[發明專利]使用二次離子質譜儀同時分析非金屬元素和金屬元素的系統和方法

有效

• 申請號: 201310654614.7
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103645240A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 唐國強;趙洪
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01N27/64
• 分類號: G01N27/64
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 謝亮;武寄萍

技術領域

本發明涉及分析儀器技術領域，特別涉及一種使用二次離子質譜儀同時分析非金屬元素和金屬元素的系統和方法。?

背景技術

常見的二次離子質譜儀是使用離子對樣品進行轟擊，使樣品被電離，產生代表樣品成分的二次離子，進而使用質譜儀對二次離子進行定性和定量分析。一般采用磁場做質量分析器的二次離子質譜儀的原理如圖1所示，一次離子源1產生一次離子2。一次離子2經過離子光學透鏡3，5，6產生的電場聚焦到樣品7的表面，對樣品7進行轟擊。一次離子2和離子光學透鏡3，5，6位于真空腔4內。一次離子2對樣品7進行轟擊，將部分樣品7離子化，產生二次離子9。二次離子9經過離子光學透鏡10，11，12，靜電場分析器13，離子光學透鏡15，磁場分析器16，離子光學透鏡18，到達接收器19。樣品7和離子光學透鏡10，11，12位于第一真空腔體8內。離子光學透鏡15位于真空腔14內。離子光學透鏡18位于真空腔17內。靜電場分析器13和磁場分析器16組成雙聚焦結構，在實現二次離子9的質量分離的同時，實現角度聚焦和能量聚焦。在使用一次離子2轟擊樣品7產生的濺射物質中，二次離子9只占有很小一部分，大部分濺射物質以原子，分子或分子集團的形式存在。將轟擊過程中產生的二次離子9引入質譜儀。磁場分析器16的強度決定了接收器19所接收到的離子種類。根據接收器19所接收的信號強度，就可以對樣品7進行定性和定量分析。?

但是這種傳統的二次離子質譜儀不能同時分析非金屬元素和金屬元素，這是因為：在使用二次離子質譜儀分析樣品時，如果需要分析樣品中的非金屬元素，一般使用Cs+或Ga+等金屬離子轟擊樣品，樣品加負電壓；樣品中的非金屬元素得到電子變成負離子，由于樣品帶負電，生成的負離子被推入質譜儀進行質量分析；如果需要分析樣品中的金屬元素，一般使用O-?離子等非金屬離子轟擊樣品，樣品加正電壓，樣品中的金屬元素失去電子變成正離子，由于樣品帶正電，生成的正離子被推入質譜儀進行質量分析。由于分析金屬元素和非金屬元素需要使用不同的離子來進行轟擊，樣品加不同極性的電壓，且二次離子的極性不同，因此使用傳統的二次離子質譜儀對樣品中的金屬元素和非金屬元素是不能同時進行分析的。?

因此需要一種使用二次離子質譜儀同時分析非金屬元素和金屬元素的系統和方法。?

發明內容

本發明的主要目的是提供一種使用二次離子質譜儀同時分析非金屬元素和金屬元素的系統。?

本發明的另一目的是提供一種使用二次離子質譜儀同時分析非金屬元素和金屬元素的方法。?

為了達到上述目的，本發明提供了一種使用二次離子質譜儀同時分析非金屬元素和金屬元素的系統，包括二次離子質譜儀，中性濺射物收集裝置，離子源和小型質譜儀，其特征在于，所述中性濺射物收集裝置收集所述二次離子質譜儀在分析樣品時產生的中性濺射物，并將其傳送至所述離子源離子化后由所述小型質譜儀進行質量分析，所述二次離子質譜儀和所述小型質譜儀分別用來分析所述樣品中的金屬元素和非金屬元素，或者，所述二次離子質譜儀和所述小型質譜儀分別用來分析所述樣品中的非金屬元素和金屬元素。?

在上述任一方案中優選的是，所述中性濺射物收集裝置、離子源和小型質譜儀位于第二真空腔體內，所述中性濺射物收集裝置的前端入孔與所述二次離子質譜儀的第一真空腔體連接，末端出孔與所述離子源連接。?

在上述任一方案中優選的是，還包括與所述第二真空腔體連接的分子泵，在所述分子泵的作用下，所述第二真空腔體內的壓力低于所述第一真空腔體內的壓力。?

在上述任一方案中優選的是，所述中性濺射物收集裝置為一漏斗結構，其前端入孔和所述第二真空腔體的入口重合，并通過標準法蘭接口連接于所述第一真空腔體，其末端出孔位于所述離子源內部。?

在上述任一方案中優選的是，所述第一真空腔體，第二真空腔體和中性濺射物收集裝置均連接于地電位，所述離子源和小型質譜儀均通過標準法蘭接口固定于所述第二真空腔體上，并通過該標準法蘭接口為其供電。?

在上述任一方案中優選的是，所述中性濺射物收集裝置和第二真空腔體為無磁不銹鋼材料制成，所述樣品位于所述第一真空腔體內，所述中性濺射物收集裝置位于所述第二真空腔體和第一真空腔體之間，其末端出孔為所述第二真空腔體和第一真空腔體之間的物質通道。?

在上述任一方案中優選的是，所述二次離子質譜儀采用一臺二次離子質譜儀，所述離子源能夠采用電子轟擊或激光照射的方式將所述中性濺射物離子化，所述小型質譜儀包括四極桿質譜儀或飛行時間質譜儀。?