DE2906285C2 - Ionenquelle für die Feldionisation oder die Felddesorption sowie Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Ionenquelle für die Feldionisation oder die Felddesorption sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number
DE2906285C2
DE2906285C2 DE2906285A DE2906285A DE2906285C2 DE 2906285 C2 DE2906285 C2 DE 2906285C2 DE 2906285 A DE2906285 A DE 2906285A DE 2906285 A DE2906285 A DE 2906285A DE 2906285 C2 DE2906285 C2 DE 2906285C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
base
microneedles
ion source
whiskers
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2906285A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2906285A1 (de
Inventor
Itsuo Minoo Osaka Katakuse
Hisashi Takarazuka Hyogo Matsuda
Takekiyo Toyonaka Osaka Matsuo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka University NUC
Original Assignee
Osaka University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka University NUC filed Critical Osaka University NUC
Publication of DE2906285A1 publication Critical patent/DE2906285A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2906285C2 publication Critical patent/DE2906285C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12431—Foil or filament smaller than 6 mils
    • Y10T428/12438—Composite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12528—Semiconductor component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • Y10T428/12826—Group VIB metal-base component
    • Y10T428/12833—Alternative to or next to each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12889—Au-base component

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

30
Die Erfindung betrifft eine Ionenquelle für die Feldionisation oder die Feiddesorption mit einem Emitter, der eine Basis uud eir^ Vielzahl von auf der Oberfläche der Basis stehenden Mikronadeln (Whiskern) aufweist. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer Ionenquelle der zuvor beschriebenen Art
Ionenquellen der in Rede stehenden Art dienen im Rahmen der Massenspektrometrie zur Ionisierung von Atomen und Molekülen. Die bekannte Ionenquelle von der die Erfindung ausgeht (vgl. die Literatunuelle »messtechnik« Jg. 82, Heft 5, 1974, Seite 119 und 120), weist einen Emitter auf, auf dem Mikronadeln (Whisker) aus Kohlenstoff vorgesehen sind. Diese Mikronadeln (Whisker) aus Kohlenstoff bedürfen zum Aufwachsen sehr hoher Feldstärken. Es bedarf daher einer erheblichen Erfahrung und einer sehr genauen experimentellen Arbeit, um wenigstens einigermaßen brauchbare Emitter zu erhalten (vgl. Seite 119, linke Spalte, erster und zweiter Textabsatz der Literaturstelle). Wegen der zum Aufwachsen der Mikronadeln (Whisker) aus Kohlenstoff benötigten hohen Feldstärken kommt für das Trägermaterial des Emitters, die Basis, nur ein Draht mit sehr geringem Durchmesser in Frage. Der Durchmesser des als Basis dienenden Metalldrahtes wird bei der bekannten Ionenquelle allerdings nach unten dadurch begrenzt, daß noch eine einigermaßen ausreichende mechanische Stabilität gegeben ist. Bei der bekannten Ionenquelle ist der Drahtdurchmesser 10 μπι.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Ionenquelle anzugeben, die eine hohe mechanische Stabilität aufweist.
Die erfindungsgemäße Ionenquelle, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mikronadeln (Whisker) aus Silizium, vorzugsweise aus amorphem Silizium, bestehen. Da Silizium-Mikronadeln (Silizium-Whisker) bei erheblich geringeren Feldstärken aufwachsen können als die bekannten Mikronadeln aus Kohlenstoff, kann der Drahtdurchmesser des Trägermaterials größer gewählt werden. In der Praxis hat sich gezeigt, daß Drahtdurchmesser von etwa 60 .um gewählt werden können. Dadurch ist der Emitter der erfindungsgemäßen Ionenquelle in mechanischer Hinsicht sehr stabil.
Mikronadeln (Whisker) aus Silizium haben Wachstumszeiten von maximal 10 Minuten, während Kohlenstoff-Mikronadeln Wachstumszeiten von bis zu 15 Stunden aufweisen, so daß der Herstellungsaufwand für Ionenquellen der erfindungsgemäßen Art ziemlich gering ist
Die zuvor erläuterte erfindungsgemäße Ionenquelle kann mit besonderem Vorteil nach einem Verfahren hergestellt werden, bei dem die Basis in einer Atmosphäre, die eine gasförmige Verbindung des Materials der Mikronadeln (Whisker) enthält, durch Stromfluß erhitzt wird und dadurch die Mikronadeln (Whisker) auf der Basis aufwachsen und das dadurch gekennzeichnet ist daß vorab die Basis im Vakuum mit Gold bedampft und anschließend vorgewärmt wird und daß als gasförmige Verbindung ein siliziumhaltiges Gas verwendet wird. Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die Basis Gold in einer Schichtdicke von einigen 10 nm aufgedampft. Außerdem ist es zweckmäßig, als siliziumhaltiges Gas Silangas zuzuführen, und zwar vorzugsweise mit einem Druck von 60 bis 200 mbar.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt
