现代分析测试技术SIMS学习教案.pptx

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1、现代现代(xindi)分析测试技术分析测试技术 SIMS第一页，共11页。q离子溅射过程：一定能量的离子打到固体表面离子溅射过程：一定能量的离子打到固体表面引起表面原子、分子或原子团的二次发引起表面原子、分子或原子团的二次发射射溅射离子；溅射的粒子一般以中性为主，有溅射离子；溅射的粒子一般以中性为主，有1%1%的带有正、负电荷的带有正、负电荷二次离子；二次离子；q二次离子质谱：利用质量二次离子质谱：利用质量(zhling)(zhling)分析器接收分析二次离子质量分析器接收分析二次离子质量(zhling)(zhling)电荷比电荷比值（值（m/Zm/Z）获得二次离子质谱，判断试样表面的元素组成

2、和化学状态；）获得二次离子质谱，判断试样表面的元素组成和化学状态；q溅射产额：影响二次离子产额因素溅射产额：影响二次离子产额因素与入射离子能量、入射角度、原子序数均有一定关与入射离子能量、入射角度、原子序数均有一定关系，并与靶原子的原子序数、晶格取向有关；系，并与靶原子的原子序数、晶格取向有关；离子离子离子离子(lz)(lz)溅射与二次离子溅射与二次离子溅射与二次离子溅射与二次离子(lz)(lz)质谱质谱质谱质谱第1页/共11页第二页，共11页。聚苯乙烯的二次离子聚苯乙烯的二次离子(lz)(lz)质谱质谱 第2页/共11页第三页，共11页。离子源离子源质量质量(zhling)分析器分析器检测器

3、检测器二次离子二次离子(lz)质谱质谱二次离子二次离子(lz)深度分深度分析析二次离子分布图像二次离子分布图像二次离子质谱系统结构示意图二次离子质谱系统结构示意图1 12 23 34 45 5第3页/共11页第四页，共11页。q初级离子枪：热阴极电离型离子源，双等离子体离子源，液态金属场离子源；离初级离子枪：热阴极电离型离子源，双等离子体离子源，液态金属场离子源；离子束的纯度、电流密度直接影响分析结果；子束的纯度、电流密度直接影响分析结果；q二次离子分析器：分析质荷比二次离子分析器：分析质荷比磁偏式、四极式（静态磁偏式、四极式（静态SIMS SIMS）、飞行时间式（流）、飞行时间式（流通率高，

4、测量通率高，测量(cling)(cling)高质量数离子）质量分析器；分析能力取决于分析器的穿高质量数离子）质量分析器；分析能力取决于分析器的穿透率及质量解析能力；透率及质量解析能力；q离子探测器：离子流计数离子探测器：离子流计数高离子电流采用法拉第杯；低离子电流采用电子倍增高离子电流采用法拉第杯；低离子电流采用电子倍增管；管；q数据采集和处理系统：控制分析工作的进行与数据处理；数据采集和处理系统：控制分析工作的进行与数据处理；q主真空室：主真空室：10-7 Pa10-7 Pa保持清洁表面；保持清洁表面；q辅助装置：电子中和枪辅助装置：电子中和枪分析绝缘样品时，表面局部带电会改变二次离子发射的

5、分析绝缘样品时，表面局部带电会改变二次离子发射的中和表面的荷电效应；中和表面的荷电效应；二次离子质谱仪基本二次离子质谱仪基本二次离子质谱仪基本二次离子质谱仪基本(jbn)(jbn)(jbn)(jbn)部件部件部件部件第4页/共11页第五页，共11页。q可以在超高真空条件下得到表层信息；可以在超高真空条件下得到表层信息；q可检测包括可检测包括H H在内的全部元素；在内的全部元素；q可检测正、负离子；可检测正、负离子；q可检测同位素；可检测同位素；q可检测化合物，并能给出原子团、分子性离子、碎片离子等多方面信息；可检测化合物，并能给出原子团、分子性离子、碎片离子等多方面信息；q可进行面分析和深度剖

6、面分析；可进行面分析和深度剖面分析；q对很多元素和成分对很多元素和成分(chng fn)(chng fn)具有具有ppmppm甚至甚至ppbppb量级的高灵敏度；量级的高灵敏度；二次离子二次离子二次离子二次离子(lz)(lz)(lz)(lz)质谱质谱质谱质谱系统基本系统基本系统基本系统基本特性特性特性特性第5页/共11页第六页，共11页。q表面表面(biomin)元素定性分析元素定性分析q表面表面(biomin)元素定量分析技术元素定量分析技术q元素深度剖面分析元素深度剖面分析q微区分析微区分析q软电离分析软电离分析二次离子二次离子二次离子二次离子(lz)(lz)(lz)(lz)质谱分析技术质

7、谱分析技术质谱分析技术质谱分析技术第6页/共11页第七页，共11页。q分析特点：不断剥离下进行分析特点：不断剥离下进行SIMSSIMS分析分析获得各种成分的深度分布信息；获得各种成分的深度分布信息；q深度分辨率：实测的深度剖面分布与样品中真实深度分辨率：实测的深度剖面分布与样品中真实(zhnsh)(zhnsh)浓度分布的浓度分布的关系关系入射离子与靶的相互作用、二次离子的平均逸出深度、入射离子的入射离子与靶的相互作用、二次离子的平均逸出深度、入射离子的原子混合效应、入射离子的类型，入射角，晶格效应都对深度分辨有一定原子混合效应、入射离子的类型，入射角，晶格效应都对深度分辨有一定影响。影响。动态

8、动态动态动态(dngti)SIMS(dngti)SIMS(dngti)SIMS(dngti)SIMS深度剖深度剖深度剖深度剖面分析面分析面分析面分析第7页/共11页第八页，共11页。SIM/IMSSIM/IMS材料表面面分布技术材料表面面分布技术(jsh)(jsh)：空间分辨率可达亚微米：空间分辨率可达亚微米量级量级动态动态动态动态SIMSSIMSSIMSSIMS面分布面分布面分布面分布(fnb)(fnb)(fnb)(fnb)分分分分析析析析第8页/共11页第九页，共11页。有机物分析有机物分析:适合适合(shh)(shh)不挥发、热稳定较差的不挥发、热稳定较差的静态静态静态静态SIMSSIM

9、SSIMSSIMS软电离分析软电离分析软电离分析软电离分析(fnx)(fnx)(fnx)(fnx)技技技技术术术术第9页/共11页第十页，共11页。q表面探测深度：探测时对表面的破坏性表面探测深度：探测时对表面的破坏性q元素检测范围：元素检测范围：q检测灵敏度：最小可检测的灵敏度，检测灵敏度对不同元素的差别；检测灵敏度：最小可检测的灵敏度，检测灵敏度对不同元素的差别；q微区分析能力：空间分辨率；微区分析能力：空间分辨率；q谱峰分辨率：元素的化学态的判断；是否易于识谱；谱峰分辨率：元素的化学态的判断；是否易于识谱；q最优势最优势(yush)特性：化学信息；微区分析；检测灵敏度；特性：化学信息；微区分析；检测灵敏度；XPS/AES/SIMSXPS/AES/SIMSXPS/AES/SIMSXPS/AES/SIMS技术特点技术特点技术特点技术特点(tdin)(tdin)(tdin)(tdin)比较比较比较比较第10页/共11页第十一页，共11页。