JP2001023563A

JP2001023563A - ナノクラスター解析用高質量分析装置

Info

Publication number: JP2001023563A
Application number: JP11194087A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sumiyama; 兼治隅山; Takehiko Hihara; 岳彦日原; Taketoshi Saitou; 建勇齋藤; Satoyuki Futamura; 智行二村
Original assignee: NIPPON BIITEC KK; Japan Science and Technology Corp
Current assignee: NIPPON BIITEC KK; Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2001-01-26
Anticipated expiration: 2019-07-08
Also published as: JP3080950B1

Abstract

(57)【要約】【課題】粒径が十数ｎｍ程度のサイズが大きいクラス
ターでも、容易に質量（サイズ）の分析を可能とする。【解決手段】ナノクラスター解析用高質量分析装置
は、所定の方向から飛来するイオンクラスターの軌道を
その飛来方向に対して直交する方向に加速度を与える第
一の偏向電極３０、３１と、この第一の偏向電極３０、
３１で偏向されたイオンクラスターに前記飛来方向と逆
方向に加速度を与える第二の偏向電極３２、３３と、こ
の第二の偏向電極３２、３３で軌道が変えられたイオン
クラスターを検出するコレクター３６とを備える。コレ
クター３６としてはマイクロチャンネルプレートが使用
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飛来するイオンを
電場により加速度を与え、その軌道を偏向させた上で検
出し、その偏向電圧等によりイオンの質量を分析するナ
ノクラスター解析用高質量分析装置に関する。特に粒径
十数ｎｍ程度の大きな粒径を有するイオンクラスターを
質量分析するのに好適なナノクラスター解析用高質量分
析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属や半導体薄膜を成膜する手段とし
て、真空蒸着法やスパッタリング法が使用されている。
例えば、スパッタリング法は、真空チャンバーの中に対
向して配置した陰極と陽極との間に高電圧を印加すると
共に、真空チャンバー内を１０^-2〜１０^-3Ｔｏｒｒ程度
のグロー放電領域に維持し、陰極上に保持したターゲッ
トをスパッタリングすることにより発生した金属蒸気を
基板上に堆積させ、成膜するものである。

【０００３】スパッタリング法は、高融点且つ低蒸気圧
の元素や化合物を成膜できる利点がある。しかし、従来
におけるグロー放電領域で行うスパッタリング法では、
ｎｍサイズのクラスターは基板上でしか形成されず、こ
の場合クラスターサイズや分散状態を制御できない。ク
ラスターのサイズを揃えるには、気相中でのクラスター
形成が不可欠である。

【０００４】そこで、高融点且つ低蒸気圧の元素や化合
物を速い成膜速度をもって堆積できる手法として、数Ｔ
ｏｒｒ程度の比較的高いガス圧のアーク放電領域でスパ
ッタリングすることにより、ターゲットから発生した分
子を比較的高いガス圧の中で凝集させることにより、比
較的粒径が大きなクラスターを発生させ、これを基板上
に堆積させる手法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】前記のように、基
板上にクラスターを堆積して薄膜を成膜する場合、その
薄膜を形成する物質を同定するためには、クラスターの
質量分析が必要となる。しかし、クラスターは分子レベ
ルの粒子に比べて質量が大きいため、従来の四重極型あ
るいは、飛行時間型の質量分析装置では分析することが
できない。そこで本発明は、粒径が十数ｎｍ程度のサイ
ズが大きいクラスターでも、容易に質量の分析を可能と
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明では、飛来してくるイオンクラスターに加速
度を与え、その軌道を偏向する偏向電極３０、３１及び
３２、３３を２段に設け、まず第一の偏向電極３０、３
１で飛来してくるイオンクラスターに、その飛来方向に
対して直交する方向に加速度を与え、さらに第二の偏向
電極３２、３３でそのイオンクラスターに、当初の飛来
方向と逆方向の加速度を与える。このようにして、この
イオンクラスターが検出可能となり、質量（サイズ）分
析ができる。

