ISO 18115-1:2023 表面化学分析 — 用語集 — Part 1: 一般用語と分光法で使用される用語 | ページ 23

20.1

質量電荷比

m / z

イオンの質量を 統一原子質量単位 (3.6) とその電荷数で割ることによって形成される量の正の絶対値

20.2

公称質量

粒子質量、統一原子質量単位 u (3.6) 、最も近い整数に四捨五入

20.3

イオン化度

<SIMS, FABMS> ある種 のスパッタリングされた (9.3) 粒子の数で放出されるその種のイオンの数の商。

20.4

スパッタリング収量

サンプルから スパッタされた原子およびイオンの数 (9.3) と入射一次粒子の総数の比

20.5

スパッタリング収率の割合

サンプルからスパッタされた特定の種の原子およびイオンの数と、サンプルからスパッタされた原子およびイオンの総数の比。

注記 1: 部分イオン収率 (20.13) 、 負イオン収率 (20.10) 、 部分イオン収率 (20.12) 、 部分スパッタリング収率 (20.6) 、 正イオン収率 (20.11) 、および 総イオン収率 (20.7) を参照。 。

20.6

部分的なスパッタリング収量

サンプルからスパッタされた特定の種の原子およびイオンの数と入射粒子の総数の比

注記 1: 部分イオン収量 (20.13) 、 部分スパッタリング収量 (20.5) 、 負イオン収量 (20.10) 、 部分イオン収量 (20.12) 、 正イオン収量 (20.11) 、および 総イオン収量 (20.7) を参照。 。

20.7

総イオン収量

サンプルからスパッタされた両符号のイオンの総数と入射粒子の総数の比

注記 1: 部分イオン収量 (20.13) 、 部分スパッタリング収量 (20.5) 、 負イオン収量 (20.10) 、 部分イオン収量 (20.12) 、 部分スパッタリング収量 (20.6) 、および 正イオン収量 (20.11) を参照。 。

注記 2:総イオン収量は多くの場合使用されますが、より正確には、著者はそれらの合計ではなく、総負イオン収量または総正イオン収量を意味します。

20.8

二次イオン収量

サンプルから スパッタされたイオンの総数 (9.3) と、所定の質量、エネルギー、電荷、および 入射角 (8.1) で入射するイオンの総数の比。

20.9

二次電子収量

二次電子放出係数

<GDS, SIMS> 試料 表面に入射する粒子の総数に対する試料から放出される電子の総数の比 (3.2)

注記 1:二次電子収量は、Ar ⁺などの特定の種類の高エネルギー入射粒子に対して与えられることがあります。

20.10

マイナスイオン発生量

入射一次粒子の総数に対する、サンプルからスパッタされた負の 二次イオンの総数 (20.28) の比

注記 1: 部分イオン収率 (20.13) 、 部分イオン収率 (20.12) 、および 総イオン収率 (20.7) を参照。

11月20日

プラスイオン収量

入射一次粒子の総数に対する、サンプルからスパッタされた正の 二次イオンの総数 (20.28) の比

注記 1: 部分イオン収率 (20.13) 、 部分イオン収率 (20.12) 、および 総イオン収率 (20.7) を参照。

12月20日

部分イオン収量

部分イオンスパッタリング収量

入射粒子の総数に対する、サンプルからスパッタされた特定の種のイオンの数の比

注記 1: 部分イオン収量 (20.13) 、 部分スパッタリング収量 (20.5) 、 負イオン収量 (20.10) 、 部分スパッタリング収量 (20.6) 、 正イオン収量 (20.11) 、および 総イオン収量 (20.7) を参照。 。

20.13

部分イオン収率

サンプルからスパッタされた特定の種のイオンの数と、そのサンプルからスパッタされたその種の粒子の総数との比

注記 1: 部分スパッタリング収量 (20.5) および 部分スパッタリング収量 (20.6) を参照。

20.14

有用なイオン収量

<SIMS> サンプルからスパッタされた同じ元素の原子の総数に対する、検出された特定の同位体のイオン数の比

20.15

希薄限界

<SIMS> 均質マトリックス中の不純物種の原子分率または濃度。この値を下回ると、SIMS プロセスは組成に対して線形であると安全に仮定できます。

20.16

消失断面図

一次イオン (20.26) による衝突の結果として観察されるイオン信号の強度損失の <SIMS> 断面 (4.7)

注記 1: 損傷断面図 (4.27) を参照。

注記 2:使用されるイオン信号 は、 通常 、分子 の 表面 ( 3.2) 。

注記 3:消失は、その後の実験において、検討中の種のシグナルがこの領域から検出できないことを意味する。それぞれの材料は、実験によって表面から脱離することも、断片化または損傷した状態で表面に残ることもあります。

