边晨光等

摘要 采用纳秒激光代替二次离子质谱中的离子束溅射金属样品，用飞秒激光电离溅射产生的中性溅射粒子，利用自行研制的反射式飞行时间质谱分析相应的离子强度分布和速度分布。研究表明，纳秒激光溅射产物中中性粒子占很大比例，飞秒激光后电离技术可以将检测灵敏度提高60倍以上；通过调节飞秒激光与溅射激光之间的延时，可以获得溅射产生的中性粒子分布，此分布符合MaxwellBoltzmann模型。在定量分析方面，本方法获得了准确的同位素比例。合金的实验结果表明，本技术在用于成分定量分析之前需要提前标定。本方法在同位素分析应用中具有潜在应用价值。

关键词；飞秒后电离； 中性粒子； 二次中性粒子质谱

1引言

二次离子质谱（Secondary ion mass spectrometry，SIMS）[1]是利用质谱法分析离子束溅射表面产生的二次离子而获取材料表面化学组成信息的一种高灵敏方法。经过三十多年发展，SIMS技术已成为一种表面化学成分分析，特别是微区分析的重要研究手段，可以进行微区成分成像和深度剖面分析[2]。但是样品损耗和定量分析一直是SIMS技术的瓶颈，其中一个重要原因是在溅射产物中，带电粒子所占比例仅为10Symbolm@@ 5～10Symbolm@@ 1，与原子序数、电离电势及亲合势有关，并因其它成分存在而变化（Matrix effect）[3]。检测这些中性粒子，不仅可以提高分析灵敏度，而且这些中性粒子的含量变化比荷电粒子低几个数量级，这为定量分析带来了新的希望，这就是近几年发展的二次中性粒子质谱技术（Secondary neutral mass spectrometry，SNMS）[1]。……