【０００７】すなわち、本発明によるナノクラスター解
析用高質量分析装置は、所定の方向から飛来するイオン
クラスターの軌道をその飛来方向に対して直交する方向
に加速度を与える第一の偏向電極３０、３１と、この第
一の偏向電極３０、３１で偏向されたイオンクラスター
に前記飛来方向と逆方向に加速度を与える第二の偏向電
極３２、３３と、この第二の偏向電極３２、３３で軌道
が変えられたイオンクラスターを検出する検出器とを備
えることを特徴とするものである。

【０００８】第一の偏向電極３０、３１は、イオンクラ
スターの軌道を挟んで対向した一対の電極３０、３１か
らなる。また、第二の偏向電極３２、３３は、前記第一
の偏向電極３０、３１が対向した方向と直交する方向に
対向する一対の電極３２、３３からなる。そして、第一
の偏向電極３０、３１と第二の偏向電極３２、３３に
は、１〜１０ｋＶの加速電圧が印加される。

【０００９】このナノクラスター解析用高質量分析装置
では、第一の偏向電極３０、３１に１〜１０ｋＶという
高い加速電圧を加えてイオンクラスターの飛来方向に対
して直交する方向に加速度を与え、さらに第二の偏向電
極３２、３３に１〜１０ｋＶという高い加速電圧を加え
てイオンクラスターに当初の飛来方向と逆方向に加速度
を与えることにより、粒径十数ｎｍの比較的大きなイオ
ン粒子を分析することができる。

【００１０】検出器には、イオンクラスターの検出位置
を含めて検出可能なコレクター３６が使用される。すな
わち、イオンクラスターのコレクター３６としてプレー
ト間に高電圧を印加したマイクロチャンネルプレートが
使用される。前記第二の偏向電極３２、３３によりイオ
ンクラスターに加速電圧を加えたうえで、このマイクロ
チャンネルプレートからなるコレクター３６でイオンク
ラスターを検出し、前記加速電圧とそれを与えた方向の
検出位置とにより、イオンクラスターの質量（サイズ）
を分析する。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１に本発明によるナノクラスター解析用高質量分析装
置と、イオンクラスターを発生するクラスター発生装置
との全体の概要を示し、図２にナノクラスター解析用高
質量分析装置の要部を拡大して示している。

【００１２】まず、イオンクラスターの発生装置の構成
について説明する。イオンクラスターの発生装置が収納
された第一の真空チャンバー１の中央に円筒形のクーリ
ングケース３が収納され、固定されている。このクーリ
ングケース３の内部はスパッタ室２２となっている。ク
ーリングケース３の外周に巻き付けて設けた冷却配管４
中を液体窒素等の冷媒が循環し、前記スパッタ室２２の
内部が冷却されるようになっている。

【００１３】このスパッタ室２２には、希ガス導入用の
配管１４が接続され、マスフローコントローラ１５で流
量制御されながら、配管１４を介してＨｅガス等の希ガ
スがスパッタ室２２に導入される。これらにより、スパ
ッタ室２２は１〜１０Ｔｏｒｒ程度のガス圧に維持され
る。このスパッタ室２２の分圧は、真空計１６により測
定され、メカニカルブースターポンプで排気しながら前
記のマスフローコントローラ１５で制御される。他方、
このスパッタ室２２には、真空チャンバー１の一端側に
設けた排気ポートにターボ分子ポンプ等の真空ポンプ５
が接続されており、予め１０^-8Ｔｏｒｒ程度の高真空度
が達成できるようになっている。

【００１４】図１においてクーリングケース３の中心軸
上、右端面にノズル２６が開口しており、このノズル２
６を介してスパッタ室２２が真空チャンバー１内の別の
部屋２３に通じている。このスパッタ室２２の中央部に
は、クラスターを発生させるターゲット２０を保持する
陰極１８が配置されている。この陰極１８は、円筒形の
トランスファーロッド２１の一端側に設けられ、前記ノ
ズル２６に向けて設置されている。

【００１５】トランスファーロッド２１は、真空チャン
バー１及びクーリングケース３の中心軸上に配置されて
いると共に、その他端は、図１の真空チャンバー１にお
いて左端面に設けたシーリングガイド１０に気密にシー
ルされた状態でスライド自在に支持されている。このト
ランスファーロッド２１は、前記シーリングガイド１０
にガイドされた状態で、図１に矢印で示すように、その
長手方向にスライドできるため、前記の陰極１８の位置
を同方向に調整することができるようになっている。

