南京大学现代分析技术之SIMS
现代分析测试技术-SIMS
俄歇电子能谱（AES）—大本讲义
AES分析方法原理 AES谱仪基本构成 AES谱仪实验技术 AES谱图分析技术 SIMS基本结构及技术特点 XPS/AES/SIMS方法比较
离子溅射与二次 离子质谱
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射—溅射 离子；溅射的粒子一般以中性为主，有＜1%的 带有正、负电荷—二次离子；
质量分析器
添加标题
检测器
添加标题
二次离子深度分析
添加标题
二次离子分布图像
添加标题
二次离子质谱系统 结构示意图
添加标题
二次离子质谱
二次离子质谱仪基本部件
• 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；
• 二次离子分析器：分析质荷比→磁偏式、四极式（静态SIMS ）、飞行时间式（流通率高，测量 高质量数离子）质度剖面分析 微区分析 软电离分析
动态SIMS—深度剖面分析
分析特点：不断剥离下进行SIMS分析—获得 各种成分的深度分布信息；
深度分辨率：实测的深度剖面分布与样品中真 实浓度分布的关系—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。
可以在超高真空条件下得到表层信息；
可检测正、负离子；
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； 对很多元素和成分具有ppm甚至ppb 量级的高灵敏度；
可检测包括H在内的全部元素； 可检测同位素； 可进行面分析和深度剖面分析；
二次离子质谱 分析技术
表面元素定性分析 表面元素定量分析
南京大学现代远程教育
南京大学现代远程教育-2012年春季招生简章来源：南京大学更新时间：2011-06-08南京大学是教育部直属的全国重点综合性大学，是首批列入国家“211工程”和“985工程”重点建设的大学之一。
南京大学创建于1902年，地处六朝古都，历史悠久，名师云集，英才辈出，形成了人文、社会、自然、技术、信息、生命、现代工程和管理等多学科协调发展的格局，具有“严谨、求实、勤奋、创新”的治学传统，教学、科研设施先进，已发展成为综合实力位居全国高校前列的一流大学。
南京大学网络教育学院是顺应当今知识经济时代和信息社会对教育的新要求而组建的新型办学单位，是国家教育部批准开展现代远程教育试点院校之一。
南京大学网络教育学院运用现代信息技术，使学习者可以不受时间和空间的限制，随时随地的运用计算机网络进行学习，让学生直接面向名师，得到一流的教育和培养，是求学之士实现进一流大学深造的理想之路。
一、招生对象南京大学现代远程教育面向在职从业人员，要求报考者应持有国民教育系列专科或专科以上毕业证书。
二、专业、招生层次、修业年限、学分、学习形式、学费及课程设置1. 数字媒体技术专业主要课程有：计算机组成原理、数字出版概论、程序设计基础、数据库原理、视音频处理技术、photoshop图像处理、影视编辑技术、flash动画技术、多媒体制作软件及其应用、网页设计与制作、软件工程。
数字媒体技术专业的教学与出版、新闻、影视等文化媒体及其它数字媒体软件开发和产品设计制作行业的要求相结合，培养面向数字网络时代兼具信息传播理论、数字媒体技术和设计管理能力的复合型人才。
2.会计学专业主要课程有：宏观经济学、微观经济学、管理学、投资学概论、基础会计学、财务管理、中级财务会计、高级财务会计、管理会计、审计学、会计信息系统。
会计学专业的教学强调理论联系实际，注重培养学生对会计理论的理解与会计实务的处理。
培养能在各类企业、事业单位和政府部门从事会计实务和经济管理等相关工作的国际型、复合型、应用型会计高级专门人才。
【2019年整理】现代分析测试技术论文
西安科技大学研究生考试试卷学号______ ________研究生姓名______ ________班级______ ________考试科目______ ________考试日期________ ______课程学时_______ _______开（闭）卷________ ______现代分析测试技术在煤热解催化剂制备中的应用摘要：现代分析测试技术在化工生产的研究中占据着重要的地位，本文主要讨论X射线荧光分析（XRF）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜(SEM)在制备煤热解催化剂中的应用。
