JP2002190273A - Electromagnetic field superimposed sector type spectroscope - Google Patents

Electromagnetic field superimposed sector type spectroscope

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JP2002190273A
JP2002190273A JP2000390499A JP2000390499A JP2002190273A JP 2002190273 A JP2002190273 A JP 2002190273A JP 2000390499 A JP2000390499 A JP 2000390499A JP 2000390499 A JP2000390499 A JP 2000390499A JP 2002190273 A JP2002190273 A JP 2002190273A
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electromagnetic field
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field
magnet
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Yoshiro Shiokawa
善郎 塩川
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Anelva Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic field superimposed sector type spectroscope which is capable of operation in high pressure atmosphere under such a process as sputtering, and has sufficient performance at a low cost. SOLUTION: The spectroscope is formed by electrodes for producing an electric field and magnetic poles or magnets for producing a magnetic field, and sorts mass and energy of charged particles by making them pass through arcuate orbits with specified curvatures in an electromagnetic field in which the electric field and the magnetic field intersect at right angles. In the device, the surfaces of the magnetic poles or the magnets function as electrodes producing electric fields.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主にガス状分子の
質量を測定する質量分析装置に関し、特に、スパッタリ
ングなどのプロセス最中の高い圧力雰囲気においても動
作する質量分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass spectrometer mainly for measuring the mass of gaseous molecules, and more particularly to a mass spectrometer operating even in a high pressure atmosphere during a process such as sputtering.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガス状分子の質量測定の原理は、イオン
源にて被測定分子をイオン化させた後に、そのイオンを
質量分析装置にて電磁気的に質量分離して、特定の質量
/荷電値を持ったイオンのみをコレクタに到達させ、そ
の電流を測定するものである。
2. Description of the Related Art The principle of mass measurement of gaseous molecules is as follows. After a molecule to be measured is ionized by an ion source, the ions are electromagnetically mass-separated by a mass spectrometer to obtain a specific mass / charge value. Only the ions having the arriving at the collector reach the collector and the current is measured.

【0003】イオン化の方法としては、1800℃程度
に加熱されたフィラメントから放出させた電子を70e
V程度のエネルギーでガスに衝撃させて、ガスから電子
を剥ぎとって正電荷のイオンとする方法が一般的であ
る。
As a method of ionization, electrons emitted from a filament heated to about 1800 ° C.
In general, a method is used in which a gas is bombarded with energy of about V to separate electrons from the gas into positively charged ions.

【0004】電磁気的な質量分離方法としては、高周波
電界、磁界のみ、静電界と磁界(電磁界重畳)を利用し
た方法が知られており、高周波電界の利用ではマスフィ
ルター型、磁界のみの利用では磁界セクター型、電磁界
重畳の利用ではE×B型と電磁界重畳セクター型があ
る。
As an electromagnetic mass separation method, a method using only a high-frequency electric field and a magnetic field, and a method using an electrostatic electric field and a magnetic field (electromagnetic field superposition) are known. There are a magnetic sector type and an electromagnetic field superimposed type using an E × B type and an electromagnetic field superimposed sector type.

【0005】スパッタリングなどのプロセス最中の高い
圧力雰囲気で、質量分析装置を動作させるためには、通
常の質量分析装置としての必要条件以外に、1)質量分
離されるイオンの行程が短いこと(質量分析装置の全体
寸法が小さいこと)、2)ガス分子や電極などで散乱す
る迷イオンがコレクタに到達しないこと、3)イオン源
からの迷光がコレクタに到達しないことが必要となる。
In order to operate the mass spectrometer in a high pressure atmosphere during a process such as sputtering, in addition to the necessary conditions for a normal mass spectrometer, 1) the process of ions separated by mass is short ( It is necessary that stray ions scattered by gas molecules and electrodes do not reach the collector, and 3) stray light from the ion source does not reach the collector.

【0006】1)の条件は、質量分離されるイオンが高
圧、すなわち高密度となっている雰囲気ガスに衝突せず
にコレクタに到達するために必要であり、この行程は概
ねガスの平均自由行程の同程度が必要となっている。通
常のスパッタリングプロセスでは1Pa程度のAr雰囲
気とするため、質量分析装置内でのイオンの行程は10
mm程度に短くする必要がある。
The condition 1) is necessary for the ions to be mass-separated to reach the collector without colliding with the high-pressure, that is, high-density, atmosphere gas. Of the same degree is required. In an ordinary sputtering process, an Ar atmosphere of about 1 Pa is used.
mm.

【0007】このような条件を満足する質量分析装置と
して、全体寸法を超小型としたマスフィルター型質量分
析装置が現存している。しかし、マスフィルター型質量
分析装置の場合には、四重極ポールの精度が1ミクロン
程度と厳しく、また印加する高周波の周波数も10MH
z程度と高くなっているため、製作コストが非常に高く
なっている。しかも、四重極ポールを通過させるイオン
のエネルギーは10eV程度と低くなければならないた
め、2)の散乱された迷イオンと正常に質量分離された
イオンを区別することが困難であり、十分な性能が達成
されていない。また、入口と出口が一直線上にあるた
め、3)の迷光が入りやすいという問題もある。
As mass spectrometers satisfying such conditions, mass filter type mass spectrometers having an ultra-miniaturized overall size currently exist. However, in the case of the mass filter type mass spectrometer, the precision of the quadrupole is strictly about 1 micron, and the frequency of the applied high frequency is also 10 MHz.
Since it is as high as z, the manufacturing cost is very high. In addition, since the energy of the ions passing through the quadrupole must be as low as about 10 eV, it is difficult to distinguish between the stray ions scattered in 2) and the ions separated normally by mass, and sufficient performance is obtained. Has not been achieved. Further, since the entrance and the exit are on a straight line, there is a problem that stray light of 3) is likely to enter.

【0008】E×B(イークロスビー)型、別名ウィー
ンフィルター型とも言われる質量分析装置は、磁界と電
界を直交させた空間(電磁界部)にイオンを通過させて
特定の質量/電荷値を持ったイオンのみを直進させて質
量分析を行う方式であり、構造が簡単で、精度・電気制
御が厳しくないというメリットがある。E×B型では入
口と出口は一直線上にある。
A mass spectrometer, which is also called an E × B (Eixby) type, also called a Wien filter type, passes ions through a space (electromagnetic field portion) in which a magnetic field and an electric field are orthogonal to each other to obtain a specific mass / charge value. This is a method in which mass spectrometry is performed by moving only the held ions straight, and has the advantages that the structure is simple and the accuracy and electric control are not strict. In the E × B type, the inlet and the outlet are in a straight line.

【0009】電磁界重畳セクター型はE×B型と同じく
磁界と電界を直交させた空間(電磁界部)にイオンを通
過させるが、特定の質量/電荷値を持ったイオンが特定
の、すなわち、当該イオンの質量/電荷値に特有の曲率
の円弧軌道上を通過するようにしている。この方式はE
×Bに比べると構造がやや複雑であるが、条件を選ぶと
エネルギー収束特性が得られるというメリットがある。
また、入口と出口が一直線上にないことが目的によって
はメリットとなる場合もある。
[0009] Like the E × B type, the electromagnetic field superimposed sector type allows ions to pass through a space (electromagnetic field portion) in which a magnetic field and an electric field are orthogonal to each other, but an ion having a specific mass / charge value is a specific one, ie, , The ions pass on an arc orbit having a curvature specific to the mass / charge value of the ions. This method is E
Although the structure is slightly more complicated than that of × B, there is an advantage that energy convergence characteristics can be obtained by selecting conditions.
In some cases, it may be advantageous that the inlet and the outlet are not on a straight line depending on the purpose.

【0010】しかし、E×B型や電磁界重畳セクター型
は、実用的には磁界発生に難点があり、質量分析装置と
してはあまり利用されていない。E×B型がわずかにイ
オン打ち込み装置などで照射イオンの純化用に利用され
ている程度である。この場合、照射イオンと混入してい
る不純物の質量は大きく異なっているので、質量分解能
(幅)は、10質量単位(atom mass uni
t:;amu)程度もあれば十分である。また、通常1
−4Pa以下の圧力の低い雰囲気で使用するため、質
量分析装置内でのイオンの行程は100mm程度とし、
磁極ギャップは30mm程度としているものがほとんど
である。
However, the E × B type and the electromagnetic field superimposed sector type have a practical problem in generating a magnetic field, and are not widely used as mass spectrometers. The E × B type is only slightly used for purifying irradiated ions by an ion implanter or the like. In this case, since the masses of the irradiation ions and the contaminating impurities are greatly different, the mass resolution (width) is 10 mass units (atom mass unit).
t :; amu) is enough. Also, usually 1
For use in a low-pressure atmosphere of 0 -4 Pa or less, the ion stroke in the mass spectrometer is set to about 100 mm,
In most cases, the pole gap is about 30 mm.

【0011】磁場セクター型質量分析装置のように磁界
のみを使用する質量分析装置では、磁界発生空間、すな
わち磁極ギャップをかなり狭くすることが出来るので、
電磁石や磁石がそれほど大きなものとはならない。しか
しながら、E×B型や電磁界重畳セクター型質量分析装
置では、磁界と静電界を直交させなければならないので
磁極ギャップが大きくなり、電磁石や磁石が大きなもの
となってしまう。
In a mass spectrometer using only a magnetic field such as a magnetic sector type mass spectrometer, the magnetic field generation space, that is, the magnetic pole gap can be considerably reduced.
Electromagnets and magnets are not so large. However, in the E × B type or the electromagnetic field superposed sector mass spectrometer, the magnetic field and the electrostatic field must be orthogonal to each other, so that the magnetic pole gap becomes large, and the electromagnet and the magnet become large.

【0012】電磁界重畳セクター型質量分析装置の電磁
界部の従来例を、図7(a)、(b)に示す。イオンは
特定の曲率を持って電磁界部を通過するので、イオン進
行方向の垂直方向(上方向)から見ると電磁界部は湾曲
しているが、イオン進行方向に垂直な断面はどこでも同
じ形状である。図7(a)は、このイオン進行方向に垂
直な断面図で電磁界部付近を拡大したものである。
FIGS. 7 (a) and 7 (b) show a conventional example of an electromagnetic field portion of an electromagnetic field superposed sector mass spectrometer. Since ions pass through the electromagnetic field with a specific curvature, the electromagnetic field is curved when viewed from the vertical direction (upward) of the ion traveling direction, but the cross section perpendicular to the ion traveling direction has the same shape everywhere. It is. FIG. 7A is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the electromagnetic field in the ion traveling direction.

【0013】図7(a)中、符号1はヨーク、符号2、
3は磁石、符号51、52は電極を示している。図7
(a)中、破線104で示されている部分を拡大して現
したものが図7(b)であるが、磁石2、3と電極5
1、52とに囲まれた符号100で示される空間が電磁
界部であり、符号101で示されている円の内側がイオ
ンビームの通過する範囲である。また、図7(b)中、
符号102で現されるように電気力線が、符号103で
現されるように磁力線が生じている。電磁界部における
磁石2、3間の距離が磁極ギャップに相当する。ここで
は磁界発生に永久磁石を利用し、かつ磁極を用いずに、
直接磁石が電磁界部に面している。質量分離されるイオ
ンは紙面に垂直に紙面の裏面側から表面側に向けて進ん
で来ており、その径が円101として表されている。電
気力線102、磁力線103に示したように、磁界は図
の上下方向に、電界は左右方向に形成されている。
In FIG. 7A, reference numeral 1 denotes a yoke, reference numeral 2,
Reference numeral 3 denotes a magnet, and reference numerals 51 and 52 denote electrodes. FIG.
FIG. 7B is an enlarged view of a portion indicated by a broken line 104 in FIG.
The space indicated by reference numeral 100 surrounded by 1 and 52 is an electromagnetic field part, and the inside of the circle indicated by reference numeral 101 is a range through which the ion beam passes. Also, in FIG.
Lines of electric force are generated as indicated by reference numeral 102, and lines of magnetic force are generated as indicated by reference numeral 103. The distance between the magnets 2 and 3 in the electromagnetic field portion corresponds to the magnetic pole gap. Here, a permanent magnet is used to generate a magnetic field, and without using magnetic poles,
The magnet directly faces the electromagnetic field. The ions to be mass-separated are traveling from the back side to the front side of the plane of the paper perpendicularly to the plane of the paper, and the diameter thereof is represented as a circle 101. As shown by the lines of electric force 102 and the lines of magnetic force 103, the magnetic field is formed in the vertical direction in the figure, and the electric field is formed in the horizontal direction.