20.17

効率

＜SIMS＞一次イオン（20.26 ）当たりのイオン種の測定収量（3.36 ） と 消失断面積（20.16）の商

グレード 1 ～ エントリー:湖の イオン化効率 (3.45) 。

20.18

多原子イオン

荷電した多原子種

注記 1:二量体イオンと三量体イオンは、それぞれ 2 個と 3 個の原子を含む多原子イオンの具体例です。

20.19

分子イオン

分子構造 （20.23）を断片化する ことなく、1つ以上の電子を分子から除去すること（正イオン）または分子への付加（負イオン）によって形成されるイオン

[出典:IUPAC]

注記 1: SIMS, MALDI, および周囲表面質量分析では 、プロトン化分子 (20.20) および 脱プロトン化分子 (20.21) は、 分子イオン (20.19) よりも強度が高いことがよくあります。

20.20

プロトン化された分子

陽子が付加されて陽イオンを形成した分子

20.21

脱プロトン化された分子

陽子が取り除かれて陰イオンが形成された分子

20.22

カチオン化分子

中性分子が カチオンと結合して生じる正に帯電したイオン (3.43)

注記 1:カチオン化は 、静的 SIMS (19.3) における貴金属基板上の単分子層の分析における一般的なイオン化機構です。そこでは、基板からのカチオン (Ag ⁺など) により、(M+Ag) ⁺準分子イオンが形成されます。より厚い層からは、塩からのイオンによるカチオン化が観察されます [例: (M+Na) ⁺

20.23

断片化

分子またはイオンが分解して、総電荷を保存しながら、より質量の小さい 1 つまたは複数のイオンまたは中性種を形成すること

20.24

多原子フラグメント

3つ以上の原子から構成されるイオンまたは中性粒子

20.25

分子断片

より大きな分子構造の一部であり、その構造に関する情報を含むイオンまたは中性粒子

20.26

一次イオン

イオン源から抽出され、サンプルに向けられるイオン

注記 1: プローブイオン (18.1) および 二次イオン (20.28) を参照。

20.27

変換確率

<SIMS> スパッタリング (9.3) の結果として、 表面 (3.2) で定義された親原子または分子配置が消費されることによって、定義された荷電種または中性種が生成される確率

20.28

二次イオン

一次イオン (20.26) からのエネルギーと運動量の伝達の結果としてサンプル 表面 (3.2) から放出されるイオン

20.29

二次イオン角度分布

放射角度 (8.5) の関数としての 二次イオンの数 (20.28)

20.30

二次イオンエネルギー分布

指定された収集角度での 二次イオンの数 (20.28) の 運動エネルギー (3.35) の関数

20.31

フラグメントイオン

イオンの 断片化から生じる荷電解離生成物 (20.23)

[出典:IUPAC]

注記 1: 娘イオン (20.33) および 準安定イオン (20.34) を参照。

注記 2:フラグメントイオンはさらに解離して、次々に質量が小さくなる他の荷電分子部分または原子部分を形成する可能性があります。

20.32

親イオン

プリカーサーイオン

その後小さなイオンまたは中性粒子に断片化されるイオン

20.33

娘イオン

製造

親イオン (20.32) または一般的により大きなサイズの中性実体から形成される、帯電した生成物

注記 1: 生成物の形成には、必ずしも 断片化が伴うわけではありません (20.23) 。たとえば、運ばれる電荷数の変化が含まれる可能性があります。したがって、すべての フラグメント イオン (20.31) は 娘イオンですが、すべての娘イオンが必ずしもフラグメント イオンであるとは限りません。

20.34

準安定イオン

放出と検出の間に自発的に断片化するイオン

注記 1:準安定の 背景 (20.36) を参照。

20.35

単分子解離

分子が2つ以上の断片に自発的に解離すること

注記 1:この用語は、多くの場合 、準安定イオン (20.34 ) の断片化 (20.23) に適用されます。

20.36

準安定な背景

<SIMS> 発光と検出の間に自発的に断片化するイオンから生じる 質量スペクトル (20.58) の強度

注記 1: リフレクトロン (20.50) 飛行時間型 (20.49) 質量分析計では、 準安定イオン (20.34) の崩壊により、ドリフトエネルギーと 反射器電圧 (20.52) に依存する質量で幅広いピークが生じます。適切な設計は、これらの バックグラウンド信号を最小限に抑えます (3.21) 。

20.37

質量分析装置

粒子を 質量電荷比の関数として分散および検出するための装置 (20.1)

