WO2005029532A2 - Massenspektrometer und flüssigmetall-ionenquelle für ein solches massenspektrometer - Google Patents

Massenspektrometer und flüssigmetall-ionenquelle für ein solches massenspektrometer Download PDF

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Definitions

  • Bismuth was successfully tested in the intensive search for further cluster-forming substances with only a natural isotope for secondary ion mass spectroscopy.
  • Bismuth is an anisotopic element with a melting point of 271.3 ° C.
  • bismuth alloys such as Bi + Pb, Bi + Sn and Bi + Zn, are known which have a lower melting point (46 ° C - 140 ° C) than pure bismuth. Pure bismuth is preferred for a liquid metal ion source.
  • JP 03-084435 also specifies a calibration alloy for a secondary ion mass spectroscope, with which mass spectra can be obtained with high resolution.
  • the elements V, Ge, Cd, Os and Bi are mentioned as elements with a high negative secondary ionization.
  • the isotope curves (patterns) with the aforementioned elements result in characteristic, repeatable spectra.
  • this document does not speak of cluster formation or a liquid metal ion source.
  • bismuth is particularly suitable for cluster generation.
  • the object of the invention is therefore to develop an ion source with an improved yield of cluster ions for the operation of secondary ion mass spectrometers in order to achieve a high efficiency of secondary ion formation with simultaneously high data rates and thus short analysis times.
  • the proposed improvement combines a high efficiency E of secondary ion formation from unchanged sample surfaces with high cluster currents and leads to a corresponding reduction in the analysis times.
  • the value of the efficiency E corresponds to the number of secondary particles detected by the spectrometer, which can be recorded per surface unit ⁇ TOXI of a fully consumed monolayer. Efficiency can therefore be used to calculate how many secondary ions can be detected in a small-area chemical analysis under the chosen bombardment conditions. It is particularly advantageous if the ions filtered out for a mass-pure ion beam belong to one of the following types: Bi 2 + , Bi 3 + , Bi 3 2+ , Bi 4 + , Bi 5 + , Bi s + , Bi 5 2+ or Bi 7 2+ . It is preferable to work with an ion type that makes up a relatively high proportion of the total number of ions.
  • the mass spectrometer is preferably operated as a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS), since there is a lot of experience with this type and the test operation has shown that the greatest user potential lies here.
  • TOF-SIMS time-of-flight secondary ion mass spectrometer
  • an ion emitter equipped with a nickel-chromium tip is a favorable solution for bismuth coatings in terms of wettability, stability and workability.
  • the average current intensity during operation of the secondary ion mass spectrometer is chosen between 10 "8 and 5xl0 " 5 A for the emission current.
  • a metallic alloy of bismuth is chosen instead of pure bismuth, one is preferably determined which has a low melting point with a high bismuth content.
  • bismuth alloys with one or more of the following metals can be used as the liquid metal coating: Ni, Ag, Pb, Hg, Cu, Sn, Zn, an alloy preferably having a melting point below the melting point of the pure bismuth ,
  • FIG. 1 is a diagram of the structure of a generation system of a liquid metal ion source
  • FIG. 3 shows different images of a lateral dye distribution (413u and 640u) of a color filter array with different primary ion speci fi ces, 25 keV primary ion energy with a field of view of 50 ⁇ 50 ⁇ m 2 being chosen as analysis conditions.
  • TOF-SIMS The general structure of a TOF-SIMS is generally known, so that reference is made here only to FIG. 1 and the associated description of DE 44 16 413 AI by the applicant.
  • the carrier unit 7 carries a stiff lead wire 6 at each of its two ends, with a heating current whose strength is adjustable being fed via the lead wires 6; both lead wires 6 are connected to a reservoir 5, in which a supply of molten bismuth is located when the emitter unit 1 is in operation.
  • An emitter needle 1 projects centrally from the reservoir 5. The emitter needle 1 can thus be kept at a temperature at which the bismuth remains melted and the needle wets.
