JP2011029043A - Mass spectroscope and mass spectrometry - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料表面に存在する原子あるいは分子の種類を分析するための、二次イオン質量分析器および質量分析方法に関するものである。 The present invention relates to a secondary ion mass spectrometer and a mass spectrometry method for analyzing the types of atoms or molecules present on a sample surface.
二次イオン質量分析(secondary ion mass spectrometry 以下SIMSと略す)は、一次イオンを試料に照射したときに試料表面から放出される二次イオンの質量を計測することにより、試料表面に存在する原子あるいは分子の種類を分析する方法である。二次イオンの放出は、一次イオンと試料を構成する原子や分子との衝突によって生じるスパッタリング現象によるものである。このため、一次イオンとの衝突によって試料の分子が解離したり、試料の結晶構造が破壊される可能性がある。これらを一次イオンによる試料の損傷と呼ぶ。 Secondary ion mass spectrometry (hereinafter abbreviated as SIMS) is a method for measuring the mass of secondary ions released from the sample surface when the sample is irradiated with primary ions. It is a method of analyzing the type of molecule. The release of secondary ions is due to a sputtering phenomenon caused by collision between the primary ions and atoms or molecules constituting the sample. For this reason, the molecule | numerator of a sample may dissociate by collision with a primary ion, or the crystal structure of a sample may be destroyed. These are called sample damage by primary ions.
従来は、原子を電離したイオン(単原子イオン)をSIMSの一次イオンに利用してきた。これに対して、質量の大きい分子やクラスターのイオンを一次イオンに用いることで、衝突が表面の極浅い領域に止められ、試料の損傷が軽減できるのではないかという期待のもとにいくつかの分子イオンやクラスターイオンの利用が検討された。しかし、これまで試みられているイオンではクラスターを構成する原子がたかだか10程度であるため、構成原子1個当たりの運動エネルギーが100eVオーダーであった。このため一次イオンによる試料の損傷は十分改善されるにはいたっていない(図1、従来方法)。したがって現状で試料分子を解離せずに検出できる分子量はたかだか500程度である。このことが、SIMSをたんぱく質などの生体物質に応用していくうえで大きな障害になっている。
従来のSIMSに関する技術文献として、たとえば下記のものがある。
Conventionally, ions obtained by ionizing atoms (monoatomic ions) have been used as SIMS primary ions. On the other hand, there are some expectations that collisions can be stopped in the extremely shallow region of the surface and the damage to the sample can be reduced by using ions of molecules or clusters with large mass as primary ions. The use of molecular ions and cluster ions was studied. However, in the ions that have been tried so far, the number of atoms constituting the cluster is about 10, so the kinetic energy per constituent atom was on the order of 100 eV. For this reason, damage to the sample by primary ions has not been improved sufficiently (FIG. 1, conventional method). Therefore, the molecular weight that can be detected without dissociating the sample molecules is about 500 at present. This is a major obstacle to the application of SIMS to biological materials such as proteins.
For example, the following is a technical document related to conventional SIMS.
一次イオンによる試料の損傷を改善するためには、一次イオンの運動エネルギーを十分下げる必要がある。しかし、一次イオンの運動エネルギーを下げることによって試料のスパッタ率も低下するため二次イオン収率(一次イオン1個あたりに検出できる二次イオンの数)が落ちてしまう。したがって、二次イオン収率をできるだけ下げずに試料分子の解離を抑えることが課題である。 In order to improve the damage of the sample due to the primary ions, it is necessary to sufficiently reduce the kinetic energy of the primary ions. However, since the sputtering rate of the sample is lowered by lowering the kinetic energy of the primary ions, the secondary ion yield (the number of secondary ions that can be detected per primary ion) is lowered. Therefore, it is a problem to suppress the dissociation of sample molecules without reducing the secondary ion yield as much as possible.
本発明は、SIMSにおける上記の課題を解決し、二次イオン収率を低下させることなく試料の損傷を改善する手段を提供するものである。 The present invention solves the above-described problems in SIMS and provides means for improving sample damage without reducing the secondary ion yield.
