飞行时间二次离子质谱仪（PHI TRIFT V nano）

概要

飞行时间二次离子质谱仪器

飞行时间二次离子质谱（TOF- SIMS）是一种表面敏感的技术，提供表面分子，元素及其同位素前几个原子层的组成图像。所有元素和同位素，包括氢气都可以用飞行时间二次离子质谱分析。在理论上，该仪器可以在一个无限大的质量范围内提供很高的质量分辨率（在实践中通常是大约 10000amu）。

PHI TRIFT V nano飞行时间质谱仪
PHI TRIFT V（三次对焦飞行时间）飞行时间质谱是一种高传输、并行检测仪器，其目的是由主脉冲离子束轰击样品表面所产生的二次离子可以得到最佳的收集状态，并可同时用于有机和无机表面特征分析。

TRIFT分析仪的工作原理会把离子在光谱仪中不断的重新聚焦。使二次离子质谱允许更多重大的实验得以进行。主离子束最先进的设计，允许经由计算机控制去同时达到高横向分辨率的成像和高质量的图谱分辨率。

PHI TRIFT V nanoTOF™是第五代SIMS仪器，该仪器具有独特的专利时间飞行（TOF）分析仪，它拥有市场上TOF-SIMS仪器中最大的角度和能量接受标准，实现了高空间分辨率质量分辨率和使用具有优良离子传输能力的三重重点半球形静电分析器。PHI TRIFT V nanoTOF™还具有很高的能力，可以图像具有非常复杂的几何形状的样本而没有阴影。

技术要点
1、更大的收集角度和景深立体角：
此优点体现在下面的图片。图片可以清楚观察到，由主离子束探测到的信号是从样品所有部位收集来的。即使在弯曲的表面，如头发，信号以统一强度来采集同时保持能力解决这样的小特征，如个别毛干上的角质层。

（A）氧气（红色），铟（绿色）和硫（蓝色）迭加多面的矿物颗粒表现出较大的立体角的收集。(B) 在整个人类头发直径的脂肪酸分子离子的图像（341 m/z）

2、单束C60深度剖析低背景和亚稳抑制：
PHI C60离子的小光束直径探针是独特的，有利于特定的化学分子离子的微米级特征成像。此外，结合扩展的配置范围和经单束C60深度剖析改进的二次离子产量深让分析师有独特的有机深度剖析能力与最高灵敏度的二次离子结构

（A）CN -离子成像 （26 m/ Z）显示分辨率为3-4μm在ethylenepropylene矩阵的尼龙层。（B）添加剂分子离子（474 m/ Z）显示扩散的尼龙层的空间分布。这两种图像有75 ×75μ平方米视野。单束C60深度剖面层的OLED显示没有中断潜在的分子结构的情况下去除硅表面残留物

3、低背景和亚稳抑制：
下面数据说明了TRIFT质谱仪在亚稳态拒绝 (Metastable Rejection) 的固有能力。一个比较Reflectron和TRIFT为基础的分析仪所取得的聚（四氟乙烯）和（聚四氟乙烯）的质谱显示了在没有减少二次离子信号下TRIFT分析仪优秀的抗亚稳态干扰能力。事实上，也增强了化学成像的能力，因为二次离子信号没有迭加在非化学的背景信号上

（A）以Reflectron探测到130-140m/ z范围的PTFE质谱，在主亚稳峰旁边发现子峰。（B）以TRIFT探测到130-140m/ z范围的PTFE质谱，二次离子信号不受亚稳干扰

4、加热和冷却的完整5轴样品运行：
完整的X，Y，Z轴旋转和倾斜运动可同时把样品加热到（RT至+600ºC）或冷却（-130至+150ºC）。加热或冷却工序在样品引入，转换，取样时的温度监测和控制在没有任何中断的情况下完成。样品台提供X和Y轴+/-50毫米运行范围和1μm的分辨率和20毫米的Z轴行程和2微米的分辨率，同时保持优于±2℃样品温度的控制

5、双束电荷中和的绝缘体分析：
采用专利技术的nanoTOF的电荷中和采用了双束的方法，非常低能量的离子束和电子束。由飞行时间二次离子质谱仪器从一件表面安装了碳磁带的批量聚合物所获得的数据。即使样品是厚，奇形的绝缘体，使用双光束电荷中和也可以得到高分辨率数据。

厚和不规则形状绝缘上的高质量分辨率质谱

6、脉冲二次电子成像：
nanoTOF的TRIFT分析仪的设计，是唯一能够从绝缘和导电标本收集脉冲 SE图像的仪器。通过脉冲模式（质谱操作）偏转主离子生成的二次电子(相对较重的二次离子有较高的速度比) 到位于分析仪SED里面，同时通过双重多通道板（DMCP）探测器

（A）示意图显示脉冲二次电子进入SED而二次离子继续通过TRIFT质量分析器。（B）主离子产生的脉冲拟南芥花花瓣的SE形象。（C）总离子拟南芥花瓣的形象。两个图像都是300x300平方微米

7、FIB-TOF三维材料特性：
TRIFT分析仪的内在特性可以通过成像FIB铣削坑的垂直型墙而不必倾斜样品。因此，材料的全3D特性化在连续FIB铣削和TOF-SIMS采集周期是可能的，而其三维图像重建也可以非常简单，因为样本在FIB铣削和TOF-SIMS数据采集期间是不需要移动的

（左）CuW合金三维等值面覆盖的图像与Cu等值面（绿色）和W等值面（蓝色）

（右）铜等值面（绿）和W等值面（蓝色）的三维等值面覆盖图像

8、原始文件的回顾性数据分析：
用户可以选择四种不同的模式来进行数据解释：（1）总离子图，（2）总面积谱，（3）区域性质谱，（4）质量的具体形象。总离子影像也可以作为MS审讯“位置”或“地区”额外目标的“路线图”。软件从原始文件计算所有相同质量的离子，不管是X- 和y的位置而产生总面积谱。通过把多像素和原先总离子的形象总和，区域性质谱都可以收集到优良的光谱。这些质谱可以分类所有区域性的元素。此外，一单峰- 或多峰的“fingerprint”与一个特定物种的关连- 可用于创建一个质量选择的影像。

产品应用

*油漆和OLED材料：
        油漆层和缺陷层内的特征化，高质量碎片特点化。

*薄膜和涂料：
        分析有机涂层，有机和无机涂料的成像分布。

*无机及半导体设备：
        晶圆工艺残渣物，缺陷分析，蚀刻/清洁残留分析，微量金属污染物留在晶圆工艺；三维成像表征掺杂元素。

*磁存储：
        残留物留在媒体的地表，来自于工艺的污染，包括有机和无机物，故障分析，润滑分析。

*拥有控制药物释放涂料的药物：
        药物截面成像，新的药物释放涂层的表征与发展。

*组织横截面分析：
        研究组织和细胞。