本文關(guān)鍵詞：TOF-SIMS分析測(cè)試技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜 數(shù)據(jù)分析軟件 銅同位素 邊緣效應(yīng) 數(shù)據(jù)處理

【摘要】：飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜法(Time of Flight Secondary ion mass spectroscopy簡(jiǎn)稱TOF-SIMS)是一種微區(qū)表面分析方法,已經(jīng)應(yīng)用于生物學(xué)、材料學(xué)等眾多領(lǐng)域。本論文依托于國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)項(xiàng)目《同位素地質(zhì)學(xué)專用TOF-SIMS科學(xué)儀器》,項(xiàng)目研制的儀器將應(yīng)用于地質(zhì)穩(wěn)定同位素和稀土元素分析。當(dāng)前,部分實(shí)驗(yàn)儀器已經(jīng)搭建完畢,需要對(duì)這些儀器性能進(jìn)行測(cè)試,在測(cè)試過程中需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。因此本論文對(duì)數(shù)據(jù)處理算法的研究和數(shù)據(jù)分析軟件的開發(fā)以滿足儀器測(cè)試實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)數(shù)據(jù)分析的需求,TOF-SIMS銅同位素分析研究測(cè)試了儀器性能,以滿足項(xiàng)目的需要,TOF-SIMS稀土元素分析研究為儀器應(yīng)用于稀土元素做前期準(zhǔn)備性工作。首先為了對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)處理與分析,研究了TOF-SIMS數(shù)據(jù)處理算法和開發(fā)了數(shù)據(jù)分析軟件。根據(jù)TOF-SIMS原理,采用曲線擬合方式實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量數(shù)標(biāo)定;將連續(xù)小波變換尋峰方法運(yùn)用于TOF-SIMS尋峰中并對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn),結(jié)合了峰形特點(diǎn)計(jì)算出了連續(xù)小波變換的尺度參數(shù),再利用該尺度參數(shù)進(jìn)行譜峰識(shí)別,實(shí)現(xiàn)了TOF-SIMS快速準(zhǔn)確的尋峰;根據(jù)TOF-SIMS譜峰的特點(diǎn),利用高斯擬合的方式進(jìn)行峰信息提取;對(duì)比了多種平滑濾波算法去噪效果,選擇了小波變換閾值法進(jìn)行數(shù)據(jù)去噪。根據(jù)實(shí)驗(yàn)人員的功能需求和業(yè)務(wù)的邏輯流程,采用MVC架構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),將數(shù)據(jù)分析軟件結(jié)構(gòu)分為視圖、控制、模型三部分。在模型部分的設(shè)計(jì)中,由于數(shù)據(jù)是模型部分的核心,將模型部分分為四個(gè)模塊:數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、文件操作和數(shù)據(jù),對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了開發(fā)。在視圖部分,通過平臺(tái)中控件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行譜圖顯示,并提供了多種觀察譜圖的工具。在控制部分通過平臺(tái)中各控件的事件屬性實(shí)現(xiàn)分配響應(yīng)的功能。通過對(duì)數(shù)據(jù)處理算法和數(shù)據(jù)分析軟件的開發(fā),滿足了實(shí)驗(yàn)中需要對(duì)數(shù)據(jù)分析的要求,實(shí)現(xiàn)了TOF-SIMS定性和定量分析。利用TOF-SIMS儀器對(duì)銅同位素進(jìn)行了分析和利用SHRIMP儀器研究了邊緣效應(yīng)。首先利用項(xiàng)目中搭建的儀器對(duì)樣品進(jìn)行分析,利用本論文的數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理和分析,計(jì)算了儀器在銅同位素分析中的分析誤差為0.2%至0.4%、標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.018至0.029、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在3%左右,結(jié)果表明當(dāng)前儀器對(duì)銅同位素的測(cè)試精度尚未達(dá)到MC-ICP-MS銅同位素分析水平,可能造成的原因一方面是儀器的原因,如重復(fù)性不佳;另一方面是同位素質(zhì)量分餾引起的。為了研究了銅同位素實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的邊緣效應(yīng),利用SHRIMP儀器對(duì)氧同位素分析,計(jì)算了實(shí)驗(yàn)中邊緣效應(yīng)對(duì)氧同位素比值測(cè)試精度影響的大小,利用SIMION軟件建立了二次離子部分結(jié)構(gòu)的仿真模型,發(fā)現(xiàn)當(dāng)樣品位置處于樣品靶邊緣時(shí),樣品周圍的電場(chǎng)發(fā)生了畸變,由此引起了同位素質(zhì)量分餾,從而解釋了邊緣效應(yīng)產(chǎn)生的原因。最后利用ION-TOF Gmb H公司的TOF-SIMS V儀器對(duì)玻璃樣品中的稀土元素進(jìn)行了分析,對(duì)稀土元素豐度值進(jìn)行了歸一化處理,結(jié)果表明TOF-SIMS儀器可以同時(shí)檢測(cè)出所有的微量稀土元素。但是稀土元素同位素相互之間的干擾較大,儀器質(zhì)量分辨率難以分開這些同位素,需要更高質(zhì)量分辨率的儀器進(jìn)行測(cè)試。
【關(guān)鍵詞】：飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜 數(shù)據(jù)分析軟件 銅同位素 邊緣效應(yīng) 數(shù)據(jù)處理
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O657.63;P597
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-14
• 1.1 研究背景11
• 1.2 研究意義11-12
• 1.3 研究現(xiàn)狀12
• 1.4 主要工作內(nèi)容12-14
• 第2章 TOF-SIMS數(shù)據(jù)處理算法研究14-26
• 2.1 引言14
• 2.2 質(zhì)量數(shù)標(biāo)定14-17
• 2.2.1 質(zhì)量數(shù)標(biāo)定理論基礎(chǔ)14-15
• 2.2.2 質(zhì)量數(shù)標(biāo)定15-16
• 2.2.3 質(zhì)量數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)16-17
• 2.3 譜峰識(shí)別17-21
• 2.3.1 連續(xù)小波變換尋峰原理17-18
• 2.3.2 尺度參數(shù)計(jì)算18-19
• 2.3.3 譜峰識(shí)別流程19-20
• 2.3.4 譜峰識(shí)別實(shí)驗(yàn)20-21
• 2.4 峰特征信息提取21-22
• 2.5 其他算法22-25
• 2.5.1 本底扣除22
• 2.5.2 平滑濾波22-24
• 2.5.3 信噪比計(jì)算24
• 2.5.4 統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算24-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第3章 TOF-SIMS數(shù)據(jù)分析軟件開發(fā)26-34
• 3.1 引言26
• 3.2 TOF-SIMS數(shù)據(jù)分析軟件的開發(fā)環(huán)境介紹26-27
• 3.2.1 數(shù)據(jù)分析軟件的開發(fā)環(huán)境26
• 3.2.2 Matlab 與 C#混合編程的實(shí)現(xiàn)26-27
• 3.3 軟件總體設(shè)計(jì)27-28
• 3.3.1 系統(tǒng)的功能需求27
• 3.3.2 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)27-28
• 3.4 系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)28-31
• 3.4.1 模型部分28-30
• 3.4.2 視圖部分30-31
• 3.4.3 控制部分31
• 3.5 軟件測(cè)試31-32
• 3.6 本章小結(jié)32-34
• 第4章 TOF-SIMS銅同位素分析研究34-49
• 4.1 引言34
• 4.2 實(shí)驗(yàn)樣品34-35
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)樣品選擇34-35
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)樣品制備35
• 4.3 儀器與分析條件的建立35-37
• 4.3.1 儀器介紹35-36
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)分析條件的建立36-37
• 4.4 分析方法37-38
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論38-43
• 4.5.1 TOF-SIMS儀器的性能測(cè)試結(jié)果與討論38-40
• 4.5.2 樣品中銅同位素測(cè)試結(jié)果與討論40-43
• 4.6 樣品位置對(duì)同位素分析精度的影響43-48
• 4.6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)43-45
• 4.6.2 分析結(jié)果45-46
• 4.6.3 邊緣效應(yīng)產(chǎn)生原因46-48
• 4.7 本章小結(jié)48-49
• 第5章 TOF-SIMS稀土元素分析研究49-56
• 5.1 引言49-50
• 5.2 實(shí)驗(yàn)儀器及樣品50-51
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器50-51
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)樣品選擇與制備51
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論51-55
• 5.3.1 儀器性能測(cè)試51-53
• 5.3.2 樣品中稀土元素分析結(jié)果與討論53-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 第6章 全文總結(jié)56-58
• 6.1 本文主要的工作56
• 6.2 存在不足及下一步工作56-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果61-62
• 致謝62

