SIMSPPT课件下载推荐.ppt

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原子、分子或原子团的二次发射，即离子溅射。

溅射的粒子一般以中性为主，其中有一部分带有溅射的粒子一般以中性为主，其中有一部分带有正、负电荷，这就是二次离子。

利用质量分析器正、负电荷，这就是二次离子。

利用质量分析器接收分析二次离子就得到二次离子质谱。

接收分析二次离子就得到二次离子质谱。

SIMS的原理示意图的原理示意图SIMS入射离子与样品的相互作用入射离子与样品的相互作用利用聚焦的一次离子束在样品表面上进行稳利用聚焦的一次离子束在样品表面上进行稳定的轰击，一次离子可能受到样品表面的定的轰击，一次离子可能受到样品表面的背散射背散射；

也有部分也有部分进入样品表面进入样品表面，这部分离子把能量传递给，这部分离子把能量传递给晶格，当入射能量大于晶格对原子的束缚能是，部晶格，当入射能量大于晶格对原子的束缚能是，部分原子脱离晶格向表面运动，并且产生原子间的级分原子脱离晶格向表面运动，并且产生原子间的级联碰撞，当这一能量传递到表面，并且大于表面的联碰撞，当这一能量传递到表面，并且大于表面的束缚能时，促使表面原子脱离样品，谓之束缚能时，促使表面原子脱离样品，谓之溅射溅射；

一次离子引发的溅射大部分为中性原子或分一次离子引发的溅射大部分为中性原子或分子，也有少量荷电集团，包括带电离子、分子、原子，也有少量荷电集团，包括带电离子、分子、原子团，按照荷质比经过质谱分离；

子团，按照荷质比经过质谱分离；

SIMS入射离子与样品的相互作用入射离子与样品的相互作用v离子溅射离子溅射描述溅射现象的主要参数是描述溅射现象的主要参数是溅射阈能溅射阈能和和溅射产额溅射产额。

溅溅射射阈阈能能指指的的是是开开始始出出现现溅溅射射时时，初初级级离离子子所所需需的的能能量。

量。

溅溅射射产产额额决决定定接接收收到到的的二二次次离离子子的的多多少少，它它与与入入射射离离子子能能量量、入入射射角角度度、原原子子序序数数均均有有一一定定的的关关系系，并并与与靶材晶格取向靶材晶格取向有关。

有关。

SIMS入射离子与样品的相互作用入射离子与样品的相互作用v离子溅射离子溅射发射离子的种类发射离子的种类

（1）纯元素样品）纯元素样品l一价正、负离子及其同位素一价正、负离子及其同位素（保持天然丰度比保持天然丰度比）l多荷离子：

在质谱图上出现在一价离子质量数的多荷离子：

在质谱图上出现在一价离子质量数的1/2、1/3处处l原子团原子团

（2）通氧后）通氧后l原子团及化合物原子团及化合物（3）有机物样品）有机物样品l分子离子、碎片离子分子离子、碎片离子（给出化合物分子量及分子结构信息给出化合物分子量及分子结构信息）SIMS入射离子与样品的相互作用入射离子与样品的相互作用硅的二次离子质谱正谱图硅的二次离子质谱正谱图硅的二次离子质谱负谱图硅的二次离子质谱负谱图Si（111）注注O2表面二次离子质谱正谱图表面二次离子质谱正谱图Si（111）注注O2表面二次离子质谱负谱图表面二次离子质谱负谱图SIMS二次离子质谱仪二次离子质谱仪二次离子质谱仪主要由五部分组成：

二次离子质谱仪主要由五部分组成：

主真空室、样品架及送样系统、离子枪、主真空室、样品架及送样系统、离子枪、二次离子分析器、离子流计数及数据处理系统二次离子分析器、离子流计数及数据处理系统热阴极电离型离子源热阴极电离型离子源双等离子体离子源双等离子体离子源液态金属场离子源液态金属场离子源一次探束多样：

一次探束多样：

Ar、Xe；

O-、O2+；

Cs+、Ga+；

CF3+、C2F5+、C3F7+、SF5+、C60SIMS离子源离子源四极质谱计（四极质谱计（QuadrupoleMassSpectrometer）双聚焦磁偏转（双聚焦磁偏转（DoubleFocusingMagneticSectorQMS）质谱计）质谱计飞行时间（飞行时间（TimeofFlightTOF）质谱计）质谱计SIMS质量分析器质量分析器SIMS二次离子分析方法二次离子分析方法1.定性分析定性分析痕量杂质分析痕量杂质分析2.定量分析定量分析检测到的离子流与样品成分间的关系检测到的离子流与样品成分间的关系

（1）基本公式）基本公式I（xn,t）=AJpS（xn）fC（xn,t）=IpS（xn）fC（xn,t）由于由于S的不确定性，使按公式进行定量分析失去实际意义。

的不确定性，使按公式进行定量分析失去实际意义。

（2）实际定量分析方法）实际定量分析方法标样法：

通用标样、专做标样标样法：

通用标样、专做标样（离子注入标样离子注入标样）利用大量经验积累或研究相对变化利用大量经验积累或研究相对变化3深度剖面分析深度剖面分析边剥离边分析，通过溅射速率将时间转化为深度。

边剥离边分析，通过溅射速率将时间转化为深度。

可同时检测几种元素。

绝对分辨与相对分辨绝对分辨与相对分辨弧坑效应电子门取样弧坑效应电子门取样4.绝缘样品分析中的绝缘样品分析中的“中和中和”问题问题SIMS主要特点主要特点v优点优点1.检测极限可达检测极限可达ppm，甚至，甚至ppb量级；

量级；

2.能检测包括氢在内的所有元素及同位素；

能检测包括氢在内的所有元素及同位素；

3.分析化合物组分及有机大分子结构；

分析化合物组分及有机大分子结构；

4.获取样品表层信息；

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。

能进行微区成分的成象及深度剖面分析。

v缺点缺点1.定量差，识谱有一定难度；

定量差，识谱有一定难度；

2.需要平整的表面进行分析；

需要平整的表面进行分析；

3.属破坏性分析技术属破坏性分析技术。

半导体及微电子领域：

基体表面痕量杂质分析半导体及微电子领域：

基体表面痕量杂质分析环境领域：

大气中微粒成分分析环境领域：

大气中微粒成分分析地球及天体科学：

地质样品地球及天体科学：

地质样品纳米科学：

纳米材料的结构纳米科学：

纳米材料的结构化学、物理学、生物学、材料科学、电子等化学、物理学、生物学、材料科学、电子等领域有广泛应用领域有广泛应用SIMS其他应用其他应用谢谢！

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