关键词：XRF、XRD、SEM、煤热解催化剂、应用Abstract: the modern analysis determination technique in the study of chemical production occupies the important position, this article focuses on the application of X-ray fluorescence analysis (XRF), X-ray diffraction analysis (XRD) and scanning electron microscope (SEM) in the preparation of the coal pyrolysis catalyst.Key words:XRF, XRD, SEM, the coal pyrolysis catalyst, application1、引言现代分析测试技术是化学、物理等多种学科交叉发展、前沿性应用以及合而为一的综合性科学研究手段，主要研究物质组成、状态和结构，也是其它学科获取相关化学信息的科学研究手段与途径，因此想要获得准确有效的实验数据就必须能够正确的运用各种分析测试手段，对化工类学生更是如此。
本次论文主要对煤热解催化剂制备过程中用到的分析测试技术手段进行论述。
南京大学现代分析技术之同位素质谱分析及其地质应用
g
a
e
质 8 子 7 数 6 Z 5
4 3 2 1
1 1H 9 6C 5 8B 10 6C 9 8B
13 14 15 16 17 18 19 20 8O 8O 8O 8O 8O 8O 8O 8O 12 7N 11 6C 10 8B 13 7N 12 6C 11 8B 14 7N 13 6C 12 8B 15 7N 14 6C 13 8B 16 7N 15 6C 17 7N 16 6C 18 7N
稳定同位素在地质过程中有分馏现象，从而对地
质过程有示踪效果。放射性同位素的衰变可以用
作地质体的年龄测定。放射成因同位素与同一元 素的稳定同位素的比值往往对地质过程也有示踪
效果。
第二节 质谱学(Mass Spectrometry) 1. 质谱仪器发展简史 简单来说，质谱仪器是用于测定物质的分子 量、原子量、及其丰度以及同位素组成的仪器。 按检测离子的方式，质谱仪器可分为两类：
每一个同位素又可称为核素(Nuclide)，核素的
总数目接近1700种。但只有264种是稳定的，
还有少量自然界存在的不稳定或放射性核素， 两者构成元素周期表的元素。
同位素可分为稳定同位素和不稳定或放射性同位
素两类。大部分放射性同位素在自然界已不存在，
因为与太阳系年龄相比，它们的衰变速率很快， 但它们可在实验室用核反应的方法人工生产。
同位素丰度来表示：即一定元素的某一同位素在 诸同位素总原子数中的相对百分含量：例如1H 99.9852%，2H 0.0148%。
在地球科学中，研究得最多的稳定同位素包括： 1H，2H；10B,11B; 12C，13C；14N，15N；16O， 18O；32S，34S 等。 放射性同位素及放射成因同位素包括： 87Rb87Sr、147Sm143Nd、238U206Pb、 235U207Pb、232Th208Pb、 187Re187Os 等等。 宇宙射线成因的放射性同位素如10Be10B、 14C14N 等
南大最好的十大专业
南大最好的十大专业中国科学技术大学（南大）是中国著名的顶尖科技大学，其丰富的专业选择更是让人瞩目。
其中，南大最好的十大专业可谓有如下： 1.算机科学与技术。
计算机科学与技术是南大最新增的专业之一，以网络、计算机架构、软件工程、大数据分析等内容为核心，注重理论与实践结合。
该专业具有很强的实际操作能力和软件独特性，将为学生提供广阔的就业前景。
2.子信息工程。
随着科技的进步，电子信息工程越来越受到关注，南大也拥有一支优秀的教学团队，将电子信息工程专业推向更高的高度。
主要研究方向有电磁场理论与技术、现代电子技术、模拟电子技术、电力电子技术、微机原理与接口技术等，这些内容都是电子信息工程比较主流的研究内容，学生在这一专业学习将获得重要的职业前景。
3.程力学。
南大的工程力学专业不仅非常深入地研究了力学原理，还关注了数值模拟、计算力学、材料力学等。
学生在学习中不仅可以掌握基础理论，还可以学习如何利用最小表面法和力学模拟来解决工程问题，这种能力是业界极欢迎的。
4.理学。
物理学的研究范围包括了力学、电磁学、普通物理学、凝聚态物理学等各个领域，让学生受益良多。
物理学属于基础科学，专业涵盖范围广，在科学研究、教学、实验室管理方面都有着深厚的人才培养基础。
5.木工程。
土木工程是传统的且仍然受到广泛关注的重要工程科学，其内容涉及大量的土木、水利、路桥、工程结构、环境工程等等内容。
