离子束分析
CAS-LIBB单离子束模拟检测系统的分析与设计
嘲 鼹豳图 哂
收 稿 日期 ：０ ６０－ １ ２ ０－ ７３
作者简介 ： 齐学红 （９ ９ ）男 ， １ ６ 一 ， 硕士 。研 究方 向 ： 主
要从事单离子 束流检测与能 量控制 的研究工作 。
生 的 ， 以强 度极 其 微 弱 ， 微 伏 量级 ， 种 微 所 在 这
到触 发 器 ＭＮ７ ＨＣ ０ ４ １ ９的 Ｃ Ｋ 端 ， 出信 号 Ｌ 输
Ｃ － ＩＢ单 离 子 微 束 装 置 ， 我 国 首 台 ＡＳＬＢ 是
能准确地产生单个离子对 目标样品进行精确剂 量、 精确定位的辐射 。其定位精度 和回访精度 均达 到微米 量级 ， 射剂 量 最 低为 １ 离子 ， 辐 个 并 可按照 １ 个离子的剂 量精度任意增加或减少 。 单离子束流 的发射和截止 由计算机 自动控制 ， 通过获取单个离子的信号来精确控制辐照离子 的数 目。因此 ， 有效地 检测单个离子信号直接 关系到装置的运行 和控制 ， 是实现单离子束精
确剂 量辐 射 技 术 的关 键 之 一 ， 子 计 数显 示包 离 括模拟 显 示 和数 字 显 示 ， 室 原有 装 置 仅 在微 本
束室设置数 字显示方 式［ ］ 由于控 制台距离 １ ，
微束 室距 离 较远 ， 且 数 字 显 示方 式不 利 于直 而
观地判断。为了实时监 控 和调节 离子束 的通
弱 的信号无 法用 常规 放大 电路 放大 。本 室选 用
由 Ｑ端 引 出 ， 通过 这样 的设 计 我 们 就得 到 了反 应 束 流离子 数 目的脉 冲信 号 。但 这 时得 到的脉 冲数 目是 Ｓ Ａ 输 出窄 脉 冲数 目的一半 ， Ｃ 这在 后
级 的 电路 中加 以调 整 ， 以实 现 检测 结 果 与输 入
xps离子束溅射副反应
xps离子束溅射副反应
XPS（X射线光电子能谱）是一种表面分析技术，它利用X射线激发样品表面的原子，从而产生光电子，通过分析这些光电子的能量和数量来研究样品的化学成分和电子结构。
在XPS分析中，离子束溅射副反应是一个重要的现象。
离子束溅射是指当样品表面受到离子轰击时，部分表面原子会被离子击出，形成离子束溅射副反应。
这些溅射出的原子和分子会影响样品表面的化学成分和形貌，从而对XPS分析结果产生影响。
溅射副反应会导致样品表面的化学成分发生变化，使得XPS分析结果可能不准确。
另一方面，离子束溅射副反应也可以被利用。
通过控制离子束的能量和强度，可以实现对样品表面的精确加工和清洁，从而提高XPS分析的准确性和重复性。
此外，离子束溅射副反应还可以用于表面改性和纳米结构的制备，具有一定的应用潜力。
总的来说，离子束溅射副反应在XPS分析中是一个复杂而重要的现象，既可能对分析结果产生负面影响，也可以被合理利用来改善分析效果和实现表面加工。
因此，在进行XPS分析时，需要充分
考虑离子束溅射副反应的影响，并采取相应的措施来减小其影响，以确保分析结果的准确性和可靠性。
现代材料分析方法(8-SIMS)
Al+的流强随时间变化的曲线
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
Si的正二次离子质谱
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
聚苯乙烯的二次离子质谱
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
在超高真空条件下，在清 洁的纯Si表面通入20 L的氧 气后得到的正、负离子谱， 并忽略了同位素及多荷离 子等成份。除了有硅、氧 各自的谱峰外，还有SimOn (m,n = 1, 2, 3……)原子团离 子发射。应当指出，用氧 离子作为入射离子或真空 中有氧的成分均可观察到 MemOn (Me为金属)
