Les plateformes d’ions focalisés pour une haute résolution spatiale en spectrométrie de masse 

Jean-Nicolas AUDINOT,
Advanced Instrumentation for Nano-Analytics (AINA), MRT Department, Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), 41 rue du Brill, L-4422 Belvaux, Luxembourg

Ces dernières années les plateformes d’ions focalisés (Focused Ion Beam, FIB) ont vu leurs performances augmenter pour l’imagerie des électrons secondaires (Secondary Electrons) et de gravure ( Milling) grâce au développement de nouvelles source à ions.
Ces sondes ioniques ont des brillances et des densités de courant très élevées. Par exemple, une colonne avec du gaz sous champ (Gas Field Ion Source,  GFIS) peut émettre des ions He⁺ ou Ne⁺, avec une brillance de 10⁹ A cm^-2 sr^-1 ce qui permet de réaliser des images électroniques avec, respectivement, des résolutions spatiales de 0.3 nm ou 2 nm. Au LIST, nous développons des spectromètres de masse d’ions secondaires ( SIMS) pour des plateformes FIB, afin de permettre l’analyse de surface, 2D mais aussi 3D de tous les éléments (et isotopes) de la classification périodique, incluant l’hydrogène et le lithium. La combinaison de ces FIB avec notre système SIMS permet d’obtenir des images analytiques avec une résolution spatiale inférieure à 20 nm, une limite de détection de quelques dizaines de ppm, tout en conservant les performances initiales des plateformes FIB pour l’imagerie ou la gravure.

Après une brève introduction sur ces développements, nous présenterons des cas d’études, où les performances de ces plateformes SIMS-FIB, s’avèrent comme des outils analytiques très puissants pour les défis analytiques actuels et futurs.