(仪器分析)12.5离子散射能谱法与离子探针
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2020/7/9
ห้องสมุดไป่ตู้
仪器
电子束轰击气体 离子生成离子如 He2+，经过负电压 加速以45角聚焦 于样品表面。
2020/7/9
12.5.3 次级离子质谱法
（secondary ion mass spectrography, SIMS)
在能量为几个keV的重粒子（离子或中性粒子）轰击 下，固体表面（1～几个原子层）发射光子、电子、带电 或不带电原子或分子（或碎片）等，发射的二次离子经质 量分析器分离后，进入离子检测器。
结束
2020/7/9
由于发生了弹性碰撞，
能量和动量守恒，对于给定
的散射角 ，在粒子质量和
能量之间存在以下关系：
E E0 2(M 2 2M 0 2M s2 i2 n M )1/0 2M 0co s2
当 =90时：
ES E0
E0
MS MS
M0 M0
轰击离子能量E0；样品离子能量Es 。
2020/7/9
离子散射能谱
被散射的He2+ 将其具有的一部分的动能转移给了靶 原子而导致能量损失，能量损失的大小取决于所涉及原子 的质量和散射角。
2020/7/9
金属元素：利用正离子进行分析； Y 在1～10； 非金属离子：负离子分析； 溅射产率Y ：在离子束轰击下,样品表面离子逸出的几率， 即一个入射离子平均从表面上溅出的离子数。
静态法：初级电流密度低，单 原子层的原子被溅出，分子碎 裂少，非常薄的表层和有机材 料的分析，分子表面分析。 动态法：初级电流密度高，样 品表面以每秒0.1～100原子层的 速度被除去，不同深度轮廓测 量和三维组成分布分析。
表
2020/7/9
12.5.2 离子散射能谱法
当小质量的离子(He2+)离子束轰击物质表面时， 弹性核-核库仑作用将成为主要的作用方式，从而引 起初级离子的弹性大角度散射，见图。
测量背散射初级离 子能量损失谱可获得 物质表面散射原子的 质量，即为离子散射 光谱法。
2020/7/9
离子散射能谱
2020/7/9
次级离子质谱的仪器结构
常 用 的 束 离 子 有 Ar+、Xe+、Kr+、Ga+、O2+、 Cs+和O-等。
2020/7/9
内容选择：
12.1 X射线荧光分析 12.2 X射线衍射分析 12.3 光电子能谱与光探针 12.4 电子能谱与电子探针 12.5 离子散射能谱法与离子探针 第十三章
从散射离子的能量可以获得样品表面的原子质量和原 子所处位置的信息。
按离子束的能量不同，分为 卢瑟福背散射能谱法(RBS)： 1～3MeV； 低能离子散射能谱法(ISS)： 0.5～6 keV。 目前唯一一种对单原子层有选择性而不考虑下层原子 种类的表面分析技术,也是最灵敏的方法。 应用于基础研究中。
ห้องสมุดไป่ตู้
仪器
电子束轰击气体 离子生成离子如 He2+，经过负电压 加速以45角聚焦 于样品表面。
2020/7/9
12.5.3 次级离子质谱法
（secondary ion mass spectrography, SIMS)
在能量为几个keV的重粒子（离子或中性粒子）轰击 下，固体表面（1～几个原子层）发射光子、电子、带电 或不带电原子或分子（或碎片）等，发射的二次离子经质 量分析器分离后，进入离子检测器。
结束
2020/7/9
由于发生了弹性碰撞，
能量和动量守恒，对于给定
的散射角 ，在粒子质量和
能量之间存在以下关系：
E E0 2(M 2 2M 0 2M s2 i2 n M )1/0 2M 0co s2
当 =90时：
ES E0
E0
MS MS
M0 M0
轰击离子能量E0；样品离子能量Es 。
2020/7/9
离子散射能谱
被散射的He2+ 将其具有的一部分的动能转移给了靶 原子而导致能量损失，能量损失的大小取决于所涉及原子 的质量和散射角。
2020/7/9
金属元素：利用正离子进行分析； Y 在1～10； 非金属离子：负离子分析； 溅射产率Y ：在离子束轰击下,样品表面离子逸出的几率， 即一个入射离子平均从表面上溅出的离子数。
静态法：初级电流密度低，单 原子层的原子被溅出，分子碎 裂少，非常薄的表层和有机材 料的分析，分子表面分析。 动态法：初级电流密度高，样 品表面以每秒0.1～100原子层的 速度被除去，不同深度轮廓测 量和三维组成分布分析。
表
2020/7/9
12.5.2 离子散射能谱法
当小质量的离子(He2+)离子束轰击物质表面时， 弹性核-核库仑作用将成为主要的作用方式，从而引 起初级离子的弹性大角度散射，见图。
测量背散射初级离 子能量损失谱可获得 物质表面散射原子的 质量，即为离子散射 光谱法。
2020/7/9
离子散射能谱
2020/7/9
次级离子质谱的仪器结构
常 用 的 束 离 子 有 Ar+、Xe+、Kr+、Ga+、O2+、 Cs+和O-等。
2020/7/9
内容选择：
12.1 X射线荧光分析 12.2 X射线衍射分析 12.3 光电子能谱与光探针 12.4 电子能谱与电子探针 12.5 离子散射能谱法与离子探针 第十三章
从散射离子的能量可以获得样品表面的原子质量和原 子所处位置的信息。
按离子束的能量不同，分为 卢瑟福背散射能谱法(RBS)： 1～3MeV； 低能离子散射能谱法(ISS)： 0.5～6 keV。 目前唯一一种对单原子层有选择性而不考虑下层原子 种类的表面分析技术,也是最灵敏的方法。 应用于基础研究中。