SIMS 二次离子质谱仪
定性分析Biblioteka SIMS定性分析的目的是根据所获取的二次离子
质量谱图正确地进行元素鉴定。样品在受离子照射时，
一般除一价离子外，还产生多价离子，原子团离子，
一次离子与基体生成的分子离子。带氢的离子和烃离 子。这些离子有时与其它谱相互干涉而影响质谱的正 确鉴定。
SIMS 二次离子质谱仪
溅射产额与元素的升 华热倒数的对比
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
溅射产额与晶格取向的关系
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
在100~1000 eV下，用Hg+垂直入射Mo和Fe的溅射粒子的角分布
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
= 60o时W靶的溅射粒子的角分布
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
是入射方向与
样品法向的夹角。
当 = 60o~ 70o时， 溅射产额最大， 但对不同的材料， 增大情况不同。
相对溅射产额与离子入射角度的关系
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
溅射产额与入射离子原子序数的关系
SIMS 离子溅射与二次离子质谱
RBS实验报告(第九题感觉可以用来做第三题)
从图 2.1 中可以看出，随着靶的原子质量的增加，dK/dMr 逐渐减小。 这说明，利用 RBS 测定轻元素时，其质量分辨率高；测定重元素时，其质
量分辨率低。 因此可以通过以下方法提高质量分辨率：1、提高入射离子的能量；2、将探 测器固定在 180o 附近；3、使用质量较大的入射离子；4、提高探测器的能量分 辨率。 另外， 靶原子的质量越大， 散射离子的能量越大， 被散射的离子数也较多， 产额也越高。
2 M r sin θ 1− ⋅ cos θ M p
2 ∂s Z p ⋅ Z r ⋅ e 4 = × × 4 ∂Ω 4E 0 sin θ
2
M sin θ 1− r Mp
2.4 沟道效应
固体中的原子的排列决定材料的性质。在单晶中原子是按照一定的规律有 序的排列的。当一束高度准直的带电粒子束入射到单晶靶上，在入射角 ψ（束流 方向与靶原子列或者原子平面之间的夹角） 小于某一个临界角度 ψc 或者 ψ1/2 时， 由于受到晶格原子周期库仑势 U(r)的制约，入射离子只能在原子列（或者晶面） 之间振荡前进， 从而使得它们与晶格原子核之间的近距离碰撞事件的几率比非晶 靶要小的多（小 20～30 倍） 。这种效应成为晶体的沟道效应。 沟道效应产生的条件为： (1)入射束必须高度准直，单晶靶表面必须清洁； (2)离子在垂直沟道轴方向上的能量要不大于周期库仑势函数 U(r)。 在产生沟道效应时，可以测得入射离子近距离碰撞事件的产额随着入射角 度的分布，如图 3.2 示。整个的分布像个“坑”，所以通常称为“沟道坑”。在沟道 方向（ψ＝0） ，由于近距离碰撞事件的几率最小，因而得到角分布的极小值。在 ψ<ψc 的沟道条件下，所测得的近距离碰撞事件的出射离子的能谱高度也比随机 能谱的高度低的多。
束流参数对光学镜面离子束加工去除函数的影响分析
中图 分 类号 ： … ６ Ｔ １ 文 献 标 识码 ： Ａ 国家 标 准 学 科 分 类代 码 ： ６ ．０ ０ ４０ ４ ３
Ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｈ ａ ａ ｔ ｒ ｆｉ ｎ ｂ ａ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｏ ａ ｕ ｔｏ ｎ Ｉ ｎ ｅ ｃ ｆ ｔ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓｏ ｅ ｌ ｏ ｍ ｏ ｈ ｅ ｖ ｌｆ ｎｃ ｉｎ ｉ ＢＦ ｒ ｃ ｓ ｐ ｏ ｅｓ