【0014】電磁界重畳セクター型質量分析装置の基本
的な動作としては、イオンビームが通過する範囲すなわ
ち図7(b)中、符号101で示されている円の内側に
おいて、磁界、電界の強度が一様で直交していなければ
ならない。この条件が満足されていると、紙面に垂直に
紙面の裏面側から表面側に向けて進んで来たイオンビー
ムのうち、特定の質量/電荷量を持つイオンビームのみ
が直進し、他のイオンビームは左右方向に偏向する。磁
界と電界の強度を変えると直進するイオンビームの質量
/電荷量が変化する。そこで、イオンビームが通過する
位置にアパーチャおよびコレクタ電極を設置すれば、質
量分離が行えることになる。電界および磁界の強度が一
様でないと、感度、分解能が劣化してしまう。
The basic operation of the electromagnetic field superposed sector mass spectrometer is as follows. The intensity of the magnetic field and the electric field is within the range where the ion beam passes, that is, inside the circle indicated by reference numeral 101 in FIG. Must be uniform and orthogonal. If this condition is satisfied, only the ion beam having a specific mass / charge amount of the ion beam that has traveled from the back side to the front side of the paper perpendicular to the paper surface goes straight, and other ions The beam is deflected left and right. Changing the strength of the magnetic field and the electric field changes the mass / charge amount of the ion beam traveling straight. Therefore, if an aperture and a collector electrode are provided at a position where the ion beam passes, mass separation can be performed. If the intensity of the electric and magnetic fields is not uniform, the sensitivity and resolution will be degraded.

【0015】図7(a)、(b)では、電界の一様性確
保のために、電極の幅を大きくしている。この大きな幅
の電極が存在するため、必然的に磁極ギャップは大きく
なっている。この大きな磁極ギャップにおいても磁界の
一様性を確保するため、磁石2、3の幅が大きくなって
いる。これらのために、磁石2、3、ヨーク1は大変大
きなものとならざるをえない。
In FIGS. 7A and 7B, the width of the electrode is increased in order to ensure the uniformity of the electric field. Due to the presence of this large width electrode, the pole gap is necessarily large. In order to ensure the uniformity of the magnetic field even in this large pole gap, the width of the magnets 2 and 3 is large. For these reasons, the magnets 2 and 3 and the yoke 1 must be very large.

【0016】このようなことから、通常の質量分析装置
としても電磁界重畳セクター型質量分析装置が利用され
ることはほとんどなかった。ましてや、スパッタリング
などのプロセス最中の高い圧力雰囲気でも動作可能な質
量分析装置としては、電磁界重畳セクター型質量分析装
置が利用されることは決してなかった。
For these reasons, an electromagnetic field superposition sector type mass spectrometer has hardly been used as a normal mass spectrometer. Furthermore, as a mass spectrometer capable of operating even in a high pressure atmosphere during a process such as sputtering, an electromagnetic field superposed sector mass spectrometer has never been used.

【0017】[0017]

【発明により解決しようとする課題】本発明の目的は、
スパッタリングなどのプロセス最中の高い圧力雰囲気で
動作させることが可能で、しかも十分な性能を有し、製
作コストの低い質量分析装置を実現することにある。
The object of the present invention is to
An object of the present invention is to realize a mass spectrometer which can be operated in a high-pressure atmosphere during a process such as sputtering, has sufficient performance, and has a low production cost.

【0018】高い圧力雰囲気で動作させるためには、前
述したように質量分析装置でのイオン行程が非常に短い
ことが要求される。これを達成するためには、電磁界重
畳セクター型質量分析装置の磁極ギャップを非常に小さ
くすることが必要となる。これは以下の二つ理由によ
る。
In order to operate in a high-pressure atmosphere, it is required that the ion stroke in the mass spectrometer be very short as described above. To achieve this, it is necessary to make the magnetic pole gap of the electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer very small. This is for the following two reasons.

【0019】第一の理由は、すべての質量分析装置共通
の問題である端面(フリンジング)効果である。すなわ
ち、電磁界空間の端面付近では、電磁界が存在しない外
側の空間の影響で電磁界強度が弱くなり、その部分では
質量分離が行えない。つまり、有効に質量分離し得るイ
オン通過方向長さが短くなる。具体的には入口、出口の
それぞれの端面より内側では、電極ギャップ、磁極ギャ
ップの半分程度の長さは、有効な質量分離がされないこ
とが知られている。1Pa程度のスパッタリングプロセ
ス用では質量分離部の長さは約10mmとしなければな
らない。そこで、有効に質量分離する長さを約7mm確
保しようとすると、電極ギャップ、磁極ギャップを約3
mmと非常に小さくしなければならない。
The first reason is an end face (fringing) effect which is a problem common to all mass spectrometers. That is, in the vicinity of the end face of the electromagnetic field space, the electromagnetic field strength becomes weak due to the influence of the outer space where no electromagnetic field exists, and mass separation cannot be performed in that part. That is, the length in the ion passage direction that can be effectively separated by mass is reduced. Specifically, it is known that effective mass separation is not performed for the lengths of about half the electrode gap and the magnetic pole gap inside the respective end faces of the inlet and the outlet. For a sputtering process of about 1 Pa, the length of the mass separation portion must be about 10 mm. Therefore, if an attempt is made to secure a length for effective mass separation of about 7 mm, the electrode gap and the magnetic pole gap are reduced by about 3 mm.
mm.

【0020】第二の理由は、要求される強い磁界強度を
達成するためである。約10mm(実効的には約7m
m)の短い質量分離部で、しかも十分な分解能を持った
質量分離を行うためには、強い磁界強度が必要となる。
スパッタリングプロセスで特に問題となる水(18am
u)をバックグランドとなるAr2+(40amu)と
区別して測定するためには、5〜10kGauss(ガ
ウス)の磁界強度が必要となる。極端に大きな電磁石や
磁石を使わずにこのような強い磁界強度を達成するため
に、磁極ギャップは3〜5mm程度と非常に小さくする
必要がある。
The second reason is to achieve the required strong magnetic field strength. About 10mm (effectively about 7m
In order to perform mass separation with sufficient resolution in a mass separation section having a short m), a strong magnetic field strength is required.
Water (18 am) which is a particular problem in the sputtering process
In order to measure u) separately from Ar 2+ (40 amu) as a background, a magnetic field strength of 5 to 10 kGauss is required. In order to achieve such a strong magnetic field strength without using an extremely large electromagnet or magnet, the magnetic pole gap needs to be very small, about 3 to 5 mm.

【0021】しかしながら、電磁界重畳セクター型質量
分析装置を従来の構造のまま、磁極ギャップ3mm程度
に短くすると性能的に大きな問題が発生する。この状態
を図8に示した。図8では、磁界の一様性は保たれてい
るが、電界の一様は確保されていない。つまり、磁極ギ
ャップが小さくなったため電極51、52の幅が小さく
なり、しかも紙面に垂直に紙面の裏面側から表面側に向
けて進んで来るイオンビームが通過する範囲である符号
101で示される円のすぐ近傍に磁石2、3の表面が存
在してしまっている。この磁石2、3の表面は、磁石が
導体の時には、ある一定の電圧に、また磁石が絶縁体の
時には、時間、場所的にランダムな電位になって、いず
れにしても、電極間の等電位面が電極面に対して平行に
なる一様電界ではなく、磁石の電位に強く影響されて歪
んだ電界分布となってしまう。
However, if the magnetic field superposition sector type mass spectrometer is shortened to about 3 mm in magnetic pole gap with the conventional structure, a large problem in performance occurs. This state is shown in FIG. In FIG. 8, the uniformity of the magnetic field is maintained, but the uniformity of the electric field is not ensured. That is, the width of the electrodes 51 and 52 is reduced due to the reduced magnetic pole gap, and the circle indicated by the reference numeral 101 is a range through which the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicularly to the paper passes. , The surfaces of the magnets 2 and 3 are present in the immediate vicinity. The surfaces of the magnets 2 and 3 have a certain voltage when the magnet is a conductor, and have a random potential with respect to time and place when the magnet is an insulator. Instead of a uniform electric field in which the potential surface is parallel to the electrode surface, a distorted electric field distribution is strongly influenced by the potential of the magnet.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明者は、高圧力で動
作可能な質量分析装置として電磁界重畳セクター型質量
分析装置に注目した。すなわち、電磁界重畳セクター型
質量分析装置は構造が比較的簡単であること、およびイ
オンエネルギーが100〜1000eVと高く出来るこ
との理由から、本質的には高圧力用質量分析装置に向い
ていると考えた。特に、イオンエネルギーが高いこと
は、バックグランドを形成してしまう2)の迷イオンと
正常に質量分離されたイオンを、別途簡単な静電型偏向
器にて容易に分離することが出来るので、高圧力用とし
てとても大きなメリットとなる。
The present inventors have paid attention to an electromagnetic field superimposed sector type mass spectrometer as a mass spectrometer capable of operating at a high pressure. That is, the electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer is essentially suitable for a high pressure mass spectrometer because of its relatively simple structure and high ion energy of 100 to 1000 eV. Thought. In particular, the high ion energy means that stray ions that form the background and ions that have been normally mass-separated can easily be separated by a simple electrostatic deflector separately. This is a great advantage for high pressure applications.

【0023】迷イオンに関してはE×B型の場合と同様
であるが、3)の迷光に関しては電磁界重畳セクター型
の方が有利となる。イオン源からは1800℃のフィラ
メントからの光や70eVの電子衝撃により励起したガ
ス分子からの光(真空紫外光)が放出されているが、こ
れらの迷光がコレクタに入ると一様な偽信号、すなわち
ノイズが発生してしまう。通常の質量分析装置ではイオ
ン源とコレクタの距離が100〜300mmであるが、
高圧用の質量分析装置ではイオンの行程は10mm程度
に短くする必要があるので、距離の2乗に反比例する迷
光の影響は高圧用の質量分析装置では通常の100〜9
00倍も強くなってしまう。したがって、入口と出口が
一直線上にあるマスフィルター型やE×B型では迷光の
影響でノイズが大きくなってしまう場合もある。この
点、電磁界重畳セクター型では入口と出口が一直線上に
ないので迷光の影響が大幅に低減されることになる。
The stray ions are the same as in the case of the E × B type, but the stray light of 3) is more advantageous with the electromagnetic field superimposed sector type. Light from a filament at 1800 ° C. and light from gas molecules excited by 70 eV electron impact (vacuum ultraviolet light) are emitted from the ion source. When these stray lights enter the collector, a uniform false signal is generated. That is, noise is generated. In a normal mass spectrometer, the distance between the ion source and the collector is 100 to 300 mm,
In a high-pressure mass spectrometer, the ion stroke needs to be shortened to about 10 mm. Therefore, the effect of stray light, which is inversely proportional to the square of the distance, is generally 100 to 9 in the high-pressure mass spectrometer.
00 times stronger. Therefore, in a mass filter type or an E × B type in which the entrance and the exit are on a straight line, noise may increase due to the influence of stray light. In this respect, in the electromagnetic field superimposed sector type, the entrance and the exit are not in a straight line, so that the influence of stray light is greatly reduced.

【0024】そこで、電磁界の形成技術に関する発明を
行い、電磁界重畳セクター型質量分析装置における磁界
形成のための磁極あるいは磁石の表面を、電界を形成さ
せる電極として機能させることにより、上記課題の解決
を試みたものである。
Accordingly, the invention relating to the technique of forming an electromagnetic field is carried out, and the magnetic pole or the surface of the magnet for forming a magnetic field in an electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer is made to function as an electrode for forming an electric field. An attempt was made to resolve it.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】前記課題を解決するために、本発
明者が提案する電磁界重畳セクター型質量分析装置は以
下の通りである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION To solve the above-mentioned problems, an electromagnetic field superposition sector type mass spectrometer proposed by the present inventors is as follows.

【0026】すなわち、電界形成のための電極と、磁界
形成のための磁極あるいは磁石とにより構成され、電界
と磁界とを直交させた電磁界空間にて荷電粒子を特定の
曲率の円弧軌道上を通過させて荷電粒子の質量・エネル
ギー分離を行う電磁界重畳セクター型質量分析装置にお
いて、電磁界空間に面した磁極あるいは磁石の表面を、
電界を形成させる電極として機能させることを特徴とす
る電磁界重畳セクター型質量分析装置である。前記のよ
うに電磁界空間に面した磁極あるいは磁石の表面を、電
界を形成させる電極として機能させることにより、電磁
界空間の電界補正、あるいは電界発生と電界補正の双方
を行うことが可能になり、磁界形成のための対向する磁
極あるいは磁石を互いに接近させて磁極ギャップを小さ
くしても、電極間の等電位面が電極面に対して平行とな
る一様電界を形成することができる。
That is, a charged particle is composed of an electrode for forming an electric field and a magnetic pole or magnet for forming a magnetic field. In an electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer that separates charged particles by mass and energy, the surface of the magnetic pole or magnet facing the electromagnetic field space is
An electromagnetic field superposition sector type mass spectrometer characterized by functioning as an electrode for forming an electric field. By making the magnetic poles or magnet surfaces facing the electromagnetic field space function as electrodes for forming an electric field as described above, it is possible to perform electric field correction in the electromagnetic field space, or both electric field generation and electric field correction. Even if the magnetic pole gap is reduced by bringing the opposing magnetic poles or magnets closer to each other for forming a magnetic field, a uniform electric field in which the equipotential surface between the electrodes is parallel to the electrode surface can be formed.