F i g. 1 eine ionenquelle für die Feldionisation oder die Feiddesorption in einem Massenspektrometer, rein schematisch und
F i g. 2 eine Ionenquelle gemäß F i g. I in Verbindung mit einer schematisch dargestellten Vorrichtung zu deren Herstellung.
Die in Fig. 1 dargestellte Ionenquelle ist für die Feldionisation oder die Feiddesorption bestimmt und weist einen Emitter E auf, der seinerseits eine Basis 1 und eine Vielzahl von auf der Oberfläche der Basis 1 stehenden Mikronadeln (Whiskern) la aufweist. Die Mikronadeln (Whisker) la bestehen aus Silizium, hier aus amorphem Silizium, während die Basis 1 aus einem eine aufgedampfte Goldschicht tragenden Wolframdraht besteht.
F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen eines Emitters E Zur Herstellung eines solchen Emitters wird als Basis 1 ein Wolframdraht mit einem Durchmesser von 60 μπι zwischen die Enden zweier Tragdrähte 7 geschweißt. Der Emitter Eist in einer Vakuumkammer 6 angeordnet, die zunächst evakuiert wird. Daraufhin wird im Vakuum die Basis 1 mit Gold in einer Schichtdicke von einigen 10 nm bedampft, und zwar an den Stellen, an denen die Mikronadeln (Whisker) la gezüchtet werden sollen. Danach wird der Emitter E etwa I min vorgewärmt, indem der Wolframdraht von einer Stromquelle 8 mit einem Gleichstrom von 0,9 A bei einer Spannung von 0,45 V gespeist wird.
Nach diesem Vorwärmen des Emitters E wird ein Ventil 11 geöffnet, so daß aus einer Gasflasche 12 in die Vakuumkammer 6 ein siliziumhaltiges Gas, hier Silangas (SiH4 5% + Ar 95%), einströmen kann, bii in der Vakuumkammer 6 ein Druck von 60 bis 200 mbar vorliegt.
Wenn nun von der Stromquelle 8 erneut in den Wolframdraht der Basis 1 der Strom von 0,9A bei 0,45 V geschickt wird, wachsen innerhalb einer Zeitspanne von I bis 10 min eine Anzahl von Mikronadeln (Whiskern) 1 a, welche jeweils eine Länge von 20 um und einen Durchmesser von 0,2 μπι haben und aus amorphem Silizium bestehen. Die Zeit für das Wachstum ändert sich mit dein Druck des Silangases. Die Länge und der Durchmesser der Mikronadeln (Whisker) la läßt sich durch Veränderung der Temperatur veräudern, zu welchem Zweck durch den Wolframdraht unterschiedliche elektrische Ströme geleitet werden können. Der auf diese Weise hergestellte Emitter E ist dann zum Einsatz gemäß F i g. 1 bereit
In Fig. 1 sind dem Emitter E gegenüber eineis Elektrode 2, Linsenelektroden 3,4 und ein Hauptschlitz
5 angeordnet
Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung besitzt außer den bereits erwähnten Teilen einen Druckmesser 9, eine Vorpumpe 10 und eine Öldiffusionspumpe 13.
Die Eigenschaften der zuvor beschriebenen Ionenquelle wurden experimentell ermittelt und ergaben, daß die auf Azeton angewandte FI-Methode eine Ionisierungsleistung von ca. 3,8 - 106 A/mbar hat, während sie bei der FD-Methode mit Cholesterol- bzw. OligopeptidProbenU ■ 10-'°Coulomb^gbzw.Z2 - 10-'1CoU-lomb^g betrug. Diese Werte sind höher als die Ionisierungsleistungen üblicher Kohlenstoff-Emitter für Ionenquellen.
Auch -in' chemischer Hinsicht zeigte der Emitter weder in einer sauren noch in einer basischen Lösung eine merkbare Zerstörung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Ionenquelle für die Feldionisation oder die Feiddesorption mit einem Emitter, der eine Basis und eine Vielzahl von auf der Oberfläche der Basis stehenden Mikronadeln (Whiskern) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikronadeln (Whisker) (la) aus Silizium, vorzugsweise aus amorphem Silizium, bestehen.
2. Verfahren zur Herstellung einer Ionenquelle nach Anspruch 1, bei dem die Basis in einer Atmosphäre, die eine gasförmige Verbindung des Materials der Mikronadeln (Whisker) enthält, durch Stromfluß erhitzt wird und dadurch die Mikronadeln (Whisker) auf der Basis aufwachsen, dadurch gekennzeichnet, daß vorab die Basis im Vakuum mit Gold bedampft und anschließend vorgewärmt wird und daß als gasförmige Verbindung ein siliziumhaltiges Gas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnpt,daß auf die Basis Gold in einer Schichtdikke von einigen iO nm aufgedampft «ird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als siliziumhaltiges Gas Silangas zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das siliziumhaltige Gas mit einem Druck von 60 bis 200 mbar zugeführt wird.
DE2906285A 1978-08-12 1979-02-19 Ionenquelle für die Feldionisation oder die Felddesorption sowie Verfahren zu deren Herstellung Expired DE2906285C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP53098574A JPS608574B2 (ja) 1978-08-12 1978-08-12 イオン源用半導体エミツタ−

