化学百科知识点-扫描质子微探针介绍

化学是自然科学的一种，在分子、原子层次上研究物质性质、组成、结构与变化规律的科学。化学与工业、农业、日常生活、医学、材料等均有十分紧密的联系。同学们你们可用用自己学到的化学知识来说明生活中的一些现象吗?下面小编为大家推荐一篇文章，即化学百科知识点-扫描质子微探针介绍。

扫描质子微探针(scanning proton microprobe)缩写SPM，简称质子微探针，是基于物质中待测原子受微米尺度质子束激发时放出的特征X射线的鉴别，实现对元素组成分析的技术。特点是能对微小样品或样品上的微小区域进行无损直观的高灵敏度多元素分析，或高空间分辨率的密度分布分析。元素相对分析灵敏度可达1微克/克，比扫描电子微探针高2-3个量级。因此，扫描质子微探针自20世纪70年代初问世于英国哈威尔实验室以来，发展极其迅速，已成为一种重要的核分析技术。借助电子计算机控制扫描和数据运算，最后由计算机给出各元素在样品中的分布。

1、原理

将质子加速器产生的高能质子束准直、聚焦成微米束，对样品作扫描分析，高能质子与样品原子相互作用而释放出X射线，X射线的能量与强度取决于样品微区中元素的种类含量。质子能量一般为兆电子伏量级，这一能量的质子束对大多数元素都有较高的电离截面，约为10-10厘米量级，同时在样品中引起的轫致辐射却比电子低得多，因此其分析灵敏度高。

2、方法

扫描质子微探针的关键是使由加速器产生的质子束的束斑尺寸(又称空间分辨率)聚焦至微米乃至亚微米量级。尽管最简便的方法是用微孔准直器，但由此产生的微束强度太低，又无法作扫描分析。现代的扫描质子微探针均采用聚焦方法，即用两组或数组磁四极透镜将质子束聚焦成微米尺寸。现已能产生微米至亚微米的质子束。

扫描方式可用步进扫描和随机扫描两种方法。由于聚焦后的质子束的束流密度高，采用步进逐点扫描方法易使样品局部区域产生热损伤和辐射损伤，因此常用随机扫描方式，使扫描范围内各点接受束流轰击的概率相等，从而保证被测各点的束流及测量条件相近。扫描质子微探针的实验装置主要由质子加速器、微束系统和分析系统等组成。

对薄样品的扫描质子微探针的定量分析一般用内标法或薄标样刻度法，分析精度可达5%;对厚样品，由于基体效应和二次荧光增强效应的影响，定量分析较困难，一般通过建立理论模型和使用基本参数，无标样定量分析软件程序，对厚样品进行定量元素分析。

3、应用

扫描质子微探针的无损、直观、微区微量多元素分析的特点，使它在生物、环境、材料、地质、考古、法学等领域中有广泛的应用价值。典型例子是在生命科学中的单细胞微量元素分析。单个细胞的大小一般为20-50微米，其中所含元素的相对浓度约为1-10微克/克量级，因此空间分辨率达微米量级的扫描质子微探针是分析单个细胞中微量元素分布的好方法，亦最能体现扫描质子微探针的特色。环境科学中可实现对单颗大气粒子的元素分析;地质科学中可用于深海锰结核中元素的微区分析;材料科学中用于大规模集成电路表面杂质的分析等。由于X射线探测器窗的吸收，扫描质子微探针无法测定原子序数小于11的元素。

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