【摘要】 在高真空环境下，一次离子由锑或氧离子源产生（Cs⁺或O2⁺）加速、净化和聚焦后，用一定的能量轰击样品表面微区域，使样品表面溅射各种颗粒（中性原子或分子、带正负电的原子、分子和离子）。

动态二次离子质谱（DSIMS）它是一种极其敏感的表面分析技术，通过高能一次离子激起样品表面，溅射微量二次离子，分析二次离子的类型、含量和深度分布，反映了微纳尺度中材料表面、界面和薄膜的元素结构和成分信息。

DSIMS7f-Auto具有分辨率优异、检出极低、分析面积小、动态检测范围广等特点。广泛应用于半导体材料、光伏原料、LED设备、绝缘/半绝缘材料、多层薄膜、冶金材料等领域。

 

动态二次离子质谱仪

(Dynamicsecondaryionmassspectrometer)

 

01仪器原理

在高真空环境下，一次离子由锑或氧离子源产生（Cs⁺或O2⁺）加速、净化和聚焦后，用一定的能量轰击样品表面微区域，使样品表面溅射各种颗粒（中性原子或分子、带正负电的原子、分子和离子）。

通过质量分析器根据荷载比分离电离二次颗粒，使用检测器（法拉第杯、电子倍增器、RAE或CCD）收集被测元素的二次离子，分析样品表面的元素组成和浓度分布（质谱图、深度分布和离子图像）。

 

02仪器构造

IMS7f-Auto是由法国CAMECA公司制造的扇形磁场二次离子质谱（MagneticsectorSIMS），仪器主要部件系统由一次离子枪系统、二次离子光学系统、双聚焦质谱仪、检测器、计算机控制系统八个部件组成（Wincurve/Winimage、Real-timedisplay等。、真空系统(涡轮分子泵、空气压缩机、气阀等)、供电系统(各部件高压控制电柜、UPS不间断电源等)、循环系统(空冷循环水冷机、离子冷冻液循环系统)。

其中，设备的一次离子枪系统配备了两种一次离子源：带ISOCMS隔离阀的双等离子体氧源和锶源，以及一次离子光学系统，包括超高真空样品室、容纳6个样品的自动存储室和CCD相机样品观察系统。

此外，还配备了垂直入射电子枪，可分析绝缘样品/导电性差的样品。

 

03仪器特点

动态二次离子质谱是表面破坏性试验，试验后表面有微米级溅射坑。IMS7f-Auto元素检测范围广，质量分辨率高，深层分辨率高。ppm~ppb具有极低检测出限、动态检测范围广、指定细微区域可检测等优点。

 

04典型的应用和案例

硅片净化生产、制造加工、集成电路和设备的质量控制是保证高产量生产的前提。半导体对材料纯度要求高，原料纯度一般至少6N，电子半导体材料纯度高达11N，杂质元素浓度会影响半导体硅片的物理化学性能。DSIMS7f-Auto使用涡轮分子泵，样品室可达到E-10mbar的超高真空，元素检测仅限于ppm~ppb，可满足半导体过程中杂质浓度的检测。