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2906285A1 DE2906285A1 (de) 1980-02-14
DE2906285C2 true DE2906285C2 (de) 1983-11-10

Family

ID=14223433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2906285A Expired DE2906285C2 (de) 1978-08-12 1979-02-19 Ionenquelle für die Feldionisation oder die Felddesorption sowie Verfahren zu deren Herstellung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4301369A (de)
JP (1) JPS608574B2 (de)
DE (1) DE2906285C2 (de)
GB (1) GB2028574A (de)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4446373A (en) * 1981-01-12 1984-05-01 Sony Corporation Process and apparatus for converged fine line electron beam treatment objects
US4382186A (en) * 1981-01-12 1983-05-03 Energy Sciences Inc. Process and apparatus for converged fine line electron beam treatment of objects
JPS57132632A (en) * 1981-02-09 1982-08-17 Hitachi Ltd Ion source
US4592799A (en) * 1983-05-09 1986-06-03 Sony Corporation Method of recrystallizing a polycrystalline, amorphous or small grain material
US4559102A (en) * 1983-05-09 1985-12-17 Sony Corporation Method for recrystallizing a polycrystalline, amorphous or small grain material
US4703256A (en) * 1983-05-09 1987-10-27 Sony Corporation Faraday cups
JPS61237890A (ja) * 1985-04-13 1986-10-23 Chuo Jidosha Kogyo Kk 泥水循環式噴射ポンプ
JPS6251775A (ja) * 1985-08-30 1987-03-06 Mitsubishi Electric Corp ポンプ装置
JPS6252278A (ja) * 1985-09-02 1987-03-06 Taiyo Valve Seisakusho:Kk キノコ弁型チェッキ弁
JPS6291071U (de) * 1985-11-28 1987-06-10
JPH0417822Y2 (de) * 1986-04-01 1992-04-21
JPH0319649Y2 (de) * 1986-05-14 1991-04-25
US5014217A (en) * 1989-02-09 1991-05-07 S C Technology, Inc. Apparatus and method for automatically identifying chemical species within a plasma reactor environment
US5447763A (en) * 1990-08-17 1995-09-05 Ion Systems, Inc. Silicon ion emitter electrodes
US6445006B1 (en) 1995-12-20 2002-09-03 Advanced Technology Materials, Inc. Microelectronic and microelectromechanical devices comprising carbon nanotube components, and methods of making same
US5872422A (en) * 1995-12-20 1999-02-16 Advanced Technology Materials, Inc. Carbon fiber-based field emission devices
US6215248B1 (en) * 1997-07-15 2001-04-10 Illinois Tool Works Inc. Germanium emitter electrodes for gas ionizers
DE19963317A1 (de) * 1999-12-22 2001-07-12 Hans Bernhard Linden Verfahren und Vorrichtung zur schonenden Ionisierung von Analysensubstanzen
CN108994531A (zh) * 2018-07-20 2018-12-14 宁波江丰电子材料股份有限公司 Gdms聚焦部件及其加工方法
CN112151352B (zh) * 2020-09-24 2024-01-26 中国科学院合肥物质科学研究院 一种质谱进样电离装置及其工作方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3466485A (en) * 1967-09-21 1969-09-09 Bell Telephone Labor Inc Cold cathode emitter having a mosaic of closely spaced needles
US3457478A (en) * 1967-10-26 1969-07-22 Du Pont Wound film capacitors
US3852595A (en) * 1972-09-21 1974-12-03 Stanford Research Inst Multipoint field ionization source
JPS5325632B2 (de) * 1973-03-22 1978-07-27
JPS5436828B2 (de) * 1974-08-16 1979-11-12
DE2639841C3 (de) * 1976-09-03 1980-10-23 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Solarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
US4175234A (en) * 1977-08-05 1979-11-20 University Of Virginia Apparatus for producing ions of thermally labile or nonvolatile solids