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳小山，，林振金，姬成周，楊錫震;ION BEAM AND SIMS ANALYSIS ON DAMAGE OF GaAs DOPED WITH N~+[J];Nuclear Science and Techniques;1994年03期

2 劉大錳,金奎勵(lì),毛鶴齡;Compositional and Structural Study of Macerals in Coals and Source Rocks Using SIMS[J];Journal of China University of Mining & Technology;1997年01期

3 ;TOF-SIMS analysis: Application to ultra-thin AWA film on magnetic head[J];Science in China,Ser.A;2001年S1期

4 ;An SIMS Study on the Fingerprint Characteristics of Minerals with Special Reference to Minerals from the Jinningian Granites in the Yunnan Sector of the Xikang-Yunnan Axis[J];Acta Geologica Sinica(English Edition);1991年03期

5 ;Application of Ultra-High Resolution STXM-NEXAFS and Nano-SIMS on the Mapping of Carbon Related Samples[J];礦物學(xué)報(bào);2011年S1期

6 李榮西,梁漢東;TOF-SIMS在源巖單組分研究中的應(yīng)用[J];地學(xué)前緣;2001年02期

7 ;Zircon SIMS ages and chemical compositions from Northern Dabie Terrain:Its implication for pyroxenite genesis[J];Chinese Science Bulletin;2001年12期