【0027】前記において、電磁界空間に面した磁極あ
るいは磁石の表面を、電界を形成させる電極として機能
させるために、磁極あるいは磁石の電磁界空間に面した
表面に準導体膜を設ける構成を採用することができる。
準導体膜、例えば、炭化ケイ素による薄膜であって、一
様なシート抵抗値を持つ薄膜を磁極あるいは磁石の電磁
界空間に面した表面に設けることにより、当該表面の電
位が電界方向に沿って一定の増加率もしくは減少率で変
化できるようにし、電磁界空間の電界補正、あるいは電
磁界空間の電界発生と電界補正の両方を行うものであ
る。
In the above, in order to make the surface of the magnetic pole or magnet facing the electromagnetic field space function as an electrode for forming an electric field, a configuration is adopted in which a quasi-conductive film is provided on the surface of the magnetic pole or magnet facing the electromagnetic field space. can do.
By providing a quasi-conductive film, for example, a thin film of silicon carbide, having a uniform sheet resistance value on the surface facing the magnetic field or the electromagnetic field space of the magnetic pole or magnet, the electric potential of the surface along the direction of the electric field is increased. It can change at a constant increase or decrease rate, and performs electric field correction in the electromagnetic field space, or both generation and correction of the electric field in the electromagnetic field space.

【0028】また、前記の電磁界重畳セクター型質量分
析装置において、準導体膜を磁極あるいは磁石の電磁界
空間に面した表面に設ける構成とせず、磁界形成のため
の磁極あるいは磁石は、それぞれ電気的に絶縁されてい
る複数の磁極あるいは磁石を同磁極方向に並べると共
に、前記複数の磁極あるいは磁石に異磁極が対向するよ
うにしてそれぞれ電気的に絶縁されている複数の磁極あ
るいは磁石を同磁極方向に並べて構成されており、対向
する複数の磁極あるいは磁石の表面が電界を形成する電
極として機能するように構成することもできる。このよ
うに構成しても、異磁極同士で対向しあっている磁界形
成のための磁極あるいは磁石に印加する電位を、電界形
成用の電極に印加している電位に対して所定の値、例え
ば、1/2の電位、あるいは同一の電位とすることによ
って、電磁界空間の電界補正、あるいは電磁界空間の電
界発生と電界補正の両方を行うことができる。なお、こ
のように、電気的に絶縁されている複数の磁極あるいは
磁石を同磁極方向に並べると共に、前記複数の磁極ある
いは磁石に異磁極が対向するようにしてそれぞれ電気的
に絶縁されている複数の磁極あるいは磁石を同磁極方向
に並べて磁界形成のための磁極あるいは磁石を構成して
も、イオンビームが通過する範囲にこれらの磁石の表面
が近付き過ぎないように、電気的に絶縁されて同磁極方
向に並べられている複数の磁極あるいは磁石の、電磁界
方向に向かう面の接近しあっている角部をそれそれ切除
することにより、電磁界空間における電界、磁界の一様
性向上を図ることができる。
In the above-mentioned electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer, the quasi-conductor film is not provided on the surface of the magnetic pole or the magnet facing the electromagnetic field space. A plurality of magnetic poles or magnets which are electrically insulated are arranged in the same magnetic pole direction, and a plurality of magnetic poles or magnets which are electrically insulated such that different magnetic poles face the plurality of magnetic poles or magnets, respectively. The plurality of magnetic poles or the surfaces of the magnets facing each other may be configured to function as electrodes for forming an electric field. Even with such a configuration, the potential applied to the magnetic pole or the magnet for forming a magnetic field facing the different magnetic poles is a predetermined value with respect to the potential applied to the electric field forming electrode, for example, , 電位, or the same potential, it is possible to perform the electric field correction in the electromagnetic field space, or both the electric field generation and the electric field correction in the electromagnetic field space. As described above, a plurality of magnetic poles or magnets which are electrically insulated are arranged in the same magnetic pole direction, and a plurality of magnetic poles or magnets which are respectively electrically insulated such that different magnetic poles face the plurality of magnetic poles or magnets. Even if the magnetic poles or magnets are arranged in the same magnetic pole direction to form a magnetic pole or magnet for forming a magnetic field, these magnets are electrically insulated so that the surfaces of these magnets do not come too close to the ion beam passing range. Improve the uniformity of the electric field and magnetic field in the electromagnetic field space by cutting off the corners of the magnetic poles or magnets arranged in the direction of the magnetic pole that are close to each other in the direction toward the electromagnetic field. be able to.

【0029】更に、本願が提案する他の発明は、それぞ
れ電気的に絶縁されている複数の導電性の磁極あるいは
磁石を点対称に配置して、当該複数の導電性の磁極ある
いは磁石が向き合う中心部に電界と磁界とが直交する電
磁界空間を形成し、当該電磁界空間にて荷電粒子を特定
の曲率の円弧軌道上を通過させて荷電粒子の質量・エネ
ルギー分離を行う電磁界重畳セクター型質量分析装置で
あって、電界を形成させる電極としても機能する前記複
数の導電性の磁極あるいは磁石の電磁界空間に面した表
面の電位は、質量分離用電圧の他に、偏向用電圧及び非
点補正用電圧の一次結合の関係、あるいは偏向用電圧、
非点補正用電圧及び収束用電圧の一次結合の関係を持つ
ように調整されていることを特徴とした電磁界重畳セク
ター型質量分析装置である。電界を形成させる電極とし
ても機能する複数の導電性の磁極あるいは磁石の電磁界
空間に面した表面の電位を前記のような特定の関係に調
整することによって、電磁界空間の電界補正、あるいは
電磁界空間の電界発生と電界補正の両方を行うことに加
えて、荷電粒子の偏向及び非点補正、あるいは荷電粒子
の偏向、非点補正及び収束を行うことができる。
Further, another invention proposed by the present application is to arrange a plurality of electrically-conductive magnetic poles or magnets, each of which is electrically insulated, in a point-symmetric manner, and to provide a center where the plurality of conductive magnetic poles or magnets face each other. An electromagnetic field superposition sector type that forms an electromagnetic field space in which an electric field and a magnetic field are orthogonal to each other and separates the charged particles' mass and energy by passing charged particles on an arc orbit of a specific curvature in the electromagnetic field space In the mass spectrometer, the potential of the surface of the plurality of conductive magnetic poles or magnets facing the electromagnetic field space, which also functions as an electrode for forming an electric field, is not only a voltage for mass separation but also a voltage for deflection and a voltage for non-polarization. The relationship of the linear coupling of the point correction voltage, or the deflection voltage,
An electromagnetic field superimposed sector type mass spectrometer characterized by being adjusted so as to have a linear coupling relationship between an astigmatism correction voltage and a convergence voltage. By adjusting the electric potential of the surface of the plurality of conductive magnetic poles or magnets facing the electromagnetic field space that also functions as electrodes for forming an electric field to the above-described specific relationship, electric field correction in the electromagnetic field space, or electromagnetic In addition to performing both electric field generation and electric field correction in the field space, deflection and astigmatism correction of charged particles, or deflection, astigmatism correction and convergence of charged particles can be performed.

【0030】以下、本発明の好ましい実施例を添付図面
を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施例で説
明する実施形式に限られるものではなく、本明細書に記
載した技術的思想の創作の範囲において種々に変更可能
である。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiment described in the following embodiment, and the technical features described in the present specification are not limited thereto. Various changes can be made within the scope of creation of thought.

【0031】[0031]

【実施例1】図1は本発明の第一の実施例の概略の構成
を現す図である。イオンは特定の曲率を持って電磁界部
を通過するので、イオン進行方向の垂直方向(上)から
見ると電磁界部は図1(a)、(b)図示のように湾曲
しているが、イオン進行方向に垂直な断面はどこでも同
じ形状である。図1(a)は斜視図、図1(b)はイオン
進行方向に垂直方向(上)から見た断面図、図1(c)
はイオン進行方向に垂直な断面図で電磁界部付近を拡大
したものである。
Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of the present invention. Since the ions pass through the electromagnetic field with a specific curvature, the electromagnetic field is curved as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) when viewed from the vertical direction (top) of the ion traveling direction. The cross section perpendicular to the ion traveling direction has the same shape everywhere. 1 (a) is a perspective view, FIG. 1 (b) is a cross-sectional view as seen from a direction (top) perpendicular to the ion traveling direction, and FIG. 1 (c).
Is an enlarged view of the vicinity of the electromagnetic field in a cross-sectional view perpendicular to the ion traveling direction.

【0032】図1(a)に示されているように、異極同
志が向い合うように導電体の磁石2、3が配置されてお
り、これらの間に、それぞれ+V、−Vの電圧が印加さ
れている非磁性体製の電極51、52が配置されてい
る。
As shown in FIG. 1A, conductive magnets 2 and 3 are arranged so that opposite poles face each other, and a voltage of + V and a voltage of -V are applied between them. The electrodes 51 and 52 made of non-magnetic material to which the voltage is applied are arranged.

【0033】図1(b)に示されているように、電極5
1、52は同一点に中心をもつ円弧状となっており、こ
れらの電極間に電界が形成されている。磁石2、3によ
る磁界が電界に直交して形成されており、この電磁界部
をイオンが特定の曲率を持って通過する。円弧の開き角
は、任意の値であっても質量分離の機能は果たすが、イ
オン源と収束点の位置関係に応じて特定の角度にすると
エネルギー収束特性を持つことが知られている。エネル
ギー収束特性とは、同じ質量をもつイオンであれば異な
るエネルギーを持っていても同じ場所に収束することで
あり、感度・分解能の面で非常に有利となる。なお、磁
石2、3の形状は必ずしも円弧状である必要はなく、少
なくとも電極51、52の間に電界に直交した磁界を形
成するものであればどんな形状でもよい。
As shown in FIG. 1B, the electrode 5
Numerals 1 and 52 have an arc shape centered on the same point, and an electric field is formed between these electrodes. A magnetic field generated by the magnets 2 and 3 is formed orthogonal to the electric field, and ions pass through the electromagnetic field with a specific curvature. Even if the opening angle of the circular arc is an arbitrary value, the function of mass separation can be achieved, but it is known that a specific angle depending on the positional relationship between the ion source and the convergence point has energy convergence characteristics. The energy convergence characteristic means that ions having the same mass converge at the same place even if they have different energies, which is extremely advantageous in terms of sensitivity and resolution. The shapes of the magnets 2 and 3 are not necessarily arc-shaped, but may be any shape as long as a magnetic field perpendicular to an electric field is formed at least between the electrodes 51 and 52.

【0034】図1(c)に示されているように、磁石
2、3と電極51、52との間には、非磁性体製の絶縁
膜53、54と非磁性体製の炭化ケイ素膜55、56と
が、炭化ケイ素膜55、56が電極51、52と電気的
に接するようにして、それぞ介装されている。なお、炭
化ケイ素膜55、56の形状は必ずしも円弧状である必
要はなく、少なくとも電極51、52の間に存在してい
ればその外側はどんな形状でもよい。
As shown in FIG. 1C, between the magnets 2 and 3 and the electrodes 51 and 52, insulating films 53 and 54 made of non-magnetic material and a silicon carbide film made of non-magnetic material 55 and 56 are provided so that the silicon carbide films 55 and 56 are in electrical contact with the electrodes 51 and 52, respectively. The shapes of silicon carbide films 55 and 56 do not necessarily need to be arc-shaped, and any shape may be used outside at least between electrodes 51 and 52.

【0035】図1中、磁石2、3及び電極51、52に
囲まれ、符号100で示される空間が電磁界部となる。
また、符号101で現される円の内側が、紙面に垂直に
紙面の裏面側から表面側に向けて進んで来るイオンビー
ムの通過する範囲である。
In FIG. 1, a space surrounded by magnets 2 and 3 and electrodes 51 and 52 and denoted by reference numeral 100 is an electromagnetic field portion.
The inside of the circle denoted by reference numeral 101 is a range where the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicular to the paper surface passes.

【0036】この実施例においても、従来例の図7
(b)に符号102で示した方向の電気力線、符号10
3で示した方向の磁力線が発生することになるが、これ
らは図1においては、省略している。また、従来例の図
7(a)に符号1で示したヨークが存在することになる
が、図1では省略している。
In this embodiment as well, FIG.
(B) Electric force lines in the direction indicated by reference numeral 102, reference numeral 10
Magnetic lines of force in the direction indicated by 3 are generated, but these are omitted in FIG. Further, a yoke indicated by reference numeral 1 in FIG. 7A of the conventional example exists, but is omitted in FIG.

【0037】電磁界部100における磁石2、3間の距
離が磁極ギャップに相当し、この実施例においては、こ
れを3mm程度としている。
The distance between the magnets 2 and 3 in the electromagnetic field portion 100 corresponds to the magnetic pole gap, which is set to about 3 mm in this embodiment.

