JPH039259A - Mass spectrometer by high-repetition laser stimulation - Google Patents

Mass spectrometer by high-repetition laser stimulation

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JPH039259A
JPH039259A JP1142216A JP14221689A JPH039259A JP H039259 A JPH039259 A JP H039259A JP 1142216 A JP1142216 A JP 1142216A JP 14221689 A JP14221689 A JP 14221689A JP H039259 A JPH039259 A JP H039259A
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ion
mass
ions
signal
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JP1142216A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Maruo
丸尾 哲也
Yoshikazu Honma
本間 芳和
Masaru Kurosawa
黒沢 賢
Yoshiichi Ishii
芳一 石井
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To allow the mass analysis with a high sensitivity and good quantitative characteristic by irradiating the surface of a sample with repeatedly generated pulse laser beams, making mass sepn. of the generated ions and making measurement only when the ions arrive at an ion detector. CONSTITUTION:The sample 5 is irradiated, via a condenser system 4, with the pulse lasers 3 generated from a pulse laser generator 1 by receiving the high-repetition pulse signals form a signal generator 2. The ions 6 evaporated from the sample 5 are accelerated and converged by a leader electrode 7 and are made incident to a mass spectrograph 8. The spectrograph 8 makes the mass sepn. of only the prescribed ion and makes the ion incident to the ion detector 9. The detector 9 has a detecting time limiting means which operates only when the ion arrives at the detector. An ion detecting part 10 generates a signal by detecting the ion and an AND circuit 12 outputs a pulse when this signal and the delay signal from a delay signal generator 11 arrive simultaneously at the AND circuit. The pulses are counted by a pulse counter 13.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被分析物である試料を荷電ビームやレーザビ
ーム等でスパッタし、その試料表面から発生するイオン
の質量スペクトルを測定することによって試料の質量分
析を行う微量質量分析装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention sputters a sample, which is an analyte, with a charged beam, a laser beam, etc., and measures the mass spectrum of ions generated from the surface of the sample. The present invention relates to a micro mass spectrometer that performs mass spectrometry of a sample.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

被分析物である試料に一次イオンビームを照射し、それ
によって試料表面からスパッタされる二次イオンを検出
し、その強度から試料中の元素濃度を測定する二次イオ
ン質量分析法は、代表的な微量分析法として従来より利
用されてきた。その他、試料にレーザビームを照射し、
それによって発生するイオンを検出するレーザマイクロ
質量分析法もある。以下、図に従って従来の二次イオン
質量分析方法とレーザマイクロ質量分析方法に用いる装
置の概要を説明する。
Secondary ion mass spectrometry is a typical method that irradiates a sample (analyte) with a primary ion beam, detects secondary ions sputtered from the sample surface, and measures the element concentration in the sample from the intensity of the secondary ions. It has traditionally been used as a microanalysis method. In addition, by irradiating the sample with a laser beam,
There is also a laser micromass spectrometry method that detects the ions generated thereby. Below, an outline of the apparatus used in the conventional secondary ion mass spectrometry method and the laser micro mass spectrometry method will be explained according to the figures.

第4図にその二次イオン質量分析装置の概略構成を示す
。第4図において、21はアルゴンあるいは酸素等のガ
スや金属ガスをイオン化してイオンと−ム22を発生す
るイオンビーム発生装置であυ、このイオンビーム22
はイオンレンズ23を用いて収束した後、走査電極24
により該イオンビーム22を走査して試料25の表面を
衝撃する。すると、イオンビーム22の衝撃によ多試料
25の表面から二次イオン26がスパッタされる。
FIG. 4 shows a schematic configuration of the secondary ion mass spectrometer. In FIG. 4, 21 is an ion beam generator that ionizes gas such as argon or oxygen or metal gas to generate ions and beams 22.
After converging using the ion lens 23, the scanning electrode 24
The ion beam 22 is scanned to impact the surface of the sample 25. Then, secondary ions 26 are sputtered from the surface of the sample 25 due to the impact of the ion beam 22.

この二次イオン26は引き出し電極2γにょシ加速され
、質量分析計28で質量分離されたのち、この質量分離
されたイオンは一個一個がイオン検出器29で計数され
て測定されるものとなっている。
These secondary ions 26 are accelerated by the extraction electrode 2γ and are mass-separated by the mass spectrometer 28, and then each mass-separated ion is counted and measured by the ion detector 29. There is.

