JPH02145947A - イオン散乱分光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は同軸型Ｋｍ突イオン散乱分光装置に関する。

（従来の技術） 一定速度のイオン或は中性粒子を試料に照射すると、試
料に入射した粒子の中には試料構成原子と衝突して反撥
されるものがあり、入射方向に反撥される粒子の運動の
エネルギーは衝突した原子のａｔに関係するので、反撥
された粒子の運動エネルギーを測定することにより試料
分析を行うことができる。この原理に基（分析装置とし
て従来から第２因に示すよろな同軸型面衝突イオン散乱
分光装置が用いられている。この図で１はイオン源であ
り、一定電圧で加速されたイオンビームＢを形成する。

２はスリットでその後に入射粒子検出器３が配置されて
いる。検出器３にはスリット２の開口と一致させて開口
が設けてあって、イオンビームが通過するようにしであ
る。Ｓは試料でスリット２．検出器３を通過したイオン
ビームＢが入射する。試料Ｓで入射方向とはＶ反対向き
に反撥されたイオンが検出器３に入射して検出される。

この反撥されたイオンの運動エネルギーの分析は飛行時
間型エネルギー分析法で行われる。即ち入射イオンをパ
ルス状に変調すると、反撥されたイオンもパルス状に変
調されているが、反射された時点から検出器３に到達す
るまでの時間はエネルギー即ち速度によって異り、エネ
ルギーの大なる粒子程早（検出器に到達するので、粒子
が検出されるまでの時間差によりエネルギー分析を行う
。このエネルギー分析法は、電場を用いる荷電粒子エネ
ルギー分析法が荷電粒子のエネルギースペクトル像を形
成し、スリット上でこのスペクトル像を移動させて一部
の粒子のみを検出してエネルギースペクトルの測定を行
うのと異り、分析装置に入射した全粒子を検出してエネ
ルギスペクトル測定を行うので、高感度が得られると云
う特徴があり、また測定できる対象が荷電粒子だけでな
く中性粒子も測定できると云う特徴がある反面、中性粒
子も測定できることによって直衝突型イオン散乱分光分
析においては次のような問題がある。

即ちイオン源から放射される粒子はイオンだけでな（、
イオン源で生成されたイオンが中性ガス分子と反応して
中性化され、このような中性粒子がイオンビームに混じ
っている。イオンビーム中の中性粒子はパルス変調を受
けないから、飛行時間型エネルギー分析法ではバックグ
ラウンドを強める。また試料に衝突した入射イオンが反
撥される際多（は中性化する。反撥粒子においてイオン
と中性粒子とは異る分析情報を持っているものとして区
別して扱うべきであるが、これを混合したま＼で検出し
ているときはエネルギースペクトル分解能を低下させる
ことになる。このため従来はデフレクタを用い、それに
高周波電源を印加して試料からの散乱イオンを除き中性
粒子のみを検出すると云うようなことが行われていたが
、実際上数ＫＶ、数１００ＫＨｚと云う高圧高周波電源
が必要であって、技術的に製作困難で甚だ高価なものと
なる。

〈発明が解決しようとするｒｆ！題） 本発明は飛行時間型エネルギー分析法を用いた直衝突イ
オン散乱分光装置で簡単にイオンと中性粒子とを分離す
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） イオン源を装置の中心軸から外れた位置に配置し、試料
と粒子検出器との間にデフレクタを設けて直流電圧を印
加し、イオン源から放射される粒子ビーム中のイオン成
分を上記デフレクタで偏向させて試料に入射するように
し、試料から入射イオンと反対方向に反撥される粒子中
イオンは上記デフレクタで偏向させ、中性粒子のみ検出
器に入射させるようにした。

（作用） 試料に入射させる粒子ビームの途中にデフレクタを配置
し、直流電場を形成することでイオンのみを試料を入射
させることができる。また試料から入射ビームと反対方
向に反撥された粒子もデフレクタの間を通ることになる
が、このときイオンが偏向されて除去されるので中性粒
子のみが検出される。入射粒子から中性粒子が除しかれ
ることで測定出力におけるバックグラウンドが低下する
。試料にイオンを入射させたとき反撥された粒子は中性
化したものが主であるが、反撥イオンが除去されている
ので、この中性粒子のみのエネルギースペクトルを正羅
に測定することができる。