20.38

クラスターSIM

＜SIMS＞ クラスターイオン（3.44） からなる一 次ビーム（8.10） を利用した SIMS（19.1）

注記 1:クラスターイオン源は 、静的 SIMS (19.3) では分子シグナルを強化するために、また 動的 SIMS (19.4) では 深さ分解能 (10.18) を強化するためによく使用されます。

20.39

抽出フィールド

<SIMS> サンプル上の電場、サンプルからのイオン放出中に動作

注記 1: 抽出フィールドは、機器のタイプに応じて、パルス状または一定の場合があります。

20.40

引出し電圧

<SIMS> サンプルを基準とした、サンプル上の場を定義する電極の電圧。放出されたイオンの質量分析計への導入を促進するために使用されます。

注記 1:この電圧は、サンプルと抽出電極間の分離距離とともに、 抽出場 (20.39) を定義します。

20.41

抽出バイアス

<SIMS> パルス抽出モードのイオンパルス間の期間に発生する 抽出場 (20.39) を定義するために使用される電極間の電圧

注記 1:この用語は、 飛行時間 (20.49) SIMS 機器で使用されます。

注記 2:抽出バイアスは、ゼロに設定することも、特定の値に設定して、 電荷の中和 (8.45) のために低エネルギー電子をサンプルに偏向させることも、デュアル イオン ビーム システムでは 深さプロファイリング ( 3.34) 、 スパッタ深さプロファイリング (9.1) イオンガンによって生成された 二次イオン (20.28) を偏向させ、二次イオンが質量分析計に入ってバックグラウンド カウント (3.18) を生成するのを防ぎます。

20.42

パルス抽出フィールド

<SIMS> 飛行時間型 (20.49 ) 質量分析計の動作に必要な時間、イオンを抽出するための動作値までパルス化されるが、それ以外の場合は低い値にあるサンプル周囲の抽出場 (20.39)

注記 1:これは、 飛行時間 (20.49) SIMS (19.1) システムにおける通常のモードで、絶縁体を研究するためここで, 抽出場がオフのときに 電荷中和 (8.45) が確立される、または 深さプロファイリング (3.34) のためのいずれかです。 ) 抽出場がオフのときに、第 2 イオン ビーム (8.8) を使用します。

20.43

ポストイオン化

<APT, SIMS, SNMS, MALDI> 表面からの放出後にイオンまたは原子がより高い絶対電荷数にイオン化されるメカニズム

20.44

ビームバンチング

<SIMS> パルスの前縁のイオンの速度または後縁のイオンの加速を低下させることにより、イオンパルスの到着時間の広がりを短縮します。

注記 1: ビームブランキング (7.22) および ビームチョッパー (20.48) を参照。

注記 2:イオンが異なれば電場も異なるため、この手順により イオンビーム (8.8) の最適な焦点が低下する可能性があります。

20.45

バンチャー

イオンのパルスの時間長を短縮して、短い時間間隔でポイントに到達するようにする装置

注記 1:点は通常、サンプル表面です。

20.46

デュアルビームプロファイリング

<SIMS> 2 つのイオンガンを使用した スパッタ深さプロファイリング (9.1)

注記 1: 2 つの同様のイオン銃をサンプルの反対の方位で使用すると、トポグラフィーの発生を軽減できます。

注記 2: 飛行時間型 (20.49) 質量分析計では、1 つのビームが SIMS (19.1) 分析のために短いオン時間で使用され、一方、2 番目のビームは、最初のビームがオフで質量分析が行われている間に使用されます。各サイクルで完了しました。 2 番目のガンは、 深さプロファイル (3.32) を形成するためにサンプルをスパッタ除去するためのイオンを提供します。この組み合わせにより、実用的な スパッタリング レート (9.19) を達成し、SIMS 分析の最適化とは別にプロファイリングを最適化することができます。

20.47

アナライザーのブランキング

<SIMS> 二次イオン (20.28) が 質量分析計を通過して検出されるのを防ぐアクション

20.48

ビームチョッパー

<SIMS> 連続 イオンビームからイオンのパルスを生成するために使用される静電または電磁装置 (8.8)

注記 1: ビームブランキング (7.22) および ビームバンチング (20.44) を参照。

注記 2:ビームチョッパーは、パルス長を定義するために使用でき、したがって 飛行時間型 (20.49) 質量分析計の 質量分解能 (10.25) を定義 できます。また、より多くのイオンを含むビーム内の特定のイオンを選択するために使用することもできます。 1つの種よりも。

20.49

飛行時間

TOF

ToF

<SIMS> 特定の質量のイオンがサンプルから検出器まで移動するのにかかる合計時間

注記 1:通常、時計タイマーは、イオンパルスを選択する ビームチョッパー (20.48) シーケンスで開始されるため、記録される飛行時間には 、一次イオン (20.26) がサンプル 表面に移動する追加の時間が含まれる場合があります ( 3.2) イオン銃のパルス形成領域から。

