海水淡化

[拼音]：ciji lizi zhipu

[英文]：secondary ion mass spectrometry， SIMS

20世紀70年代以來發展起來的一種表面分析技術。它是以離子轟擊固體表面，再將從表面濺射出來的次級離子引入質量分析器，經過質量分離後從檢測-記錄系統得出被分析表面的元素或化合物的組分。

由於離子束射入固體表面時的穿透深度要比電子來得淺，所以次級離子法是一種有效的表面分析法。又由於離子的質量較大，因而原離子束與表面原子之間有較大的動能交換，使表面原子產生一定程度的濺射。只要採用低能量、低束流密度的原離子束，這種濺射效應對錶面的破壞作用是能夠減小到表面分析所允許的程度的。

按不同工作模式，次級離子質譜儀器可分為靜態次級離子質譜計、動態次級離子質譜計、次級離子成像質譜計和次級離子微探測束。

靜態次級離子質譜計是在超高真空條件下（10-8 ～10-9帕），用低束流密度（約1×10-9安／釐米2）和較大轟擊面積（典型面積為0.1釐米2）的原離子束來轟擊樣品表面，使樣品表面的消耗率降低到一個單層以下。這種儀器的檢測器通常採用按脈衝計數方式工作的通道式電子倍增器。圖1示出靜態次級離子質譜計的原理。這種質譜計除了可作表面的單層檢測外，還可用來研究氣體與固體間的化學反應。

與前者不同，動態次級離子質譜計的原離子束具有較高的能量、較高的束流密度和較大的束斑直徑。它的分析靈敏度高，樣品消耗率也高。通常將消耗一個單層樣品的時間小於分析所需時間的次級離子質譜計稱作為動態次級離子質譜計；也可將分析資訊深度大於一個單層的次級離子質譜計稱作為動態次級離子質譜計。

次級離子成像質譜計和次級離子微探測束屬於採用扇形磁場質量分析器的大型次級離子質譜儀器。兩者都具有成像能力，並且都具有較高的空間分辨本領和質量分辨本領。從成像原理上講，前者和發射式電子顯微鏡相似，利用了離子光學系統直接成像的原理（圖2）。後者利用了電子探測束的成像原理，即用直徑很細的原離子束在樣品表面進行掃描，再將質量分離後的次級離子束調節在某一質量數上，在與原離子束同步掃描的情況下，記錄被分析表面某一元素或化合物的分佈圖像（圖3）。

與其他表面分析方法不同，次級離子質譜法的特點是，它可以檢測從氫到鈾的所有元素、同位素和化合物；同時它又是以檢測原離子轟擊樣品表面產生的特徵("指紋")次級離子譜為基礎的。所以次級離子質譜法既可提供表面元素的資訊，也可提供化學組分的資訊。次級離子質譜法的靈敏度高，能檢測10-2～10-7單層，最小可檢質量為10-14克，最小可檢濃度為1ppm～1ppb。由於利用了濺射原理，所以在動態工作模式下很容易直接進行包括縱向在內的三維分析。在一定條件下，能進行定量和半定量分析。除分析半導體材料微量雜質外，次級離子質譜法在金屬學、薄膜及催化研究和有機化合物分析等方面也得到廣泛應用。

參考書目

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