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離子束探�
閱讀�3740�(shí)間:2016-10-12 10:46:27

離子�探針,以聚焦很細(xì)(1�2微米)的高能(10�20千電子伏)一次離子束作為激�(fā)源照射樣品表面,使其濺射出二次離子并引入�(zhì)量分析器,按照質(zhì)量與電荷之比�(jìn)行質(zhì)譜分析的高靈敏度微區(qū)成分分析儀�,聚焦很�(xì),為1�2微米�

離子探針�(zhì)量顯微分析儀

簡介

簡稱離子探針�

簡史

�(yīng)用離子照射樣品產(chǎn)生二次離子的基礎(chǔ)研究工作最初是R.H.�?�?938)和R.F.K.赫佐�(1949)等人�(jìn)行的�1962年R.卡斯塔因和G.斯洛贊在�(zhì)譜法和離子顯微技�(shù)基礎(chǔ)上研制成了直接成像式離子�(zhì)量分析器�1967年H.利布爾在電子探針概念的基�(chǔ)�,用離子束代替電子束,以質(zhì)譜儀(見�(zhì)譜法)代替X射線分光�(jì)研制成掃描式離子探針�(zhì)量顯微分析儀�

儀器 主要�(gòu)�

①能夠產(chǎn)生加速和聚焦一次離子束的離子源;②樣品室和二次離子引出裝置;③能把二次離子按質(zhì)荷比分離的質(zhì)量分析器;④二次離子檢測和顯示系�(tǒng)及計(jì)算機(jī)�(shù)�(jù)處理系統(tǒng)等(見圖[離子探針�(zhì)量顯微分析儀]��

用處

�(yīng)用元素檢測能檢測包括氫在�(nèi)的、元素周期表上的全部元素,對不同的元�,檢測靈敏度是不同的。它的靈敏度�10[sbf15]�10[sbf19]�,能檢測相對含量�10�10原子濃度的痕量雜�(zhì)。因�,離子探針可以作金屬的高純分�、半�(dǎo)體痕量雜�(zhì)測量和巖石礦物痕量成分鑒定等�
表面和薄膜分析離子探針作靜態(tài)分析�(shí),離子濺射是發(fā)生在樣品表面少數(shù)原子層或吸附層上(5�20�)的,它是研究樣品氧化,腐�、擴(kuò)散和催化等表面物理化�(xué)過程,檢測沉積薄�、表面污染元素分布和晶體界面�(jié)�(gòu)缺陷的理想工具�
深度分析 作動�(tài)分析�(shí),在一次離子束剝蝕作用�,樣品成分及其濃度將隨剝蝕時(shí)間而變�,因而得到了樣品深度-濃度分布曲線。離子探針在半導(dǎo)體材料中對控制雜�(zhì)元素注入量和注入深度及濃度分布上起著重要作用。還以其橫向分辨率為1�2微米、深度分辨率�50�100埃的本領(lǐng),可提供包括輕元素在內(nèi)的三維空間分析圖象�
同位素分析 同位素比值測定精度為0.1%�1%,不僅應(yīng)用于生物、醫(yī)�、有�(jī)化學(xué)和近代核物理,而且在地球和空間科學(xué)�(lǐng)域里,在測定月巖、隕石和地球樣品微量元素同位素組成及地質(zhì)年代�(xué)研究上,都能�(fā)揮微區(qū)痕量分析的特��
絕緣體樣品分析 事先在樣品表面鍍一層碳膜(或金屬膜),或者采用低能電子噴射樣品表�;也可用�(fù)離子轟擊樣品的方�,以避免絕緣體樣品分析測試中在其表面積累電荷以及由此�(chǎn)生的電位變化�(xiàn)象�
展望 離子探針作為一�(gè)具有分析微量元素的高靈敏度的微區(qū)分析方法正在迅速發(fā)�。但�,由于二次離子濺射機(jī)理較為復(fù)雜,定量分析仍存在許多問�。今后發(fā)展和改�(jìn)的主要方向是:提高質(zhì)譜分辨率,以減少和排除二次離子質(zhì)譜干�;實(shí)�(xiàn)多種�(zhì)譜粒子探�,以獲得樣品和多種粒子的信息和資�;定量分析和離子濺射�(jī)理的研究;新型液�(tài)金屬離子源的�(yīng)�;離子探針與多種儀器(如X射線光電子能�、紫外光電子能譜、俄歇電子能譜)�(lián)用等�

