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“青藏高原新旅程新发现”系列讲座(第六十七讲):NanoSIMS 50L 仪器原理及应用

 

2025年5月25日,应兰州大学泛第三极环境中心邀请,CAMECA售后及应用工程师张建超进行了题为“NanoSIMS50L仪器原理及应用”的专题讲座。讲座由刘勇勤教授主持,采用线下线上结合的方式进行。

CAMECA公司是AMETEK旗下的子公司,主要生产电子探针、离子探针和原子探针等产品。CAMECA的纳米探针在横向分辨率和精度上具有很大优势,可以在更小的区域内对样品进行分析。报告主要介绍了CAMECA产品的原理、特点和应用,以及在使用过程中可能遇到的问题和解决方案。

二次离子质谱(SIMS)利用带电离子在真空宽街攻击固体样品表面,实现采样和能量传递,从而对样品进行元素和同位素分析。仪器包括离子源、样品传输、光路传输、质谱分析等部分,可以实现对样品表面进行线扫描、内部同位素信息测量和表面图像分析。

纳米离子探针(NanoSIMS)采用一次离子和二次离子的夹角入射,具有更小的离子尺寸,分辨率可以达到50到100纳米。此外,NanoSIMS具有多接收功能,可以测量21倍的质量数范围的粒子,且每个接收杯配备两种检测器,具有很高的灵敏度。在日常使用中,通过调整速流强度和离子传输效率,可以实现高空间分辨率和强二次离子信号。

纳米离子探针(NanoSIMS)应用领域包括微米到亚微米区域内的元素和同位素分析,如陨石样品的研究、生物成矿与元素对比分析、材料领域中的氧化分析以及土壤样品分析。样品制备是实验成功的关键,样品制备需要经过预处理、荧光显微镜和扫描电镜的使用等一系列步骤。为了实现高空间分辨率,设备采用了红轴光度设计,要求样品表面平整度非常高。

样品类型包括岩石样品、生物组织、颗粒样品和非常软的样品等。在样品准备过程中,需要注意样品表面的平整度,这对图像的成像质量有很大影响。此外,还需要对样品进行扫描电镜或光学显微镜的成像,以便于区域定位。

不同元素的离子产率不同,有些元素产率较低,需要寻找替代方法提高信号强度。例如,氮元素在氧源下的产量较低,可以对其它元素产生的复合粒子进行监测来提高信号强度。同时,离子产率还受到质量分辨率、相对灵敏度因子等因素的影响。因此,在选择离子时,需要找到合适的复合离子或强度更高的粒子。对于产率较低的元素,如硅,则需要不断尝试和探索以提高粒子产生率。

该报告引起了老师和同学们的浓厚兴趣,参会师生们与张建超工程师展开了积极的学术交流。会议在中心师生们的热烈掌声中圆满结束。