ＸｅＸ ｈ ｉ ＷａｇＤ ｎｆｎ ， ｉ ｈｎｊｎ Ｚ ｏ ｉ ｉ ｕ ｕ ， ｎ ｅ ｇ ｇ Ｊ ｏＣ ａｇ ， ｈｕＬｎ ｅ ａ ｕ
（ ｃｏ ｌ Ｍ ｅａｒｎ ｓＥ ｇｒｅｉ ｎ ｕ ｍ ｔ ｎ Ａ ｔ ｎ ｌ ｎｖｒ ｔ Ｊ ＤｆｎｅＴ ｃ ｎ ｌ ｙ ｈ ｎ ｓａ４ ０ ７ ，Ｃ ｉ ） Ｓｈｏ ｅｂ ｌ ｉ ｎ ｉ ｒ ｇ ａ ｄ ４ ｔ ａｉ ． ａ ｉ ａ ｉ ｓ ）ｏ’ ｅ ｓ ｅｈ ｏｏ ，Ｃ ａ ｇｈ １ ０ ３ ｈｎ ｏｃ ｗ ｎ ｏ ｏ ｏ Ｕ ｅｉ ｅ ｇ ａ
束流 参数 对光 学镜面 离 子束加 工去 除 函数 的影 响分 析
解 旭辉 ，王登峰 ，焦长君 ，周 林
（ 防科 技 大 学 机 电 Ｔ 程 与 ｆ动 化 学 院机 电 系 长 沙 同 ｊ ４０ ７ ） １０ ３
摘
要 ： 离 子 束 光学 镜 面 修 形 加 ｆ ｆ 束 函数 的形 状 和 大小 决定 了 加 工的 修 形 能 力 和 加 Ｔ效 率 。虽 然 束 函 数 的 形 状 和 大 小 存 １ ｆ，
Ａｂ ｔ ａ ｔ：Ｉ ＢＦ ｐ ｏ ｅ ｓ ｈ ｂｌｔ ｎ ｆｉ ｉｎ ｙ ｏ ｇ ｒｎ ｒ ａｎ ｙｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓｏ ｅ ｖ ｌ ｕ ｅ ｓｒ ｃ ｎ Ｉ ｒ ｃ ｓ ，ｔ ｅａ ｉ ｙａ ｄ ｅｆｃｅ ｃ ｆｆ ｕ ｉｇ ａ ｅｍ ｉ ｌ ａｎ ｏ ｈ ｈ ｒｃｅ ｉｔ ｆｒ ｍｏ ａ ｎ — ｉ ｉ ｃ ｒ ｔ ｎ Ｆ ｉ ｐ ｒｆｃ ｓ ｄ ｏ ｈ ｎｆ ｅ ｃ ｆｔ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅｓｏ ｕ ｍａ ｏ ｏ ｒ ｅｏ ｈ ｅ ｖ ｌｆ ｎ ｔｏ ｙ ｅ ｐ ｒ— ｉ ． ｈ ｓｐａ ｅ ｏ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｉ ｌ ｎ ｅ ｏ ｈ ａ ａ ｔｒ ｆＫａ ｆ ｎ ｉｎ ｓ ｕ ｃ ｎ ｔ ｅ ｌｍｏ ａ ｕ ｃｉｎ ｂ ｘ ｅ ｉ ｏ ｕ ’ ｍｅ ｔｔｓ ，ａ ｄ ｉ ｕ ｔａｅ ｈ ｈ ｎ ｉｇ ｌｗ ｏ ｈ ｅ ｖ ｌｆ ｎ ｔｏ ｕ ｔ ｅ ． Ｔｈ ｏ ｇ ｈ ｓ ｘ ｅ ｉ ｎｓ ｃ ｎ ｌｓｏ ｓ ｎ ｅ ｔ ｎ ｌ ｓｒ ｔｄ ｔ ｅ ｃ ａ ｇｎ ａ ｆｔ ｅ ｒ ｍｏ ａ ｕ ｃ ｉｎ ｆ ｒｈ ｒ ｌ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｏ ｃｕ ｉｎ
聚焦离子束技术
聚焦离子束技术一、简介聚焦离子束技术（Focused Ion Beam，FIB）是一种微电子束技术，它使用液态金属离子源产生离子束，然后通过一组电磁透镜将离子束聚焦到非常小的区域内。
这种技术在材料科学、半导体工程、生命科学和纳米科技等领域有着广泛的应用。
二、聚焦离子束技术的工作原理1. 离子源：聚焦离子束系统的核心是一个离子源，通常使用的是液态金属离子源。
液态金属离子源中的金属被加热到高温，使其蒸发并形成等离子体。
2. 离子提取：从等离子体中提取出金属离子，并将其加速到高速度。
3. 聚焦：通过一组电磁透镜将离子束聚焦到一个非常小的区域内。
电磁透镜可以是静电透镜或磁透镜，也可以是两者的组合。
4. 样品处理：聚焦的离子束可以用于切割、蚀刻、沉积和焊接样品。
离子束与样品的相互作用会产生二次粒子和溅射物质，这些二次粒子和溅射物质可以被用于分析样品的性质。