離子探針�(zhì)譜分析器

離子探針�(zhì)譜分析器

i。nmieroprobemassanal-yzer測量固體表面微區(qū)組成的一種質(zhì)譜分析儀器。利用聚焦好的一次離子束作為“探針�,轟擊固體表面濺射出原子及分子的二次離子,由�(zhì)譜儀檢測其質(zhì)量電荷比,并顯示離子圖象。分析從氫到鈾的所有元素及其同位素�

分類

類型離子探針按成象功能和工作方式分成以下兩類。①直接成象�。又稱離子顯微鏡。由R.卡斯�(Castaing)和G.斯洛齊安(Slodzian)�1962年首先研制成�。二次離子光�(xué)系統(tǒng)以保持離子在固體表面上原來的空間相對位置不變的形式傳輸離子信�,由“物”上各點(diǎn)�(fā)射的離子同時(shí)投射在熒光屏上,形成離子的分布圖�。這種儀器采用較大的一次離子束,空間分辨本�(lǐng)與一次離子束徑無�(guān)。質(zhì)量分離是由二次離子濾器起作用,改變磁場強(qiáng)度可以改�?yōu)V過的離子種類,從而獲得不同元素同位素的離子圖�,成象所需�(shí)間短。代表產(chǎn)品有IMS一300、IMS一3f和IMS一4f。②掃描成象�。由H.利布�(Liebl)和R.F.K.赫佐�(Herzog)�(xié)同美國地球物理公司于1963年首次研制成功。利用一次離子光�(xué)系統(tǒng)將一次離子束在固體表面上聚焦成很小的斑點(diǎn),并由柵掃描器輸出兩種頻率的鋸齒波,加在一次離子束系統(tǒng)和顯像管的兩對正交偏�(zhuǎn)板上,同�(shí)控制一次束在固體上以及電子束在熒光屏上�(jìn)行柵掃描。由于一次離子束和電子束是同步掃描的,所以在熒光屏上便顯示出固體掃描區(qū)�(nèi)�(fā)射離子的分布圖象。代表產(chǎn)品有LT一IA、ARL、IMA一2和IMA一3�

分析

分析�(yīng)用離子探針已成為材料科學(xué)研究�(lǐng)域中的一種重要分析工具,其分析應(yīng)用可以歸納為4�(gè)方面。①整體分析。指消耗較大物�(zhì)體積的分�,其�(jié)果代表分析體積內(nèi)組分的平均濃�。微量成分分析著重提高檢測靈敏度,而微區(qū)分析則注重微區(qū)分辨本領(lǐng)。前者對半導(dǎo)體材料中�、磷、砷雜質(zhì)的檢測靈敏度可達(dá)10‘“一10‘“原�/立方厘米;后者可分析2一8微米油煙粒子�20多種元素濃度,尤其是H、Li、B、C�0等超輕元�。②面分析。研究樣品表面的組成或成分的橫向分布,包括離子圖象觀�、表面分析和表面濃度分布。離子圖象可以提供樣品表面元素濃度分布和化合物分布的信息,表面分析是研究分析面內(nèi)總的組成特征。③縱深分析。將�(zhì)譜儀�(diào)到檢測特定的二次離子條件下,利用一次離子束的剝蝕作�,記錄二次離子強(qiáng)度隨剝蝕�(shí)間的變化,從而得到自固體表層開始,自淺而深逐層測定元素濃度分布。④立體分析。面分析與縱深分析相�(jié)合的分析。采用兩種方�:利用離子圖象;逐層逐點(diǎn)分析�

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