[发明专利]一种基于激光溅射电离的薄层快速深度分析方法

权利要求书

1.一种基于激光溅射电离的薄层快速深度分析方法，首先构建激光溅射电离垂直飞行时间质谱装置；所述装置包括：激光光学部分和飞行时间质谱部分，其中所述激光光学部分在光路上依次包括激光器、衰减器、扩束器、光阑和聚焦透镜,其中所述激光器为纳秒激光器或者飞秒激光器，所述飞行时间质谱部分包括进样探杆、在所述进样探杆的前端固定有二维移动平台，所述二维移动平台用于放置待测固体薄层样品，所述二维移动平台被伸入至离子源腔体中，在所述离子源腔体中充有惰性气体作为辅助气体，所述离子源腔体的一侧面具有采样锥，其中采样锥法线与样品平面距离约10mm，而样品法线与采样锥距离约7mm，在所述采样锥后面具有离子聚焦透镜系统，在等离子透镜系统后具有飞行时间质谱分析器探测所产生的离子；

使得所述聚焦透镜聚焦的激光通过离子源腔体正面的石英窗口，射到所述待测固体薄层样品的表面，利用所述飞行时间质谱分析器制作激光每次作用得到的完整谱图，从谱图中信号的变化确定出激光的钻穿脉冲数从而获得镀层的厚度。

2.根据权利要求1所述的薄层快速深度分析方法，其特征在于：

所述离子透镜系统依次包括第一离子透镜组、狭缝和第二离子透镜组。

3.根据权利要求2所述的薄层快速深度分析方法，其特征在于：

所述光阑中通光直径为0.5～6mm，扩束镜的扩束能力为4倍～20倍。

4.根据权利要求3所述的薄层快速深度分析方法，其特征在于：

所述惰性气体为氦气、氩气或氮气。

5.根据权利要求4所述的薄层快速深度分析方法，其特征在于：

所述惰性气体的压力为0.1～10torr。

6.根据权利要求1-5中所述的薄层快速深度分析方法，其特征在于：

所述进样探杆为直径约5mm～约20mm的不锈钢圆柱，或为样品板。

7.根据权利要求1-5中所述的薄层快速深度分析方法，其特征在于：

所述激光器的参数为：波长157nm～1100nm；脉宽100fs～10ns；脉冲能量10μJ～500mJ；脉冲频率0.1Hz～100kHz。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的薄层快速深度分析方法，其特征在于：

所述飞行时间质谱分析器的三级真空系统内的压力为2×10^-5～1×10^-6torr。

9.一种用于薄层快速深度分析的激光溅射电离垂直飞行时间质谱装置，包括：

激光光学部分和飞行时间质谱部分，其中所述激光光学部分在光路上依次包括激光器、衰减器、扩束器、光阑和聚焦透镜,其中所述激光器为纳秒激光器或者飞秒激光器，所述飞行时间质谱部分包括进样探杆、在所述进样探杆的前端固定有二维移动平台，所述二维移动平台用于放置待测固体薄层样品，所述二维移动平台被伸入至离子源腔体中，在所述离子源腔体中充有惰性气体作为辅助气体，所述离子源腔体的一侧面具有采样锥，其中采样锥法线与样品平面距离约10mm，而样品法线与采样锥距离约7mm，在所述采样锥后面具有离子聚焦透镜系统，在等离子透镜系统后具有飞行时间质谱分析器探测所产生的离子。

10.根据权利要求9所述的激光溅射电离垂直飞行时间质谱装置，其特征在于：

所述光阑中通光直径为0.5～6mm，扩束镜的扩束能力为4倍～20倍；

所述惰性气体为氦气、氩气或氮气，所述惰性气体的压力为0.1～10torr；

所述进样探杆为直径约5mm～约20mm的不锈钢圆柱，或为样品板。