JP2002048736A - 平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置 - Google Patents
平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高中エネルギーのイオンビームが入射した試
料にて後方散乱された散乱イオンを，前記イオンビーム
と平行な磁場を用いてビーム軸に収束させる従来の平行
磁場型ラザフォード後方散乱分析装置では，散乱イオン
のエネルギー弁別のためにアイリス型のスリットが用い
られており，スリットに対する入射角が小さい，すなわ
ち試料からの出射角が小さく，試料表面近傍の深さ方向
の元素分布に敏感な散乱イオンの通過率が小さかった。 【解決手段】 本発明は，イオンビームのビーム軸に沿
って所定の間隙を設けて配置された対の円筒状部材を用
いて散乱イオンを弁別することにより，前記入射角が小
さな散乱イオンの通過率を向上させることを図ったもの
である。
料にて後方散乱された散乱イオンを，前記イオンビーム
と平行な磁場を用いてビーム軸に収束させる従来の平行
磁場型ラザフォード後方散乱分析装置では，散乱イオン
のエネルギー弁別のためにアイリス型のスリットが用い
られており，スリットに対する入射角が小さい，すなわ
ち試料からの出射角が小さく，試料表面近傍の深さ方向
の元素分布に敏感な散乱イオンの通過率が小さかった。 【解決手段】 本発明は，イオンビームのビーム軸に沿
って所定の間隙を設けて配置された対の円筒状部材を用
いて散乱イオンを弁別することにより，前記入射角が小
さな散乱イオンの通過率を向上させることを図ったもの
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，高中エネルギーの
イオンビームが入射した試料にて後方散乱された散乱イ
オンを，前記イオンビームと平行な磁場を用いてビーム
軸に収束させる平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装
置に関するものである。
イオンビームが入射した試料にて後方散乱された散乱イ
オンを，前記イオンビームと平行な磁場を用いてビーム
軸に収束させる平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開平７−１９０９６３号公報に
は，高中エネルギーのイオンビームが入射した試料にて
後方散乱された散乱イオンを，前記イオンビームと平行
な磁場を用いてビーム軸に収束させる平行磁場型ラザフ
ォード後方散乱分析装置が記載されている。前記公報に
記載された平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置の
概略構成を図２に示す。図２に示す如く，４００ｋＶ程
度の高電圧が給電されたイオン源１から発せられたヘリ
ウムイオンビーム２は，加速管３を通過中に該加速管３
に印加された電圧によって加速され，試料４に向かう。
試料４表面において，弾性散乱された散乱イオン５は，
ソレノイドコイル６１及びマグネットヨーク６２からな
る電磁石（磁場発生手段に対応）６によって発生された
イオンビーム２のビーム軸に平行な磁場によって，軌道
が曲げられ，螺旋運動を行いながら繰り返しビーム軸に
交叉する（収束する）軌道を描く。特定のエネルギーと
散乱角とをもった散乱イオン５がビーム軸に収束する位
置にイオンビーム２を中心に通すように，アイリス型の
スリット（散乱イオン弁別用部材に対応）７が配置され
ており，そのスリット７により特定のエネルギーと散乱
角を有する散乱イオン５のみを弁別し，再度発散してい
く散乱イオン５を２次元の散乱イオン検出器８により検
出しエネルギースペクトルを得ていた。
は，高中エネルギーのイオンビームが入射した試料にて
後方散乱された散乱イオンを，前記イオンビームと平行
な磁場を用いてビーム軸に収束させる平行磁場型ラザフ
ォード後方散乱分析装置が記載されている。前記公報に
記載された平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置の
概略構成を図２に示す。図２に示す如く，４００ｋＶ程
度の高電圧が給電されたイオン源１から発せられたヘリ
ウムイオンビーム２は，加速管３を通過中に該加速管３
に印加された電圧によって加速され，試料４に向かう。
試料４表面において，弾性散乱された散乱イオン５は，
ソレノイドコイル６１及びマグネットヨーク６２からな
る電磁石（磁場発生手段に対応）６によって発生された