20.50

リフレクトロン

<SIMS> イオンの特定のエネルギーに応じて飛行時間を短縮するために、イオンを 180°に近い角度で反射させる 飛行時間型 (20.49) 質量分析計

20.51

停止イベント

<SIMS> 時間デジタル変換器による粒子の登録

注記 1:検出器にパルスを提供する各イオンの到着時間は、時間デジタル変換器 (TDC) によって記録されます。これは停止イベントです。 TDC は、各一次イオンパルス後の時間中に、固定数の停止イベント (たとえば 512 または 1024) のみを記録でき、他のイベントは失われます。

20.52

反射器電圧

<SIMS> 反射器電圧に数値的に等しいエネルギーでサンプルから放出されたイオンがちょうど反射器による反射点または透過点に存在するように、ゼロを基準に してリフレクトロン (20.50) 質量分析計の反射器電極に設定された電圧。反射電極

20.53

繰り返し率

<SIMS> 飛行時間型 (20.49) 質量分析計で 質量スペクトル (20.58) を構築するために、一次イオンパルス、イオン抽出、質量分析、低速イオンの除去のサイクル全体を繰り返す速度。

20.54

脈拍数

<SIMS> 1 秒あたりのイオンパルスサイクル数

注記 1: 繰り返し率 (20.53) を参照。

20.55

パルス幅

<SIMS> ビームチョッパー (20.48) およびオプションで ビームバンチングの使用 (20.44) によって生成されるイオンパルスの時間分布の半値全幅

注記 1:パルス幅は通常、H ⁺イオンを使用して測定されます。所定の 抽出場 (20.39) における H ⁺イオンの速度は、他のイオンの速度よりも大きくなります。したがって、H ⁺パルスの時間幅は、抽出パルスの幅についてより信頼性の高い値を提供します。

20.56

ピクセルあたりのショット数

<SIMS> 1 ラスター (8.38) フレームの イオン画像 内の各ピクセルに入射するイオン パルスの数 (20.63)

20.57

静的制限

<SIMS> イオン 線量 (8.20) この線量を超えると、ビーム損傷から生じるスペクトルの重大な変化が観察されます。

注記 1: 古典的には、 静的 SIMS (19.3) では、1 平方センチメートルあたり 10 ¹²イオン、または 1 平方メートルあたり 10 ¹⁶イオンの制限が超えられない制限とされています。この制限は、1,000 個の表面原子ごとに 1 個の入射イオンに基づいています。

注記 2: イメージングには全分子シグナルを使用できますが、ここでの制限はより高く、注記 1 に示されている制限の 100 倍に達する可能性があります。

注記 3:大きな分子の場合、 損傷断面積 (4.27) と 消失断面積 (20.16) はどちらも一般に小さな分子よりも大きく、静的制限は 10 ¹²イオン/平方センチメートル未満になります。

20.58

質量スペクトル

粒子の 質量電荷比の関数としての測定された粒子信号のプロット (20.1)

20.59

質量精度

測定された質量の、その質量の基準値からの系統的な偏差

注記 1: 実際には、この精度は、分数誤差 (つまり、その誤差が確立される質量に対する質量誤差の比) または絶対誤差 (つまり、特定の質量における質量誤差) として表すことができます。 。最も一般的には、分数誤差が使用され、百万分率で表されます。この分数誤差は 相対質量精度 (20.60) です。

20.60

相対質量精度

質量精度 (20.59) とその精度値に関連する質量の商

注記 1: 実際には、この精度は、質量精度 (20.59 の注記 1 を参照) と同様に、分数誤差 (多くの場合 ppm で表されます) として、または絶対誤差 (質量精度または特定の質量における質量誤差)最も一般的には、相対質量精度が使用されます。

20.61

元素相対感度係数

元素の <動的 SIMS> 係数。その元素の質量ピークの測定強度をマトリックスの質量ピークの測定強度で割って、サンプル中に存在する元素の原子濃度を求めるために乗算されます。

注記 1:元素相対感度係数は 、相対同位体感度係数 (20.62) を 検出された同位体イオンの同位体存在量で割ることによって得られます。

注記 2:マトリックス項は強力であり、マトリックス、衝突種、入射イオンエネルギー、 入射角 (8.1) 、さらに分光計の動作条件はすべて、元素の相対感度係数に大きく影響します。

20.62

相対同位体感度係数

元素の <動的 SIMS> 係数。その元素の同位体の測定強度をマトリックス イオンの測定強度で割って、サンプル中に存在する元素の同位体の原子濃度を求めるために乗算されます。