其不仅可以帮助学生掌握传统的土木工程理论和专业技能，还可以让学生了解城市建设、城市规划等知识。
6.学工程。
化学工程是一门融合工程技术与化学基础知识的新兴学科，南大的化学工程专业则位居其中成绩最佳之列。
化学工程专业的学生在学习中可以掌握晶体制备、催化剂分析、精细化学品、高分子合成等诸多方面的理论知识，素养更是很好的。
7.物医学工程。
生物医学工程是一门融合分子生物学、细胞生物学、药物化学、人体动力学、微机电系统、医学数学等多学科的学科，也是近年来受到关注的热门专业之一。
二次离子质谱仪(SIMS)分析技术及其在半导体产业中的应用
二次离子质谱仪（SIMS）分析技术及其在半导体产业中的应用作者：昌鹏来源：《科学导报·学术》2020年第28期摘要：二次离子质谱仪（SIMS）是一种成熟的应用广泛的表面分析技术，具有高灵敏度（ppm-ppb）和高分辨率。
本文介绍了SIMS基本原理和分类及其在半导体产业中材料分析、掺杂和杂质沾污等方面的应用。
关键词：SIMS;半导体;表面分析;材料分析1 前言SIMS作为一种成熟的表面分析技术已经发展了半个世纪，最初主要是用在半导体产业的工艺研发、模拟和失效分析等，在近二、三十年来得到迅速发展，并逐渐推广到应用于金属、多层膜、有机物等各个领域。
SIMS具有很高的微量元素检测灵敏度，达到ppm-ppb量级。
其检测范围广，可以完成所有元素的定性分析，并能检测同位素和化合物。
SIMS具有高的深度分辨率，通过逐层剥离实现各成分的纵向分析，深度分辨率最高能到一个原子层。
半导体材料通过微量掺杂改变导电性质和载流子类型，并且特征尺寸降到亚微米乃至纳米量级。
上述特点使SIMS在半导体生产中的材料分析、掺杂和杂质沾污等方面得到广泛应用。
2 SIMS基本原理SIMS是溅射和质谱仪的结合，可识别样品中的元素，因此是许多分析方案的首选测试手段。
作为半定量的手段，在SIMS质谱图中二次离子的峰值并不能直接反应样品中元素的浓度。
SIMS原理示意图如图1所示。
能量在250 eV到30 keV的离子束轰击样品表面即可产生溅射现象。
一次离子进入基体后会产生大量高强度但存在时间短促的碰撞级联，基体中的原子发生位置迁移。
接近表面的原子得到足够能量会离开样品表面，称为溅射原子。
溅射原子会以原子或分子团的形式离开表面并带上正电或负电，经过电场和磁场的筛选和偏转输入到质谱仪，由此SIMS可以得到样品表面的元素组成和分布。
图1 SIMS原理示意图3 SIMS仪器类型SIMS机台主要部分包括离子源、一次电镜、二次电镜、样品交换室、质谱仪、信号探测器等，整个腔体处于高真空状态之下。
《现代分析测试技术》PPT课件
现代分析测试技术概述
现代分析测试技术概述
２００２年诺贝尔化学奖表彰一是约翰·芬恩与田中耕一“发明了对生物大分 子进行确认和结构分析的方法”和“发明了对生物大分子的质谱分析法”，二 是库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结 构的方法”。
现代分析测试技术概述
分析测试技术的发展史
现代分析测试技术概述
显微技术
透射电镜技术（TEM）
利用电子在磁场中的运动与光线在介质中的传播相似的原理 研制的显微技术。
扫描显微技术
扫描电子显微镜（SEM）
扫描探针显微镜
➢ 扫描隧道显微镜（STM）
➢ 原子力显微镜（AFM） ➢ 弹道电子显微镜（BEEM）
➢ 激光力显微镜（LFM） ➢ 光子扫描隧道显微镜（PSTM）
h0 + h
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态；
获得能量后，跃迁到激发虚态.
（1928年印度物理学家Raman C V 发现；1960年快速发展）
现代分析测试技术概述
红外光谱：基团； 拉曼光谱：分子骨架测定；
现代分析测试技术概述
内转换
振动弛豫 内转换
S
现代分析测试技术概述
ICP-AES的原理
现代分析测试技术概述
现代分析测试技术概述
分子中的能级跃迁： 电子能级间跃迁的
同时，总伴随有振动 和转动能级间的跃迁 。即电子光谱中总包 含有振动能级和转动 能级间跃迁产生的若 干谱线而呈现宽谱带
。
现代分析测试技术概述
紫外—可见吸收光谱（UV-vis）
紫外-可见分光光度计
普通蒸馏水的电导率 210-6 S· cm-1 离子交换水的电导率 510-7 S· cm-1 纯水的电导率 510-8 S· cm-1
南京大学天文学系研究生培养方案草稿-南京大学研究生院
