JP2011047786A - Position sensitive time analysis type detector, method for manufacturing the same, and three-dimensional middle energy ion scattering device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置敏感時間分析型検出器、その作製方法およびそれを用いた三次元中エネルギーイオン散乱装置に関し、さらに詳細には、直交して配設されたワイヤアノードにより２次元の検出領域が形成され、当該検出領域に入射した粒子の到達位置および到達時間を計測するための信号を検出する位置敏感時間分析型検出器、その作製方法およびそれを用いた三次元中エネルギーイオン散乱装置に関する。 The present invention relates to a position sensitive time analysis type detector, a manufacturing method thereof, and a three-dimensional medium energy ion scattering apparatus using the same, and more specifically, a two-dimensional detection region is formed by orthogonally arranged wire anodes. The present invention relates to a position sensitive time analysis type detector that detects a signal for measuring the arrival position and arrival time of particles formed and incident on the detection region, a manufacturing method thereof, and a three-dimensional medium energy ion scattering apparatus using the same.
従来より、物質の表面や界面の構造解析を行う手段として、例えば、三次元中エネルギーイオン散乱（Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍｅｄｉｕｍ−ｅｎｅｒｇｙ Ｉｏｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）法を用いることが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, it is known to use, for example, a three-dimensional medium-energy ion scattering (Three-dimensional medium-energy ion scattering) method as a means for analyzing the structure of a surface or interface of a substance.
ここで、こうした三次元中エネルギーイオン散乱（以下、「三次元中エネルギーイオン散乱」を「３Ｄ−ＭＥＩＳ」と適宜に称することとする。）法を用いて、物質の表面や界面の構造解析を行う三次元中エネルギーイオン散乱装置（３Ｄ−ＭＥＩＳ装置）を図１乃至図４を参照しながら説明する。 Here, using such a three-dimensional medium energy ion scattering (hereinafter, “three-dimensional medium energy ion scattering” will be appropriately referred to as “3D-MEIS”) method, structural analysis of the surface and interface of a substance is performed. A three-dimensional medium energy ion scattering apparatus (3D-MEIS apparatus) to be performed will be described with reference to FIGS.
なお、図１には、３Ｄ−ＭＥＩＳ装置を示す概略構成説明図が示されており、また、図２（ａ）には、マイクロチャンネルプレートを示す概略構成斜視説明図が示されており、また、図２（ｂ）には、各チャンネルにおける２次電子の発生状態を模式的に示すマイクロチャンネルプレートの説明図が示されており、また、図３（ａ）には、３Ｄ−ＭＥＩＳ装置に使用される従来の位置敏感時間分析型検出器を示す概略構成斜視説明図が示されており、また、図３（ｂ）には、図３（ａ）のＡ矢視説明図が示されており、また、図４には、現在使用されている図３（ａ）（ｂ）に示す構造を備えた従来の位置敏感時間分析型検出器を斜め上方から撮影した写真が示されている。 1 is a schematic configuration diagram illustrating a 3D-MEIS apparatus, and FIG. 2A is a schematic configuration perspective diagram illustrating a microchannel plate. FIG. 2B shows an explanatory diagram of a microchannel plate schematically showing the generation state of secondary electrons in each channel, and FIG. 3A shows a 3D-MEIS apparatus. A schematic configuration perspective view showing a conventional position sensitive time analysis type detector used is shown, and FIG. 3 (b) shows an explanatory view taken along arrow A in FIG. 3 (a). FIG. 4 shows a photograph of a conventional position sensitive time analysis type detector having the structure shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) currently used, taken obliquely from above.
この３Ｄ−ＭＥＩＳ装置１００は、内部に試料１０２が載置される真空チャンバ１０４と、試料１０２に中エネルギー（例えば、１００ｋｅＶ程度である。）のパルスイオンビームを照射するビーム照射手段１０６と、真空チャンバ１０４内において試料１０２と所定の間隔を開けて配置されるとともにビーム照射手段１０６によるパルスイオンビームの照射により試料１０２を構成する原子によって散乱された散乱粒子（イオン）を検出する検出部１０８とを有して構成されている。
The 3D-MEIS apparatus 100 includes a vacuum chamber 104 in which a sample 102 is placed, a beam irradiation unit 106 that irradiates the sample 102 with a pulsed ion beam of medium energy (for example, about 100 keV), and a vacuum. A detection unit 108 which is disposed in the chamber 104 at a predetermined distance from the sample 102 and detects scattered particles (ions) scattered by atoms constituting the sample 102 by irradiation of a pulsed ion beam by the beam irradiation unit 106; It is comprised.
ここで、検出部１０８は、複数のチャンネルを形成されるとともに当該チャンネルの開口部が位置する入射面１１０ａを試料１０２と対向して配置して各チャンネル内に入射された粒子から２次電子を生じさせて増倍させる円形状のマイクロチャンネルプレート（Ｍｉｃｒｏ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｔｅ：ＭＣＰｓ）１１０（図２（ａ）を参照する。）と、マイクロチャンネルプレート１１０の各チャンネル内において増倍した２次電子を出射する出射面１１０ｂと対向して配置されるとともに、マイクロチャンネルプレート１１０により増倍して生成された２次電子を検出する位置敏感時間分析型検出器（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｔｉｍｅ Ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１２０とを有して構成されている。
Here, the detection unit 108 arranges an incident surface 110a where a plurality of channels are formed and the openings of the channels are positioned so as to face the sample 102, and receives secondary electrons from particles incident in each channel. A circular microchannel plate (MCPs) 110 (see FIG. 2A) that is generated and multiplied, and emits secondary electrons that are multiplied in each channel of the microchannel plate 110. And a position sensitive time resolving detector (Position Sensitive Time Resolving Detector) 120 for detecting secondary electrons generated by multiplication by the microchannel plate 110. Configured.
この位置敏感時間分析型検出器１２０は、軸線方向を平行に配置した略円柱形状を備えた一対の絶縁体１２２に対して互いに所定の間隔を開け、かつ、同一方向に所定の回数だけ巻回されて一対の絶縁体１２２間に張設された２本のワイヤアノード（Ｗｉｒｅ ａｎｏｄｅｓ）１２４、１２６と、絶縁体１２２より小径に形成されるとともに軸線方向を平行に配置した略円柱形状を備えた一対の絶縁体１２８に対して互いに所定の間隔を開け、かつ、同一方向に所定の回数だけ巻回されて一対の絶縁体１２８間に張設された２本のワイヤアノード１３０、１３２とを有して構成されている（図３（ａ）を参照する。）。
This position sensitive time analysis type detector 120 is spaced a predetermined distance from a pair of insulators 122 having a substantially cylindrical shape arranged in parallel in the axial direction, and is wound a predetermined number of times in the same direction. And two wire anodes 124, 126 stretched between a pair of insulators 122, and a substantially cylindrical shape formed with a smaller diameter than the insulator 122 and arranged in parallel in the axial direction. A pair of insulators 128 are spaced apart from each other, and have two wire anodes 130 and 132 wound around the pair of insulators 128 by being wound a predetermined number of times in the same direction. (Refer to FIG. 3A).
これらワイヤアノード１２４、１２６、１３０、１３２は、全て同径であり、絶縁体１２８に巻回されたワイヤアノード１３０、１３２は、絶縁体１２２に巻回されたワイヤアノード１２４、１２６により形成された空間Ｓ１内を通るように配置され（図３（ｂ）を参照する。）、ワイヤアノード１２４、１２６とワイヤアノード１３０、１３２とが互いに接触することなく直交して配置されている。 These wire anodes 124, 126, 130, 132 are all the same diameter, and the wire anodes 130, 132 wound around the insulator 128 are formed by the wire anodes 124, 126 wound around the insulator 122. The wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132 are arranged orthogonally without contacting each other (see FIG. 3B).
位置敏感時間分析型検出器１２０においては、このワイヤアノード１２４、１２６とワイヤアノード１３０、１３２とが互いに接触することなく直交している領域が２次元の検出領域となり、当該検出領域に対向するようにしてマイクロチャンネルプレート１１０の出射面１１０ｂが配置されている。
In the position sensitive time analysis type detector 120, a region in which the wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132 are orthogonal to each other without being in contact with each other becomes a two-dimensional detection region and faces the detection region. Thus, the emission surface 110b of the microchannel plate 110 is disposed.
即ち、２次元の検出領域をＸＹ平面とすると、例えば、ワイヤアノード１２４、１２６がＸ方向の一方のワイヤアノードとなり、一方、ワイヤアノード１３０、１３２がＹ方向の他方のワイヤアノードとなる。 That is, when the two-dimensional detection region is an XY plane, for example, the wire anodes 124 and 126 become one wire anode in the X direction, while the wire anodes 130 and 132 become the other wire anode in the Y direction.
そして、マイクロチャンネルプレート１１０に設けられた全てのチャンネルが当該検出領域上に位置するように、検出部１０８の各種の寸法が設定されている。 Various dimensions of the detection unit 108 are set so that all the channels provided in the microchannel plate 110 are positioned on the detection region.
なお、互いに隣り合うように絶縁体１２２に順次に巻回されているワイヤアノード１２４とワイヤアノード１２６とは、隣り合うワイヤアノード１２４とワイヤアノード１２６とが所定の間隔、例えば、０．５ｍｍの間隔を空けて絶縁体１２２に巻回されている。
Note that the wire anode 124 and the wire anode 126 that are sequentially wound around the insulator 122 so as to be adjacent to each other have a predetermined interval, for example, an interval of 0.5 mm, between the adjacent wire anode 124 and the wire anode 126. And is wound around the insulator 122.
同様に、互いに隣り合うように絶縁体１２８に順次に巻回されているワイヤアノード１３０とワイヤアノード１３２とは、隣り合うワイヤアノード１３０とワイヤアノード１３２とが所定の間隔、例えば、０．５ｍｍの間隔を空けて絶縁体１２８に巻回されている。 Similarly, the wire anode 130 and the wire anode 132 that are sequentially wound around the insulator 128 so as to be adjacent to each other have a predetermined distance, for example, 0.5 mm, between the adjacent wire anode 130 and the wire anode 132. It is wound around the insulator 128 at intervals.
なお、図３（ａ）（ｂ）においては、上記した説明の理解を容易にするために、隣接するワイヤアノード同士の間隔を実際よりも広げて図示している。 In FIGS. 3A and 3B, in order to facilitate understanding of the above description, the interval between adjacent wire anodes is shown wider than the actual one.
ここで、絶縁体１２２に巻回されているワイヤアノード１２４とワイヤアノード１２６とは、いずれか一方が信号用のワイヤアノードとなされており、他方がリファレンス用のワイヤアノードとなされている。
Here, one of the wire anode 124 and the wire anode 126 wound around the insulator 122 is a signal wire anode, and the other is a reference wire anode.
