儀器分析：第七章 X射線光譜和表面分析法 離子散射能譜法與離子探針

*第七章

X射線光譜和表面分析法第五節(jié)離子散射能譜與電子探針7.5.1

概述7.5.2

離子散射能譜法7.5.3

次級離子質(zhì)譜法X-rayspectrometryandsurfaceanalysisIonscatteringspectrometryandion-probes*7.5.1

概述

當(dāng)幾百至幾兆eV能量的離子束作用于物質(zhì)表面時，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(guān)表面的各種分析信號。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)表面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(shù)。*表*7.5.2

離子散射能譜法

當(dāng)小質(zhì)量的離子(He2+)離子束轟擊物質(zhì)表面時，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)表面散射原子的質(zhì)量，即為離子散射光譜法。*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(guān)系：

當(dāng)

=90

時：*離子散射能譜

被散射的He2+

將其具有的一部分的動能轉(zhuǎn)移給了靶原子而導(dǎo)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試樣表面的原子質(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)：1～3MeV；

低能離子散射能譜法(ISS)：0.5～6keV。

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表面分析技術(shù),也是最靈敏的方法。應(yīng)用于基礎(chǔ)研究中。

*儀器

電子束轟擊氣體離子生成離子如He2+，經(jīng)過負(fù)電壓加速以45

角聚焦于試樣表面。

*7.5.3次級離子質(zhì)譜法

（secondaryionmassspectrography,SIMS)在能量為幾個keV的重粒子（離子或中性粒子）轟擊下，固體表面（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)量分析器分離后，進(jìn)入離子檢測器。*金屬元素：利用正離子進(jìn)行分析，Y在1～10。非金屬離子：負(fù)離子分析。濺射產(chǎn)率Y：離子束轟擊下，試樣表面離子逸出的概率，即一個入射離子平均從表面上濺出的離子數(shù)。靜態(tài)法：初級電流密度低，單原子層的原子被濺出，分子碎裂少，非常薄的表層和有機材料的分析，分子表面分析。動態(tài)法：初級電流密度高，試樣表面以每秒0.1～100原子層的速度被除去，不同深度輪廓測量和三維組成分布分析。

*次級離子質(zhì)譜的儀器結(jié)構(gòu)

常用的束離子有Ar+，Xe+，Kr+，Ga+，O2+，Cs+和O-等。

*內(nèi)容選擇：結(jié)束7.1X射線熒光光譜法

7.2

X射線衍射法

7