Масс-спектрометрия вторичных ионов распыление

В начале 40-х годов стала весьма актуальной проблема разделения изотопов урана. К этому времени принципы электромагнитного метода разделения изотопов были разработаны глубже, чем других, поэтому в США и СССР началась бурная подготовка к строительству (и, почти одновременно, и само строительство) именно электромагнитных сепараторов для разделения изотопов урана. Это дало сильный толчок для развития целого ряда разделов физики и техники. Токи ионных пучков в установках предстояло увеличить на 7-10 порядков величины по сравнению с масс-спектрометрами. Получить необходимые величины ионных токов можно было только из плазмы. Поэтому были предприняты обширные исследования по многим вопросам физики газового разряда и низкотемпературной плазмы. В итоге были созданы пригодные для промышленных масштабов разделения источники ионов на основе мощного дугового разряда в магнитном поле с накалённым катодом [4]. Для понимания процессов в сепарационных установках потребовалось значительное расширение знаний в области атомных столкновений, были нужны точные значения эффективных сечений ионизации, перезарядки, других процессов. Необходимы были исследования взаимодействия потоков ускоренных частиц с поверхностью катодного распыления, вторичной ионной и электронной эмиссии. [c.290]

При взаимодействии ионного микрозонда с твердым телом регистрируют катодное распыление и вторичную ионную эмиссию— ионный микроанализ. Бомбардировку поверхности образца производят пучком ионов с энергией - 10 КэВ. Ионное изображение сепарируют при помощи масс-спектрометра и после преобразования наблюдают на экране ионного микроскопа. С помощью ионных микроанализаторов возможно определение всех элементов и их изотопов. Пределы обнаружения отличаются на несколько порядков (могут достигать 10 % при абсолютной чувствительности 10- г). Локальность послойного ионного микроанализа достигает нескольких десятков ангстрем. [c.102]

В любом источнике ионов, в котором используется электрический разряд, сначала распыляются поверхностные слои электродов, а затем вещество, находящееся в объеме. Поэтому масс-спектры, зарегистрированные в начальной стадии анализа, характеризуют поверхность образца. Возможность разделения примесей, находящихся на поверхности и в объеме образца, наряду с высокой чувствительностью регистрации делает масс-спектрометрию с источником ионов, основанном на электрическом разряде, мощным средством для изучения поверхностных загрязнений и тонких пленок. В настоящее время известен еще более перспективный метод изучения состава исключительно тонких слоев твердых тел, основанный на распылении образца пучком первичных ионов. Эти два дополняющих друг друга метода (главным образом второй — метод вторичной ионной эмиссии) рассмотрены в гл. 13. [c.12]

Если мишень бомбардировать ионами средней массы, например, 0+ (М = 16) или Аг+ (М = 40), с энергиями в нижнем килоэлектронвольтном диапазоне, будут преобладать неупругие ядерно-электронные взаимодействия, приводящие к разрыву химических связей поверхностных атомов и распылению этих атомов. Часть распыленных атомов ионизируется на поверхности в процессе удаления. Их регистрация лежит в основе масс-спектрометрии вторичных ионов (МСВИ). Большинство распыленных с поверхности частиц являются, однако, незаряженными частицами (нейтралями). Их можно анализировать после дополнительной ионизации (постионизации нейтральных частиц после испускания их с поверхности). Этот метод называется масс-спектрометрия распыленных нейтралей (МСРН). [c.348]

Круг задач, решаемых с помощью масс-спектрометрии вторичных ионов, заметно расширился после того, как источник для распыления твердых полярных образцов под действием ускоренных атомов был включен в систему масс-спектрометра с двойной фокусировкой [284, 285]. Масс-спектры большого числа соединений, полученные на приборах MS902 (фирма AEI) и ZAB (фирма VG), характеризовались интенсивными пиками псевдомолекулярных положительных (М+1)+ и отрицательных (М—1)- ионов. Осколочные ионы адекватно отражали структурные особенности молекулы, что подтверждалось наличием метастабильных ионов, наблюдаемых в первом и втором бесполевом пространстве анализатора. [c.220]

