用于通过质谱仪进行亚微米元素图像分析的设备和方法与流程

技术特征：

1.一种用于对平面样本进行元素分析的质谱仪系统，所述质谱仪系统包括：

a)样本接口，其包括固持器，所述固持器被构造来固持包括平面样本的基底；

b)原离子源，其能够利用直径小于1mm的原离子束来照射所述平面样本上的区段，其中利用所述原离子照射所述平面样本引起从与所述平面样本相关联的染色元素衍生的二次元素原子离子的产生；以及

c)正交离子质荷比分析器，其定位在样本接口下游，所述分析器被配置来通过飞行时间根据二次元素原子离子的质荷比来将所述二次元素原子离子进行分离；

d)主要离子检测器，其用于检测所述二次元素原子离子并且产生质谱测量结果；以及

e)同步器，其将所述质谱测量结果与所述平面样本上的位置相关联，

其中所述系统被配置成使得所述原离子束跨所述平面样本进行二维扫描。

2.如权利要求1所述的质谱仪系统，其中所述系统被配置成使得所述原离子源在所述原离子束跨所述平面样本扫描时连续照射所述平面样本。

3.如前述任一项权利要求所述的质谱仪系统，其中所述原离子束的所述直径可调至10nm至1mm的范围内的选定直径。

4.如前述任一项权利要求所述的质谱仪系统，其中所述系统被配置来：

执行所述平面样本的第一区域的第一扫描，以收集第一组数据；并且

执行所述平面样本的所述第一区域的第二扫描，以收集第二组数据；

其中所述第一扫描的所述原离子束的所述直径比所述第二扫描的所述原离子束的所述直径大至少两倍，并且所述同步器将所述质谱测量结果与所述平面样本上的位置和所述扫描的计时相关联。

5.如前述任一项权利要求所述的质谱仪系统，其中所述系统被配置来：

使用直径比所述第二扫描的所述束的所述直径小的原离子束来执行所述平面样本的所述第一区域的第三扫描以收集第三组数据。

6.如前述任一项权利要求所述的质谱仪系统，其中使用具有在100nm至100μm的范围内的直径的原离子束来收集所述第一组数据，并且使用具有在10nm至1μm的范围内的直径的原离子束来收集所述第二组数据。

7.如前述任一项权利要求所述的质谱仪系统，其中所述系统被配置来：

a)将所述平面样本移动到限定位置，从而向所述原离子束呈现平面样本上的第一区域并且

b)跨所述第一区域光栅扫描所述原离子束，以产生所述第一区域的多个质谱测量结果。

8.如权利要求7所述的质谱仪系统，其中所述系统被配置来：

c)在已收集到所述第一区域的所述多个质谱测量结果之后，将所述平面样本移动到第二限定位置，从而向所述原离子束呈现所述平面样本上的第二区域；并且

d)跨所述第二区域光栅扫描所述原离子束，以产生所述第二区域的多个质谱测量结果。

9.如权利要求8所述的质谱仪系统，其还包括重复步骤c)和d)，直到已收集到足够的数据为止。

10.如前述任一项权利要求所述的质谱仪系统，其中所述平面样本安放在导电基底上，其中所述基底的表面已耗尽产生所述二次元素原子离子的原子。

11.如前述任一项权利要求所述的质谱仪系统，其中所述原离子束将所述平面样本中的质量标记电离，并且所述质谱测量结果包括所述质量标记的丰度和标识。

12.如前述任一项权利要求所述的质谱仪系统，其中所述原离子束是氧、氙、氩、金、铋镓、SF₆或C₆₀离子束。

13.如前述任一项权利要求所述的质谱仪系统，其中所述质量标记包括具有21-29、39-47、57-79或89的原子序数的元素。

14.如前述任一项权利要求所述的质谱仪系统，其中所述系统包括能量过滤装置，所述能量过滤装置被配置来在所述二次元素原子离子通过所述分析器分离之前使所述二次元素原子离子富集。

15.一种用于重建平面样本的图像的方法，其包括：

将包括染色元素的所述平面样本置于如权利要求1所述的质谱仪系统的所述固持器中；以及

使用如权利要求1所述的质谱仪系统来产生包含所述平面样本的区域的质谱测量结果的数据文件，其中所述质谱测量结果与所述平面样本上的位置相关联；以及

使用所述质谱测量结果重建所述平面样本的图像。

16.如权利要求15所述的方法，其还包括将所述数据文件和/或所述图像发送到远程位置。

17.如权利要求15或16所述的方法，其中所述方法包括：

执行所述平面样本的全扫描以识别感兴趣的区域；并且

通过以下方式重新扫描所述感兴趣的区域：

i)以比所述全扫描更高的分辨率来光栅扫描所述离子束；

ii)使用具有比所述全扫描更小的直径的原离子束；

iii)利用比所述全扫描更长的区段采集时间，从而收集每区段更多的质谱或者从每区段更多的离子收集光谱

iv)利用比所述全扫描更大的质量范围，从而测量每区段更大数目的元素同位素质量。

18.如权利要求17所述的方法，其中在所述初始全扫描中以计算方式或手动地识别所述感兴趣的区域；并且

后续成像分析省略所述平面基底中发现已全无样本的区域。

19.如权利要求15-18中任一项所述的方法，其中基于质荷种类的单独或组合水平利用颜色或阴影标度来重建所述平面样本的视觉图像。

20.如权利要求15-18中任一项所述的方法，其中在屏幕上显示所述图像，或者产生具有质荷信息的所述图像的电子文件。

21.一种方法，其包括：

接收通过如权利要求15所述的方法获得的数据。