Die Flugzeit (Time of Flight) -Sekundärionenmassenspektroskopie (ToF-SIMS) ist eine analytische Methode zur chemischen Charakterisierung von Materialoberflächen organischer und biologischer Natur. Das Verfahren beruht auf der zeitaufgelösten Erfassung von Sekundärionen, welche durch den Beschuss der Oberfläche mit hochenergetischen Primärionen (Cs+, Ga+) erzeugt werden. Da die effektive Nachweistiefe nur etwa 1nm beträgt, setzt sich das gemessene Massenspektrum nur aus den chemischen Komponenten der aller obersten Molekularschichten zusammen.

Ein kurzer Ionenpuls mit Primärionen trifft auf die zu untersuchende Oberfläche. Dabei penetrieren die Primärionen die obersten Atomlagen der Oberfläche und lösen sogenannte Sekundärionen heraus. Hierbei wird auf die in dieser kurzen Zeit freigesetzten Sekundärionen die gleiche kinetische Energie der Primärionen übertragen, wodurch diese beschleunigt werden. Die Sekundärionen durchlaufen nun eine Driftstrecke bis sie auf ein Detektorsystem hoher Zeitauflösung treffen, wo ihre Intensität als Funktion der Flugzeit gemessen wird.

Da Ionen unterschiedlicher Masse bei einer gegebenen kinetischen Energie unterschiedliche Geschwindigkeiten haben, kann über die gemessene Flugzeit einfach auf ihre Masse geschlossen werden. Durch die Massentrennung können die einzelnen Elemente der zu untersuchenden Oberfläche nachgewiesen werden. [SP]

Eine Oberflächenabbildung ist somit mit einem feinfokussierten, gepulsten Primärionenstrahl, der über eine Targetoberfläche gerastert wird, möglich.

Prinzip von TOF-SIMS