天文学一级学科(0704)研究生培养方案2006年5月修订一、培养目标1.具有扎实的数学、物理基础知识，较高的外语水平和熟练应用计算机的能力，具备一定的教学经验，毕业后能够适应在科研机构或高等院校从事科研和教学工作的需要。
2.硕士研究生要求掌握天文学的基础理论和基本观测事实，了解本专业某一前沿领域的发展方向和研究方法，具备一定的科研或应用能力。
3.博士研究生要求掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专业知识，对研究领域的现状、发展前景和存在问题有比较清晰的了解，能够独立地、创造性地开展科学研究工作。
三、学制硕士生学制为2.5年，博士生一般为3年，提前攻博生5年。
对部分研究生的弹性学制管理按照《南京大学研究生学籍管理规定》及其补充规定执行。
四、课程设置硕士研究生课程分为A、B、C、D四类，其中A类课程为全校公共课，B、C和D类课程分别为一级学科课程、二级学科（专业必修）课程和专业选修课程。
天文系研究生全部课程见下表。
五、培养方式1．对硕士研究生的培养以课程学习为主、学位论文为辅。
(1)硕士研究生须修满32学分，非本学科及同等学力入学者为36学分数的课程。
(2)除A类课程外，须至少修读2-3门B类课程（包括“天文文献阅读”课程）。
(3)天文系“戴文赛奖学金”将主要用于奖励课程学习成绩优秀的研究生。
2．对博士生的培养以学位论文为主、课程学习为辅。
(1)博士研究生在导师指导下须修读2-4门专业学位课程，其中导师讲授课程限1-2门。
(2)博士研究生在导师指导下选择学科前沿课题或有重要应用价值的课题进行研究。
在入学1-1.5年内在全系范围内作开题报告，在正式答辩前3个月内举行预答辩。
(3)为鼓励研究生在高水平的学术刊物上发表研究成果，对博士研究生科研成果的考核试行采用加权论文数的标准（试行期间学校原有考核标准继续有效）。
具体办法是，考虑不同学术期刊的影响因子和不同专业研究的特点，将天文学主要学术期刊（Nature、Science除外）分为三档，其中一档期刊包括ApJ, AJ, A&A, MNRAS, Solar Physics, PASP, PASJ, New Astronomy, ICARUS, Celest. Mech. Dyn. Astr., Earth, Moon & Planets等；二档期刊包括ApSS, Adv. Space Res., Science in China, Chinese Science Bulletin, Chinese Physics Letters，ChJAA等；三档期刊包括天文学报、天文学进展、空间科学学报、南京大学学报等。
南京大学现代分析技术之TIMS
接收 Sr
淋洗 换酸!!!!!!!! 淋洗 接 收 REE 洗柱 洗柱 保存
Sm-Nd ID 分离流程（低含量 D1-D8）
注意事项： 1． 开始加试剂时，要一滴一滴慢慢加，以免使树脂泛起或冲到下面去！ 2．整个流程中不能加水，切记！ Ln Resin D1 D2 D3 D4 D5 D6 样品号： 样品类型： 6N HCl 洗柱 满柱 0.18N HCl 5 mL 平衡 样品溶解于 0.18N HCl 400 mL 上柱 0.18N HCl 200 mL 洗柱壁 0.18N HCl 200 mL 0.18N HCl 200 mL 0.18N HCl 12 mL 淋洗 0.18N HCl 12 mL 淋洗 0.18N HCl 12 mL 接收 Nd 0.18N HCl 淋洗 换酸!!!!!!!!!! 0.4N HCl 淋洗 0.4N HCl 接收 Sm 洗柱 洗柱 洗柱 保存 6N HCl 6N HCl 0.18N HCl 0.18N HCl!!!!! 2 mL 8 mL 6 mL 满柱 满柱 2 mL
树脂功能团对不同的阳离子具 有不同的吸附能力。用酸淋洗 时,不同阳离子被H＋先后置换 出来,达到分离的目的。 具体做法是把树脂装在带筛板 的柱体中，把样品溶液加到树 脂柱中，然后选用适当的淋洗
液对样品进行分离，并把目的
元素收集起来，以供质谱分析。
下面再简要介绍一下离子交换色谱的原理： 离子交换色谱(Ion exchange chromatography )通过 固定相表面带电荷基团与样品离子和流动相离子(淋 洗离子)进行可逆交换，实现色谱分离。
