孙立民

(上海交通大学分析测试中心， 上海 200240)

1 化学成像

二次离子质谱的第2个主要操作模式是成像分析。高度聚焦的一次离子束，一般为液态金属源(如Cs、Ga、Au、Bi、In)，按照一定次序“扫描”式的在样品表面所选择的区域里轰击。与此同时，质谱检测器检测并记录被轰击点上所产生的二次离子及其强度。单个二次离子在扫描范围内每个轰击点上的强度用颜色深浅表达出来，就得到该离子强度分布的二维图像，也就是二次离子质谱(SIMS)图像。SIMS图像可以直接或间接地描述元素或分子的二维化学分布(定性或半定量)。质谱检测器根据工作原理的不同，可分为四极杆、磁式和飞行时间等，它们的主要区别之一是二次离子被检测的顺序不同。 使用四极杆或磁式检测器， 二次离子需要单个被检测；而使用飞行时间检测器， 所有二次离子可同时被检测。因此，在成像分析中,飞行时间检测器的优势是从一次常规检测过程中就可获得所有可以检测到的离子的成像。 SIMS成像技术是质谱技术和表面成像技术的结合。理论上讲，质谱图中所检测到的每个谱峰的二维强度分布都能够通过成像技术而获得，但是，如果要求图像有一定的空间分辨率，则只有相当强的谱峰才可以产生有较高信噪比的图像。这主要是由于为了保证空间分辨率，需要减小一次离子束斑大小，从而造成离子束流密度大大降低。在这种条件下，谱图中强度较小的峰就不能在成像模式下被检测出来。……