
【化】 IMMA; ion microprobe mass analyzer
ion
【化】 ion
【医】 ion
bougie; probe; stylet
【计】 needle
【化】 probe
【医】 probe
【化】 mass analyzer
离子探针质量分析器(Ion Microprobe Mass Analyzer)是一种基于二次离子质谱(SIMS)技术的高精度分析仪器,主要用于固体样品表面微区元素及同位素组成的定量检测。其核心原理是通过聚焦的初级离子束轰击样品表面,激发出二次离子,再通过质量分析器对二次离子进行质荷比分离与检测。
该设备包含三个关键模块:
在应用层面,离子探针质量分析器被广泛应用于地质年代学(如锆石U-Pb定年)、半导体材料缺陷分析、核燃料循环监测等领域。例如,美国地质调查局(USGS)采用Cameca IMS系列设备进行月岩样品同位素研究,其数据精度可达±0.1%相对标准偏差。
权威技术参数可参考国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)发布的《质谱术语标准》(https://doi.org/10.1351/goldbook.M03726),而操作规范详见ASTM E1508标准(https://www.astm.org/e1508-22.html)。
离子探针质量分析器是离子探针质量显微分析仪的核心组件之一,主要用于按质荷比(m/z)分离二次离子,实现元素和同位素的高灵敏度检测。以下为详细解释:
离子探针质量分析器基于质谱技术,通过电磁场对二次离子进行筛选。其原理是:当高能一次离子束轰击样品表面时,溅射出二次离子,这些离子经加速后进入质量分析器,根据其质荷比差异被分离。分离后的离子通过检测器记录强度,进而确定元素种类、含量及分布。
质荷比分离
质量分析器通过磁场或电场将不同m/z的离子按轨迹分离。例如,质量分辨率为$Delta m/m$,可区分质量相近的离子(如同位素)。
高灵敏度检测
绝对灵敏度达$10^{-15}$~$10^{-19}$克,可检测$10^{-6}$~$10^{-9}$原子浓度的痕量元素。
空间分辨能力
横向分辨率1~2微米,深度分辨率50~100埃,支持三维成分分析。
质量分析器通常与以下系统协同工作:
总结来看,离子探针质量分析器通过高精度质谱分离技术,实现了微区痕量成分的定性与定量分析,是材料科学、地质学等领域的重要工具。
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