1 样品号： 6N HCl 洗柱 满柱 H2O 5 mL 平衡 1N HCl 10 mL 平衡 样品溶解于 1.0 mL 1N HCl， 离心后取清液上柱 1N HCl 0.5 mL 洗柱壁 1N HCl 0.5 mL 洗柱壁 1N HCl 1 mL 洗柱壁 换酸!!!!!!!! 2.5N HCl 13 ml 淋洗 2.5N HCl 10 mL 淋洗 2.5N HCl 6.5 mL 接收 Rb 淋洗 2.5N HCl 2.5N HCl 2.5N HCl 6N HCl 6N HCl 6N HCl X 2 times H2O H2O 15 mL 18 mL 6 ml 8 mL 17 mL 满柱 满柱 2 3 4 5 6 7
南大最好的十大专业
南大最好的十大专业作为中国最古老且享有盛誉的大学之一，南京大学正值备受赞誉的时期。
在教学上，南大以其严谨的学术水平，众多的优秀师资和精心设计的课程而享誉全国。
此外，学校也为学生提供了很多各式各样的选课项目。
这里有十大专业，在同行业的大学里都备受推崇，值得每一位南大学子投身其中学习。
第一，数学。
南大独有的数学教学标准，到处闻名，被誉为“数学之乡”。
这里有一大批杰出的教授，在非凡学术成就和传播新概念方面都称得上不凡。
数学系开设了各类学术讨论会，学术气氛浓厚。
第二，计算机科学与技术。
南大的计算机科学与技术学科是南京地区的首屈一指的计算机专业之一，它拥有顶尖的师资队伍，对学生进行精心培养。
另外，学校也提供了一些设备，如计算机，大数据库和云计算等，使学生可以学习到最先进的科技，并有机会参与技术研究。
第三，物理。
南京大学物理系是最早建立的学科之一，学科水平一直处于全国领先地位。
物理系拥有一支出色的师资队伍，还设有物理实验室，让学生可以尝试实际的科研实验，发掘学科的深奥之处。
第四，化学。
南大的化学学科与教学设施比其他大学都要精良，也是全国著名的化学学院。
化学系拥有全国顶尖的师资队伍，他们的专业知识和研究能力在国际学术界享有盛誉。
学校每年都会招聘一批世界一流科学家，以提升学科水平，同时开设实验室和实践性教学。
第五，会计。
南大的会计学科是全国最具影响力的会计学科之一，它拥有一支高水平的师资队伍，他们拥有超高的学术水平和扎实的教学能力。
另外，学校也提供了一系列会计课程，研究会计学各个方面的问题，使学生可以受益匪浅。
第六，心理学。
心理学是南大的一个研究优势学科，也是全国最受欢迎的学科之一。
学校拥有一支高学历的师资队伍，他们有着丰富的学术知识和研究经验。
学校还设有专业的心理实验室，供学生实验和实践，以提升自身水平。
第七，英语。
南大的英语学科是全国著名的英语学院之一，它的师资队伍拥有雄厚的学术和教学经验，并配备了先进的教学设施，使学生可以充分发挥所长。
南京大学现代分析中心仪器设备一览表
美国
流变公司
模量范围：103~1012 Pa；
频率范围：~200 Hz；
温度范围：-150~600oC；
模式：弯曲、拉伸、压缩、剪切
100元－200元/个
X射线电子能谱仪（XPS）
PHI 5000 VersaProbe
日本Ulvac-Phi公司
（1）X射线光电子能谱（XPS），单色化Al Kα，清洁Ag样，Ag3d5/2；大面积XPS，FWHM≤eV时，灵敏度≥1,000,000cps；20μm,FWHM≤eV时，灵敏度≥15,000cps；成像XPS，最佳空间分辨率≤10μm；真空度：≤×10-10mbar；
CAD4/PC
荷兰Enraf Noius 公司
四圆同心度10μm
各圆角度读数精确度优于
各圆角度测量重复度优于
测定晶体分子的三维空间结构，进行单晶晶体结构解析,适用于能形成单晶的物质
升级
400元/个
X射线荧光光谱仪
(XRFS)
ARL9800XP╋
瑞士
ARL公司
X光管功率： KW；
电压：60 KV（最大）；
S含量：100元/个
O含量：150元/个
热
分
析
示差扫描量热仪(DSC)
Pyris 1DSC
美国
PE公司
温度范围：-170~725oC；灵敏度： μW；扫描速率：~500oC/min
测量样品热焓、质量、温度和动态力学性质在程控温度下的连续变化，适用于研究材料和体系的性质、成分、结构、相变和化学反应
单次常规扫描：60元/个
面积归一化定量：50-80元/个
内标或外标法定量：100-200元/样
有机质谱仪（OMS）
sims拟合仿真
SIMS拟合仿真一、介绍SIMS（Secondary Ion Mass Spectrometry）是一种表面分析技术，通过将高能离子轰击样品表面，使其产生二次离子，并通过质谱仪对其进行分析，从而得到样品表面的元素分布和化学组成信息。
SIMS拟合仿真则是利用计算机模拟的方法，通过对样品表面的物理化学过程进行建模和仿真，来预测和解释实验结果。
二、SIMS拟合仿真的原理SIMS拟合仿真基于以下原理进行模拟：1.离子轰击：通过选择适当的离子源和能量，以及调整轰击角度和强度，模拟离子轰击样品表面的过程。
