JPH03165447A - レーザイオン化飛行時間型質量分析計 - 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、レーザ光の照射によって試料原子をイオン化
する方式の飛行時間型質量分析計に関する。

〈従来の技術〉 物質表面の元素分析の一手段として、物質表面から生成
したイオンが所定距離を飛行するのに要する時間を計測
し、その結果からイオンの質量を分析する待時間型質量
分析計がある。この飛行時間型質量分析装置のうち、レ
ーザイオン化ＴＯＦ−Ｓ　Ｎ　Ｍ　Ｓ　（Ｔｉｍｅ　Ｏ
ｆ　Ｆｌｉｇｈｔ−５ｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｎｅｕｔｒａ
ｌｓＭａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）では、第２
図に従来の構成を示すように、チャンバ２１内に置かれ
た試料Ｓの表面の原子をイオンガン２２等を用いてスバ
・７りし、生じた中性原子雲にエキシマレーザ等のレー
ザ装置２３からのレーザ光を照射することによってイオ
ン化して、飛行時間型質量分析計本体（以下、ＴＯＦ−
ＭＳと称する）２４に供給する。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、質量分析を行う場合、分析対象となるイオン
量が多いほど分析精度は向上するが、上記した従来のレ
ーザイオン化ＴＯＦ−３ＮＭＳでは、レーザ装置２３か
ら出力されたレーザ光は原子雲に対して１回だけしか照
射されず、そのために生成されるイオン量が少な（、ま
た照射後のレーザ光が無駄になるという問題があった。

本発明の目的は、従来と同等のレーザ装置を用いて、よ
り多量のイオンを生成することができ、簡単な構成のも
とに高い分析精度を得ることのできるレーザイオン化質
量分析装置を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第１図を参照しつつ説明すると、本発明では、内部に原
子雲を発生させるチャンバ１を挟んで、レーザ装置３に
対向してレーザ光を反射するミラー５を設け、その反射
レーザ光をも原子雲に照射するよう構成している。

、〈作用〉 レーザ装置３からのレーザ光は、まず原子雲に照射され
た後、その透過光がミラー５によって反射され、再び原
子雲に照射される。すなわち、レーザ装置３から出力さ
れたレーザ光は複数回にわたって原子雲に照射されるこ
とになり、同じレーザ光を使用しても生成されるイオン
量が増加する。

〈実施例〉 第１図は本発明実施例の構成図である。

チャンバ１内には分析対象となる試料Ｓが置かれ、その
直上にＴＯＦ−ＭＳ４が配設されている。

また、試料Ｓの斜め上方には、試料表面にスパッタ用の
一次イオンビームを照射するためのイオンガン２が配設
されている。

チャンバ１の側壁には窓１ａが設けられ、その外方には
レンズ６を介してレーザ装置３が配設されているととも
に、レンズ６とレーザ装置３の間にはハーフミラ−７が
配設されている。レンズ６はレーザ装置３からのレーザ
光のパワー密度を大きくするためのもので、その焦点を
ＴＯＦ−ＭＳ４のイオン入口直下に位置するように設定
されている。また、ハーフミラ−７は、片側からのレー
ザ光は通過させ、その反対側からのレーザ光は反射する
もので、例えば誘電対多層膜蒸着石英板等を使用して、
レーザ装置３側からのレーザ光を通過させチャンバ１側
からのレーザ光を反射させるように構成されている。

チャンバ１の窓１ａと対向する側壁には、同様な窓１ｂ
が配設されており、その外方にはレンズ８を介して平面
反射ミラー５が配設されている。

この窓１ｂ側のレンズ８の焦点位置は、窓１ａ側のレン
ズ６と同様にＴＯＦ−ＭＳ４のイオン入口直下となるよ
うに設定されている。

次に、以上の本発明実施例の作用を述べる。

チャンバ１内を所定の真空度に保った状態で、試料Ｓの
表面にイオンガン２からの一次イオンを照射する。これ
によって試料Ｓの表面がスパッタされ、試料Ｓの上方に
中性の原子雲が発生する。

この状態でレーザ装置３を駆動すると、その出力光はハ
ーフミラ−７を経てレンズ６に入射し、窓１ａを介して
原子雲に集光照射される。原子雲を透過したレーザ光は
窓１ｂを透過してレンズ８に入射し、ここで平行光とな
って平面反射ミラー５に入射する。平面反射ミラー５に
よって反射された平行レーザ光は、再びレンズ８に入射
して窓１ｂを介して原子雲に集光照射される。

そして、この原子雲を透過した反射光は、窓１ａを経て
レンズ６に入射し、ここで再び平行光となってハーフミ
ラ−７に導かれる。ハーフミラ−７は前記したようにチ
ャンバ１側からのレーザ光については反射させ、このハ
ーフミラ−７による反射光は、更にレンズ６および窓１
ａを介して原子雲に集光照射される。このように、レー
ザ装置３から出力されたレーザ光は、平面反射ミラー５
とハーフミラ−７間で複数回にわたって反射されること
になり、原子雲にはその分だけレーザ光の集光照射回数
が増加することになる。

これにより、原子雲中の原子がイオン化する量が増大し
、ＴＯＦ−ＭＳ４には大量のイオンが供給されることに
なる。

なお、本発明は以上の実施例に限らず、例えばハーフミ
ラ−７は必ずしも必要ではなく、これを省略することも
できる。ただし、この場合、レーザ光は平面反射ミラー
５による１回の反射にとどまり、原子雲への照射回数は
２回となる。

また、窓１ｂ側の平面反射ミラー５およびレンズ８は、
例えばこれらと同様の機能を持つ凹面鏡に変更すること
もできる。

更に、本発明は、試料表面をスパッタする手段として、
レーザ光の照射によるもの、すなわちレーザスパッタ法
を採用したものにも同様に適用できる。この場合、レー
ザスパッタによって原子雲中のある程度のものはイオン
化するが、本発明の適用によって、原子雲中に残る中性
原子が多量にイオン化され、前記した実施例と同等もし
くはそれ以上のイオン量が得られることが期待できる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、レーザ装置から
出力されたレーザ光が複数回にわたって原子雲に照射さ
れるので、レーザ光の利用効率が向上して、試料からス
パッタされた中性原子のイオン化される量が増大し、そ
の分子ＯＦ−ＭＳに導かれるイオン量が増加する。その
結果、ＴＯＦＭＳによる分析対象イオン量が増加して分
析精度が向上する。

しかも、チャンバの外方にミラーないしはレンズを増設
するだけでいいので、既設の装置に対しても容易に応用
できるとともに、チャンバ内は従来と同様の構成である
ことから、その真空度に影舌を及ぼす等の不具合も生じ
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成図、第２図は従来のレーザ
イオン化ＴＯＦ−ＭＳの構成図である。 １・・・・チャンバ゛ ｌａ、ｌｂ・・・・窓 ２・・・・イオンガン ３・・・・レーザ装置 ４、、、、Ｔ　ＯＦ−Ｍ　Ｓ ５・・・・平面反射ミラー ６８・・・・レンズ ７・・・・ハーフミラ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. チャンバ内の試料表面から生成した原子雲に、チャンバ
   外のレーザ装置からのレーザ光を集光照射することによ
   ってその原子をイオン化し、そのイオンを飛行時間型質
   量分析計に導いて質量分析を行う装置において、上記チ
   ャンバを挟んで上記レーザ装置に対向してレーザ光を反
   射するミラーを設け、その反射レーザ光をも上記原子雲
   に照射するよう構成したことを特徴とするレーザイオン
   化飛行時間型質量分析計。