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          二次離子質譜儀主要由哪些重要結構組成?

          發布時間:2021-09-06瀏覽:378次

            二次離子質譜儀是利用電子光學方法把惰性氣體等初級離子加速并聚焦成細小的高能離子束轟擊樣品表面,使之激發和濺射二次離子,經過加速和質譜分析,分析區域可降低到1-2μm直徑和5nm的深度,正是適合表面成分分析的功能,它是表面分析的典型手段之一。
           
            二次離子質譜儀主要由三部分組成:一次離子發射系統、質譜儀、二次離子的記錄和顯示系統。前兩者處于壓強<10-7Pa的真空室內。
           
            1.一次離子發射系統:
           
            一次離子發射系統由離子源(或稱離子槍)和透鏡組成(如左圖所示)。離子源是發射一次離子的裝置,通常是用幾百伏特的電子束轟擊氣體分子(如惰性氣體氦、氖、氬等),使氣體分子電離,產生一次離子。在電壓作用下,離子從離子槍射出,再經過幾個電磁透鏡使離子束聚焦,照射在樣品表面上激發二次離子。用一個電壓約為1KV的引出電極將二次離子引入質譜儀。SIMS的一次離子源分為氣體放電源(O2+、O-、N2+、Ar+)、表面電離源(Cs+、Rb+)和液態金屬場離子發射源(Ga+、In+)等。
           
            2.質譜儀:
           
            質譜儀由扇形電場和扇形磁場組成。二次離子首先進入一個扇形電場,稱為靜電分析器。在電場內,離子沿半徑為r的圓形軌道運動,由電場產生的力等于向心力。
           
            運動軌道半徑r等于mv2/eE,與離子的能量成正比。所以扇形電場能使能量相同的離子作相同程度的偏轉。由電場偏轉后的二次離子再進入扇形磁場(磁分析器)進行二次聚焦。由磁通產生的洛侖茲力等于向心力。
           
            不同質荷比的離子聚焦在成像面的不同點上。如果C狹縫固定不動,聯系改變扇形磁場的強度,便有不同質量的離子通過C狹縫進入探測器。B狹縫稱為能量狹縫,改變狹縫的寬度可選擇不同能量的二次離子進入磁場。
           
            3.離子探測系統:
           
            離子探測器是二次電子倍增管,內是彎曲的電極,各電極之間施加100-300V的電壓,以便逐級加速電子。二次離子通過質譜儀后直接與電子倍增管的初級電極相碰撞,產生二次電子發射。二次電子被二級電極吸引并加速,在其上轟擊出更多的二次電子,這樣逐級倍增,然后進入記錄和觀察系統。
           
            二次離子的記錄和觀察系統與電子探針相似,可在陰極射線管上顯示二次離子像,給出某元素的面分布圖,或在記錄儀上畫出所有元素的二次離子質譜圖。
           
            以上就是二次離子質譜儀的重要組成結構,希望能讓大家更好地了解該儀器。

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