Labor für ToF-SIMS Analysen: Chemische Spurenanalyse von Oberflächen
Die Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (ToF-SIMS) ist eine der empfindlichsten Methode zur chemischen Analyse von Oberflächen (Informationstiefe ca. 1-3 Monolagen) und oberflächennahen Schichten. Sie ermöglicht die simultane Abbildung und Identifizierung von atomaren und molekularen Spezies mit hoher Empfindlichkeit und guter lateralen Auflösung bis in den Nanometerbereich. Sie ist das ideale Werkzeug, wenn es darum geht, organische oder anorganische Spurenstoffe, Kontaminationen oder dünnste Schichten nachzuweisen und zu identifizieren, die für andere Methoden unsichtbar bleiben.
Funktionsprinzip der ToF-SIMS-Analyse
Die ToF-SIMS-Analyse basiert auf dem Beschuss der Probenoberfläche mit einem gepulsten Primärionenstrahl (z. B. Bi+, Ar+, Cs+).
- Emission: Beim Auftreffen lösen die Primärionen Sekundärionen und neutrale Teilchen aus der Probe.
- Detektion: Die geladenen Sekundärionen werden in ein Flugzeitmassenspektrometer (Time-of-Flight) beschleunigt.
- Identifikation: Anhand der Flugzeit der Ionen zur Detektionseinheit lässt sich ihre Masse-zu-Ladung-Verhältnis (m/z) exakt bestimmen. Dies ermöglicht anhand charakteristischer Fingerprint-Spektren die chemische Identifizierung der Spurenstoffe – sowohl elementar als auch molekular.
Wir nutzen modernste Geräte, um sowohl den statischen (Oberfläche) als auch den dynamischen (Tiefenprofil) Messmodus optimal auszuschöpfen.
Die Vorteile von ToF-SIMS für Ihre Analyse
Wählen Sie nanoAnalytics für Ihre ToF-SIMS-Anforderungen, um von diesen Vorteilen zu profitieren:
- Extreme Empfindlichkeit: Nachweis von Spurenstoffen und Kontaminationen bis in den ppm- und ppb-Bereich auf der obersten atomaren Lage.
- Hohe Laterale Auflösung: Chemische Abbildung der Oberfläche mit einer lateralen Auflösung von bis zu 100 nm (Submikrometerbereich).
- Massenspektrale Auflösung: Trennung von Ionen mit gleicher Nominalmasse (Isomeren und Isobare) zur eindeutigen chemischen Zuordnung.
- Tiefenprofilierung: Erstellung von hochaufgelösten Tiefenprofilen (Dynamic SIMS) zur Analyse von Schichtsystemen und Grenzflächen.
- Organische Analyse: Unverzichtbar für die Charakterisierung organischer Materialien, wie Polymere, Beschichtungen oder Biofilme.
Typische Anwendungsbereiche
ToF-SIMS ist die Methode der Wahl für anspruchsvolle Oberflächenanalytik, Grenzflächenanalytik und Fehleranalytik:
- Kontaminationsanalyse: Identifikation filmischer, organischer Verunreinigungen oder Prozessrückstände (z. B. auf Wafern oder medizinischen Geräten).
- Dünnschichtanalyse und Tiefenprofile: Analyse der Zusammensetzung und Dicke von Multilayer-Systemen und Diffusionsprozessen (z. B. Alterung).
- Fehler- und Schadensanalyse: Untersuchung von Haftungsproblemen oder Delaminationen an Grenzflächen.
- Polymer-Analyse: Chemisches Mapping von Zusätzen, Trennmitteln oder bioaktiven Schichten.
- Analyse von Additiven und Produktionshilfsstoffen - Identifizierung von Rückständen
- Lackanalyse - Insbesondere Analyse von Haftungsproblemen und Lackkratern
Technische Daten im Überblick
| Parameter | Spezifikation |
| Lateraler Auflösung | bis zu 100 nm (Abbildung) |
| Analytische Tiefe | 1 - 3 Monolagen / Oberste atomare Lage (0,5–1 nm) |
| Nachweisgrenze | ppm – ppb (Oberfläche) |
| Nachweisbare Spezies | Atome, Moleküle, Bruchstücke, Polymere |
| Analysemodus | Statisch (Oberfläche), Dynamisch (Tiefe) |
Als Analytiklabor mit langer Erfahrung bieten wir neben ToF-SIMS eine Vielzahl weiterer Oberflächen- und Materialanalysemethoden an.