発明者らは、多数の気体原子が凝集したガスクラスターイオンの照射によるスパッタリング特性を利用して、粗い表面の原子レベル平坦化および高品質薄膜の生成などの開発を進めてきた。この開発においてガスクラスターイオンのスパッタリング特性が明らかとなり、この特性を活かした二次イオン質量分析方法の開発を新たに開始した。本発明は、ガスクラスターイオンを利用した二次イオン質量分析方法の開発において創作されたものである。 The inventors have advanced development such as flattening of a rough surface at an atomic level and generation of a high-quality thin film by utilizing sputtering characteristics by irradiation of gas cluster ions in which a large number of gas atoms are aggregated. In this development, the sputtering characteristics of gas cluster ions became clear, and the development of a secondary ion mass spectrometry method utilizing these characteristics was newly started. The present invention was created in the development of a secondary ion mass spectrometry method using gas cluster ions.
請求項1に係る発明の質量分析器は、二次イオンおよび後からイオン化された中性の二次粒子を分析するための質量分析器であって、試料を照射することで二次粒子を発生させるための一次イオンビームを作り出すイオン源と、二次粒子の質量分析のための分析ユニットを有しており、一次イオンを構成する原子1個あたりの運動エネルギーを20eV以下の領域で制御できる機能を備えていることを特徴とする。
このような質量分析器を使用すると、SIMSの一次イオンの構成原子あたりの運動エネルギーを分子の解離エネルギー程度まで下げて、かつ調整することにより試料の損傷を改善することが可能となる。
The mass analyzer of the invention according to
When such a mass analyzer is used, damage to the sample can be improved by lowering and adjusting the kinetic energy per constituent atom of the SIMS primary ion to the molecular dissociation energy.
請求項2に記載のように、一次イオンが試料分子と衝突した際に試料分子に移譲される運動エネルギーを試料分子に含まれる化学結合数で割った値が、試料分子の結合エネルギーの平均値以下になるように一次イオンの加速電圧および構成原子数を調整して試料に照射することとして、解離を抑えるための照射条件を規定すると好ましい。
加速された一次イオン(質量m1) がもつ運動エネルギーをE1とし、静止している試料分子との弾性衝突を仮定すると試料分子(質量m2)に移譲される運動エネルギーE2はαE1(α = 4 m1 m2 / (m1 + m2)2)である。E2を試料分子に含まれる化学結合数Nbで割った値が化学結合を1本切断するために使用できる運動エネルギーである。実際にはこの運動エネルギーの一部が分子の解離に消費される。したがって分子の解離を抑えるための十分条件は、試料分子の化学結合の平均的な解離エネルギーをEdとすると、以下の関係式で表される。
αE1/ Nb < Ed (1.1)
ここで、E1 =N Ea(ただし、Nは一次イオンの構成原子数、Eaは一次イオンの構成原子1個あたりの運動エネルギー、すなわちE1/N)の関係から、NおよびEaを用いて(1.1)を書き換えると以下のようになる。
αNEa / Nb < Ed (1.2)
さらに、クラスターイオンの質量および構成原子数 が試料分子の質量および化学結合数と同程度、すなわちm1 ≒ m2およびN ≒ Nbであれば、(1.2)は、下記のように簡単化される。
Ea < Ed (1.3)
(1.3)は、一次イオンの構成原子1個あたりの運動エネルギーが試料分子の解離エネルギーより小さければ解離が抑えられることを示している。
The average value of the binding energy of the sample molecules is obtained by dividing the kinetic energy transferred to the sample molecules when the primary ions collide with the sample molecules by the number of chemical bonds contained in the sample molecules. It is preferable to prescribe the irradiation conditions for suppressing dissociation by adjusting the acceleration voltage of primary ions and the number of constituent atoms so that the sample is irradiated as follows.
If the kinetic energy of the accelerated primary ion (mass m 1 ) is E 1 and an elastic collision with a stationary sample molecule is assumed, the kinetic energy E 2 transferred to the sample molecule (mass m 2 ) is αE 1 (α = 4 m 1 m 2 / (m 1 + m 2 ) 2 ). Divided by the chemical bonding number N b contained the E 2 to a sample molecule is a kinetic energy that can be used to cut one chemical bond. In practice, a part of this kinetic energy is consumed for molecular dissociation. Therefore, a sufficient condition for suppressing the dissociation of molecules is expressed by the following relational expression, where E d is the average dissociation energy of chemical bonds of sample molecules.
αE 1 / N b <E d (1.1)
Here, N and Ea are used from the relationship of E 1 = NE a (where N is the number of constituent atoms of the primary ion and E a is the kinetic energy per constituent atom of the primary ion, ie E 1 / N). (1.1) is rewritten as follows.