  • FIG. 2 shows the emission current components for bismuth and gold, normalized to the atomic, simply charged ions for AuGe and Bi emitters with an emission current of 1 ⁇ A.

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Abstract

Massenspektrometer mit einer Ionenquelle zur Erzeugung eines Primärionenstrahls, die einen heizbaren Ionenemitter besitzt, der mit einer Flüssigmetall-Schicht überzogen ist, die im wesentlichen aus reinem metallischen Bismut oder einer niedrigschmelzenden, im wesentlichen Bismut enthaltenden Legierung besteht, wobei mit dem Ionenemitter unter Einfluss eines elektrischen Feldes ein Bismutionen-Mischstrahl emittierbar ist, aus dem eine von mehreren Bismutionenarten, deren Masse ein Mehrfaches des monoatomaren, ein- oder mehrfach geladenen Bismutions Bi1p+ beträgt, als massenreiner Ionenstrahl herauszufiltern ist, der ausschliesslich aus Ionen einer Art Binp+ besteht, bei denen n≥2 und p≥1 ist und n und p jeweils eine natürlich Zahl ist.

Description

Massenspektrometer und Flüssigmetall-Ionenquelle für ein solches Massenspektrometer
Die Erfindung betrifft ein Massenspektrometer zur Analyse von Sekundärionen und nachionisierten neutralen Sekundär- teilchen mit einer lonenquelle zur Erzeugung eines Pr-imä- rionenstrahls zur Bestrahlung einer Probe und Erzeugung von Sekundärteilchen, welche Quelle einen heizbaren Ionenemitter besitzt, der im feldausgesetzten Bereich mit einer Flüssigmetall-Schicht überzogen ist, die ein ioni- sierbares Metall enthält, das als Pri ärionenstrahl emittiert und ionisiert wird, wobei der Primärionenstrahl Metallionen mit verschiedenen Ionisationsstufen und Clu- sterzuständen enthält, sowie mit einer Spektrometerein- heit zur Massenanalyse der Sekundärteilchen. Die Erfin- düng betrifft auch die lonenquelle für ein solches Massenspektrometer.
In der Beschreibung wird die Schreibweise „Bismut" statt „Wismut" gemäß IUPAC-Empfehlung gewählt (vergl . RÖMPP ; CHEMIELEXIKON, 9 . Aufl., Stichworte „Bismut" und „Wis- mut") . Weiterhin wird die übliche Bezeichnung für Ionen in Clustern bezüglich ihrer Masse und ihrer Ladung wie folgt verwendet : Bin P+ wobei n die Zahl der Atome in einem Cluster und p+ die Ladung bezeichnen. Es ist bekannt, in der Sekundärionen-Massenspektroskopie, die insbesondere als Flugzeit-Sekundärionen- Massenspektroskopie betrieben wird (Time-of-Flight Secon- dary Ion Mass Spectroscopy; TOF-SIMS) , Flüssigmetall- Ionenquellen zu verwenden. Von der Anmelderin wird eine Flüssigmetall-Goldcluster-lonenquelle für einen Spektro- meter angeboten (vergl . Prospekt „Liquid Metal Gold Clu- ster Ion Gun for Improved Molecular Spectroscopy and Ima- ging", ohne Datum, veröffentlicht 2002) , das den Stand der Technik gemäß zitiertem Oberbegriff darstellt.
Die Effizienz der TOF-SIMS-Messungen gegenüber Primärio- nenstrahlen aus monoatomaren Gallium-Ionen konnte mit Gold-Primär-Cluster-Ionen, zum Beispiel des Typs Au3 +, wesentlich gesteigert werden. Nachteilig bei der Verwendung von Gold als Material für den Primärionenstrahl ist allerdings, dass bei der Erzeugung von Goldionen die des Typs Auχ+ überwiegen, während Cluster-Formate, wie Au2 +, Au3 +, nur mäßig geringe Anteile im Gesamt-Ionenstrom ausmachen.
