什么是二次離子質譜？

二次離子質譜（secondary ion mass spectoscope) 是基于質譜的表面分析技術，原理是通過若干kev的一次離子束（通常是O2+/Cs+）轟擊樣品表面，在轟擊區域引發一系列物理化學反應，包括一次離子散射、原子團、政府離子濺射和表面化學反應，使樣品表面的原子或原子團吸收能量而從表面發生濺射產生二次離子，這些帶電離子通過質量分析器后，就可以得到關于樣品表面信息的質譜圖，簡稱二次離子質譜。

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二次離子質譜有什么用？

SIMS幾乎可以分析任何真空下穩定的固體，分析元素能夠做到H到U全元素和同位素分析，同時還可以分析原子團和官能團，并可以對固體表面微區分析成像，同時配合剝離和樣品表面掃描，可以得到樣品表層和內部化學成分的三維圖像，尤其對與分析不同薄層的材料，以及相鄰兩層之間材料的性能進行剖析，了解其缺陷或者污染。也可以用于生物組織和細胞表面或內部化學成分的成像分析，了解藥物在細胞內的吸收、分布和代謝情況，還可以了解藥物在細胞中的定位，對于提高藥物的靶向性以及合理設計藥物具有重要意義。

二次離子質譜特點？

和AES、XPS、EDS等技術相比，SIMS可以獲得材料更加表面的元素信息（1nm）；同時具有極高的元素檢出限（可以達到ppm甚至ppb級別），可檢測極低濃度的摻雜和雜質含量。；該技術提供了從幾埃（?）到幾十微米（μm）深度范圍內的元素深度分布，元素從H到U全元素及同位素分析。

但其也有缺點，就是對樣品是破壞性的，沒有化學鍵的信息，且樣品必須是適合放入真空的固體。

SIMS的分類？

根據一次一次離子束的能量和縱向掃描方式，SIMS技術可以分為靜態S-SIMS和動態D-SIMS兩種。

靜態S-SIMS電子束能量低于5keV，同時在低束流密度下對材料微區進行轟擊，從而保證只激發出單層原子，以達到超高的表面分辨率。這種軟電離技術可以用于分析有機物，其質譜信息可以得到官能團和有機大分子的分子量，可分析材料表面有機分子結構。再配備TOF檢測器是當前表面分析技術中分辨率和靈敏度最高的組合，TOF-SIMS的分辨率可以達到104，深度分辨率達到1nm，微區分辨率達到100nm2，二次離子濃度靈敏度達到ppm級別。

而D-SIMS一次離子束流高于10離子/cm2 ，利用高能量、高密度離子束對材料進行層層剝離，同時檢測在不同深度下的二次離子信息，從而動態地剖析材料的元素在三維空間的分布情況。因此DSIMS是一種破壞性較大的表面分析技術，主要用于無機樣品的深度剖析、痕量雜質鑒定等，在礦物地質研究、同位素分析、研究半導體元素摻雜等領域廣泛使用。

應用領域？

當前，SIMS以其強大的功能和超高的分辨率和優異的檢出限而被廣泛應用于半導體、生物、醫藥、化學、材料、天體物理等研究領域。

專門設備服務介紹：

廈門大學翔安校區的嘉庚創新實驗室新到一臺飛行時間IONTOF M6二次離子質譜，飛行時間(Time of Flight)在飛行管中以恒定的速度飛向檢測器，根據離子到達檢測器的時間進行分離的檢測手段。

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在此類質譜儀中，二次離子被提取到無場漂移管，二次離子沿既定飛行路徑到達離子檢測器。由于給定離子的速度與其質量成反比，因此它的飛行時間會相應不同，較重的離子到達檢測器的時間會比較輕的離子更晚。此類質譜儀可同時檢測所有給定極性的二次離子，并具有極佳質量分辨率。

儀器設備特點：

1 新型 Nanoprobe 50 具有高橫向分辨率 (< 50 nm)，橫向分辨率≤40nm，深度分辨率≤1nm；

2 質量分辨率 > 30,000，質量分辨率>30,000（FWHM）；

3 獨特的延遲提取模式可同時實現高傳輸，高橫向質量；

4 廣域的動態范圍和檢測限，可對H-U元素進行定性分析（定量需標樣），質量范圍~12000u，檢測極限ppm~ppb級；；

5 用于闡明分子結構具有 CID 片段功能的 TOF MS/MS，可對元素進行面分布分析。；

6 先進智能的 SurfaceLab 7 軟件，包括完全集成的多元統計分析 (MVSA) 軟件包，可分析有機物，能直接輸出有機物分子式；；

7 新型靈活按鈕式閉環樣品加熱和冷卻系統，可長期無人值守運行。

審核編輯 黃昊宇

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