注記 1:マトリックス項は強力であり、マトリックス、衝突種、入射イオンエネルギー、 入射角 (8.1) 、および分光計の動作条件はすべて、 元素の相対感度係数 (20.61) に 大きく影響します。

20.63

イオン画像

〈SIMS〉試料の特定領域内から放出される特定の 二次イオン（20.28） の量の空間分布を二次元で表現したもの

注記 1: 地図 (8.57) を参照。

20.64

gインデックス

2 つの異なる 一次イオン (20.26) 条件で測定された 2 つの質量スペクトルの質量強度の比に対する <G-SIMS> パワー 。G-SIMS (19.5) スペクトルの生成に使用されます。

注記 1: 異なる一次イオン条件とは、同じ一次イオンの 2 つの十分に分離されたエネルギー、または通常は同じ ビームエネルギー (8.33) の 2 つの異なる一次イオンの場合があります。

注記 2:値 13 は、G-SIMS スペクトルの生成および分析用の 0 から 40 までの連続変化の g インデックスに効果的であることが判明しています。

20.1

mass-to-charge ratio

m/z

the positive absolute value of the quantity formed by dividing the mass of an ion by the unified atomic mass unit (3.6) and by its charge number

20.2

nominal mass

particle mass, in unified atomic mass units, u (3.6) , rounded to the nearest integer

20.3

degree of ionization

<SIMS, FABMS> quotient of the number of ions of a species emitted by the number of sputtered (9.3) particles of that species

20.4

sputtering yield

ratio of the number of atoms and ions sputtered (9.3) from a sample to the total number of incident primary particles

20.5

fractional sputtering yield

ratio of the number of atoms and ions of a particular species sputtered from a sample to the total number of atoms and ions sputtered from the sample

Note 1 to entry: See fractional ion yield (20.13) , negative-ion yield (20.10) , partial ion yield (20.12) , partial sputtering yield (20.6) , positive-ion yield (20.11) , and total ion yield (20.7) .

20.6

partial sputtering yield

ratio of the number of atoms and ions of a particular species sputtered from a sample to the total number of incident particles

Note 1 to entry: See fractional ion yield (20.13) , fractional sputtering yield (20.5) , negative-ion yield (20.10) , partial ion yield (20.12) , positive-ion yield (20.11) , and total ion yield (20.7) .

20.7

total ion yield

ratio of the total number of ions of both signs sputtered from a sample to the total number of incident particles

Note 1 to entry: See fractional ion yield (20.13) , fractional sputtering yield (20.5) , negative-ion yield (20.10) , partial ion yield (20.12) , partial sputtering yield (20.6) , and positive-ion yield (20.11) .

Note 2 to entry: The total ion yield is often used where, more correctly, the writer means the total negative-ion yield or the total positive-ion yield rather than their sum.

20.8

secondary-ion yield

ratio of the total number of ions sputtered (9.3) from a sample to the total number of ions incident with a given mass, energy, charge, and angle of incidence (8.1)

20.9

secondary-electron yield

secondary-electron emission coefficient

<GDS, SIMS> ratio of the total number of electrons emitted from a sample to the total number of particles incident upon the sample surface (3.2)

Note 1 to entry: Secondary-electron yield is sometimes given for a particular type of energetic incident particle such as Ar⁺.

20.10

negative ion yield

ratio of the total number of negative secondary ions (20.28) sputtered from a sample to the total number of incident primary particles

Note 1 to entry: See fractional ion yield (20.13) , partial ion yield (20.12) , and total ion yield (20.7) .

20.11

positive ion yield

ratio of the total number of positive secondary ions (20.28) sputtered from a sample to the total number of incident primary particles

Note 1 to entry: See fractional ion yield (20.13) , partial ion yield (20.12) , and total ion yield (20.7) .

20.12

partial ion yield

partial ion sputtering yield

ratio of the number of ions of a particular species sputtered from a sample to the total number of incident particles

Note 1 to entry: See fractional ion yield (20.13) , fractional sputtering yield (20.5) , negative-ion yield (20.10) , partial sputtering yield (20.6) , positive-ion yield (20.11) , and total ion yield (20.7) .

20.13

fractional ion yield

ratio of the number of ions of a particular species sputtered from a sample to the total number of particles of that species sputtered from that sample

Note 1 to entry: See fractional sputtering yield (20.5) and partial sputtering yield (20.6) .