2.二次离子发射：在离子轰击下，样品表面的原子和分子会发生解离和离子化，产生二次离子。
通过模拟离子化过程和二次离子的发射行为，得到二次离子的质谱信号。
3.分析区域建模：将样品表面划分为不同的区域，根据不同区域的化学成分和形貌，设置相应的参数和模型。
4.质谱仪建模：根据质谱仪的类型和性能，设置相应的参数，并模拟二次离子的质谱信号的采集和分析过程。
5.拟合算法：通过与实验数据进行比较，调整模型参数，使模拟结果与实验结果尽可能一致。
常用的拟合算法包括最小二乘法、贝叶斯统计等。
三、SIMS拟合仿真的应用SIMS拟合仿真在以下方面具有广泛的应用：1. 表面成分分析SIMS拟合仿真可以预测和解释样品表面的元素分布和化学组成信息。
通过对样品表面的物理化学过程进行建模和仿真，可以得到各个元素的浓度分布和深度分布信息，帮助研究人员了解样品的表面组成。
2. 薄膜生长和界面分析SIMS拟合仿真可以模拟薄膜生长过程中的离子轰击和二次离子发射行为，预测薄膜的成分和结构。
同时，它还可以对薄膜和基底之间的界面进行分析，研究界面的结构和性质。
3. 深度剖析SIMS拟合仿真可以模拟离子轰击样品表面的过程，通过调整离子能量和角度，可以控制离子轰击的深度。
通过分析二次离子的质谱信号，可以得到样品的深度剖析信息，帮助研究人员了解样品的层次结构和组成。
南京大学现代分析中心2020年春季学期公选课教学实施方案
南京大学现代分析中心2020年春季学期公选课教学实施方案
根据南京大学《关于做好南京大学2020年春季学期疫情防控期间研究生课程教学准备工作的通知》，为切实做好春季学期疫情防控工作，保证研究生公选课程教学安全有序开展，做到教师“停课不停教”、学生“停课不停学”，南京大学现代分析中心教学团队决定以教学改革推进教学实践、以教学实践完善教学改革，切实推动信息技术与教学的深度融合，打造线上线下结合的教学模式。
现公布本学期研究生公共选修课程实施方案：
一、课程类型
本学期现代分析中心开设的全校研究生公选课程主要包括：光散射（课程编号10284D014），透射电子显微学概论（课程编号10284D016）。
二、教学团队
由邓昱等老师组成的教学团队。
三、线上教学安排
疫情期间将采用线上教学模式，主要依托以下平台与技术：
1.运用群、微信群、腾讯课堂等直播技术进行直播上课。
2.通过、微信、电子邮件等形式与学生进行互动、答疑，发布课件和通知，
布置作业，检查学生学习与作业。
各门课程的线上信息与任课教师的联系方式如下：
四、线下教学安排
等疫情结束学生返校后，恢复课堂教学，线上内容作为教学补充。
五、考核方式
各门课程均采取形成性评估和终结性评估相结合的方式。
充分利用线上学习平台的数据考察学生的学习过程，同时结合线下学习任务的完成情况，以及返校后的测试，再进行最终评估。
南京大学现代分析中心
2020年2月11日。
材料学中常用的分析方法第三讲 - SIMS 有关金属材料的分析手段
SIMS Primary Ion Column
质量过滤 聚焦 扫描 样品
Secondary Ion Extraction-Transfer
材料学中常用的分析方法第三讲 - SIMS 有关金属材料的分析手段
第三讲
二次离子质谱（或称离子探针）
（火花放电质谱） （辉光放电质谱） （激光离化质谱） （溅射中性粒子质谱……）
SIMS /（SSMS）/（GDMS）/（LIMS）/（SNMS…）
EDX(WDX)提供了微区成分 分析能力
AES/XPS能够分析表面成分
SIMS原理 —— 溅射物质的组成
10
>90% 由中性原子团组成，只有离子（团）对SIMS分析才有用
nm
nm
单质Al的SIMS静态谱
注意到Al2 、Al3 、Al4 离子的出现
SIMS运作时的两个产额
某物质的溅射产额 S（其变化范围1-10）
S = 溅射出的粒子数/入射离子数 = {所有的离子+所有的中性基团} / i0
Schematic of a SIMS
SIMS装置的框图
SIMS的三种主要分析模式
（1）静态SIMS谱（表面成分谱） （2）动态SIMS谱（深度成分谱） （3）二次离子成分象
SIMS原理
—— 一次离子的溅射深度 10 nm 二次离子的逃逸深度 1 nm
nm
nm
10
———
对比AES/XPS的0.5-3nm, SIMS也是表面成分分析手段
Ion Image Detectors
现代分析测试技术
概
发展趋势
述