【００１６】陰極１８の内部には、同心状に複数個の磁
石３４が配置され、これにより陰極１８上に磁界が形成
される。また、この陰極１８の内部には、前記トランス
ファーロッド２１の内部を通した冷却配管１３を介して
冷却水が循環され、冷却される。陰極１８の前面には、
表面上に希ガス原子イオンを衝突させてスパッタリング
するターゲット２０が保持される。

【００１７】陰極１８とその前面のターゲット２０の周
囲は円筒形のシールドカバー２で覆われており、このシ
ールドカバー２の前面はターゲット２０の中心に向けて
迫り出し、その内周縁部が陰極１８とターゲット２０の
外周側をカバーしている。これにより、陰極１８とター
ゲット電極２０は、ターゲット電極２０から蒸発した金
属原子が後述する基板３２に向けて発射する経路を除い
てシールドカバー２で覆われている。

【００１８】このシールドカバー２の前面部分とターゲ
ット２０との間に間隔が形成され、この間隙は０．３ｍ
ｍ程度に設定されている。これらシールドカバー２とそ
の周囲の部材は、フッ素系樹脂等の耐高圧の絶縁被膜、
例えば商標名「テフロン」等でコーティングしておくと
よい。

【００１９】図１に示すように、前記トランスファーロ
ッド２１の内部に希ガス導入用の配管１１が配置され、
この配管１１が前記シールドカバー２の内周部分に接続
されている。さらにこのシールドカバー２の内周部分
は、同シールドカバー２の前面部分とターゲット２０と
の間隔に通じている。マスフローコントローラ１２によ
り流量制御しながら、前記配管１１から希ガスとしてＡ
ｒガスを導入すると、このＡｒガスは、前記シールドカ
バー２の内側を通ってシールドカバー２の前面部分とタ
ーゲット２０との間隔からスパッタ室２２内に流れる。

【００２０】第一の真空チャンバー１の前記トランスフ
ァーロッド２１のシーリングガイド１０が設けられたの
と反対側の端部に質量分析装置が収納された第二の真空
チャンバー３５が接続されている。前記ターゲット２０
側のスパッタ室２２と第二の真空チャンバー３５との間
は、隔壁によって複数の部屋２３、２４、２５に区画さ
れている。ターゲット２０と質量分析装置の真空チャン
バー３５とを結ぶ直線の経路上にノズル２６、２７、２
８、２９が配置され、前記スパッタ室２２と第二の真空
チャンバー３５を含む隣接する複数の部屋２３、２４、
２５は、これらノズル２６、２７、２８、２９を介して
のみ通じている。

【００２１】前述のように、スパッタ室２２は、配管１
１、１４を通してＡｒ、Ｈｅ等の希ガスが導入されると
共に、メカニカルブースターポンプ６で排気され、１〜
１０Ｔｏｒｒ程度の真空度に維持される。また、前記の
第二の真空チャンバー３５は、ターボ分子ポンプ等の真
空ポンプ９が接続され、１０^-8Ｔｏｒｒ程度の真空度に
維持される。そして、これらスパッタ室２２から第二の
真空チャンバー３５に至る部屋２３はメカニカルブース
ターポンプ、部屋２４、２５には、ターボ分子ポンプ
７、８が接続され、それぞれ１０^-2Ｔｏｒｒ、１０^-4Ｔ
ｏｒｒ、１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度に維持される。す
なわち、スパッタ室２２から第二の真空チャンバー３５
に近くなるに従って、部屋２３、２４、２５の真空度が
段階的に高く（ガス圧が低く）なるように維持される。
部屋２３には真空計１７が取り付けられ、その部分の真
空度が計測される。

【００２２】第二の真空チャンバー３５が第一の真空チ
ャンバー１に接続されたポートには、オリフィス板３８
が設けられ、このオリフィス板３８にクラスターが通過
する窓が開口している。第一の真空チャンバー１のスパ
ッタ室２２側で発生したイオンクラスターは、このオリ
フィス板３８の窓で制限された経路でのみ第二の真空チ
ャンバー３５側に飛来する。