20.14

useful ion yield

<SIMS> ratio of the number of ions of a particular isotope detected to the total number of atoms of the same element sputtered from the sample

20.15

dilute limit

<SIMS> atomic fraction or concentration of impurity species in a homogeneous matrix below which the SIMS process can safely be assumed to be linear with composition

20.16

disappearance cross section

<SIMS> cross section (4.7) for the loss of intensity of an ion signal observed as a result of the bombardment by primary ions (20.26)

Note 1 to entry: See damage cross section (4.27) .

Note 2 to entry: The ion signal used is usually that for a large or characteristic fragment of the molecule, such as a cationized (20.22) , protonated molecules (20.20) , or deprotonated molecule (20.21) from the molecule, at a surface (3.2) .

Note 3 to entry: Disappearance implies that no signal of a species under consideration can be detected from this area in further experiments. The respective material can either be desorbed from the surface by the experiment or remain in a fragmented or damaged state on the surface.

20.17

efficiency

<SIMS> quotient of the measured yield of an ion species (3.36) per primary ion (20.26) and the disappearance cross section (20.16)

Note 1 to entry: See ionization efficiency (3.45) .

20.18

polyatomic ion

charged multi-atom species

Note 1 to entry: Dimer and trimer ions are specific examples of polyatomic ions containing two and three atoms, respectively.

20.19

molecular ion

ion formed by the removal from (positive ions) or addition to (negative ions) a molecule of one or more electrons without fragmentation (20.23) of the molecular structure

[SOURCE:IUPAC]

Note 1 to entry: Protonated molecules (20.20) and deprotonated molecules (20.21) are often of greater intensity than the molecular ion (20.19) in SIMS, MALDI and ambient surface mass spectrometry.

20.20

protonated molecule

molecule to which a proton has been added to form a positive ion

20.21

deprotonated molecule

molecule from which a proton has been removed to form a negative ion

20.22

cationized molecule

positively charged ion resulting from a neutral molecule combining with a cation (3.43)

Note 1 to entry: Cationization is a common ionization mechanism in the analysis of monomolecular layers on noble metal substrates in static SIMS (19.3) . There, a cation from the substrate (e.g. Ag⁺) leads to the formation of a (M+Ag)⁺ quasi-molecular ion. From thicker layers, cationization by ions from salts is observed [e.g. (M+Na)⁺].

20.23

fragmentation

breakdown of a molecule or ion to form one or more ions or neutral species of lower mass whilst conserving the total charge

20.24

polyatomic fragment

ion or neutral particle composed of three or more atoms

20.25

molecular fragment

ion or neutral particle that was part of a larger molecular structure and contains information about that structure

20.26

primary ion

ion extracted from a source and directed at a sample

Note 1 to entry: See probe ion (18.1) and secondary ion (20.28) .

20.27

transformation probability

<SIMS> probability of a defined charged or neutral species being produced, by consumption of a defined parent atomic or molecular configuration at a surface (3.2) , as a result of sputtering (9.3)

20.28

secondary ion

ion ejected from a sample surface (3.2) as a result of energy and momentum transfer from a primary ion (20.26)

20.29

secondary-ion angular distribution

number of secondary ions (20.28) as a function of angle of emission (8.5)

20.30

secondary-ion energy distribution

number of secondary ions (20.28) as a function of their kinetic energy (3.35) at a specified collection angle

20.31

fragment ion

charged dissociation product arising from ionic fragmentation (20.23)

[SOURCE:IUPAC]

Note 1 to entry: See daughter ion (20.33) and metastable ion (20.34) .

Note 2 to entry: Fragment ions can dissociate further to form other electrically charged molecular or atomic moieties of successively lower mass.

20.32

parent ion

precursor ion

ion that subsequently fragments into smaller ions or neutral particles

20.33

daughter ion

product ion

electrically charged product formed from a parent ion (20.32) or from a neutral entity generally of a larger size

Note 1 to entry: Formation of the product does not necessarily involve fragmentation (20.23) . It can, for example, involve a change in the number of charges carried. Thus, all fragment ions (20.31) are daughter ions, but not all daughter ions are necessarily fragment ions.

20.34

metastable ion

ion that spontaneously fragments between emission and detection

Note 1 to entry: See metastable background (20.36) .

20.35

unimolecular dissociation

spontaneous dissociation of a molecule into two or more fragments

Note 1 to entry: This term is often applied to the fragmentation (20.23) of a metastable ion (20.34) .

20.36

metastable background

<SIMS> intensity in the mass spectrum (20.58) arising from ions that spontaneously fragment between emission and detection

Note 1 to entry: In reflectron (20.50) time of flight (20.49) mass spectrometers, the decay of metastable ions (20.34) leads to broad peaks at a mass dependent on the drift energy and reflector voltage (20.52) . Good design minimizes these background signals (3.21) .