第5図は本装置で測定したQaAgの質量スペクトルを
示すもので1りシ、図に示したように、二次イオン質量
分析法は、スパッタにより発生するイオン分−個−個パ
ルス検出できるため非常に高感度な微量分析法である。
Figure 5 shows the mass spectrum of QaAg measured with this device.As shown in the figure, secondary ion mass spectrometry can detect individual pulses of ions generated by sputtering. This is an extremely sensitive microanalysis method.

しかし、イオンビーム22によりスパッタされる二次イ
オン26の発生効率は、イオンの元素様によυ異なる。
However, the generation efficiency of the secondary ions 26 sputtered by the ion beam 22 varies depending on the element of the ions.

そのため、GaAs中に同量含まれるGaとAsの二次
イオン強度は、第5図に示したように3桁程度異なって
しまう。さらに、二次イオンの発生効率は試料の組成に
よっても変化するため、同一の元素においても試料が異
なれば強度は異なる。これらの理由により、二次イオン
質量分析法においては、二次イオン強度から直接元素濃
度を求めることはできず、定量性に問題がある。
Therefore, the secondary ion strengths of Ga and As contained in the same amount in GaAs differ by about three orders of magnitude, as shown in FIG. Furthermore, the generation efficiency of secondary ions varies depending on the composition of the sample, so even if the same element is used, different samples will have different intensities. For these reasons, in secondary ion mass spectrometry, it is not possible to directly determine the element concentration from the secondary ion intensity, and there is a problem in quantitative performance.

また、第6図にレーザマイクロ質量分析装置の概略構成
を示す。ここで、31はパルスレーザ発生装置で、高輝
度紫外パルスレーザ32を発生する。このパルスレーザ
32はレンズ33により集光され試料340表面に照射
される。このパルスレーザ32の照射によ多試料34か
らレーザ蒸発イオン35が発生すると、該レーザ蒸発イ
オン35は引き出し電極36により加速集束され、飛行
時間型質量分析器3Tに入射する。このとき、飛行時間
型質量分析器3Tの内部で軽いイオンは速く、重いイオ
ンは遅く飛行するため、イオン検出器38に到着する時
間はレーザ蒸発イオン35の質量が大きい程遅くなる。
Further, FIG. 6 shows a schematic configuration of a laser micro mass spectrometer. Here, 31 is a pulse laser generator that generates a high-intensity ultraviolet pulse laser 32. This pulsed laser 32 is focused by a lens 33 and irradiated onto the surface of a sample 340. When laser evaporated ions 35 are generated from the sample 34 by irradiation with the pulsed laser 32, the laser evaporated ions 35 are accelerated and focused by the extraction electrode 36 and enter the time-of-flight mass spectrometer 3T. At this time, since lighter ions fly faster and heavier ions fly slower inside the time-of-flight mass spectrometer 3T, the time to arrive at the ion detector 38 becomes slower as the mass of the laser-evaporated ions 35 increases.

そのため、同一の質量を持つレーザ蒸発イオン35は同
時にイオン検出器38に入射し、電流に変換される。こ
れによって、電流強度の時間変化をオシロスコープ39
で計測することにより質量スペクトルを得るものとなっ
ている。
Therefore, the laser-evaporated ions 35 having the same mass simultaneously enter the ion detector 38 and are converted into electric current. This allows the oscilloscope 39 to monitor changes in current intensity over time.
A mass spectrum is obtained by measuring the mass.

第7図はかかるレーザマイクロ質量分析法で測定したG
aAsの質量スペクトルを示すものであシ、図に示した
ように、レーザマイクロ質量分析法では、GaAaの強
度がほぼ等しく、定量性の良い測定方法であることが分
る。しかし、全ての質量のレーザ蒸発イオンを同一のイ
オン検出器で測定するため、発生量の多い組成元素イオ
ンの妨害により微量不純物イオンの検出は困難となる。
FIG. 7 shows G measured by such laser micromass spectrometry.
This shows the mass spectrum of aAs.As shown in the figure, it can be seen that in laser micromass spectrometry, the intensities of GaAa are almost equal, and it is a measurement method with good quantitative properties. However, since laser-evaporated ions of all masses are measured with the same ion detector, it becomes difficult to detect trace impurity ions due to interference from constituent element ions that occur in large amounts.

