材料学中常用的分析方法第三讲 - SIMS 有关金属材料的分析手段.ppt

材料学中常用的分析方法

InstrumentalAnalysisin

MaterialsScience;第三讲;EDX(WDX)提供了微区成分分析能力

AES/XPS能够分析外表成分;质谱类仪器分析粒子质量的原理;磁谱型质谱仪;四极式质谱仪;ACandDCvoltagesontherodscausetheionstooscillate.Foragivensetofvoltages,ionswithasinglem/qratioundergostableoscillationandgothroughtherods,andotherionshaveunstableoscillationsandstriketherods.Scanningvoltagesscansthemassspectrum.?;某气体的MS谱

(注意:其纵坐标覆盖了5-6个数量级的对数坐标)

m/?m=1200;真空泵油蒸气的MS谱;两种标准气体成分的MS分析结果;;;SSMS谱仪的离化源(sparksource);不锈钢的SSMS分析结果;SSMS：UO2中微量杂质的分析;SSMS：从H到U各元素的检测限(ppm);;;PHIADEPT-1010二次离子质谱仪;Atomika4500Ultra-ShallowSIMS二次离子质谱仪;SIMS的原理图;SIMS的离子枪——duoplasmatron;SIMS的离子枪——surfaceionizationsource;SIMSPrimaryIonColumn;SecondaryIonExtraction-Transfer;IonEnergyAnalyzers;

Cu-Ti合金的SIMS

——能量过滤后SIMS具有更高的分辨本领;MassAnalyzer——magneticsector;SecondaryIonDetectors;FaradayCups;ElectronMultipliers;IonImageDetectors;SchematicofaSIMS;SIMS装置的框图;SIMS的三种主要分析模式

〔1〕静态SIMS谱〔外表成分谱〕

〔2〕动态SIMS谱〔深度成分谱〕

〔3〕二次离子成分象;SIMS原理

——一次离子的溅射深度?10nm

二次离子的逃逸深度?1nm;SIMS原理——溅射物质的组成;单质Al的SIMS静态谱;某物质的溅射产额S〔其变化范围?1-10〕;溅射产额的影响因素：

??入射离子能量与溅射产额;Ar+轰击下GaAs的正负离子谱

(不同元素的正负离子的离化率极不相同，因为其电负性不同〕;清洁外表及氧覆盖外表的正负离子产额;外表状态对二次离子产额的影响;静态SIMS谱——高纯Si中杂质分析时O2+的使用;SIMS动态谱——Si中B搀杂的分布;SIMS动态谱

——硫酸浸蚀后，Ca-B-Al硅酸盐的SIMS谱;SIMS动态谱：硅酸盐/Si薄膜的成分剖面

——在界面处Si-SIMS强度的变化;用同位素SIMS研究汽车油漆的退??

;SIMS动态谱

——GaAs中?-Be、

Si搀杂的剖面图

问题：谱线的高度逐渐降低、宽度逐渐增加。为什么？;问题：

为什么动态SIMS谱的信号强度逐渐降低、峰宽逐渐增宽？

〔即：什么因素影响了SIMS、AES、XPS中溅射法分析成分深度分布时的深度分辨率？〕;影响SIMS分析深度分辨率的因素;影响SIMS分析深度分辨率的因素;静、动态SIMS成分分析模式指标的比较;SIMS的第三种分析模式——两种成象原理;SIMS成分象：

AgBr晶粒外表含F气体分子的吸附;SIMS成分象：

Al2O3陶瓷中

La的分布

(助烧结元素La+

集中于晶界)

(20*20?m);汽车钢板漆底处的缺陷的SEM象;SIMS成分象：

汽车钢板漆底处的缺陷的SIMS象

(a)Fe+离子象

(b)Zn+离子象

(c)C+离子象;

SIMS成分象：

钢中H的成分象

〔a〕Ni基合金

〔b〕马氏体不锈钢

(400*400?m);;;二次中性粒子质谱(SNMS);SNMS装置的示意图;SNMS仪器的另一种结构;SNMS的主要优点;低合金钢标样NBS-4