[发明专利]用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源

说明书

用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源，涉及近场离子源。设有光源、后电离源、光纤、Z轴光纤‑样品距离控制系统、样品、质量分析器和XY二维移动平台；控制系统对光纤末端与样品之间的距离调控，当光纤趋近到样品表面时通过反馈系统获得Z轴高度信息；光源发出的光束经光纤进行传输，并照射在样品表面；后电离源所产生的离子经传输进入质量分析器，通过质量分析器获得质谱谱图；通过逐点扫描的方式记录样品表面微纳尺度的形貌信息，获得其三维形貌轮廓的成像图；原位记录样品表面微区的化学信息，获得其表面化学信息的二维质谱成像图，获得空间分辨率可达微米甚至是纳米尺度，可实现分子及元素薄层的深度分析。

技术领域

本发明涉及近场离子源，尤其是涉及用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源。

背景技术

随着现代纳米科技的迅猛发展，如何在微纳尺度下实现对新型纳米材料、微电子学、生命科学以及单细胞中超微结构等研究领域原位且全面地表征及成像，成为了科学家们迫切关注的科学问题。原位表征及其成像即要求该分析方法能对复杂实际样品的表面形貌、化学成分(包括元素与分子信息)、物理特性以及分子结构等参数进行微米甚至纳米尺度空间分辨的表征及成像。

目前对材料或生物样品的物理及化学成分的分析主要是采用扫描探针显微镜(SPM)和质谱(MS)方法。前者虽然拥有纳米级别的超高空间分辨率的成像能力，但只能提供样品表面的形貌信息，难以提供样品中的化学组成与分子结构信息；与之相比，质谱可以提供除了样品形貌信息以外的化学组成(分子及元素成分)以及分子结构等信息。近年来，质谱以其超高灵敏度、优异检出限、普适性广等优点而被广泛关注。但目前能提供纳米级空间分辨率的质谱成像主要是二次离子质谱(SIMS)，其他报道的可用于纳米尺度分析及成像的质谱方法寥寥无几。而SIMS由于操作繁琐，造价与维护费用昂贵，基体效应严重难以定量而应用受限。激光采样技术以其分析速度快、样品消耗少、无需样品前处理等优点而被广泛使用；但由于衍射极限的限制，常见的激光采样的空间分辨率一般为5～200μm，无法提供样品的微纳尺度分析及成像，这也决定其无法满足微纳尺度分析及成像的前沿需求。