イオンビーム２のビーム軸に平行な磁場によって，軌道
が曲げられ，螺旋運動を行いながら繰り返しビーム軸に
交叉する（収束する）軌道を描く。特定のエネルギーと
散乱角とをもった散乱イオン５がビーム軸に収束する位
置にイオンビーム２を中心に通すように，アイリス型の
スリット（散乱イオン弁別用部材に対応）７が配置され
ており，そのスリット７により特定のエネルギーと散乱
角を有する散乱イオン５のみを弁別し，再度発散してい
く散乱イオン５を２次元の散乱イオン検出器８により検
出しエネルギースペクトルを得ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで，前記平行磁
場型ラザフォード後方散乱分析装置では，散乱イオンが
イオンビーム２のビーム軸に収束する際，前記ビーム軸
に垂直な平面に対する入射角は，運動量保存則から，前
記平面と平行に配置された試料からの出射角と等しくな
ることが知られている。前記アイリス型のスリット７を
用いると，スリット７に対する入射角が大きな，すなわ
ち試料表面から大きな出射角で出射された散乱イオンに
ついては高い通過率を得ることができる。しかしなが
ら，試料表面から小さな出射角で出射された散乱イオン
は，スリット７に小さな入射角で入射するため，スリッ
トの厚みや，不可避な設置角度誤差などが原因となっ
て，通過率が減少してしまう。試料表面から小さな出射
角で出射された散乱イオンは，試料表面近傍の深さ方向
の元素分布に敏感なため（試料表面近傍の深さ方向の元
素分布の影響が現れ易いため），通過率が低いと，感度
性能が低下し，試料に関する貴重な情報が損なわれてし
まうことになる。本発明は，このような従来の技術にお
ける課題を鑑みてなされたものであり，試料表面近傍の
深さ方向の元素分布に敏感な試料表面から小さな出射角
度で出射された散乱イオンを高い通過率で通過させるこ
とが可能な平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置を
提供することを目的とするものである。
場型ラザフォード後方散乱分析装置では，散乱イオンが
イオンビーム２のビーム軸に収束する際，前記ビーム軸
に垂直な平面に対する入射角は，運動量保存則から，前
記平面と平行に配置された試料からの出射角と等しくな
ることが知られている。前記アイリス型のスリット７を
用いると，スリット７に対する入射角が大きな，すなわ
ち試料表面から大きな出射角で出射された散乱イオンに
ついては高い通過率を得ることができる。しかしなが
ら，試料表面から小さな出射角で出射された散乱イオン
は，スリット７に小さな入射角で入射するため，スリッ
トの厚みや，不可避な設置角度誤差などが原因となっ
て，通過率が減少してしまう。試料表面から小さな出射
角で出射された散乱イオンは，試料表面近傍の深さ方向
の元素分布に敏感なため（試料表面近傍の深さ方向の元
素分布の影響が現れ易いため），通過率が低いと，感度
性能が低下し，試料に関する貴重な情報が損なわれてし
まうことになる。本発明は，このような従来の技術にお
ける課題を鑑みてなされたものであり，試料表面近傍の
深さ方向の元素分布に敏感な試料表面から小さな出射角
度で出射された散乱イオンを高い通過率で通過させるこ
とが可能な平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置を
提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに，本発明は，イオンビームが入射した試料にて後方
散乱された散乱イオンを検出するための散乱イオン検出
器と，前記イオンビームと平行な磁場を少なくとも前記
試料から前記散乱イオン検出器にかけて発生させる磁場
発生手段と，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入
射する前記イオンビームを通過させると共に，前記磁場
発生手段の磁場により前記イオンビームのビーム軸に収
束した前記散乱イオンを前記散乱イオン検出器側に通過
させる散乱イオン弁別用部材と，を具備してなる平行磁
場型ラザフォード後方散乱分析装置において，前記散乱
イオン弁別用部材が，前記イオンビームのビーム軸に沿
って所定の間隙を設けて配置された対の円筒状部材を含
み，前記円筒状部材の中空部で前記イオンビームを通過
させると共に，前記対の円筒状部材の間隙で前記散乱イ
オンを通過させるものであって，前記散乱イオン検出器
が，前記対の円筒状部材の間隙を通過した前記散乱イオ
ンを検出してなることを特徴とする平行磁場型ラザフォ