また、イオンがIQ  cps+以上発生するため、パ
ルス計数法を用いることができず、二次イオン質量分析
法に比べて感度が悪くなっていた。
In addition, since ions are generated at IQ cps+ or higher, pulse counting cannot be used, resulting in poor sensitivity compared to secondary ion mass spectrometry.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

このように、上述した従来の二次イオン質量分析装置は
、二次イオン強度から直接元素濃度を求めることができ
ず、定量性に問題があった。また、従来のレーザマイク
ロ質量分析装置は、微小部分析や有機物分析に有効な方
法でおるが、感度、精度に問題があった。
As described above, the conventional secondary ion mass spectrometer described above cannot directly determine the element concentration from the secondary ion intensity, and has a problem in quantitative performance. Furthermore, conventional laser micromass spectrometers are an effective method for microscopic part analysis and organic substance analysis, but they have problems with sensitivity and accuracy.

本発明は以上の点に鑑み、かかる問題点を解決するため
になされたもので、その目的は、二次イオン質量分析法
と同程度の感度を持ち、かつ定量性の食込質量分析を実
現可能にした高繰り返しレーザ励起質量分析装置を提供
することにある。
In view of the above points, the present invention has been made to solve these problems, and its purpose is to realize quantitative intrusive mass spectrometry with a sensitivity comparable to that of secondary ion mass spectrometry. The object of the present invention is to provide a high-repetition laser excitation mass spectrometer.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

このような目的を達成するため、本発明の高繰り返しレ
ーザ励起質量分析装置は、信号発生器から発生する信号
を受けてパルスレーザビームを繰り返し発生するパルス
レーザ発生装置と、このパルスレーザビームを被分析物
である試料の表面に照射させる照射手段と、前記パルス
レーザビームの照射により試料の表面から発生するイオ
ンを質量分離し所望の質量のイオンのみを取り出す質量
分離手段と、この質量分離手段により質量分離されたイ
オンを検出するイオン検出器から成り、このイオン検出
器は、その質量分離されたイオンが該イオン検出器に到
達すると予想される時間のみに検出機能を動作させる検
出時間限定手段を有することを主たる特徴とするもので
ある。
In order to achieve such an object, the high repetition rate laser excitation mass spectrometer of the present invention includes a pulsed laser generator that repeatedly generates a pulsed laser beam in response to a signal generated from a signal generator, and a pulsed laser beam that receives the pulsed laser beam. An irradiation means for irradiating the surface of a sample which is an analyte; a mass separation means for mass-separating ions generated from the surface of the sample by irradiation with the pulsed laser beam and extracting only ions of a desired mass; It consists of an ion detector that detects mass-separated ions, and this ion detector has a detection time limiting means that operates the detection function only at the time when the mass-separated ions are expected to reach the ion detector. The main feature is that

さらに、本発明は、このような高繰り返しレーザ励起質
量分析装置においてイオンビーム発生装置と、核イオン
ビーム発生装置よ)発生したイオンビームによυ試料表
面tスパッタするための走査手段を具備し、パルスレー
ザによる分析を行うと同時に、イオンビームを発生し、
集光して走査しながら試料表面をスパッタさせることを
他の特徴とするものである。
Furthermore, the present invention includes an ion beam generator and a scanning means for sputtering the sample surface with the ion beam generated by the nuclear ion beam generator in such a high repetition laser excitation mass spectrometer, At the same time as performing analysis using a pulsed laser, an ion beam is generated,
Another feature is that the sample surface is sputtered while condensing and scanning the light.

〔作用〕[Effect]