【0038】本発明においては、磁石2、3と電極5
1、52との間に介装されている炭化ケイ素膜55、5
6は、電極51、52と電気的に接しているので、電磁
界空間100に面した磁石2、3の表面は、電磁界を形
成する電極として機能することになる。
In the present invention, the magnets 2 and 3 and the electrode 5
Silicon carbide films 55, 5 interposed between
6 is in electrical contact with the electrodes 51 and 52, so that the surfaces of the magnets 2 and 3 facing the electromagnetic field space 100 function as electrodes for forming an electromagnetic field.

【0039】更に、炭化ケイ素膜55、56は、10
〜10Ω程度の一様なシート抵抗値を持つ膜で構成さ
れており、これによって、電極51、52間で、磁石
2、3の表面と絶縁膜53、54を介して接触している
炭化ケイ素膜55、56の電位、すなわち電極51、5
2間で、電磁界空間に面した磁石2、3の表面の電位
は、+Vと−Vの電圧が印加されている電極51、52
の電極面からの距離で決定される値となり、電界方向
(図示していない電気力線の方向)に沿って特定の増加
率あるいは減少率で変化することになる。正確には電極
51、52が円筒の場合は、炭化ケイ素膜の断面積(両
電極間に流れる電流と垂直方向の断面)が円弧の中心か
らの距離(r)に比例するのでその位置での抵抗値はr
に反比例することになり、各位置での微小距離での電圧
降下差分値はrに反比例する。各位置の表面の電位は、
その差分値の積分で決められるので、rの対数に比例す
ることとなる。これに対して、磁極ギャップが非常に長
い場合、すなわち理想的な円筒電場が形成されている場
合には、各点の電界強度はrに反比例し、電位はrの対
数に比例することが知られている。したがって、電極5
1、52間の等電位面が電極51、52の面に対して平
行になる電界、すなわち理想的な円筒電場が形成される
のである。
Further, the silicon carbide films 55 and 56 are made of 10 5
It is made of a film having a uniform sheet resistance value of about 〜1010 9 Ω, whereby the surfaces of the magnets 2 and 3 are in contact with each other via the insulating films 53 and 54 between the electrodes 51 and 52. The potential of the silicon carbide films 55 and 56, that is, the electrodes 51 and 5
Between the two, the potentials of the surfaces of the magnets 2 and 3 facing the electromagnetic field space are the electrodes 51 and 52 to which + V and -V voltages are applied.
Is determined by the distance from the electrode surface, and changes at a specific rate of increase or decrease along the direction of the electric field (the direction of the lines of electric force not shown). To be more precise, when the electrodes 51 and 52 are cylindrical, the cross-sectional area of the silicon carbide film (the cross section in the vertical direction with the current flowing between the electrodes) is proportional to the distance (r) from the center of the circular arc, so that The resistance value is r
And the voltage drop difference value at a minute distance at each position is inversely proportional to r. The surface potential at each position is
Since it is determined by integration of the difference value, it is proportional to the logarithm of r. On the other hand, when the magnetic pole gap is very long, that is, when an ideal cylindrical electric field is formed, it is known that the electric field strength at each point is inversely proportional to r, and the potential is proportional to the logarithm of r. Have been. Therefore, the electrode 5
An electric field in which the equipotential surface between the electrodes 1 and 52 is parallel to the surfaces of the electrodes 51 and 52, that is, an ideal cylindrical electric field is formed.

【0040】一方、電極51、52、絶縁膜53、5
4、および炭化ケイ素膜55、56はすべて非磁性体で
構成されており、これによって磁石2、3による磁界
は、これらによって乱されることなく、一様な磁界強度
となる。
On the other hand, electrodes 51 and 52, insulating films 53 and 5
4 and the silicon carbide films 55 and 56 are all made of a non-magnetic material, so that the magnetic field generated by the magnets 2 and 3 is not disturbed by these and has a uniform magnetic field intensity.

【0041】このようにして、本実施例では、磁極ギャ
ップを3mm程度に小さくしたにもかかわらず、電磁界
部100において、磁極ギャップが非常に長い場合と同
じ理想的な電磁界部が形成されている。
In this way, in this embodiment, despite the magnetic pole gap being reduced to about 3 mm, the electromagnetic field part 100 forms the same ideal electromagnetic field part as when the magnetic pole gap is very long. ing.

【0042】なお、この実施例においては、絶縁膜5
3、54を用いたが、これは、この実施例で用いた磁石
2、3が導電体であったので、このような構成としたも
のである。磁石2、3が絶縁体である場合には、絶縁膜
53、54を、電極51、52に電気的に接している炭
化ケイ素膜55、56と磁石2、3の表面との間に介装
する必要はない。
In this embodiment, the insulating film 5
Although the magnets 3 and 54 were used, the magnets 2 and 3 used in this embodiment were made of such a structure because they were conductors. When magnets 2 and 3 are insulators, insulating films 53 and 54 are interposed between silicon carbide films 55 and 56 that are in electrical contact with electrodes 51 and 52 and the surfaces of magnets 2 and 3. do not have to.

【0043】また、図1では図示していないヨーク1
は、磁界の強度向上や外部への漏れ磁界の強度減少に効
果があるが、必ずしも不可欠という訳ではない。
The yoke 1 not shown in FIG.
Is effective in improving the strength of the magnetic field and decreasing the strength of the leakage magnetic field to the outside, but is not necessarily essential.

【0044】[0044]

【実施例2】図2は本発明の第二の実施例の概略の構成
を現す図であり、イオン進行方向に垂直な断面拡大図で
ある。斜視図と垂直方向(上)から見た図はそれぞれ図
1(a)、(b)と類似しているため省略した。
Embodiment 2 FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view perpendicular to the ion traveling direction. The perspective view and the view seen from the vertical direction (upper side) are omitted because they are similar to FIGS. 1A and 1B, respectively.

【0045】異極同志が向い合うように導電体の磁石
2、3が配置されており、これらの表面にそれぞれ非磁
性体製の絶縁膜53、54を介して非磁性体製の炭化ケ
イ素膜55、56が設けられている。
Conductor magnets 2 and 3 are arranged so that the opposite poles face each other, and a silicon carbide film made of a non-magnetic material is interposed on the surfaces thereof through insulating films 53 and 54 made of a non-magnetic material. 55 and 56 are provided.

【0046】炭化ケイ素膜55の、図2中、右端、左端
には端子57、58が電気的に接続されており、同じ
く、炭化ケイ素膜56の、図2中、右端、左端には端子
59、60が電気的に接続されている。
Terminals 57 and 58 are electrically connected to the right end and the left end of the silicon carbide film 55 in FIG. 2, and similarly, the terminal 59 is located at the right end and the left end of the silicon carbide film 56 in FIG. , 60 are electrically connected.

【0047】図2中、磁石2、3の表面にそれぞれ設け
られている炭化ケイ素膜55、56で挟まれた空間が電
磁界部100となる。また、符号101で現される円の
内側が、紙面に垂直に紙面の裏面側から表面側に向けて
進んで来るイオンビームの通過する範囲である。
In FIG. 2, the space between the silicon carbide films 55 and 56 provided on the surfaces of the magnets 2 and 3 respectively becomes the electromagnetic field part 100. The inside of the circle denoted by reference numeral 101 is a range where the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicular to the paper surface passes.

【0048】この実施例においても、従来例の図7
(b)に符号102で示した方向の電気力線、符号10
3で示した方向の磁力線が発生することになるが、これ
らは図2においては、省略されている。また、従来例の
図7(a)に符号1で示したヨークが存在することにな
るが、図2では省略されている。
Also in this embodiment, FIG.
(B) Electric force lines in the direction indicated by reference numeral 102, reference numeral 10
Magnetic lines of force in the directions indicated by 3 will be generated, but these are omitted in FIG. Further, a yoke indicated by reference numeral 1 in FIG. 7A of the conventional example exists, but is omitted in FIG.

【0049】電磁界部100における磁石2、3間の距
離が磁極ギャップに相当し、この実施例においては、4
mm程度としている。
The distance between the magnets 2 and 3 in the electromagnetic field portion 100 corresponds to the magnetic pole gap.
mm.

【0050】図2図示のように、端子57、59には+
V、端子58、60には−Vの電圧がそれぞれ印加され
ている。これによって、炭化ケイ素膜55、56、すな
わち、電磁界空間に面した磁石2、3の表面は、電磁界
を形成する電極として機能することになる。
As shown in FIG. 2, the terminals 57 and 59 have +
A voltage of -V is applied to V and the terminals 58 and 60, respectively. Thus, the surfaces of the silicon carbide films 55 and 56, that is, the magnets 2 and 3 facing the electromagnetic field space function as electrodes for forming an electromagnetic field.

【0051】更に、炭化ケイ素膜55、56は、図1図
示の実施例1と同じく、10〜10Ω程度の一様な
シート抵抗値を持つ膜で構成されており、これによっ
て、理想的な円筒電場が形成されている。
Further, the silicon carbide films 55 and 56 are made of films having a uniform sheet resistance value of about 10 5 to 10 9 Ω as in the first embodiment shown in FIG. A typical cylindrical electric field is formed.

【0052】更に、前記実施例1と同様に、絶縁膜5
3、54、炭化ケイ素膜55、56はいずれも非磁性体
で構成されているので、磁石2、3による磁界が、絶縁
膜53、54、炭化ケイ素膜55、56によって乱され
ることなく、一様な磁界強度となっている。
Further, similarly to the first embodiment, the insulating film 5
3, 54 and the silicon carbide films 55 and 56 are all made of a non-magnetic material, so that the magnetic field generated by the magnets 2 and 3 is not disturbed by the insulating films 53 and 54 and the silicon carbide films 55 and 56. The magnetic field strength is uniform.

【0053】このようにして、本実施例でも、磁極ギャ
ップを4mm程度と小さくしたにもかかわらず、電磁界
部100において、磁極ギャップが非常に長い場合と同
じ理想的な電磁界部が形成されている。
In this way, in the present embodiment as well, despite the fact that the magnetic pole gap is reduced to about 4 mm, the same ideal electromagnetic field as in the case where the magnetic pole gap is very long is formed in the electromagnetic field part 100. ing.

【0054】この実施例2において絶縁膜53、54を
用いた理由も前記実施例1の場合と同様であり、磁石
2、3が絶縁体である場合には、絶縁膜53、54を、
炭化ケイ素膜55、56と磁石2、3の表面との間に介
装する必要はない。
The reason for using the insulating films 53 and 54 in the second embodiment is the same as in the first embodiment. When the magnets 2 and 3 are insulators, the insulating films 53 and 54 are
It is not necessary to interpose between the silicon carbide films 55 and 56 and the surfaces of the magnets 2 and 3.

【0055】また、図2では図示していないヨーク1
は、磁界の強度向上や外部への漏れ磁界の強度減少に効
果があるが、必ずしも不可欠という訳ではない点も実施
例1と同様である。
The yoke 1 not shown in FIG.
Is effective in improving the strength of the magnetic field and reducing the strength of the leaked magnetic field to the outside, but is not necessarily indispensable as in the first embodiment.

【0056】図1図示の実施例1と比較すると、この実
施例2の構成によれば、電極が不要であることから、偏
向されたイオンビームが電極にあたって散乱しないとい
う利点がある。
Compared to the first embodiment shown in FIG. 1, the configuration of the second embodiment has an advantage that the deflected ion beam does not scatter on the electrode because no electrode is required.

【0057】[0057]

【実施例3】図3は本発明の第三の実施例の概略の構成
を現す図であり、イオン進行方向に垂直な断面拡大図で
ある。斜視図と垂直方向(上)から見た図はそれぞれ図
1(a)、(b)と類似しているため省略した。
Embodiment 3 FIG. 3 is a view showing a schematic configuration of a third embodiment of the present invention, and is an enlarged sectional view perpendicular to the ion traveling direction. The perspective view and the view seen from the vertical direction (upper side) are omitted because they are similar to FIGS. 1A and 1B, respectively.

【0058】導電体の磁石4、5、6、7が、磁石4と
磁石5とは電気的に絶縁され、同極同志が隣り合うよう
に並設され、磁石6と磁石7も電気的に絶縁され、同極
同志が隣り合うように並設され、なおかつ並設されてい
る磁石4、5の組と並設されている磁石6、7の組と
が、異極同志向い合うようにして配置されている。
The conductor magnets 4, 5, 6, 7 are electrically insulated from the magnet 4 and the magnet 5, are arranged side by side so that the same poles are adjacent to each other, and the magnet 6 and the magnet 7 are electrically connected. The magnets 4 and 5 are insulated and are arranged side by side so that the same poles are adjacent to each other, and the pair of magnets 6 and 7 arranged side by side are opposite to each other. Are located.

【0059】このようにして配置された磁石4、5と磁
石6、7との間に、それぞれ+V、−Vの電圧が印加さ
れている非磁性体製の電極51、52が配置されてい
る。
Non-magnetic electrodes 51 and 52 to which + V and -V voltages are applied are arranged between the magnets 4 and 5 and the magnets 6 and 7 arranged as described above. .