αNE a / N b <Ed (1.2)
Furthermore, if the mass of the cluster ion and the number of constituent atoms are the same as the mass of the sample molecule and the number of chemical bonds, that is, m 1 ≒ m 2 and N ≒ N b , (1.2) can be simplified as follows: The
Ea <Ed (1.3)
(1.3) shows that dissociation can be suppressed if the kinetic energy per constituent atom of the primary ion is smaller than the dissociation energy of the sample molecule.
課題を解決するためには一次イオンの照射による試料分子の解離を抑える一方で二次イオン強度を確保することがとくに重要である。このためには、構成原子数が従来より多いクラスターイオンを一次イオンに用いることである。請求項3に係る発明で一次イオンに使用するガスクラスターイオンは、気体原子がファンデルワールス力等によって凝集したもので、構成原子数が10000を超えるものも安定に生成することができる。この結果、実用的な加速電圧、例えば5 kVで構成原子数2000のアルゴンクラスターイオンを加速した場合、構成原子1個あたりの運動エネルギーは2.5 eV (5000/2000)となり、分子の化学結合エネルギー(一般に3〜5eV)より低い。これにより試料分子の解離を抑えてスパッタすることができる(図1)。さらに、構成原子数が従来のクラスターより2桁以上多いため、これらの構成原子と試料分子の多体衝突によって試料分子のスパッタ率の低下を回避することが可能である。 In order to solve the problem, it is particularly important to secure the secondary ion strength while suppressing the dissociation of the sample molecules due to the irradiation of the primary ions. For this purpose, cluster ions having a larger number of constituent atoms than in the past are used as primary ions. The gas cluster ions used as primary ions in the invention according to claim 3 are those in which gas atoms are aggregated by van der Waals force or the like, and those having more than 10,000 constituent atoms can be stably generated. As a result, when accelerating an argon cluster ion with 2000 atoms at a practical acceleration voltage, eg 5 kV, the kinetic energy per atom is 2.5 eV (5000/2000), and the chemical bond energy of molecules ( Generally lower than 3-5eV). Thereby, it is possible to perform sputtering while suppressing dissociation of the sample molecules (FIG. 1). Furthermore, since the number of constituent atoms is more than two orders of magnitude higher than that of the conventional cluster, it is possible to avoid a decrease in the sputtering rate of the sample molecules due to multi-body collisions between these constituent atoms and the sample molecules.
一次イオンとしてアルゴンやクリプトンなどの希ガス原子から構成されるガスクラスターイオンを用いれば、これらのクラスターは試料に衝突後、ただちに蒸発し試料中に残存する可能性は極めて低い。これは試料に与える汚染性の観点からも有利である。一方、酸素クラスターイオンを用いれば、金属試料などの二次イオン化率を上昇させる効果が期待できる。また、水クラスターイオンを生体試料に用いれば、生体分子に水素イオンの付着を促進し、二次イオン収率の向上が図れる。 If gas cluster ions composed of rare gas atoms such as argon and krypton are used as primary ions, the possibility that these clusters evaporate immediately after colliding with the sample and remain in the sample is extremely low. This is also advantageous from the viewpoint of contamination on the sample. On the other hand, the use of oxygen cluster ions can be expected to increase the secondary ionization rate of a metal sample or the like. In addition, if water cluster ions are used for the biological sample, the adhesion of hydrogen ions to the biomolecule is promoted, and the secondary ion yield can be improved.
本発明によれば、SIMSにおける上記の課題を解決し、二次イオン収率を低下させることなく試料の損傷を改善することができる。 According to the present invention, it is possible to solve the above-described problems in SIMS and improve the damage to the sample without reducing the secondary ion yield.
(実施例1)
図2は本発明に関わるガスクラスターイオンビームを一次イオンビームに利用したSIMS装置図である。
Example 1
FIG. 2 is a SIMS apparatus diagram in which a gas cluster ion beam according to the present invention is used as a primary ion beam.
