材料組成資訊。
Wide-Area Imaging
Large Acceptance Angle 有利於 Secondary Ion Collection，可應用於較大 Sample Area 的 Elemental / Chemical Distribution Analysis。
30° Ion Acceptance Geometry
保留樣品周圍設備空間，提高 UHV Surface Analysis System 的整合彈性。
分析器可平行於 Sample Plane 配置
一般 Surface Analysis Chamber 中，Sample 周圍常需同時配置 Primary Ion Gun、Electron Gun、Camera、Manipulator 或其他 Spectrometer。
MAXIM 採用 30° Ion Acceptance Geometry，使分析器軸線可近似平行於 Sample Plane 安裝，而不必直接占據 Sample Normal Direction。
這種設計可保留 Sample Analysis Area 的光學與機械空間，特別適合高度模組化 SIMS Workstation 與 Custom UHV Surface Analysis System。
絕緣材料與 Sample Charging
MAXIM 對 Surface Charging 具良好容忍度，適合 Non-Conductive Material Analysis。
SIMS 分析 Oxides、Dielectrics、Polymers 與其他 Non-Conductive Materials 時，Primary Ion Bombardment 可能造成 Surface Charging。
Surface Potential 的變化可能影響 Secondary Ion Extraction、Ion Trajectory 與 Signal Stability，因此對 Insulator SIMS 而言，分析器的 Ion Optics Design 非常重要。
Hiden 官方特別指出 MAXIM 對 Sample Charging 具有良好容忍度，因此適合作為 Insulator Analysis Probe。
當 MAXIM 配置於完整 SIMS Workstation 時，也可搭配 Electron Flood Gun 等 Charge Neutralisation 技術，以進一步改善非導電材料分析條件。
Integral Energy Filter 與高傳輸離子光學
針對 Secondary Ion Collection 與 Surface Analysis Signal Transmission 最佳化。
MAXIM 系統整合 Integral Energy Filter 與 High-Transmission SIMS Extraction Optics。
Secondary Ions 從 Sample Surface 產生後，首先由 Extraction Optics 收集，再經 Integral Energy Filter 進入 Triple Mass Filter。
此架構可在保留高 Secondary Ion Transmission 的同時，提供適合 SIMS / SNMS Surface Analysis 的離子傳輸條件。
Triple Mass Filter 與 Pulse Ion Counting
高靈敏度 Secondary Ion Detection，適合 Trace Analysis 與 Depth Profiling。
MAXIM 採用 Hiden Triple Mass Filter Architecture，並搭配 Pulse Ion Counting Detector。
Triple Filter Design 有助於控制 Quadrupole Entrance / Exit Region 的離子傳輸條件，提高質量分析穩定性與高靈敏度量測能力。
Pulse Ion Counting Detector 則適合偵測低強度 Secondary Ion Signals，因此可應用於 Trace Species、Thin Film、Contamination 與高靈敏度 Depth Profiling。
Depth Profiling 與 Secondary Ion Imaging
從薄膜界面到 2D / 3D Chemical Distribution 的材料深度與空間分析。
在 Dynamic SIMS 模式中，Primary Ion Beam 持續 Sputter Sample Surface，同時 MAXIM 量測不同 Secondary Ion Species 的訊號。
將 Secondary Ion Intensity 與 Sputtering Time 或經校正的 Depth 對應，即可建立材料元素隨深度變化的 Depth Profile。
當 MAXIM 整合於 Hiden SIMS Workstation 時，可搭配 Ion Gun Raster Control 與 Signal Gating，以降低 Crater Edge 與非均勻 Sputtering 對 Depth Profile 的影響。
Large Acceptance Angle 亦有利於 Wide-Area Imaging，可進一步透過 SIMS Mapper 建立 2D / 3D Chemical Distribution。
SNMS－Sputtered Neutral Mass Spectrometry
分析濺射產生的 Neutral Species，降低 Matrix Effect 對材料成分分析的影響。
Primary Ion Beam 轟擊材料後，大部分被 Sputter 離開表面的粒子實際上是 Neutral Species，只有少部分自然形成帶電 Secondary Ions。
MAXIM 的 SNMS Configuration 利用 Electron Impact Ioniser 將 Sputtered Neutral Species 重新游離，再導入 Mass Spectrometer 進行分析。
相較直接依賴 Secondary Ion Yield 的 SIMS，SNMS 通常具有較低的 Matrix Dependence，因此非常適合 Metals、Alloys、Multilayer Films 與其他高濃度材料組成分析。
此模式可與 SIMS 互補，使研究者同時取得高靈敏度 Trace Analysis 與較適合 Matrix-Level Composition 的 Neutral Analysis。
MAXIM 主要特色
高傳輸、30° Acceptance Geometry、Triple Mass Filtering 與 SIMS / SNMS 多模式分析能力。
- Positive Secondary Ion Analysis
