JPH0269635A - 試料調製法 - 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〕 本発明はオージェ電子分光装置等によって、粉末粒子の
深さ方向分析を行なう際の試料調製法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

オージェ電子分光装置は、加速した電子ビームで、分析
すべき試料を衝撃し、試料から放出するオージェ電子の
運動エネルギーを測定することによって、試料に含まれ
る元素の種類と量を同定し、試料の組成分析や、不純物
の定量を行なう分析装置である。この分析装置は、試料
表面の組成の分析、不純物の定量のみにとどまらず、試
料の表面をわずかずつエツチングする手法を併用するこ
とによって、ある成分が、表面から内部に向かってどの
ように分布するかを調べるいわゆる「深さ方向分析」が
できるために、広く賞月されているものである。

しかし試料が直径数〜数１０μｍ程度の粒子からなる粉
末であって、一つの粒子について、表面からの深さ方向
分析をする場合には、適当な試料調製法がなく、精度の
良い分析が困難であった。

第２図は従来の、粉末粒子の深さ方向分析法を説明する
ものである。図中、１は分析すべき粉末粒子、２は試料
台、３は導電性接着剤、４はオージェ電子分光装置、５
は電子ビーム、６はオー・ゾ工電子、７はイオン源、８
はイオンビーム、９は真空容器である。電子ビーム５は
粉末試料の粒子径に比べてはるかに細く絞っておく。粉
末粒子１は導電性接着剤３によって試料台２上に固定さ
れている。オージェ電子分光装置４は、内蔵する電子銃
から電子ビーム５を放射すると同時に、粒子１が放出す
るオージェ電子６を検出して、粒子１を構成する元素を
分析する機能を有する。従来の、粉末粒子の深さ方向分
析法は以下のとおりである。

真空容器９を充分に排気した後、つぎの手順で、粉末粒
子１の深さ方向分析を行なう。

（１）　　イオン源７をオフ（ＯＦＦ）　、オージェ電
子分光装置４をオン（ＯＮ）の状態で、粉末粒子１の表
面を分析して、着目する元素が分析できるようにオージ
ェ電子分光装Ｒ４を調整する。

（２）オージェ電子分光装置４をＯＦＦ　、イオン源７
をＯＮにして、イオンビーム８で粒子１を衝撃し、表面
をわずかに削る（エツチング）。

（３）イオン源７をＯＦＦ　、オージェ電子分光装置４
をＯＮにして、着目した元素の量を定量する。

以下、オージェ電子分光装置４、イオン源７の交互ＯＮ
　−ＯＦＦを繰り返して、次第に粒子１の内部に向かっ
て分析を進めて深さ方向分析を行なうものである。

この方法には重大な欠点がある。つまりイオンビーム８
の衝撃によって削られる速度（エツチングレート）が粒
子１の種類、形状によって大きく異なるために、表面か
らどのくらいの深さまで削ったかが正確に判らないこと
である。このために、標準的な物質をいくつか選んで、
あらかじめエツチングレートを測定しておき、「標準試
料に換算して表面から○○Ｘの位置に・・」と云うよう
な表現を採らざるを得ない状態であって、粒子状試料の
深さ方向分析精度は良くなかった。

また粒子１の固定に接着剤３を用いるために、接着剤３
中に含まれる有機溶剤が粒子１の表面を汚染して、分析
精度を低下させる原因にもなっている。

第３図は他の従来法を示したものである。図中、ｌは第
２図の番号１と同じく分析すべき粉末粒子、２２は硬化
性樹脂である。第３図（ａ）に示す様に、粉末粒子１を
樹脂２２に練シ込んで、樹脂２２の硬化を待つ。樹脂２
２が硬化した後、第３図（ｂ）のように表面から研磨し
、粒子１が半球状になったところで研磨を止める。研磨
面を洗浄した後、分析装置に装着して、半球状に研磨さ
れた粒子１の外周から中心に向かって分析を進めて、深
さ方向分析を行なうものである。この方法で調製した試
料をオージェ電子分析装置によって分析する場合、樹脂
２２が絶縁物であるために、電荷が表面に蓄積して、以
後の分析が進行しなくなることが多い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記の欠点に鑑みてなされたもので、粒子状試
料の深さ方向分析を高精度で確実に行ない得る試料調製
法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段と作用〕

本発明は上記目的を達成するために、微細な粉末粒子の
表面から内部に向かう深さ方向分析を行なう際の試料調
製法において、ビスマス合金からなる低融点合金を？−
トに入れて溶融し、その表面に分析すべき粉末粒子を分
散させる手段と、低融点合金が凝固せぬうちに、清潔で
平滑なガラス板を低融点合金の表面に押付けて、粉末粒
子を低融点合金の内部に侵入させ、低融点合金の凝固を
待つ手段と、低融点合金をボートから取り出して、表面
から研磨し、光学顕微鏡、走査量二次電子顕微鏡等で表
面を観察し、粉末粒子が、半球状にまで削られたところ
で研磨を止める手段と、研磨の際に付着した汚染物質を
除去するために、低融点合金の研磨面を洗浄し、さらに
真空中におけるイオン衝撃によりで研磨面の清浄度を高
める手段とを具備し、上記各手段の手順で試料を調製す
ることを特徴とするものである。

本発明は、試料近傍への電荷の蓄積を防ぐ意味で、試料
を金属に埋め込んで固定していること、ならびに、試料
の固定を確実に行なうために、包埋用の金属として凝固
時に膨張するビスマス合金を選んでいることが、従来法
と著しく異なった点である。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例である。図中、１は第２図の
番号１と同じく分析すべき粉末粒子、３２はビスマス合
金からなる低融点合金、３３はｙｆ−ト、３４は清浄・
平滑なガラス板、３５はイオン源、３６はイオンビーム
、３７は真空容器、４〜６．９は第２図の対応する番号
の要素と同一の機能・動作の要素である。以下の手順で
試料を調製する。