三、聚焦离子束技术的应用领域1. 半导体工程：聚焦离子束技术可以用于制造和修复半导体设备。
例如，可以使用FIB来切割芯片，或者修复集成电路中的缺陷。
2. 材料科学：聚焦离子束技术可以用于分析和处理各种材料。
例如，可以使用FIB来切割样品并进行元素分析，或者使用FIB来制造纳米结构和纳米器件。
3. 生命科学：聚焦离子束技术可以用于研究和操作生物样本。
例如，可以使用FIB来切割细胞或组织样本，或者使用FIB来制造纳米级的药物输送系统。
4. 纳米科技：聚焦离子束技术是纳米科技的重要工具。
它可以用于制造纳米结构和纳米器件，也可以用于研究纳米材料的性质。
5. 故障分析：FIB可以用于故障分析，通过在器件表面进行切割、刻蚀和显微观察，帮助确定电子器件中的故障位置和原因。
四、聚焦离子束技术的挑战和未来发展尽管聚焦离子束技术在许多领域都有广泛的应用，但它也面临着一些挑战。
例如，离子束与样品的相互作用会产生大量的二次粒子和溅射物质，这些二次粒子和溅射物质可能会污染样品和设备。
碳化硅离子束注入石墨的原理
碳化硅离子束注入石墨的原理一、引言随着现代科技的飞速发展，离子束技术作为材料科学领域的一种重要技术手段，已经被广泛应用于材料改性、薄膜制备、离子注入等多个方面。
其中，碳化硅（SiC）离子束注入石墨的过程，不仅涉及复杂的物理化学反应，而且对于改善石墨材料的性能具有重要意义。
本文旨在深入探讨碳化硅离子束注入石墨的原理，以期为相关领域的科研工作和工业应用提供理论支撑和实践指导。
二、离子束技术基础离子束技术是利用加速器产生的高能离子束，对材料进行轰击、注入或沉积等处理的一种先进技术。
在离子束注入过程中，高能量的离子束通过轰击材料表面，将离子注入到材料内部，从而改变材料的物理、化学或机械性能。
这种技术具有精确控制注入深度、剂量和离子种类等优势，被广泛应用于半导体材料、光学材料、金属材料等多个领域。
三、碳化硅与石墨的特性1.碳化硅（SiC）：碳化硅是一种由碳和硅元素组成的陶瓷材料，具有高温稳定性、高硬度、高耐磨性、良好的热导率以及优异的化学稳定性等特点。
这使得碳化硅在高温、高频、高功率等极端环境下具有广泛的应用前景。
2.石墨：石墨是一种由碳原子以共价键形式形成的层状结构的晶体，具有良好的导电性、导热性、耐高温性和化学稳定性。
然而，石墨的硬度较低，耐磨性较差，这在一定程度上限制了其在某些高端领域的应用。
四、碳化硅离子束注入石墨的过程碳化硅离子束注入石墨的过程主要包括以下几个步骤：1.离子束的产生与加速：首先，通过离子源产生碳化硅离子束，并利用加速器将其加速到所需的能量。
2.离子束的聚焦与扫描：加速后的离子束经过聚焦系统聚焦成细小束斑，并通过扫描系统对石墨表面进行均匀扫描。
3.离子注入：高能碳化硅离子束轰击石墨表面，部分离子通过碰撞、散射等过程进入石墨内部，形成注入层。
4.材料改性：注入的碳化硅离子与石墨中的碳原子发生相互作用，导致石墨的晶格结构、化学成分和物理性能发生变化。
五、碳化硅离子束注入石墨的原理分析1.离子注入机制：碳化硅离子束注入石墨的过程遵循固体物理学中的离子注入机制。
fib聚焦离子束
fib聚焦离子束
离子束聚焦是通过利用离子束在通过聚焦装置时产生的多物理效应来进行材料特定成分的分析或改性研究的技术。
离子束聚焦技术可以用于鉴定、表征和改性表面以及近表面层中的分子组成以及结构，同时也可以将薄膜和无膜表面它的分子、原子、电子状态结构对应的表面功能等表述出来。
离子束聚焦被广泛地应用于许多领域，其中最重要的应用当属电性及非电性的表面活性分析技术，通过离子束聚焦能够苛刻地模拟真实的表面或接触性环境，从而分析它们的表面活性。
此外，离子束聚焦技术也被广泛地应用于生物、材料科学、纳米生物技术、环境技术、焊接技术和食品技术领域中。
离子束聚焦技术是由一系列紧密相关的物理和化学效应组成的技术。
这些物理和化学效应可以支持和驱动离子束聚焦技术的系统，从而实现材料表面的表征、改性和功能化操作。
