JP2926666B2 - 直衝突イオン散乱分光装置 - Google Patents
直衝突イオン散乱分光装置Info
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- JP2926666B2 JP2926666B2 JP3138319A JP13831991A JP2926666B2 JP 2926666 B2 JP2926666 B2 JP 2926666B2 JP 3138319 A JP3138319 A JP 3138319A JP 13831991 A JP13831991 A JP 13831991A JP 2926666 B2 JP2926666 B2 JP 2926666B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- optical axis
- ion
- ion beam
- energy
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は試料にイオンビームを照
射し、入射方向と反対の方向に散乱される粒子のエネル
ギー分析により、試料表面の元素分析等を行う直衝突イ
オン散乱分光装置で、散乱粒子のエネルギー分析に飛行
時間型エネルギー分析器を用いた型の装置に関する。
射し、入射方向と反対の方向に散乱される粒子のエネル
ギー分析により、試料表面の元素分析等を行う直衝突イ
オン散乱分光装置で、散乱粒子のエネルギー分析に飛行
時間型エネルギー分析器を用いた型の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】飛行時間型エネルギー分析器を用いた直
衝突イオン散乱分光装置は、試料にイオンビームを照射
するイオン源の光軸つまりイオンビームの中心線と略平
行に試料からイオン源の方向に散乱されて来る粒子をエ
ネルギー分析するので、エネルギー分析器の中心線が照
射イオンビームの中心線と一致するように、エネルギー
分析器が配置される。飛行時間によるエネルギー分析で
は、試料により散乱された粒子の夫々の速度差が検出可
能な時間差となって現れる程度の飛行距離が必要である
から、エネルギー分析器における粒子検出器は照射イオ
ンビームの中心線上で試料から或る程度以上の距離だけ
離れている必要があり、イオン源はこの粒子検出器より
も更に試料から離れた位置に配置される。しかしこのよ
うにイオン源から試料までの距離が長いと、イオンビー
ムを試料上で微小点に収束させることが困難となり、従
来の飛行時間型直衝突イオン散乱分光装置では試料面の
微小点の分析を行うことができなかった。
衝突イオン散乱分光装置は、試料にイオンビームを照射
するイオン源の光軸つまりイオンビームの中心線と略平
行に試料からイオン源の方向に散乱されて来る粒子をエ
ネルギー分析するので、エネルギー分析器の中心線が照
射イオンビームの中心線と一致するように、エネルギー
分析器が配置される。飛行時間によるエネルギー分析で
は、試料により散乱された粒子の夫々の速度差が検出可
能な時間差となって現れる程度の飛行距離が必要である
から、エネルギー分析器における粒子検出器は照射イオ
ンビームの中心線上で試料から或る程度以上の距離だけ
離れている必要があり、イオン源はこの粒子検出器より
も更に試料から離れた位置に配置される。しかしこのよ
うにイオン源から試料までの距離が長いと、イオンビー
ムを試料上で微小点に収束させることが困難となり、従
来の飛行時間型直衝突イオン散乱分光装置では試料面の
微小点の分析を行うことができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は飛行時間型エ
ネルギー分析器を用いた直衝突イオン散乱分光装置で試
料面の微小点の分析も可能にしようとするものである。
ネルギー分析器を用いた直衝突イオン散乱分光装置で試
料面の微小点の分析も可能にしようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】照射イオンビームの試料
面への入射方向と反対の方向に伸びる装置光軸上に試料
からの散乱粒子を検出する検出器を配置し、この検出器
よりも試料面に近い位置で上記光軸の側方にこの光軸と
自身の光軸を斜交させてイオン銃を配置し、上記装置光
軸とイオン銃光軸とにまたがってイオン銃から出射され
るイオンビームが上記装置光軸と接する状態で試料に入
射されるように上記イオンビームを偏向させる偏向手段
を配置し、上記イオン銃の下側に上記偏向手段により偏
向された試料からの散乱イオンを検出するアレー状セン
サをそのアレー素子配列が試料からの散乱イオンのエネ
ルギースペクトルの上記偏向手段による分散方向となる
ように配置した。
