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二次离子质谱仪主要由哪些重要结构组成?

发布时间:2021-09-06浏览:50次

  二次离子质谱仪是利用电子光学方法把惰性气体等初级离子加速并聚焦成细小的高能离子束轰击样品表面,使之激发和溅射二次离子,经过加速和质谱分析,分析区域可降低到1-2μm直径和5nm的深度,正是适合表面成分分析的功能,它是表面分析的典型手段之一。
 
  二次离子质谱仪主要由三部分组成:一次离子发射系统、质谱仪、二次离子的记录和显示系统。前两者处于压强<10-7Pa的真空室内。
 
  1.一次离子发射系统:
 
  一次离子发射系统由离子源(或称离子枪)和透镜组成(如左图所示)。离子源是发射一次离子的装置,通常是用几百伏特的电子束轰击气体分子(如惰性气体氦、氖、氩等),使气体分子电离,产生一次离子。在电压作用下,离子从离子枪射出,再经过几个电磁透镜使离子束聚焦,照射在样品表面上激发二次离子。用一个电压约为1KV的引出电极将二次离子引入质谱仪。SIMS的一次离子源分为气体放电源(O2+、O-、N2+、Ar+)、表面电离源(Cs+、Rb+)和液态金属场离子发射源(Ga+、In+)等。
 
  2.质谱仪:
 
  质谱仪由扇形电场和扇形磁场组成。二次离子首先进入一个扇形电场,称为静电分析器。在电场内,离子沿半径为r的圆形轨道运动,由电场产生的力等于向心力。
 
  运动轨道半径r等于mv2/eE,与离子的能量成正比。所以扇形电场能使能量相同的离子作相同程度的偏转。由电场偏转后的二次离子再进入扇形磁场(磁分析器)进行二次聚焦。由磁通产生的洛仑兹力等于向心力。
 
  不同质荷比的离子聚焦在成像面的不同点上。如果C狭缝固定不动,联系改变扇形磁场的强度,便有不同质量的离子通过C狭缝进入探测器。B狭缝称为能量狭缝,改变狭缝的宽度可选择不同能量的二次离子进入磁场。
 
  3.离子探测系统:
 
  离子探测器是二次电子倍增管,内是弯曲的电极,各电极之间施加100-300V的电压,以便逐级加速电子。二次离子通过质谱仪后直接与电子倍增管的初级电极相碰撞,产生二次电子发射。二次电子被二级电极吸引并加速,在其上轰击出更多的二次电子,这样逐级倍增,然后进入记录和观察系统。
 
  二次离子的记录和观察系统与电子探针相似,可在阴极射线管上显示二次离子像,给出某元素的面分布图,或在记录仪上画出所有元素的二次离子质谱图。
 
  以上就是二次离子质谱仪的重要组成结构,希望能让大家更好地了解该仪器。

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