二次離子質(zhì)譜儀是利用電子光學(xué)方法把惰性氣體等初級(jí)離子加速并聚焦成細(xì)小的高能離子束轟擊樣品表面，使之激發(fā)和濺射二次離子，經(jīng)過加速和質(zhì)譜分析，分析區(qū)域可降低到1-2μm直徑和5nm的深度，正是適合表面成分分析的功能，它是表面分析的典型手段之一。
 

　　二次離子質(zhì)譜儀主要由三部分組成：一次離子發(fā)射系統(tǒng)、質(zhì)譜儀、二次離子的記錄和顯示系統(tǒng)。前兩者處于壓強(qiáng)<10-7Pa的真空室內(nèi)。
 

　　1.一次離子發(fā)射系統(tǒng)：
 

　　一次離子發(fā)射系統(tǒng)由離子源(或稱離子槍)和透鏡組成(如左圖所示)。離子源是發(fā)射一次離子的裝置，通常是用幾百伏特的電子束轟擊氣體分子(如惰性氣體氦、氖、氬等)，使氣體分子電離，產(chǎn)生一次離子。在電壓作用下，離子從離子槍射出，再經(jīng)過幾個(gè)電磁透鏡使離子束聚焦，照射在樣品表面上激發(fā)二次離子。用一個(gè)電壓約為1KV的引出電極將二次離子引入質(zhì)譜儀。SIMS的一次離子源分為氣體放電源(O2+、O-、N2+、Ar+)、表面電離源(Cs+、Rb+)和液態(tài)金屬場(chǎng)離子發(fā)射源(Ga+、In+)等。
 

　　2.質(zhì)譜儀：
 

　　質(zhì)譜儀由扇形電場(chǎng)和扇形磁場(chǎng)組成。二次離子首先進(jìn)入一個(gè)扇形電場(chǎng)，稱為靜電分析器。在電場(chǎng)內(nèi)，離子沿半徑為r的圓形軌道運(yùn)動(dòng)，由電場(chǎng)產(chǎn)生的力等于向心力。
 

　　運(yùn)動(dòng)軌道半徑r等于mv2/eE，與離子的能量成正比。所以扇形電場(chǎng)能使能量相同的離子作相同程度的偏轉(zhuǎn)。由電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后的二次離子再進(jìn)入扇形磁場(chǎng)(磁分析器)進(jìn)行二次聚焦。由磁通產(chǎn)生的洛侖茲力等于向心力。
 

　　不同質(zhì)荷比的離子聚焦在成像面的不同點(diǎn)上。如果C狹縫固定不動(dòng)，聯(lián)系改變扇形磁場(chǎng)的強(qiáng)度，便有不同質(zhì)量的離子通過C狹縫進(jìn)入探測(cè)器。B狹縫稱為能量狹縫，改變狹縫的寬度可選擇不同能量的二次離子進(jìn)入磁場(chǎng)。
 

　　3.離子探測(cè)系統(tǒng)：
 

　　離子探測(cè)器是二次電子倍增管，內(nèi)是彎曲的電極，各電極之間施加100-300V的電壓，以便逐級(jí)加速電子。二次離子通過質(zhì)譜儀后直接與電子倍增管的初級(jí)電極相碰撞，產(chǎn)生二次電子發(fā)射。二次電子被二級(jí)電極吸引并加速，在其上轟擊出更多的二次電子，這樣逐級(jí)倍增，然后進(jìn)入記錄和觀察系統(tǒng)。
 

　　二次離子的記錄和觀察系統(tǒng)與電子探針相似，可在陰極射線管上顯示二次離子像，給出某元素的面分布圖，或在記錄儀上畫出所有元素的二次離子質(zhì)譜圖。
 

　　以上就是二次離子質(zhì)譜儀的重要組成結(jié)構(gòu)，希望能讓大家更好地了解該儀器。