【0060】また、図3に示すように、磁石4と磁石6
にはそれぞれ+V/2の電圧が、磁石5と磁石7には−
V/2の電圧が印加されている。このように、磁石4、
5、6、7に電圧を印加し、磁石4と磁石5との間で、
また磁石6と磁石7との間でそれぞれ電界が形成される
ように、磁石4と磁石5、磁石6と磁石7とはそれぞれ
電気的に絶縁されて並設されている。この実施例におい
ては、磁石4と磁石5との間、磁石6と磁石7との間に
それぞれ空隙を設けることにより電気的な絶縁を図って
いるが、この空隙の間隔は、これらの磁石の間で放電が
発生せず、電界が維持できる大きさであれば十分であ
る。また、空隙を設けずに、絶縁膜を磁石4と磁石5と
の間、磁石6と磁石7との間に介装して電気的な絶縁を
図ることもできる。
As shown in FIG. 3, the magnet 4 and the magnet 6
Have a voltage of + V / 2, and the magnets 5 and 7 have −
A voltage of V / 2 is applied. Thus, magnet 4,
A voltage is applied to 5, 6, and 7, between the magnet 4 and the magnet 5,
Further, the magnet 4 and the magnet 5 and the magnet 6 and the magnet 7 are juxtaposed and electrically insulated so that an electric field is formed between the magnet 6 and the magnet 7, respectively. In this embodiment, electrical insulation is attained by providing gaps between the magnets 4 and 5 and between the magnets 6 and 7, respectively. It suffices that the discharge does not occur between the electrodes and the electric field is large enough to maintain the electric field. In addition, without providing a gap, an insulating film can be interposed between the magnets 4 and 5 and between the magnets 6 and 7 to achieve electrical insulation.

【0061】図3中、磁石4、5、6、7、及び電極5
1、52に囲まれ、符号100で示される空間が電磁界
部となる。また、符号101で現される円の内側が、紙
面に垂直に紙面の裏面側から表面側に向けて進んで来る
イオンビームの通過する範囲である。
In FIG. 3, magnets 4, 5, 6, 7 and electrodes 5
A space surrounded by reference numerals 1 and 52 and denoted by reference numeral 100 is an electromagnetic field portion. The inside of the circle denoted by reference numeral 101 is a range where the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicular to the paper surface passes.

【0062】この実施例においても、従来例の図7
(b)に符号102で示した方向の電気力線、符号10
3で示した方向の磁力線が発生することになるが、これ
らは図3においては、省略している。また、従来例の図
7(a)に符号1で示したヨークが存在することになる
が、図3では省略している。
In this embodiment, too, FIG.
(B) Electric force lines in the direction indicated by reference numeral 102, reference numeral 10
Magnetic lines of force in the direction indicated by 3 are generated, but these are omitted in FIG. Further, a yoke indicated by reference numeral 1 in FIG. 7A of the conventional example exists, but is omitted in FIG.

【0063】電磁界部100における磁石4、5と磁石
6、7との間の距離が磁極ギャップに相当し、この実施
例においては5mm程度となっている。
The distance between the magnets 4 and 5 and the magnets 6 and 7 in the electromagnetic field portion 100 corresponds to the magnetic pole gap, and is about 5 mm in this embodiment.

【0064】電磁界部100に面している磁石4、5、
6、7の表面の電位は、図1、図2図示の実施例1、2
の場合のように、円弧の中心からの距離rの対数に比例
する電位とはなっていないが、前記のように+V/2、
−V/2の電圧がそれぞれ印加されているので、+V、
−Vの電圧が印加されている電極51、52の中間値の
電位となっている。
The magnets 4, 5,
The potentials on the surfaces of 6, 7 are the same as those of the first and second embodiments shown in FIGS.
Although the potential is not proportional to the logarithm of the distance r from the center of the arc as in the case of the above, + V / 2,
Since a voltage of −V / 2 is applied, + V,
It has a potential of an intermediate value between the electrodes 51 and 52 to which the voltage of −V is applied.

【0065】また、イオンビームが通過する範囲101
との間の距離を離して電界、磁界の一様性向上に役立つ
ように、電磁界部100方向に向かう磁石4、5、6、
7の角が、図3図示の通り、それぞれ、カットされてい
る。
The range 101 through which the ion beam passes
The magnets 4, 5, 6, and 6 in the direction of the electromagnetic field unit 100 are separated from each other so as to help improve the uniformity of the electric and magnetic fields.
As shown in FIG. 3, corners 7 are cut.

【0066】これらにより、電磁界部100では概ね一
様な電界が形成されている。電位は厳密にはrの対数に
比例していないが、電極間の距離が短い場合には大きな
障害とはならない。
As a result, a substantially uniform electric field is formed in the electromagnetic field portion 100. Although the potential is not strictly proportional to the logarithm of r, it is not a major obstacle if the distance between the electrodes is short.

【0067】一方、電磁界部100における磁界につい
て検討すると、磁石4、5は電気的には異なる電位にな
っているが、磁気的には中央にわずかの隙間を有するの
みにして並設されており、電磁界部100方向に向かう
角がカットされているだけなので、並設されている磁石
4、5が、図1図示の実施例1における磁石2と概ね同
じ動作をすることになる。対向して配置されている磁石
6、7も同様であり、並設されている磁石6、7が、図
1図示の実施例1における磁石3と概ね同じ動作をする
ことになる。
On the other hand, when examining the magnetic field in the electromagnetic field portion 100, the magnets 4 and 5 have different potentials electrically, but are magnetically arranged side by side with only a small gap at the center. Since the angle toward the electromagnetic field part 100 is only cut, the magnets 4 and 5 arranged in parallel operate in substantially the same manner as the magnet 2 in the first embodiment shown in FIG. The same applies to the magnets 6 and 7 arranged opposite to each other, and the magnets 6 and 7 arranged in parallel perform almost the same operation as the magnet 3 in the embodiment 1 shown in FIG.

【0068】また、電極51、52は、非磁性体で構成
されているので、磁石4、5、6、7による磁界が、電
極51、52によって乱されることなく、一様な磁界強
度となる。
Since the electrodes 51 and 52 are made of a non-magnetic material, the magnetic field generated by the magnets 4, 5, 6 and 7 is not disturbed by the electrodes 51 and 52 and has a uniform magnetic field intensity. Become.

【0069】したがって、この実施例においても、電磁
界部100では概ね一様な磁界が形成されている。
Therefore, also in this embodiment, a substantially uniform magnetic field is formed in the electromagnetic field portion 100.

【0070】そこで、本実施例でも、磁極ギャップを5
mm程度と小さくしたにもかかわらず、電磁界部100
において、磁界と電界の強度が一様で直交しているほぼ
理想的な電磁界部が形成されている。
Therefore, also in this embodiment, the magnetic pole gap is set to 5
mm.
, An almost ideal electromagnetic field portion in which the strengths of the magnetic field and the electric field are uniform and orthogonal to each other is formed.

【0071】図3図示の実施例を第1、第2の実施例
(図1、図2)と比較すると、電磁界空間に面した磁石
そのものの表面を、電界を形成させる電極として機能さ
せるために、炭化ケイ素膜を用いる必要がないという利
点がある。
When the embodiment shown in FIG. 3 is compared with the first and second embodiments (FIGS. 1 and 2), the surface of the magnet itself facing the electromagnetic field space functions as an electrode for forming an electric field. Another advantage is that it is not necessary to use a silicon carbide film.

【0072】[0072]

【実施例4】図4は本発明の第四の実施例の概略の構成
を現す図であり、イオン進行方向に垂直な断面拡大図で
ある。斜視図と垂直方向(上)から見た図はそれぞれ図
1(a)、(b)と類似しているため省略した。
Fourth Embodiment FIG. 4 is a view showing a schematic configuration of a fourth embodiment of the present invention, and is an enlarged sectional view perpendicular to the ion traveling direction. The perspective view and the view seen from the vertical direction (upper side) are omitted because they are similar to FIGS. 1A and 1B, respectively.

【0073】導電体の磁石8、9、10、11が、磁石
8と磁石9とは互いに電気的に絶縁されていると共に、
同極同志が隣り合うように並設され、磁石10と磁石1
1も互いに電気的に絶縁されていると共に、同極同志が
隣り合うようにして並設され、なおかつ並設されている
磁石8、9の組と並設されている磁石10、11の組と
が、異極同志向い合うようにして配置されている。
The magnets 8, 9, 10, and 11 of the conductors are such that the magnets 8 and 9 are electrically insulated from each other,
The magnets 10 and 1 are arranged side by side so that the same poles are adjacent to each other.
1 are also electrically insulated from each other, are arranged side by side so that the same poles are adjacent to each other, and have a set of magnets 8 and 9 arranged side by side and a set of magnets 10 and 11 arranged side by side. However, they are arranged so as to face each other.

【0074】このようにして配置された磁石8、9と磁
石10、11との間に、それぞれ+V、−Vの電圧が印
加されている非磁性体の電極61、62が、スペーサを
兼ね介装されており、電極61と磁石8、10、電極6
2と磁石9、11とは、それぞれ電気的に接続されてい
る。
Non-magnetic electrodes 61 and 62 to which + V and -V voltages are applied, respectively, are disposed between the magnets 8 and 9 and the magnets 10 and 11 arranged as described above. Electrode 61, magnets 8, 10 and electrode 6
2 and the magnets 9 and 11 are electrically connected to each other.

【0075】電磁界部100に面している磁石8、9、
10、11の表面の電位は、図3図示の実施例3の場合
と異なり、電極61、62の中間値の電位とはなってい
ないが、前記のように、電極61、62とそれぞれ電気
的に接続されているので、電極61、62と同電位とな
っている。
The magnets 8, 9 facing the electromagnetic field portion 100
Unlike the case of the third embodiment shown in FIG. 3, the surface potentials of the electrodes 10 and 11 are not intermediate potentials of the electrodes 61 and 62. , And thus have the same potential as the electrodes 61 and 62.

【0076】このように電極61、62と同電位となっ
ている磁石8、10と磁石9、11との間でそれぞれ電
界が形成されるように、磁石8と磁石9、磁石10と磁
石11とはそれぞれ電気的に絶縁されて並設されてい
る。この実施例においては、磁石8と磁石9との間、磁
石10と磁石11との間にそれぞれ空隙を設けることに
より電気的な絶縁を図っているが、この空隙の間隔は、
これらの磁石の間で放電が発生せず、電界が維持できる
大きさであれば十分である。また、空隙を設けずに、絶
縁膜を磁石8と磁石9との間、磁石10と磁石11との
間に介装して電気的な絶縁を図ることもできる。
As described above, the magnets 8 and 9 and the magnets 10 and 11 are so formed that an electric field is formed between the magnets 8 and 10 and the magnets 9 and 11 having the same potential as the electrodes 61 and 62, respectively. And are juxtaposed electrically insulated from each other. In this embodiment, electrical insulation is achieved by providing gaps between the magnets 8 and 9 and between the magnets 10 and 11, respectively.
It is sufficient that no discharge occurs between these magnets and the magnitude is such that an electric field can be maintained. Further, without providing a gap, an insulating film can be interposed between the magnets 8 and 9 and between the magnets 10 and 11 to achieve electrical insulation.

【0077】図4中、磁石8、9、10、11、及び電
極61、62に囲まれ、符号100で示される空間が電
磁界部となる。また、符号101で現される円の内側
が、紙面に垂直に紙面の裏面側から表面側に向けて進ん
で来るイオンビームの通過する範囲である。
In FIG. 4, a space surrounded by magnets 8, 9, 10, 11 and electrodes 61, 62 and denoted by reference numeral 100 is an electromagnetic field portion. The inside of the circle denoted by reference numeral 101 is a range where the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicular to the paper surface passes.

【0078】この実施例においても、従来例の図7
(b)に符号102で示した方向の電気力線、符号10
3で示した方向の磁力線が発生することになるが、これ
らは図4においては、省略している。また、従来例の図
7(a)に符号1で示したヨークが存在することになる
が、図4では省略している。
Also in this embodiment, FIG.
(B) Electric force lines in the direction indicated by reference numeral 102, reference numeral 10
Magnetic lines of force in the direction indicated by 3 are generated, but these are omitted in FIG. Further, a yoke indicated by reference numeral 1 in FIG. 7A of the conventional example exists, but is omitted in FIG.

【0079】電磁界部100における磁石8、9と磁石
10、11との間の距離が磁極ギャップに相当し、この
実施例においては5mm程度としている。
The distance between the magnets 8 and 9 and the magnets 10 and 11 in the electromagnetic field portion 100 corresponds to the magnetic pole gap, and is about 5 mm in this embodiment.

【0080】また、実施例3と同じく、イオンビームが
通過する範囲101との間の距離をより一層離すことに
より、電界、磁界の一様性向上に役立つように、電磁界
部100方向に向かう磁石8、9、10、11の角が、
図4図示の通り、それぞれ、より一層深くカットされて
いる。
Further, as in the third embodiment, by further increasing the distance from the range 101 through which the ion beam passes, the ion beam is directed toward the electromagnetic field portion 100 so as to help improve the uniformity of the electric field and the magnetic field. The corners of the magnets 8, 9, 10, 11 are
As shown in FIG. 4, each is cut further deeper.

