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リチウムなどの軽元素の解析をエネルギー分散型X線分光法（EDS）などの一般的な手法で行うことは、不可能ではないにしても、非常に困難です。これは、元素濃度が非常に低い試料での高分解能材料分析でも同様です。SIMS（二次イオン質量分析）検出器であれば、多くの産業および研究用途において、高感度での表面分析が可能です。このテクニックは、試料に関する詳細な元素および同位体情報を提供でき、デプスプロファイリング分析も可能です。
リチウム電池のカソード断面のSEM画像（左）とリチウムの分布を示した対応するSIMSマップ（右）。
二次イオン質量分析（SIMS）はDualBeam（FIB-SEM）ツールで実行できます。FIBミリングプロセスはイオン化された粒子を生成しますが、こうした粒子は非常に浅い深度から生じるため、表面分析テクニックの1つであると見なされています。最新のSIMS検出器はコンパクト化されており、周期表上の全元素とそれらの同位体の測定にも適しています。FIB-SEM装置でのSIMS分析の追加には主として次のメリットがあります。
- 周期表上の全元素の検出とマッピングが行え、その中には水素、リチウム、ホウ素、炭素などの軽元素も含まれるため、低炭素鋼などの難易度の高い試料にも対応
- 3D分析での特性評価に不可欠な奥行きおよび横方向の分解能が優秀
- 高感度な元素分析法であり、100万分の1（ppm）レベルの濃度検出が可能
- 優れた質量分解能
- 表面の組成情報の取得が可能
- すべての同位体の分離と分析および、これらの空間分布の特性評価が可能
オンデマンドWebセミナー：DualBeamシステムでのSIMS利用の概要とアプリケーション
このWebセミナービデオでは、DualBeamシステムへのToF-SIMS検出器の搭載について解説しており、材料科学研究での応用例としてGa+ FIBおよびマルチイオン種プラズマFIB（Xe+、Ar+、O+）を取り上げています。
左：認証標準物質BAM-L200のイオンビーム画像（30 kV、1.1 pA）。赤色の領域はアルミニウム信号を収集するためSIMSスキャンした部分。右：W8（38 nm）およびP8–P4バンド（左から右）はアルミニウムのTOF-SIMS信号（垂直統合）を示している。
ポリフッ化ビニリデン（PVDF）バインダー材料が用いられているリチウム電池カソードの断面。EDSによるフッ化物分布のマッピングは困難だが、SIMSマッピングを使用することで効率的な画像化が可能（右の画像）。
SIMSを利用すると、重元素だけでなく、軽元素と低濃度元素の同時検出が可能。
参考資料
オンデマンドWebセミナー：DualBeamシステムでのSIMS利用の概要とアプリケーション
このWebセミナービデオでは、DualBeamシステムへのToF-SIMS検出器の搭載について解説しており、材料科学研究での応用例としてGa+ FIBおよびマルチイオン種プラズマFIB（Xe+、Ar+、O+）を取り上げています。
左：認証標準物質BAM-L200のイオンビーム画像（30 kV、1.1 pA）。赤色の領域はアルミニウム信号を収集するためSIMSスキャンした部分。右：W8（38 nm）およびP8–P4バンド（左から右）はアルミニウムのTOF-SIMS信号（垂直統合）を示している。
ポリフッ化ビニリデン（PVDF）バインダー材料が用いられているリチウム電池カソードの断面。EDSによるフッ化物分布のマッピングは困難だが、SIMSマッピングを使用することで効率的な画像化が可能（右の画像）。
SIMSを利用すると、重元素だけでなく、軽元素と低濃度元素の同時検出が可能。
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品質管理と不良解析
近年の産業では、品質管理と品質保証が不可欠です。私たちは、欠陥をマルチスケールかつ多モードで分析可能なEMおよび分光ツールを提供しており、これらにより得られる信頼性の高い十分な情報によりプロセス制御および改善のための決定が可能となります。
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