发展趋势 （1）仪器的灵敏度、选择性等进一步提高 ）仪器的灵敏度、 （2）解决复杂体系分析问题 ） （3）非破坏性检测与遥测 ） （4）进一步自动化、智能化 ）进一步自动化、 （5）扩展时空多维信息，发展三维分析 ）扩展时空多维信息， 仪器分析正在向快速、准确、自动、灵敏及适 应特殊分析的方向迅速发展。仪器分析还将不断地 吸取各学科的成果，改进和完善现有的仪器分析方 法，并建立起一批新的仪器分析方法
现代分析测试技术----概述 现代分析测试技术 概述
现代分析测试技术的概念 产生与发展 分析方法 特点 发展趋势 应用领域与举例
概
述
现代分析测试技术 的概念
现代分析测试技术是利用 现代分析测试技术是利用 现代分析测试仪器 通过测量物质的物理和物理化学性质来确定（ 物理和物理化学性质来确定 通过测量物质的物理和物理化学性质来确定（研 物质的组成、 究）物质的组成、状态和结构的一种科学分析方 法。 由于该方法主要是通过仪器来进行分析测试 的，故又称为仪器分析。仪器分析与常规的化学 故又称为仪器分析。 仪器分析 分析比较，较为先进、方便，所以又称为现代仪 分析比较，较为先进、方便，所以又称为现代仪 器分析、现代分析测试方法或 器分析、现代分析测试方法或现代分析测试技术 等。
探秘----夜明珠 探秘----夜明珠 ----
何谓“夜明珠” * 何谓“夜明珠”
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真假夜明珠 真假夜明珠
下转变带正电荷的离子，然后经加速运动形成离子流，离子流在磁场 （或同时在电场和磁场）的作用下，按照各种离子的质量与其所带电 荷量的比值，即质荷比（m/z）大小顺序★分离★开来，形成有规律 质荷比（ 质荷比 ）大小顺序★分离★ 的质谱（MS），并用检测器记录下来，进行定性、定量、结构分析 定性、 定性 定量、 的方法。 的方法
二次离子质谱sims
二次离子质谱sims
二次离子质谱（Secondary Ion Mass Spectrometry，SIMS）是
一种表面分析技术，用于研究材料的化学成分和结构。
在SIMS中，样品的表面暴露在离子束中，离子束轰击样品表面，将表面的原子或分子二次离子化。
这些二次离子被加速，并通过质谱仪进行质量分析和检测。
SIMS技术广泛应用于材料科学、表面物理、化学、生物医学
等领域。
它可以提供高灵敏度、高空间分辨率和高质量分辨率的分析结果。
SIMS可以用于分析几乎所有类型的材料，包括
金属、半导体、陶瓷、聚合物、生物材料等。
SIMS的主要应用包括：
1. 确定材料的化学成分：通过质谱仪分析二次离子的质量，可以确定样品表面的化学成分。
这对于材料研究和制造过程控制非常重要。
2. 研究元素的分布和浓度：SIMS可以提供材料表面的元素分
布和浓度信息。
这对于评估材料的纯度、探索微观结构、研究焊接或合金等过程非常有用。
3. 表面形貌和拓扑分析：通过SIMS可以获得样品表面的形貌
和拓扑信息，包括表面的粗糙度、颗粒分布等。
4. 薄膜研究：SIMS可以用于研究薄膜的生长过程、组成和结构。
这对于光电子学和纳米技术等领域的研究非常重要。
总之，SIMS是一种非常强大的表面分析技术，可以提供关于
材料化学成分、元素分布、表面形貌等信息。
它在材料科学、化学、生物医学等领域有着广泛的应用。
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（3）基体效应 同一元素的二次离子产额因其它成分的存在而改变。
二次离子的发射与中性原子溅射不同， 由于涉及电子转 移，因此与化学态密切相关，其它成分的存在影响了电子态。
（4）与入射离子种类关系 惰性元素离子：Ar+, Xe+ 电负性离子：O2+, O－, F－, Cl－, I－ 电正性离子：Cs+ 电负性离子可大大提高正二次离子产额 电正性离子可大大提高负二次离子产额 它们随靶原子序数变化规律不同，在实际应用中
硅的二次离子质谱－－负谱图
Si(111)注O2表面二次离子质谱－－正谱图
Si(111)注O2表面二次离子质谱－－负谱图
2．二次离子产额 S＋或S－：一个一次离子平均打出的二次离子个数。
（1）与样品原子序数关系 明显的周期性关系 S＋： 电离能 ↗ S＋ ↘ S－： 电子亲和势↗ S－ ↘ 各种元素离子产额差异大，可达4个数量级
Δ 在分析过程中，表面单分子层寿命长达几小时。
SIMS设பைடு நூலகம்示意图
高真空静态SIMS设备外观
SIMS设备中的离子枪
TOF－SIMS系统示意图
TOF－SIMS系统外观图
实验条件： 一次离子能量 < 5 keV 一次离子束流密度 < nA/cm2 在低的一次束流密度下，为提高灵敏度，采用： 一次束大束斑＋离子计数＋高传输率分析器