SIMS装置はそれぞれ差動排気できる4つの真空室から成っている。クラスターソース室1とイオン化室2はそれぞれ排気速度1000 l/sと1400 l/sのターボ分子ポンプ(TMP)により排気されている。クラスターサイズ選別室3とイオンビーム照射室4はそれぞれ排気速度350 l/sのTMPにより排気されている。ソース室1、イオン化室2、サイズ選別室3、照射室4の到達真空度はそれぞれ2×10-6, 2×10-6, 1×10-6, 2×10-5 Paである。クラスタービームはオリフィス径φ0.1 mm、拡散部長60 mmの真鍮製コニカルノズル6から真空中にガスを断熱膨張させ超音速の連続ビームとして生成する。ノズル6はXYZステージに取り付けられており、ビームのアライメントおよび、ノズル6−スキマー7間距離を調整することができる。生成された中性クラスタービームはφ0.5 mmのニッケル製スキマー7によりビーム中心部を切りだしイオン化室2へ導入される。イオン化室2ではタングステンフィラメント8から放出される熱電子によりイオン化され、加速電極9により数keVに加速される。
The SIMS device consists of four vacuum chambers, each capable of differential pumping. The
クラスターは残留ガスとの衝突により壊れ、クラスターサイズ(構成原子数)や運動エネルギーが変化するため、ビーム輸送部の真空度は 〜10-3 Pa以下に保つ必要がある。ノズル押し圧1 MPa程度のビーム照射条件下での真空度はイオン化室2、サイズ選別室3、照射室4がそれぞれ6×10-4, 6×10-4, 5×10-5 Paでありクラスターイオンビーム輸送に十分な高真空を保持できる。 Since the cluster breaks due to collision with the residual gas and the cluster size (number of constituent atoms) and kinetic energy change, the vacuum level of the beam transport section must be kept at ~ 10-3 Pa or less. The degree of vacuum under the beam irradiation condition with a nozzle pressing pressure of about 1 MPa is 6 × 10 −4 , 6 × 10 −4 , and 5 × 10 −5 Pa in the ionization chamber 2, the size selection chamber 3, and the irradiation chamber 4, respectively. High vacuum sufficient for cluster ion beam transport can be maintained.
クラスターソース室1で生成された中性クラスタービームはイオン化室2に設置されたイオン源で電子衝撃法によりイオン化される。イオン源はそれぞれ開口径20 mmのグランド電極部、引き出し電極部、加速電極9からなる。加速電極9は3枚の平板電極とグリッドからなる。それぞれの電極は同電位(加速電圧Va+ イオン化電子電圧Ve)である。本装置では、飛行時間分離法(TOF)で十分なサイズ分解能を得るため第1−第2偏向電極10−12間距離を633.2 mmに設定している。そのため、引き出し電極とグランド電極に30°のテーパー角を設け、飛行中のビームの発散を押さえている。また各電極間距離と引き出し電極電圧を調整でき、最適なビーム焦点距離に調節することが出来る。グランド電極は接地電位である。
The neutral cluster beam generated in the
直径0.3 mmのタングステンフィラメント8からの熱電子放出により発生した電子は加速電極9の電極間に設けられたグリッドとフィラメント8の電位差(Ve)によりビーム中心軸方向に引き出され、電子衝撃によってクラスターをイオン化する。イオン化されたクラスターは加速電極9とグランド電極との電位差で加速される。加速電圧は最大20 kVまで印加する事が可能である。グランド電極の10 mm下流側には第1偏向電極10が取り付けられており、この偏向電極10の電極間に1.0 kVの電圧を印加することで、ビームを偏向する。さらに50 mm下流側に、磁束密度0.3 Tのマグネット11を設置し、クラスターイオンビーム中に含まれる単原子イオンを除去している。
Electrons generated by thermionic emission from the tungsten filament 8 having a diameter of 0.3 mm are extracted in the direction of the beam center axis by the potential difference (Ve) between the grid 8 provided between the electrodes of the acceleration electrode 9 and the filament 8, and a cluster is formed by electron impact. Ionize. The ionized cluster is accelerated by the potential difference between the acceleration electrode 9 and the ground electrode. The acceleration voltage can be applied up to 20 kV. A
