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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表面分析系統
快速進行薄膜、層狀結構、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。
系統利用 Oxygen Primary Ion Beam 提升 Positive Secondary Ion Detection 的靈敏度，並具備跨週期表的 Isotopic Sensitivity。最佳化的 Ion Gun Geometry 特別適合 Nanometre-Scale Depth Resolution 與 Near-Surface Analysis。
Compact SIMS 系統概述
將 SIMS Workstation 的核心表面分析能力整合至更緊湊、容易操作的研究平台。
Compact SIMS 採用與 Hiden SIMS Workstation 系列相同架構的控制軟體與 Ion Gun Technology，但整體系統以較小 Footprint 與更容易操作的配置設計。
系統可進行Depth Profiling、2D / 3D Chemical Imaging、Mass Spectral Analysis 與 Isotopic Analysis，適合材料研究、薄膜分析與需要高靈敏度表面資訊的例行性分析工作。
旋轉式 Rotary Carousel 可一次將最多 10 個樣品裝入 Dry-Pumped Vacuum Chamber，使研究人員能連續處理多個樣品，提高材料比較與 Routine Analysis 的效率。
Compact SIMS 使用 MAXIM-600P SIMS / SNMS Detector，其核心採 Hiden 6 mm Triple Quadrupole Mass Filter 與 Pulse Ion Detection。系統亦可選配 Electron Gun，用於 Insulating Samples 的 Charge Compensation。
除了 SIMS 分析之外，Compact SIMS 同時具備 SNMS（Sputtered Neutral Mass Spectrometry）功能，可延伸至合金等高濃度元素材料的組成與定量研究。
從表面分析到三維深度組成
利用 Primary Ion Sputtering、Secondary Ion Detection 與 Imaging 建立材料組成資訊。
Primary Ion Sputtering
Oxygen Primary Ion Beam 轟擊樣品表面，逐步移除材料並產生 Secondary Ions。
Mass Analysis
MAXIM-600P 分析 Secondary Ion Mass Signals，取得元素、同位素與材料組成資訊。
Depth / 3D Analysis
將 Raster Position、Ion Signal 與 Sputtering Depth 整合，可建立 Depth Profile 與 2D / 3D Chemical Distribution。
Compact SIMS 主要特色
從例行分析到奈米級材料深度剖析，提供完整的 SIMS / SNMS 表面分析能力。
- Compact Small-Footprint System
- Easy-to-Use Instrument Layout
- Positive SIMS Analysis
- SNMS Neutral Species Analysis
- Oxygen Primary Ion Beam
- Nanometre-Scale Depth Analysis
- Depth Profiling
- 2D / 3D Characterisation and Imaging
- Mass Spectral Analysis
- Isotopic Analysis
- 10-Sample Rotary Carousel
- Electron Gun Option for Insulating Samples
Compact SIMS 典型應用
適用於薄膜、半導體、鍍層、催化材料、磁性材料、腐蝕與奈米材料研究。
Thin Films 薄膜與鍍層
分析 Multilayer Structure、Thin Film Interface、Element Diffusion、Surface Contamination 與 Coating Composition。
Semiconductor 半導體
進行 Dopant、Interface、Trace Impurity、Surface Contamination 與 Nanometre-Scale Depth Profiling。
Catalysis 催化材料
研究 Catalyst Surface Composition、Element Distribution 與反應前後材料表面的化學組成變化。
Corrosion & Failure Analysis
分析 Corrosion Layer、Oxide Layer、Surface Contamination 與材料失效相關元素分布。
Magnetic Materials
分析 Magnetic Thin Films、多層材料界面、薄層結構與材料組成。
Nanotechnology 奈米材料
進行 Nanometre Depth Resolution、Elemental Distribution 及 2D / 3D Chemical Imaging。
Compact SIMS 典型系統規格
依 Hiden Compact SIMS 原廠公開與既有技術資料整理；實際配置依系統規格為準。
| System Type | Compact SIMS / SNMS Surface Analysis System |
|---|---|
| Primary Ion Energy / Current | 1–5 keV / 最大約 400 nA |
| Primary Ion Gas | Oxygen，適合高靈敏度 Positive Secondary Ion Analysis |
| Spot Size | Imaging Mode 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 | Rotary Carousel 最多同時裝載 10 個樣品 |
| Mass Spectrometer | MAXIM-600P SIMS / SNMS Detector |
| Mass Filter | Hiden 6 mm Triple Quadrupole Mass Filter |
