Sekundär-Neutralteilchen-Massenspektrometrie

Sekundär-Neutralteilchen-Massen-Spektrometrie (SNMS) ist ein Analyseverfahren der Oberflächenphysik/Oberflächenchemie und gehört wie Sekundär-Ionen-Massen-Spektrometrie (SIMS), Rutherford Backscattering (RBS) und Low Energy Ion Scattering (LEIS) zu den Ionenstrahltechniken.

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Dabei wird die Probe mit Primärionen atomarer Art (O⁺, Cs⁺, Ga⁺, Ar⁺) oder Clusterionen (SF5+, Au³⁺, Bi³⁺) mit einer Energie von 0,2 – 25 keV beschossen. Hierbei entstehen überwiegend neutrale, aber auch positiv und negativ geladene Teilchen. Im Gegensatz zu SIMS werden bei SNMS die Neutralteilchen untersucht. Um deren Masse und Zahl massenspektrometrisch bestimmen zu können, werden die Neutralteilchen, nachdem sie die Probe verlassen haben, entweder in einem Niederdruckplasma durch Elektronenstoß oder durch intensives Laserlicht nachionisiert.

Das Verfahren besitzt eine hohe Nachweisempfindlichkeit im ppm-Bereich, was eine geringe Beschussintensität erlaubt. Dadurch kann auch eine sehr hohe Tiefenauflösung erzielt werden. Außerdem können auch nichtleitende Proben untersucht werden.

SNMS hat gegenüber SIMS den Vorteil, dass prozentual über 90% des abgestäubten Materials benutzt wird und dadurch störende Matrixeffekte der Ausbeute nahezu nicht auftreten. Negativ für die Quantifizierung ist die starke Variation der Ionisierungswahrscheinlichkeit unterschiedlicher Atome und Cluster.

SNMS unter Verwendung von Laserionisation erlaubt auch eine hohe laterale Auflösung, während die Niederdruckplasmavariante dies nicht leisten kann.

Literatur

• R. Jede, H. Peters et al, Analyse dünner Schichten mittels Massenspektrometrie zerstäubter Neutralteilchen. Technisches Messen tm 11/1986, 407-413 (1986)