TOF-SIMS在聚合物薄膜和涂層的光譜分析

飛行時間二次離子質(zhì)譜（ Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry ，TOF-SIMS）是通過高能量的一次離子束轟擊樣品表面，使樣品表面的原子或原子團吸收能量而從表面發(fā)生濺射產(chǎn)生二次粒子,這些帶電粒子經(jīng)過質(zhì)量分析器后就可以得到關(guān)于樣品表面信息的圖譜。

SIMS用于在超高真空條件下分析固體樣品中元素、分子和同位素的分布和相對濃度，是最靈敏的表面分析技術(shù)之一。SIMS可用于成像、光譜分析和深度剖面/三維分析。

光譜分析模式可用于評估聚合物涂層的組成及其橫向均勻性，同時能夠檢測和量化聚合物表面功能基團的密度。作為一種簡便而強大的技術(shù)，光譜分析在表征通過表面反應(yīng)制備的聚合物涂層方面具有重要應(yīng)用，例如聚合物刷和等離子體聚合膜。聚合物刷通常用于調(diào)節(jié)基底的化學(xué)性質(zhì)，并通過接枝或去除反應(yīng)進行制備。光譜分析可以通過評估不同蝕刻深度下刷子的成分來探測其結(jié)構(gòu)，這對于表征塊狀共聚物刷子的有序性具有重要意義。此外，表面光譜分析還可以通過繪制表面成分圖來檢驗樣品內(nèi)部及不同樣品之間的組成均勻性。這些數(shù)據(jù)可以為移植物的供體或受體移植方案的發(fā)展提供信息。例如，Schulz等人通過表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（SI-ATRP）技術(shù)，將超薄聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAAM）刷子成功轉(zhuǎn)移至硅基底上。光譜分析結(jié)果證實，每個樣品的表面均成功生長出薄PNIPAAM刷子，并且在激活劑/抑制劑（[Cu(II)]0/[Cu(I)]0）比率范圍內(nèi)，刷子的化學(xué)組成保持一致。等離子體聚合是一種常用的技術(shù)，用于在基底上制備薄而機械強度高的膜層。光譜分析能夠確定等離子體聚合涂層是否與商業(yè)可獲得的聚合物（即溶液中合成的聚合物）具有相同的化學(xué)性質(zhì)。例如，Oran等人的研究表明，等離子體聚合聚(烯丙胺)涂層的化學(xué)性質(zhì)依賴于所采用的等離子體條件，與商業(yè)參考材料存在顯著差異。這一現(xiàn)象被歸因于不同材料中分支和交聯(lián)程度的不一致。