一文读懂飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）一e测试

推荐使用微信扫码登录/注册

使用微信扫码，一键绑定微信，可更快速更及时
更方便的获得订单相关信息与优惠活动

一文读懂飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）

2022-10-14 17:21:41 0 742

TOF-SIMS概述

飞行时间二次离子质谱仪（Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry ，简称TOF-SIMS）是通过用一次离子激发样品表面，打出极其微量的二次离子，根据二次离子因不同的质量而飞行到探测器的时间不同来测定离子质量的极高分辨率的测量技术。

TOF-SIMS作为最前沿实用的表面分析技术之一，可以通过离子束对样品表面进行轰击产生的二次离子可以精确确定表面元素的构成；通过对分子离子峰和官能团碎片的分析可以方便的确定表面化合物和有机样品的结构；配合样品表面扫描和剥离，可以得到样品表面甚至三维的成分图，是表征元素和化合物空间结构的有力工具，是高灵敏，高分辨质谱成像分析的重要技术平台。

目前TOF-SIMS主要用于有机样品的表面分析，如生物药品的有机物分析、半导体材料的污染分析、储能材料分析及有机分子碎片鉴定等。随着技术的改善，分析区域越来越小，TOF-SIMS在材料成分、掺杂和杂质污染等方面的分析中逐渐拥有不可替代的地位。

TOF-SIMS工作原理

1. 利用聚焦的一次离子束在样品上进行稳定的轰击，一次离子可能受到样品表面的背散射（概率很小），也可能穿透固体样品表面的一些原子层深入到一定深度，在穿透过程中发生一系列弹性和非弹性碰撞。一次离子将其部分能量传递给晶格原子，这些原子中有一部分向表面运动，并把能量传递给表面离子使之发射，这种过程称为粒子溅射。在一次离子束轰击样品时，还有可能发生另外一些物理和化学过程：一次离子进入晶格，引起晶格畸变；在具有吸附层覆盖的表面上引起化学反应等。溅射粒子大部分为中性原子和分子，小部分为带正、负电荷的原子、分子和分子碎片；

2. 电离的二次粒子（溅射的原子、分子和原子团等）按质荷比实现质谱分离；

3. 收集经过质谱分离的二次离子，可以得知样品表面和本体的元素组成和分布。在分析过程中，质量分析器不但可以提供对于每一时刻的新鲜表面的多元素分析数据。而且还可以提供表面某一元素分布的二次离子图像。

4. TOF（Time of Flight）的独特之处在于其离子飞行时间只依赖于他们的质量。由于其一次脉冲就可得到一个全谱，离子利用率最高，能最好地实现对样品几乎无损的静态分析，而其更重要的特点是只要降低脉冲的重复频率就可扩展质量范围，从原理上不受限制。

TOF-SIMS测试用途

1、可对H-U元素进行定性分析（定量需标样），检测极限可达ppm或更低的浓度；

2、良好的深度分辨率（0.1～1 nm），但溅射速率很慢（＜1μm/H）；

3、有机物的表面表征，可对元素进行面分布分析，分辨率为5～10nm；

4、鉴别在金属、玻璃、陶瓷、薄膜或粉末表面上的有机物层或无机物层，能对有机物进行分析且直接输出其分子式；

5、极小小面积分析，最小区域可达直径80nm；

6、可给出样品的三维图像信息；

7、同位素丰度分析；

8、当产品表面膜层太薄，无法使用常规测试进行成分分析，可选择TOF-SIMS进行分析，利用TOF-SIMS可定性分析膜层的成分；

9、当膜层与基材截面出现分层等问题，但是未能观察到明显的异物痕迹，可使用TOF-SIMS分析表面痕量物质成分，以确定截面是否存在外来污染，检出限高达ppm级别。

TOF-SIMS应用举例

1、血清蛋白和溶菌酶薄膜分别吸附在硅烷上的典型正离子质谱

2、通过TOF-SIMS像确定试样的主要成分

3、TOF-SIMS原位表面分析支撑锂金属负极研究

本文为e测试综合整理，未经允许，禁止转载！