JPH0427665B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は同軸型直衝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
の質量に関係するので、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。この原理に基く分析装置として従来
から第２図に示すような同軸型直衝突イオン散乱
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はスリツ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にはスリツト
２の開口と一致させて開口が設けてあつて、イオ
ンビームが通過するようにしてある。Ｓは試料で
スリツト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で入射方向とほゞ反対向きに
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つて異り、エネルギーの大
なる粒子程早く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、スリツト上でそのスペクト
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つて直衝突型イオ
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
でなく、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つている。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ツクグラウンドを強
める。また試料に衝突した入射イオンが反撥され
る際多くは中性化する。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つているものと
して区別して扱うべきであるが、これを混合した
まゝ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。

（発明が解決しようとする課題） 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照射イオンビ
ームに含まれている中性粒子を除き、試料から散
乱される粒子から荷電粒子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かれることで
測定出力におけるバツ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
スペクトルを正確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はスリツト、３は粒子検出器、でＳが
試料であり、Ｏは試料面におけるイオンビーム照
射点である。その照射点Ｏとスリツト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がスリツト２の開口を通るように配
置してある。検出器３はスリツト２の背後に配置
され、スリツト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ツト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
印加してある。この構成によりスリツト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Ｏ点に入射するようにしてあ
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2θ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
子とは方向がほゞ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
ーが低くなつているので散乱粒子中のイオン成分
はデフレクタ４で図点線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とスリツト２との間において５はチ
ヨツパでパルス変調器６により印加される信号に
よつてイオン源１から放射されるビームＢを周期
的に振る。振られたビームＢが丁度スリツト２の
開口を通るときだけ、ビームＢがスリツト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変換回路８の出力電圧
によつて試料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
ずらせて配置し、検出器と試料との間にデフレク
タを配置してこれに直流電圧を印加しておくこと
によつて、試料を照射するビームから中性粒子を
除去できたので測定されるエネルギースペクトル
のバツクグラウンドが低下し、試料から散乱され
る粒子のうちイオン成分は上記デフレクタによつ
て進路が曲げられ、中性粒子はデフレクタ間を直
進することによつてイオンと中性粒子とを区別し
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
ロツク図、第２図は従来例を説明する図である。 １……イオン源、２……スリツト、３……検出
器、Ｓ……試料、４……デフレクタ、５……チヨ
ツパ、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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ イオン源から出射されるイオンビームをスリ
   ツトを通して試料に照射し、試料から照射イオン
   ビームの入射方向と略反対の方向に散乱される粒
   子を、上記スリツトと試料の間に配置され上記照
   射イオンビーム貫通開口を有する粒子検出器によ
   つて検出するようにし、上記照射イオンビームを
   チヨツピングすることによつて散乱粒子の飛行時
   間を検出し、散乱粒子のエネルギーを判定する型
   のイオン散乱分光装置において、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
   ームが上記中心軸上に置かれたスリツトを通過す
   るように配置し、上記中心軸上において上記スリ
   ツ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れに直流電圧を印加し
   て、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
   うに上記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直進通過
   したものが粒子検出器に入射するようにしたこと
   を特徴とするイオン散乱分光装置。