同様に、絶縁体１２８に巻回されているワイヤアノード１３０とワイヤアノード１３２とは、いずれか一方が信号用のワイヤアノードとなされており、他方がリファレンス用のワイヤアノードとなされている。 Similarly, one of the wire anode 130 and the wire anode 132 wound around the insulator 128 serves as a signal wire anode, and the other serves as a reference wire anode.
なお、このように信号用とリファレンス用との２本のワイヤアノードを巻回する理由は、以下の通りである。 The reason for winding the two wire anodes for signal and reference in this way is as follows.
即ち、位置敏感時間分析型検出器１２０においては、信号用のワイヤアノードに電圧を加えて電子を収集するため、信号用のワイヤアノードは高電圧コンデンサーを介して信号を取り出さなければならない。 That is, in the position sensitive time analysis type detector 120, a voltage is applied to the signal wire anode to collect electrons, and therefore, the signal wire anode must extract a signal through a high voltage capacitor.
このため、信号用のワイヤアノードだけでは信号の取り出しができないので、リファレンス用のワイヤアノードが信号用のワイヤアノードとともに巻回されているものである。 For this reason, the signal wire anode alone cannot extract the signal, and therefore the reference wire anode is wound together with the signal wire anode.
また、信号用とリファレンス用との２本のワイヤアノードへそれぞれ電圧を印加する際には、一般的には、信号用のワイヤアノードへは５２０Ｖの電圧を印加し、リファレンス用のワイヤアノードへは４８０Ｖの電圧を印加している。 In addition, when applying a voltage to each of the signal and reference wire anodes, generally, a voltage of 520 V is applied to the signal wire anode and the reference wire anode is applied to the reference wire anode. A voltage of 480V is applied.
なお、上記した信号用とリファレンス用との２本のワイヤアノードとを用いて信号を取り出す技術は、本願出願時に公知の技術であるので、その詳細な説明は省略する。 The technique for extracting signals using the two wire anodes for signal and reference is a known technique at the time of filing of the present application, and detailed description thereof is omitted.
以上の構成において、３Ｄ−ＭＥＩＳ装置１００により試料１０２の表面や界面の構造解析を行うには、ビーム照射手段１０６から所定のパルス幅のパルスイオンビームを、高真空に設定された真空チャンバ１０４内に載置された試料１０２に対し照射する。
In the above configuration, in order to perform the structural analysis of the surface and interface of the sample 102 by the 3D-MEIS apparatus 100, a pulse ion beam having a predetermined pulse width is applied from the beam irradiation means 106 in the vacuum chamber 104 set to a high vacuum. Irradiate the sample 102 placed on the surface.
上記のようにして、試料１０２にパルスイオンビームが照射されると、試料１０２を構成する原子と衝突して粒子（イオン）が散乱し（図５（ａ）を参照する。）、その散乱粒子が検出部１０８によって検出される。 As described above, when the sample 102 is irradiated with the pulsed ion beam, particles (ions) collide with the atoms constituting the sample 102 and the particles (ions) are scattered (see FIG. 5A). Is detected by the detecting unit 108.
図６の３Ｄ−ＭＥＩＳ装置１００における信号処理システムを表すブロック構成説明図に示すように、この検出部１０８の検出結果を示す信号が、コンピューターシステムにより構築された公知の処理部２００へ送出され、処理部２００においては当該検出した信号に基づいて、公知の処理ステップにより散乱粒子の２次元の検出領域における到達位置と到達時間とを算出するとともに、算出した散乱粒子の２次元の検出領域における到達位置に基づき、図５（ｂ）に示すような散乱粒子の収量の２次元位置分布を作成する。 As shown in the block configuration explanatory diagram showing the signal processing system in the 3D-MEIS apparatus 100 in FIG. 6, a signal indicating the detection result of the detection unit 108 is sent to a known processing unit 200 constructed by a computer system, Based on the detected signal, the processing unit 200 calculates the arrival position and the arrival time of the scattered particles in the two-dimensional detection region by a known processing step, and reaches the calculated scattering particles in the two-dimensional detection region. Based on the position, a two-dimensional position distribution of the yield of scattering particles as shown in FIG. 5B is created.
上記のようにして得られた散乱粒子の到達時間と２次元位置分布とを利用して、試料１０２の表面または界面の構造解析を行うものである。 The structure analysis of the surface or interface of the sample 102 is performed using the arrival time and the two-dimensional position distribution of the scattering particles obtained as described above.
この際、検出部１０８においては、まず、マイクロチャンネルプレート１１０のいずれかのチャンネル内に散乱粒子が入射すると、入射した散乱粒子がチャンネル内壁に衝突して２次電子を生じ、生じた２次電子が再びチャンネル内壁に衝突して、さらに２次電子を生じるということを繰り返すことにより、電子を増倍させる（図２（ｂ）を参照する。）。
At this time, in the detection unit 108, when scattering particles are incident on any channel of the microchannel plate 110, the incident scattering particles collide with the inner wall of the channel to generate secondary electrons, and the generated secondary electrons. Again collides with the channel inner wall to generate secondary electrons, thereby multiplying the electrons (see FIG. 2B).
このようにして増倍された電子は、マイクロチャンネルプレート１１０の出射面１１０ｂ側から出射されて、位置敏感時間分析型検出器１２０の２次元の検出領域へ入射される。 The electrons thus multiplied are emitted from the emission surface 110b side of the microchannel plate 110 and are incident on the two-dimensional detection region of the position sensitive time analysis detector 120.
この位置敏感時間分析型検出器１２０の２次元の検出領域に電子が入射すると、入射した電子がワイヤアノードに衝突し、衝突した位置から電流が生じて当該ワイヤアノードの両端部に流れることとなり、こうした電流がワイヤアノードの両端部において信号として検出される。 When electrons enter the two-dimensional detection region of the position sensitive time analysis detector 120, the incident electrons collide with the wire anode, a current is generated from the colliding position and flows to both ends of the wire anode, Such a current is detected as a signal at both ends of the wire anode.
このとき、処理部２００において、検出部１０８に入射した散乱粒子の２次元の検出領域における到達位置が、ワイヤアノード１２４、１２６およびワイヤアノード１３０、１３２のそれぞれの両端部に現れた信号の時間差によって算出され、また、散乱粒子の到達時間（飛行時間）はワイヤアノード１２４、１２６およびワイヤアノード１３０、１３２のそれぞれの両端部に現れた時間の和によって算出されることとなる。
At this time, in the processing unit 200, the arrival position of the scattered particles incident on the detection unit 108 in the two-dimensional detection region is determined by the time difference between the signals appearing at both ends of the wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132. The arrival time (flight time) of the scattering particles is calculated by the sum of the times appearing at both ends of the wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132, respectively.
つまり、散乱粒子の到達位置（入射位置）および到達時間は時間情報から求められるものであり、こうした時間情報は、例えば、時間／デジタル変換器（図示せず。）によって測定すればよい。 That is, the arrival position (incidence position) and arrival time of the scattering particles are obtained from the time information, and such time information may be measured by, for example, a time / digital converter (not shown).
さらに、散乱粒子の到達時間、即ち、散乱粒子の飛行時間は、その散乱粒子のエネルギーに変換でき、当該エネルギーは散乱が起こった深さあるいはなにによって散乱したかに変換することができる。 Furthermore, the arrival time of the scattering particle, that is, the flight time of the scattering particle, can be converted into the energy of the scattering particle, and the energy can be converted into the depth at which the scattering occurred or what was scattered.
上記のようにして、３Ｄ−ＭＥＩＳ装置１００の処理部２００においては、散乱粒子の２次元の検出領域における到達位置（入射位置）および到達時間（飛行時間）を算出し、算出した到達位置およびその到達位置に到達した散乱粒子の収量などから２次元位置分布を作製して散乱粒子のブロッキングパターンを取得するとともに、取得したブロッキングパターンと算出した散乱粒子の到達時間とから試料１０２の表面または界面の構造解析を行う。
As described above, the processing unit 200 of the 3D-MEIS apparatus 100 calculates the arrival position (incident position) and arrival time (flight time) in the two-dimensional detection region of the scattering particles, and calculates the calculated arrival position and A two-dimensional position distribution is created from the yield of scattered particles that have reached the arrival position, and a blocking pattern of the scattering particles is acquired, and the surface or interface of the sample 102 is determined from the acquired blocking pattern and the calculated arrival time of the scattering particles. Perform structural analysis.
なお、処理部２００は、ＣＰＵ２０２、入力装置２０４、表示装置２０６、増幅器（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２０８、コンスタントフラクションディスクリミネーター（ＣＦＤ）２１０、ゲートジェネレーター（Ｇａｔｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２１２、高電圧パルスジェネレーター（Ｈｉｇｈ−ｖｏｌｔａｇｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ ｂｅａｍ ｐｕｌｓｅｒ）２１４、光ケーブル遅延回路（Ｏｐｔｉｃａｌ ｃａｂｌｅ ｄｅｌａｙ）２１６、トリガー回路（Ｔｒｉｇｇｅｒ）２１８、インターラプトおよびインプット／アウトプットレジスター（ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ ＆ Ｉ／Ｏ ＲＥＧＩＳＴＥＲ）２２０などを備えて構成されているが、こうした処理部２００における上記した信号処理技術は公知の技術であるので、その詳細な説明は省略する。
The processing unit 200 includes a CPU 202, an input device 204, a display device 206, an amplifier 208, a constant fraction discriminator (CFD) 210, a gate generator 212, a high-voltage pulse generator (High-voltage pulse). generator for beam pulser 214, optical cable delay circuit (Optical cable delay) 216, trigger circuit (Trigger) 218, interrupt and input / output register (INTERRUPT & I / O REGISTER) 220, etc. Since the signal processing technique described above in the processing unit 200 is a known technique, its details Description thereof is omitted.
ところで、ワイヤアノード１２４、１２６およびワイヤアノード１３０、１３２のそれぞれの両端部に現れた信号の時間情報によって、散乱粒子の到達位置や到達時間を検出する位置敏感時間分析型検出器１２０においては、ワイヤアノード１２４、１２６とワイヤアノード１３０、１３２とが接触することがないようにするために、絶縁体１２２の径に比べて絶縁体１２８の径が小さく設計されている。
By the way, in the position sensitive time analysis type detector 120 that detects the arrival position and the arrival time of the scattering particles based on the time information of the signals appearing at both ends of the wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132, the wire In order to prevent the anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132 from coming into contact with each other, the diameter of the insulator 128 is designed to be smaller than the diameter of the insulator 122.
ここで、ワイヤアノードを伝達する信号の速さについては、絶縁体（誘電体）中やワイヤアノードが絶縁体と接している部分を伝達する際の速さと、ワイヤアノードが絶縁体と接していない、即ち、ワイヤアノードの中空に張られている部分を伝達する際の速さとでは、両者においてその速さが異なる。
Here, regarding the speed of the signal transmitted through the wire anode, the speed at which the wire anode is in contact with the insulator and the speed at which the wire anode is in contact with the insulator and the wire anode are not in contact with the insulator. That is, the speed at which the portion of the wire anode that is stretched in the hollow is transmitted is different in both speeds.