【００２３】ターゲット２０の中心とこのオリフィス板
３８の窓の中心とを結ぶイオンクラスターの飛行経路を
挟んでその上下に対向して第一の偏向電極３０、３１が
配置されている。この偏向電極３０、３１は一対のグリ
ッド状の電極からなり、少なくとも上側の偏向電極３１
は、イオンクラスターが通過できるようになっている。

【００２４】図２に示すように、下側の偏向電極３０に
はＶａの電圧が、上側の偏向電極３１にはＶｂの電圧が
印加される。ターゲット２０を保持した陰極１８に対
し、これらの偏向電極３０、３１は陽極となるため、何
れも正の高電位に保持されるが、図示の例では、正に帯
電したイオンクラスターに図２において上方向の加速度
を与えるため、上側の偏向電極３１の電位Ｖｂが下側の
偏向電極３０の電位Ｖａより低く設定されている。図２
においてＶａ−Ｖｂがイオンクラスターの上方向の加速
電圧となる。例えばＶａが８ｋＶ程度の場合、Ｖｂは６
ｋＶの電位に設定される。

【００２５】これらの第一の偏向電極３０、３１は、接
地されたシールド電極４０で覆われている。これらのシ
ールド電極４０のうち、少なくとも上側は格子状であっ
て、イオンクラスターが通過できる。これら第一の偏向
電極３０、３１とシールド電極４０の上には、偏向電極
３０、３１が対向した方向と直交する方向、すなわち図
２において左右方向に対向して第二偏向電極３２、３３
が配置されている。この第二の偏向電極３２、３３は、
一対の電極からなり、ターゲット２０側から前記オリフ
ィス板３８の窓を通して第二の真空チャンバー３５内に
飛来したイオンクラスターにその飛来方向と逆方向への
加速度を与えるものである。従って、ターゲット２０か
ら遠い方の偏向電極３２の電位が他方の偏向電極３３よ
り高い電位に維持される。例えば偏向電極３２が正の電
位であるＶｃに維持され、他方の偏向電極３３が接地さ
れ、０Ｖ電位とされる。

【００２６】偏向電極３２、３３の電位差は、分析対象
となるイオンクラスターの質量、第二の偏向電極３２、
３３の対向距離及び第二の偏向電極３２、３３の長さ
（図２において上下方向の寸法）に応じて選択される。
例えば、偏向電極３２、３３の対向距離を１００ｍｍ、
上下方向の長さ寸法を２００ｍｍとし、分析対象となる
イオンクラスターの質量が１０^-22〜１０^-18ｋｇ程度と
した場合、偏向電極３３の電位０Ｖ、偏向電極３２の電
位Ｖｃ＝１〜１０ｋＶ程度の電位差が選択され、電界
（電場）にして１０ｋＶ／ｍ〜１００ｋＶ／ｍ程度が選
択される。

【００２７】この第二の偏向電極３２、３３が対向した
空間を挟んで、前記第一の偏向電極３０、３１と対向す
るようイオンクラスターのコレクター３６が配置されて
いる。このコレクター３６は、マルチチャンネルプレー
トからなり、第二の偏向電極３２、３３が対向した方向
に或る程度の長さを有する。具体的には、第二の偏向電
極３２、３３の対向距離と同等の長さを有し、例えば、
第二の偏向電極３２、３３の対向距離を１００〜２００
ｍｍとして場合、マイクロチャンネルプレートからなる
コレクター３６の長さも１００〜２００ｍｍ程度とす
る。このマルチャンネルプレートからなるコレクター３
６の前面側のプレートと背面側のプレートとにそれぞれ
Ｖｄ、Ｖｅの負の高電位が設定される。例えば、Ｖｄ＝
−７ｋＶ、Ｖｅ＝−５ｋＶ程度に設定される。

