【摘要】 二次离子质谱（SIMS）作为一种表面分析技术，它是利用质谱法对初级离子产生的二次离子进行分析从而可以得到材料表面信息

二次离子质谱（SIMS）作为一种表面分析技术，它是利用质谱法对初级离子产生的二次离子进行分析从而可以得到材料表面信息，图1展示了二次离子质谱概念。SIMS相比EDS、XPS、AES等表面微区分析方法更为敏感，由于在SIMS中采用了中性原子、液态金属离子和激光一次光束、后电离、延迟电极飞行时间分析仪、离子延迟检测和计算机图像技术，其具有高分辨率和高灵敏度，可以测试出全部元素及同位素相关信息，还可分析化合物的组成、原子团、官能团以及分子结构。SIMS的应用范围已扩展到测量单颗粒物质、团簇、聚合物、微电子晶体片、生物细胞中的同位素标记化合物、微芯片、单核苷酸多态性(SNP)基因分型等。可以观察到脱氧核糖核酸(DNA)的准分子离子峰含有2000个碱基对，这使其在材料、生物医药、化工、微电子等领域应用广泛。

 

图1. 二次离子质谱概念示意图

 

图1. SIMS分析原理图

 

SIMS的原理是利用带有几千电子伏能量的一次离子束对样品进行轰击，产生存在物理和化学过程，一次离子束可能存在以下几种情况：（1）受到样品表面背散射；（2）穿透样品表面并发生弹性或非弹性碰撞。这些离子束在作用区域会产生二次离子、二次电子、中性微粒和反射例子等不同离子。通过探测器对进行过质谱分离的微粒进行采集得到不同的信息，通过质量分析器可以得到样品表面的元素分析数据和图像。SIMS的原理图如图2所示[1]。

 

[1] 李展平,飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)分析技术[J],矿物岩石地球化学通报. 2020,39(06)

[2] 周强; 李金英; 梁汉东; 伍昌平, 二次离子质谱(SIMS)分析技术及应用进展[J], 质谱学报. 2004,(02).

 

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