PHI nanoTOF II飛行時間質(zhì)譜儀™
TRIFT-V nanoTOF II(三次聚集飛行時間)二次離子質(zhì)譜儀是超靈敏的表面分析技術(shù),可檢測表面分子成分和分布探討,元素及其同位素不負眾望。所有元素和同位素,包括氫都可以用飛行時間二次離子質(zhì)譜分析調解製度。由初級脈沖離子束轟擊樣品表面所產(chǎn)生的二次離子精準調控,經(jīng)飛行時間分析器分析二次離子的荷質(zhì)比,從而得知樣品表面信息應用的因素之一。
PHI nanoTOF IITM是第五代SIMS儀器解決,該儀器具有*的飛行時間(TOF)分析儀,它擁有市場上TOF-SIMS儀器中的角度和能量接收范圍敢於監督,它使用了具有優(yōu)良離子傳輸能力的三級聚焦半球形靜電分析器幅度,實現(xiàn)了高空間分辨率和質(zhì)量分辨率。PHI nanoTOF IITM還具有很高的成像能力重要的作用,可以表征形貌復(fù)雜的樣品而沒有陰影效應(yīng)貢獻。
A) B)
圖1 –A)PHI nanoTOF IITM 及B)二次離子分離示意圖
特點:立體收集角度大和深景深 二次離子以不同的初始能量和角度
從樣品表面飛出,因此,即使是質(zhì)量 *相同的離子,在分析儀內(nèi)的飛行 時間也會產(chǎn)生差異,飛行時間差是導(dǎo) 致質(zhì)量分辨率變差的原因之一。 NanoTOFⅡ采用的是三重聚焦靜電分 析儀(TRIFT型),可以同時矯正由初 始能量和發(fā)射角的差異而發(fā)生的飛行 時間差異而發(fā)生的飛行時間差穩中求進。 TRIFT型分析儀的的優(yōu)勢,就是同時實現(xiàn)了高質(zhì)量分辨率和高檢測靈敏度統籌,并且成像沒有陰影。
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圖2(a)不同飛出角度的二次離子飛行軌跡示意圖 | 2(b) 斷裂陶瓷截面示意圖及二次離子分布圖 |
同時實現(xiàn)高空間及高能量分辨模式:nanoTOF Ⅱ安裝了新開發(fā)的離子槍(對應(yīng)的源為Bi協同控製,Au振奮起來,Ga),空間分辨率最小能達到70納米(Bi3++)利用好。此外勞動精神,在新設(shè)計的脈沖壓縮(Bunched)機理下開展攻關合作,可采用高質(zhì)量分辨率模式,實現(xiàn)500納米或以下(Bi3++)的空間分辨率保供,其增加了三倍以上的電流密度自行開發,同時提高了靈敏度,空間分辨率和質(zhì)量分辨率責任。

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圖-3 a)新型二次離子槍 | 圖-3 b)舊型號儀器成像 | 圖-3 c)nanoTOF II成像 |
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視野范圍最小可至5微米:下圖顯示的是在較高的空間分辨率下應用情況,PS/PMMA聚合物的成像。傳統(tǒng)上來說組建,聚合物的分子分布結(jié)構(gòu)表現,只能用AFM觀察,但在這里深刻變革,nanoTOF II也能做到結論。

低背景和亞穩(wěn)抑制:nanoTOF II繼承了上一代的設(shè)計優(yōu)點,在TRIFT質(zhì)譜儀中添加了能量過濾器(Energy Slit)來實現(xiàn)對亞穩(wěn)態(tài)離子的抑制(Metastable Rejection) 質生產力,從而降低質(zhì)譜的背景噪音適應性強。比較Reflectron型和TRIFT型為基礎(chǔ)的質(zhì)譜儀,明顯地看到Reflectron型譜儀由于不具備亞穩(wěn)抑制功能先進的解決方案,其得到圖譜背景噪音遠高于TRIFT型的譜儀的背景噪音拓展。

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圖7 -(A)以Reflectron探測到130-140m/z范圍的PTFE質(zhì)譜,在主亞穩(wěn)峰旁邊發(fā)現(xiàn)子峰宣講活動。 (B)以TRIFT探測到130-140m/ z范圍的PTFE質(zhì)譜不斷進步,二次離子信號不受亞穩(wěn)離子干擾。 |
多種離子槍選配實現(xiàn)高精度深度剖析:nanoTOF Ⅱ?qū)S玫纳疃确治鰹R射的離子槍效率,既有適用于無機化合物的高靈敏度分析的銫離子槍(適用于負離子分析)和氧離子槍(適用于正離子分析)規模;也有適用于有機物薄膜深度剖析的C60離子槍槍和氬氣體團簇(Ar-GCIB)離子槍,可在高的深度分辨率下講道理,實現(xiàn)高靈敏度的深度剖析發展目標奮鬥。整個離子槍的應(yīng)用范圍如圖4e所示。

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圖4-a)新型Cs離子槍 | 圖4-b):Si/Ge多層膜的深度方向測試結(jié)果 |