【００２８】コレクター３６は、接地されたシールド３
７に覆われている。また、このコレクター３６は、第二
の真空チャンバー３５（図１参照）の外部に設けた検出
器３９に接続され、この検出器３９により、コレクター
３６にイオンクラスターが衝突した位置を含めてイオン
クラスターが検出される。

【００２９】このような構成からなるクラスター発生装
置と質量分析装置とを使用し、第一の真空チャンバー１
側で、金属からなるターゲット２０をスパッタリング
し、発生したターゲット分子を凝集化してクラスターと
し、これを第二真空チャンバー３５側に設けた質量分析
装置で質量分析する。次に、その手順について説明す
る。

【００３０】まず、このスパッタ室２２のガス分子を、
真空チャンバー１の排気ポートに接続した真空ポンプ５
により排除する。これにより、スパッタ室２２を１０^-8
Ｔｏｒｒ程度の真空度とすることができ、清浄雰囲気で
のクラスター形成を保証している。

【００３１】前述のように、図１に示すマスフローコン
トローラ１５により流量制御しながら、配管１４を通し
て、Ｈｅガスがスパッタ室２２に導入される。また、マ
スフローコントローラ１２により流量制御しながら、配
管１１からＡｒガスを導入し、このＡｒガスをシールド
カバー２の前面部分とターゲット２０との間隙からスパ
ッタ室２２内に流す。このときノズル２６を通して、メ
カニカルブースターポンプ６で排気する。

【００３２】これに対し、第二の真空チャンバー３５側
はターボ分子ポンプ９により排気し、１０^-8Ｔｏｒｒ程
度の高い真空度に維持する。そして、これらスパッタ室
２２から第二の真空チャンバー３５に至る中間の部屋２
３は、メカニカルブースターポンプ、部屋２４，２５は
ターボ分子ポンプ７、８で排気し、それぞれ１０^-2Ｔｏ
ｒｒ、１０^-4Ｔｏｒｒ、１０^-6Ｔｏｒｒと、段階的に高
い真空度（低いガス圧）に維持する。

【００３３】この状態で、クーリングケース（接地）に
対して陰極１８に負の高電圧を印加する。また、シール
ドカバー２も接地し、０電位とする。通常、シールドカ
バー２の前面部分とターゲット２０との間がアーク放電
領域におかれ、アーク放電が発生するので、シールドカ
バー２の前面部分とターゲット２０との間の間隔を０．
３ｍｍ程度の間隔に設定することにより、異常放電が起
こりにくく、安定したグロー放電が維持される。

【００３４】このグロー放電と陰極１８の内部の磁石３
４の磁場とにより、ターゲット２０の表面近くのＡｒ原
子が励起、イオン化される。このイオンは陰極１８に印
加された負の高電圧により加速され、ターゲット２０の
表面に衝突してターゲット２０をスパッタリングする。
このスパッタリングにより、ターゲット２０から金属原
子が蒸発する。

【００３５】このターゲット２０から飛び出した金属原
子は、１〜１０Ｔｏｒｒと比較的ガス圧が高いスパッタ
室２２内を通る過程で凝集し、或る程度サイズが大きな
イオンクラスターとして成長する。ここで、図１におい
てトランスファーロッド２１をシーリングガイド１０に
沿って矢印で示す方向に移動し、ターゲット２０を移動
すると、図１に示すターゲット２０とノズル２６までの
距離を変えることができる。これにより、ターゲット２
０から飛び出した金属原子が隣のより気圧の低い部屋２
３に至るまでに飛来する距離、つまりクラスターの成長
領域の距離を変えることができ、任意で均一な大きさの
イオンクラスターを第二の真空チャンバー３５側に取り
出すことができる。

【００３６】また、シールドカバー２の前面部分とター
ゲット２０との間隙からスパッタ室２２内にＡｒガスを
流すことにより、シールドカバー２の前面部分やターゲ
ット２０の表面にクラスターが堆積するのが防止され、
シールドカバー２とターゲット２０との短絡等による障
害が制御される。

【００３７】ターゲット室２２で発生したイオンクラス
ターは、ノズル２６、２７、２８、２９を通って順次真
空度が段階的に高くなった部屋２３、２４、２５を通過
し、さらにオリフィス板３８の窓を通過し、１０^-7Ｔｏ
ｒｒ程度の高い真空度に維持された第二の真空チャンバ
ー３５に飛来する。

