미량 불순물이 무슨 역할을 하는지 궁금하다면? 'Nano SIMS(초미세 이차이온질량분석기)'

형태 및 제원

초미세 이차이온질량분석기란?

• 고체표면에 에너지를 갖는 일차이온 빔 충돌 → 튀어나오는 입자 중 전하를 갖는 이차이온이나 분자이온 질량 측정
• 일차이온, 시료원자 충돌로 이온과 전자 형성 → 원소마다 질량이 다른 이온검출을 통해 시료 구성 성분 평가

형태

• 일차이온원 : 시료 원자와의 충돌로 시료 원자 방출 유도
• 다중검출기 : 회전반경의 차이를 이용한 여러 원소 동시 분석
• 시료챔버 : 초점렌즈의 초점거리가 짧아 다른 장치에 비해 공간분해능과 검출감도가 월등히 우수
• 초고진공 시스템 : 시료 구성 성분의 정밀한 분석 가능

성능

• 1. 공간분해능 : 50nm
  1㎛ = 1000nm = 1/1,000mm
  50nm = 머리카락의 1/1,400
• 2. 이미징 : 0.0001% 이하 미량원소 분포 확인 가능
• 3. 분석원소 : 주기율표의 모든 원소/동위원소 검출

원소 분석 속도

인공위성의 지구 탈출속도의 13배인 시속 50만 km로 이온을 충돌시켜 물질 구성 원소 분석

활용분야

• 에너지 소재 연구
• 철강, 원자로 불순물 거동 규명
• 시약의 세포 반응 연구
• 반도체, 디스플레이소재 연구

대표연구성과

• 고에너지 리튬이차전지 양극활물질의 전기화학적 특성과 표면 개질 원소의 상호 관계 규명(리튬이차전지 양극활물질 구조 이미지)
• 에너지 저장 효율이 미량원소 표면 분포에 크게 영향 받음을 확인(Mn/Ni 원소 이미징 결과 이미지)

게재지 : Adv. Energy Mater. 2011, 1, 821-828