【0081】これらにより、この実施例においても、電
磁界部100では概ね一様な電界が形成されている。電
位は厳密には図1、図2図示の実施例1、2の場合のよ
うに、円弧の中心からの距離rの対数に比例していない
が、電極間の距離が短い場合には大きな障害とはならな
い。
Thus, also in this embodiment, a substantially uniform electric field is formed in the electromagnetic field portion 100. Although the potential is not strictly proportional to the logarithm of the distance r from the center of the arc, as in the case of the first and second embodiments shown in FIGS. Does not.

【0082】一方、電磁界部100における磁界につい
て検討すると、実施例3(図3)の場合と同様の理由
で、この実施例においても、電磁界部100では概ね一
様な磁界が形成されている。
On the other hand, when examining the magnetic field in the electromagnetic field unit 100, for the same reason as in the third embodiment (FIG. 3), a substantially uniform magnetic field is formed in the electromagnetic field unit 100 also in this embodiment. I have.

【0083】そこで、本実施例でも、磁極ギャップを5
mmと小さくしたにもかかわらず、電磁界部100にお
いて、磁界と電解の強度が一様で直交しているほぼ理想
的な電磁界部が形成されている。
Therefore, also in this embodiment, the magnetic pole gap is set to 5
Despite the reduction to mm, the electromagnetic field part 100 forms an almost ideal electromagnetic field part in which the strength of the magnetic field and the intensity of the electrolysis are uniform and orthogonal.

【0084】この実施例4を実施例3と比較すると、部
品が簡素になっていることが利点となっている。
Compared with the third embodiment, the fourth embodiment is advantageous in that the parts are simplified.

【0085】[0085]

【実施例5】図5は本発明の第五の実施例の概略の構成
を現す図であり、イオン進行方向に垂直な断面拡大図で
ある。斜視図と垂直方向(上)から見た図はそれぞれ図
1(a)、(b)と類似しているため省略した。
Fifth Embodiment FIG. 5 is a view showing a schematic configuration of a fifth embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view perpendicular to the ion traveling direction. The perspective view and the view seen from the vertical direction (upper side) are omitted because they are similar to FIGS. 1A and 1B, respectively.

【0086】ヨーク1の中央に、絶縁体の磁石取り付け
リング16を介して導電体の磁石12、13、14、1
5がそれぞれ電気的に絶縁されて取り付けられている。
At the center of the yoke 1, conductive magnets 12, 13, 14, 1 are connected via an insulating magnet mounting ring 16.
5 are mounted electrically insulated.

【0087】磁石12、13、14、15に囲まれた空
間が電磁界部100を構成することになり、符号101
で現される円の内側が、紙面に垂直に紙面の裏面側から
表面側に向けて進んで来るイオンビームの通過する範囲
となる。また、図5中、電気力線は符号102で現され
るように、磁力線は符号103で現されるように発生す
ることになる。
The space surrounded by the magnets 12, 13, 14, 15 constitutes the electromagnetic field part 100,
Is the range through which the ion beam traveling from the back side to the front side of the paper perpendicular to the paper surface passes. In FIG. 5, the lines of electric force are generated as indicated by reference numeral 102, and the lines of magnetic force are generated as indicated by reference numeral 103.

【0088】この実施例では、図5図示のように、磁石
12と13とは、直角方向となって同極同志が隣り合う
ように配置されている。同様に、磁石14と15も、直
角方向となって同極同志が隣り合うように配置されてい
る。そして、磁石12と磁石14、磁石13と磁石15
とは、異極同志が向い合うように配置されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the magnets 12 and 13 are arranged so that the same poles are adjacent to each other in a perpendicular direction. Similarly, the magnets 14 and 15 are also arranged so that the same poles are adjacent to each other in a perpendicular direction. And magnet 12 and magnet 14, magnet 13 and magnet 15
And are arranged so that the opposite poles face each other.

【0089】4ヶの磁石は同形状であり、中心に対して
4回回転対称の配置となっている。このような磁石1
2、13、14、15の配置構成は、強焦点レンズとし
て知られている四極子レンズに類似しているが、磁極の
向きが異なる。
The four magnets have the same shape and are arranged four times rotationally symmetric with respect to the center. Such a magnet 1
The arrangement of 2, 13, 14 and 15 is similar to a quadrupole lens known as a strong focus lens, but the orientation of the magnetic poles is different.

【0090】前記のような磁石の配置によって、符号1
03で現される磁力線は、磁石12、13、14、15
に囲まれた空間のイオンビームの通過する範囲101に
おいて、図5中、下から上方向へ向かうようになり、こ
の空間に概ね一様な磁界が形成されることになる。
By the arrangement of the magnets as described above, reference numeral 1
The lines of magnetic force represented by 03 are magnets 12, 13, 14, 15
In the range 101 through which the ion beam passes in the space surrounded by the circles, the direction from the bottom to the top in FIG. 5 is reached, and a substantially uniform magnetic field is formed in this space.

【0091】磁石12、13、14、15にはそれぞれ
下に示されたV1、V2、V3、V4の電圧が印加され
ており、電磁界重畳セクターとしての質量分離だけでな
く、静電式偏向器としてイオンビームのX軸・Y軸方向
の偏向、および静電式非点補正器としてイオンビームの
一次非点補正が行えるようになっている。
The voltages V1, V2, V3, and V4 shown below are applied to the magnets 12, 13, 14, and 15, respectively, so that not only mass separation as an electromagnetic field superimposing sector but also electrostatic deflection is performed. As an instrument, deflection of the ion beam in the X-axis and Y-axis directions can be performed, and as an electrostatic astigmatism corrector, primary astigmatism correction of the ion beam can be performed.

【0092】 磁石12:V1=+Vm+Vy−Vs 磁石13:V2=−Vm−Vx+Vs 磁石14:V3=−Vm−Vy−Vs 磁石15:V4=+Vm+Vx+Vs ここに、Vm:質量分離用電圧、Vx:X軸方向偏向用
電圧、Vy:Y軸方向偏向用電圧、Vs:非点補正用電
圧である。
Magnet 12: V1 = + Vm + Vy−Vs Magnet 13: V2 = −Vm−Vx + Vs Magnet 14: V3 = −Vm−Vy−Vs Magnet 15: V4 = + Vm + Vx + Vs where Vm: voltage for mass separation, Vx: X Axial deflection voltage, Vy: Y-axis deflection voltage, Vs: Astigmatism correction voltage.

【0093】質量分離用電圧である+Vm、−Vmに注
目すると、図5中、右側の磁石12、15が+Vm、左
側の磁石13、14が−Vmの電位となっている。
Looking at + Vm and -Vm, which are the voltages for mass separation, in FIG. 5, the right magnets 12 and 15 have a potential of + Vm, and the left magnets 13 and 14 have a potential of -Vm.

【0094】磁石12と磁石15、および磁石13と磁
石14は、図5中、水平方向に関して線対称となってい
るため、中心部付近では電気力線は水平方向となる。し
たがって、+Vm、−Vmにより中央部付近では水平方
向の概ね一様な電界が形成されることになる。
Since the magnets 12 and 15 and the magnets 13 and 14 are symmetric with respect to the horizontal direction in FIG. 5, the lines of electric force are in the horizontal direction near the center. Therefore, a substantially uniform electric field in the horizontal direction is formed near the center by + Vm and -Vm.

【0095】そこで、前述したように磁石12乃至磁石
15の中心部付近における、図5中、下から上方向へ向
かう概ね一様な磁界と、この中央部付近における水平方
向の概ね一様な電界の存在によって、電磁界重畳セクタ
ーとして質量分離が行われる。電位は厳密には図1、図
2図示の実施例1、2の場合のように、円弧の中心から
の距離rの対数に比例していないが、電極間の距離が短
い場合には大きな障害とはならない。
Therefore, as described above, a substantially uniform magnetic field from the bottom to the top in FIG. 5 near the center of the magnets 12 to 15 and a substantially uniform electric field in the horizontal direction near the center in FIG. Causes mass separation as an electromagnetic field superimposed sector. Although the potential is not strictly proportional to the logarithm of the distance r from the center of the arc, as in the case of the first and second embodiments shown in FIGS. Does not.

【0096】なお、前記のように、四個の磁石12乃至
15にそれぞれ異なる電圧を印加し、電界を形成するた
めに、前述したように、磁石12、13、14、15は
それぞれ電気的に絶縁されている必要がある。
As described above, in order to apply different voltages to the four magnets 12 to 15 to form electric fields, the magnets 12, 13, 14, 15 are electrically connected as described above. Must be insulated.

【0097】この実施例においては、磁石12乃至15
のそれぞれの間に空隙を配置することによって相互の電
気的な絶縁を図っている。この空隙の間隔は、磁石12
乃至15のそれぞれの間で放電が発生せず、電界が維持
できる大きさであれば十分である。なお、空隙を配置す
る構成とせずに、絶縁膜を磁石12乃至15のそれぞれ
の間に介装して電気的な絶縁を図ることもできる。
In this embodiment, the magnets 12 to 15
Are electrically insulated from each other by arranging a gap between each of them. The interval of this gap is determined by the magnet 12
It is sufficient that a discharge is not generated between each of Nos. 1 to 15 and that the electric field can be maintained. It is to be noted that an electrical insulation can be achieved by interposing an insulating film between each of the magnets 12 to 15 without using a configuration in which a gap is arranged.

【0098】X軸方向偏向用電圧である+Vx、−Vx
に注目すると、右下の磁石15が+Vx、左上の磁石1
3が−Vxの電位となっている。したがって、+Vx、
−VxによりイオンビームのX軸方向偏向が行われる。
同様に、+Vy、−VyによりイオンビームのY軸方向
偏向が行われる。
XV direction deflection voltages + Vx, -Vx
Note that the lower right magnet 15 is + Vx and the upper left magnet 1
3 is the potential of -Vx. Therefore, + Vx,
The ion beam is deflected in the X-axis direction by −Vx.
Similarly, the ion beam is deflected in the Y-axis direction by + Vy and -Vy.

【0099】非点補正用電圧である+Vs、−Vsに注
目すると、それぞれ対向する磁石の電位が等電位とな
り、しかも直角方向の磁石の電位が正負逆になる。した
がって+Vs、−Vsによりイオンビームの形状を一次
元方向に調整させる一次非点補正が行われる。
Focusing on the astigmatism correction voltages + Vs and -Vs, the potentials of the magnets facing each other become equal potentials, and the potentials of the magnets in the perpendicular direction are opposite in polarity. Therefore, primary astigmatism correction for adjusting the shape of the ion beam in the one-dimensional direction by + Vs and -Vs is performed.

【0100】この実施例5を実施例4(図4)と比較す
ると、部品がより簡素になっていることがメリットとな
っている。
When the fifth embodiment is compared with the fourth embodiment (FIG. 4), the advantage is that the parts are simpler.

【0101】[0101]

【実施例6】図6は本発明の第六の実施例の概略の構成
を現す図であり、イオン進行方向に垂直な断面拡大図で
ある。斜視図と垂直方向(上)から見た図はそれぞれ図
1(a)、(b)と類似しているため省略した。
[Embodiment 6] FIG. 6 is a view showing a schematic configuration of a sixth embodiment of the present invention, and is an enlarged sectional view perpendicular to the ion traveling direction. The perspective view and the view seen from the vertical direction (upper side) are omitted because they are similar to FIGS. 1A and 1B, respectively.

【0102】ヨーク1の中央に、絶縁体の磁石取り付け
リング16を介して導電体の磁石17、18、19、2
0、21、22、23、24がそれぞれ電気的に絶縁さ
れて取り付けられている。
At the center of the yoke 1, conductive magnets 17, 18, 19, 2 are connected via an insulating magnet mounting ring 16.
Reference numerals 0, 21, 22, 23, and 24 are attached so as to be electrically insulated from each other.

【0103】磁石17乃至24に囲まれた空間が電磁界
部100を構成することになり、符号101で現される
円の内側が、紙面に垂直に紙面の裏面側から表面側に向
けて進んで来るイオンビームの通過する範囲となる。
The space surrounded by the magnets 17 to 24 constitutes the electromagnetic field portion 100, and the inside of the circle denoted by reference numeral 101 advances from the back side of the paper to the front side perpendicular to the paper. Is the range through which the ion beam comes.

