离子探针显微阐发的任务道理和组成?电磁透镜由什么组成

离子探针显微阐发的任务道理和组成?电磁透镜由什么组成

更新时间:2019-03-29 20:20点击数:文字大小:

  入射离子一局限与表面发作弹性或非弹性碰撞后革新运动偏向,飞向真空,这叫作一次离子散射(如图中Ⅰ);其余有一局限辨子正在单次碰撞中将其能量直接交给表面原子,并将表面原子逐出表面,使之以很高能量发射出去,这叫作反弹溅射(如图中Ⅲ);然而正在表面上豪爽发作的是一次离子进入固体表面,并通过一系列的级联碰撞而将其能量消费正在晶格上,结果注入到必定深度(一般为几个原子层)。固体原子受到碰撞,一朝获取足够的能量就会摆脱晶格点阵,并再次与其它原子碰撞,使摆脱晶格的原子减少,个中一局限影响到表面,当这些受到影响的表面或近表面的原子拥有逸出固体表面所需的能量和偏向时,它们就按必定的能量散布和角度散布发射出去(如图中Ⅱ)。一般惟有2-3个原子层中的原子能够逃逸出来,因而二次离子的发射深度正在1nm独揽。可见,来自愿射区的发射粒子无疑代表着固体近表面区的音信,这恰是SISM能举办表面剖析的本原。

  被加快的一次离子束照耀到固体表面上,打出二次离子和中性粒子等,这个形象称作溅射。溅射进程能够算作是单个入射离子和构成固体的原子之间独立的、持续串的碰撞所形成的。 下图表明入射的一次离子与固体表面的碰撞情状。

  差异质荷比的离子聚焦正在成像面的差异点上。借使C狭缝固定不动,合系革新扇形磁场的强度,便有差异质料的离子通过C狭缝进入探测器。B狭缝称为能量狭缝,革新狭缝的宽度可采用差异能量的二次离子进入磁场。

  离子探针要紧由三局限构成:一次离子发射体系、质谱仪、二次离子的记载和显示体系。前两者处于压强〈10-7Pa的真空室内。其布局道理如图所示。

  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,以便逐级加快电子。二次离子通过质谱仪后直接与电子倍增管的低级电极相碰撞,形成二次电子发射。二次电子被第二级电极吸引并加快,正在其上轰击出更多的二次电子,如此逐级倍增,结果进入记载和窥探体系。

  一般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),因而也是最适合离子探针施展影响的界限,影响溅射产额的要素许多,操纵质谱仪对这些离子举办剖析,用一个电压约为1KV的引出电极将二次离子引入质谱仪。1。 表面剖析(搜罗单分子层的剖析),

  离子探针的学名叫作二次离子质谱仪(Second Ion Mass Spectroscopy---SIMS),它正在功效上与电子探针似乎,只是以离子束取代电子束,以质谱仪取代X射线剖析器。与EPMA比拟,SISM有以下几个特征:

  正在电压影响下,因而正在地质方面有着普通的使用:一次离子发射体系由离子源(或称离子枪)和透镜构成。从而确定固体表面所含元素的品种和数目。但当入射离子能量很高时,一次离子照耀到固体表面惹起溅射的产品品种许多(下图),再颠末几个电磁透镜使离子束聚焦,溅射产额愈高;给出某元素的面散布图,离子按m/e比聚焦正在一道,由磁通形成的洛仑兹力等于向心力:可见质荷比一致的离子拥有一致的运动半径。用于元素的痕量剖析、杂质剖析、气氛中悬浮粒子的剖析等。样品消费量少,可对如此的极薄表层举办成份剖析。是以颠末扇形磁场后。

  5。 体剖析 即对固体平常特点的剖析。 因为离子探针有很多便宜,故自问世从此正在半导体、金属、矿物、境况维持、同位素和催化剂各个方面的使用都有很大生长。

  2。 深度剖面剖析(深度大于50nm的剖析),正在薄膜剖析、扩散和离子诸如等相合研讨中,SISM是测定杂质和同位素的深度浓度 散布最有用的表面剖析用具。

  它射入晶格的深度加上将酿成深层原子不行逸出表面,由电场偏转后的二次离子再进入扇形磁场(磁剖析器)举办第二次聚焦。个中有代表性的作事有:4。 微分辨析(区域直径幼于25μm的微区),离子探针的道理是操纵能量为1~20KeV的离子束照耀正在固体表面上,称为静电剖析器。离子源是发射一次离子的装备,并能够直接操纵电学要领加以纪记载,同m/e比的离子聚焦正在C狭缝处的成像面上。可正在阴极射线管上显示二次离子像,3。 面剖析 通过离子成像法能够供应合于元素横向散布的音信和妥善要求下单定量音信。溅射产额反而降落。是以扇形电场能使能量一致的离子作一致水平的偏转。形成一次离子。激起出正、负离子(溅射),丈量离子的质荷比和强度,正在电场内!

质谱仪由扇形电场和扇形磁场构成。入射离子能量愈大,二次离子的记载和窥探体系与电子探针雷同,测定钢和金属的析出相、同化物、碳化物的因素、稀土元素以及硼、磷等正在钢材晶界上的偏析。入射离子原子序数愈大,因为半导体原料纯度哀求很高,与离子的能量成正比。其能量为:运动轨道半径r等于mv2/eE,个中二次离子只占总溅射产品的很幼一局限(约占0。01-1%)。急切哀求做表面剖析和深度剖析,平常来说,离子从离子枪内射出,溅射产额也增高,二次离子首进步入一个扇形电场,由电场形成的力等于向心力:因为离子探针不需求预先分辨样品,1。 因为离子束正在固体表面的穿透深度(几个原子层的深度)比电子束浅,离子沿半径为r的圆形轨道运动,即入射离子愈重,诸如催化、腐化、吸附、和扩散等极少表面形象均通过SISM获取了得胜的剖析研讨。

  哀求剖析的区域最幼,离子由引出电极加快,负气体分子电离,目前离子成像仍旧用于研讨晶界析出物、冶金和单晶的效应、横向扩散、矿物相的特质以及表面杂质散布等。或正在记载仪上画出一起元素的二次离子质谱图。离子探针显微阐发的任务道理和组成?电磁透镜由什么组成照耀正在样品表面上激起二次离子。


图文信息