| Detector | Pulse Ion Detection |
| Insulator Analysis | Electron Gun Charge Compensation Option |
| 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 Secondary Ion Analysis 與 Sputtered Neutral Analysis。
SIMS－Secondary Ion Mass Spectrometry
Primary Ion Beam 轟擊材料表面後，會濺射出表面材料，其中部分 Species 形成 Secondary Ions。
Compact SIMS 透過質譜分析這些 Secondary Ions，可取得材料表面的元素、同位素及不同深度位置的組成資訊，特別適合 Thin Films、Dopants、Surface Contamination 與 Material Interfaces。
SNMS－Sputtered Neutral Mass Spectrometry
材料經 Sputtering 後，大部分離開表面的 Species 為 Neutral Species。SNMS 透過 Post-Ionisation 將這些 Sputtered Neutrals 再游離後進行質譜分析。
此方式可作為傳統 SIMS 的互補技術，尤其適合 Alloys 與其他高濃度元素材料的 Composition Analysis 與 Quantification Research。
10 樣品 Rotary Carousel 與快速樣品分析
一次裝載多個樣品，提高 Routine Analysis 與材料比較效率。
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。
多樣品配置可減少每一次分析都重新 Vent / Pump Down 的需求，特別適合需要比較多組 Thin Film、Coating、Material Treatment 或 Process Condition 的研究工作。
Carousel 亦可依特殊 Sample Geometry 與分析需求進行配置，使 Compact SIMS 除研究用途外，也適合 Routine Laboratory Analysis。
絕緣材料 Charge Compensation
Electron Gun 選配可降低非導電材料 Surface Charging 對 SIMS 分析的影響。
SIMS 分析 Oxides、Ceramics、Polymers、Dielectrics 或其他 Insulating Materials 時，Primary Ion Bombardment 可能使 Sample Surface 累積電荷。
Surface Charging 會改變 Secondary Ion Extraction Condition，進而影響 Mass Spectrum、Signal Stability 與分析重複性。
Compact SIMS 可選配 Electron Gun 提供 Charge Compensation，使系統能延伸至更多 Non-Conductive Materials 的表面與深度分析。
Hiden SIMS Mapper 軟體
從 Species Selection、即時成像、Depth Profile 到 3D Concentration Reconstruction。
SIMS Mapper 為 Hiden SIMS 系統的專用分析介面，可由 Periodic Table View 選擇待分析 Species，並提示可能存在的 Mass Interference。
分析資料可持續以 Images 形式收集。進行 Depth Profiling 時，Gated Area 可於分析完成後重新定義，並能將不同深度的 Images 堆疊，重建 Three-Dimensional Concentration Profile。
- 3D Imaging
- 2D Chemical Imaging
- Flexible Gated Depth Profiling
- Periodic Table Species Selection
- Mass Interference Highlighting
- Interactive Image / Depth Profile Display
- 分析後重新定義 Gated Area
- Stored Analysis Templates
- Automatic Queued Running with Automatic Stage Option
- 多種 Data Export Formats
何時適合選擇 Compact SIMS？
當需要完整 SIMS 表面與深度分析能力，但希望系統更緊湊、操作更直接時。
若研究需求需要高度客製化的 UHV Chamber、多種 Primary Ion Source、複雜 Sample Handling 或多技術 Surface Science Integration，可考慮完整 SIMS Workstation。
但若主要需求集中於Thin Film Depth Profiling、Surface Contamination、Trace Impurity、Isotope Analysis、2D / 3D Imaging 與 Routine SIMS / SNMS Analysis，Compact SIMS 提供較直接且高度整合的分析平台。
其 10-Sample Carousel 與緊湊型架構亦適合需要多樣品重複量測、研究材料比較與日常實驗室分析的使用環境。
Hiden 表面分析質譜應用影片
Mass Spectrometers for Surface Analysis Applications
恩詠有限公司－Hiden Compact SIMS 表面分析系統規劃與技術服務
Compact SIMS 的實際分析能力會受到 Sample Material、Target Elements、Primary Ion Conditions、Sample Conductivity、Depth Resolution、Target Concentration 與 Imaging Requirement 影響。
恩詠有限公司可依客戶的樣品材質、分析元素、預估濃度、薄膜厚度、所需 Depth Resolution、SIMS / SNMS、Isotope Analysis、2D / 3D Imaging、樣品導電性及預期分析目的，協助評估適合的 Hiden Compact SIMS 系統配置與分析方案。