【0104】図6図示のように、磁石17、18、1
9、20は、45度の角度を持って同極同志が隣り合う
ように配置され、磁石21、22、23、24も、45
度の角度を持って同極同志が隣り合うように配置されて
いる。そして、磁石17と磁石21、磁石18と磁石2
2、磁石19と磁石23、磁石20と磁石24とは、互
いに、異極同志が向い合う形で配置されている。8ヶの
磁石は同形状であり、中心に対して8回回転対称の配置
となっている。
As shown in FIG. 6, the magnets 17, 18, 1
9 and 20 are arranged so that the same poles are adjacent to each other at an angle of 45 degrees, and the magnets 21, 22, 23 and 24 are also arranged at 45 degrees.
The same poles are arranged next to each other with an angle of degrees. Then, the magnet 17 and the magnet 21 and the magnet 18 and the magnet 2
2. The magnet 19 and the magnet 23, and the magnet 20 and the magnet 24 are arranged such that different poles face each other. The eight magnets have the same shape and are arranged eight times rotationally symmetric with respect to the center.

【0105】前記のような磁石の配置によって、磁石1
7乃至24に囲まれた空間のイオンビームの通過する範
囲101において、図6中、下から上方向へ向かう概ね
一様な磁界が形成されることになる。
With the arrangement of the magnets as described above, the magnet 1
In the range 101 through which the ion beam passes in the space surrounded by 7 to 24, a substantially uniform magnetic field is formed from below to above in FIG.

【0106】磁石17乃至24には、それぞれ下に示さ
れたV1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8
の電圧が印加されており、電磁界重畳セクター型質量分
析装置としての質量分離だけでなく、静電式偏向器とし
てイオンビームのX・Y軸方向の偏向、および非点補正
器としてイオンビームの二次非点補正、立体収束質量分
析装置としてのイオンビームのX軸方向の収束が行え
る。
The magnets 17 to 24 have V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, and V8 shown below, respectively.
Is applied, not only the mass separation as an electromagnetic field superposition sector mass spectrometer, but also the deflection of the ion beam in the X and Y axes as an electrostatic deflector, and the ion beam as an astigmatism corrector. Secondary astigmatism correction and convergence in the X-axis direction of the ion beam as a three-dimensional focusing mass spectrometer can be performed.

【0107】 磁石17:V1=+Vm +Vdx+a・Vdy +Vsx +Vf 磁石18:V2=+Vm +a・Vdx+Vdy +Vsy 磁石19:V3=−Vm −a・Vdx+Vdy −Vsx −Vf 磁石20:V4=−Vm −Vdx+a・Vdy −Vsy −Vf 磁石21:V5=−Vm −Vdx−a・Vdy +Vsx −Vf 磁石22:V6=−Vm −a・Vdx−Vdy +Vsy −Vf 磁石23:V7=+Vm +a・Vdx−Vdy −Vsx 磁石24:V8=+Vm +Vdx−a・Vdy −Vsy +Vf ここに、Vm:質量分離用電圧、Vdx:X軸方向偏向
用電圧、Vdy:Y軸方向偏向用電圧、Vsx:X軸方
向非点補正用電圧、Vsy:Y軸方向非点補正用電圧、
Vf:X軸方向収束用電圧、a:任意の係数である。
Magnet 17: V1 = + Vm + Vdx + a · Vdy + Vsx + Vf Magnet 18: V2 = + Vm + a · Vdx + Vdy + Vsy Magnet 19: V3 = −Vm−a · Vdx + Vdy−Vsx−Vf Magnet 20: V4 = −Vd−Vd−Vm -Vsy-Vf Magnet 21: V5 = -Vm-Vdx-a.Vdy + Vsx-Vf Magnet 22: V6 = -Vm-a.Vdx-Vdy + Vsy-Vf Magnet 23: V7 = + Vm + a.Vdx-Vdy-Vsx magnet 24: V8 = + Vm + Vdx-a.Vdy-Vsy + Vf where Vm: voltage for mass separation, Vdx: voltage for deflection in the X-axis direction, Vdy: voltage for deflection in the Y-axis direction, Vsx: for astigmatism correction in the X-axis direction Voltage, Vsy: Y-axis direction astigmatism correction voltage,
Vf: X-axis direction convergence voltage, a: an arbitrary coefficient.

【0108】+Vm、−Vmに注目すると、図6中、右
側の磁石17、18、23、24が+Vm、左側の磁石
19、20、21、22が−Vmの電位となっている。
磁石17、18と磁石23、24、および磁石19、2
0と磁石21、22とは、図6中、水平方向に関して線
対称となっているため、中心部付近では電気力線は水平
方向となる。したがって、+Vm、−Vmにより中心部
付近では水平方向の概ね一様な電界が形成されることに
なる。
Looking at + Vm and -Vm, in FIG. 6, the right magnets 17, 18, 23, and 24 have a potential of + Vm, and the left magnets 19, 20, 21, and 22 have a potential of -Vm.
Magnets 17 and 18 and magnets 23 and 24 and magnets 19 and 2
Since 0 and the magnets 21 and 22 are line-symmetric with respect to the horizontal direction in FIG. 6, the electric force lines are in the horizontal direction near the center. Therefore, a substantially uniform electric field in the horizontal direction is formed near the center portion by + Vm and -Vm.

【0109】そこで、前述したように磁石17乃至磁石
24の中心部付近における、図6中、下から上方向へ向
かう概ね一様な磁界と、この中央部付近における水平方
向の概ね一様な電界の存在によって、電磁界重畳セクタ
ーとして質量分離が行われる。電位は厳密には図1、図
2図示の実施例1、2の場合のように、円弧の中心から
の距離rの対数に比例していないが、電極間の距離が短
い場合には大きな障害とはならない。
Thus, as described above, a substantially uniform magnetic field from the bottom to the top in FIG. 6 near the center of the magnets 17 to 24 and a substantially uniform electric field in the horizontal direction near the center in FIG. Causes mass separation as an electromagnetic field superimposed sector. Although the potential is not strictly proportional to the logarithm of the distance r from the center of the arc, as in the case of the first and second embodiments shown in FIGS. Does not.

【0110】なお、前記のように、八個の磁石17乃至
24にそれぞれ異なる電圧を印加し、電界を形成するた
めに、前述したように、磁石17乃至24はそれぞれ電
気的に絶縁されている必要がある。
As described above, in order to apply different voltages to the eight magnets 17 to 24 to form electric fields, the magnets 17 to 24 are electrically insulated as described above. There is a need.

【0111】この実施例においては、磁石17乃至24
のそれぞれの間に空隙を配置することによって相互の電
気的な絶縁を図っている。この空隙の間隔は、磁石17
乃至24のそれぞれの間で放電が発生せず、電界が維持
できる大きさであれば十分である。なお、空隙を配置す
る構成とせずに、絶縁膜を磁石17乃至24のそれぞれ
の間に介装して電気的な絶縁を図ることもできる。
In this embodiment, the magnets 17 to 24
Are electrically insulated from each other by arranging a gap between each of them. The spacing of this gap is determined by the magnet 17
It suffices that the discharge is not generated between each of the first to fourth embodiments and that the electric field can be maintained. It is to be noted that an electrical insulation can be achieved by interposing an insulating film between each of the magnets 17 to 24 without using a configuration in which a gap is arranged.

【0112】+Vdx、−Vdx、+Vdy、−Vdy
については詳細な説明は省略するが、この動作原理は大
偏向角用8極静電式非点補正器としてよく知られたもの
である。結論的には、大きな偏向収差を発生させずに+
Vdx、−VdxによりX軸方向偏向が、+Vdy、−
VdyによりY軸方向偏向が行われる。
+ Vdx, -Vdx, + Vdy, -Vdy
Although the detailed description is omitted, the principle of operation is well known as an octupole electrostatic astigmatism corrector for large deflection angles. In conclusion, +
Vdx, -Vdx causes deflection in the X-axis direction to be + Vdy,-
The deflection in the Y-axis direction is performed by Vdy.

【0113】+Vsx、−Vsx、+Vsy、−Vsy
についても詳細な説明は省略するが、この動作原理は8
極静電式非点補正器としてよく知られたものである。結
論的には、+Vsx、−Vsx、+Vsy、−Vsyよ
りイオンビームの形状を二次元方向に調整させる二次非
点補正が行われる。
+ Vsx, -Vsx, + Vsy, -Vsy
Although the detailed description is omitted here, this operation principle
It is well known as a polar electrostatic stigmator. As a result, secondary astigmatism correction for adjusting the shape of the ion beam in the two-dimensional direction is performed based on + Vsx, -Vsx, + Vsy, and -Vsy.

【0114】一様な電磁界空間を持った電磁界重畳セク
ター型質量分析装置は、磁界方向に関してイオンビーム
の収束作用はあるが、電界方向に関しては収束作用は無
いことが知られている。そこで、電界方向にも収束作用
を持たせるために、湾曲した電極を使用して電極界空間
の電界をわずかに湾曲させる方法が知られている。従来
例の図7で説明すれば、電極51、52を平板ではな
く、弓形に湾曲したものとすることになる。この方法に
よりイオンビームが2次元方向に収束する、いわゆる立
体収束が達成される。
It is known that an electromagnetic field superposed sector mass spectrometer having a uniform electromagnetic field space has a function of converging an ion beam in the direction of a magnetic field, but has no function of converging in a direction of an electric field. Therefore, a method is known in which a curved electrode is used to slightly curve the electric field in the electrode field space so as to have a convergence effect also in the direction of the electric field. According to the conventional example shown in FIG. 7, the electrodes 51 and 52 are not flat plates but curved in an arc shape. By this method, so-called three-dimensional convergence in which the ion beam converges in two-dimensional directions is achieved.

【0115】本実施例では電極としても機能する導電体
の磁石17乃至24は、同形状であるにもかかわらず、
この作用を実現することが出来る。すなわち、+Vfは
最も右側の2ヶの磁石に、−Vfは左側の4ヶの磁石に
印加することにより、電磁界空間の電界を右向きにわず
かに湾曲することになる。これにより、本実施例ではイ
オンビームの立体収束が達成される。
In this embodiment, the conductive magnets 17 to 24, which also function as electrodes, have the same shape.
This function can be realized. That is, by applying + Vf to the two rightmost magnets and applying -Vf to the four leftmost magnets, the electric field in the electromagnetic field space is slightly curved rightward. Thus, in the present embodiment, three-dimensional convergence of the ion beam is achieved.

【0116】以上の説明では、磁界の発生にはすべて磁
極を用いない磁石を使用したが、本発明はこのような実
施形態に限られるものではない。磁極を用いた磁石を使
用することも出来るし、磁石の代わりに電磁石を使用す
ることも出来る。また、ヨークは磁石同志、或るいは電
磁石同志を接続していればよいだけでその形状は限定さ
れず、場合によってはヨークを全く使用しないこともあ
る。
In the above description, a magnet that does not use a magnetic pole is used for generating a magnetic field. However, the present invention is not limited to such an embodiment. A magnet using magnetic poles can be used, and an electromagnet can be used instead of a magnet. In addition, the shape of the yoke is not limited as long as it only needs to connect magnets or electromagnets. In some cases, the yoke may not be used at all.

【0117】磁極を用いる場合には、図1、図2図示の
実施例1、2にて行った電磁界空間に面した磁石表面に
設けた準導体膜としての炭化ケイ素膜の形成や、図3、
図4、図5、図6図示の実施例3、4、5、6にて行っ
た電磁界空間付近の磁石の形状・配置などを、磁極に対
して実現すればよい。
When a magnetic pole is used, the formation of a silicon carbide film as a quasi-conducting film provided on the magnet surface facing the electromagnetic field space performed in Examples 1 and 2 shown in FIGS. 3,
The shapes and arrangements of the magnets in the vicinity of the electromagnetic field space performed in the embodiments 3, 4, 5, and 6 shown in FIGS. 4, 5, and 6 may be realized for the magnetic poles.

【0118】前記の実施例1、2ではシート抵抗が一様
な炭化ケイ素膜55、56を磁石2、3の表面に形成し
たが、本発明はこのような実施形態に限られるものでは
ない。例えば、炭化ケイ素膜の代わりに、準導体の材
料、或るいは導電材料が適量含まれた絶縁材料などによ
って準導体となる膜を使うことも出来る。さらには、一
様な膜でなく複数の細長い導体膜をそれぞれ絶縁された
状態で電界方向に沿って並べて形成して、それぞれの導
体膜に別の炭化ケイ素膜や抵抗体を使って分割した電位
を印加することも出来る。あるいは、シート抵抗値の小
さな準導体膜を一筆書きで電界の方向に沿って折り重な
るように形成することも出来る。その他、どのような構
成であっても、電磁界空間に面した磁石の表面に形成し
た薄膜により当該磁石の表面の電位が電界方向に沿って
単調的に変化するようになればよい。
In Examples 1 and 2, the silicon carbide films 55 and 56 having uniform sheet resistance were formed on the surfaces of the magnets 2 and 3, but the present invention is not limited to such an embodiment. For example, instead of a silicon carbide film, a film that becomes a quasiconductor by a quasiconductor material or an insulating material containing an appropriate amount of a conductive material can be used. Furthermore, instead of a uniform film, a plurality of elongated conductive films are formed side by side along the direction of the electric field in an insulated state, and each conductive film is divided using a different silicon carbide film or resistor. Can also be applied. Alternatively, a quasi-conductive film having a small sheet resistance value may be formed so as to be folded in a single stroke along the direction of the electric field. In addition, whatever the configuration, the thin film formed on the surface of the magnet facing the electromagnetic field space may cause the potential on the surface of the magnet to change monotonically along the direction of the electric field.