なお、誘電体中を伝搬する信号の速度は、以下のように表すことができる。 The speed of the signal propagating through the dielectric can be expressed as follows.
Ｖｐ＝ｃ／√εｓ
Ｖｐ：電磁波の速度（ｍ／ｓ）
ｃ ：真空中の高速の定義（ｍ／ｓ）＝２．９９７９２４５８ｅ８
εｓ ：誘電体の比誘電率（εｓ≧１）
上記の比誘電率は、温度によって変化する温度特性を持つ。
Vp = c / √ε s
Vp: Speed of electromagnetic wave (m / s)
c: Definition of high speed in vacuum (m / s) = 2.99979458e8
ε s : relative permittivity of dielectric (ε s ≧ 1)
The relative dielectric constant has a temperature characteristic that varies with temperature.
従来の位置敏感時間分析型検出器１２０においては、ワイヤアノード１２４、１２６が巻回された絶縁体１２２の径とワイヤアノード１３０、１３２が巻回された絶縁体１２８の径とが異なり、絶縁体１２２の径に比べて絶縁体１２８の径が小さいため、ワイヤアノード１２４、１２６が絶縁体１２２に接している長さに対して、ワイヤアノード１３０、１３２が絶縁体１２８に接している長さのほうが短くなってしまい、ワイヤアノード１２４、１２６およびワイヤアノード１３０、１３２のそれぞれの両端部に現れる信号の時間情報に関して、ワイヤアノードにおける絶縁体との接触部分の長さの違いや温度変化による絶縁体（誘電体）の比誘電率の変化に起因する差異が生じてしまうこととなっていた。
In the conventional position sensitive time analysis detector 120, the diameter of the insulator 122 around which the wire anodes 124 and 126 are wound is different from the diameter of the insulator 128 around which the wire anodes 130 and 132 are wound. Since the diameter of the insulator 128 is smaller than the diameter of 122, the length of the wire anodes 130 and 132 in contact with the insulator 128 is shorter than the length in which the wire anodes 124 and 126 are in contact with the insulator 122. In the case of the time information of the signals appearing at both ends of the wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132 with respect to the time information of the wire anodes 124 and 126 and the insulators due to temperature changes A difference due to a change in the dielectric constant of (dielectric) would occur.
上記した差異の生じた信号の時間情報をそのまま処理して２次元位置分布を作成すると、当該作成した２次元位置分布の像が歪んでしまい、正確に試料１０２の表面または界面の構造解析ができなくなってしまうので、従来においては、位置敏感時間分析型検出器１２０で検出された信号の時間情報を適当な補正係数によって補正する処理を行っていた。
If the time information of the signal having the above difference is processed as it is to create a two-dimensional position distribution, the image of the created two-dimensional position distribution is distorted, and the surface or interface structure of the sample 102 can be accurately analyzed. Therefore, conventionally, processing for correcting the time information of the signal detected by the position sensitive time analysis type detector 120 with an appropriate correction coefficient has been performed.
しかしながら、こうした複数の要因に起因する差異を含んだ信号の時間情報を補正するには、補正係数を求めるための処理を行う必要があり、処理工程が多くなって処理が複雑になってしまい、解析作業が繁雑になるという問題点が指摘されていた。 However, in order to correct the time information of the signal including the difference due to such multiple factors, it is necessary to perform a process for obtaining a correction coefficient, which increases the number of processing steps and makes the process complicated. The problem that analysis work becomes complicated was pointed out.
なお、上記した補正係数を求めるための処理としては、例えば、以下に説明するような処理がある。
In addition, as a process for calculating | requiring the above-mentioned correction coefficient, there exists a process as demonstrated below, for example.
即ち、図７に示すように、所定の穴径（穴径は、例えば、４ｍｍφである。）を備えた円形開口部３０２をＸ方向とＹ方向とにそれぞれ所定の間隔Ｇ（間隔Ｇは、例えば、７．５ｍｍ間隔である。）を開けて複数整列させて穿設したプレート３００を準備し、そのプレート３００をマイクロチャンネルプレート１１０の前方に配置して散乱イオン測定を行う。 That is, as shown in FIG. 7, a circular opening 302 having a predetermined hole diameter (for example, the hole diameter is 4 mmφ) is divided into a predetermined interval G in the X direction and the Y direction. For example, the interval is 7.5 mm.) A plate 300 having a plurality of holes arranged in an array is prepared, and the scattered ions are measured by placing the plate 300 in front of the microchannel plate 110.
ここで、円形開口部３０２は規則正しい間隔で穿設されていることにより、本来的には散乱イオン測定により得られるイメージも規則正しい位置に信号が現れなければならない。 Here, since the circular openings 302 are formed at regular intervals, a signal should appear at regular positions in the image obtained by the scattered ion measurement.
しかしながら、実際に得られたイメージは、上記した本来得られるはずのイメージとはずれたものとなるもるので、このずれを解消する補正値を補正係数として求めるものである。 However, since an actually obtained image is different from the image that should originally be obtained, a correction value that eliminates this deviation is obtained as a correction coefficient.
なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、本願明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。
Note that the prior art that the applicant of the present application knows at the time of filing a patent application is not an invention related to a known literature invention, and therefore there is no prior art document information to be described in the present specification.
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、検出された信号の時間情報に対する補正処理を必要としない位置敏感分析型検出器、その作製方法およびそれを用いた三次元中エネルギーイオン散乱装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the various problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to perform position sensitive analysis that does not require correction processing for time information of a detected signal. An object of the present invention is to provide a type detector, a manufacturing method thereof, and a three-dimensional medium energy ion scattering apparatus using the same.
上記目的を達成するために、本発明は、２組の一対の絶縁体のそれぞれにワイヤアノードを張設して当該ワイヤアノード同士が互いに直交するように配置した際に、ワイヤアノードが絶縁体とそれぞれ当接する距離が同一となり、かつ、一方の一対の絶縁体に張設されたワイヤアノードにより形成される空間内に、他方の一対の絶縁体に張設されたワイヤアノードが配置可能なように、２組の一対の絶縁体を構成したものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method in which a wire anode is stretched between each of two pairs of insulators and the wire anodes are arranged so that the wire anodes are orthogonal to each other. The contact distance is the same, and the wire anode stretched on the other pair of insulators can be placed in the space formed by the wire anode stretched on one pair of insulators. Two pairs of insulators are configured.
即ち、本発明は、ワイヤアノードを直交して配置した検出領域を備え、該検出領域に粒子が入射することにより、該粒子の到達位置ならびに到達時間を計測するための信号を出力する位置敏感時間分析型検出器において、所定の第１の間隔を開けて配置した一対の第１の絶縁体と、上記所定の第１の間隔を開けて配置した一対の第２の絶縁体と、上記一対の第１の絶縁体に当接するようにして、互いに所定の第２の間隔を開け、かつ、同一方向に所定の回数だけ上記一対の第１の絶縁体に巻回され、上記一対の第１の絶縁体間に張設された一方のワイヤアノードと、上記一対の第２の絶縁体に当接するようにして、互いに所定の上記第２の間隔を開け、かつ、同一方向に上記所定の回数だけ上記一対の第２の絶縁体に巻回され、上記一対の第２の絶縁体間に張設された他方のワイヤアノードとを有し、上記一方のワイヤアノードと上記他方のワイヤアノードとが互いに直交するように配置してなる位置敏感時間分析型検出器であって、上記一対の第１の絶縁体と上記一対の第２の絶縁体とは、上記一方のワイヤアノードと上記他方のワイヤアノードとをそれぞれ巻回した際において、上記一方のワイヤアノードと上記他方のワイヤアノードとがそれぞれ当接する距離が同一となり、かつ、上記一対の第１の絶縁体に巻回された上記一方のワイヤアノードにより形成される空間内に、上記一対の第２の絶縁体に巻回された上記他方のワイヤアノードが接触することなく配置可能な形状を備えるようにしたものである。
That is, the present invention includes a detection region in which wire anodes are arranged orthogonally, and a position sensitive time for outputting a signal for measuring the arrival position and the arrival time of the particle when the particle enters the detection region. In the analytical detector, a pair of first insulators arranged at a predetermined first interval, a pair of second insulators arranged at a predetermined first interval, and the pair of first insulators The pair of first insulators are wound around the pair of first insulators at a predetermined second interval so as to contact the first insulators, and a predetermined number of times in the same direction. One wire anode stretched between the insulators and the pair of second insulators are in contact with each other with a predetermined second interval between them and in the same direction for the predetermined number of times. The pair of second insulators are wound around the pair of second insulators. A position sensitive time-analyzing detector comprising: the other wire anode stretched between two insulators, wherein the one wire anode and the other wire anode are arranged so as to be orthogonal to each other. The pair of first insulators and the pair of second insulators are formed by winding the one wire anode and the other wire anode when the one wire anode and the other wire anode are respectively wound. The distance that the wire anodes abut each other is the same, and is wound around the pair of second insulators in a space formed by the one wire anode wound around the pair of first insulators. The other wire anode that has been turned is provided with a shape that can be placed without contact.
また、本発明は、上記した発明において、上記一対の第１の絶縁体は、楕円柱を楕円の長軸で切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置され、上記一対の第２の絶縁体は、上記楕円柱と同一寸法の楕円柱を楕円の短軸で切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置されたようにしたものである。 Further, the present invention is the above-described invention, wherein the pair of first insulators has a shape obtained by cutting an elliptical column along a long axis of an ellipse, and the predetermined surface is opposed to the cut surface in the cut shape. The pair of second insulators are arranged at a first interval, and each of the pair of second insulators has a shape obtained by cutting an elliptical column having the same dimension as the elliptical column along the minor axis of the ellipse, and has a cut surface in the cut shape. It is arranged so as to face the predetermined first interval.
また、本発明は、上記した発明において、上記一対の第１の絶縁体は、矩形柱を矩形の対向する短辺の中点において切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置され、上記一対の第２の絶縁体は、上記矩形柱と同一寸法の矩形柱を矩形の対向する長辺の中点において切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置されたようにしたものである。 In the present invention described above, the pair of first insulators includes a shape obtained by cutting a rectangular column at a midpoint of opposed short sides of a rectangle, and faces a cut surface in the cut shape. The pair of second insulators has a shape obtained by cutting a rectangular column having the same dimensions as the rectangular column at a midpoint of opposing long sides of the rectangle. At the same time, the cut surfaces in the cut shape are arranged to face each other with the predetermined first interval therebetween.