【００３８】第二の真空チャンバー３５に飛来したイオ
ンクラスターは、まず第一の偏向電極３０、３１に印加
した電位差によりオリフィス板３８の窓を通過した直後
の軌道に対して直交する方向、具体的には図１及び図２
において上方に加速度が与えられる。これにより、図２
に示すようにイオンクラスターの飛行軌道が曲げられ、
第二の偏向電極３２、３３が対向した領域に飛来する。

【００３９】このイオンクラスターは、続いて第二の偏
向電極３２、３３に印加した電位差により、イオンクラ
スターがオリフィス板３８の窓を通過した直後の軌道と
逆方向、すなわち１８０゜異なる方向に加速度が与えら
れる。これにより、イオンクラスターの軌道が曲げられ
ながらコレクター３６に衝突する。このとき、マイクロ
チャンネルプレートからなるコレクター３６は、イオン
クラスターの衝突とその衝突位置を検出する。

【００４０】図３は、イオンクラスターの質量（ｋｇ）
とマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）からなるコレ
クター３６の検出位置との関係の一例を示すものであ
る。ここでは、コレクター３６の中央を０とし、それよ
りターゲット２０に近い側を−、ターゲット２０より遠
い側を＋として検出位置を表している。

【００４１】なお、図３では第一の偏向電極３０、３１
の電位Ｖａ、Ｖｂをそれぞれ、Ｖａ＝８ｋＶ、Ｖｂ＝６
ｋＶ、第二の偏向電極３３の電位を０Ｖ、コレクター３
６のプレートの電圧Ｖｄ、ＶｅをそれぞれＶｄ＝−７ｋ
Ｖ、Ｖｅ＝−５ｋＶとし、一方の第二の偏向電極３２の
電位を＋２ｋＶ、＋４ｋＶ、＋５ｋ及び＋６ｋＶとし
た。

【００４２】この図３から明らかなように、例えば、第
二の偏向電極３２の電位を＋６ｋＶとしたとき、最大約
４×１０^-21ｋｇの質量のイオンクラスターが検出でき
る。そして、コレクター３６においてイオンクラスター
の約−５０ｍｍ〜約＋５０ｍｍまでの１００ｍｍの間の
検出位置により、３×１０^-23ｋｇ〜４×１０^-21ｋｇ
の範囲で、そのイオンクラスターの質量を分析できる。
また、第二の偏向電極３２の電位を＋２ｋＶとしたと
き、最大約１．５×１０^-21ｋｇの質量のイオンクラス
ターが検出できる。そして、コレクター３６においてイ
オンクラスターの約−５０ｍｍ〜約＋５０ｍｍまでの１
００ｍｍの間の検出位置により、１０^-25ｋｇ〜１．５
×１０^-21ｋｇの範囲で、そのイオンクラスターの質量
を分析できる。

【００４３】図４は、長さ２００ｍｍのマイクロチャン
ネルプレート（ＭＣＰ）を使用し、同様にイオンクラス
ターを分析した結果である。ここでは、イオンクラスタ
ーの質量を原子単位（ａｍｕ）で表している。また、第
二の偏向電極３２、３３の電位差を電界（電場）で表し
ている。なお、第二の偏向電極３２、３３の対向距離は
２００ｍｍである。コレクター３６上のイオンクラスタ
ーの検出位置は、やはりその中央を０とし、それよりタ
ーゲット２０に近い側を−、ターゲット２０より遠い側
を＋として表している。