コニカルノズル6により生成されたクラスターは数個から数千個の広いサイズ分布を持つ。本実施例では試料に低損傷なSIMS実現のために、1原子当たりの運動エネルギーを0.1 eV程度の精度で制御することを目標とした。そのためにはクラスターサイズ分解能(m /Δm )10以上が必要となる。本実施例ではクラスターのサイズ選別に、飛行時間分離法(TOF法)を用いた。イオン源直下の第1偏向電極10によりパルス化されたクラスターイオンビーム中に含まれるクラスターイオンは、クラスターの質量により飛行速度が異なり第2偏向電極12への到着時刻が異なる。第1偏向電極10でビームをパルス化してから適切な遅延時間(飛行時間)を設けて第2偏向電極12にパルス電圧を印加してビームを再びチョッピングすることで、特定のサイズのクラスターを選別して通過させ、試料15に照射することができる。サイズ分解能は、第1−第2偏向電極10・12間の距離と偏向電極10・12に印加する電圧のパルス幅に依存する。イオンが通過できるパルス幅を短くすれば分解能は向上するが、パルス幅はクラスターイオンが電極部を十分に通過する時間に設定する必要がある。例えば、2000個のアルゴン原子で構成されるクラスターイオン(Ar2000 +)を5 keVで加速した場合、20 mmの幅を持つ偏向電極部を完全に通過するには5.7 msの時間が必要となる。第2偏向電極12の電極長は必要な分解能とビーム強度に応じて5 mmから20 mmまで5段階で変更できるようになっている。本装置では、TOF法で十分なサイズ分解能を得るため第1−第2偏向電極10・12間距離を633.2 mmに設定している。そのため、引き出し電極とグランド電極に30°のテーパー角を設け、飛行中のビームの発散を押さえている。また各電極間距離と引き出し電極電圧を調整でき、最適なビーム焦点距離に調節することが出来る。グランド電極は接地電位である。イオンビームは第1偏向電極10で10μsの幅でパルス化した。イオン電流は第2偏向電極12の80 mm下流に設置したマイクロチャンネルプレート(MCP)により検出し、デジタルオシロスコープ(Iwatsu-LeCroy LT322)により飛行時間を測定し、クラスターイオンの価数を1価としてクラスターサイズを求めた。
The clusters generated by the
本実施例ではアルゴン(Ar)クラスターイオンビームを生成し、これを一次イオンに用いた場合について述べる。Arガスのノズル背圧は1.21 MPa、イオン化電子電圧は100 V、イオン加速電圧は5 kVである。サイズ選別前にはクラスターサイズが数百から数千atoms/clusterと非常に幅広い分布を有しており、半値幅は2300 atoms/clusterであった。第2偏向電極12に適切な遅延時間を設けてパルス電圧を印加することにより、幅広い分布を持つクラスターイオンビームから任意のサイズのクラスターを半値幅数百atoms/cluster程度で選別することができた。図3は、上記の方法により調整されたクラスター構成原子(Ar)1個あたりの運動エネルギーの分布を示す。二つの偏向電極10−12を開放にする遅延時間(飛行時間)を設定することにより運動エネルギーを1〜5eV付近の範囲で制御することができた。 In this embodiment, a case where an argon (Ar) cluster ion beam is generated and used as primary ions will be described. The Ar gas nozzle back pressure is 1.21 MPa, the ionization electron voltage is 100 V, and the ion acceleration voltage is 5 kV. Before the size selection, the cluster size had a very wide distribution of several hundred to several thousand atoms / cluster, and the half width was 2300 atoms / cluster. By applying an appropriate delay time to the second deflection electrode 12 and applying a pulse voltage, it was possible to select a cluster of an arbitrary size from a cluster ion beam having a wide distribution with a half-width of several hundred atoms / cluster. . FIG. 3 shows a distribution of kinetic energy per one cluster constituent atom (Ar) adjusted by the above method. By setting a delay time (time of flight) for opening the two deflection electrodes 10-12, the kinetic energy could be controlled in the range of 1 to 5 eV.