また、本発明は、上記した発明において、上記一対の第１の絶縁体は、矩形形状の四角に対して同じ曲率のＲ加工が施された略矩形形状の断面を有する略矩形柱を、略矩形形状の対向する短辺の中点において切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置され、上記一対の第２の絶縁体は、上記略矩形柱と同一寸法の略矩形柱を、略矩形形状の対向する長辺の中点において切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置されたようにしたものである。 Further, according to the present invention, in the above-described invention, the pair of first insulators are substantially rectangular columns having a substantially rectangular cross section in which R processing with the same curvature is performed on a rectangular square. A pair of second insulators, each having a shape cut at a midpoint of opposing rectangular short sides, the cut surfaces of the cut shapes facing each other with the predetermined first interval therebetween; Is provided with a shape obtained by cutting a substantially rectangular column having the same dimensions as the substantially rectangular column at a midpoint of opposed long sides of the substantially rectangular shape, and facing the cut surface in the cut shape so as to face the predetermined first It is arranged with an interval of.
また、本発明は、上記した発明において、ワイヤアノードを直交して配置した検出領域を備え、該検出領域に粒子が入射することにより、該粒子の到達位置ならびに到達時間を計測するための信号を出力する位置敏感時間分析型検出器の作製方法において、所定の第１の間隔を開けて配置される一対の第１の絶縁体を形成し、上記所定の第１の間隔を開けて配置される一対の第２の絶縁体を形成し、一方のワイヤアノードを、上記一対の第１の絶縁体に当接するようにして、互いに所定の第２の間隔を開け、かつ、同一方向に所定の回数だけ上記一対の第１の絶縁体に巻回して上記一対の第１の絶縁体間に張設し、他方のワイヤアノードを、上記一対の第２の絶縁体に当接するようにして、互いに所定の上記第２の間隔を開け、かつ、同一方向に上記所定の回数だけ上記一対の第２の絶縁体に巻回して上記一対の第２の絶縁体間に張設し、上記一方のワイヤアノードと上記他方のワイヤアノードとが互いに直交するように配置する位置敏感時間分析型検出器の作製方法であって、上記一対の第１の絶縁体と上記一対の第２の絶縁体とを、上記一方のワイヤアノードと上記他方のワイヤアノードとをそれぞれ巻回した際において、上記一方のワイヤアノードと上記他方のワイヤアノードとがそれぞれ当接する距離が同一となり、かつ、上記一対の第１の絶縁体に巻回された上記一方のワイヤアノードにより形成される空間内に、上記一対の第２の絶縁体に巻回された上記他方のワイヤアノードが接触することなく配置可能に形成するようにしたものである。 Further, the present invention is the above-described invention, comprising a detection region in which the wire anodes are arranged orthogonally, and a signal for measuring the arrival position and the arrival time of the particle when the particle enters the detection region. In a method for producing a position sensitive time analysis type detector for outputting, a pair of first insulators arranged with a predetermined first interval are formed, and arranged with a predetermined first interval. A pair of second insulators are formed, and one wire anode is in contact with the pair of first insulators, spaced apart from each other by a predetermined second distance, and a predetermined number of times in the same direction. The first wire is wound around the pair of first insulators and stretched between the pair of first insulators, and the other wire anode is in contact with the pair of second insulators. The second one of the above and the same one Is wound around the pair of second insulators a predetermined number of times and stretched between the pair of second insulators so that the one wire anode and the other wire anode are orthogonal to each other. A method for producing a position sensitive time analysis detector to be disposed, wherein the pair of first insulators and the pair of second insulators are respectively connected to the one wire anode and the other wire anode. When wound, the one wire anode and the other wire anode are in contact with each other at the same distance, and are formed by the one wire anode wound around the pair of first insulators. The other wire anode wound around the pair of second insulators is formed so as to be able to be disposed in the space without contact.
また、本発明は、上記した発明において、上記一対の第１の絶縁体は、楕円柱を楕円の長軸で切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置し、上記一対の第２の絶縁体は、上記楕円柱と同一寸法の楕円柱を楕円の短軸で切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置したものである。 Further, according to the present invention, in the above-described invention, the pair of first insulators are formed so as to have a shape obtained by cutting an elliptic cylinder along the major axis of the ellipse, and the cut surfaces in the cut shape are opposed to each other. And the pair of second insulators are formed so as to have a shape obtained by cutting an elliptical column having the same dimensions as the elliptical column along the minor axis of the ellipse, The cut surfaces in the cut shape are arranged to face each other with the predetermined first interval.
また、本発明は、上記した発明において、上記一対の第１の絶縁体は、矩形柱を矩形の対向する短辺の中点において切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置し、上記一対の第２の絶縁体は、上記矩形柱と同一寸法の矩形柱を矩形の対向する長辺の中点において切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置したものである。 In the invention described above, the pair of first insulators may be formed so as to have a shape in which a rectangular column is cut at a midpoint of a rectangular opposing short side, and the cut shape The cutting surfaces face each other and are arranged at a predetermined first interval, and the pair of second insulators cuts rectangular columns having the same dimensions as the rectangular columns at the midpoints of the opposing long sides of the rectangle. In addition to being formed so as to have the above-described shape, the cut surfaces in the cut shape are arranged to face each other with the predetermined first interval therebetween.
また、本発明は、上記した発明において、上記一対の第１の絶縁体は、矩形形状の四角に対して同じ曲率のＲ加工が施された略矩形形状の断面を有する略矩形柱を、略矩形形状の対向する短辺の中点において切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置し、上記一対の第２の絶縁体は、上記略矩形柱と同一寸法の略矩形柱を、略矩形形状の対向する長辺の中点において切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して上記所定の第１の間隔を開けて配置したものである。 Further, according to the present invention, in the above-described invention, the pair of first insulators are substantially rectangular columns having a substantially rectangular cross section in which R processing with the same curvature is performed on a rectangular square. The rectangular shape is formed so as to have a shape cut at the midpoint of the opposing short sides, and the cut surfaces of the cut shape are arranged to face each other with the predetermined first interval therebetween, and the pair of first The insulator 2 is formed so that a substantially rectangular column having the same dimensions as the substantially rectangular column has a shape obtained by cutting at a midpoint of opposed long sides of a substantially rectangular shape, and a cut surface in the cut shape is formed. Oppositely arranged with the predetermined first interval.
また、本発明は、検出された信号を処理して、試料の表面または界面の構造解析を行う位置敏感時間分析型検出器を用いた三次元中エネルギーイオン散乱装置において、内部に試料が載置される真空チャンバと、上記試料に中エネルギーのパルスイオンビームを照射するビーム照射手段と、上記真空チャンバ内において上記試料と所定の間隔を空けて配置されるとともに、上記試料から散乱する散乱粒子の到達位置と上記散乱粒子の到達時間とを測定するための信号を検出する検出部とを有し、上記検出部は、マイクロチャンネルプレートと上記した本発明の位置敏感時間分析型検出器とにより構成されるようにしたものである。 The present invention also relates to a three-dimensional medium energy ion scattering apparatus using a position sensitive time analysis type detector that processes a detected signal and analyzes the structure of the surface or interface of the sample. A vacuum chamber, beam irradiation means for irradiating the sample with a medium-energy pulsed ion beam, and a predetermined distance from the sample in the vacuum chamber, and scattering particles scattered from the sample. A detection unit that detects a signal for measuring the arrival position and the arrival time of the scattering particles, and the detection unit includes a microchannel plate and the position sensitive time analysis detector of the present invention described above. It is made to be done.
本発明は、以上説明したように構成されているので、検出された信号の時間情報に対する補正処理を必要としないという優れた効果を奏するものである。 Since the present invention is configured as described above, it has an excellent effect of not requiring correction processing for time information of a detected signal.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による位置敏感時間分析型検出器、その作製方法およびそれを用いた三次元中エネルギーイオン散乱装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。 Hereinafter, an example of an embodiment of a position sensitive time analysis type detector according to the present invention, a manufacturing method thereof, and a three-dimensional medium energy ion scattering apparatus using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. .
なお、以下の説明においては、図１乃至図４を参照しながら説明した従来の位置敏感時間分析型検出器および３Ｄ−ＭＥＩＳ装置と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その詳細な構成ならびに作用効果の説明は適宜に省略することとする。 In the following description, the same or equivalent configurations as those of the conventional position sensitive time analysis detector and 3D-MEIS apparatus described with reference to FIGS. 1 to 4 are the same as those used above. Detailed description of the configuration and operation and effects will be omitted as appropriate by using reference numerals.
まず、図８（ａ）（ｂ）および図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）を参照しながら、本発明による位置敏感時間分析型検出器について説明する。
First, a position sensitive time analysis type detector according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8A, 8B and 9A, 9B, 9C, 9D, and 9E.
なお、図８（ａ）（ｂ）においては、図３（ａ）（ｂ）と同様に、本発明の理解を容易にするために、隣接するワイヤアノード同士の間隔を実際よりも広げて図示している。 8 (a) and 8 (b), as in FIGS. 3 (a) and 3 (b), in order to facilitate understanding of the present invention, the interval between the adjacent wire anodes is increased from the actual one. Show.
この図８（ａ）に示す位置敏感時間分析型検出器１０は、略円柱形状を備えた一対の絶縁体１２２に代えて、楕円柱形状を備えた絶縁材料２０を楕円の長軸で切断した形状の一対の絶縁体１２を用いるとともに、略円柱形状を備えた一対の絶縁体１２８に代えて、楕円柱形状を備えた絶縁材料２０を楕円の短軸で切断した形状の一対の絶縁体１４を用いる点において、図３に示す位置敏感時間分析型検出器１２０と異なっている。
In the position sensitive time analysis type detector 10 shown in FIG. 8A, an insulating material 20 having an elliptic cylinder shape is cut along an elliptical long axis instead of the pair of insulators 122 having a substantially cylindrical shape. A pair of insulators 12 having a shape is used, and instead of the pair of insulators 128 having a substantially cylindrical shape, a pair of insulators 14 having a shape obtained by cutting an insulating material 20 having an elliptical column shape along an elliptical short axis. Is different from the position sensitive time analysis type detector 120 shown in FIG.
そして、位置敏感時間分析型検出器１０においては、軸線方向を平行に配置した一対の絶縁体１２に対して、互いに第１の所定の間隔である間隔Ｌ１を開け、かつ、同一方向に所定の回数であるｎ回（「ｎ」は、任意の正の整数である。）だけ２本のワイヤアノード１２４、１２６が巻回されており、また、軸線方向を平行に配置した一対の絶縁体１４に対して、互いに間隔Ｌ１を開け、かつ、同一方向に上記所定の回数たるｎ回だけ２本のワイヤアノード１３０、１３２が巻回されている。 In the position sensitive time analysis type detector 10, the pair of insulators 12 arranged in parallel in the axial direction is opened at a distance L1 which is a first predetermined distance from each other, and predetermined in the same direction. Two wire anodes 124 and 126 are wound only n times (“n” is an arbitrary positive integer), and the pair of insulators 14 are arranged in parallel in the axial direction. On the other hand, the two wire anodes 130 and 132 are wound in the same direction by n times, which is the predetermined number of times, with an interval L1 therebetween.
より詳細には、絶縁体１２と絶縁体１４とは、それぞれ同一寸法の楕円柱形状を備えた絶縁材料２０をそれぞれ加工して形成されている。
More specifically, the insulator 12 and the insulator 14 are formed by processing an insulating material 20 having an elliptical column shape with the same dimensions.
