Espectrometría de masas de iones secundarios
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 10 de febrero de 2018; las comprobaciones requieren 4 ediciones .La espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS ) es un método para obtener iones a partir de compuestos poco volátiles, polares y térmicamente inestables en espectrometría de masas .
Inicialmente, se utilizó para determinar la composición elemental de sustancias de baja volatilidad, pero luego comenzó a usarse como método de desorción para la ionización suave de sustancias orgánicas. Se utiliza para analizar la composición de superficies sólidas y películas delgadas. SIMS es la técnica de análisis de superficie más sensible, capaz de detectar la presencia de un elemento en el rango de 1 parte por billón.
Esencia del método
La muestra se irradia con un haz enfocado de iones primarios (por ejemplo , , , , ) con energías de 100 eV a varios keV (en el método FAB se usa mucha energía). El haz de iones secundarios resultante se analiza utilizando un analizador de masas para determinar la composición elemental, isotópica o molecular de la superficie.
El rendimiento de iones secundarios es 0.1-0.01%.
Historia
Vacío
El método SIMS requiere la creación de condiciones de alto vacío con presiones por debajo de 10 −4 Pa (aproximadamente 10 −6 m bar o mmHg ). Esto es necesario para garantizar que los iones secundarios no colisionen con las moléculas de gas ambiental en su camino hacia el sensor ( recorrido libre medio ) y también para evitar la contaminación de la superficie por adsorción de partículas de gas ambiental durante la medición.
Dispositivo de medición
El analizador clásico basado en SIMS incluye:
- un cañón de iones primarios que produce un haz de iones primarios;
- colimador de iones primarios, que acelera y enfoca el haz en la muestra (en algunos dispositivos con la capacidad de separar iones primarios con un filtro especial o crear pulsaciones de haz);
- una cámara de alto vacío que contiene una muestra y una lente de iones para extraer iones secundarios;
- un analizador de masas que separa los iones según su relación carga-masa;
- dispositivos de detección de iones.
Variedades
Distinga entre los modos estático y dinámico de SIMS.
Modo estático
Se utiliza un flujo de iones bajo por unidad de área (< 5 nA/cm²). Así, la superficie estudiada permanece prácticamente ilesa.
Se utiliza para el estudio de muestras orgánicas.
Modo Dinámico
El flujo de iones primarios es grande (del orden de μA/cm²), la superficie se examina secuencialmente, a una velocidad de aproximadamente 100 angstroms por minuto.
El modo es destructivo y, por lo tanto, más adecuado para el análisis elemental.
La erosión de la muestra permite obtener un perfil de la distribución de sustancias en profundidad.
Literatura
- J. Maan, V. Spicer, A. Liebsch y otros Espectroscopía electrónica e iónica de sólidos / L. Firmans, J. Vannick, V. Dekeyser. - M. : Mir, 1981. - 467 p.
- Afanasiev V.P. Espectroscopía electrónica y de iones de sólidos // Soros Educational Journal, 1999, No. 2, p. 110-116.
Enlaces
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