試料15から放出される二次イオンの質量分析は、照射チェンバー4に取り付けられたリフレクトロン型TOFチューブ5(ドリフト距離1800 mm)により行われる。サイズ選別されたクラスターイオンのパルスは試料位置で約10μs程度の時間幅を持っている。そのため二次イオン質量分析に必要なTOF分解能を確保するため、リフレクトロン型TOF5の直前に二次イオンゲート電極 (櫛形ゲートデバイス)13を設けた。このデバイス13は直径0.05 mmの極細タングステンワイヤーを1 mm間隔に張り、ワイヤに正負の電位を交互に印加することによりイオンビームを偏向するものである。試料15から放出された二次イオンはTOF管の先端に印加された-1〜-2 kVの電位(引き込み電位)によってTOF管に引き込まれた後、櫛形ゲートにより100〜200 nsの幅でパルス化される。そして櫛形ゲート位置からTOF管終端部に設置された二次イオン検出器(MCP)14に到達するまでの飛行時間を測定し、質量分析される。引き込み電位 -1kV, 櫛形ゲート幅 200 nsにおいて、二次イオンの質量分解能(m / Δm )はm/z =700において200である。
Mass spectrometry of secondary ions emitted from the
試料15にインシュリン(分子量:5808)の薄膜(膜厚:100nm)を用いて、構成原子数1000のArクラスターイオンを5kVに加速して照射し、二次イオン計測を行った結果、解離していないインシュリンの分子イオンを計測することができた。上記の照射条件は、Ar原子数1000個のクラスターイオン(分子量40000)の運動エネルギーE1 = 5000eV、衝突によるインシュリン分子(分子量5808)への運動エネルギー移譲率α≒0.4、インシュリン分子の化学結合数Nb≒1000(アミノ酸数50として概算)、および平均解離エネルギーEd ≒ 4eVとすると、(1.1)の関係式を満たしていることが確認される。
The
(実施例2)
本実施例では、酸素クラスターイオンビームを生成し、これを一次イオンビームに用いた場合について述べる。酸素クラスターの生成は、酸素ガス(O2)をヘリウムガス(He)で希釈した混合ガス(希釈比(O2/ He)=5〜20%)を圧力5〜10気圧程度でノズルより噴射させる。酸素ガスの断熱膨張による冷却効果によって酸素クラスターが生成される。以下、酸素クラスターのイオン化、クラスター構成原子1個あたりの運動エネルギーの調整、試料への照射に関しては、実施例1と同様である。
(Example 2)
In this embodiment, a case where an oxygen cluster ion beam is generated and used as a primary ion beam will be described. Oxygen clusters are generated by injecting a mixed gas (dilution ratio (O 2 / He) = 5 to 20%) obtained by diluting oxygen gas (O 2 ) with helium gas (He) from a nozzle at a pressure of about 5 to 10 atm. . Oxygen clusters are generated by the cooling effect due to the adiabatic expansion of oxygen gas. Hereinafter, ionization of oxygen clusters, adjustment of kinetic energy per cluster constituent atom, and irradiation of the sample are the same as in Example 1.
(実施例3)
本実施例では、水クラスターイオンビームを生成し、これを一次イオンビームに用いた場合につい述べる。水クラスターの生成は、純水をHeでバブリングして発生させた水蒸気を圧力1〜5気圧程度でノズルより噴射させる。水蒸気の断熱膨張による冷却効果によって水クラスターが生成される。以下、水クラスターのイオン化、クラスター構成原子あたりの運動エネルギーの調整、試料への照射に関しては、実施例1と同様である。
(Example 3)
In this embodiment, a case where a water cluster ion beam is generated and used as a primary ion beam will be described. In the generation of the water cluster, water vapor generated by bubbling pure water with He is injected from a nozzle at a pressure of about 1 to 5 atm. Water clusters are generated by the cooling effect due to the adiabatic expansion of water vapor. Hereinafter, ionization of water clusters, adjustment of kinetic energy per cluster constituent atom, and irradiation of the sample are the same as in Example 1.
本発明は、半導体、金属、無機材料、有機物質、生体物質など幅広い材料の表面に存在する微量な原子や分子の分析、さらにこれらの材料内部における分布を分析する方法、とくに、分子量の大きい生体分子を解離させずにその分子量を計測する方法を提供するものである。 The present invention is a method for analyzing a minute amount of atoms and molecules present on the surface of a wide range of materials such as semiconductors, metals, inorganic materials, organic substances, and biological substances, and further analyzing the distribution within these materials, The present invention provides a method for measuring the molecular weight of a molecule without dissociating it.