即ち、絶縁体１２は、楕円柱形状における楕円の長軸で絶縁材料２０を切断して形成することができる（図９（ｅ）を参照する。）。 That is, the insulator 12 can be formed by cutting the insulating material 20 along the long axis of an ellipse in an elliptic cylinder shape (see FIG. 9E).
上記のようにして楕円の長軸で切断することにより形成された２つの部材が、一対の絶縁体１２となるものであり、これら一対の絶縁体１２が、第２の所定の間隔である間隔Ｌ２を開け、かつ、それぞれの切断面１２ｂを対向するようにして配置されている（図９（ａ）を参照する。）。 The two members formed by cutting along the long axis of the ellipse as described above form a pair of insulators 12, and the pair of insulators 12 is a second predetermined interval. L2 is opened, and the respective cut surfaces 12b are arranged to face each other (see FIG. 9A).
また、絶縁体１４は、楕円柱形状における楕円の短軸で絶縁材料２０を切断して形成することができる（図９（ｅ）を参照する。）。 The insulator 14 can be formed by cutting the insulating material 20 along an elliptical short axis in an elliptic cylinder shape (see FIG. 9E).
上記のようにして楕円の短軸で切断することにより形成された２つの部材が、一対の絶縁体１４となるものであり、これら一対の絶縁体１４が、上記第２の所定の間隔である間隔Ｌ２を開け、かつ、それぞれの切断面１４ｂを対向するようにして配置されている（図９（ｂ）を参照する。）。 The two members formed by cutting along the minor axis of the ellipse as described above form a pair of insulators 14, and the pair of insulators 14 is the second predetermined interval. It arrange | positions so that the space | interval L2 may be opened and each cut surface 14b may oppose (refer FIG.9 (b)).
そして、上記のように配置された一対の絶縁体１２に対し、ワイヤアノード１２４、１２６が絶縁体１２の楕円周面１２ａに当接するようにしてｎ回だけ巻回され、一対の絶縁体１２間にワイヤアノード１２４、１２６が張設されている。 Then, the wire anodes 124 and 126 are wound n times with respect to the pair of insulators 12 arranged as described above so as to contact the elliptical peripheral surface 12a of the insulator 12, and the gap between the pair of insulators 12 is achieved. Wire anodes 124 and 126 are stretched on the wire.
同様に、上記のように配置された一対の絶縁体１４に対し、ワイヤアノード１３０、１３２が絶縁体１４の楕円周面１４ａに当接するようにしてｎ回だけ巻回され、一対の絶縁体１４間にワイヤアノード１３０、１３２が張設されている。 Similarly, the wire anodes 130 and 132 are wound n times with respect to the pair of insulators 14 arranged as described above so as to contact the elliptical circumferential surface 14a of the insulator 14, and the pair of insulators 14 is wound. Wire anodes 130 and 132 are stretched between them.
ところで、絶縁体１２の高さＨ１は楕円柱形状を備えた絶縁材料２０における楕円の長軸に相当し、一方、絶縁体１４の高さＨ２は楕円柱形状を備えた絶縁材料２０における楕円の短軸に相当するため、必然的に絶縁体１２の高さＨ１は絶縁体１４の高さＨ２に比べて高く（長く）なる。
By the way, the height H1 of the insulator 12 corresponds to the major axis of the ellipse in the insulating material 20 having the elliptic cylinder shape, while the height H2 of the insulator 14 is the ellipse in the insulating material 20 having the elliptic cylinder shape. Since it corresponds to the short axis, the height H1 of the insulator 12 is necessarily higher (longer) than the height H2 of the insulator 14.
このため、絶縁体１４に巻回されたワイヤアノード１３０、１３２を、絶縁体１２に巻回されたワイヤアノード１２４、１２６と接することなしに、絶縁体１２に巻回されたワイヤアノード１２４、１２６により形成された空間Ｓ２内に挿入した状態で配置することができ（図８（ｂ）を参照する。）、これによりワイヤアノード１２４、１２６とワイヤアノード１３０、１３２とが接触することなく直交した状態に位置する２次元の検出領域が形成される。 For this reason, the wire anodes 130 and 132 wound around the insulator 14 are not in contact with the wire anodes 124 and 126 wound around the insulator 12, and the wire anodes 124 and 126 wound around the insulator 12 are contacted. (See FIG. 8B), so that the wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132 are orthogonal to each other without contact with each other. A two-dimensional detection region located in the state is formed.
ここで、同一寸法の楕円柱形状の絶縁材料２０から絶縁体１２および絶縁体１４を形成しているため、絶縁体１２の楕円周面１２ａの円弧の長さと、絶縁体１４の楕円周面１４ａの円弧の長さとは等しいものとなる。
Here, since the insulator 12 and the insulator 14 are formed from the insulating material 20 having the same elliptical column shape, the length of the arc of the elliptic peripheral surface 12a of the insulator 12 and the elliptic peripheral surface 14a of the insulator 14 are determined. Is equal to the length of the arc.
即ち、ワイヤアノード１２４、１２６が一対の絶縁体１２と接触している長さ（距離）と、ワイヤアノード１３０、１３２が一対の絶縁体１４と接触している長さ（距離）とは、互いに等しいものとなる。 That is, the length (distance) at which the wire anodes 124 and 126 are in contact with the pair of insulators 12 and the length (distance) at which the wire anodes 130 and 132 are in contact with the pair of insulators 14 are Will be equal.
さらに、一対の絶縁体１２と一対の絶縁体１４とは、それぞれ間隔Ｌ２を開けて配置されており、こうした一対の絶縁体１２ならびに一対の絶縁体１４にそれぞれワイヤアノード１２４、１２６とワイヤアノード１３０、１３２とが間隔Ｌ１を開けてそれぞれｎ回巻回されているので、絶縁体に巻回されているワイヤアノードの長さ、つまり、ワイヤアノード１２４、１２６における点Ｑから点Ｒまでの長さとワイヤアノード１３０、１３２における点Ｓから点Ｔまでの長さとは同じ長さとなる。
Further, the pair of insulators 12 and the pair of insulators 14 are arranged with a distance L2 between them, and the wire anodes 124 and 126 and the wire anode 130 are respectively connected to the pair of insulators 12 and the pair of insulators 14. , 132 are wound n times with an interval L1, so that the length of the wire anode wound around the insulator, that is, the length from the point Q to the point R at the wire anodes 124 and 126, The length from the point S to the point T in the wire anodes 130 and 132 is the same length.
次に、本発明による位置敏感時間分析型検出器１０を作製する際の一例について、具体的な寸法などを示しながら説明する。
Next, an example of producing the position sensitive time analysis type detector 10 according to the present invention will be described with specific dimensions and the like.
即ち、例えば、楕円柱形状における楕円の長軸の長さが１２ｍｍ、当該楕円の短軸の長さが８ｍｍ、軸方向長さＬ３が１２０ｍｍのセラミック製の絶縁材料２０から、当該楕円の長軸において軸方向に沿って切断することにより絶縁体１２を形成するとともに、当該楕円の短軸において軸方向に沿って切断することにより絶縁体１４を形成する（図９（ｅ）を参照する。）。 That is, for example, the major axis of the ellipse is obtained from the ceramic insulating material 20 whose major axis is 12 mm, whose minor axis is 8 mm, and whose axial length L3 is 120 mm. In FIG. 9, the insulator 12 is formed by cutting along the axial direction, and the insulator 14 is formed by cutting along the axial direction along the minor axis of the ellipse (see FIG. 9E). .
このとき、絶縁体１２は高さＨ１が１２ｍｍ、幅Ｗ１が４ｍｍ、長さＬ４が１２０ｍｍとなり（図９（ａ）（ｃ）および図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）を参照する。）、絶縁体１４は高さＨ２が８ｍｍ、幅Ｗ２が６ｍｍ、長さがＬ５が１２０ｍｍとなる（図９（ｂ）（ｄ）および図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）を参照する。）。 At this time, the insulator 12 has a height H1 of 12 mm, a width W1 of 4 mm, and a length L4 of 120 mm (FIGS. 9 (a) (c) and 10 (a) (b) (c) (d) (e The insulator 14 has a height H2 of 8 mm, a width W2 of 6 mm, and a length L5 of 120 mm (FIGS. 9B, 11D, 11A, 11B, 11C). (See (d) (e)).
こうして形成された絶縁体１２の楕円周面１２ａに、０．５ｍｍピッチで幅０．２５ｍｍ、深さ０．２ｍｍの溝１２ｃを形成する。 Grooves 12c having a width of 0.25 mm and a depth of 0.2 mm are formed at a pitch of 0.5 mm on the elliptical circumferential surface 12a of the insulator 12 thus formed.
同様に、上記のようにして形成された絶縁体１４の楕円周面１４ａに、０．５ｍｍピッチで幅０．２５ｍｍ、深さ０．２ｍｍの溝１４ｃを形成する。 Similarly, grooves 14c having a width of 0.25 mm and a depth of 0.2 mm are formed at a pitch of 0.5 mm on the elliptical circumferential surface 14a of the insulator 14 formed as described above.
上記した溝１２ｃ内にワイヤアノード１２４、１２６が巻回されることになり、また、上記した溝１４ｃ内にワイヤアノード１３０、１３２が巻回されることになるので、所望する間隔Ｌ１の寸法に応じて溝１２ｃ、１４ｃを形成するピッチを調整すればよい。 Since the wire anodes 124 and 126 are wound in the groove 12c and the wire anodes 130 and 132 are wound in the groove 14c, a desired distance L1 is obtained. Accordingly, the pitch for forming the grooves 12c and 14c may be adjusted.
そして、一対の絶縁体１４をそれぞれ切断面１４ｂが間隔Ｌ２（間隔Ｌ２は、後述するステンレスベース３０の寸法によって決定される。）を開けて対向するようにして、縦１３８ｍｍ×横１３８ｍｍの略四角板形状の非磁性のステンレスベース３０（図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照する。）の対辺に固定的にそれぞれ配設する。
The pair of insulators 14 face each other so that the cut surfaces 14b face each other with an interval L2 (the interval L2 is determined by a dimension of a stainless steel base 30 described later), and are approximately square of 138 mm in length and 138 mm in width. A plate-shaped non-magnetic stainless steel base 30 (see FIGS. 12A, 12B, and 12C) is fixedly disposed on opposite sides of each other.
なお、ステンレスベース３０の高さＨ３は、絶縁体１４の高さＨ２よりも低く（短く）なるように寸法設定されている。 Note that the height H3 of the stainless steel base 30 is dimensioned to be lower (shorter) than the height H2 of the insulator 14.
