4. Аппаратура для вимс. Вакуумная система и требования высокого вакуума для измерения методом вимс.

т ребования к вакууму:

чтоб частицы долетали до анализатора.

5. Аппаратура для вимс. Источник первичных ионов (жидкие металлы, газы).

Установка позволяет исследовать следующие виды первичных пучков: О₂⁺, Ar⁺, Хе⁺(источник первичных ионов – дуоплазмотрон модели 06-660). Источники первичных ионов установлены под углом 60 от нормали к поверхности образца. Наклон обраца при необходимости также можно изменять. Дуоплазмотрон представляет собой источник первичных ионов большой яркости, т.е. обладает высокой плотностью тока при малой угловой расходимости и малом разбросе значений энергий. В дуоплазмотроне имеет место двойное сжатие заряяда: во-первых, благодаря соответствующей геометрии электродов и, во-вторых, благодаря использованию неоднородного магнитного поля на оси источника, при помощи которого разряд сжимается в очень малой области вблизи оси пучка. Внутри источника, вблизи отверстия, через которое вытягиваются ионы, достигается высокая концентрация ионов(и электронов) и поэтому образуется локальный герб потенциала(высотой примерно 20 эв) по отношению к потенциалу окружающего пространства. Ионы как бы «скатываются» с этого горба, и их не нужно вытягивать(вносящим возмущение) тянущим полем.

Схема цезиевого источника представлена на рис.4

Металлический цезий нагревается в резервуаре, и полученные пары подаются через направляющую трубку к пористой вольфрамовой пробке. Атомы цезия диффундируют через поры в пробке к ее передней поверхности, которая нагревается до температуры более 1100 С нагревателем ионизатора. Приэтом происходит ионизация атомов цезия, т.к. работа выхода вольфрама(4,52 эВ) существенно выше потенциала ионизации цезия(3,88 эВ). Далее ионы вытягиваются и ускоряются с энергией до 10 кэВ.

6.Аппаратура для вимс. Масс-анализатор вторичных ионов (квадрупольный, магнитный, времяпролетный)

Принципиальная схема установки фирмы Perkin Elmer PHI 6600 SIMS Sustem представлена на рис.2, вакуумная схема установки – на рис.3

рис2 Принципиальная схема установки.

Анализатор, квадруполь модели 04-640(16мм) и детектор собирают и анализируют ионы, вылетающие с поверхности твердого тела,бомбардируемой сфокусированным ионным пучком. Анализатор состоит из высокоэффективной вытягивающей линзы 90- ного сферического секторного электростатического энергетического анализатора ионов и рефокусирующей линзы, и все это совмещено с квадрупольным массспектрометром и электронным умножителем.

Первичный пучок из ионной пушки бомбардирует образец и вытягивает из поверхности вторичные ионы (положительные и отрицательные) и нейтральные частицы. Каждый втоичный ион покидает образец с орпеделенной кинетической энергией. Затем ионы входят в энергоанализатор или в энергетический фильтр. Энергетический фильтр представляет собой сферический конденсатор с напряжением на его внешней и внутренней обкладках, который пропускает ионы с определенной энергией через фильтр. Как только ионы выходят из энергетического фильтра, они фокусируются таким образом, что проходят через апертуру. Кинетическая энергия каждого иона уменьшается благодаря фокусному напряжению. Далее ионы попадают в квадруполь.

Квадруполь состоит из двух пар прецезионно расположенных металлических стержней, которые сортируют ионы с определенным соотношением масса/заряд (m/z) из всех других вторичных ионов. Противоположные пары электрически соединяются. На одну пару подается положительное смещение относительно земли, на другую – отрицательное. RF-напряжение прикладывается между положительной и отрицательной парами стержней. В данной установке предусмотрено использование RF-генератора от 0 до 255 и от0 до 127.

Ионы выбранной массы выходят из квадруполя и попадают в электронный умножитель, где полученные вторичные электроны умножаются в каскадном процессе до соударения с коллектором.

Магнитный – создает магнитное поле, т.е. сепарация происходит в магнитном поле.

Время пролетный – частицы(ионы) проходят через апертуру и попадают в ускоряющее поле. Вылетают с определенной массой. Расположен счетчик(расп.ионы по времени). Легкие летят быстро, тяжелые медленее.