Microsonda iónica: análisis de iones secundarios

Concepto de SIMS

• El bombardeo de electrones sobre la muestra genera iones secundarios que se aceleran hacia un espectrómetro de masas para análisis elemental, isotópico o molecular.
• La microsonda electrónica (EPMA) fue el primer instrumento de análisis in situ, inventado en los años 50, pero tenía limitaciones como límites de detección en ppm y análisis de elementos desde Berilio.

Ventajas del SIMS

• Permite análisis de elementos desde H hasta U, en lugar de solo desde Be hasta U como en EPMA.
• Tiene un límite de detección más bajo (ppb) y una resolución más alta (nm) que EPMA.
• Tiene un fondo de ruido más bajo, lo que la hace más precisa.

Funcionamiento del SIMS

• La muestra se coloca en una cámara de vacío y se bombardea con iones primarios, usualmente de He, que se focalizan en un punto.
• La interacción produce la formación de iones secundarios que se dirigen hacia un espectrómetro de masas.
• El espectrómetro separa los iones según su relación masa/carga y permite la identificación y cuantificación de los elementos presentes en la muestra.

Fuentes de iones primarios

• Cs (carga positiva): se usa para la detección de elementos positivos y algunos metales, y es adecuado para materiales biológicos y orgánicos.
• O (carga negativa): se usa para la detección de elementos electronegativos y es adecuado para materiales inorgánicos y semiconductores.

Extracción de iones secundarios

• El SIMS es un método de análisis destructivo que extrae masa de la superficie de la muestra, lo que genera un cráter.
• La velocidad de erosión se puede calcular mediante la tasa de eliminación de material de la superficie durante el bombardeo de iones primarios.