ード後方散乱分析装置として構成されている。この発明
では，散乱イオン弁別用部材として，イオンビームのビ
ーム軸に沿って所定の間隙を設けて配置された対の円筒
状部材が用いられる。対の円筒状部材の中空部をイオン
ビームが通過し，試料にて後方散乱された散乱イオン
は，対の円筒状部材の間隙を通過するのである。前記ビ
ーム軸に沿って対の円筒状部材を配置すると，前記対の
円筒状部材の間隙は，ビーム軸に垂直な平面付近に向け
て開放された開口を形成するようになる。この場合，ア
イリス型のスリットのように，その厚みや設置角度誤差
の影響を受けずに，高い通過率で試料表面から小さな出
射角で出射された散乱イオンを検出することが可能とな
る。前記散乱イオンを検出する散乱イオン検出器は，例
えば前記ビーム軸と垂直な平面と平行な方向に検出方向
を向けて配置すればよい。これによって，試料表面から
小さな出射角で出射された散乱イオンの感度性能を従来
より向上させることができ，その結果，試料表面近傍の
深さ方向の元素分布を好適に解析し得る平行磁場型ラザ
フォード後方散乱分析装置を提供することができる。と
ころで，上述のように試料表面近傍の深さ方向の元素分
布を解析しようとして，試料表面から小さな出射角で出
射された散乱イオンを検出する場合，試料表面近傍の深
さ方向の元素分布に比較的影響を受けない試料表面から
大きな出射角で出射された散乱イオンが散乱イオン検出
器に入射してしまい，ノイズとなって解析性能を損ねて
しまう恐れがある。そこで，前記平行磁場型ラザフォー
ド後方散乱分析装置において，前記散乱イオン弁別用部
材に，前記対の円筒状部材の間隙に配置された，前記円
筒状部材の外径よりも大きな径を有する円形の開口を備
えた板状のスリットを含める。前記板状のスリットによ
って，試料表面から大きな出射角で出射された散乱イオ
ンを，散乱イオン検出器に対して遮蔽することが可能と
なり，ノイズの発生を抑えることができる。また，前記
平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置では，特定の
エネルギーと散乱角を有する散乱イオンは，平行磁場に
よって螺旋軌道を描きながら散乱イオン検出器側に進
み，イオンビームのビーム軸に収束するが，散乱イオン
には複数回ビーム軸に収束するものがある。これについ
て，前記平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置にお
いて，前記散乱イオン弁別用部材に，前記散乱イオンが
前記イオンのビーム軸に収束する他の位置に前記イオン
のビーム軸に沿って所定の間隙を設けて配置された，他
の対の円筒状部材を含めれば，複数回収束する散乱イオ
ンに対してエネルギー弁別を複数回行うことが可能とな
り，散乱イオン検出器に入射する散乱イオンのエネルギ
ー分解能を向上させることができる。
めに，本発明は，イオンビームが入射した試料にて後方
散乱された散乱イオンを検出するための散乱イオン検出
器と，前記イオンビームと平行な磁場を少なくとも前記
試料から前記散乱イオン検出器にかけて発生させる磁場
発生手段と，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入
射する前記イオンビームを通過させると共に，前記磁場
発生手段の磁場により前記イオンビームのビーム軸に収
束した前記散乱イオンを前記散乱イオン検出器側に通過
させる散乱イオン弁別用部材と，を具備してなる平行磁
場型ラザフォード後方散乱分析装置において，前記散乱
イオン弁別用部材が，前記イオンビームのビーム軸に沿
って所定の間隙を設けて配置された対の円筒状部材を含
み，前記円筒状部材の中空部で前記イオンビームを通過
させると共に，前記対の円筒状部材の間隙で前記散乱イ
オンを通過させるものであって，前記散乱イオン検出器
が，前記対の円筒状部材の間隙を通過した前記散乱イオ
ンを検出してなることを特徴とする平行磁場型ラザフォ
ード後方散乱分析装置として構成されている。この発明
では，散乱イオン弁別用部材として，イオンビームのビ
ーム軸に沿って所定の間隙を設けて配置された対の円筒
状部材が用いられる。対の円筒状部材の中空部をイオン
ビームが通過し，試料にて後方散乱された散乱イオン
は，対の円筒状部材の間隙を通過するのである。前記ビ
ーム軸に沿って対の円筒状部材を配置すると，前記対の
円筒状部材の間隙は，ビーム軸に垂直な平面付近に向け
て開放された開口を形成するようになる。この場合，ア
イリス型のスリットのように，その厚みや設置角度誤差
の影響を受けずに，高い通過率で試料表面から小さな出
