JPH0290049A - イオン散乱分光装置 - Google Patents
イオン散乱分光装置Info
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- JPH0290049A JPH0290049A JP63243574A JP24357488A JPH0290049A JP H0290049 A JPH0290049 A JP H0290049A JP 63243574 A JP63243574 A JP 63243574A JP 24357488 A JP24357488 A JP 24357488A JP H0290049 A JPH0290049 A JP H0290049A
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Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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。
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）
イオンビームで試料面を照射すると、入射イオンが試料
構成原子により散乱され或は試料構成原子が入射イオン
により跳ね飛ばされる。これらの散乱或は反跳イオン又
は中性粒子のエネルギー或は質量を測定することによっ
て試料表面の元素分析および構造解析が可能である。本
発明はこの原理に基く分析装置であるイオン散乱分光装
置に関する。
構成原子により散乱され或は試料構成原子が入射イオン
により跳ね飛ばされる。これらの散乱或は反跳イオン又
は中性粒子のエネルギー或は質量を測定することによっ
て試料表面の元素分析および構造解析が可能である。本
発明はこの原理に基く分析装置であるイオン散乱分光装
置に関する。
（従来の技術）
上述したイオン散乱分光分析法には二つの種類がある。
その一つはＩ Ｓ Ｓ （ｔｏｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎ
ｇ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法と呼ばれるもので、
入射イオンが自身よりも重い試料構成原子と衝突して散
乱されるのを捕捉してそのエネルギーを測定するもので
、入射イオンに衝突された試料構成原子が重い程、散乱
された入射イオンのエネルギーは大きいく入射前のエネ
ルギーに近い）ので、散乱イオンのエネルギースペクト
ルにより、入射イオンより重い元素の検出定量ができる
。もう一つは試料構成元素のうち入射イオンより軽い元
素が入射イオンに衝突されて試料面から飛出すのを検出
してその質屋を測定することにより元素の弁別を行うも
ので、Ｅ ＲＤ Ａ （Ｅｌａｓｔｉｃ Ｒｅｃｏｉｌ
Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ）と呼ばれる
。ＥＲＤＡの場合、試料面から飛出す試料構成原子（反
跳粒子）の他に入射イオンの散乱成分も存在するので、
通常は入射イオンの散乱成分を吸収体により吸収除去し
て反跳粒子の質量分析或はエネルギー分析を行っている
。
ｇ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法と呼ばれるもので、
入射イオンが自身よりも重い試料構成原子と衝突して散
乱されるのを捕捉してそのエネルギーを測定するもので
、入射イオンに衝突された試料構成原子が重い程、散乱
された入射イオンのエネルギーは大きいく入射前のエネ
ルギーに近い）ので、散乱イオンのエネルギースペクト
ルにより、入射イオンより重い元素の検出定量ができる
。もう一つは試料構成元素のうち入射イオンより軽い元
素が入射イオンに衝突されて試料面から飛出すのを検出
してその質屋を測定することにより元素の弁別を行うも
ので、Ｅ ＲＤ Ａ （Ｅｌａｓｔｉｃ Ｒｅｃｏｉｌ
Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ）と呼ばれる
。ＥＲＤＡの場合、試料面から飛出す試料構成原子（反
跳粒子）の他に入射イオンの散乱成分も存在するので、
通常は入射イオンの散乱成分を吸収体により吸収除去し