したがって、本発明においては次のような作用効果を有
する。まず第1に、イオンの発生手段にレーザビームを
用いているため、従来のレーザマイクロ質量分析法と同
様定量性の良い測定を行うことができる。第2に、全て
の質量のイオンを検出対象とする飛行時間型質量分析器
を用いる従来のレーザマイクロ質量分析法と異なシ、セ
クター型や四重種型の質量分析器のような1種類の質量
のイオンのみを質量分離する質量分離手段を用いて、検
出したい質量の微量元素イオンのみを質量分離すること
ができる。これによυ、大量に発生する試料構成元素の
影響を除き、わずかに発生する微量元素イオンのみをパ
ルス計測することができるため、高感度分析が可能とな
る。第3に、二次イオン質量分析法なみの感度を得るた
めに、レーザを繰り返し発光させ、データを積算するこ
とにより感度、精度を高めることができる。ところカ現
状では、パルスレーザのパルス幅は数10nsses繰
り返し発光周波数は数百〜数千Hz程度と実際に発光し
ている時間は短いので、1パルス当たりのイオンの放出
量は多くても毎秒の積分量は非常に小さい。このため、
レーザが発生していない時間に発生するノイズの積分量
を無視できなくなる。
Therefore, the present invention has the following effects. First of all, since a laser beam is used as the means for generating ions, it is possible to perform measurements with good quantitative properties, similar to conventional laser micromass spectrometry. Second, unlike traditional laser micromass spectrometry, which uses time-of-flight mass spectrometers that detect ions of all masses, single-type laser micromass spectrometry, such as sector-type or quadruple-species mass spectrometers, By using a mass separation means for mass-separating only the ions having the same mass, it is possible to mass-separate only the trace element ions having the mass to be detected. This makes it possible to perform pulse measurements of only trace element ions that are generated in small quantities, excluding the effects of sample constituent elements that occur in large quantities, making highly sensitive analysis possible. Thirdly, in order to obtain sensitivity comparable to secondary ion mass spectrometry, sensitivity and accuracy can be increased by emitting light repeatedly from a laser and integrating data. However, at present, the pulse width of pulsed lasers is several tens of nanoseconds, and the repetition frequency is about several hundred to several thousand Hz, and the actual duration of light emission is short, so the amount of ions emitted per pulse is at most about 10,000 ions per second. The integral quantity is very small. For this reason,
It is no longer possible to ignore the integrated amount of noise generated during the time when the laser is not emitting.

そこで第4の特長として、検出時間の限定手段を用いて
イオンがイオン検出器に到着している時のみの測定を行
うことにより、SZN比を向上させて感度を高めること
もできる。
Therefore, as a fourth feature, the SZN ratio can be improved and the sensitivity can be increased by using detection time limiting means to perform measurements only when ions are arriving at the ion detector.

さらに、本発明によれば、パルスレーザによる分析を行
うと同時に、イオンビームを発生して走査しながら試料
表面をスパッタさせることにより、レーザビームによる
試料の蒸発を繰り返すことによって試料の表面から深さ
方向に分析を行う深さ方向分析は可能である。しかし、
現状のレーザビームはイオンビームに比べ均一性が悪い
ため、深さ方向分解能が悪くなる。そこで、試料をイオ
ンビームを用いて所望の深さまで均一にスパッタし、ス
パッタされた藺をレーザビームにより分析することによ
り所望の深さ位置での分析が可能となる。
Furthermore, according to the present invention, while performing analysis using a pulsed laser, an ion beam is generated and scanned to sputter the sample surface, thereby repeating evaporation of the sample by the laser beam, thereby increasing the depth from the surface of the sample. Depth direction analysis is possible. but,
Current laser beams have poor uniformity compared to ion beams, resulting in poor depth resolution. Therefore, by uniformly sputtering the sample to a desired depth using an ion beam and analyzing the sputtered straw using a laser beam, analysis at the desired depth becomes possible.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例による質量分析装置の概略構
成図である。第4図において、1はパルスレーザ発生装
置で、信号発生器2からの高繰り返しパルス信号を受け
て高輝度紫外のパルスレーザ3を発生する。このパルス
レーザ発生装置1から発生するパルスレーザ3は照射手
段としてのレーザ集光系4により集光され、試料5の表
面を衝撃する。このパルスレーザ3の衝撃により試料5
からレーザ蒸発イオン6が発生すると、該レーザ蒸発イ
オン6は引き出し電極1により加速収集され、質量分析
器8に入射する。このとき、質量分析器8は、例えばセ
レクタ型や四重極の質量分析器のような1種類の質量の
イオンのみを質量分離するものを用い、所定のイオンの
みを質量分離したうえ、その分離されたイオンをイオン
検出器9に入射する。そして、このイオン検出器9は、
質量分離されたイオンがそれに到達すると予想される時
間のみに検出機能を動作させるための検出時間限定手段
を有している。本実施例の場合、このイオン検出時間の
限定手段を有するイオン検出器9は、質量分離器8によ
り質量分離されたイオンを収集し電気パルスに変換する
イオン検出部1Gと、信号発生器2により発生する信号
を受けて所定の時間の後所定の時間幅の信号を発生する
ディレィ信号発生器11と、該ディレィ信号発生器11
より発生したディレィ信号とイオン検出部9から発生し
た電気パルスを同時に受けた時のみパルス信号を発生す
るアンド(論理積)回路12と、該アンド回路12から
のパルス信号を計数するパルス計数器13から構成され
ている。
FIG. 1 is a schematic diagram of a mass spectrometer according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a pulse laser generator, which receives a high repetition pulse signal from a signal generator 2 and generates a high intensity ultraviolet pulse laser 3. A pulsed laser 3 generated from this pulsed laser generator 1 is focused by a laser focusing system 4 serving as an irradiation means, and impacts the surface of a sample 5. The impact of this pulsed laser 3 causes the sample 5 to
When laser-evaporated ions 6 are generated, the laser-evaporated ions 6 are accelerated and collected by the extraction electrode 1 and enter the mass spectrometer 8 . At this time, the mass spectrometer 8 is a selector-type or quadrupole mass spectrometer that can mass-separate only ions of one type of mass. The ions are incident on the ion detector 9. This ion detector 9 is
It has a detection time limiting means for operating the detection function only at the time when the mass separated ions are expected to reach it. In the case of this embodiment, the ion detector 9 having means for limiting the ion detection time includes an ion detection section 1G that collects ions mass-separated by the mass separator 8 and converts them into electric pulses, and a signal generator 2. a delay signal generator 11 that receives a generated signal and generates a signal of a predetermined time width after a predetermined time; and the delay signal generator 11
an AND (logical product) circuit 12 that generates a pulse signal only when it simultaneously receives a delay signal generated by the ion detector 9 and an electric pulse generated from the ion detector 9; and a pulse counter 13 that counts the pulse signals from the AND circuit 12. It consists of