Bei der intensiven Suche nach weiteren clusterbildenden, nur ein natürliches Isotop aufweisenden Substanzen für die Sekundärionen-Massenspektroskopie wurde erfolgreich Bismut geteste . Bismut ist ein anisotopisch.es Element mit einem Schmelzpunkt von 271, 3 °C. Daneben sind Bismut- Legierungen, wie Bi + Pb, Bi + Sn und Bi + Zn, bekannt, die einen niedrigeren Schmelzpunkt (46°C - 140°C) als reines Bismut aufweisen. Für eine Flüssigmetall- lonenquelle wird jedoch reinem Bismut der Vorzug gegeben.
In der Beschreibung der US 6 002 128 wird erwähnt, dass Bismut sich zur Erzeugung von geladenen Teilchen eignet. Es wird aber weder die Cluster-Bildung noch die Möglichkeit einer Flüssigmetall-lonenquelle mit Bismut beschrieben. Auch wird in der JP 03-084435 eine Kalibrierlegierung für ein Sekundärionen-Massenspektroskop angegeben, mit der Massenspektren mit hoher Auflösung erhalten werden können. Dabei werden als Elemente mit hoher negativer sekundärer Ionisation die Elemente V, Ge, Cd, Os und Bi genannt. Die Isotop-Kurven (patterns) mit den vorgenannten Elementen ergeben charakteristische, repetierbare Spektren. Jedoch wird in dieser Schrift nicht von einer Cluster-Bildung oder von einer Flüssigmetall-Ionen-Quelle gesprochen. Außerdem ist nicht angegeben, dass sich Bismut besonders gut für eine Cluster-Erzeugung eignet.
Für die Erfindung stellt sich damit die Aufgabe, für den Betrieb von Sekundärionen-Massenspektrometern eine lonenquelle mit verbesserter Ausbeute an Cluster-Ionen zu entwickeln, um eine hohe Effizienz der Sekundarionenbildung bei gleichzeitig hohen Datenraten und damit kurzen Analysezeiten zu erreichen. Die vorgeschlagene Verbesserung kombiniert eine hohe Effizienz E der Sekundarionenbildung von unveränderten Probeoberflächen mit hohen Clusterströ- men und führt zu einer entsprechenden Verkürzung der Analysezeiten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Sekundarionen- Massenspektrometer bzw. durch die zugehörige lonenquelle nach dem vorzitierten Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 6, bei dem die Flüssigkeitsmetallschicht aus reinem metallischen Bismut oder einer niedrigschmelzenden Bismut enthaltenden Legierung besteht, wobei mit dem Ionenemitter unter Einfluss eines elektrischen Feldes ein Bismutionen- Mischstrahl emittierbar ist, aus dem eine von mehreren Bismutionenarten, deren Masse ein Mehrfaches des monoatomaren, ein- oder mehrfach geladenen Bismutions Biιp+ beträgt, mit Hilfe einer Filtervorrichtung als massenreiner Ionenstrahl herauszufiltern ist, der ausschließlich aus Ionen einer Art Bin + besteht, bei denen n>2 und p≥l ist und n und p jeweils eine natürliche Zahl ist.
Da die Sekundärionen-Massenspektrometrie auf der Zerstäubung der analysierten Festkörperoberfläche beruht, wird ein Teil der Oberfläche zerstört. Von einer gegebenen Festkörperoberfläche kann daher nur eine begrenzte Anzahl an molekularen Sekundärteilchen generiert und nachgewiesen werden. Insbesondere die molekularen Bestandteile der Festkörperoberfläche zerfallen durch den Primärioneribe- schuss und stehen der Analyse damit nicht mehr zur Verfü- gung. Ein breiterer Einsatz der TOF-SIMS zur Analyse molekularer Oberflächen erfordert eine Steigerung der bisher erreichbaren Nachweisempfindlichkeit für organische Materialien. Eine solche Empfindlichkeitssteigerung setzt eine effizientere Bildung von Sekundärteilchen, insbeson- dere Sekundärionen, aus dickeren organischen Schichten voraus. Mit der vorgeschlagenen Verbesserung wird die Effizienz E der Sekundarionenbildung von unveränderten Probenoberflächen gesteigert .