射角で出射された散乱イオンを検出することが可能とな
る。前記散乱イオンを検出する散乱イオン検出器は，例
えば前記ビーム軸と垂直な平面と平行な方向に検出方向
を向けて配置すればよい。これによって，試料表面から
小さな出射角で出射された散乱イオンの感度性能を従来
より向上させることができ，その結果，試料表面近傍の
深さ方向の元素分布を好適に解析し得る平行磁場型ラザ
フォード後方散乱分析装置を提供することができる。と
ころで，上述のように試料表面近傍の深さ方向の元素分
布を解析しようとして，試料表面から小さな出射角で出
射された散乱イオンを検出する場合，試料表面近傍の深
さ方向の元素分布に比較的影響を受けない試料表面から
大きな出射角で出射された散乱イオンが散乱イオン検出
器に入射してしまい，ノイズとなって解析性能を損ねて
しまう恐れがある。そこで，前記平行磁場型ラザフォー
ド後方散乱分析装置において，前記散乱イオン弁別用部
材に，前記対の円筒状部材の間隙に配置された，前記円
筒状部材の外径よりも大きな径を有する円形の開口を備
えた板状のスリットを含める。前記板状のスリットによ
って，試料表面から大きな出射角で出射された散乱イオ
ンを，散乱イオン検出器に対して遮蔽することが可能と
なり，ノイズの発生を抑えることができる。また，前記
平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置では，特定の
エネルギーと散乱角を有する散乱イオンは，平行磁場に
よって螺旋軌道を描きながら散乱イオン検出器側に進
み，イオンビームのビーム軸に収束するが，散乱イオン
には複数回ビーム軸に収束するものがある。これについ
て，前記平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置にお
いて，前記散乱イオン弁別用部材に，前記散乱イオンが
前記イオンのビーム軸に収束する他の位置に前記イオン
のビーム軸に沿って所定の間隙を設けて配置された，他
の対の円筒状部材を含めれば，複数回収束する散乱イオ
ンに対してエネルギー弁別を複数回行うことが可能とな
り，散乱イオン検出器に入射する散乱イオンのエネルギ
ー分解能を向上させることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して，本発
明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な例であっ
て，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。ここに，図１は本発明の実施の形態に係る平行磁場
型ラザフォード散乱分析装置の要部を説明するための図
である。本発明の実施の形態に係る平行磁場型ラザフォ
ード散乱分析装置の基本的な構成は，従来の平行磁場型
ラザフォード散乱分析装置と同様である。図１に示すの
は，本発明における平行磁場型ラザフォード散乱分析装
置の特徴的な構成に係る，散乱イオン検出器と，散乱イ
オン弁別用部材との具体例である。散乱イオン検出器
は，イオンビームが入射した試料にて後方散乱された散
乱イオンを検出するためのものであり，また散乱イオン
弁別用部材は，前記散乱イオン検出器側から前記試料に
入射する前記イオンビームを通過させると共に，前記イ
オンビームのビーム軸に平行な磁場により前記イオンビ
ームのビーム軸に収束した前記散乱イオンを前記散乱イ
オン検出器側に通過させるものである。図１に示す如
く，前記散乱イオン弁別用部材は，イオンビームのビー
ム軸２１（図中の黒矢印はイオンビームの進行方向を示
す）に沿って所定の間隔を設けて配置された対の円筒状
部材７１，７２を含み，前記円筒状部材７１，７２の中
空部７１１，７２１で前記イオンビームを通過させると
共に，前記対の円筒状部材７１，７２の間隙７０で前記
散乱イオン（その軌道を実線５１にて示す）を通過させ
るものである。さらに，本発明の実施の形態に係る平行
磁場型ラザフォード後方散乱分析装置では，図１に示す
如く，前記散乱イオン弁別用部材に，前記対の円筒状部
材７１，７２の間隙７０に配置された，前記円筒状部材
７１，７２の外径よりも大きな径を有する円形の開口７
３１を備えた板状のスリット７３が含まれる。また，前
記散乱イオン検出器には，例えば２つのＰＳＤ８１が用
いられ，前記円筒状部材７１，７２の間隙７０を通過し
た前記散乱イオンを検出し得るように，ＰＳＤ８１の検
出方向８１１は，それぞれビーム軸２１に垂直な平面と
平行な方向に向けられている。前記円筒状部材７１，７