【００４４】図４から明らかなように、例えば第二の偏
向電極３２の電位勾配を＋６０ｋＶ／ｍ（電位差１２ｋ
Ｖ）としたとき、最大約８×１０⁶ａｍｕの質量のイオ
ンクラスターが検出できることになる。そして、コレク
ター３６におけるイオンクラスターの約−１００ｍｍ〜
約＋１００ｍｍまでの２００ｍｍの間の検出位置によ
り、１〜８×１０⁶ａｍｕのイオンクラスターの質量を
分析できる。これは直径に換算して十数ｎｍ程度までの
大きさに相当する。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のナノクラス
ター解析用高質量分析装置によれば、粒径が十数ｎｍ程
度（質量１〜８×１０⁶ａｍｕ程度）のサイズが大きい
クラスターでも、容易に検出し、その質量を分析するこ
とができる。また、イオンクラスターに与える加速度電
圧とコレクター３６におけるイオンクラスターの衝突位
置によりそのイオンクラスターの質量を分析することが
できるので、正確にクラスターの質量を分析することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるナノクラスター解析用高質量分析
装置をクラスター発生装置と共にその全体の概要を示し
た概略縦断側面図である。

【図２】同ナノクラスター解析用高質量分析装置の要部
を拡大して示す要部概略拡大縦断側面図である。

【図３】本発明によるナノクラスター解析用高質量分析
装置を使用して検出したイオンクラスターの質量とマイ
クロチャンネルプレート上のクラスター検出位置との関
係を示すグラフである。

【図４】やはり本発明によるナノクラスター解析用高質
量分析装置を使用して検出したイオンクラスターの質量
とマイクロチャンネルプレート上のクラスター検出位置
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１真空チャンバー２０ターゲット３０第一の偏向電極３１第一の偏向電極３２第二の偏向電極３３第二の偏向電極３５第二の真空チャンバー３６コレクター３６

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月７日（２０００．３．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】すなわち、本発明によるナノクラスター解
析用高質量分析装置は、所定の方向から真空雰囲気中に
飛来するイオンクラスターの軌道をその飛来方向に対し
て直交する方向に加速度を与える第一の偏向電極３０、
３１と、この第一の偏向電極３０、３１で偏向されたイ
オンクラスターに前記飛来方向と逆方向に加速度を与え
る第二の偏向電極３２、３３と、この第二の偏向電極３
２、３３で軌道が変えられたイオンクラスターを検出す
る検出器とを備えることを特徴とするものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】１真空チャンバー２０ターゲット３０第一の偏向電極３１第一の偏向電極３２第二の偏向電極３３第二の偏向電極３５第二の真空チャンバー３６コレクター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者齋藤建勇茨城県ひたちなか市中根4946−３ (72)発明者二村智行茨城県東茨城郡内原町鯉渕大和5011 Ｆターム(参考） 5C038 FF04 FF10 HH06 HH18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオンクラスターの質量を分析する装置
において、所定の方向から飛来するイオンクラスターの
軌道をその飛来方向に対して直交する方向に加速度を与
える第一の偏向電極（３０）、（３１）と、この第一の
偏向電極３０、３１で偏向されたイオンクラスターに前
記飛来方向と逆方向に加速度を与える第二の偏向電極
（３２）、（３３）と、この第二の偏向電極（３２）、
（３３）で軌道が曲げられたイオンクラスターを検出す
るナノクラスター解析用高質量分析装置。
【請求項２】第一の偏向電極（３０）、（３１）がイ
オンクラスターの軌道を挟んで対向した一対の電極（３
０）、（３１）からなることを特徴とする請求項１に記
載のナノクラスター解析用高質量分析装置。
【請求項３】第二の偏向電極（３２）、（３３）が前
記第一の偏向電極（３０）、（３１）が対向した方向と
直交する方向に対向する一対の電極（３２）、（３３）
からなることを特徴とする２に記載のナノクラスター解
析用高質量分析装置。
【請求項４】第一の偏向電極（３０）、（３１）と第
二の偏向電極（３２）、（３３）には、１〜１０ｋＶの
加速電圧が印加されることを特徴とする請求項３に記載
のナノクラスター解析用高質量分析装置。
【請求項５】検出器は、イオンクラスターの検出位置
を含めてイオンクラスターが検出可能なコレクター（３
６）を備えるることを特徴とする請求項１〜４の何れか
に記載のナノクラスター解析用高質量分析装置。
【請求項６】検出器のコレクター（３６）は、プレー
ト間に高電圧を印加したマイクロチャンネルプレートで
あることを特徴とする請求項５に記載のナノクラスター
解析用高質量分析装置。