Der Wert der Effizienz E entspricht der Anzahl der durch das Spektrometer nachgewiesenen Sekundärteilchen, die pro Oberflächeneinheit ΛTOXI einer vollständig konsumierten Mo- nolage erfasst werden können. Aus der Effizienz lässt sich folglich berechnen, wie viele Sekundärionen bei einer kleinflächigen chemischen Analyse unter den gewählten BeSchussbedingungen nachzuweisen sind. Insbesondere ist vorteilhaft, wenn die für einen massereinen Ionenstrahl herausgefilterten Ionen zu einer der folgenden Art gehören: Bi2 +, Bi3 +, Bi3 2+, Bi4 +, Bi5 +, Bis +, Bi5 2+ oder Bi7 2+. Es sollte vorzugsweise mit einer Ionenart gearbeitet werden, die einen relativ hohen Anteil an der Gesamtionenzahl ausmacht .
Vorzugsweise wird das Massenspektrometer als Flugzeit- Sekundärionen-Massenspektrometer (TOF-SIMS) betrieben, da für diesen Typ viel Erfahrungen vorliegen und der Ver- Suchsbetrieb gezeigt hat, dass hier das größte Anwenderpotential liegt.
Von der Benetzbarkeit, Standfestigkeit und Verarbeitbar- keit stellt für Bismutbeschichtungen ein Ionenemitter, der mit einer Nickel-Chrom-Spitze ausgerüstet ist, nach dem gegenwärtigen Kenntnisstand eine günstige Lösung dar.
Als mittlere Stromstärke im Betrieb des Sekundärionen- Massenspektrometers wird für den Emissionsstrom eine solche zwischen 10"8 und 5xl0"5 A gewählt.
Für den Fall, dass anstelle reinen Bismuts eine metalli- sehe Legierung von Bismut gewählt wird, wird vorzugsweise eine solche bestimmt, die einen niedrigen Schmelzpunkt bei hohem Bismutanteil besitzt. Hier kommen beispielsweise Bismut-Legierungen mit einem oder mehreren der folgenden Metalle als Flüssigmetall-Überzug in Frage: Ni, Ag, Pb, Hg, Cu, Sn, Zn, wobei vorzugsweise eine Legierung gewählt ist, deren Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes des reinen Bismuts liegt. Wesentliche Eigenschaften, Vorteile und Bauprinzipien werden anhand einer Zeichnung erläutert, deren Figuren zeigen:
Fig. 1 ein Schema des Aufbaues eines Erzeugungssystems einer Flüssigmetall-lonenquelle,•
Fig. 2 Vergleich der Emissionsstromanteile, normiert auf die atomaren, einfach geladenen Spezies Bix + bzw. Auι+ für entsprechende Emitter bei lμA Emissionsstrom;
Fig. 3 verschiedene Aufnahmen einer lateralen Farbstoffverteilung (413u und 640u) eines Farbfil- ter-Arrays mit verschiedenen Primärionenspezi- es, wobei als Analysebedingungen 25 keV Primärionenenergie bei einem Gesichtsfeld von 50 x 50 μm2 gewählt wurden.
Der generelle Aufbau eines TOF-SIMS ist allgemein bekannt, so dass hier nur auf die Figur 1 und die zugehörige Beschreibung der DE 44 16 413 AI der Anmelderin verwiesen wird.