20.37

mass analyser

device for dispersing and detecting particles as a function of their mass-to-charge ratio (20.1)

20.38

cluster SIMS

<SIMS> SIMS (19.1) utilizing a primary beam (8.10) composed of cluster ions (3.44)

Note 1 to entry: Cluster ion sources are often used in static SIMS (19.3) to enhance molecular signals and in dynamic SIMS (19.4) to enhance depth resolution (10.18) .

20.39

extraction field

<SIMS> electric field above the sample, operational during ion emission from the sample

Note 1 to entry: The extraction field can be pulsed or constant, depending on the type of instrument.

20.40

extractor voltage

<SIMS> voltage, referenced to the sample, of the electrode defining the field above the sample and used to facilitate the introduction of emitted ions into the mass spectrometer

Note 1 to entry: This voltage, together with the separation distance between the sample and the extractor electrode, defines the extraction field (20.39) .

20.41

extraction bias

<SIMS> voltage between the electrodes used to define the extraction field (20.39) occurring in the period between ion pulses in the pulsed-extraction mode

Note 1 to entry: This term is used in time of flight (20.49) SIMS instruments.

Note 2 to entry: The extraction bias can be set to zero or it can be set at a particular value to deflect low-energy electrons to the sample for charge neutralization (8.45) or, in dual-ion-beam systems for depth profiling (3.34) , to deflect secondary ions (20.28) generated by the sputter depth profiling (9.1) ion gun in order to prevent them from entering the mass spectrometer and generating background counts (3.18) .

20.42

pulsed extraction field

<SIMS> extraction field (20.39) around the sample that is pulsed to the working value for extracting ions for the time necessary for operation of a time of flight (20.49) mass spectrometer but is otherwise at a low value

Note 1 to entry: This is the usual mode in time of flight (20.49) SIMS (19.1) systems either for studying insulators ここで, the charge neutralization (8.45) is established while the extraction field is off, or for depth profiling (3.34) using a second ion beam (8.8) while the extraction field is off.

20.43

post-ionization

<APT, SIMS, SNMS, MALDI> mechanism through which ions or atoms are ionized to a higher absolute charge number after emission from a surface

20.44

beam bunching

<SIMS> reduction in the spread of arrival times of an ion pulse by reduction in the speed of the leading ions or acceleration of those at the trailing edge of the pulse

Note 1 to entry: See beam blanking (7.22) and beam chopper (20.48) .

Note 2 to entry: This procedure can degrade the optimum focus of the ion beam (8.8) since different ions experience different fields.

20.45

buncher

device to shorten the time length of a pulse of ions so that they arrive at a point over a reduced time interval

Note 1 to entry: The point is usually the sample surface.

20.46

dual-beam profiling

<SIMS> sputter depth profiling (9.1) involving two ion guns

Note 1 to entry: Two similar ion guns can be used in opposite azimuths of the sample to reduce the development of topography.

Note 2 to entry: In time of flight (20.49) mass spectrometers, one beam is used with a short on-time for the SIMS (19.1) analysis while a second is used during the period when the first is off and the mass analysis has been completed in each cycle. The second gun provides the ions for sputter removal of the sample to form the depth profile (3.32) . This combination allows practical sputtering rates (9.19) to be achieved and the profiling to be optimized separately from the optimization for the SIMS analysis.

20.47

analyser blanking

<SIMS> action to prevent secondary ions (20.28) from travelling through the mass spectrometer and being detected

20.48

beam chopper

<SIMS> electrostatic or electromagnetic device used to generate pulses of ions from a continuous ion beam (8.8)

Note 1 to entry: See beam blanking (7.22) and beam bunching (20.44) .

Note 2 to entry: The beam chopper can be used to define the pulse length and hence the mass resolution (10.25) in a time of flight (20.49) mass spectrometer and it can also be used to select particular ions in a beam that contains more than one species.

20.49

time of flight

TOF

ToF

<SIMS> total time taken for ions of a particular mass to move from the sample to the detector

Note 1 to entry: Usually, the clock timer is started with the beam chopper (20.48) sequence selecting an ion pulse, and so the recorded flight time can include the additional time for the primary ion (20.26) to travel to the sample surface (3.2) from the pulse-forming region of the ion gun.

20.50

reflectron

<SIMS> time of flight (20.49) mass spectrometer in which ions are reflected through an angle approaching 180° in order to reduce the flight time dependence on the particular energy of the ions

20.51

stop event

<SIMS> registration of a particle by a time-to-digital converter

Note 1 to entry: The arrival time for each ion providing a pulse at the detector is registered by the time-to-digital converter (TDC). This is a stop event. TDCs may only record a fixed number of stop events during the time following each primary-ion pulse, for example 512 or 1 024, other events being lost.