２，スリット７３は，散乱イオンがイオンビームのビー
ム軸２１に収束する位置Ｃを基準に配置される。前記円
筒状部材７１，７２の中心軸は前記ビーム軸２１上にあ
り，前記位置Ｃから前記円筒状部材７１までの距離と前
記位置Ｃから前記円筒状部材７２までの距離は同じであ
る。また，スリット７３の円形の開口７３１の中心は前
記位置Ｃにある。
明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な例であっ
て，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。ここに，図１は本発明の実施の形態に係る平行磁場
型ラザフォード散乱分析装置の要部を説明するための図
である。本発明の実施の形態に係る平行磁場型ラザフォ
ード散乱分析装置の基本的な構成は，従来の平行磁場型
ラザフォード散乱分析装置と同様である。図１に示すの
は，本発明における平行磁場型ラザフォード散乱分析装
置の特徴的な構成に係る，散乱イオン検出器と，散乱イ
オン弁別用部材との具体例である。散乱イオン検出器
は，イオンビームが入射した試料にて後方散乱された散
乱イオンを検出するためのものであり，また散乱イオン
弁別用部材は，前記散乱イオン検出器側から前記試料に
入射する前記イオンビームを通過させると共に，前記イ
オンビームのビーム軸に平行な磁場により前記イオンビ
ームのビーム軸に収束した前記散乱イオンを前記散乱イ
オン検出器側に通過させるものである。図１に示す如
く，前記散乱イオン弁別用部材は，イオンビームのビー
ム軸２１（図中の黒矢印はイオンビームの進行方向を示
す）に沿って所定の間隔を設けて配置された対の円筒状
部材７１，７２を含み，前記円筒状部材７１，７２の中
空部７１１，７２１で前記イオンビームを通過させると
共に，前記対の円筒状部材７１，７２の間隙７０で前記
散乱イオン（その軌道を実線５１にて示す）を通過させ
るものである。さらに，本発明の実施の形態に係る平行
磁場型ラザフォード後方散乱分析装置では，図１に示す
如く，前記散乱イオン弁別用部材に，前記対の円筒状部
材７１，７２の間隙７０に配置された，前記円筒状部材
７１，７２の外径よりも大きな径を有する円形の開口７
３１を備えた板状のスリット７３が含まれる。また，前
記散乱イオン検出器には，例えば２つのＰＳＤ８１が用
いられ，前記円筒状部材７１，７２の間隙７０を通過し
た前記散乱イオンを検出し得るように，ＰＳＤ８１の検
出方向８１１は，それぞれビーム軸２１に垂直な平面と
平行な方向に向けられている。前記円筒状部材７１，７
２，スリット７３は，散乱イオンがイオンビームのビー
ム軸２１に収束する位置Ｃを基準に配置される。前記円
筒状部材７１，７２の中心軸は前記ビーム軸２１上にあ
り，前記位置Ｃから前記円筒状部材７１までの距離と前
記位置Ｃから前記円筒状部材７２までの距離は同じであ
る。また，スリット７３の円形の開口７３１の中心は前
記位置Ｃにある。
【０００６】本発明の実施の形態に係る平行磁場型ラザ
フォード後方散乱分析装置において，イオンビームは前
記円筒状部材７１，７２の中空部（前記円筒状部材７
１，７２の中心軸上）を通過する。前記円筒状部材７
１，７２を通過したイオンビームが試料にて後方散乱さ
れると，散乱イオンは前記円筒状部材７１，７２側に戻
ってくる。前記ビーム軸２１に垂直な面に平行に配置さ
れた試料にて後方散乱されたときの散乱イオンの出射角
と，前記位置Ｃを含む前記ビーム軸２１に垂直な平面に
散乱イオンが入射するときの入射角θとは同じになる。
前記対の円筒状部材７１，７２は，互いに対向する端面
の縁部７１２，７２２によって，前記入射角θの最大値
θmax を定める。前記入射角θが前記最大値θmax より
も大きい場合，前記位置Ｃに収束する前記散乱イオン
は，前記円筒状部材７１，７２の側壁に遮られ，前記Ｐ
ＳＤ８１に入射しない。一方，前記試料からの出射角が
比較的小さく，前記入射角θが前記最大値θmax 以下で
あれば，前記位置Ｃに収束する前記散乱イオンのほとん
どは前記円筒状部材７１，７２の側壁に遮られず，前記
間隙７０を通過し，前記ＰＳＤ８１に入射することにな
る。前記間隙７０は，前記ビーム軸２１に垂直な平面と
平行な方向に開放されているので，前記入射角がかなり
小さくなっても，アイリス型のスリットのように，前記
散乱イオンが遮られることはない。このような構成によ
って，検出方向を矢印８１１方向に向けたＰＳＤ８１に
は，前記入射角θが比較的小さい，すなわち試料から後
方散乱されたときの出射角が小さい散乱イオンが多く入
射することになるから，感度性能が向上し，試料表面近