Eine für ein TOF-SIMS geeignete Flüssigmetall-lonenquelle ist in Figur 1 dargestellt. Flüssigmetall-Ionenquellen werden sehr breit für die Materialbearbeitung und die Oberflächenanalyse eingesetzt. Diese Ionenquellen besitzen eine sehr geringe virtuelle Quellgröße von etwa 10 nm und eine hohe Winkelintensität. Aufgrund dieser Eigenschaften lassen Flüssigmetall-Ionenquellen sich sehr gut fokussieren, wobei bis zu 7 nm Strahldurchmesser bei gleichzeitig relativ hohen Strahlströmen zu erreichen sind. In Figur 1 ist schematisch das Erzeugungssystem für Ionen aus einer Flüssigmetall-lonenquelle mit einer Emittereinheit 1 dargestellt. Die Trägereinheit 7 trägt an ihren beiden Enden je einen steifen Zuleitungsdraht 6, wobei über die Zuleitungsdrähte 6 ein in seiner Stärke einstellbarer Heizstrom zugeführt wird; beide Zuleitungs- drähte 6 sind mit einem Reservoir 5, in dem sich im Betrieb der Emittereinheit 1 ein Vorrat an geschmolzenem Bismut befindet, verbunden. Aus dem Reservoir 5 ragt zen- trisch eine Emitter-Nadel 1. Die Emitter-Nadel 1 kann damit auf einer Temperatur gehalten werden, bei der das Bismut geschmolzen bleibt und die Nadel benetzt.
Die Emitter-Nadel 1 besteht aus einer Nickel-Chrom- Legierung und ist bis zu ihrer Spitze mit flüssigem Bis- mut 4 benetzt. Die Emitter-Nadel hat einen Drahtdurchmesser von etwa 200 μm und einen Krümmungsradius an der Spitze von 2 bis 4 μm. Die Emitter-Nadel 1 ist zentrisch vor einer Extraktionsblende 2 positioniert und von einer Suppressionseinheit 3 umgeben.
Legt man eine Hochspannung zwischen der Extraktionsblende 2 und der benetzten Emitter-Nadel 4 an, so formt sich an der Nadelspitze ab einer bestimmten Spannung ein aus flüssigem Bismut geformter scharfer Konus, der sogenannte Taylor-Konus. Die damit verbundene Verjüngung der Spitze führt zu einem deutlichen Anstieg der Feldstärke. Ist die Feldstärke zur Feiddesorption ausreichend, so setzt an der Spitze des Taylor-Konus die Emission von Metallionen ein. Der Emissionsstrom der Flüssigmetall-lonenquelle der dargestellten Art liegt etwa zwischen 0,2 und 5 μA. Figur 2 zeigt die Emissionsstromanteile bei Bismut und Gold, normiert auf die atomaren, einfach geladenen Ionen für AuGe- und Bi-Emittern bei einem Emissionsstrom von 1 μA.
Es ist zu erkennen, dass die normierten, relativen Emissionsanteile sich für Bismut deutlich besser ergeben als für Gold. Ein weiterer Vorteil gegenüber Gold, bei dem zur Erreichung niedriger Schmelzpunkte Legierungsbestandteile erforderlich sind, ist, dass Bismut als Reinmetall verwendet werden kann. Der Schmelzpunkt ist mit 271, 3°C relativ niedrig. Hinzu kommt, dass bei Bismut der am Schmelzpunkt herrschende Dampfdruck geringer ist als bei Gold. Als weiterer Vorteil fällt ins Gewicht, dass bei Gold der emittierte Ionenstrom mit Legierungsbestandtei- len, wie Germanium, vermischt ist, so dass sich eine höhere Anforderung an die Massenfilterung ergibt .
Die absoluten Emissionsströme von Auχ+ und Bix + sind annähernd gleich. Während demnach die atomaren, einfach geladenen Strahlanteile Auχ+ und Bi!+ vergleichbar groß sind, zeigt sich in der Clusterausbeute ein deutlicher Unterschied. Bei den einfach geladenen Ionen nimmt der Vorteil von Bin + gegenüber Aun + mit der Größe der Cluster stetig zu. Doppelt geladene Cluster-Ionen werden nur bei Bismut mit nennenswerter Intensität emittier .
