所属系统：地球与行星物质成分和物质性质分析系统
实验室位置：地3楼149室
实验室主任：杨蔚 研究员
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我所的纳米离子探针实验室拥有一台Cameca NanoSIMS 50L型离子探针质谱仪，该设备于2010年12月引进，2011年3月通过验收并开始运行，是国内首台纳米离子探针。本实验室致力于发展高水平的微区原位分析方法，对国内外研究人员高质开放。
仪器介绍：
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Cameca NanoSIMS 50L型二次离子探针质谱仪与传统的二次离子探针质谱仪（Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS）的工作原理类似（左图为NanoSIMS 50L的离子光学示意图）。 它首先将离子源（Ion Sources）产生的一次离子，加速形成能量为1-20KeV的一次离子束（Primary Ion Beam），接着用一次离子束照射固体样品（Sample）表面，激发（溅射）出正、负二次离子（Secondary Ion Beam），再利用磁场（Magnet）分离具有不同质荷比的二次离子，然后用法拉第杯（FC）或电子倍增器（EM）测量它们的强度，最后通过测量值计算固体表面所含元素及同位素的丰度。 Cameca NanoSIMS 50L型纳米离子探针相比于传统的离子探针具有较高的灵敏度和极高的空间分辨率，这主要得益于Cameca公司对NanoSIMS 50L型纳米离子探针所做的改进，即把原来的一次离子倾斜入射改成垂直入射，并使一次离子流和二次离子流共同使用一套共轴透镜系统（见下图）。一次离子流垂直入射可达到缩小束斑直径（即提高空间分辨率）、增加离子束亮度、减小仪器扫描成像失真度的目的。使用共轴透镜系统大大缩短了接收二次离子的浸没透镜与样品表面间的距离，进而显著提高了二次离子流的接收效率以及仪器的灵敏度。 |
整体而言，纳米离子探针具有以下特点：
1.高空间分辨率。铯离子源状态下，一次束离子束斑小于50nm；氧离子源状态下，Duo-O的一次束离子束斑小于200nm，RF-O的一次束离子束斑小于70nm。
2.高传输效率。在质量分辨率为6000时，二次离子传输效率>55%；在质量分辨率为9000时，二次离子传输效率>20%。
3.极高的灵敏度。在亚微米区域内可获得微量级灵敏度。
4.多接收器。它有7个平行的质量分析器，可同时分析7种元素或同位素。同时测量的最大元素与最小元素的质量比可达到22，即Mmax/Mmin = 22。
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杨蔚，实验室主任 博士，研究员。主要从事岩石地球化学、比较行星学、离子探针分析技术研究，负责实验室测试方法研发及其在地球与行星科学中的应用。 Email：yangw@mail.iggcas.ac.cn | |
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郝佳龙，实验室成员 博士，高级工程师，测控技术与仪器专业。主要负责仪器的日常维护、维修及运行，参与测试方法研发。 Email：sean_hao@mail.iggcas.ac.cn | |
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李瑞瑛，实验室成员 博士，工程师，地球化学专业。主要负责纳米离子探针标样和技术方法研发，指导用户实验和数据处理。 Email：lry@mail.iggcas.ac.cn |
Cameca NanoSIMS 50L型二次离子探针质谱仪能够对天然矿物、固体材料或生物组织的微小区域或颗粒进行原位的同位素和微量元素分析，并能对一微小区域内元素和同位素的分布进行扫描成像。目前，国际上的NanoSIMS已被广泛应用于比较行星学、地球科学、材料科学和生物医学的研究。本所的NanoSIMS 50L型纳米离子探针已经开发出多项分析方法，主要进行如下方面的分析测试工作（实验室主要方法论著及相关应用请参见附件1）：
1) 高空间分辨的锆石 U-Pb/Pb-Pb 定年
2) 矿物微量元素分布图像分析（可定量）
3) 生物、环境样品元素及同位素图像分析
4) 磷灰石和硅酸盐玻璃的水含量及H同位素分析
5) 磷灰石挥发分含量和Cl同位素分析
6) 高空间分辨C-O-S同位素分析
Cameca NanoSIMS 50L型二次离子探针功能很多，国际上不同实验室侧重面有所不同，用户如果找不到自己适宜的项目，请与实验室人员联系，我们将视该项目的研究现状提供相应建议。
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测试项目 |
实验时间 |
收费标准 |
备注 | |
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所外用户 |
所内用户 | |||
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点分析/成图分析 |
9:00-22:00 |
25000元/天 |
20000元/天 |
14:00后开始的分析按半天计；适用于一般样品分析。 |
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成图分析 |
按实际情况计 |
3000元/时 |
2400元/时 |
每小时可成图2-3张，成图区域不超过40 m40 m；适用于生物、环境等样品分析。 |
* 收费标准自2023年11月起施行。
* 具体测试项目结合样品的实际情况决定。
* 研究人员/仪器使用者，在经过实验室技术人员的操作培训后，自行在仪器上进行观察和测试分析，实验室提供技术支持和服务保障。
* 样品分析完成后，经核查无误，实验室技术负责人即发出分析测试报告，随后发出收费通知。请送样人在接到收费通知后，尽快完成交费手续。
注：本实验室不负责样品制备。
纳米离子探针实验室预约实验流程、样品制备说明请参见附件1；如需预约实验请填写附件2并发送邮件至sean_hao@mail.iggcas.ac.cn，由实验室综合衡量样品测试的可行性和必要性，决定是否适宜上机分析 。如有疑问，可电话咨询 010-82998009。
附件1：《中国科学院地质与地球物理研究所纳米离子探针实验室用户须知》
实验室位于北京市朝阳区北土城西路19号，健德桥东100米，邮编100029。中国科学院地质与地球物理研究所，地3楼149室。电话：010-82998009。