傍の深さ方向の元素分布を好適に解析することが可能と
なる。ただし，前記円筒状部材７１，７２のみを設ける
場合には，出射角が比較的大きい，すなわち前記入射角
θが比較的大きい散乱イオンで前記ＰＳＤ８１に入射し
てしまうものがある。これらは，ノイズ源となるから，
前記ＰＳＤ８１に入射するのは好ましくない。そこで，
前記スリット７３を設けて，前記入射角θが比較的大き
くノイズとなる散乱イオンを遮蔽する。前記スリット７
３の開口の径は，前記円筒状部材７１，７２の外径より
も大きいため，入射角θが比較的小さな散乱イオンが遮
られることはほとんどない。前記スリット７３の開口に
よって前記散乱イオンを弁別するわけではないから，前
記開口の径を前記円筒状部材７１の外径と同じ程度にす
る必要はなく，前記スリット７３には厚みがあり，また
設置位置のずれがあることも考慮して大きくしておけば
よい。また，前記散乱イオンの軌道５１は，試料から散
乱イオン検出器に至るまでにイオンビームのビーム軸に
複数回収束する場合がある。複数回収束する散乱イオン
の弁別は，前記散乱イオン検出器の直前の収束位置とは
異なる他の収束位置にても行うことが可能である。すな
わち，前記散乱イオンがイオンビームのビーム軸に収束
する他の位置（散乱イオン検出器の直前の収束位置とは
異なる収束位置）に，前記位置Ｃと同様に，前記円筒状
部材７１，７２を設けるのである。複数の収束位置に前
記円筒状部材７１，７２を設けて，エネルギー弁別を複
数回行うことによって，散乱イオン検出器に入射する散
乱イオンのエネルギー分解能を向上させることができ
る。
フォード後方散乱分析装置において，イオンビームは前
記円筒状部材７１，７２の中空部（前記円筒状部材７
１，７２の中心軸上）を通過する。前記円筒状部材７
１，７２を通過したイオンビームが試料にて後方散乱さ
れると，散乱イオンは前記円筒状部材７１，７２側に戻
ってくる。前記ビーム軸２１に垂直な面に平行に配置さ
れた試料にて後方散乱されたときの散乱イオンの出射角
と，前記位置Ｃを含む前記ビーム軸２１に垂直な平面に
散乱イオンが入射するときの入射角θとは同じになる。
前記対の円筒状部材７１，７２は，互いに対向する端面
の縁部７１２，７２２によって，前記入射角θの最大値
θmax を定める。前記入射角θが前記最大値θmax より
も大きい場合，前記位置Ｃに収束する前記散乱イオン
は，前記円筒状部材７１，７２の側壁に遮られ，前記Ｐ
ＳＤ８１に入射しない。一方，前記試料からの出射角が
比較的小さく，前記入射角θが前記最大値θmax 以下で
あれば，前記位置Ｃに収束する前記散乱イオンのほとん
どは前記円筒状部材７１，７２の側壁に遮られず，前記
間隙７０を通過し，前記ＰＳＤ８１に入射することにな
る。前記間隙７０は，前記ビーム軸２１に垂直な平面と
平行な方向に開放されているので，前記入射角がかなり
小さくなっても，アイリス型のスリットのように，前記
散乱イオンが遮られることはない。このような構成によ
って，検出方向を矢印８１１方向に向けたＰＳＤ８１に
は，前記入射角θが比較的小さい，すなわち試料から後
方散乱されたときの出射角が小さい散乱イオンが多く入
射することになるから，感度性能が向上し，試料表面近
傍の深さ方向の元素分布を好適に解析することが可能と
なる。ただし，前記円筒状部材７１，７２のみを設ける
場合には，出射角が比較的大きい，すなわち前記入射角
θが比較的大きい散乱イオンで前記ＰＳＤ８１に入射し
てしまうものがある。これらは，ノイズ源となるから，
前記ＰＳＤ８１に入射するのは好ましくない。そこで，
前記スリット７３を設けて，前記入射角θが比較的大き
くノイズとなる散乱イオンを遮蔽する。前記スリット７
３の開口の径は，前記円筒状部材７１，７２の外径より
も大きいため，入射角θが比較的小さな散乱イオンが遮
られることはほとんどない。前記スリット７３の開口に
よって前記散乱イオンを弁別するわけではないから，前
記開口の径を前記円筒状部材７１の外径と同じ程度にす
る必要はなく，前記スリット７３には厚みがあり，また
設置位置のずれがあることも考慮して大きくしておけば
よい。また，前記散乱イオンの軌道５１は，試料から散
乱イオン検出器に至るまでにイオンビームのビーム軸に
複数回収束する場合がある。複数回収束する散乱イオン
の弁別は，前記散乱イオン検出器の直前の収束位置とは
異なる他の収束位置にても行うことが可能である。すな
わち，前記散乱イオンがイオンビームのビーム軸に収束
する他の位置（散乱イオン検出器の直前の収束位置とは
異なる収束位置）に，前記位置Ｃと同様に，前記円筒状