Die in Figur 2 dargestellten Cluster-Anteile beziehen sich auf einen totalen Emissionsstrom von 1 μA. Da die Cluster-Anteile emissionsstromabhängig sind, kann der Clusterstrom abhängig von weiteren Parametern für Bismut noch erhöht werden. Zum Vergleich der Erfindung mit dem Stand der Technik wurden mit demselben Flüssigmetall-Ionenmassenspektrome- ter gleiche organische Oberflächen mit verschiedenen Primärionen-Arten analysiert (vergl . Fig. 3) . Bei der Probe handelt es sich um ein Farbfilter (colour filter array) , das zum Beispiel in Digitalkameras vor eine lichtempfindliche CCD-Fläche geschaltet wird, um die Farbinformation zu liefern. Diese Probe ist als VergleichsStandard sehr gut geeignet, da sie sehr homogen und reproduzierbar ge- fertigt wird. Zudem sind die erzielten Unterschiede zwischen den Primärionen-Arten durchaus typisch und lassen sich qualitativ auf andere molekulare Festkörperoberflächen übertragen.
Die in Figur 3 dargestellten Bilderreihen zeigen die la- terale Verteilung zweier verwendeter Farbstoffe mit den Massen 413u und 64lu. Durch die zunehmende Zerstörung der Oberfläche in Folge des Primärionenbeschusses nimmt die Signalintensität kontinuierlich ab. Dargestellt ist für alle Primärionenspezies der bezeichneten Art die aufsum- mierte Signalintensität bei gleichem Schädigungsgrad der Oberfläche (l/e-Abfall der Signalintensität) . Die erreichte Signalintensität ist somit ein Maß für die Effizienz der Analyse.
Die sehr geringen Au3 +-Clusterströme führen zu relativ langen Messzeiten. Durch die Verwendung von Bi3 +-Clustern lassen sich die Primärionenströme gegenüber Au3 + um einen Faktor 4 bis 5 steigern. Durch die geringfügig erhöhte Ausbeute liegt die Steigerung in den Datenraten sogar noch darüber. Der l/e-Abfall der Signalintensität wird mit Au3 +-Primärionen nach 750s und mit Bi3 +-Primärionen bereits nach einer deutlich verkürzten Analysezeit von 180s erreicht. Die Reduktion in der Messzeit ist dabei wesentlich auf die erhöhten Bi3 +-Clusterströme zurückzuführen. Auch die Wahl von Bi3 ++ führt zu ähnlich kurzen Messzeiten. Eine Steigerung der Effizienz kann durch die Verwendung von größeren Clustern, wie zum Beispiel Bi++, erreicht werden, allerdings sind diese Clusterströme nur relativ gering, so dass die Analysezeiten sich insgesamt verlänger .
Da die Messzeit den wesentlichen Anteil an der Analyse- zeit ausmacht, führt die Steigerung der Datenraten durch die Verwendung von Bi3 + bzw. Bi3 ++ zu einem entsprechend erhöhten Probendurchsatz.
Zusätzlich zu den beschriebenen Vorteilen hinsichtlich der Messzeit weisen Bismut-Emitter gegenüber Gold- Emittern Vorteile hinsichtlich der Stabilität der Emission bei kleinen Emissionsströmen und der Massenseparation der emittierten Ionenarten auf. Die beschriebenen Vorteile lassen daher erkennen, dass Bismut-Emitter wesentliche wirtschaftliche und analysentechnische Vorteile aufwei- sen, die nicht ohne weiteres zu erwarten waren.