しかして、パルスレーザ3の衝撃により試料5の表面か
ら発生したレーザ蒸発イオン6は、数〜数10・Vの初
期エネルギを持つ。さらに試料5と引き出し電極γとの
間の電位差により加速される。
Therefore, the laser evaporated ions 6 generated from the surface of the sample 5 by the impact of the pulsed laser 3 have an initial energy of several to several tens of volts. Furthermore, it is accelerated by the potential difference between the sample 5 and the extraction electrode γ.

すると、この電位差は一定であるから、質量の小さなイ
オンは速く、大きなイオンは遅く進む。よって、所定の
質量のレーザ蒸発イオン6がイオン検出部10に到達す
るに要する時間は、質量に対応して決定される。ディレ
ィ信号発生器11は、信号発生器2からの信号を受けた
後、所定のイオンがイオン検出部10に到達するのに必
要な時間遅れたディレィ信号を発生する。このとき、初
期エネルギのバラツキの分だけレーザ蒸発イオンの速度
分布は拡がるため、ディレィ信号幅はそれに対応するだ
けの幅に設定しておく。従って、このディレィ信号とイ
オン検出部10からの電気パルスとのアンドをとること
により、レーザ蒸発イオン6が発生している時のみの検
出を行うことができる。これにより、レーザ蒸発イオン
6が発生していないときに発生するバックグラウンドノ
イズを除去し、S/N比を大幅に改善できる。この場合
、ディレィ信号発生器11より発生するディレィ信号の
時間幅を小さくするほどS/N比は改善されるが、時間
幅を小さくするほど速度分布の中心からはずれた速度を
持つレーザ蒸発イオン6を検出できなくなる。このため
、ディレィ信号はある程度の時間幅をとる必要がある。
Then, since this potential difference is constant, ions with smaller mass move faster and ions with larger mass move slower. Therefore, the time required for laser-evaporated ions 6 of a predetermined mass to reach the ion detection section 10 is determined in accordance with the mass. After receiving the signal from the signal generator 2, the delay signal generator 11 generates a delay signal delayed by a time necessary for a predetermined ion to reach the ion detection section 10. At this time, the velocity distribution of the laser-evaporated ions is widened by the variation in initial energy, so the delay signal width is set to a width corresponding to this. Therefore, by ANDing this delay signal and the electric pulse from the ion detection section 10, it is possible to detect only when the laser-evaporated ions 6 are being generated. As a result, background noise that occurs when laser-evaporated ions 6 are not generated can be removed, and the S/N ratio can be significantly improved. In this case, the S/N ratio is improved as the time width of the delay signal generated by the delay signal generator 11 is made smaller. cannot be detected. For this reason, the delay signal needs to have a certain time width.