圖4-c)氬氣團簇離子槍
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圖4-d)Irganox多層膜的深度方向測試結(jié)果 |
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圖4-e)各種離子槍的應(yīng)用范圍
FIB-TOF三維深度分布成像:TRIFT分析儀的內(nèi)在特性和優(yōu)勢是可以通過對FIB銑削坑的垂直型墻直接成像而不必傾斜樣品更多的合作機會。相對于使用傳統(tǒng)的濺射離子源方法,FIB使用已設(shè)置的加工程序?qū)悠愤M行FIB銑削和切片延伸,可獲得更深層亞表面特征或缺陷信息。此外,通過使用“切片和視圖”的方法可進行TOF-SIMS 3D成像行業分類,F(xiàn)IB槍用來對樣品進行剖面加工而TOF-SIMS分析每一連續(xù)剖面加工層。使用這種方法得到 3D 成像可以限度地減少或消除濺射離子束深度剖析帶來的潛在困難提高鍛煉。而其三維圖像重構(gòu)也可以非常簡單相結合,因為樣品在FIB加工和TOF-SIMS數(shù)據(jù)采集期間是不需要移動的。
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圖5 -(左)CuW合金三維等值面疊加的圖像:Cu等值面(綠色)和W等值面(藍色) (右)銅等值面(綠)和W等值面(藍色)的三維等值面疊加圖像 |
串聯(lián)質(zhì)譜MS/MS (有機高分子材料分析附件):超過 m/z 200 的分子離子碎片,常規(guī)的TOF-SIMS的高質(zhì)量精度和高質(zhì)量分辨率不能對特征離子的元素/成分組成提供明確判定製高點項目;也不能提供清楚的結(jié)構(gòu)信息,包括分子片段中不飽和鍵的位置為產業發展。這對于研究高分子添加劑和生物組織剖面尤為重要範圍和領域。技術(shù)的并行成像串聯(lián)質(zhì)譜MS/MS選配可以同時獲得MS1和MS2質(zhì)譜圖,圖像和3D成像,空間分辨率為200nm。利用1.5keV碰撞誘導(dǎo)解離法,得到MS2數(shù)據(jù),可對分子結(jié)構(gòu)進行高效解析各項要求。

SmartSoftTM-TOF配合WinCadence軟件易于操作:
nanoTOF II操作軟件采用智能化更高要求,如‘流’的設(shè)計,讓用戶按照流程順序新技術,依次完成樣品裝載共同學習,樣品定位,設(shè)定分析條件深入,開始圖譜采集效高;并配合可視化的圖形界面,形象地展示儀器的各個部件基礎,及儀器當前的運行狀況性能,實時顯示儀器的參數(shù)。讓用戶一學(xué)就會對外開放,一看就懂技術創新。

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圖-6 a)SmartSoftTM-TOF用戶界面 | 圖6- b)WinCadence用戶界面 |
多樣化的樣品托:
· 標準樣品托:有兩種100mm的正方形樣品托,分別用于前后裝樣。視應(yīng)用條件選擇樣品托資料。

· 冷熱樣品托:可用于對樣品加熱冷卻的樣品托,不僅在進樣室可加熱冷卻,在樣品臺移動時也可使用約定管轄。

· 真空轉(zhuǎn)移裝置:能夠在客戶的手套箱和設(shè)備的預(yù)抽室之間傳遞樣品,防止樣品與大氣接觸創新內容,適用于易于大氣反應(yīng)的樣品。
nanoTOF II儀器規(guī)格:
Bi作為一次離子源時:
· 低質(zhì)量數(shù)質(zhì)量分辨率(m/Δm):硅(28Si+和28SiH+)在12000以上
· 高質(zhì)量數(shù)質(zhì)量分辨率(m/Δm):m/z > 200,在 16,000以上
· 有機材料的質(zhì)量分辨率(m/Δm):PET(104 amu)在12000以上
· 最小離子束直徑:70納米(高空間分辨率模式)體驗區、0.5μm(高質(zhì)量分辨率模式)
nanoTOF II選配:
串聯(lián)質(zhì)譜MS/MS、氬氣團簇離子槍反應能力、C60離子槍適應性強、銫離子槍、氬/氧離子濺射槍堅持先行、樣品冷卻/加熱系統(tǒng)產業、樣品高溫加熱系統(tǒng)、真空轉(zhuǎn)移裝置情況較常見、氧噴射系統(tǒng)可持續、Zalar高速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、聚焦離子束FIB(Focused Ion Beam)生產體系、前處理室服務、各種樣品托、離線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能力和水平、Static SIMS Library等覆蓋。
· 應(yīng)用:材料領(lǐng)域:聚合物材料(纖維、塑料、橡膠高效、紙張應用創新、樹脂涂料等)、金屬合金機構、半 導(dǎo)體的特性、硅酸鹽陶瓷、納米鍍層基礎、有機半導(dǎo)體OLED提供堅實支撐、OPV等。
· 研發(fā)領(lǐng)域:半導(dǎo)體器件經過、納米器件簡單化、生物醫(yī)藥、量子結(jié)構(gòu)明確了方向、能源電池材料等系統性。
· OLED膜層結(jié)構(gòu):有機膜層成分、分布和結(jié)構(gòu)剖析單產提升,高質(zhì)量離子碎片表征傳遞。
· 薄膜和涂料:分析有機涂層,有機和無機涂料的成像分布勞動精神。
· 無機及半導(dǎo)體器件:晶圓工藝殘渣物開展攻關合作,缺陷分析,蝕刻/清潔殘留分析預下達,晶圓工藝中微量 金屬污染物分析的有效手段;摻雜元素的3D成像分析。
· 磁存儲器件:介質(zhì)表面的殘留物方案,來自于工藝的污染物關鍵技術,包括有機和無機物,失效分析深入, 潤滑分析取得了一定進展。
· 藥物研究:藥物截面成像,新的藥物緩釋涂層的表征與發(fā)展大面積。
· 生命科學(xué)領(lǐng)域:研究組織和細胞積極參與。