【0119】実施例3、4では2つの磁石を同磁極方向
に並べたが、本発明はこのような実施形態に限られるも
のではない。3つ以上の磁石を同磁極方向に並べること
も出来る。その他、どのような構成であっても電気的に
絶縁された複数の磁石を同磁極方向に並べ、電極界空間
の電界発生、電界補正を行うことができればよい。
In Examples 3 and 4, two magnets are arranged in the same magnetic pole direction, but the present invention is not limited to such an embodiment. Three or more magnets can be arranged in the same magnetic pole direction. In addition, any configuration may be used as long as a plurality of electrically insulated magnets can be arranged in the same magnetic pole direction to generate an electric field in the electrode boundary space and correct the electric field.

【0120】また、図3、図4図示の実施例3、4にお
いて採用されている電界・磁界の一様性向上を目的とし
た磁石の角のカットは、その大きさ、角度も変更できる
し、曲面のカットとすることも出来る。本来、電位は厳
密には円弧の中心からの距離rの対数に比例すべきなの
で、それぞれの磁石によってカットの形状を変えること
によってこれに近付けることも出来る。望ましくはコン
ピュータシミュレーションにより最適な形状を決定する
のがよい。
Further, the size and angle of the corner cut of the magnet used in the third and fourth embodiments shown in FIGS. 3 and 4 for the purpose of improving the uniformity of the electric and magnetic fields can be changed. It can also be a curved cut. Strictly speaking, the potential should be strictly proportional to the logarithm of the distance r from the center of the arc, so that it is possible to approach this by changing the shape of the cut with each magnet. Desirably, the optimal shape is determined by computer simulation.

【0121】また、図5、図6図示の実施例5、6にお
いては、複数の磁石の形状は同一であるが、これをそれ
ぞれ異なったものとすることも出来る。円筒電極を使っ
た場合には、厳密には電位は円弧の中心からの距離rの
対数に比例すべきなので、それぞれの磁石の形状を変え
ることによってこれに近付けることも出来る。望ましく
はコンピュータシミュレーションにより最適な形状を決
定するのがよい。
Further, in Embodiments 5 and 6 shown in FIGS. 5 and 6, the shapes of the plurality of magnets are the same, but they may be different from each other. When a cylindrical electrode is used, strictly speaking, the potential should be proportional to the logarithm of the distance r from the center of the arc, so that it can be approached by changing the shape of each magnet. Preferably, the optimum shape is determined by computer simulation.

【0122】実施例5、6では同形状の4ヶ又は8ヶの
磁石を対称的に並べて使用したが、本発明はこのような
実施形態に限られるものではない。異なる形状の磁石を
使用することや、6ヶ又は10ヶの磁石を使用すること
も出来る。その他どのような構成であっても、電気的に
絶縁された複数の磁極あるいは磁石の電位をある関係を
持って変化するようにして、電磁界空間の電界発生、電
界補正だけでなくイオンビームの偏向、非点補正、およ
び収束を行うことができればよい。
In Examples 5 and 6, four or eight magnets of the same shape were used symmetrically, but the present invention is not limited to such an embodiment. Different shaped magnets can be used, or six or ten magnets can be used. In any other configuration, the potentials of a plurality of electrically insulated magnetic poles or magnets are changed with a certain relationship, so that not only electric field generation in the electromagnetic field space, electric field correction, but also ion beam It is only required that deflection, astigmatism correction, and convergence can be performed.

【0123】以上の説明では、電磁界重畳の電界は円筒
電界、磁界は一様としたが、これに限られるものではな
い。電界を円弧の中心からの距離rに依存したトロイダ
ル電界としたり、磁界をrに依存した回転対称の非一様
磁界などとすることも出来る。
In the above description, the electric field for the superposition of the electromagnetic field is a cylindrical electric field and the magnetic field is uniform. However, the present invention is not limited to this. The electric field may be a toroidal electric field depending on the distance r from the center of the arc, or the magnetic field may be a rotationally symmetric non-uniform magnetic field depending on r.

【0124】以上の説明では、本発明の電磁界重畳セク
ター型質量分析装置を高い圧力雰囲気においても動作す
る質量分析装置として説明したが、本発明の電磁界重畳
セクター型質量分析装置は、このような高い圧力雰囲気
においてのみ使用されるものではない。通常の圧力雰囲
気で動作する質量分析装置やイオンビームの純化用など
としても使用できる。
In the above description, the electromagnetic field superposed sector type mass spectrometer of the present invention has been described as a mass spectrometer which operates even in a high-pressure atmosphere. It is not used only in very high pressure atmosphere. It can also be used as a mass spectrometer operating in a normal pressure atmosphere or for purifying an ion beam.

【0125】さらに、本発明の電磁界重畳セクター型質
量分析装置の用途は、質量分析装置のみに限られるもの
ではない。つまり前述した実施例においては、本発明の
電磁界重畳セクター型質量分析装置を、同じエネルギー
を持つイオンの質量分離を目的として使用する場合につ
いてのみ説明したが、これに限られるものではない。同
じ質量を持つイオンや電子のエネルギー分離にも使用出
来る。
Further, the use of the electromagnetic field superimposed sector type mass spectrometer of the present invention is not limited to the mass spectrometer. In other words, in the above-described embodiment, only the case where the electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer of the present invention is used for the purpose of mass separation of ions having the same energy has been described, but the present invention is not limited to this. It can also be used for energy separation of ions and electrons with the same mass.

【0126】[0126]

【発明の効果】この発明によれば、スパッタリングなど
のプロセス最中の高い圧力雰囲気で動作させることが可
能であり、しかも迷光の影響が大幅に低減されていて十
分な性能を有し、製作コストの低い質量分析装置を提供
することが出来る。
According to the present invention, it is possible to operate in a high-pressure atmosphere during a process such as sputtering, and furthermore, the effect of stray light is greatly reduced and sufficient performance is obtained. Low mass spectrometer can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の電磁界重畳セクター型質量分析装
置の第一の好ましい実施例の概略構成図であって、
(a)は斜視図、(b)は上面断面図、(c)はイオン
進行方向に垂直な断面図で電磁界部付近を拡大したも
の。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first preferred embodiment of an electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer of the present invention,
(A) is a perspective view, (b) is a top cross-sectional view, and (c) is a cross-sectional view perpendicular to the ion traveling direction, in which the vicinity of the electromagnetic field is enlarged.

【図2】 この発明の電磁界重畳セクター型質量分析装
置の第二の好ましい実施例の概略構成図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a second preferred embodiment of the electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer of the present invention.

【図3】 この発明の電磁界重畳セクター型質量分析装
置の第三の好ましい実施例の概略構成図。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a third preferred embodiment of the electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer of the present invention.

【図4】 この発明の電磁界重畳セクター型質量分析装
置の第四の好ましい実施例の概略構成図。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a fourth preferred embodiment of the electromagnetic field superposed sector mass spectrometer of the present invention.

【図5】 この発明の電磁界重畳セクター型質量分析装
置の第五の好ましい実施例の概略構成図。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a fifth preferred embodiment of the electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer of the present invention.

【図6】 この発明の電磁界重畳セクター型質量分析装
置の第六の好ましい実施例の概略構成図。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a sixth preferred embodiment of the electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer of the present invention.

【図7】 (a)は従来の電磁界重畳セクター型質量分
析装置の概略構成図、(b)は図7(a)図示の電磁界
重畳セクター型質量分析装置の一部を拡大して現した
図。
7 (a) is a schematic configuration diagram of a conventional electromagnetic field superposed sector mass spectrometer, and FIG. 7 (b) is an enlarged view of a part of the electromagnetic field superposed sector mass spectrometer shown in FIG. 7 (a). Figure.

【図8】 従来の電磁界重畳セクター型質量分析装置に
おいて磁極ギャップを小さくした場合を説明する概略構
成図。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating a case where a magnetic pole gap is reduced in a conventional electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヨーク 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、
13、14、15、17、18、19、20、21、2
2、23、24 導電体の磁石 16 磁石取り付けリング 51、52 非磁性体の電極 53、54 非磁性体の絶縁膜 55、56 非磁性体の炭化ケイ素膜 57、58、59、60 端子 61、62 非磁性体の電極 100 電磁界部 101 イオンビームが通過する範囲 102 電気力線 103 磁力線
1 yoke 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12,
13, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 2
2, 23, 24 Conductor magnet 16 Magnet mounting ring 51, 52 Nonmagnetic electrode 53, 54 Nonmagnetic insulating film 55, 56 Nonmagnetic silicon carbide film 57, 58, 59, 60 Terminal 61, 62 Non-magnetic electrode 100 Electromagnetic field 101 Range through which ion beam passes 102 Line of electric force 103 Line of magnetic force

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電界形成のための電極と、磁界形成のた
めの磁極あるいは磁石とにより構成され、電界と磁界と
を直交させた電磁界空間にて荷電粒子を特定の曲率の円
弧軌道上を通過させて荷電粒子の質量・エネルギー分離
を行う電磁界重畳セクター型質量分析装置において、電
磁界空間に面した磁極あるいは磁石の表面を、電界を形
成させる電極として機能させることを特徴とする電磁界
重畳セクター型質量分析装置。
An electric field is formed by an electrode for forming an electric field, and a magnetic pole or a magnet for forming a magnetic field. An electromagnetic field superposition sector type mass spectrometer that separates charged particles by mass and energy by passing the magnetic field or the surface of a magnet facing an electromagnetic field space as an electrode for forming an electric field. Superimposed sector mass spectrometer.
【請求項2】 磁極あるいは磁石の電磁界空間に面した
表面に準導体膜を設けることにより電磁界空間に面した
磁極あるいは磁石の表面を、電界を形成させる電極とし
て機能させることを特徴とする請求項1記載の電磁界重
畳セクター型質量分析装置。
2. The method according to claim 1, wherein a quasi-conductive film is provided on a surface of the magnetic pole or the magnet facing the electromagnetic field space so that the surface of the magnetic pole or the magnet facing the electromagnetic field space functions as an electrode for forming an electric field. An electromagnetic field superposition sector mass spectrometer according to claim 1.
【請求項3】 磁界形成のための磁極あるいは磁石は、
それぞれ電気的に絶縁されている複数の磁極あるいは磁
石を同磁極方向に並べると共に、前記複数の磁極あるい
は磁石に異磁極が対向するようにしてそれぞれ電気的に
絶縁されている複数の磁極あるいは磁石を同磁極方向に
並べて構成されており、対向する複数の磁極あるいは磁
石の表面が電界を形成する電極として機能していること
を特徴とする請求項1記載の電磁界重畳セクター型質量
分析装置。
3. A magnetic pole or magnet for forming a magnetic field,
A plurality of magnetic poles or magnets each electrically insulated are arranged in the same magnetic pole direction, and a plurality of magnetic poles or magnets respectively electrically insulated such that different magnetic poles face the plurality of magnetic poles or magnets. 2. The electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer according to claim 1, wherein the magnetic field superposition sector type mass spectrometers are arranged side by side in the same magnetic pole direction, and surfaces of a plurality of opposing magnetic poles or magnets function as electrodes for forming an electric field.
【請求項4】 それぞれ電気的に絶縁されている複数の
導電性の磁極あるいは磁石を点対称に配置して、当該複
数の導電性の磁極あるいは磁石が向き合う中心部に電界
と磁界とが直交する電磁界空間を形成し、当該電磁界空
間にて荷電粒子を特定の曲率の円弧軌道上を通過させて
荷電粒子の質量・エネルギー分離を行う電磁界重畳セク
ター型質量分析装置であって、電界を形成させる電極と
しても機能する前記複数の導電性の磁極あるいは磁石の
電磁界空間に面した表面の電位は、質量分離用電圧の他
に、偏向用電圧及び非点補正用電圧の一次結合の関係、
又は偏向用電圧、非点補正用電圧及び収束用電圧の一次
結合の関係を持つように調整されていることを特徴とし
た電磁界重畳セクター型質量分析装置。
4. A plurality of electrically-conductive magnetic poles or magnets, each of which is electrically insulated, are arranged point-symmetrically, and an electric field and a magnetic field are orthogonal to a center portion facing the plurality of conductive magnetic poles or magnets. An electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer that forms an electromagnetic field space and passes charged particles on an arc orbit of a specific curvature in the electromagnetic field space to separate the mass and energy of the charged particles. The potential of the surface of the plurality of conductive magnetic poles or magnets facing the electromagnetic field space, which also functions as an electrode to be formed, is related to the primary coupling of the deflection voltage and the astigmatism correction voltage, in addition to the mass separation voltage. ,
Alternatively, an electromagnetic field superimposed sector mass spectrometer characterized by being adjusted so as to have a linear relationship between a deflection voltage, an astigmatism correction voltage, and a convergence voltage.
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