（１）第１図（、）に示すように、ビスマス合金からな
る低融点合金３２をポート３３に入れて溶融し、その表
面に分析すべき粉末粒子１を分散させる。

（２）第１図（ｂ）に示すように、低融点合金３２が凝
固せぬうちだ、清潔で平滑なガラス板３４を低融点合金
３２の表面に押付けて、粉末粒子１を低融点合金３２の
内部に侵入させ、低融点合金３２の凝固を待つ。

（３）第１図（ｅ）に示すように、低融点合金３２を＆
−ト３３から取シ出して表面から研磨する。光学顕微鏡
、走査壓二次電子顕微鏡等で表面を観察し、粉末粒子１
が、半球状にまで削られたところで研磨を止める。

（４）第１図（ｄ）に示すように、研磨の際に付着した
汚染物質を除去するために、低融点合金３２の研磨面を
洗浄し、さらに真空容器３７の中で、イオン源３５が放
射するイオンビーム３６を照射しイオン衝撃によって研
磨面の清浄度を高める。

以上の手順で調製した試料を使って、粒子１の深さ方向
分析を行なうには次のようにする。第１図（、）に示す
ように、研磨の済んだ低融点合金３２を、オージェ電子
分光装置４を装備する真空容器９に収め、オージェ電子
分光装置４が内蔵する電子銃から放射される電子ビーム
５を照射する。電子ビーム５は粒子１の直径に比較して
、はるかに細く絞っておく。低融点合金３２上の粒子１
の内の１個を選んで、電子ビーム５を半球状の外周から
内部に向かって、径方向に掃引し、粒子１から放出され
るオージェ電子６をオージェ電子分光装置４で分析すれ
ば、粒子１の外周から中心に向かう成分の分布が測定さ
れ、つまシ深さ方向分析がなされることになる。

粒子１を固定している包埋材（本実施例では低融点合金
３２）が導電性であるので、電荷が蓄積することがなく
、分析が滞シなく進行する。また、低融点合金３２の融
点が低いので、粉末粒子１を融解した低融点合金３２の
中に分散させる際に、熱的損傷を受ける恐れもない。さ
らに、低融点合金３２としてビスマス合金を選んだ理由
は、ビスマス合金は凝固時に膨張するため、粉末粒子１
を確実に固定することができるからである。

なお、ビスマス合金としては第１表のものなどがある。

第　　　１　　　表 尚、本実施例においては、オージェ電子分光装置による
分析についてのみ説明したが、本発明になる試料調製法
は、オージェ電子分光装置のみならず、Ｘ線マイクロア
ナライザー、二次イオン質量分析計、Ｘ線光電子分光装
置などの微小領域分析装置を用いた、粉末粒子の深さ方
向分析にも適用できることは云うまでもない。

又、上記実施例では、低融点合金の一例としてビスマス
合金を用いる場合について説明したが、これに限らず微
粒子に熱的損傷を与えない程度の融点を有し、又、凝固
時の膨張により微粒子の固定ができる低融点合金を用い
ることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、粒子状試料の深さ方
向分析を高精度で確実に行なうことができる試料調製法
を提供することができる。

尚、種々の材料について、表面から内部に向かって、不
純物がどのよう罠分布しているか、組成がどのように変
化しているかなどの情報を得ること、つまシ深さ方向分
析は、材料特性の改善、新材料の開発に不可欠である。

これまで大きなバルクの材料では、高精度の深さ方向分
析の手法はほぼ確立され、材料の改質等の大きく貢献し
てきた。

しかし近年は、微粒子、超微粒子の材料に関心が向くよ
うになって、それらの材料の深さ方向分析精度の改善が
燐層の急となっていた。本発明は、このような要求を満
たすための試料調製装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる試料調製法の一実施例ならびに、
本発明になる試料調製法によって調製した試料を、オー
ノエ電子分析装置に装着して、深さ方向分析を行なう方
法を説明した構成説明図、第２図は従来の深さ方向分析
法の説明図、第３図は深さ方向分析用試料調製法の他の
従来法の説明図である。 １・・・分析すべき粉末試料の粒子、２・・・試料台、
３・・・導電性接着剤、４・・・オージェ電子分光装置
、５・・・電子ビーム、６・・・オージェ電子、７・・
・イオン源、８・・・イオンビーム、９・・・真空容器
、２２・・・硬化性樹脂、３２・・・ビスマス合金の低
融点合金、３３・・・？−ト、３４・・・清浄・平滑な
ガラス板、３５・・・イオン源、３６・・・イオンビー
ム、３７・・・真空容器。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 （ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 微細な粉末粒子の表面から内部に向かう深さ方向分析を
   行なう際の試料調製法において、 ビスマス合金からなる低融点合金をボートに入れて溶融
   し、その表面に分析すべき粉末粒子を分散させる手段と
   、 低融点合金が凝固せぬうちに、清潔で平滑なガラス板を
   低融点合金の表面に押付けて、粉末粒子を低融点合金の
   内部に侵入させ、低融点合金の凝固を待つ手段と、 低融点合金をボートから取り出して、表面から研磨し、
   光学顕微鏡、走査量二次電子顕微鏡等で表面を観察し、
   粉末粒子が、半球状にまで削られたところで研磨を止め
   る手段と、 研磨の際に付着した汚染物質を除去するために、低融点
   合金の研磨面を洗浄し、さらに真空中におけるイオン衝
   撃によって研磨面の清浄度を高める手段とを具備し、上
   記各手段の手順で試料を調製することを特徴とする試料
   調製法。