面への入射方向と反対の方向に伸びる装置光軸上に試料
からの散乱粒子を検出する検出器を配置し、この検出器
よりも試料面に近い位置で上記光軸の側方にこの光軸と
自身の光軸を斜交させてイオン銃を配置し、上記装置光
軸とイオン銃光軸とにまたがってイオン銃から出射され
るイオンビームが上記装置光軸と接する状態で試料に入
射されるように上記イオンビームを偏向させる偏向手段
を配置し、上記イオン銃の下側に上記偏向手段により偏
向された試料からの散乱イオンを検出するアレー状セン
サをそのアレー素子配列が試料からの散乱イオンのエネ
ルギースペクトルの上記偏向手段による分散方向となる
ように配置した。
【０００５】
【作用】イオン銃と飛行時間型エネルギー分析器とは互
いの光軸が重なっていないから、イオン源は粒子検出器
よりも試料に近づけて配置でき、照射イオンビームを容
易に試料面に収束させることが可能となり、微小領域の
分析が可能になる。また照射イオンビームを飛行時間型
エネルギー分析器の光軸と一致させて試料に入射させて
いるのでイオン銃が斜め方向に配置されていてもイオン
の直衝突散乱の測定ができ、照射イオンビームの偏向手
段は散乱粒子をイオンと中性粒子とに分けて検出するた
めの手段にも兼用され、散乱イオンをエネルギー別に分
散させて散乱イオンのエネルギースペクトルを測定する
のにも兼用されるのである。
いの光軸が重なっていないから、イオン源は粒子検出器
よりも試料に近づけて配置でき、照射イオンビームを容
易に試料面に収束させることが可能となり、微小領域の
分析が可能になる。また照射イオンビームを飛行時間型
エネルギー分析器の光軸と一致させて試料に入射させて
いるのでイオン銃が斜め方向に配置されていてもイオン
の直衝突散乱の測定ができ、照射イオンビームの偏向手
段は散乱粒子をイオンと中性粒子とに分けて検出するた
めの手段にも兼用され、散乱イオンをエネルギー別に分
散させて散乱イオンのエネルギースペクトルを測定する
のにも兼用されるのである。
【０００６】
【実施例】図１に本発明の一実施例装置を示す。図で１
はイオン銃で、一次イオンの生成および加速を行ってイ
オンビームＩを形成する。２はビームチョッピング用電
極で通常電圧が印加されてイオンビームを側方へ反らせ
ており、周期的に短時間印加電圧が０になってイオンビ
ームは直進し、小孔３を通過して試料に入射する。イオ
ンビームの経路の途中において、４はエネルギーフィル
タとしての平行電極で、試料を照射する一次イオンビー
ムＩを単色化し、選別されたエネルギーの一次イオンが
小孔５を通過する。６は試料であって、７はその試料前
面に置かれたイオンビーム偏向用平行電極であり、こゝ
で一次イオンの軌道は曲げられて、試料前面の開口８を
通過し、試料面に垂直に入射する。イオン源１から試料
６までのイオン光学系はエネルギーフィルタ４によって
選別されるエネルギーの一次イオンのビームが試料面で
収束するように構成され、試料面の微小点に一次イオン
が入射せしめられる。
はイオン銃で、一次イオンの生成および加速を行ってイ
オンビームＩを形成する。２はビームチョッピング用電
極で通常電圧が印加されてイオンビームを側方へ反らせ
ており、周期的に短時間印加電圧が０になってイオンビ
ームは直進し、小孔３を通過して試料に入射する。イオ
ンビームの経路の途中において、４はエネルギーフィル
タとしての平行電極で、試料を照射する一次イオンビー
ムＩを単色化し、選別されたエネルギーの一次イオンが
小孔５を通過する。６は試料であって、７はその試料前
面に置かれたイオンビーム偏向用平行電極であり、こゝ
で一次イオンの軌道は曲げられて、試料前面の開口８を
通過し、試料面に垂直に入射する。イオン源１から試料
６までのイオン光学系はエネルギーフィルタ４によって
選別されるエネルギーの一次イオンのビームが試料面で
収束するように構成され、試料面の微小点に一次イオン
が入射せしめられる。
【０００７】試料面に入射した一次イオンは一部はイオ
ンのまゝ、他の一部は電荷を失って中性粒子となって試
料面から色々な方向に散乱されるが、そのうち入射イオ
ンの方向と反対の方向即ち今の場合試料面に垂直の方向
に散乱された成分（直衝突散乱成分）が開口８を通過し
て上方に向かう。これら直衝突散乱成分中、イオンは、
偏向用電極７により図で左方に曲げられ、その曲がりの
程度はイオンのエネルギーによって異なるので、イオン
検出用マイクロチヤンネルプレート９上に直衝突散乱イ
オンのエネルギースペクトルを形成する。マイクロチャ
ンネルプレートは入射粒子を電子に変換し、変換された
電子がアレー状センサ１０により検出されて散乱イオン
のエネルギースペクトルのデータとなる。
ンのまゝ、他の一部は電荷を失って中性粒子となって試
料面から色々な方向に散乱されるが、そのうち入射イオ