1:クラスターソース室
2:イオン化室
3:クラスターサイズ選別室
4:イオンビーム照射室
5:リフレクトロン型TOF
6:ノズル
7:スキマー
8:フィラメント
9:加速電極
10:第一偏向電極
11:マグネット
12:第二偏向電極
13:櫛形ゲートデバイス
14:二次イオン検出器(MCP)
15:試料
1: Cluster source room 2: Ionization room 3: Cluster size sorting room 4: Ion beam irradiation room 5: Reflectron type TOF
6: Nozzle 7: Skimmer 8: Filament 9: Acceleration electrode 10: First deflection electrode 11: Magnet 12: Second deflection electrode 13: Comb gate device 14: Secondary ion detector (MCP)
15: Sample
Claims (11)
一次イオンを構成する原子1個あたりの運動エネルギーを20eV以下にするとともに、前記一次イオンとして、気体原子がファンデルワールス力で凝集したガスクラスターイオンを用いることを特徴とする質量分析方法。 A mass spectrometry method for analyzing secondary ions emitted by irradiating a sample with a primary ion beam and neutral secondary particles ionized later,
A mass spectrometry method characterized in that kinetic energy per atom constituting a primary ion is set to 20 eV or less, and gas cluster ions in which gas atoms are aggregated by van der Waals force are used as the primary ions.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013242302A (en) * | 2012-04-24 | 2013-12-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Analysis apparatus and analysis method |
WO2014010443A1 (en) | 2012-07-12 | 2014-01-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Mass spectrometer and mass image analyzing system |
GB2513736A (en) * | 2013-04-30 | 2014-11-05 | Ionoptika Ltd | Apparatus and method relating to an improved mass spectrometer |
US8963078B2 (en) | 2013-06-24 | 2015-02-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Ion group irradiation device and secondary ion mass spectrometer |
US8963081B2 (en) | 2013-03-06 | 2015-02-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Mass selector, and ion gun, ion irradiation apparatus and mass microscope |
KR101502389B1 (en) * | 2013-03-25 | 2015-03-13 | 한국과학기술연구원 | Quantitative analysis method for abosorber layer of solar cell |
JP2018054603A (en) * | 2016-09-02 | 2018-04-05 | イオン−トフ テクノロジーズ ゲーエムベーハー | Secondary ion mass spectroscopic method, mass spectrometer and uses thereof |
CN113758990A (en) * | 2021-08-30 | 2021-12-07 | 北京航空航天大学合肥创新研究院(北京航空航天大学合肥研究生院) | Reflective TOF device for cluster beam comprehensive deposition |
-
2009
- 2009-07-27 JP JP2009174809A patent/JP2011029043A/en active Pending
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8772712B2 (en) | 2012-04-24 | 2014-07-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Analysis apparatus and analysis method |
JP2013242302A (en) * | 2012-04-24 | 2013-12-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Analysis apparatus and analysis method |
CN104471670A (en) * | 2012-07-12 | 2015-03-25 | 佳能株式会社 | Mass spectrometer and mass image analyzing system |
WO2014010443A1 (en) | 2012-07-12 | 2014-01-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Mass spectrometer and mass image analyzing system |
JP2014032954A (en) * | 2012-07-12 | 2014-02-20 | Canon Inc | Mass spectroscope device |
US9627177B2 (en) | 2012-07-12 | 2017-04-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Mass spectrometer and mass image analyzing system |
EP2873087A4 (en) * | 2012-07-12 | 2015-12-09 | Canon Kk | Mass spectrometer and mass image analyzing system |
US8963081B2 (en) | 2013-03-06 | 2015-02-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Mass selector, and ion gun, ion irradiation apparatus and mass microscope |
KR101502389B1 (en) * | 2013-03-25 | 2015-03-13 | 한국과학기술연구원 | Quantitative analysis method for abosorber layer of solar cell |
GB2513736B (en) * | 2013-04-30 | 2015-07-15 | Ionoptika Ltd | Apparatus and method relating to an improved mass spectrometer |
US9147568B2 (en) | 2013-04-30 | 2015-09-29 | Ionoptika Limited | Water cluster ion beam mass spectrometer apparatus and method |
GB2513736A (en) * | 2013-04-30 | 2014-11-05 | Ionoptika Ltd | Apparatus and method relating to an improved mass spectrometer |
US8963078B2 (en) | 2013-06-24 | 2015-02-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Ion group irradiation device and secondary ion mass spectrometer |
JP2018054603A (en) * | 2016-09-02 | 2018-04-05 | イオン−トフ テクノロジーズ ゲーエムベーハー | Secondary ion mass spectroscopic method, mass spectrometer and uses thereof |
CN113758990A (en) * | 2021-08-30 | 2021-12-07 | 北京航空航天大学合肥创新研究院(北京航空航天大学合肥研究生院) | Reflective TOF device for cluster beam comprehensive deposition |
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