飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）应用案例解读

1. 基本原理与二次离子的定义

要理解TOF-SIMS，首先需要明确“二次离子”的概念。二次离子是当一束高能初级离子（如Ga+、Au+或Bi+）轰击样品表面时，从表面激发出的带电粒子。这些粒子携带着样品表面的化学信息，因此精确捕获和分析这些二次离子是表面分析的核心。

TOF-SIMS的工作流程可概括为以下步骤：

初级离子轰击：使用脉冲式的初级离子束轰击样品表面，引起溅射过程，释放出二次离子、神经子和电子。 

二次离子提取与加速：释放的二次离子通过电场提取并加速进入飞行管。 

飞行时间测量：二次离子在飞行管中以不同的速度飞行，其速度由质量电荷比（m/z）决定。通过测量从样品表面到探测器的飞行时间，可以计算出m/z值。 

数据分析：根据飞行时间生成质量谱，揭示样品表面的元素、同位素和分子信息。

2. 主要功能

1. 表面元素、同位素、分子式的表征

TOF-SIMS 的核心功能之一是表征样品表面的化学组成。当高能初级离子（如 Ga+、Au+ 或 Bi+）以脉冲形式轰击样品表面时，会引发溅射过程，释放出二次离子。这些二次离子携带着样品表面的化学信息，通过测量其飞行时间（Time-of-Flight），可以确定其质量电荷比（m/z），从而实现对表面元素、同位素和分子式的精确表征。