二次中性粒子飞秒后电离质谱技术研究金属表面溅射过程

发布时间：2017-12-19 19:17

  本文关键词：二次中性粒子飞秒后电离质谱技术研究金属表面溅射过程　出处：《辽宁师范大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：在二次离子质谱(Secondary Ion mass spectrometry,SIMS)技术基础上发展起来的二次中性粒子质谱(Secondary Neutral mass spectrometry,SNMS)技术是一种用于分析材料表面化学组成的质谱方法,技术的关键部分是将一次溅射过程中产生的中性粒子进行后电离,再通过飞行时间质谱装置提取后电离离子进行材料表面化学成分分析。中性粒子是已脱离表面的自由粒子,占据了溅射粒子的主要成分,近乎99%(溅射粒子种类包括荷电粒子与中性粒子),它的电离不受表面及溅射源的影响。因此,只要能充分电离溅射过程中产生的中性粒子,就可以实现对材料成分的定量化分析。飞秒激光有着很窄的脉冲宽度,在特定功率下能达到比通常后电离激光更高的功率密度,采用飞秒激光作为后电离源,可以为溅射成分的定量化分析提供更为高效的途径。本文引入飞秒激光作为后电离源电离,探究飞秒激光二次中性粒子质谱技术在成分分析领域的应用效果,并对金属靶材的溅射产物进行了分析。主要内容如下:1、测试了金属铜飞秒激光后电离的信号增益效果。发现飞秒激光后电离技术可以将检测信号强度提高60倍以上。2、检验了飞秒后电离技术在合金比例定量分析上的效果。发现同位素的测量结果与已知值符合较好,而合金中非同种元素由于在相同后电离功率密度下的电离效益不同使其测量结果与已知值相差很大。3、模拟了满足麦克斯韦方程的中性粒子速率分布,并探究溅射激光功率与中性粒子速率分布之间的关系。得到不同粒子的速率分布在相同溅射功率下不同,这是影响定量分析的主要原因;并发现中性粒子速率分布与纳秒溅射激光功率之间满足正相关关系。
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.3

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本文编号：1309118