20° ANNIVERSARIO
Aprile 1987  -  2007
                                                                                                                                       
 
 

La tecnica SIMS (Secondary Ions Mass Spectrometry) fornisce un potente strumento microanalitico alla scienza dei materiali. Essa consente la rivelazione di tutti gli elementi della tavola periodica all'interno di una matrice solida di qualunque composizione, con sensibilità superiori a quelle di qualsiasi altra tecnica di analisi di superfici.
Le sue caratteristiche peculiari ne fanno uno strumento utilizzabile in molti settori della ricerca di base e applicata,
dalla mineralogia alla biologia e insostituibile nello studio dei materiali per la microelettronica.

Descrizione della tecnica

Un fascio di ioni, detti "primari" (Ossigeno, Argon, Cesio) (Sorgenti) accelerati da una differenza di potenziale di alcune migliaia di Volt viene focalizzato alle dimensioni volute (il diametro minimo del fascio può raggiungere qualche decimo di µm) e fatto incidere sulla superficie del campione da analizzare. (Camera campione)
L'effetto di questo "bombardamento ionico", grazie ad un processo di collisioni in cascata innescato dagli ioni primari tra gli atomi che compongono il campione, é quello di causare l'emissione di atomi o aggregati di atomi dai primi strati atomici della superficie, che viene così lentamente erosa sotto l'azione del fascio.
Una frazione delle particelle così prodotte é costituita da ioni delle specie atomiche presenti alla superficie, questi ioni secondari sono accelerati da un forte campo elettrico e le varie specie vengono separate in base alle loro masse (o meglio al rapporto massa:carica) tramite uno spettrometro a doppio settore elettrostatico-magnetico.(Spettrometro Magnetico)
Infine il fascio ionico viene rivelato (Rivelatori) e ne viene misurata l'intensità (cioé il numero di ioni che raggiungono il rivelatore in un secondo), da questa si può risalire, mediante calcolo o per confronto con campioni di riferimento, alle concentrazioni degli elementi presenti nel campione.














Caratteristiche e prestazioni dello strumento

L'ottica stigmatica del sistema di analisi degli ioni secondari consente di ricostruire una mappa della distibuzione superficiale dei vari elementi, con una risoluzione laterale inferiore al µm.

Alta risoluzione di massa: il sistema di analisi a doppio settore consente di separare tra loro anche masse molto vicine (M/*M > 10,000), eliminando così i problemi dovuti alle interferenze tra ioni atomici e ioni molecolari.

La distribuzione in profondità dei vari elementi é ottenuta grazie alla conoscenza della velocità di erosione della superficie.

Sensibilità: si possono rivelare elementi presenti come impurezze in concentrazioni molto basse (contaminanti o droganti). Il limite di rivelabilità (dato dal rapporto fra la concentrazione minima misurabile dell'impurezza e la concentrazione di atomi del materiale) si può spingere sino a valori dell'ordine di una parte su un miliardo.



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