（実施例） 第１図に本発明の一実施例を示す。図で１はイオン源、
２はスリット、３は粒子検出器、でＳが試料であり、０
は試料面におけるイオンビーム照射点である。この照射
点Ｏとスリット２の開口中心を結ぶ直線Ａｘが装置の中
心軸で、イオン源１はこの中心線Ａｘより少し離れた位
置で放射する粒子ビームＢがスリット２の開口を通るよ
うに配置しである。検出器３はスリット２の背後に配置
され、スリット２の開口に合せて中心に開口が設けてあ
り、イオンビームＢが通過するようにしてあり、図で右
方から入射する粒子を検出する。４はデフレクタでスリ
ット２を通過したビームをはさんで対向された２枚の電
極板の間に直流電圧を印加しである。この構成によりス
リット２を通過した粒子ビーム中イオン成分が図実線の
ように曲げられて試料Ｓ上の０点に入射するようにしで
ある。中性粒子はデフレクタで曲げられず直進するので
試料Ｓに入射しない。この場合試料Ｓに入射するイオン
は高エネルギーであるからデフレクタ４による偏向角２
θは小さく、入射ビームと装置中心軸Ａｘとのなす角θ
も小さく、入射粒子と装置中心軸Ａｘを中心に小さな角
範囲に散乱される粒子とは方向がぼり反対でこれらの散
乱粒子は試料原子との直衝突によるものとみなすことが
できる。これらの散乱粒子は入射粒子に比しエネルギー
が低（なっているので散乱粒子中のイオン成分はデフレ
クタ４で固点線ｉのように大きく曲げられ粒子検出器３
に入射することができず、試料から直衝突により散乱さ
れた粒子中の中性粒子のみが検出されることになる。

イオン源１とスリット２との間において５はチョッパで
パルス変調器６により印加される信号によってイオン源
１から放射されるビームＢを周期的に撮る。撮られたビ
ームＢが丁度スリット２の開口を通るときだけ、ビーム
Ｂがスリット２の開口を通るので、試料Ｓを照射するビ
ームがパルス変調される。タイミング回路７はパルス変
換器６のパルス信号と同期して時間波高変換回路８の動
作をスタートさせ、粒子３による粒子検出信号が出力さ
れたときの時間波高変換回路８の出力電圧によって試料
Ｓから反撥された粒子の検出器３への到達時刻が測定さ
れ、検出器３に入射する粒子の時間スペクトル即ちエネ
ルギースペクトルが測定される。測定結果はＣＰＵ９に
より処理されて表示される。

（発明の効果） 本発明によれば、イオン源を装置の中心軸よりずらせて
配置することでデフレクタに直流電圧を印加してお（た
けでよいから高圧高周波電源が不要となり、試料を照射
する粒子ビームおよび試料から散乱される粒子をイオン
と中性粒子とに分離し、イオンのみによる照射、中性粒
子のみの検出が行われることによって散乱粒子のエネル
ギー分解能が向上し、イオンと中性粒子上を区別して検
出できるので、試料の構造解析をより詳細に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の構成を示すブロック図
、第２図は従来例を説明する図である。 １・・・イオン源、２・・・スリット、３・・・検出器
、Ｓ・・・試料、４・・・デフレクタ、５・・・チョッ
パ、６・・・パルス変調器、７・・・タイミング回路、
８・・・時間電圧変換回路、９・・・ＣＰＵ。 １１ＩＡ 代理人　　弁理士　縣　　浩　介 １１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. イオン源を装置の中心軸から外した位置において、出射
   イオンビームが中心軸上に置かれたスリットを通過する
   ように配置し、上記中心軸上において上記スリット後方
   に粒子検出器を配置し、この検出器と試料との間におい
   て、上記イオンビームをはさむようにデフレクタを配置
   し、このデフレクタにより上記イオンビームが上記中心
   軸と試料面との交点で試料面に入射するようにイオンビ
   ームを偏向させ、試料から散乱される粒子のうち上記デ
   フレクタの間を通過したものが粒子検出器に入射するよ
   うにした、飛行時間型エネルギー分析器を備えたイオン
   散乱分光装置。