US4163918A (en) * 1977-12-27 1979-08-07 Joe Shelton Electron beam forming device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS608574B2 (ja) 1985-03-04
US4301369A (en) 1981-11-17
JPS5525942A (en) 1980-02-25
DE2906285A1 (de) 1980-02-14
GB2028574A (en) 1980-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2906285C2 (de) Ionenquelle für die Feldionisation oder die Felddesorption sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE2312413A1 (de) Verfahren zur herstellung von matrixkreisen mit in serie geschalteten gattern
DE1148024B (de) Diffusionsverfahren zum Dotieren eines Silizium-Halbleiterkoerpers fuer Halbleiterbauelemente
DE1279848B (de) Verfahren zum grossflaechigen Kontaktieren eines einkristallinen Siliziumkoerpers
DE2217737A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leitungssystems
DE1200403B (de) Verfahren zur Herstellung einer elektrisch isolierenden Schicht zwischen zwei duennen, elektrisch leitenden Schichten
DE2322952A1 (de) Verfahren zum herstellen von horden aus silizium oder siliziumcarbid fuer diffusionsprozesse
DE1789062C3 (de) Verfahren zum Herstellen von Metallkontaktschichten für Halbleiteranordnungen
DE1105068B (de) Verfahren zur Herstellung von Vielfachdioden
DE1564136C3 (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
DE1614800C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Planartransistors mit Tetrodeneigenschaften
DE2529484C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden von Silicium auf einem Substrat
DE2906359C2 (de) Ionenquelle für die Feldionisation einer fluiden Probe und Verfahren zu deren Herstellung
DE1619973A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Silicium
DE2453918B2 (de) Verfahren zur herstellung eines elektrischen kontaktstuecks
DE875968C (de) Elektrisch unsymmetrisch leitendes System
DE2202827B2 (de) Gitterelektrode für elektrische Entladungsgefäß^ und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1278194B (de) Verfahren zum Vakuumaufdampfen von stabilen duennen Siliciummonoxyd-Schichten
DE2532608A1 (de) Monolithisch integrierte schaltung und planardiffusionsverfahren zur herstellung
EP0569004B1 (de) Vorrichtung zum Verändern des statischen elektrischen Potentials einer aus Isoliermaterial gebildeten Oberfläche
DE2840933C2 (de) Verfahren zur Herstellung eins zylindrischen Grundkörpers eines Nadelträgers für die Abtastnadel eines Tonabnehmers sowie mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellter Nadelträger
DE2543079A1 (de) Verfahren zum herstellen von festkoerperkondensatoren
DE1163975C2 (de) Verfahren zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften von Halbleiteranordnungen
WO2015197729A1 (de) Verfahren zum wachstum von vertikal ausgerichteten einwandigen kohlenstoffnanoröhren mit gleichen elektronischen eigenschaften sowie zum vervielfältigen von einwandigen kohlenstoffnanoröhren mit gleichen elektronischen eigenschaften
DE1719477C3 (de) Vorrichtung zum Trennen von Gasgemischen

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
OI Miscellaneous see part 1
8139 Disposal/non-payment of the annual fee
8125 Change of the main classification

Ipc: H01J 49/16

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee