(儀器分析）12.5離子散射能譜法與離子探針

1、2021-10-5 概述概述 當幾百至幾兆 eV能量的離子束作用于物質(zhì)外表時，與光子束和電子束類似，同樣發(fā)生各種相互作用而給出有關外表的各種分析信號 。 離子散射光譜法ISS 次級離子質(zhì)譜法SIMS 離子束的能量不同，將使離子束與物質(zhì)外表的主要作用方式改變，形成下表中的各種離子探針分析技術。 2021-10-5表表2021-10-5 離子散射能譜法離子散射能譜法 當小質(zhì)量的離子(He2+)離子束轟擊物質(zhì)外表時，彈性核-核庫侖作用將成為主要的作用方式，從而引起初級離子的彈性大角度散射，見圖。 測量背散射初級離子能量損失譜可獲得物質(zhì)外表散射原子的質(zhì)量，即為離子散射光譜法。2021-10-5離子散射

2、能譜離子散射能譜 由于發(fā)生了彈性碰撞，能量和動量守恒，對于給定的散射角 ，在粒子質(zhì)量和能量之間存在以下關系： 當 =90時： 20202/12202202cos)sin(MMMMMEE0000MMMMEEESSS轟擊離子能量E0；樣品離子能量Es 。 2021-10-5離子散射能譜離子散射能譜 被散射的He2+ 將其具有的一局部的動能轉移給了靶原子而導致能量損失，能量損失的大小取決于所涉及原子的質(zhì)量和散射角。 從散射離子的能量可以獲得樣品外表的原子質(zhì)量和原子所處位置的信息。 按離子束的能量不同，分為 盧瑟福背散射能譜法(RBS)： 13MeV； 低能離子散射能譜法(ISS)： 0.56 keV

3、。 目前唯一一種對單原子層有選擇性而不考慮下層原子種類的外表分析技術,也是最靈敏的方法。 應用于根底研究中。 2021-10-5儀器儀器 電子束轟擊氣體離子生成離子如He2+，經(jīng)過負電壓加速以45角聚焦于樣品外表。 2021-10-512.5.3 次級離子質(zhì)譜法次級離子質(zhì)譜法 secondary ion mass spectrography, SIMS) 在能量為幾個keV的重粒子離子或中性粒子轟擊下，固體外表1幾個原子層發(fā)射光子、電子、帶電或不帶電原子或分子或碎片等，發(fā)射的二次離子經(jīng)質(zhì)量分析器別離后，進入離子檢測器。2021-10-5金屬元素：利用正離子進行分析；金屬元素：利用正離子進行分析

4、； Y 在在110；非金屬離子：負離子分析；非金屬離子：負離子分析；濺射產(chǎn)率濺射產(chǎn)率Y ：在離子束轟擊下：在離子束轟擊下,樣品外表離子逸出的幾率，樣品外表離子逸出的幾率，即一個入射離子平均從外表上濺出的離子數(shù)。即一個入射離子平均從外表上濺出的離子數(shù)。靜態(tài)法：初級電流密度低，單靜態(tài)法：初級電流密度低，單原子層的原子被濺出，分子碎原子層的原子被濺出，分子碎裂少，非常薄的表層和有機材裂少，非常薄的表層和有機材料的分析，分子外表分析。料的分析，分子外表分析。動態(tài)法：初級電流密度高，樣動態(tài)法：初級電流密度高，樣品外表以每秒品外表以每秒0.1100原子層原子層的速度被除去，不同深度輪廓的速度被除去，不同深度輪廓測量和三維組成分布分析。測量和三維組成分布分析。 2021-10-5次級離子質(zhì)譜的儀器結構次級離子質(zhì)譜的儀器結構 常用的束離子有常用的束離子有Ar+、Xe+、Kr+、Ga+、O2+、Cs+和和O-等。等。 2021-10-5內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：結束結束12.1 X射線熒光分析射線熒光分析 X射線衍射分析射線衍射分析 光電子能