絶縁体１４は、ステンレスベース３０に対して、ステンレスベース３０の外周縁面３０ａに切断面１４ｂが当接し、かつ、絶縁体１４の両端部たる端部１４ｄと端部１４ｅとが、それぞれ高さ方向においてステンレスベース３０から突出するようにして固定されている。 The insulator 14 has a cut surface 14b in contact with the outer peripheral surface 30a of the stainless steel base 30 with respect to the stainless steel base 30, and the end 14d and the end 14e, which are both ends of the insulator 14, have a height. It is fixed so as to protrude from the stainless steel base 30 in the direction.
それから、ステンレスベース３０を取り囲むようにして、溝１４ｃ内に位置決めされるようにワイヤアノード１３０、１３２となる径が０．２ｍｍの２本の銅線を１ｍｍピッチ（間隔Ｌ１＝１ｍｍ）で巻き、ワイヤアノード１３０、１３２たる２本の銅線の両端部を固定する。 Then, two copper wires having a diameter of 0.2 mm to be positioned in the groove 14c so as to surround the stainless steel base 30 are wound at a pitch of 1 mm (interval L1 = 1 mm), Both ends of the two copper wires serving as the wire anodes 130 and 132 are fixed.
なお、この具体例においては、間隔Ｌ２は、ステンレスベース３０の寸法を適宜に設定することにより適宜に設定することができる。 In this specific example, the interval L2 can be appropriately set by appropriately setting the dimension of the stainless steel base 30.
次に、一対の絶縁体１２をそれぞれ切断面１２ｂが間隔Ｌ２を開けて対向するようにして、絶縁体１４が取り付けられていないステンレスベース３０の残りの対辺に固定的にそれぞれ配設する。
Next, the pair of insulators 12 are fixedly arranged on the remaining opposite sides of the stainless steel base 30 to which the insulator 14 is not attached, with the cut surfaces 12b facing each other with an interval L2.
絶縁体１２は、ステンレスベース３０に対して、ステンレスベース３０の外周縁面３０ａに切断面１２ｂが当接し、かつ、絶縁体１２の両端部たる端部１２ｄと端部１２ｅとが、それぞれ高さ方向においてステンレスベース３０から突出するようにして固定されている。 The insulator 12 has a cut surface 12b in contact with the outer peripheral surface 30a of the stainless steel base 30 with respect to the stainless steel base 30, and the end 12d and the end 12e, which are both ends of the insulator 12, have heights, respectively. It is fixed so as to protrude from the stainless steel base 30 in the direction.
それから、ステンレスベース３０を取り囲むようにして、溝１２ｃ内に位置決めされるようにワイヤアノード１２４、１２６となる径が０．２ｍｍの２本の銅線を１ｍｍピッチ（間隔Ｌ１＝１ｍｍ）で巻き、ワイヤアノード１２４、１２６たる２本の銅線の両端部を固定する。 Then, two copper wires having a diameter of 0.2 mm to be positioned in the groove 12c so as to surround the stainless steel base 30 are wound at a pitch of 1 mm (interval L1 = 1 mm), Both ends of the two copper wires serving as the wire anodes 124 and 126 are fixed.
これにより、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、ワイヤアノード１２４、１２６とワイヤアノード１３０、１３２とが接触することなく直交した状態に位置する２次元の検出領域を備えた位置敏感時間分析型検出器を作製することができる。 As a result, as shown in FIGS. 13A and 13B, the position sensitive time including a two-dimensional detection region in which the wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132 are positioned in an orthogonal state without contacting each other. An analytical detector can be made.
換言すれば、絶縁体１２に巻回されたワイヤアノード１２４、１２６により形成された空間内に、絶縁体１４に巻回されたワイヤアノード１３０、１３２が接触することなく配設されることになる。 In other words, the wire anodes 130 and 132 wound around the insulator 14 are disposed in the space formed by the wire anodes 124 and 126 wound around the insulator 12 without contact. .
こうして作製された位置敏感時間分析型検出器１０において、信号用のワイヤアノードには５２０Ｖを印加し、リファレンス用のワイヤアノードには４８０Ｖを印加して散乱された散乱粒子（イオン）を検出する。 In the position sensitive time analysis type detector 10 thus manufactured, 520 V is applied to the signal wire anode and 480 V is applied to the reference wire anode to detect scattered scattered particles (ions).
上記のようして作製された位置敏感時間分析型検出器１０においては、絶縁体１２の楕円周面１２ａの円弧の長さと絶縁体１４の楕円周面１４ａの円弧の長さとが等しいものとなるため、ワイヤアノード１２４、１２６が絶縁体１２に接触している長さとワイヤアノード１３０、１３２が絶縁体１４に接触している長さとが等しくなる。
In the position sensitive time analysis detector 10 manufactured as described above, the length of the arc of the elliptical circumferential surface 12a of the insulator 12 and the length of the arc of the elliptical circumferential surface 14a of the insulator 14 are equal. Therefore, the length in which the wire anodes 124 and 126 are in contact with the insulator 12 is equal to the length in which the wire anodes 130 and 132 are in contact with the insulator 14.
さらに、ともに所定の間隔Ｌ２を開けて配置されている絶縁体１２ならびに絶縁体１４に対し、ワイヤアノード１２４、１２６ならびにワイヤアノード１３０、１３２がそれぞれ１ｍｍ間隔で所定の回数だけ巻回されているため、絶縁体１２に巻回されている部分のワイヤアノード１２４、１２６の長さと絶縁体１４に巻回されている部分のワイヤアノード１３０、１３２の長さとが等しくなる。 Furthermore, the wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132 are wound a predetermined number of times at intervals of 1 mm, respectively, around the insulator 12 and the insulator 14 that are arranged with a predetermined interval L2. The length of the wire anodes 124 and 126 wound around the insulator 12 is equal to the length of the wire anodes 130 and 132 wound around the insulator 14.
従って、位置敏感時間分析型検出器１０においては、各ワイヤアノードにおいて絶縁体と接触する部分の長さが全て等しくなり、また、各ワイヤアノードにおいて絶縁体と接触していない中空領域の部分の長さも等しくなるため、ワイヤアノードにおいて検出された信号の時間情報に関して各ワイヤアノード間で差異が生じることはないので、信号の時間情報の補正を行う必要がなくなる。
Therefore, in the position sensitive time analysis type detector 10, the lengths of the portions in contact with the insulator in each wire anode are all equal, and the length of the portion of the hollow region not in contact with the insulator in each wire anode. Further, since there is no difference between the wire anodes with respect to the time information of the signal detected at the wire anode, it is not necessary to correct the signal time information.
つまり、位置敏感時間分析型検出器１０においては、各ワイヤアノード間において、各ワイヤアノードを絶縁体に巻回することに起因する信号の時間情報の差異を生じることがない。 That is, in the position sensitive time analysis type detector 10, there is no difference in signal time information caused by winding each wire anode around an insulator between the wire anodes.
さらに、誘電体の比誘電率は温度によって変化するものであるが、位置敏感時間分析型検出器１０によれば、各ワイヤアノードにおいて絶縁体と接触する部分の長さが全て等しくなり、また、各ワイヤアノードにおいて絶縁体と接触していない中空領域の部分の長さも等しくなるため、温度が変化しても何らの補正を行う必要がない。 Further, although the relative permittivity of the dielectric varies with temperature, according to the position sensitive time analysis type detector 10, the lengths of the portions in contact with the insulator in each wire anode are all equal, Since the length of the portion of the hollow region that is not in contact with the insulator in each wire anode is also equal, no correction is necessary even if the temperature changes.
このように、位置敏感時間分析型検出器１０においては、ワイヤアノードと絶縁体との接触部分の長さや温度変化による絶縁体（誘電体）の比誘電率の変化に起因する信号の時間情報に関して、各ワイヤアノードで差異を生じることがない。 As described above, in the position sensitive time analysis type detector 10, the time information of the signal resulting from the change in the relative permittivity of the insulator (dielectric) due to the length of the contact portion between the wire anode and the insulator or the temperature change. There is no difference between the wire anodes.
即ち、各ワイヤアノード間において、従来の技術による位置敏感時間分析型検出器１２０においては、各ワイヤアノードを絶縁体に巻回することに起因する信号の時間情報の差異を補正する処理と、ワイヤアノードと絶縁体との接触部分の長さや温度変化による絶縁体（誘電体）の比誘電率の変化に起因する信号の時間情報の差異を補正する処理を行う必要があったが、本発明による位置敏感時間分析型検出器１０においては、各ワイヤアノードを絶縁体に巻回することに起因する信号の時間情報の差異を生じることがなく、かつ、ワイヤアノードと絶縁体との接触部分の長さや温度変化による絶縁体（誘電体）の比誘電率の変化に起因する差異が生じない。
That is, between the wire anodes, the position sensitive time analysis type detector 120 according to the conventional technique corrects the difference in signal time information caused by winding each wire anode around an insulator, Although it was necessary to perform processing for correcting the difference in signal time information caused by the change in the relative permittivity of the insulator (dielectric material) due to the length of the contact portion between the anode and the insulator and the temperature change, according to the present invention. In the position sensitive time analysis type detector 10, there is no difference in signal time information caused by winding each wire anode around an insulator, and the length of the contact portion between the wire anode and the insulator is long. There is no difference caused by the change in the relative permittivity of the insulator (dielectric) due to the temperature change.
このため、本発明による位置敏感時間分析型検出器１０によれば、時間情報に関する補正処理を行う必要がなくなり、処理工程を簡素化することができるものである。 For this reason, according to the position sensitive time analysis type detector 10 according to the present invention, it is not necessary to perform correction processing relating to time information, and the processing process can be simplified.
さらにまた、物質の表面や界面の構造解析を行う際には、散乱粒子を測定したイメージ（２次元位置分布）の回転操作を行って、ブロッキングパターンなどを観察する場合があるが、本発明による位置敏感時間分析型検出器１０においては、検出される信号の時間情報について各ワイヤアノード間で差異を生じないため、こうした際にも補正を行うことなくイメージの回転操作が可能となる。
Furthermore, when the structure analysis of the surface or interface of a substance is performed, a rotation pattern of an image (two-dimensional position distribution) obtained by measuring scattering particles may be rotated to observe a blocking pattern or the like. In the position sensitive temporal analysis type detector 10, since there is no difference between the wire anodes in the time information of the detected signal, even in such a case, the image can be rotated without correction.
また、上記において説明した３Ｄ−ＭＥＩＳ装置１００において、従来の位置敏感時間分析型検出器１２０に代えて本発明による位置敏感時間分析型検出器１０を用いるようにして、位置敏感時間分析型検出器１０とマイクロチャンネルプレート１１０とにより３Ｄ−ＭＥＩＳ装置１００の検出部１０８を構成することができる。
Further, in the 3D-MEIS apparatus 100 described above, the position sensitive time analysis type detector 10 according to the present invention is used in place of the conventional position sensitive time analysis type detector 120 so that the position sensitive time analysis type detector 10 is used. 10 and the microchannel plate 110 can constitute the detection unit 108 of the 3D-MEIS apparatus 100.