て反跳粒子の質量分析或はエネルギー分析を行っている
。
上述したように■ＳＳとＥＲＤＡとでは分析できる元素
が照射一次イオンの質量を境にして重い側と軽い側とに
分かれている。他方従来はイオン散乱分光装置はｌＳＳ
専用かＥＲＤＡ専用であるため一つの装置で広い質量範
囲の分析ができないと云う不便さがあった。
が照射一次イオンの質量を境にして重い側と軽い側とに
分かれている。他方従来はイオン散乱分光装置はｌＳＳ
専用かＥＲＤＡ専用であるため一つの装置で広い質量範
囲の分析ができないと云う不便さがあった。
（発明が解決しようとする課！り
本発明は一つの装置で■ＳＳとＥＲＤＥの両方の分析を
同時に行うことができるイオン散乱分光分析装置を提供
しようとするものである。
同時に行うことができるイオン散乱分光分析装置を提供
しようとするものである。
（課題を解決するための手段）
試料面に一次イオンビームを照射するイオン源と、試料
面からの一次イオンの後方散乱成分を検出する粒子検出
手段と、試料面から一次イオンビームによって反跳され
る放射される放射粒子を検出する粒子検出手段と、一次
イオンビームをパルス変調するチョッパ手段と、同ヂョ
ッパ手段のパルス信号と同期して計時動作を開始する計
時手段と、同計時手段の出力に対応させて上記各粒子検
出手段の検出信号を記録する手段とによりイオン散乱分
光装置を構成した。
面からの一次イオンの後方散乱成分を検出する粒子検出
手段と、試料面から一次イオンビームによって反跳され
る放射される放射粒子を検出する粒子検出手段と、一次
イオンビームをパルス変調するチョッパ手段と、同ヂョ
ッパ手段のパルス信号と同期して計時動作を開始する計
時手段と、同計時手段の出力に対応させて上記各粒子検
出手段の検出信号を記録する手段とによりイオン散乱分
光装置を構成した。
（作用）
試料面を一次イオンビームで照射すると、そのイオンが
試料構成原子と衝突する。衝突された試料構成原子が一
次イオンより重いときは一次イオンが反撥される。この
衝突が正面衝突に近いときは一次イオンは入射方向と反
対方向に反撥される。このような反撥粒子が後方散乱粒
子で、そのエネルギーは衝突した試料構成原子が重い程
大であり、従って後方散乱粒子のエネルギーを分析する
ことで一次イオンより重い試料構成元素の分析をするこ
とができる。一次イオンに衝突された試料構成原子が一
次イオンより軽いききは、一次イオンからエネルギーを
受取り（一次イオンは自身のエネルギーを殆んど失う）
試料面から飛び出す。これが反跳粒子で反跳粒子は後方
つまり一次イオンビームと大きな角度（図面のφ）をな
す方向に反跳されるので、その方向に置いた粒子検出手
段により検出され、反跳粒子が一次イオンから受取るエ
ネルギーはその粒子の質量に関係しているからエネルギ
ー分析により反跳粒子の元素分析、定量ができる。エネ
ルギー分析の方法として、一次イオンビームをパルス変
調し、この変調と同期した計時手段で、試料からの二次
放射粒子（後方散乱成分１反跳粒子）が検出されるまで
の時間を検出することで、粒子の荷電の有無に関係なし
にこれらの粒子のエネルギー分析を行っているのである
。
試料構成原子と衝突する。衝突された試料構成原子が一
次イオンより重いときは一次イオンが反撥される。この
衝突が正面衝突に近いときは一次イオンは入射方向と反
対方向に反撥される。このような反撥粒子が後方散乱粒
子で、そのエネルギーは衝突した試料構成原子が重い程
大であり、従って後方散乱粒子のエネルギーを分析する
ことで一次イオンより重い試料構成元素の分析をするこ
とができる。一次イオンに衝突された試料構成原子が一
次イオンより軽いききは、一次イオンからエネルギーを
受取り（一次イオンは自身のエネルギーを殆んど失う）
試料面から飛び出す。これが反跳粒子で反跳粒子は後方
つまり一次イオンビームと大きな角度（図面のφ）をな
す方向に反跳されるので、その方向に置いた粒子検出手
段により検出され、反跳粒子が一次イオンから受取るエ
ネルギーはその粒子の質量に関係しているからエネルギ
ー分析により反跳粒子の元素分析、定量ができる。エネ
ルギー分析の方法として、一次イオンビームをパルス変
調し、この変調と同期した計時手段で、試料からの二次
放射粒子（後方散乱成分１反跳粒子）が検出されるまで
の時間を検出することで、粒子の荷電の有無に関係なし
にこれらの粒子のエネルギー分析を行っているのである
。
