现代分析测试技术SIMS

聚苯乙烯的二次离子质谱
质量分析器
3
离子源
二次离子质谱
4
1
2
5
检测器
二次离子深度分析
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； 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 用电子倍增管； 数据采集和处理系统：控制分析工作的进行与数据处理； 主真空室：10-7 Pa—保持清洁表面； 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→中和表面的荷电效应；
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； 二次离子质谱：利用质量分析器接收分析二次离子质量—电荷比值（m/Z） 获得二次离子质谱，判断试样表面的元素组成和化学状态； 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 均有一定关系，并与靶原子的原子序数、晶格取向有关；
二次离子质谱—系统基本特性

可以在超高真空条件下得到表层信息； 可检测包括H在内的全部元素； 可检测正、负离子； 可检测同位素； 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； 可进行面分析和深度剖面分析； 对很多元素和成分具有ppm甚至ppb量级的高灵敏度；
动态SIMS—面分布分析
SIM/IMS材料表面面分布技术：空间分辨率可达亚微米量级
静态SIMS—软电离分析技术
有机物分析:适合不挥发、热稳定较差的
精品课件！
Baidu Nhomakorabea
精品课件！
XPS/AES/SIMS技术特点比较
表面探测深度：探测时对表面的破坏性 元素检测范围： 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； 微区分析能力：空间分辨率； 谱峰分辨率：元素的化学态的判断；是否易于识谱； 最优势特性：化学信息；微区分析；检测灵敏度；
二次离子质谱分析技术
表面元素定性分析 表面元素定量分析技术 元素深度剖面分析 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。