Laser-Sekundär-Neutralteilchen-Massenspektrometrie
Laser-SNMS, L-SMNS, Laser-unterstützte SNMS, Laser-Ionisations-SNMS
Die Laser-Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie (Laser-SNMS) ist eng mit der TOF-SIMS (Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) Technologie verwandt. Das Laser-SNMS-System kombiniert ein kommerzielles TOF-SIMS-Gerät mit einem dedizierten gepulsten Lasersystem mit hoher Leistung und hoher Wiederholungsrate. Dabei wird das Material zuerst durch den Primärionenstrahl zertrümmert, wobei überwiegend neutrale Teilchen freigesetzt werden. Ein nachfolgender Laserpuls ionisiert diese Neutralteilchen, sodass sie gesondert analysiert werden können. Dies führt zu einer höheren Nachweisempfindlichkeit für neutrale Spezies, die in TOF-SIMS nicht erfasst werden.
Die Ionisierung der neutralen Sputterteilchen mit dem Laserpuls erhöht die Detektionseffizienz maßgeblich, was für die Untersuchung von Strukturen im Nanomaßstab und Spezies mit geringer Konzentration von Vorteil ist. Die nachträglich ionisierten Teilchen werden mithilfe eines TOF-Massenspektrometers detektiert. Der Vorteil dieser Methode ist, dass sie nicht von der Ionenausbeute abhängig ist und somit dank der höheren Empfindlichkeit eine noch präzisere quantitative Analyse ermöglicht.
Allerdings ist die Erkennung großer organischer Ionen aufgrund der Photofragmentierung eine Herausforderung. Die räumliche Auflösung von Laser-SNMS ist typischerweise geringer als die von TOF-SIMS, da der Laserpuls für die Ionisierung eine größere Fläche abdeckt. Dies führt zu einer geringeren räumlichen Präzision, was die Methode weniger geeignet für hochauflösende Bildgebung macht, aber dennoch für die quantitative Elementanalyse auf kleineren Flächen effektiv bleibt.
Laser-SNMS wird in Anwendungen verwendet, bei denen präzise quantitative Informationen über die Elementzusammensetzung wichtig sind, wie z.B. in der Geochemie, Materialforschung und Isotopenanalyse. Die Fähigkeit, neutrale Teilchen nachzuweisen, macht es zu einer leistungsfähigen Methode für die Analyse von schwer ionisierbaren Elementen und für die Untersuchung von Proben mit starkem Matrixeffekt.
TOF-SIMS ist vor allem für qualitative chemische Oberflächenanalysen und Bildgebung geeignet, während Laser-SNMS eine höhere Empfindlichkeit für neutrale Atome bietet und sich besonders gut für präzise quantitative Analysen eignet.