〈実施例）
図面は本発明の一実施例を示す。■はイオン源で試料照
射用一次イオンビームｔｉｎを形成しする。２は試料で
図の紙面に垂直な軸の周りに回転可能な台上に保持され
、試料面の一次イオンビームｆｉｎに対する傾きを変え
ることができるようになっている。３は散乱粒子検出用
マイクロチャンネルプレートで、蜂巣状の２次電子放出
面に粒子が当ることにより粒子を電子に変え、かつ増倍
して、その電子をアノード３ａにより補集し、マイクロ
チャンネルプレートに入射した粒子を電流に変換して検
出する。この検出手段を用いるとイオンのような荷電粒
子も中性粒子も検出できろ。
射用一次イオンビームｔｉｎを形成しする。２は試料で
図の紙面に垂直な軸の周りに回転可能な台上に保持され
、試料面の一次イオンビームｆｉｎに対する傾きを変え
ることができるようになっている。３は散乱粒子検出用
マイクロチャンネルプレートで、蜂巣状の２次電子放出
面に粒子が当ることにより粒子を電子に変え、かつ増倍
して、その電子をアノード３ａにより補集し、マイクロ
チャンネルプレートに入射した粒子を電流に変換して検
出する。この検出手段を用いるとイオンのような荷電粒
子も中性粒子も検出できろ。
試料により散乱される一次イオンはイオンのま＼のもの
もあるが試料構成原子と衝突した際電荷を試料に与えて
中性化されるものも多いので、荷電粒子も中性粒子も検
出できる粒子検出法が有利である。散乱粒子検出手段３
は試料照射イオンビームｔｉｎと小さな角θをなす方向
で試料をにらむように配置され試料に入射した一次イオ
ンの後方散乱成分を検出するようになっている。４は反
跳粒子検出用マイクロチャンネルプレートで４ａはその
アノードであり、この粒子検出手段は試料照射イオンビ
ームＩｉｎと大きな角φをなす方向で試料をにらむよう
に配置されている。イオン源１の前面にはイオンチョッ
パ５が配置されている。
もあるが試料構成原子と衝突した際電荷を試料に与えて
中性化されるものも多いので、荷電粒子も中性粒子も検
出できる粒子検出法が有利である。散乱粒子検出手段３
は試料照射イオンビームｔｉｎと小さな角θをなす方向
で試料をにらむように配置され試料に入射した一次イオ
ンの後方散乱成分を検出するようになっている。４は反
跳粒子検出用マイクロチャンネルプレートで４ａはその
アノードであり、この粒子検出手段は試料照射イオンビ
ームＩｉｎと大きな角φをなす方向で試料をにらむよう
に配置されている。イオン源１の前面にはイオンチョッ
パ５が配置されている。
イオンチョッパ５はパルス信号を印加すると、そのパル
ス信号のある間だけイオンビームを通過させることかで
きる。６．７はディジタル計時装置でイオンチョッパ５
に印加されたパルスの立下りにより計時動作を開始する
ようになっている。計時装置６，７の計時出力はＣＲＴ
８．９にＸ軸座標信号として入力される。他方粒子検出
手段３゜４の出力信号はＣＲＴＩｍＹ軸座標信号として
印加される。
ス信号のある間だけイオンビームを通過させることかで
きる。６．７はディジタル計時装置でイオンチョッパ５
に印加されたパルスの立下りにより計時動作を開始する
ようになっている。計時装置６，７の計時出力はＣＲＴ
８．９にＸ軸座標信号として入力される。他方粒子検出
手段３゜４の出力信号はＣＲＴＩｍＹ軸座標信号として
印加される。
ＩＳＳ法による測定を行う場合、ヂョッパ５により照射
一次イオンビームｆｉｎをパルス状に変調して試料２に
入射させる。入射イオンに対し反対方向に散乱された粒
子即ち後方散乱された入射イオンおよびその中性化した
粒子が検出手段３に入射して検出される。照射イオンビ
ームｆｉｎのパルス変調におけるパルス幅が充分小さい
と、試料面は瞬間的にイ、オン照射を受けたのと同じで
あり、試料面で散乱された粒子は速度の速いものから先
に検出される。従ってＣＲＴ８のＸ軸を時間に、Ｙ軸を
粒子検出信号強度として表示すると、計時手段６がチョ
ッパー５印加パルスの立下りで計時動作を開始している
ので、ＣＲＴＳ上には散乱粒子の速度分布が画き出され
る。この測定において検出されている粒子は入射一次イ
オンが試料構成原子と正面衝突してイオン入射方向と反
対方向に反撥されたものであるから、粒子の正面衝突の
問題として、散乱粒子の速度分布から試料構成元素の決
定および定量ができる。
一次イオンビームｆｉｎをパルス状に変調して試料２に