また、本実施例に用い九イオン測定時間の限定手段のう
ち、アンド回路12の代わりに、パルス計数器13に外
部信号コントロールによる計数開始・終了機能を付加し
、ディレィ信号発生器11より発生した信号を用いてパ
ルス計数器13の計数開始・終了をコントロールしても
、上記と同様の効果が得られる。さらに、ディレィ信号
発生器11とアンド回路12を用いず、イオン検出部1
0か、らの信号を時間分解して記憶するメモリによって
全ての信号を記憶し、測定後、レーザ蒸発イオン6が発
生した時間に対応する部分の測定値のみを利用しても、
イオン検出の時間限定手段の機能は同等である。
In addition, among the means for limiting the nine ion measurement time used in this embodiment, instead of the AND circuit 12, the pulse counter 13 is provided with a counting start/stop function controlled by an external signal, and the delay signal generator 11 generates a count. Even if the pulse counter 13 starts and ends counting using a signal, the same effect as described above can be obtained. Furthermore, without using the delay signal generator 11 and the AND circuit 12, the ion detector 1
Even if all the signals are stored in a memory that time-resolves the signals from 0 to 0 and stores them, and after measurement, only the measured values of the portion corresponding to the time when the laser-evaporated ions 6 are generated are used,
The functionality of the time limiting means for ion detection is equivalent.

第2図は、本発明装置により測定し九〇aAmの質量ス
ペクトルの一例を示すものであり、この質量スペクトル
は、二次イオン質量分析法に比べ、2つの優れた点を持
っている。第4に、GaとAsの強度がほぼ等しく、レ
ーザ蒸発イオン強度が試料の濃度に良く対応している。
FIG. 2 shows an example of a mass spectrum of 90aAm measured by the apparatus of the present invention, and this mass spectrum has two advantages over secondary ion mass spectrometry. Fourth, the intensities of Ga and As are almost equal, and the laser evaporation ion intensity corresponds well to the concentration of the sample.

第2に二次イオン質量分析法におけるS/N比を比較す
ると、Qa強度が両者でほぼ等しいのに対して、本発明
ではバツクグラウンドレベルが低く、SZN比が良い。
Second, when comparing the S/N ratio in secondary ion mass spectrometry, the Qa intensity is almost the same in both methods, whereas the background level is low and the SZN ratio is good in the present invention.

これは、二次イオン質量分析法においては二次イオンが
連続的に弱く発生するのに対し、レーザ蒸発イオンが、
レーザが照射された非常に短い時間の間に強く発生する
ため、本発明のようにイオンが発生するときのみの測定
を行うことによりバックグラウンドレベルを低減できる
からである。以上2点により、二次イオン質量分析法と
同等以上の感度を持ち、かつ、定量性を飛躍的に向上し
た測定であることが明らかである。
This is because in secondary ion mass spectrometry, secondary ions are generated continuously and weakly, whereas laser-evaporated ions are
This is because ions are strongly generated during a very short period of time when the laser is irradiated, so by measuring only when ions are generated as in the present invention, the background level can be reduced. From the above two points, it is clear that this measurement has a sensitivity equal to or higher than that of secondary ion mass spectrometry and has dramatically improved quantitative performance.

第3図は本発明による質量分析装置の他の実施例であり
、深さ方向の分析を可能としたものである。本実施例は
第1図に示した実施例の構成にイオンビームを作用させ
たものであり、14はイオンビーム発生装置、15はイ
オンビーム発生装置14より発生したイオンビーム、1
6はこのイオンビーム15を集束させるためのイオンレ
ンズ、1Tは集束したイオンビーム15を走査し、試料
5に照射するための走査電極である。
FIG. 3 shows another embodiment of the mass spectrometer according to the present invention, which enables analysis in the depth direction. In this embodiment, an ion beam is applied to the configuration of the embodiment shown in FIG.
6 is an ion lens for focusing this ion beam 15, and 1T is a scanning electrode for scanning the focused ion beam 15 and irradiating it onto the sample 5.

