Метод вторично-ионной масс-спектрометрии занимает особое место в области объемного и поверхностного анализа образцов. Высокая чувствительность к большинству элементов, возможность регистрации атомов с малыми Z и изотопического анализа, высокое разрешение по глубине при измерении профилей концентрации и возможность изучения распределения элементов по поверхности определяют основные преимущества метода ВИМС.  

Принцип

Масс-спектрометрия  — метод исследования вещества путём определения отношения массы к заряду и количества заряженных частиц, образующихся при том или ином процессе воздействия на вещество.

В методе вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС) используется ионный пучок для выбивания фрагментов или целых молекул из нескольких внешних молекулярных слоев исследуемого образца, с последующим «взвешиванием» в масс-спектрометре. Массы вещества относительно легко преобразуются в информацию его химического состава, т.к. каждая молекула или ее фрагмент имеет свою определенную массу. Даже такие вещества, как полимеры, которые легко повредить, могут быть подвергнуты анализу при использовании «статического» режима, в котором доза первичного ионного пучка настолько мала, что за время анализа повреждается менее 1% области фокусировки пучка первичных ионов. Времяпролетный масс-спектрометр проводит анализ всех веществ одновременно, его чувствительность достаточна для малых доз падающего первичного пучка ионов.

Установка ВИМС состоит из следующих основных блоков: источника первичных ионов и системы формирования пучка, держателя образца и вытягивающей вторичные ионы линзы, масс-спектрометра для анализа вторичных частиц по отношению массы к заряду и высокочувствительной системы регистрации ионов.

Применение

• Исследование поверхности: идентификация поверхностных атомов и молекул и изучение динамики поверхностных явлений (таких как катализ, коррозия, адсорбция и диффузия).
• Глубинные профили концентрации: ВИМС - один из самых эффективных методов диагностики поверхности среди применяемых для измерения распределения концентрации элементов по глубине образца.
• Распределение частиц по поверхности, микроанализ и объемный анализ. Установки ВИМС позволили достичь большей чувствительности, проводить изотопический и поверхностный анализ и обнаруживать присутствие элементов с малыми Z. Масс-спектрометры дают качественную, а при некоторых условиях и количественную информацию о распределении элементов по поверхности образца. Данный метод применяется при изучении выделений на границах зерен, различных эффектов в поли- и монокристаллах, диффузии, фазового состава минералов и распределения поверхностных загрязнений.

Метод ВИМС хорошо известен во многих университетах и исследовательских центрах, где обычно используются очень дорогие многоцелевые комбинации таких приборов.  

Метод широко применяется в технологии нанесения тонких пленок или в областях, где важен химический состав поверхности материалов. Например, наличие всего одного молекулярного слоя PDMS может разрушить связи адгезии двух разных материалов. Молекулы PDMS находятся в окружающем пространстве в достаточном количестве, например, в лаках, средствах для удаления плесени или в полиэтилене. Многие промышленные процессы имеют дело с вопросами состояния поверхности материалов, включая процессы очистки поверхности или активации поверхности химическими веществами или при помощи плазмы.

Презентация ВИМС 2015