入射させる。入射イオンに対し反対方向に散乱された粒
子即ち後方散乱された入射イオンおよびその中性化した
粒子が検出手段３に入射して検出される。照射イオンビ
ームｆｉｎのパルス変調におけるパルス幅が充分小さい
と、試料面は瞬間的にイ、オン照射を受けたのと同じで
あり、試料面で散乱された粒子は速度の速いものから先
に検出される。従ってＣＲＴ８のＸ軸を時間に、Ｙ軸を
粒子検出信号強度として表示すると、計時手段６がチョ
ッパー５印加パルスの立下りで計時動作を開始している
ので、ＣＲＴＳ上には散乱粒子の速度分布が画き出され
る。この測定において検出されている粒子は入射一次イ
オンが試料構成原子と正面衝突してイオン入射方向と反
対方向に反撥されたものであるから、粒子の正面衝突の
問題として、散乱粒子の速度分布から試料構成元素の決
定および定量ができる。
次にＥＲＤＡ法による測定を行う場合、ＩＳＳの場合と
同様にしてＣＲＴＱ上に反跳粒子の速度分布を画画かせ
ることができる。入射イオンか試料内で自身より軽い原
子に正面衝突に近い角度で衝突した場合、入射一次イオ
ンは著しくエネルギーを失ってほとんど停止し、衝突さ
れた原子は一次イオンのエネルギーを得て入射一次イオ
ンと略同じ方向に跳ね飛ばされるが、この場合、その原
子が試料から離れるときエネルギーを消費して速度を失
っている。従って、ＣＲＴ９に画かれる速度分布では一
次イオンの入射速度に近い所に一次イオンの散乱成分の
ピークが現われ、それより低速の所に反跳された試料原
子のスペクトルが現われ、更に低速の所にほとんどエネ
ルギーを失った一次イオンの散乱成分のスペクトルが現
われる。
同様にしてＣＲＴＱ上に反跳粒子の速度分布を画画かせ
ることができる。入射イオンか試料内で自身より軽い原
子に正面衝突に近い角度で衝突した場合、入射一次イオ
ンは著しくエネルギーを失ってほとんど停止し、衝突さ
れた原子は一次イオンのエネルギーを得て入射一次イオ
ンと略同じ方向に跳ね飛ばされるが、この場合、その原
子が試料から離れるときエネルギーを消費して速度を失
っている。従って、ＣＲＴ９に画かれる速度分布では一
次イオンの入射速度に近い所に一次イオンの散乱成分の
ピークが現われ、それより低速の所に反跳された試料原
子のスペクトルが現われ、更に低速の所にほとんどエネ
ルギーを失った一次イオンの散乱成分のスペクトルが現
われる。
従って反跳された試料原子のスペクトルを識別すること
ができる。
ができる。
上述説明では説明の都合上、別々に行うように書いたが
、一つの装置内に配置された二つの検出手段により、同
じ一次イオンビームの照射によって行われるので、同時
測定されるものである。
、一つの装置内に配置された二つの検出手段により、同
じ一次イオンビームの照射によって行われるので、同時
測定されるものである。
実際の測定では照射イオンとして例えばヘリウムイオン
を用い、加速電圧は数ＫＶ程度に設定し、ＩＳＳ法でＬ
ｉ以上の重い元素の検出定量を行い、ＥＲＤＡ法でＨの
検出定量を行う。
を用い、加速電圧は数ＫＶ程度に設定し、ＩＳＳ法でＬ
ｉ以上の重い元素の検出定量を行い、ＥＲＤＡ法でＨの
検出定量を行う。
（発明の効果）
本発明によれば、一つの装置でＩＳＳ法による重い元素
の定量とＥＲＤＡ法による軽い元素の定量ができる。こ
の種の装置は真空を要する装置であるから、一つの試料
につき全成分を測定する場合、一つの装置でＩＳＳ法と
ＥＲＤＡ法の両方が可能であることの有利さはきわめて
大であり、特に同時にＩＳＳとＥＲＤＡの２種の測定が
同時にできるので、従来に比し、同じ時間内に得られる
分析情報量が大であり、試料の表面分析では試料面を一
度外気に触れさせると表面状態が変わるので、両分析法
が一つ装置でできることの重要性が一層大となる。
の定量とＥＲＤＡ法による軽い元素の定量ができる。こ
の種の装置は真空を要する装置であるから、一つの試料
につき全成分を測定する場合、一つの装置でＩＳＳ法と
ＥＲＤＡ法の両方が可能であることの有利さはきわめて
大であり、特に同時にＩＳＳとＥＲＤＡの２種の測定が
同時にできるので、従来に比し、同じ時間内に得られる
分析情報量が大であり、試料の表面分析では試料面を一
度外気に触れさせると表面状態が変わるので、両分析法
が一つ装置でできることの重要性が一層大となる。
図面は本発明の一実施例装置の平面図である。
代理人 弁理士 縣 浩 介
Claims (1)