部材７１，７２を設けるのである。複数の収束位置に前
記円筒状部材７１，７２を設けて，エネルギー弁別を複
数回行うことによって，散乱イオン検出器に入射する散
乱イオンのエネルギー分解能を向上させることができ
る。
【０００７】
【発明の効果】以上説明した通り，本発明では，散乱イ
オン弁別用部材として，イオンビームのビーム軸に沿っ
て所定の間隙を設けて配置された対の円筒状部材が用い
られるため，試料表面から小さな出射角で出射された散
乱イオンの感度性能を従来より向上させることができ，
その結果，試料表面近傍の深さ方向の元素分布を好適に
解析し得る平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置を
提供することができる。さらに，前記平行磁場型ラザフ
ォード後方散乱分析装置において，前記散乱イオン弁別
用部材に，前記対の円筒状部材の間隙に配置された，前
記円筒状部材の外径よりも大きな径を有する円形の開口
を備えた板状のスリットを含めれば，前記板状のスリッ
トによって，試料表面から大きな出射角で出射された散
乱イオンを散乱イオン検出器に対して遮蔽することが可
能となり，ノイズの発生を抑えることができる。さら
に，前記平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置にお
いて，前記散乱イオン弁別用部材に，前記散乱イオンが
前記イオンのビーム軸に収束する他の位置に前記イオン
のビーム軸に沿って所定の間隙を設けて配置された，他
の対の円筒状部材を含めれば，複数回収束する散乱イオ
ンに対してエネルギー弁別を複数回行うことが可能とな
り，散乱イオン検出器に入射する散乱イオンのエネルギ
ー分解能を向上させることができる。
オン弁別用部材として，イオンビームのビーム軸に沿っ
て所定の間隙を設けて配置された対の円筒状部材が用い
られるため，試料表面から小さな出射角で出射された散
乱イオンの感度性能を従来より向上させることができ，
その結果，試料表面近傍の深さ方向の元素分布を好適に
解析し得る平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置を
提供することができる。さらに，前記平行磁場型ラザフ
ォード後方散乱分析装置において，前記散乱イオン弁別
用部材に，前記対の円筒状部材の間隙に配置された，前
記円筒状部材の外径よりも大きな径を有する円形の開口
を備えた板状のスリットを含めれば，前記板状のスリッ
トによって，試料表面から大きな出射角で出射された散
乱イオンを散乱イオン検出器に対して遮蔽することが可
能となり，ノイズの発生を抑えることができる。さら
に，前記平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置にお
いて，前記散乱イオン弁別用部材に，前記散乱イオンが
前記イオンのビーム軸に収束する他の位置に前記イオン
のビーム軸に沿って所定の間隙を設けて配置された，他
の対の円筒状部材を含めれば，複数回収束する散乱イオ
ンに対してエネルギー弁別を複数回行うことが可能とな
り，散乱イオン検出器に入射する散乱イオンのエネルギ
ー分解能を向上させることができる。
【図１】 本発明の実施の形態に係る平行磁場型ラザフ
ォード後方散乱分析装置の要部構成を説明するための
図。
ォード後方散乱分析装置の要部構成を説明するための
図。
【図２】 従来の平行磁場型ラザフォード後方散乱分析
装置の概略構成を示す図。
装置の概略構成を示す図。
２１…ビーム軸 ５１…散乱イオンの軌道 ７１，７２…円筒状部材 ７３…スリット ８１…ＰＳＤ ７１１，７２１…中空部 ７３１…開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一原 主税 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 2G001 AA05 BA15 CA05 DA01 DA02 DA03 DA09 EA04 GA03 GA08 GA13 KA01 SA01 5C038 FF04
Claims (3)
- 【請求項１】 イオンビームが入射した試料にて後方散
乱された散乱イオンを検出するための散乱イオン検出器
と，前記イオンビームと平行な磁場を少なくとも前記試
料から前記散乱イオン検出器にかけて発生させる磁場発
生手段と，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入射
する前記イオンビームを通過させると共に，前記磁場発