- Negative Secondary Ion Analysis
- Static SIMS
- Dynamic SIMS
- SNMS Neutral Analysis
- Integral Energy Filter
- 30° Ion Acceptance Geometry
- High-Transmission SIMS Extraction Optics
- Triple Mass Filter
- Pulse Ion Counting Detector
- Sample Charging Tolerance
- Wide-Area Imaging Capability
MAXIM 系統重點規格
依 Hiden Analytical 現行 MAXIM 官方公開產品資料整理。
| System Type | Quadrupole SIMS / SNMS Analyser |
|---|---|
| Ion Polarity | Positive / Negative Secondary Ion Analysis |
| Analysis Modes | Static SIMS / Dynamic SIMS / Neutral Analysis / SNMS |
| Ion Acceptance | Integral Energy Filter with 30° Acceptance to Probe Axis |
| Ion Optics | High-Transmission SIMS Extraction Optics |
| Mass Filter | Triple Mass Filter |
| Detector | Pulse Ion Counting Detector |
| Sample Charging | High Tolerance to Sample Charging for Insulator Analysis |
| Imaging | Large Acceptance Angle supports Wide-Area Imaging |
| SNMS | Electron Impact Ionisation of Sputtered Neutral Species |
| Software | MASsoft Professional |
| Communication | USB 2.0 / RS232 / Ethernet |
| System Integration | Suitable for Hiden SIMS Workstation and Custom UHV Surface Analysis Systems |
MASsoft Professional 與 SIMS Mapper
從 Mass Spectrometer Control 到 Depth Profiling 與 Chemical Imaging。
MAXIM 搭配 Hiden MASsoft Professional 進行 Instrument Control 與 Data Acquisition。
Hiden 現行官方資料指出，MASsoft Professional 支援 Windows 10 / Windows 11，可透過 USB 2.0、RS232 或 Ethernet 控制儀器，並提供 External I/O，以整合其他研究設備訊號。
當 MAXIM 整合於完整 Hiden SIMS Workstation 時，可搭配 SIMS Mapper 進行 Species Selection、Depth Profiling、Gated Analysis、2D / 3D Imaging 與進階資料處理。
- Mass Spectrum Acquisition
- Positive / Negative Ion Analysis
- Static / Dynamic SIMS Workflow
- Depth Profiling
- Signal Gating
- Secondary Ion Imaging
- 2D / 3D Chemical Mapping
- External I/O Integration
- Data Export and Post Processing
MAXIM 典型應用
從 Trace Surface Analysis、Nanometre-Scale Depth Profiling 到 SNMS Materials Characterisation。
Thin Films 薄膜
分析 Multilayer Films、Interfaces、Element Diffusion、Surface Contamination 與 Depth Profile。
Semiconductor 半導體
進行 Dopant、Trace Impurity、Surface Contamination 與 Semiconductor Thin Film Analysis。
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
結合 SIMS / SNMS 研究 Surface Composition、Trace Impurities 與 Matrix-Level Elemental Composition。
Surface Imaging 表面成像
利用 Large Acceptance Angle 進行 Wide-Area Secondary Ion Collection 與 Chemical Mapping。
Custom UHV Systems
可作為研究型 UHV Surface Analysis Chamber 的 SIMS / SNMS Core Mass Analyser。
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 Hiden SIMS Workstation 的核心 SIMS / SNMS Mass Analyser，也可依研究需求整合至客製化 UHV Surface Analysis System。
實際系統配置需依 Primary Ion Source、Sample Material、Positive / Negative Secondary Ion Requirement、Static / Dynamic SIMS、SNMS、Depth Profiling、Imaging、Sample Conductivity 與 Vacuum Chamber Geometry 進行評估。
恩詠有限公司可依客戶的樣品材質、分析元素、Positive / Negative Ion、SIMS / SNMS Mode、Depth Profiling、Secondary Ion Imaging、Sample Charging、既有 UHV Chamber 與系統整合需求，協助評估適合的 Hiden MAXIM 系統方案。