Claims

Patentansprüche :
1. Massenspektrometer zur Analyse von Sekundärionen und nachionisierten neutralen Sekundärteilchen mit einer lonenquelle zur Erzeugung eines Primärionenstrahls zur Bestrahlung einer Probe und Erzeugung von Sekun- därteilchen, welche Quelle einen heizbaren Ionenemitter besitzt, der im feldausgesetzten Bereich mit einer Flüssigmetall-Schicht überzogen ist, die ein ionisierbares Metall enthält, das als . Primärionenstrahl emittiert und ionisiert wird, wobei der Pri- märionenstrahl Metallionen mit verschiedenen Ionisationsstufen und Clusterzuständen enthält, sowie mit einer Spektrometereinheit zur Massenanalyse der Sekundärteilchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigmetallschicht aus reinem metallischen Bismut oder einer niedrigschmelzenden, Bismut enthaltenden Legierung besteht, wobei mit dem Ionenemitter unter Einfluss eines elektrischen Feldes ein Bismutionen- Mischstrahl emittierbar ist, aus dem eine von mehreren Bismutionenarten, deren Masse ein Mehrfaches des monoatomaren, ein- oder mehrfach geladenen Bismutions Biχp+ beträgt, mit Hilfe einer Filtervorrichtung als massenreiner Ionenstrahl herauszufiltern ist, der ausschließlich aus Ionen einer Art Bin + besteht, bei denen n>2 und p≥l ist und n und p jeweils eine natürliche Zahl ist.
2. Massenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für einen massenreinen lonen- strahl herausgefilterten Ionen zu einer der folgenden Art gehören: Bi2 +, Bi3 +, Bi3 2+, Bi4 +, Bi5 +, Bi6 +, Bi5 2+ oder Bi7 2+.
3. Massenspektrometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärionen- Massenspektrometer als Flugzeit-Sekundärionen- Massenspektrometer betreibbar ist.
4. Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Emissionsstrom des Primärionenstrahls zwischen 10"8 und 5xl0"5 A beträgt.
5. Massenspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine metallische Legierung von Bismut mit einem oder mehreren der folgenden Metalle als Flüssiggmetall-Überzug gewählt ist: Ni, Ag, Pb, Hg, Cu, Sn, Zn, wobei vorzugsweise eine Legierung gewählt ist, deren Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes des reinen Bis- muts liegt.
6. Ionenquelle zur Erzeugung eines Primärionenstrahls zur Bestrahlung einer Probe und Erzeugung von Sekundärteilchen für ein Massenspektrometer zur Analyse von Sekundärionen und nachionisierten neutralen Se- kundärteilchen, welche Quelle einen heizbaren Ionenemitter besitzt, der im feldausgesetzten Bereich mit einer Flüssigmetall-Schicht überzogen ist, die ein ionisierbares Metall enthält, das als Primärionenstrahl emittiert und ionisiert wird, wobei der Primärionenstrahl Metallionen mit verschiedenen Ionisationsstufen und Clusterzuständen enthält, sowie mit einer Spektro etereinheit zur Massenanalyse der Sekundärteilchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigmetallschicht aus reinem metallischen Bismut oder einer niedrigschmelzenden, Bismut enthaltenden Legierung besteht , wobei mit dem Ionenemitter unter Einfluss eines elektrischen Feldes ein Bismutionen- Mischstrahl emittierbar ist, aus dem eine von mehreren Bismutionenarten, deren Masse ein Mehrfaches des monoatomaren, ein- oder mehrfach geladenen Bismutions Bi1 p+ beträgt, mit Hilfe einer Filtervorrichtung als massenreiner Ionenstrahl herauszufiltern ist, der ausschließlich aus Ionen einer Art Bin p+ besteht, bei denen n>2 und p≥l ist und n und p jeweils eine natürliche Zahl ist.
Ionenquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine metallische Legierung von Bismut mit einem oder mehreren der folgenden Metalle als Flüssiggme- tall-Überzug gewählt ist: Ni, Ag, Pb, Hg, Cu, Sn, Zn, wobei vorzugsweise eine Legierung gewählt ist, deren Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes des reinen Bismuts liegt.
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