（2）动态SIMS－－ 离子微探针 一次束流密度 J > 10-7A/cm2 溅射效果显著 非表层分析：微区扫描成象 深度剖面分析
3. 主要部分介绍
（1）离子源种类及参数
（2）二次离子分析系统种类：
Δ 磁质谱 Δ 四极质谱 (Quadrupole Mass Spectrometer) Δ飞行时间质谱 (Time of Flight Mass Spectrometer)
2. 溅射产额 (S)： 一个离子打到固体表面上平均溅射出的粒子数。
与下列因素有关： (1) 入射离子能量 (2) 一次离子入射角 (3) 入射离子原子序数 (4) 样品原子序数 (5) 靶材料的晶格取向
通常，当入射离子能量在500eV-5keV时， 溅射产额为1－10 atom/ion。
溅射产物90％为中性粒子。
3. 溅射速率：单位时间溅射的厚度
z dz J p S M I p S M
其中dzt：溅射e 速率 Ae
S: 溅射产额 Jp：一次束流密度 Ip：束流强度 M：靶原子原子量 ρ: 靶材料的密度 A：束斑面积
4. 特殊说明： Δ 溅射产额与样品表面关系甚大。 Δ 对于多组分的靶，由于溅射产额的不同会发生 择优溅射，使表面组分不同于体内。
二次离子质谱 (Secondary Ion Mass Spectrometry 简称 SIMS)
一、简介 二、离子与表面的相互作用 三、溅射的基本规律 四、二次离子发射的基本规律 五、二次离子质谱分析技术 六、二次离子分析方法 七、二次离子质谱的研究新方向 八、总结
一、简介
SIMS是一种重要的材料成分分析方法，在微电子、 光 电子、材料科学、催化、薄膜和生物领域有广泛应用。
一次束：具有一定能量的离子 检测信息：产生的正、负二次离子的质量谱
(或m/e谱)
SIMS的主要特点： 1. 具有很高的检测极限 对杂质检测限通常为ppm，甚至达ppb量级 2. 能分析化合物，得到其分子量及分子 结构的信息 3. 能检测包括氢在内的所有元素及同位素 4. 获取样品表层信息 5. 能进行微区成分的成象及深度剖面分析
可相互补充。
（5）与一次离子能量关系 与溅射规律基本相同
3. 二次离子能量分布 最可几能量分布范围：1-10eV 与入射离子能量无关 原子离子：峰宽，有长拖尾 带电原子团：能量分布窄，最可几能量低，拖尾短
利用上述性质，采用能量过滤器，可滤掉低能原子团。
4．理论模型
（1）动力学模型－－ 说明惰性气体离子在金属靶上产生二次离子机理。
SIMS的原理示意图
二、离子与表面的相互作用
离子束与表面的相互作用，用单个离子与表面 的作用来处理，通常：
一次束流密度 < 10－6A/cm2 一个离子与表面相互作用总截面 < 10nm2 一个离子与表面相互作用引起各种过程弛豫时间
< 10－12秒
一次离子
固体表层
发射出表面 留在固体内
背散射离子 离子注入
溅射原子、分子和原子团 (中性、激发态或电离) 反弹溅射 反弹注入
离子与固体表面相互作用引起的 重粒子发射过程
溅射 (Sputtering)现象：粒子获得离开表面的动量， 且其能量大于体内结合能时产生二次发射，这种现象叫 做溅射。
其它效应…
三、溅射的基本规律 (实验规律)
1. 研究溅射的重要性： SIMS的分析对象是溅射产物－正、负二次离子 溅射的多种用途： 在各种分析仪器中产生深度剖面 清洁表面 减薄样品 溅射镀膜 真空获得(溅射离子泵)
四、二次离子发射的基本规律
1. 发射离子的种类
（1）纯元素样品 Δ 一价正、负离子及其同位素(保持天然丰度比) Δ 多荷离子：在质谱图上出现在一价离子质量数 的1/2、1/3处 Δ原子团
（2）通氧后 原子团及化合物
（3）有机物样品 分子离子、碎片离子
(给出化合物分子量及分子结构信息)
硅的二次离子质谱－－正谱图
根据级联碰撞导致溅射机理，溅射的中性粒子一部分处 于亚稳激发态，以中性粒子形式逸出表面，在表层外1nm范 围内通过Auger去激发形成二次离子。
（2）断键模型－－由于化合物断键形成正、负二次离子 成功解释： 电负性强的元素为一次离子时，S＋↗ 电正性强的元素为一次离子时，S－↗
（3）局部热平衡模型
在一次离子轰击下，形成处于局部热平衡的等离子体。利 用在热力学平衡下的关系式，从质谱的离子流得到元素含量。
但热平衡等离子体的存在还未得到确认。
（4）原子价模型
确定金属氧化物的二次离子产额的经验公式。
二、二次离子质谱分析技术
1 分析设备简介
2. 主要工作模式
（1）静态SIMS －获得真正表面单层信息
Δ 使分析表面不受环境干扰－－超高真空条件下， 使气体分子打到表面形成一个单层的时间长达 几小时，甚至几天。 通常分析： 1×10-6帕 静态SIMS： 1×10-8帕