これにより、検出部１０８において検出された信号の時間情報に関する補正処理を行う必要がなくなるため、３Ｄ−ＭＥＩＳ装置１００における処理工程が減少して、処理が簡素化されるようになる。 Thereby, since it is not necessary to perform the correction process regarding the time information of the signal detected by the detection unit 108, the process steps in the 3D-MEIS apparatus 100 are reduced, and the process is simplified.
また、物質の表面の汚染物評価などに用いられる飛行時間型分析二次イオン質量分析において、検出器として本発明による位置敏感時間分析型検出器１０を用いることにより、３Ｄ−ＭＥＩＳ装置１００の場合と同様に、検出された信号の時間情報に関する補正処理を行う必要がなくなるため処理工程が減少して、処理が簡素化されるようになる。 In the case of the 3D-MEIS apparatus 100, the position sensitive time analysis type detector 10 according to the present invention is used as a detector in time-of-flight analysis secondary ion mass spectrometry used for evaluation of contaminants on the surface of a substance. Similarly to the above, since it is not necessary to perform the correction process on the time information of the detected signal, the processing steps are reduced and the process is simplified.
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（６）に示すように変形することができるものである。
The above-described embodiment can be modified as shown in the following (1) to (6).
（１）上記した実施の形態においては、位置敏感時間分析検出装置１０において、楕円柱形状を備えた絶縁材料２０を楕円の長軸で切断した一対の絶縁体１２と、楕円柱形状を備えた絶縁材料２０を楕円の短軸で切断した一対の絶縁体１４とを用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。 (1) In the above-described embodiment, the position sensitive time analysis and detection device 10 includes the pair of insulators 12 obtained by cutting the insulating material 20 having the elliptical column shape along the major axis of the ellipse, and the elliptical column shape. Although the pair of insulators 14 obtained by cutting the insulating material 20 along an elliptical short axis is used, it is needless to say that the present invention is not limited to this.
例えば、図１４（ａ）に示すように、矩形柱形状の絶縁材料５０を、図１４（ａ）における破線部、即ち、矩形の対向する短辺の中点において切断して一対の絶縁体５２を形成し（図１４（ｂ）を参照する。）、図１４（ａ）における一点鎖線部、即ち、矩形の対向する長辺の中点において切断して一対の絶縁体５４を形成する（図１４（ｃ）を参照する。）ようにしてもよい。 For example, as shown in FIG. 14A, a rectangular pillar-shaped insulating material 50 is cut at a broken line portion in FIG. (Refer to FIG. 14B), and a pair of insulators 54 is formed by cutting at the alternate long and short dash line portion in FIG. 14 (c)).
そして、ワイヤアノード１２４、１２６およびワイヤアノード１３０、１３２は、切断面以外の面と当接するようにして、それぞれ絶縁体５２および絶縁体５４に所定の回数だけ巻回すればよい。 The wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132 may be wound around the insulator 52 and the insulator 54 a predetermined number of times so as to be in contact with surfaces other than the cut surface.
また、図１５（ａ）に示すように、矩形形状の四角に対して同じ曲率のＲ加工が施された略矩形形状の断面を有する略矩形柱の絶縁材料６０を、図１５（ａ）における破線部、即ち、略矩形形状の対向する短辺の中点において切断して一対の絶縁体６２を形成し（図１５（ｂ）を参照する。）、図１５（ａ）における一点鎖線部、即ち、略矩形形状の対向する長辺の中点において切断して絶縁体６４を形成する（図１５（ｃ）を参照する。）ようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 15 (a), an insulating material 60 of a substantially rectangular column having a substantially rectangular cross section in which R processing with the same curvature is applied to a rectangular square is formed as shown in FIG. 15 (a). A broken line portion, that is, a pair of insulators 62 is formed by cutting at the midpoints of the opposing short sides of the substantially rectangular shape (see FIG. 15B), and the alternate long and short dash line portion in FIG. That is, the insulator 64 may be formed by cutting at the midpoints of the opposing long sides of a substantially rectangular shape (see FIG. 15C).
そして、ワイヤアノード１２４、１２６およびワイヤアノード１３０、１３２は、切断面以外の面と当接するようにして、それぞれ絶縁体６２および絶縁体６４に所定の回数だけ巻回すればよい。 The wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132 may be wound around the insulator 62 and the insulator 64 a predetermined number of times so as to be in contact with surfaces other than the cut surface.
なお、図示は省略したが、断面が菱形の柱形状を備えた絶縁材料を、当該菱形における長対角線で切断して一対の絶縁体１２に対応する絶縁体を形成し、また、当該菱形における短対角線で切断して一対の絶縁体１４に対応する絶縁体を形成するようにしてもよいことは勿論である。 Although illustration is omitted, an insulating material having a columnar shape with a rhombus in section is cut by a long diagonal line in the rhombus to form an insulator corresponding to the pair of insulators 12, and a short in the rhombus It goes without saying that an insulator corresponding to the pair of insulators 14 may be formed by cutting along a diagonal line.
要するに、一対の絶縁体１２と一対の絶縁体１４とは、ワイヤアノード１２４、１２６とワイヤアノード１３０、１３２とをそれぞれ巻回した際において、ワイヤアノード１２４、１２６とワイヤアノード１３０、１３２とがそれぞれ当接する距離が同一となり、かつ、一方の一対の絶縁体である絶縁体１２に巻回されたワイヤアノード１２４、１２６により形成される空間内に、他方の一対の絶縁体である絶縁体１４に巻回されたワイヤアノード１３０、１３２が配置可能なように形状ならびに寸法を設定すればよい。 In short, the pair of insulators 12 and the pair of insulators 14 are such that when the wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132 are wound, the wire anodes 124 and 126 and the wire anodes 130 and 132 are respectively In the space formed by the wire anodes 124 and 126 wound around the insulator 12 that is one pair of insulators, the distance to contact is the same, and the insulator 14 that is the other pair of insulators What is necessary is just to set a shape and a dimension so that the wound wire anodes 130 and 132 can be arrange | positioned.
（２）上記した実施の形態においては、円形状のマイクロチャンネルプレートを用いるようにしていたが、矩形状のマイクロチャンネルプレートを用いるようにしてもよいことは勿論である。 (2) Although the circular microchannel plate is used in the above-described embodiment, it is needless to say that a rectangular microchannel plate may be used.
（３）上記した実施の形態において示した各種の寸法は一例に過ぎず、適宜に所望の寸法を用いて設計してよいことは勿論である。 (3) The various dimensions shown in the above-described embodiment are merely examples, and it is needless to say that the design may be performed using desired dimensions as appropriate.
（４）上記した実施の形態においては、絶縁材料２０を切断して絶縁体１２ならびに絶縁体１４を形成する場合について説明したが、絶縁体１２ならびに絶縁体１４は、絶縁材料２０を切断して得られる形状と同一の形状を備えていればよいものであり、必ずしも絶縁材料２０を切断して形成する必要はない。 (4) In the above embodiment, the case where the insulating material 20 is cut to form the insulator 12 and the insulator 14 has been described. However, the insulator 12 and the insulator 14 are formed by cutting the insulating material 20. It is only necessary to have the same shape as the obtained shape, and it is not always necessary to cut and form the insulating material 20.
例えば、絶縁材料２０を切断して得られる形状と同一の形状を備えるように、射出成形により絶縁体１２や絶縁体１４を形成するようにしてもよいし、あるいは、プレス成形により絶縁体１２や絶縁体１４を形成するようにしてもよい。 For example, the insulator 12 or the insulator 14 may be formed by injection molding so as to have the same shape as that obtained by cutting the insulating material 20, or the insulator 12 or the insulator 14 may be formed by press molding. The insulator 14 may be formed.
要するに、絶縁体１２ならびに絶縁体１４は、絶縁材料２０を切断して得られる形状と同一の形状を備えていればよいので、絶縁材料２０を切断する手法以外に各種の手法を用いて絶縁体１２ならびに絶縁体１４を形成してもよいことは勿論である。 In short, since the insulator 12 and the insulator 14 only need to have the same shape as that obtained by cutting the insulating material 20, the insulators can be obtained using various methods other than the method of cutting the insulating material 20. Of course, 12 and the insulator 14 may be formed.
（５）上記した実施の形態においては、信号用とリファレンス用との２本のワイヤアノードを用いた場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、リファレンス用のワイヤアノードを用いなくてもよい場合には、１本のワイヤアノードのみを用いてこれを信号用とすればよい。 (5) In the above-described embodiment, the case where two wire anodes for signal and reference are used has been described. However, the present invention is not limited to this, and the wire anode for reference is used. If it is not necessary to use, it is sufficient to use only one wire anode for a signal.
（６）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（５）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。 (6) You may make it combine suitably the embodiment shown above and the modification shown in said (1) thru | or (5).
本発明は、照射したイオンビームにより生じた散乱粒子を検出して物質の表面や界面を計測する際に用いることができる。 The present invention can be used when measuring the surface or interface of a substance by detecting scattered particles generated by an irradiated ion beam.
１０、１２０ 位置敏感時間分析型検出器
１２、１４、５２、５４、６２、６４、１２２、１２８ 絶縁体
２０、５０、６０ 絶縁材料
３０ ステンレスベース
１２４、１２６、１３０、１３２ ワイヤアノード
１００ ３Ｄ−ＭＥＩＳ装置
１０２ 試料
１０４ 真空チャンバ
１０６ ビーム照射手段
１０８ 検出部
１１０ マイクロチャンネルプレート
２００ 処理部
10, 120 Position sensitive time analysis type detector 12, 14, 52, 54, 62, 64, 122, 128 Insulator 20, 50, 60 Insulating material 30 Stainless steel base 124, 126, 130, 132 Wire anode 100 3D-MEIS Device 102 Sample 104 Vacuum chamber 106 Beam irradiation means 108 Detection unit 110 Microchannel plate 200 Processing unit
Claims (9)
所定の第１の間隔を開けて配置した一対の第１の絶縁体と、
前記所定の第１の間隔を開けて配置した一対の第２の絶縁体と、
前記一対の第１の絶縁体に当接するようにして、互いに所定の第２の間隔を開け、かつ、同一方向に所定の回数だけ前記一対の第１の絶縁体に巻回され、前記一対の第１の絶縁体間に張設された一方のワイヤアノードと、
前記一対の第２の絶縁体に当接するようにして、互いに所定の前記第２の間隔を開け、かつ、同一方向に前記所定の回数だけ前記一対の第２の絶縁体に巻回され、前記一対の第２の絶縁体間に張設された他方のワイヤアノードと
を有し、
前記一方のワイヤアノードと前記他方のワイヤアノードとが互いに直交するように配置してなる位置敏感時間分析型検出器であって、
前記一対の第１の絶縁体と前記一対の第２の絶縁体とは、前記一方のワイヤアノードと前記他方のワイヤアノードとをそれぞれ巻回した際において、前記一方のワイヤアノードと前記他方のワイヤアノードとがそれぞれ当接する距離が同一となり、かつ、前記一対の第１の絶縁体に巻回された前記一方のワイヤアノードにより形成される空間内に、前記一対の第２の絶縁体に巻回された前記他方のワイヤアノードが接触することなく配置可能な形状を備えた
ことを特徴とする位置敏感時間分析型検出器。 In a position sensitive time analysis type detector comprising a detection region in which wire anodes are arranged orthogonally, and outputting a signal for measuring the arrival position and the arrival time of the particle when the particle enters the detection region.