- 試料面に一次イオンビームを照射するイオン源と、試料
面からの一次イオンの後方散乱成分を検出する粒子検出
手段と、試料面から一次イオンビームによって前方に反
跳される放射粒子を検出する粒子検出手段と、一次イオ
ンビームをパルス変調するチョッパ手段と、同チョッパ
のパルス信号と同期して計時動作を開始する計時手段と
、同計時手段の出力に対応させて上記各粒子検出手段の
検出信号を記録する手段とよりなるイオン散乱分光装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63243574A JPH0290049A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | イオン散乱分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63243574A JPH0290049A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | イオン散乱分光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0290049A true JPH0290049A (ja) | 1990-03-29 |
| JPH0447423B2 JPH0447423B2 (ja) | 1992-08-03 |
Family
ID=17105856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63243574A Granted JPH0290049A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | イオン散乱分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0290049A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5371366A (en) * | 1992-06-30 | 1994-12-06 | Shimadzu Corporation | Ion scattering spectroscope |
| JP2009264873A (ja) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | National Institutes Of Natural Sciences | 原子／分子ビームの３次元速度分布測定方法及び装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63102150A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-07 | Rikagaku Kenkyusho | イオン散乱分光顕微鏡 |
-
1988
- 1988-09-28 JP JP63243574A patent/JPH0290049A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63102150A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-07 | Rikagaku Kenkyusho | イオン散乱分光顕微鏡 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5371366A (en) * | 1992-06-30 | 1994-12-06 | Shimadzu Corporation | Ion scattering spectroscope |
| JP2009264873A (ja) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | National Institutes Of Natural Sciences | 原子／分子ビームの３次元速度分布測定方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0447423B2 (ja) | 1992-08-03 |
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