SBIR Phase I: High Brightness C60+ Ion Source for 2D and 3D Chemical Analysis in Nanobiology

SBIR 第一阶段:用于纳米生物学 2D 和 3D 化学分析的高亮度 C60 离子源

基本信息

  • 批准号:
    1215569
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-07-01 至 2012-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project will develop a high brightness C60 ion source that can be used in TOF SIMS instruments for 2D and 3D chemical analysis and image mapping in nanobiology applications. Energetic cluster ions such as C60+ yield large molecular secondary ion species when impacting a sample, reducing subsequent surface damage for depth profiling. However, C60+ ions produced from state-of-the-art electron impact sources suffer from low beam current and relatively broad ion beams resulting in limited spatial resolution and throughput. The proposed inductively coupled plasma (ICP) source would provide a 10x increase in brightness and a 50% reduction in energy spread. The resulting C60 ion beams with higher probe current density would vastly improve spatial resolution, and allow for larger volumes of material to be analyzed at increased analysis speed. This would be extremely useful for characterizing the spatial distribution of molecules within cell components without the need for labeling. The ability to analyze and determine cell process mechanisms could have far reaching implications in health and disease control. The broader impact/commercial potential of this project is the improved C60 ion source would enable numerous researchers, faculty, students, and industrial users, to site specifically and spatially identify molecular species within cell and nanobiology structures at superior resolution and speed compared to the current state-of-the-art. More accurate mapping and imaging of cell functions in 3D could give rise to the discovery of new cell mechanisms, impacting society through improved health and disease control. The improved source would allow the unique sputtering properties of C60 to be applied to FIB applications in fields where existing FIB technology is limited by beam charging or material issues. These fields include semiconductor packaging, polymer science, fiber science, and paper science. The improvements proposed in the description of this new source could immediately supplant the current state-of-the-art C60+ ion sources used in commercial SIMS instruments, allowing for successful technology transfer to the marketplace through a direct supply of sources to SIMS vendors. In addition, upgrades to the current installed base of SIMS instruments would be possible, providing existing C60+ source users with the improved performance benefits. This source would also be utilized on commercial dual-beam microscopes used for cross-sectional metrology.
该小型企业创新研究(SBIR)第一阶段项目将开发一种高亮度C60离子源,可用于TOF西姆斯仪器,用于纳米生物学应用中的2D和3D化学分析和图像映射。高能团簇离子(例如C60+)在撞击样品时产生大分子二次离子物质,从而减少随后的表面损伤以用于深度剖析。然而,由现有技术的电子撞击源产生的C60+离子遭受低束电流和相对宽的离子束,导致有限的空间分辨率和吞吐量。拟议的电感耦合等离子体(ICP)源将提供10倍的亮度增加和50%的能量扩散减少。具有较高探针电流密度的所得C60离子束将极大地提高空间分辨率,并允许以增加的分析速度分析更大体积的材料。这对于表征细胞组分内分子的空间分布非常有用,而不需要标记。分析和确定细胞过程机制的能力可能对健康和疾病控制产生深远的影响。该项目更广泛的影响/商业潜力是改进的C60离子源将使众多研究人员,教师,学生和工业用户,以比当前状态更高的上级分辨率和速度,在细胞和纳米生物学结构内定位特异性和空间识别分子种类,在3D中对细胞功能进行更准确的映射和成像可以发现新的细胞机制,通过改善健康和疾病控制来影响社会。改进的源将允许将C60的独特溅射性质应用于现有FIB技术受到束充电或材料问题限制的领域中的FIB应用。这些领域包括半导体封装、聚合物科学、纤维科学和造纸科学。在对这种新来源的描述中提出的改进可以立即取代商业西姆斯仪器中使用的当前最先进的C60+离子源,从而允许通过向西姆斯供应商直接供应来源将技术成功转移到市场。此外,有可能对目前已安装的西姆斯仪器进行升级,从而为现有的C60+源用户提供更好的性能效益。这个来源也将被用于商业双光束显微镜用于横截面计量。

项目成果

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