Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS)

Die Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) ist eine hochempfindliche Methode zur Analyse der molekularen Zusammensetzung von Oberflächen. ToF-SIMS ist unverzichtbar für industrielle Schadensanalyse und Qualitätssicherung und eignet sich ideal zur Aufklärung von Schichtaufbauten, Identifikation filmischer oder partikulärer Kontaminationen und Schadensanalyse an Beschichtungen, Klebungen und Lackierungen – zum Beispiel in der Elektronik, Medizintechnik, Kunststoff- und Lackindustrie oder in der Materialforschung.

 

Funktionsprinzip – so arbeitet ToF-SIMS

Bei der ToF-SIMS-Analyse wird die Probenoberfläche mit einem rasternden Primärionenstrahl beschossen. Die auftreffenden Ionen lösen dabei Sekundärionen aus den obersten Atomlagen der Probe heraus. Das Masse dieser freigesetzten Teilchen wird anschließend mithilfe eines Flugzeitanalysators untersucht:

• Leichte Ionen erreichen den Detektor schneller, schwere Ionen langsamer.
• Das Ergebnis ist ein vollständiges Massenspektrum, das alle erfassten Ionen darstellt.

Durch die Messung an vielen Rasterpunkten entsteht eine chemische Karte der Oberfläche – quasi ein 2D-Bild, in dem die Verteilung bestimmter Elemente oder Moleküle sichtbar wird.

Für Tiefenprofile wird die Oberfläche schrittweise mit einer zusätzlichen Sputterquelle abgetragen. So lassen sich Schichtaufbauten oder Verunreinigungen unterhalb der Oberfläche in 3D darstellen.

 

Stärken von ToF-SIMS

• Extrem oberflächensensitiv
  Analyse der obersten 1–3 Monolagen – ideal zur Detektion von Kontaminationen
• Hohe spektrale Auflösung
  Identifikation anorganischer Elemente und besonders organischer Moleküle
• Hohe laterale Auflösung
  Verteilungsbilder mit Auflösungen von bis zu 50 nm Pixelgröße möglich
• Exzellente Nachweisgrenzen
  im ppm-Bereich
• 3D-Analytik möglich
  Tiefenprofilierung im Bereich weniger Mikrometer liefert Informationen über Schichtdicken, Oberflächenstrukturen und Diffusionsprofilen

 

Typische Anwendungsfelder

• Sauberkeits- und Rückstandsanalyse
  Nachweis von organischen und anorganischen Kontaminationen, z. B. aus Produktionsprozessen
• Schichtcharakterisierung
  Analyse von Mehrschichtsystemen, Grenzflächen, Schichtdicken und Homogenität
• Schadensanalytik
  Untersuchung von Haftungsproblemen, Korrosionsursachen oder filmischen und partikulären Kontaminationen
• Qualitätssicherung und Forschung
  Materialvergleich, Prozesskontrolle, Entwicklung neuer Beschichtungen und Oberflächen

 

Grenzen der Methode

Obwohl ToF-SIMS eine der empfindlichsten Oberflächenanalysetechniken ist, gibt es einige Punkte zu beachten:

• Eine Quantifizierung ist nur in Ausnahmefällen möglich. Die Bewertung der Mengen vorliegender Kontaminationen erfolgt in der Regel immer qualitativ durch eine vergleichende Analyse von Gut- und Schlechtproben
• Vakuum-Kompatibilität: sehr volatile Kontaminationen können abdampfen, aber hinterlassen in der Regel auch charakteristische Rückstände.

 

Zusammenarbeit mit unseren Kunden

Wir legen großen Wert auf partnerschaftliche Zusammenarbeit. Gemeinsam mit Ihnen definieren wir die Analyseziele, beraten zur optimalen Probenvorbereitung und stellen sicher, dass die Ergebnisse exakt zu Ihrer Fragestellung passen.

Die Messergebnisse stellen wir in übersichtlichen Berichten zur Verfügung – ergänzt durch eine klare, praxisorientierte Auswertung, die konkrete Handlungsempfehlungen ermöglicht.

Sie haben eine konkrete Fragestellung oder ein Problem in Ihrer Produktion?
Dann sprechen Sie uns gerne an – wir unterstützen Sie bei der Auswahl der richtigen Analyse und finden gemeinsam eine Lösung.