元素分析设备-SIMS

01 SIMS原理

一定能量的离子打到固体表面会引起表面原子分子或原子团的二次发射，即离子溅射。溅射的粒子一般以中性为主，其中有一部分带有正、负电荷，这就是二次离子。利用质量分析器接收分析二次离子就得到二次离子质谱

02 常用SIMS类别

TOF-SIMS：飞行时间二次离子质谱

D-SIMS：动态二次离子质谱

TOF-SIMS原理

1、有刻蚀枪（Ar，Cs，O）和分析枪（Bi）。刻蚀枪刻蚀，刻蚀完，分析枪分析（检测器接收到的离子计数），是刻蚀一层分析一层的，分析枪和刻蚀枪不同，不同的材料所用的刻蚀枪也不一样。

2、根据二次离子飞行到探测器的时间不同来测定离子质量。

给所有激发出的离子相同的动能（3 keV）去加速，遵循能量守恒公式：不同质量的离子有不同的速度，越重的离子飞行速度越慢，当飞行距离一定时，其飞行时间就越长，可以将时间换算成质量来区分不同的成分，所以只用测量每一个离子到达探测器的时间就可以换算出质量数。

D-SIMS原理

1、用Cs离子或者O离子溅射刻蚀样品，样品被刻蚀出来的粒子中有少量形成离子，同时将其提取出来进行分析。（溅射的同时提取离子，用于分析）。

2、二次离子在磁场中按荷质比大小分离。

03 应用案例

深度剖析：锂电池极片表面成分深度分布（SEI膜层成分以及深度分布），可定位到单个颗粒表面进行深度剖析

TOF-SIMS不仅可以得到深度剖析曲线，逐层分析每一层的2D成像，每个像素点的二次离子质谱图都能被保存，且还具有图像3D重构的功能