生手段の磁場により前記イオンビームのビーム軸に収束
した前記散乱イオンを前記散乱イオン検出器側に通過さ
せる散乱イオン弁別用部材と，を具備してなる平行磁場
型ラザフォード後方散乱分析装置において，前記散乱イ
オン弁別用部材が，前記イオンビームのビーム軸に沿っ
て所定の間隙を設けて配置された対の円筒状部材を含
み，前記円筒状部材の中空部で前記イオンビームを通過
させると共に，前記対の円筒状部材の間隙で前記散乱イ
オンを通過させるものであって，前記散乱イオン検出器
が，前記対の円筒状部材の間隙を通過した前記散乱イオ
ンを検出してなることを特徴とする平行磁場型ラザフォ
ード後方散乱分析装置。 - 【請求項２】 前記散乱イオン弁別用部材が，前記対の
円筒状部材の間隙に配置された，前記円筒状部材の外径
よりも大きな径を有する円形の開口を備えた板状のスリ
ットを含む請求項１記載の平行磁場型ラザフォード後方
散乱分析装置。 - 【請求項３】 前記散乱イオン弁別用部材が，前記散乱
イオンが前記イオンのビーム軸に収束する他の位置に前
記イオンのビーム軸に沿って所定の間隙を設けて配置さ
れた，他の対の円筒状部材を含む請求項１又は２記載の
平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000230399A JP4245785B2 (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000230399A JP4245785B2 (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002048736A true JP2002048736A (ja) | 2002-02-15 |
| JP4245785B2 JP4245785B2 (ja) | 2009-04-02 |
Family
ID=18723360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000230399A Expired - Lifetime JP4245785B2 (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4245785B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005043227A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Kobe Steel Ltd | 分析装置用磁場発生装置 |
| JP2007155426A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Kobe Steel Ltd | 平行磁場型ラザフォード後方散乱イオン測定装置 |
| JP2008039545A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Kobe Steel Ltd | 散乱イオン分析装置 |
-
2000
- 2000-07-31 JP JP2000230399A patent/JP4245785B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005043227A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Kobe Steel Ltd | 分析装置用磁場発生装置 |
| JP2007155426A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Kobe Steel Ltd | 平行磁場型ラザフォード後方散乱イオン測定装置 |
| JP4601545B2 (ja) * | 2005-12-02 | 2010-12-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 平行磁場型ラザフォード後方散乱イオン測定装置 |
| JP2008039545A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Kobe Steel Ltd | 散乱イオン分析装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4245785B2 (ja) | 2009-04-02 |
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