Vos besoins : caractériser la composition chimique d'extrême surface d'un échantillon par des analyses TOF-SIMS
Qu’est-ce que le TOF-SIMS ?
Le Spectromètre de Masse d’Ions Secondaires à temps de vol (ToF-SIMS en anglais pour Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) est une technique d’imagerie et d’analyse permettant d’obtenir des informations élémentaires et moléculaires sur les espèces présentes en extrême surface d’échantillons à l’état solide.
En somme, elle fournit des informations sur la composition chimique, la distribution spatiale des éléments et les liaisons chimiques de l’échantillon.
Cette technique peut être appliquée à une grande variété de matériaux, y compris les polymères, les matériaux métalliques, les céramiques, et les matériaux composites, les films, le verre et fibre de verre, céramique, implants dentaires, … sans nécessiter une préparation complexe d’échantillons.
Pourquoi réaliser une analyse TOF SIMS en laboratoire ?
L’analyse TOF SIMS est particulièrement valorisée pour sa capacité à fournir des informations détaillées sur la composition chimique tant en surface qu’en profondeur des matériaux (jusqu’à 1nm).
Elle permet non seulement d’examiner la surface pour identifier les éléments et molécules présents, mais aussi de réaliser des profils de profondeur en éliminant progressivement des couches, ce qui révèle les variations compositionnelles à différents niveaux. Ainsi, cette technique se distingue par sa capacité à identifier la structure moléculaire des composés.
Cette double capacité d’analyse, spatial et moléculaire, rend l’analyse TOF SIMS incontournable pour l’étude de surface, l’étude des interactions entre matériaux, la compréhension de la présence de corrosion, l’analyse des revêtements et bien d’autres applications.
TOF SIMS, un moyen technique de pointe
L’analyse par TOF SIMS est une technique de pointe, offrant une sensibilité et une résolution moléculaire élevée dans le cadre de l’analyse d’extrême surface et de l’étude des compositions chimiques des matériaux.
L’analyse TOF-SIMS fournit des informations qualitatives et semi-quantitatives sur les éléments et molécules présents. De plus, c’est une technique d’imagerie à haute résolution qui permet de cartographier la distribution des éléments et des molécules à la surface d’un échantillon avec une résolution spatiale élevée. Cette capacité permet au laboratoire FILAB de comprendre les hétérogénéités de la surface et les interfaces matérielles.
Le ToF-SIMS constitue donc une technique d’analyse de surface à très haute sensibilité permettant d’obtenir des limites de détection d’éléments ou de molécules de l’ordre du ppm.
Tous les matériaux conducteurs et isolants, stables sous ultra haut vide peuvent être analysés par ToF-SIMS : métaux, alliages, semi-conducteurs, polymères, vernis, peintures, adhésifs, additifs, tensioactifs, céramiques, verre, bois, papier, textiles, ultra-vide, dépôts minces…
La sensibilité de surface de l'analyse sims
La haute sensibilité de la technique TOF-SIMS en fait un excellent outil initial pour identifier les types d’espèces présents sur un échantillon. Une fois l’analyse sims réalisée, d’autres méthodes peuvent être employées pour obtenir des informations plus détaillées comme l’XPS. De plus, l’analyse sims permet de détecter des espèces à des niveaux bien plus bas que les systèmes traditionnels.
Lors d’une analyse SIMS statique, un faisceau primaire pulsé cible uniquement la première monocouche de l’échantillon. Contrairement à l’analyse SIMS dynamique, cette approche préserve l’intégrité moléculaire de la surface. Les molécules sont simplement désorbées ou fragmentées en plusieurs morceaux. Les ions secondaires, constitués de fragments des molécules initiales, sont ensuite détectés par un spectromètre à temps de vol. Des ions moléculaires pesant jusqu’à 10 000 uma peuvent être identifiés, fournissant ainsi des informations détaillées sur la structure moléculaire des composés organiques.
Nos solutions : proposer les techniques d'analyses TOF-SIMS spécifiques à vos demandes et fournir des résultats rapides et fiables
Pourquoi choisir FILAB ?
Le laboratoire FILAB est spécialisé en analyses TOF-SIMS, dans le cadre de l’étude de la composition chimique et moléculaire des surfaces de matériaux. Adaptés aux secteurs allant de la microélectronique à la biotechnologie, nous combinons expertise en analyse d’extrême surface et technologie de pointe avec le TOF SIMS pour fournir des résultats précis et fiables, à l’échelle nanométrique. Découvrez comment nos analyses TOF-SIMS peuvent contribuer à la réussite de vos projets garantissant la qualité et l’innovation.
Nos prestations d’analyses par TOF SIMS
L’analyse ou l’expertise par ToF SIMS de la composition chimique élémentaire et moléculaire d’extrême surface d’un échantillon peut être mise en œuvre dans différents contextes :
Ces analyses d’extrême surface vous permettent donc de vous assurer de la conformité de vos produits et de répondre à vos problématiques industrielles de défaillances et d’identification de pollutions.
Les applications industrielles de la technique TOF-SIMS
Les analyses TOF-SIMS sont sollicitées dans diverses industries pour leurs capacités à caractériser la composition chimique de surfaces avec une grande sensibilité et résolution.
Dans l’industrie des semi-conducteurs, cette technique permet de contrôler la pureté des matériaux et la structure des dispositifs, affectant directement la performance et la fiabilité des composants électroniques.
Les industries pharmaceutiques tirent également parti de la TOF-SIMS pour des analyses de biocompatibilité, entre les surfaces des dispositifs médicaux et l’environnement biologique.
Dans le domaine de la recherche en matériaux, la TOF SIMS permet de comprendre les propriétés de surface des nouveaux matériaux composites, avec des propriétés ciblées.
Dans le domaine de l’énergie, cette technique permet de réaliser l’analyse des matériaux pour les batteries et les panneaux solaires
FAQ
L'analyse d'extrême surface par TOF-SIMS implique d'abord la préparation de l'échantillon, suivi de son introduction dans la chambre à vide du spectromètre. Un faisceau d'ions primaires bombarde la surface, libérant des ions secondaires qui sont ensuite identifiés par leur temps de vol, permettant ainsi de déterminer la composition chimique de la surface.
Son principe consiste à bombarder via une source pulsée d’ions primaires (Ga+, Bin+, Au+, C60+, …) la surface à analyser afin de produire des ions secondaires depuis les premières couches monoatomiques de l’échantillon. Ces derniers ions, qu’ils soient positifs ou négatifs, sont ensuite focalisés et accélérés dans un analyseur à temps de vol au sein duquel leurs temps de parcours est fonction de leurs masses. En couplant à un dispositif de balayage du faisceau d’ions primaires, on obtient ainsi une cartographie des différents éléments chimiques et espèces moléculaires en surface de l’échantillon.
La TOF-SIMS peut détecter des éléments à des concentrations extrêmement faibles, jusqu'à des niveaux de quelques parties par million (ppm), en fonction de la matrice de l'échantillon et des conditions expérimentales.