8 虞鵬鵬;;SIMS分析技術(shù)及其在黃鐵礦原位微區(qū)分析微量元素測(cè)定的應(yīng)用[J];中山大學(xué)研究生學(xué)刊(自然科學(xué).醫(yī)學(xué)版);2013年01期

9 王玟珉;王秋玉;;Mn DEPLETION IN THE SURFACE LAYER OF STAINLESS STEEL 304 LN AT THE TEMPERATURE 1200 K[J];Nuclear Science and Techniques;1991年01期

10 杜美利,李春生;鏡狀體TOF-SIMS特征研究[J];中國(guó)煤田地質(zhì);2000年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 何小青;梁漢東;許世波;;硅元表面污染物的TOF-SIMS檢測(cè)[A];2007年全國(guó)質(zhì)譜學(xué)會(huì)無機(jī)質(zhì)譜、同位素質(zhì)譜、質(zhì)譜儀器和教育學(xué)專業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2007年

2 Benninghoven;X.Q. Zhou;;Surface and Thin Layer analysis by TOF-SIMS[A];2001年納米和表面科學(xué)與技術(shù)全國(guó)會(huì)議論文摘要集[C];2001年

3 王成;季峻峰;WANG Jianhua;;應(yīng)用SIMS原位分析土壤和小麥籽實(shí)中微量元素微區(qū)分布特征[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第14屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要專輯[C];2013年

4 王輝;;SIMS特種工業(yè)膜技術(shù)在礦業(yè)冶煉行業(yè)的應(yīng)用[A];第四屆全國(guó)膜分離技術(shù)在冶金工業(yè)中應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2014年

5 趙夢(mèng)璧;;應(yīng)用SIMS技術(shù)分析IC摻雜工藝[A];華東三省一市第三屆真空學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2000年

6 李少偉;趙永剛;王同興;李井懷;沈彥;張燕;;SEM/SIMS含鈾微粒分析質(zhì)量控制方法的研究[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告（第二卷）——中國(guó)核學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第4冊(cè)（核材料分卷、同位素分離分卷、核化學(xué)與放射化學(xué)分卷）[C];2011年

7 瞿欣;王家楫;;深亞微米IC超淺結(jié)的SIMS表征[A];2005年全國(guó)無機(jī)質(zhì)譜、同位素質(zhì)譜和質(zhì)譜儀器學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2005年

8 PATRICK ASAMOAH SAKYI;;SIMS ZIRCON U-Pb GEOCHRONOLOGY AND Sr-Nd ISOTOPES OF Ni-Cu-BEARING MAFIC-ULTRAMAFIC INTRUSIONS IN EASTERN TIAN SHAN AND BEISHAN IN CORRELATION WITH FLOOD BASALTS IN TARIM BASIN(NW CHINA):CONSTRAINTS ON A CA.280 MA MANTLE PLUME[A];中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所第11屆（2011年度）學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(下)[C];2012年

9 武昌平;李安利;李金英;;二次粒子質(zhì)譜(SIMS)分析堆材料表面涂層成份深度分布[A];第十一屆全國(guó)活化分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2006年

10 方培源;曹永明;;SOI材料中絕緣層界面處離子注入氟的SIMS剖析[A];2005年全國(guó)無機(jī)質(zhì)譜、同位素質(zhì)譜和質(zhì)譜儀器學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 明文;澳大利亞Sims集團(tuán)利潤(rùn)大幅增長(zhǎng)[N];中國(guó)冶金報(bào);2007年

2 趙;Sims成為全球最大廢鋼公司[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 包澤民;TOF-SIMS二次離子檢測(cè)技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 王培智;TOF-SIMS光學(xué)成像系統(tǒng)研制及激光后電離技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2016年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 石堅(jiān);TOF-SIMS分析測(cè)試技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 王光普;當(dāng)代TOF-SIMS在航天器污染分析中的可能應(yīng)用[D];清華大學(xué);2005年

3 陶強(qiáng);TOF-SIMS控制軟件的研究與開發(fā)[D];吉林大學(xué);2014年

4 吳志鵬;用于SIMS分析的LED芯片樣品制備[D];南昌大學(xué);2014年

5 武昌平;二次離子質(zhì)譜（SIMS）分析混合堆材料表面涂層成份深度分布的方法研究[D];中國(guó)原子能科學(xué)研究院;2004年

6 陳密惠;重?fù)缴楣柚辛纂s質(zhì)的SIMS定量測(cè)試方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

7 高建忠;Si基LED外延層中C、H、O污染的SIMS研究[D];南昌大學(xué);2013年

8 涂小紅;氮化鎵基LED外延片的SIMS濺射坑底形貌研究[D];南昌大學(xué);2014年

9 楊賽紅;冀北—松遼盆地白堊紀(jì)地層SIMS鋯石U-Pb定年[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué);2010年

10 梁變;基于指紋識(shí)別的SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

本文編號(hào)：1110751