20.52

reflector voltage

<SIMS> voltage set on the reflector electrode of a reflectron (20.50) mass spectrometer with the zero referenced such that an ion emitted from the sample with an energy numerically equal to the reflector voltage would just be on the point of reflection or transmission by the reflector electrode

20.53

repetition rate

<SIMS> rate at which a whole cycle of primary-ion pulse, ion extraction, mass analysis, and removal of slow ions is repeated to build up a mass spectrum (20.58) in a time of flight (20.49) mass spectrometer

20.54

pulse rate

<SIMS> number of ion pulse cycles per second

Note 1 to entry: See repetition rate (20.53) .

20.55

pulse width

<SIMS> full width at half maximum of the time distribution of the pulse of ions generated by the beam chopper (20.48) and, optionally, the use of beam bunching (20.44)

Note 1 to entry: The pulse width is usually measured using the H⁺ ion. The velocity of H⁺ ions, for a given extraction field (20.39) , is larger than that of other ions. The width in time of the H⁺ pulse thus provides a more reliable value for the width of the extraction pulse.

20.56

shots per pixel

<SIMS> number of ion pulses incident at each pixel in an ion image (20.63) for one raster (8.38) frame

20.57

static limit

<SIMS> ion areic dose (8.20) above which any significant changes in the spectrum, arising from beam damage, are observed

Note 1 to entry: Classically, a limit of 10¹² ions per square centimetre, or 10¹⁶ ions per square metre is taken as the limit not to be exceeded in static SIMS (19.3) . This limit is based on one incident ion for each 1 000 surface atoms.

Note 2 to entry: For imaging, the total molecular signal can be used, and here the limit can be higher and reach 100 times the limit given in Note 1 to entry.

Note 3 to entry: For large molecules, the damage cross section (4.27) and disappearance cross section (20.16) are both generally larger than for small molecules, leading to a static limit lower than 10¹² ions per square centimetre.

20.58

mass spectrum

plot of the measured particle signal as a function of particle mass-to-charge ratio (20.1)

20.59

mass accuracy

systematic deviation of a measured mass from a reference value for that mass

Note 1 to entry: In practice, this accuracy can be expressed as a fractional error (i.e. the ratio of the mass error to the mass at which that error is established) or as an absolute error (i.e. the mass error at a particular mass). Most commonly, the fractional error is used and is expressed in parts per million. This fractional error is the relative mass accuracy (20.60) .

20.60

relative mass accuracy

quotient of the mass accuracy (20.59) and the mass relevant to that accuracy value

Note 1 to entry: In practice, this accuracy can be expressed, as for mass accuracy (see Note 1 to entry in 20.59), as a fractional error, often expressed in parts per million, or as an absolute error (the mass accuracy or the mass error at a particular mass). Most commonly, the relative mass accuracy is used.

20.61

elemental relative sensitivity factor

<dynamic SIMS> coefficient for an element by which the measured intensity of a mass peak for that element, divided by the measured intensity of a mass peak for the matrix, is multiplied to yield the atomic concentration of the element present in the sample

Note 1 to entry: The elemental relative sensitivity factor can be obtained by dividing the relative isotopic sensitivity factor (20.62) by the isotope abundance of the detected isotope ion.

Note 2 to entry: Matrix terms are strong, and the matrix, bombarding species, incident-ion energy, and angle of incidence (8.1) , as well as the spectrometer operating conditions, all affect elemental relative sensitivity factors significantly.

20.62

relative isotopic sensitivity factor

<dynamic SIMS> coefficient for an element by which the measured intensity for an isotope of that element, divided by the measured intensity for a matrix ion, is multiplied to yield the atomic concentration of that isotope of the element present in the sample

Note 1 to entry: Matrix terms are strong, and the matrix, bombarding species, incident-ion energy, and angle of incidence (8.1) , as well as the spectrometer operating conditions, all affect elemental relative sensitivity factors (20.61) significantly.

20.63

ion image

<SIMS> two-dimensional representation of the spatial distribution of the amount of a particular secondary ion (20.28) emitted from within a specific area of the sample

Note 1 to entry: See map (8.57) .

20.64

g index

<G-SIMS> power for the ratio of mass intensities in two mass spectra measured for two different primary ion (20.26) conditions, used to generate the G-SIMS (19.5) spectrum

Note 1 to entry: The different primary ion conditions can be two, well-separated, energies for the same primary ion or two different primary ions usually at the same beam energy (8.33) .

Note 2 to entry: A value of 13 has been found to be effective for the g index in generating G-SIMS spectra and a continuous variation between 0 and 40 for analysis.