本実施例における質量分析法を次に説明すると、これは
、まずイオンビーム発生装置14より発生したイオンビ
ーム15がイオンレンズ16により集束された、走査電
極11によね走査されて試料5の表面を衝撃する。する
と、この試料5の表面は、イオンビーム15の衝撃によ
りスパッタされるため、所望の深さまでスパッタされた
試料5の表面に第4図の実施例と同様パルスレーザ3を
照射し、試料5の表面から発生するレーザ蒸発イオン6
を質量分析する。このように本発明によると、第1図の
実施例と従来の二次イオン質量分析装置とを組み合わせ
ることにより、試料5の定量性のよい深さ方向の分析が
可能となる。
The mass spectrometry method in this embodiment will be explained next. First, an ion beam 15 generated by an ion beam generator 14 is focused by an ion lens 16 and scanned by a scanning electrode 11 to scan the surface of a sample 5. Shock. Then, the surface of the sample 5 is sputtered by the impact of the ion beam 15, so the pulsed laser 3 is irradiated onto the sputtered surface of the sample 5 to a desired depth as in the embodiment shown in FIG. Laser vaporized ions generated from the surface 6
Perform mass spectrometry. As described above, according to the present invention, by combining the embodiment shown in FIG. 1 with the conventional secondary ion mass spectrometer, it becomes possible to analyze the sample 5 in the depth direction with good quantitative properties.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の高繰り返しレーザ励起質
量分析装置によれば、繰り返し発生するパルスレーザビ
ームを被分析物である試料の表面に照射し、そのパルス
レーザビームの照射により試料表面から発生するイオン
を質量分離して所望の質量のイオンのみを取り出し、こ
の質量分離されたイオンを検出するに際し、その検出時
間の限定手段を用いてイオンがイオン検出器に到達して
いる時のみ測定を行うことにより、二次イオン質量分析
法と感度が同等以上で、かつ定量性の良い微量分析を行
うことができる。
As explained above, according to the high repetition rate laser excitation mass spectrometer of the present invention, the surface of a sample, which is an analyte, is irradiated with a repeatedly generated pulsed laser beam, and the When detecting the mass-separated ions by mass-separating the ions to be detected, a means for limiting the detection time is used to measure only when the ions reach the ion detector. By doing so, it is possible to perform trace analysis with a sensitivity equal to or higher than that of secondary ion mass spectrometry and with good quantitative properties.

また、本発明によれば、パルスレーザビーAKよる分析
を行うと同時に、イオンビームを走査しながら、試料表
面をスパッタさせることにより、試料の表面から深さ方
向の位置での分析を行うこともできる。
Furthermore, according to the present invention, while performing analysis using pulsed laser beam AK, it is also possible to perform analysis at a position in the depth direction from the surface of the sample by sputtering the sample surface while scanning the ion beam. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例による質量分析装置の概略構
成図、第2図はこの実施例装置により測定したG1As
の質量スペクトルを示す図、第3図は本発明の他の実施
例を示す概略構成図、第4図は従来の二次イオン質量分
析装置の概略図、第5図は第4図の二次イオン質量分析
装置で測定し九〇a Asの質量スペクトルを示す図、
第6図は従来のレーザマイクロ質量分析装置の概略図、
第7図は従来のレーザマイクロ質量分析装置により測定
し九〇aAsの質量スペクトルを示す図である。 1・・・・パルスレーザ発生装置、2・・・・信号発生
器、3・・拳・パルスレーザ、4・・・・レーザ集光系
、5・・・・試料、6・・・・レーザ蒸発イオン、T・
・・・引き出し電極、8・・・・質量分析器、9・・・
・イオン検出器、10・・・拳イオン検出部、1111
・・−ディレィ信号発生器、12争・・・アンド回路、
13・−・・パルス計数器、14・・・Oイオンビーム
発生装置、15−・・・イオンビーム、16・・・・イ
オンレンズ、17・・・・走査電極。
Fig. 1 is a schematic diagram of a mass spectrometer according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows G1As measured by this embodiment.
3 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional secondary ion mass spectrometer, and FIG. 5 is a diagram showing the secondary ion mass spectrometer of FIG. A diagram showing the mass spectrum of 90a As measured with an ion mass spectrometer,
Figure 6 is a schematic diagram of a conventional laser micro mass spectrometer;
FIG. 7 is a diagram showing a mass spectrum of 90aAs measured by a conventional laser micro mass spectrometer. 1...Pulse laser generator, 2...Signal generator, 3...Fist/pulse laser, 4...Laser focusing system, 5...Sample, 6...Laser Evaporated ion, T.
...Extraction electrode, 8...Mass spectrometer, 9...
・Ion detector, 10...Fist ion detection section, 1111
...-Delay signal generator, 12 races...AND circuit,
13--Pulse counter, 14--O ion beam generator, 15--Ion beam, 16--Ion lens, 17--Scanning electrode.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)繰り返し信号を発生する信号発生器、該信号発生
器から発生する信号を受けてパルスレーザビームを発生
するパルスレーザ発生装置、前記パルスレーザビームを
被分析物である試料の表面に照射させる照射手段、前記
パルスレーザビームの照射により試料の表面から発生す
るイオンを質量分離し所望の質量のイオンのみを取り出
す質量分離手段、該質量分離手段により質量分離された
イオンを検出するイオン検出器より成り、かつ前記イオ
ン検出器は、前記質量分離されたイオンが前記イオン検
出器に到達すると予想される時間のみに検出機能を動作
させる検出時間限定手段を有することを特徴とする高繰
り返しレーザ励起質量分析装置。
(1) A signal generator that generates a repetitive signal, a pulsed laser generator that generates a pulsed laser beam in response to the signal generated by the signal generator, and irradiates the surface of a sample, which is an analyte, with the pulsed laser beam. An irradiation means, a mass separation means for mass-separating ions generated from the surface of the sample by irradiation with the pulsed laser beam and extracting only ions of a desired mass, and an ion detector for detecting the ions mass-separated by the mass separation means. and the ion detector has a detection time limiting means that operates the detection function only at the time when the mass-separated ions are expected to reach the ion detector. Analysis equipment.
(2)検出時間限定手段を持つたイオン検出器は、信号
発生器から発生する信号を受けた後所定の時間幅の信号
を発生するディレィ信号発生器と、質量分離手段により
質量分離されたイオンを収集し電気パルスに変換するイ
オン検出部と、前記ディレィ信号発生器より発生したデ
ィレィ信号と前記イオン検出部から発生した電気パルス
を同時に受けた時のみパルス信号を発生するアンド回路
と、該アンド回路からのパルス信号を計数するパルス計
数器から成ることを特徴とする請求項1に記載の高繰り
返しレーザ励起質量分析装置。
(2) Ion detectors with detection time limiting means include a delay signal generator that generates a signal with a predetermined time width after receiving a signal generated from a signal generator, and a delay signal generator that generates a signal with a predetermined time width after receiving a signal generated from a signal generator, and ions that have been mass separated by a mass separation means. an ion detection section that collects and converts it into an electric pulse; an AND circuit that generates a pulse signal only when receiving a delay signal generated from the delay signal generator and an electric pulse generated from the ion detection section at the same time; 2. The high repetition rate laser excitation mass spectrometer according to claim 1, further comprising a pulse counter that counts pulse signals from the circuit.
(3)検出時間限定手段を持つたイオン検出器は、信号
発生器から発生する信号を受けた後所定の時間幅の信号
を発生するディレィ信号発生器と、質量分離手段により
質量分離されたイオンを収集し電気パルスに変換するイ
オン検出部と、前記ディレィ信号発生器からのディレィ
信号により前記イオン検出部からの電気パルスの計数を
動作させるパルス計数器から成ることを特徴とする請求
項1に記載の高繰り返しレーザ励起質量分析装置。
(3) Ion detectors with detection time limiting means include a delay signal generator that generates a signal with a predetermined time width after receiving a signal generated from a signal generator, and a delay signal generator that generates a signal with a predetermined time width after receiving a signal generated from a signal generator, and ions that have been mass separated by a mass separation means. and a pulse counter that operates to count the electrical pulses from the ion detection section using a delay signal from the delay signal generator. High repetition rate laser excitation mass spectrometer as described.
(4)検出時間限定手段を持つたイオン検出器は、質量
分離手段により質量分離されたイオンを収集し電気パル
スに変換するイオン検出部と、該イオン検出部からの信
号を時間分解して記憶するメモリから成ることを特徴と
する請求項1に記載の高繰り返しレーザ励起質量分析装
置。
(4) An ion detector with detection time limiting means includes an ion detection section that collects ions that have been mass separated by a mass separation means and converts them into electrical pulses, and a time-resolved signal from the ion detection section that is stored. 2. The high repetition rate laser excitation mass spectrometer according to claim 1, further comprising a memory for storing data.
(5)イオンビーム発生装置と、該イオンビーム発生装
置より発生したイオンビームにより前記試料表面をスパ
ツタするための走査手段を具備するととを特徴とする請
求項1〜4に記載の高繰り返しレーザ励起質量分析装置
(5) High repetition laser excitation according to any one of claims 1 to 4, further comprising an ion beam generator and a scanning means for sputtering the sample surface with the ion beam generated by the ion beam generator. Mass spectrometer.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006240693A (en) * 2005-03-04 2006-09-14 Hellermann Tyton Co Ltd Binding and tightening tool
KR20150124452A (en) 2014-03-31 2015-11-05 세이렌가부시끼가이샤 laminated sheet
CN108305826A (en) * 2018-04-03 2018-07-20 常州英诺激光科技有限公司 External electromagnetic field normal pressure open-type laser mass spectrograph

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