I. Physikalisches Institut der JLU Giessen
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Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS)

Prof. Dr. Bruno K. Meyer       Reinhard Rüdiger

Bei der SIMS Meßmethode werden die obersten Atomlagen einer Probe durch den Beschuß mit einem fokussierten Strahl geladener Teilchen (Primärionen) abgetragen. Der geladene Anteil der so abgesputterten Teilchen - die Sekundärionen - wird mit einem Massenspektrometer nachgewiesen. Aus der Signalintensität der einzelnen Massen läßt sich auf die Konzentration der Elemente und Isotope in den obersten Atomlagen der Probe schließen.

Die Messungen werden an zwei unterschiedlichen Apparaturen durchgeführt:

Die Anlage MIQ 56A der Firma CAMECA/Riber benutzt Argon- und Sauerstoffionen als Primärteilchen. Weiterhin ist eine Galliumquelle für hochauflösende Images montiert.

Die Anlage MIQ 256 der Firma CAMECA / Riber verfügt über eine Sauerstoffquelle und eine Cäsiumquelle

  • Massenspektren:
    In einem Massenspektrum wird die Intensität des Sekundärionenstroms gegenüber der Masse aufgetragen. Aus den auftretenden Massen erkennt man die in der Oberflächenschicht vertretenen Elemente. Neben den Linien, die zu einem atomaren Ion eines Elements gehören, werden auch geladene Atomcluster nachgewiesen. Die meisten Elemente treten bevorzugt in einem der beiden möglichen Ladungszustände auf. Es werden deshalb in der Regel für positive und negative Sekundärionen Massenspektren aufgenommen.

  • Tiefenprofil:
    Durch den Ionenbeschuß findet ein Materialabtrag statt, tieferliegende Bereiche der Probe freilegt und einer Untersuchung zugänglich macht. In einem Tiefenprofil wird bei kontinuierlichem Primärionenbeschuß die Intensität bestimmter Sekundärionen gegenüber der Meßzeit aufgetragen. Man erhält so Informationen über den Konzentrationsverlauf der selektierten Elemente in die Tiefe. Dies ist ein wichtiges Hilfsmittel zur Kontrolle der Homogenität von Dünnschichten oder des Oberflächenbereichs der Probe bis zu einigen µm Tiefe. In Mehrschichtsystemen können tieferliegende Schichten und die Interfaces untersucht werden. Kennt man den Materialabtrag pro Zeit, kann auf die Tiefe umgerechnet werden.

Weitere Informationen gibt's bei PASS

MIQ 56A der Firma CAMECA/Riber

 

MIQ 256 der Firma CAMECA / Riber

 

MIQ 256 der Firma CAMECA / Riber

Auf der linken Seite gut zu erkennen die beiden Ionenquellen.

 

MIQ 256 der Firma CAMECA / Riber