Verschaffen Sie sich einen Überblick über unsere gesamte Auftragsanalytik.
Häufige Fragen zur ToF-SIMS-Analyse (FAQ)
Die ToF-SIMS-Analyse ist die empfindlichste Methode zur chemischen Analyse der obersten atomaren Lage einer Probe. Im Gegensatz zu EDX, das primär die elementare Zusammensetzung liefert, und XPS, das nur die ersten 5-10 nm erfasst, kann ToF-SIMS:
- Organische und molekulare Verbindungen nachweisen und kartieren.
- Spurenstoffe und Kontaminationen bis in den ppb-Bereich (Teile pro Milliarde) detektieren.
- Eine hohe laterale Auflösung (bis zu 100 nm) für das chemische Mapping bieten.
- Sie ist damit ideal, wenn Sie kleinste organische Kontaminationen oder dünnste funktionelle Schichten charakterisieren müssen.
ToF-SIMS ist die Methode der Wahl für alle Fragestellungen, bei denen es um Spurenstoffe an Grenzflächen geht. Typische Anwendungen umfassen:
- Fehler- und Schadensanalysen bei Adhäsions- oder Haftungsproblemen (Delamination).
- Identifizierung organischer und filmischer Verunreinigungen auf Halbleitern, Glas oder Metallen.
- Hochauflösende Tiefenprofilierung von Multilagen-Systemen (z. B. Batterien, beschichtete Gläser).
- Chemische Charakterisierung komplexer organischer Materialien wie Polymere und Kontaminationen.
Absolut. Als Ihr ToF-SIMS-Labor bieten wir unsere hochsensitiven Analysedienstleistungen nicht nur in Münster , sondern für Kunden aus dem gesamten deutschsprachigen Raum (Deutschland, Österreich, Schweiz) an.
Unabhängig davon, ob sich Ihr Unternehmen in Hamburg, München, Berlin oder einer anderen Region befindet:
- Der Probenversand ist einfach und wird von uns klar strukturiert.
- Die gesamte Kommunikation und die Ergebnislieferung erfolgen digital und schnell.
Da die Qualität unserer Analyse auf der Expertise und der speziellen Gerätetechnik basiert, nicht auf der regionalen Nähe, können wir Ihnen stets die gleichen höchsten Qualitätsstandards garantieren. Vertrauen Sie auf einen zentralen, spezialisierten Partner für Ihre bundesweiten ToF-SIMS-Anforderungen.
Im statischen Modus (für die Oberflächenanalyse) erfasst ToF-SIMS lediglich die oberste atomare Lage (ca. 0,5–1 nm), was die höchste Oberflächensensitivität gewährleistet. Im dynamischen Modus wird die Probe mittels Ionenstrahl langsam abgeätzt, um Tiefenprofile zu erstellen, die je nach Material bis zu mehrere Mikrometer in die Tiefe reichen können. Die Nachweisgrenze liegt für viele Elemente und Moleküle im ppm- bis ppb-Bereich, was deutlich besser ist als die meisten komplementären Techniken.
ToF-SIMS ist eine sehr vielseitige Methode. Wir können nahezu alle festen Materialien analysieren, darunter Polymere, Metalle, Gläser, Keramiken, Halbleiter und biologische Proben. Im Gegensatz zur REM/EDX-Analyse ist die Leitfähigkeit der Probe keine zwingende Voraussetzung. Nicht-leitende Proben werden mithilfe von Ladungskompensationssystemen analysiert, wodurch eine Beschichtung mit Gold oder Kohlenstoff in der Regel nicht notwendig ist.
Nach spezieller Präparation sind auch Substanzen wie Fette und bestimmte Flüssigkeiten analysierbar.