ンの方向と反対の方向即ち今の場合試料面に垂直の方向
に散乱された成分（直衝突散乱成分）が開口８を通過し
て上方に向かう。これら直衝突散乱成分中、イオンは、
偏向用電極７により図で左方に曲げられ、その曲がりの
程度はイオンのエネルギーによって異なるので、イオン
検出用マイクロチヤンネルプレート９上に直衝突散乱イ
オンのエネルギースペクトルを形成する。マイクロチャ
ンネルプレートは入射粒子を電子に変換し、変換された
電子がアレー状センサ１０により検出されて散乱イオン
のエネルギースペクトルのデータとなる。
【０００８】試料６から垂直上方に散乱された中性粒子
は偏向電極７の作用を受けないから垂直上方に直進す
る。この中性粒子軌道の中心線Ｎが本願明細書で云う所
の飛行時間型エネルギー分析器の光軸である。垂直上方
に進行した中性粒子は粒子検出手段であるマイクロチャ
ンネルプレート１１に入射する。この場合中性粒子の検
出は位置分解能を必要としない。粒子が一個入射する毎
にマイクロチャンネルプレート１１の集電極１１ａから
は一個のパルス信号が出力され、これが時間弁別回路１
２に入力される。一次イオンビームがチョッピング用電
極でチョッピングされて、小孔３を通過した時点、つま
り、チョッピング電極２の印加電圧が解除された時点か
ら、マイクロチャンネルプレート１１の集電極からパル
ス信号が出力されるまでの時間が散乱中性粒子のエネル
ギーによって変わるから、時間弁別回路１２は、チョッ
ピング電極２の印加電圧が０になった瞬間から計時動作
をスタートさせ、パルス信号が印加される迄の時間を計
時し、一定時間中のこの計時データを横軸を時間にと
り、縦横を各長さ時間データの出現度数にとって記録す
ることにより、直衝突散乱粒子中の中性粒子のエネルギ
ースペクトルを得る。
は偏向電極７の作用を受けないから垂直上方に直進す
る。この中性粒子軌道の中心線Ｎが本願明細書で云う所
の飛行時間型エネルギー分析器の光軸である。垂直上方
に進行した中性粒子は粒子検出手段であるマイクロチャ
ンネルプレート１１に入射する。この場合中性粒子の検
出は位置分解能を必要としない。粒子が一個入射する毎
にマイクロチャンネルプレート１１の集電極１１ａから
は一個のパルス信号が出力され、これが時間弁別回路１
２に入力される。一次イオンビームがチョッピング用電
極でチョッピングされて、小孔３を通過した時点、つま
り、チョッピング電極２の印加電圧が解除された時点か
ら、マイクロチャンネルプレート１１の集電極からパル
ス信号が出力されるまでの時間が散乱中性粒子のエネル
ギーによって変わるから、時間弁別回路１２は、チョッ
ピング電極２の印加電圧が０になった瞬間から計時動作
をスタートさせ、パルス信号が印加される迄の時間を計
時し、一定時間中のこの計時データを横軸を時間にと
り、縦横を各長さ時間データの出現度数にとって記録す
ることにより、直衝突散乱粒子中の中性粒子のエネルギ
ースペクトルを得る。
【０００９】上述実施例におけるエネルギーフィルタ４
および偏向電極７は夫々磁場を用いたものに変えること
ができる。イオン銃自体が出射イオンを単色化する選別
機能を有しているときはエネルギーフィルタ４は不要で
ある。偏向電極７はこの実施例では２枚の平行平板電極
であるが、Ｘ方向Ｙ方向２対の平行電極とし、Ｘ方向
（図の紙面に平行）の電場を発生する電極（図１の電極
７）に一定の偏向用バイアス電圧Ｖｏに重ねてＸ方向走
査用電圧Ｖを印加し、Ｙ方向電場を発生する電極にはＹ
方向走査用電圧Ｖ’を印加するようにして試料面を走査
するようにすることもできる。このようにして試料面小
範囲の直衝突散乱粒子による像を得ることができる。こ
の場合走査範囲は散乱粒子の取出し方向を制限する小孔
８の大きさで限定されることになる。
および偏向電極７は夫々磁場を用いたものに変えること
ができる。イオン銃自体が出射イオンを単色化する選別
機能を有しているときはエネルギーフィルタ４は不要で
ある。偏向電極７はこの実施例では２枚の平行平板電極
であるが、Ｘ方向Ｙ方向２対の平行電極とし、Ｘ方向
（図の紙面に平行）の電場を発生する電極（図１の電極
７）に一定の偏向用バイアス電圧Ｖｏに重ねてＸ方向走
査用電圧Ｖを印加し、Ｙ方向電場を発生する電極にはＹ
方向走査用電圧Ｖ’を印加するようにして試料面を走査
するようにすることもできる。このようにして試料面小
範囲の直衝突散乱粒子による像を得ることができる。こ
の場合走査範囲は散乱粒子の取出し方向を制限する小孔
８の大きさで限定されることになる。
【００１０】
【発明の効果】本発明によればイオン銃が試料面に充分
近く配置されるので照射イオンビームは容易に試料面に
収束され、従って試料面の微小領域の分析が可能とな
り、イオン銃を斜め配置して、照射イオンビームを飛行
時間型エネルギー分析器の光軸に沿って試料面に入射さ