离子束聚焦的最主要的物理效应有弹性碰撞效应、热导输效应、表面势及介电属性效应等，这些物理效应和这些物理属性的表征及表示具有重要的应用价值。
离子束聚焦技术不仅受到物理特性的影响，而且受到化学效应的影响。
在离子束技术中，化学效应是通过原子及分子冲击、交叉冲击、反应动能转移和表面化学反应等等来体现的，这些化学效应对表面的改性和功能化有重要的作用。
离子束聚焦可以帮助我们系统地分析表面的物理及化学性能和特性，同时也可以获得有关更加精细和复杂的表面结构的关键信息，进而使得离子束聚焦技术发挥重要作用，为各种研究应用提供可靠直接的数据及信息做出重要贡献，在分析学和表面科学研究领域具有重要意义。
二次离子质谱分析
二次离子质谱分析二次离子质谱分析（Secondary Ion Mass Spectrometry，SIMS）是一种表面分析技术，通过使用离子束轰击样品表面，然后分析从样品表面解离飞出的离子，从而获取样品表面成分和结构信息。
它因其高灵敏度、高空间分辨率和多元素分析能力而被广泛应用于材料科学、生物医学、半导体工业等领域。
二次离子质谱分析的基本原理是通过将刺激源（通常为离子束）引入样品，使样品表面发生化学和物理变化。
随后，离开样品表面的次级离子（Secondary Ion，SI）会被聚焦进入质谱仪，并分析这些次级离子的质量谱图。
通常SIMS可分为静态SIMS和动态SIMS两种模式，其中静态SIMS主要用于表面成分定性分析，动态SIMS则可用于表面成分定量分析。
静态SIMS利用氩离子束降低样品表面分辨率，以减小损伤。
此时，离子束进入样品表面后，分子内部化学键断裂并释放出次级离子。
这些次级离子根据质量谱仪质量通道的大小而被聚焦到不同位置，产生质量谱图。
通过分析质量谱图，可以确定离子的质荷比以及来自不同化合物的离子种类，从而确定样品的表面成分。
动态SIMS则更多地关注于离子中的质量谱，使用更高的峰值离子束密度和更短的离子脉冲宽度，提高分析灵敏度，适用于更细微的表面成分分析。
动态SIMS对表面质谱的分析较为广泛，对脂肪酸、生物分子和光取向材料等领域具有重要的应用。
二次离子质谱分析的应用非常广泛。
在材料科学领域，SIMS可以分析杂质元素的存在和定量、表面微区元素分析等。
在生物医学领域，SIMS可以用于生物分子的定性和定量分析，如蛋白质组学、代谢组学等。
在半导体工业中，SIMS则可用于芯片质量控制、材料研究等。
虽然SIMS具有高空间分辨率和高分析灵敏度等优点，但也存在一些局限性。
首先，由于离子束轰击会引起样品表面的膨胀和溅射现象，因此在分析过程中可能会发生破坏或变形。
其次，SIMS对非导电材料的分析存在困难，因为非导电材料表面通常需要特殊处理，例如金属涂层，以提供导电性。
fib聚焦离子束样品流程
fib聚焦离子束样品流程
以下是FIB聚焦离子束样品流程：
1. 准备样品：将待分析的样品放置在FIB切片仪的样品台上，并确保样品的表面光洁平整，以便离子束能够准确定位和加工。
2. 安装样品：使用碳胶将样品牢牢固定在样品台上。
3. 开始FIB加工：打开FIB系统，调整离子束的参数，如电流、电压和扫描速率等，开始对样品进行加工。
4. 观察样品：在加工过程中，可以通过SEM（扫描电子显微镜）观察样品的表面形貌，确保加工的精度和效果。
5. 切片：使用离子束对样品进行切割，将样品分成薄片。
6. 观察薄片：继续使用SEM观察薄片的表面形貌，以了解样品的内部结构和组成。
7. 数据分析：对观察到的薄片进行数据分析，如元素组成、晶体结构等。
8. 结束加工：完成数据分析后，关闭FIB系统，结束加工过程。
以上是基本的FIB聚焦离子束样品流程，具体步骤可能会因不同的实验需求和样品类型而有所不同。
在进行FIB加工时，需要注意安全问题，如避免样品台过热或离子束对人体造成伤害等。