A pair of first insulators arranged at predetermined first intervals;
A pair of second insulators arranged at predetermined first intervals;
The pair of first insulators are wound around the pair of first insulators a predetermined number of times in the same direction so as to be in contact with the pair of first insulators. One wire anode stretched between the first insulators;
Wound around the pair of second insulators a predetermined number of times in the same direction so as to abut against the pair of second insulators, And the other wire anode stretched between the pair of second insulators,
A position sensitive time analysis type detector in which the one wire anode and the other wire anode are arranged so as to be orthogonal to each other,
The pair of first insulators and the pair of second insulators are formed by winding the one wire anode and the other wire anode when the one wire anode and the other wire anode are respectively wound. The distance between which the anodes abut each other is the same, and is wound around the pair of second insulators in a space formed by the one wire anode wound around the pair of first insulators. A position sensitive time analysis type detector, characterized in that it has a shape that can be arranged without contacting the other wire anode.
前記一対の第１の絶縁体は、楕円柱を楕円の長軸で切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置され、
前記一対の第２の絶縁体は、前記楕円柱と同一寸法の楕円柱を楕円の短軸で切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置された
ことを特徴とする位置敏感時間分析型検出器。 The position sensitive time analysis type detector according to claim 1,
The pair of first insulators has a shape obtained by cutting an elliptical column along the major axis of an ellipse, and is disposed with the predetermined first interval facing a cut surface in the cut shape,
The pair of second insulators has a shape obtained by cutting an elliptical column having the same dimensions as the elliptical column along a short axis of an ellipse, and the cut surface in the cut shape is opposed to the predetermined first interval. Position sensitive time analysis type detector characterized by being placed open.
前記一対の第１の絶縁体は、矩形柱を矩形の対向する短辺の中点において切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置され、
前記一対の第２の絶縁体は、前記矩形柱と同一寸法の矩形柱を矩形の対向する長辺の中点において切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置された
ことを特徴とする位置敏感時間分析型検出器。 The position sensitive time analysis type detector according to claim 1,
The pair of first insulators have a shape obtained by cutting a rectangular column at a midpoint of opposing short sides of a rectangle, and a predetermined first interval is provided by facing a cut surface in the cut shape. Arranged,
The pair of second insulators have a shape obtained by cutting a rectangular column having the same dimensions as the rectangular column at a midpoint of a rectangular opposite long side, and the cut surface in the cut shape is opposed to the predetermined column. The position sensitive time analysis type detector characterized by being arranged at a first interval.
前記一対の第１の絶縁体は、矩形形状の四角に対して同じ曲率のＲ加工が施された略矩形形状の断面を有する略矩形柱を、略矩形形状の対向する短辺の中点において切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置され、
前記一対の第２の絶縁体は、前記略矩形柱と同一寸法の略矩形柱を、略矩形形状の対向する長辺の中点において切断した形状を備えるとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置された
ことを特徴とする位置敏感時間分析型検出器。 The position sensitive time analysis type detector according to claim 1,
The pair of first insulators includes a substantially rectangular column having a substantially rectangular cross-section in which R processing with the same curvature is performed on a rectangular square at a midpoint of opposed short sides of the substantially rectangular shape. A cut shape is provided, and the cut surface in the cut shape is arranged to face the predetermined first interval,
The pair of second insulators includes a shape obtained by cutting a substantially rectangular column having the same dimensions as the substantially rectangular column at a midpoint of opposed long sides of a substantially rectangular shape, and a cut surface in the cut shape. The position sensitive time analysis type detector, wherein the position sensitive time analysis type detector is arranged so as to face the first predetermined interval.
所定の第１の間隔を開けて配置される一対の第１の絶縁体を形成し、
前記所定の第１の間隔を開けて配置される一対の第２の絶縁体を形成し、
一方のワイヤアノードを、前記一対の第１の絶縁体に当接するようにして、互いに所定の第２の間隔を開け、かつ、同一方向に所定の回数だけ前記一対の第１の絶縁体に巻回して前記一対の第１の絶縁体間に張設し、
他方のワイヤアノードを、前記一対の第２の絶縁体に当接するようにして、互いに所定の前記第２の間隔を開け、かつ、同一方向に前記所定の回数だけ前記一対の第２の絶縁体に巻回して前記一対の第２の絶縁体間に張設し、
前記一方のワイヤアノードと前記他方のワイヤアノードとが互いに直交するように配置する位置敏感時間分析型検出器の作製方法であって、
前記一対の第１の絶縁体と前記一対の第２の絶縁体とを、前記一方のワイヤアノードと前記他方のワイヤアノードとをそれぞれ巻回した際において、前記一方のワイヤアノードと前記他方のワイヤアノードとがそれぞれ当接する距離が同一となり、かつ、前記一対の第１の絶縁体に巻回された前記一方のワイヤアノードにより形成される空間内に、前記一対の第２の絶縁体に巻回された前記他方のワイヤアノードが接触することなく配置可能に形成する
ことを特徴とする位置敏感時間分析型検出器の作製方法。 Production of a position sensitive time analysis type detector having a detection region in which wire anodes are arranged orthogonally and outputting a signal for measuring the arrival position and the arrival time of the particle when the particle enters the detection region In the method
Forming a pair of first insulators arranged at predetermined first intervals;
Forming a pair of second insulators arranged at a predetermined first interval;
One wire anode is wound around the pair of first insulators a predetermined number of times in the same direction at a predetermined second interval so as to contact the pair of first insulators. Turn to stretch between the pair of first insulators,
The other wire anode is in contact with the pair of second insulators so as to be spaced apart from each other by the predetermined second interval and in the same direction by the predetermined number of times. And is stretched between the pair of second insulators,
A method for producing a position sensitive time analysis detector in which the one wire anode and the other wire anode are arranged so as to be orthogonal to each other,
When the one wire anode and the other wire anode are wound around the pair of first insulators and the pair of second insulators, respectively, the one wire anode and the other wire are wound. The distance between which the anodes abut each other is the same, and is wound around the pair of second insulators in a space formed by the one wire anode wound around the pair of first insulators. A method for producing a position sensitive time analysis type detector, characterized in that the other wire anode formed can be arranged without contact.
前記一対の第１の絶縁体は、楕円柱を楕円の長軸で切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置し、
前記一対の第２の絶縁体は、前記楕円柱と同一寸法の楕円柱を楕円の短軸で切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置した
ことを特徴とする位置敏感時間分析型検出器の作製方法。 In the manufacturing method of the position sensitive time analysis type detector according to claim 5,
The pair of first insulators are formed so as to have a shape obtained by cutting an elliptical column along the major axis of the ellipse, and the cut surface in the cut shape is opposed to the predetermined first interval. Place and
The pair of second insulators are formed so as to have a shape obtained by cutting an elliptical column having the same dimensions as the elliptical column along a minor axis of an ellipse, and the predetermined surface is opposed to the cut surface in the cut shape. A method for producing a position sensitive time analysis type detector, wherein the position sensitive time analysis type detector is arranged at a first interval.
前記一対の第１の絶縁体は、矩形柱を矩形の対向する短辺の中点において切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置し、
前記一対の第２の絶縁体は、前記矩形柱と同一寸法の矩形柱を矩形の対向する長辺の中点において切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置した
ことを特徴とする位置敏感時間分析型検出器の作製方法。 In the manufacturing method of the position sensitive time analysis type detector according to claim 5,
The pair of first insulators are formed so as to have a shape in which a rectangular column is cut at a midpoint of opposing short sides of a rectangle, and the predetermined first first surface is opposed to a cut surface in the cut shape. With a gap of
The pair of second insulators are formed so as to have a shape in which a rectangular column having the same dimensions as the rectangular column is cut at the midpoint of the opposing long sides of the rectangle, and the cut surfaces in the cut shape are opposed to each other. And the manufacturing method of the position sensitive time-analysis type | mold detector characterized by arrange | positioning with the said predetermined 1st space | interval.
前記一対の第１の絶縁体は、矩形形状の四角に対して同じ曲率のＲ加工が施された略矩形形状の断面を有する略矩形柱を、略矩形形状の対向する短辺の中点において切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置し、
前記一対の第２の絶縁体は、前記略矩形柱と同一寸法の略矩形柱を、略矩形形状の対向する長辺の中点において切断した形状を備えるように形成するとともに、該切断した形状における切断面を対向して前記所定の第１の間隔を開けて配置した
ことを特徴とする位置敏感時間分析型検出器の作製方法。 In the manufacturing method of the position sensitive time analysis type detector according to claim 5,
The pair of first insulators includes a substantially rectangular column having a substantially rectangular cross-section in which R processing with the same curvature is performed on a rectangular square at a midpoint of opposed short sides of the substantially rectangular shape. Formed to have a cut shape, and arranged with the predetermined first interval facing the cut surface in the cut shape,
The pair of second insulators are formed so as to have a shape obtained by cutting a substantially rectangular column having the same size as the substantially rectangular column at a midpoint of opposed long sides of the substantially rectangular shape. A method for producing a position sensitive time analysis type detector, characterized in that the cut surface in FIG.
内部に試料が載置される真空チャンバと、
前記試料に中エネルギーのパルスイオンビームを照射するビーム照射手段と、
前記真空チャンバ内において前記試料と所定の間隔を空けて配置されるとともに、前記試料から散乱する散乱粒子の到達位置と前記散乱粒子の到達時間とを測定するための信号を検出する検出部と
を有し、
前記検出部は、マイクロチャンネルプレートと請求項１、２、３または４のいずれか１項に記載の位置敏感時間分析型検出器とにより構成される
ことを特徴とする位置敏感時間分析型検出器を用いた三次元中エネルギーイオン散乱装置。 In a three-dimensional medium energy ion scattering device using a position sensitive time analysis detector that processes the detected signal and analyzes the structure of the surface or interface of the sample.
A vacuum chamber in which a sample is placed;
Beam irradiation means for irradiating the sample with a pulsed ion beam of medium energy;
A detector for detecting a signal for measuring the arrival position of the scattering particles scattered from the sample and the arrival time of the scattering particles while being arranged at a predetermined interval in the vacuum chamber; Have
The position detection time analysis type detector characterized by the above-mentioned detection part being constituted by a micro channel plate and the position sensitive time analysis type detector according to any one of claims 1, 2, 3 or 4. Three-dimensional medium energy ion scattering device using
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| JPN6013053748; 霜田 進、小林 峰: '「３０ａ-Ｑ-８：三次元分析型中エネルギーイオン散乱分光法の開発」' 第５０回応用物理学関係連合講演会講演予稿集 第２分冊, 20030327, ｐ． ７１５ * |
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