Методы вторично-ионной масс-спектрометрии, атомного зонда в полевом ионном микроскопе и полевой ионной масс-спектрохмет-рии разрушают поверхность. Методы же электронной Оже-спектро-скопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, дифракции электронов низкой энергии и рассеяния медленных ионов не разрушают поверхность. При исследовании адсорбентов часто желательно применение методов, минимально возмущающих поверхность, а при использовании методов, требующих распыления вещества поверхности, необходимо обращать особое внимание на то, чтобы исследуемая поверхность не оказалась разрушенной, прежде чем будут получены этими методами сведения о ее состоянии и диффузии к ней атомов из глубины твердого тела. [c.110]

ИОННЫЙ МИКРОАНАЛИЗ, метод локального анализа. Исследуемый образец бомбардируют сфокусиров. пучком первичных ионов (диаметр пучка 1—100 мкм, энергня 10- — 10 Дж, плотность тока 0,1—10 А/м эмитированные из образца вторичные ионы регистрируют с помощью масс-спектрометра (см. Масс-спектрометрия). Одновременно происходит катодное распыление образца. Прибор для И. м. (ионный микроанализатор) состоит из источника ионов, систем сбора вторичных ионов и фокусировки ионных пучков, масс-анализатора и регистрирующего устройства. [c.225]

Одним из наиболее интересных способов анализа поверхно- сти твердых тел и тонких пленок (а также других образцов) является метод, в котором для распыления и ионизации вещества используется пучок так называемых первичных ионов. Вторичные ионы, выбитые с поверхности образца, анализируются при помощи масс-спектрометра. Этот метод позволяет получить примерно такое же пространственное разрешение, как и в элек-тронно-зондовом микроанализе, и в то же время обладает высокой чувствительностью, характерной для масс-спектрометрии с искровым источником ионов. Приборы с ионной бомбардировкой различных фирм отличаются конструктивным оформлением и аналитическими возможностями. Они будут рассмотрены здесь примерно в том же порядке, как и происходило их развитие. [c.410]

Разработаны различные устройства для получения интенсивного первичного ионного пучка. Высокая эффективность достигнута у источника с генерацией электронов [10]. В этом источнике под действием электрических и магнитных полей электроны многократно описывают спираль до соударения с мишенью. Применяют и другие методы получения интенсивного ионного пучка (разряды, ограниченные магнитным полем [11], источники с двумя плазматропами [12] и дуговые источники типа Пеннинга [13]). Плотности бомбардировки мишени достигают 50—200 мт/см в дуговых источниках и на порядок ниже в источниках с генерацией электронов. Типовые источники описаны в разделе IV,В,2 (рис. 8). Относительное число нейтральных частиц и положительных и отрицательных ионов вторичных ионов) можно, по данным Хонига [14], оценить по уравнению Лангмюра — Саха [уравнение (1)]. Температура Т в этом уравнении соответствует локальной температуре, являющейся функцией массы и энергии бомбардирующих ионов,— и эта температура порядка 10 °К. Источники с распылением очень избирательны. Избирательность зависит от значений W — I и А — Измеримое число положительных ионов получено для всех элементов с потенциалом ионизации ниже 10 эв отрицательные иопы получены для всех элементов со сродством к электрону больше 1 эв. Заряженные частицы, образуемые в источнике с 1юппой бомбардировкой, можно изучать пепосредственно на масс-спектрометре. Нейтральные атомы необходимо предварительно ионизировать в ионном источнике стандартного типа с электронным ударом. Естественно, что ионные источники подходят для исследования поверхностей применение этих источников будет рассмотрено в разделе IV,В. [c.325]

Керр [107] бомбардировал пучком ионов редких газов (с энергиями до 3400 эв) и исследовал при помощи трохоидального анализатора торговые стеклянные мишени. Были обнаружены как положительные, так и отрицательные ионы компонентов стекла. Количественных измерений не проводили. Кастен и Слодзиан [108] сообщили о предварительных результатах применения микроанализатора с ионной бомбардировкой, состоящего из масс-спектрометра с источником с распылением и ионного микроскопа. Они исследовали спектр вторичных ионов, полученных бомбардировкой поверхности пробы первичными ионами редких газов. Сфокусированный ионный луч ускорялся и попадал на оптический преобразователь изображения, где возникали третичные электроны, которые в свою очередь ускорялись в противо- [c.353]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология