月偏食|二次离子质谱技术及对材料深度的分析检测应用月食

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二次离子质谱，即SIMS技术具有极高的灵敏度和分辨率，它能够分析从H到U的全元素及同位素，对一些元素的检出限可以达到ppm~ppb级别，是对固体材料表面进行化学分析的重要手段之一。利用一定能量的初级离子束入射到样品表面，导致表面的粒子发生溅射，这些粒子中少部分是带有正负电荷的原子、原子团、分子等，被质谱接收后分析得到成分的化学信息是技术的原理。
通过SIMS技术可以完成二次离子质谱图、深度分析曲线图、表面化学成像等。因为表面溅射出的二次离子除了带电原子，还会有一些分子离子或分子碎片，使得该技术不仅可以用于分析无机物，在有机物大分子结构的分析上又有文献研究应用。目前该技术已经广泛应用于生物医药、半导体、材料化工等领域。
二次离子的不同功能主要通过不同的激发离子束的控制来实现。使用低能量、低能量密度的离子枪，持续稳定地轰击材料表面，可以得到样品表面单层原子的二次离子质谱图。这种扫描方式被称为静态SIMS(SSIMS) ，对样品的破坏性最小，通常可以用于分析难以分析的有机结构或对表面进行化学成像。而要完成深度分析功能，一般需要使用高能量、高能量密度的初级离子束，这种扫描方式被称为动态SIMS(DSIMS) ，动态地剖析材料的元素在三维空间的分布情况， DSIMS的空间分辨率也可以达到亚微米级别
【月偏食|二次离子质谱技术及对材料深度的分析检测应用】在SIMS发展的历史中，用于检测二次离子的质荷比的检测器有磁质谱仪、四极杆质谱仪、飞行时间(TOF)质谱仪等。如今，飞行时间-二次离子质谱(TOF-SIMS)是表面分析性能最好、应用最为广泛的二次离子质谱技术。微源检测提供德国ION-TOF先进TOF-SIMS仪器检测服务，可以提供完善的SIMS技术解决方案。下图为某半导体器件的DSIMS深度分析案例，从图中可以看出器件表面的多层结构，并且可以根据曲线看出Si的信号值在表面存在是来自表面的硅污染，而在200nm到达Si基体时出现突变并趋于稳定。