Usuário(a):Maira Rangel/Testes

O ToF-SIMS, (Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) é uma técnica de análise de superfícies super sensível que permite determinar componentes químicos de uma superfície a ser analisada.

Principios básicos do ToF-SIMS

Formação de Íons Secundários

Quando íons rápidos colidem com uma superfície sólida, eles penetram na superfície da região por uma certa profundidade. Por exemplo, quando uma superfície metálica é bombardeada perpendicularmente com um feixe de íons de Ar+ com energia na escala de KeV, a profundidade de penetração desses íons é de dezenas de nanômetros. Enquanto esses íons penetram no sólido, os íons primários transferem sua energia cinética para os átomos do sólido em uma sucessão de colisões individuais. Através de colisões subsequentes, parte dessa energia pode voltar à superfície, onde pode causar a emissão de partículas da superfície.

Os constituintes atômico e molecular da superfície emitidos como resultado do bombardeamento de íons primários são observados como particulas neutras, ou como íons secundários positivos ou negativos. Essas partículas sao quase todas originadas da camada mais superficial de átomos ou moléculas, e com isso, elas fornecem informação direta sobre a composição química do material.

Quando a emissão de Íon Secundário é usado para a análise de superfícies, é querido que a informação obtida deva ser relacionada a monocamada mais superficial do sólido, com a menor modificação possível em sua estrutura. Deste modo, o número total de íons primários que acertam uma certa área da superfície deve ser pequeno o suficiente para garantir que a probabilidade desta área da superfície ser atingida por mais de um íon primário seja muito pequena.

Espectrocospia de Massa de Tempo de Vôo de Íon Secundário

O ToF-SIMS utiliza pulsos de íons primários que bombardeiam a superfície de uma amostra no vácuo. O impacto desses íons na superfície causa o irrompimento de partículas secundárias. Uma certa porção dessas partículas possuem uma carga, determinada de acordo com a eficiência de ionização das espécies. A carga do íon secundário o permite se acelerar, junto com outros íons de igual polaridade, a uma igual energia cinética. Em seguida, os íons entram na região de Tempo de Vôo (Drift), onde eles são separadsos de acordo com a razão massa/carga de cada um (os íons geralmente são unicamente carregados). Como todos os íons possuem a mesma energia cinetica, a velocidade pela qual eles passam pelo “Drift”, será determinada peça relacao de energia cinética para massa. Deste modo, calculando o tempo que leva para o íon secundário atingir um detector de massa a uma distância conhecida, a relação massa/carga pode ser deduzida e um spectro de massa é recolhido pelo detector (o sistema de detecção é formado por um detector[ uma combinação de um eletrodo fotoconversor, um cintilador, um fotomultiplicador e uma placa de canal] e um contador de tempo). Deste modo, um espectro pode ser extraído para qualquer região de uma imagem, e analogamente, uma imagem pode ser gerada a partir de qualquer fragmento de massa.

Aplicações do ToF-SIMS

As razões principais do vasto uso do ToF-SIMS são sua aplicação universal a praticamente todos os tipos de materiais e formas de amostras, e sua habilidade de dar informação molecular direta a partir da emissão de íons moleculares, sendo muito utilizado na nanotecnologia na determinação quimica de nanocompósitos. Há quatro modos principais de utilização do ToF-SIMS: Análise de superfícies de grandes áreas, criação de imagens e análise de micro áreas, análise de profundidade e análise de vestígios de substâncias individuais.

Análise de Superfícies de Grandes Áreas

O objetivo deste tipo de análise é determinar a composição química da superfície da mono camada mais externa de um sólido, o mais completa e com maior resolução possível. Para isso, o bombardeio de íons primário deve acertar uma área grande da superfície a ser analisada, entre 0,01 e alguns mm². Isso significa que a quantidade de substâncias da mono camada mais externa disponível para análise e consequentemente o número de íons secundários emitidos, seja relativamente grande. A Análise de superfície de grandes áreas é amplamente usada para a caracterização de praticamente todos os tipos de superfícies tecnicamente importantes, como pore xemplo no controle de modificações químicas e físicas de uma superfície, identificando defeitos, detectando e identificando vestígios de contaminantes, no controle de estruturas de camadas moleculares preparadas sinteticamente e etc.