Flugzeit-Massenspektrometrie-System

Das ToF-SIMS-System soll zur Erweiterung des Nutzerbetriebs und der Forschung/Entwicklung von neuen Materialien, vorwiegend anorganischer Festkörper, am Ionenstrahlzentrum (IBC) des HZDR eingesetzt werden. Durch die Möglichkeit der oberflächensensitiven Elementanalyse mit einer lateralen Auflösung von kleiner 200 nm soll es die am IBC vorhandene bildgebende Analytik erweitern. Die Quantifizierung der Elementanalytik soll zusätzlich durch Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) gewährleistet werden. Das System wird deshalb an ein Ionenstrahlkanal des 6 MV Tandem-Beschleunigers im IBC installiert werden. Zudem wird ein mechanisches Transfersystem benötigt um den Probenhalter des Systems in eine externe Messkammer, die nicht Teil des Angebotes ist, zu transferieren, ohne dabei das Vakuum zu unterbrechen. Letztere Kammer hat eine Höhe von 154 cm über dem Boden und wird sich in ca. 2 m Entfernung von der ToF-SIMS Analysekammer befinden und über einen CF-160 Strandard-Flansch verfügen.

Mit dem ToF-SIMS-System sind folgende analytische Aufgaben zu bearbeiten: chemische Analyse von Oberflächen und von Schichten. Die chemische Analyse erfolgt durch Detektion der emittierten Sekundärionen, die durch einen Primärionenstrahl von der Oberfläche herausgelöst wurden (gesputtert/zerstäubt). Der Primärionenstrahl ist feinfokussiert und wird durch ein elektrisches Feld gerastert, wodurch ein ortsaufgelöstes Bild (2D) der chemischen Oberflächezusammensetzung gewonnen werden kann. Zusätzlich soll ein Tiefenprofil der chemischen Zusammensetzung durch die kontinuierliche Abtragung der Probe gemessen werden, wodurch eine 3D chemische Analyses erstellt werden kann. Besondere Anforderungen werden an eine hohe Sensitivität, Dynamik und lateraler Auflösung bzw. Tiefenauflösung des Gerätes gestellt: - Hoher Durchsatz der delektierten Sekundärionen mittels eines Flugzeit-Massenspektrometer - Hohe Massenauflösung durch Verwendung eines Reflektron-Flugzeit-Massenspektrometers und ultraschneller Zählelektronik - Feinfokussierung der Primörionenquelle für hohe laterale Auflösung, mindestens kleiner als 200 nm. - Hohe Detektionsdynamik der Sekundärionen für eine hohe Sensitivität