せるための偏向手段が散乱粒子を中性粒子とイオンとに
選別する手段と、その散乱イオンをエネルギー別に分散
させてエネルギースペクトルを得る手段とに兼用される
ので、装置構成が簡単である。
近く配置されるので照射イオンビームは容易に試料面に
収束され、従って試料面の微小領域の分析が可能とな
り、イオン銃を斜め配置して、照射イオンビームを飛行
時間型エネルギー分析器の光軸に沿って試料面に入射さ
せるための偏向手段が散乱粒子を中性粒子とイオンとに
選別する手段と、その散乱イオンをエネルギー別に分散
させてエネルギースペクトルを得る手段とに兼用される
ので、装置構成が簡単である。
【図１】 本発明の一実施例の側面図 １ イオン銃 ２ チョッピング用電極 ３ 小孔 ４ エネルギーフィルタ ５ 小孔 ６ 試料 ７ 偏向用電極 ８ 開口 ９ マイクロチャンネルプレート １１ マイクロチャンネルプレート １２ 時間弁別回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−145947（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−27651（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−285243（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 照射イオンビームの試料面への入射方向
と反対の方向に伸びる装置光軸上に試料からの散乱粒子
を検出する検出器を配置し、この検出器よりも試料面に
近い位置で上記光軸の側方にこの光軸と自身の光軸を斜
交させてイオン銃を配置し、上記装置光軸とイオン銃光
軸とにまたがってイオン銃から出射されるイオンビーム
が上記装置光軸と接する状態で試料に入射されるように
上記イオンビームを偏向させる偏向手段を配置し、上記
イオン銃の下側に上記偏向手段により偏向された試料か
らの散乱イオンを検出するアレー状センサをそのアレー
素子配列が試料からの散乱イオンのエネルギースペクト
ルの上記偏向手段による分散方向となるように配置した
ことを特徴とする直衝突イオン散乱分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138319A JP2926666B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 直衝突イオン散乱分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138319A JP2926666B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 直衝突イオン散乱分光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04334857A JPH04334857A (ja) | 1992-11-20 |
| JP2926666B2 true JP2926666B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=15219121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3138319A Expired - Lifetime JP2926666B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 直衝突イオン散乱分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926666B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013101918A (ja) * | 2011-10-13 | 2013-05-23 | Canon Inc | 質量分析装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02145947A (ja) * | 1988-11-26 | 1990-06-05 | Shimadzu Corp | イオン散乱分光装置 |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP3138319A patent/JP2926666B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04334857A (ja) | 1992-11-20 |
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