JPH04298948A

JPH04298948A - 荷電粒子抽出装置

Info

Publication number: JPH04298948A
Application number: JP3336404A
Authority: JP
Inventors: Stephen P Thompson; スティーブン　ポール　トンプソン; Mark G Dowsett; マーク　ジー　ダウセット
Original assignee: Kratos Analytical Ltd
Current assignee: Kratos Analytical Ltd
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1991-10-22
Publication date: 1992-10-22
Anticipated expiration: 2017-10-15
Also published as: GB2250858B; JP3333533B2; US5164594A; GB2250858A; GB9022897D0

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】

【０００１】

【産業上の技術分野】本発明は試料から発生された荷電
粒子を抽出する装置に関する。このような装置は、例え
ば質量分析装置において１次イオンビーム、速原子や速
中性子、レーザふく射、或はミクロ局地的な放電の衝撃
により融除された固体或は液体試料からイオンを質量分
析システムのアナライザ（検光子）にイオンを移送する
ために用いられる。資料からのイオン、所謂る２次イオ
ンは融除（アブレーション）プロセスにおいて直接に発
生可能であり、また融除された物質の引き続くイオン化
により発生可能でもある。二重焦点式磁気セクタ質量分
析計（ＤＦＭＳｓ）や飛行時間式質量分析計（ＴＯＦｓ
）に関しては、典型的に５ｋｅＶないし１０ｋｅＶの領
域で２次イオンにとってエネルギーを順次分析せしめる
ことが必要である。したがって２次イオンは、質量分析
計の空間および質量分解能に関し拡散された固有エネル
ギーの効果を最小にするために試料を出る時または試料
から出ると直ちに正規には強く加速される。

【０００２】

【従来技術、および発明が解決しようとする課題】材料
科学、特に半導体デバイスの製造、高温超伝導体の製造
および同種の領域における最近の発展は、現在使用され
ているような装置において不適切な点を顕著に示してい
る。多層固体の分析においては、同時の高感度のみなら
ず深い奥行の分解能を達成することが必要である。粒子
が１次イオンや中性子ビームにより誘導されるスパッタ
リングプロセス、即ち深い奥行の分解能を達成するため
に２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）として知られてい
る技術により発生される場合には、資料の表面に垂直な
方向に１次ビームの衝撃エネルギーを減少し、かつ試料
の侵食された領域を確実に平坦に残すことが必要である
。

【０００３】粒子抽出装置が試料から正荷電の２次イオ
ンの抽出を利用できるように分極された高い静電抽出電
界を発生する手段を具備する場合、１次イオンビームが
正に荷電されれば、ビームは試料に到達するために或る
衝撃エネルギーをもたねばならないような抽出電界によ
り遅延するよう妨げられ偏向されることになる。更に１
次イオンビームが試料全体にわたって走査される場合、
高抽出電界は１次イオンの衝撃角をしてスパッタ速度の
局部的変化を起させる試料のまわりに変化せしめて、こ
の局部的変化は順次試料から発生される２次イオンの密
度の局部的変化をひきおこし、これによって試料の平面
的でない侵食を導くに至る。

【０００４】更に二者択一的にその代りに、１次イオン
ビームが負に荷電されたイオンを含む場合には、周知の
装置を用いて１０ｋｅＶよりずっと少い試料に関して１
次イオンビームの衝撃エネルギーを使用することは不可
能となり、このことにより奥行（深さ）の分解能を結果
的に減損せしめることになる。試料から正荷電の２次イ
オンの抽出を利用するように分極されている高抽出電界
が存在する場合には、このように負に荷電された１次ビ
ームはまた正に荷電された１次ビームに関し上記した結
果を得ることになる。

【０００５】荷電粒子の抽出用の周知の装置に対する別
の問題点は、試料内のある成分に関する質量分析計の検
出感度は、試料領域の周りの電極を被覆していた試料か
ら予め放出された粒子の復帰に帰因する背景信号および
真空系の残留ガス中に含まれる先に放出された粒子の吸
着作用によって制限される可能性があることである。し
たがって、試料領域の直接包囲する領域において良好な
真空を維持することが肝要である。しかしながら、粒子
を抽出する現存する装置の、２重焦点式磁気セクタ質量
分析計システムにおいて使用されるような必要性により
、必要な静電的抽出電界を得るために、電極を試料に接
近させることは困難となる。これにより試料領域がポン
プされ得る効率を減少させ、したがって放出された粒子
が電極から移動可能であり、かつ残留ガスを試料に移動
せしめる可能性のある確率を増加させることになる。

【０００６】荷電粒子を抽出する周知の装置に関する別
の欠点は、試料の平面性からの離脱によって抽出電界の
局部的揺らぎを引き起こすように、静電的高抽出電界を
もつ装置において位相的にパターン化された或は起伏に
富んだ試料の解析に対して発生する。このことにより試
料からスパッタされて出たイオンをして発散的な軌道上
に発生せしめることになり、２次イオンが質量分析計用
のアナライザに捕捉されなくなる可能性を生ずる。質量
分析計が顕微的なモードで動作している場合に質量分析
計は小さな深みの焦点の不利益を受け、このことは完全
製造または一部製造の半導体装置の解析における特殊な
問題点である。

【０００７】荷電粒子を抽出する周知の装置はまた別の
不利益を蒙るものであり、それは絶縁性試料の解析にお
いて使用されるならば、試料から放出された荷電粒子の
形式における電荷の抽出と共に、荷電された１次イオン
ビームにより引き起された帯電状態が、試料表面電位の
漸進的変化に導かれ、遂には１次ビームが試料から偏向
されることになるという不利益である。１次イオンビー
ムが正イオンを含む場合に、試料から正の２次イオンの
抽出を用いるように分極されている抽出電界に対して、
鈍感な電荷補償を生ずるように適切なエネルギーをもつ
電子ビームを用いて試料を同時にボンバード（衝撃）す
ることにより試料の荷電は緩和される可能性がある。静
電的抽出電界が高い値の荷電粒子を抽出する周知の装置
において、このような電荷補償を実行するために電子ビ
ームを使用することは、２次電子が試料から容易に失わ
れるので有効なことではない。

【０００８】周知の装置の別の不都合な点は、一定の出
入口開口を有する質量分析計のような装置が、試料から
射出された２次イオン列の線形倍率を与える光学系を用
いて、試料から大きな立体角に最初に射出されたイオン
が付随する角度縮小のために質量分析計により受け入れ
られ得る場合、イオンを小さな試料領域から最も有効に
集めることである。イオンを大きな試料領域全体から有
効に集めるためには、質量分析計を小さな静的視野に対
して最適化し、この視野を適切な光学装置により所望の
試料領域全体にわたって掃引する手段を与えることが必
要である。ビーム走査板もしくは所謂る二重偏向走査シ
ステムの使用により、０．５ｍｍの直径までの視野は、
静電的高抽出電界が小さな抽出用空隙と組合わせられれ
ば達成可能である。しかしながら極めて薄い層の分析を
したり、試料の横方向および奥行の分布を同時に両方検
査しようとする場合、２ｍｍ２までの試料面積をアドレ
ス指定することが必要である。このことは、試料走査段
を使用することなく荷電粒子を抽出する現在の装置に対
しては不可能である。

【０００９】液体と液体懸濁液の分析においては別の問
題点が発生する。静電的高抽出電界の存在において、液
体の表面は分裂して試料から射出された粒子に重大な不
安定性をもたらす可能性がある。更に必要な密結合の抽
出用光学系は、試料を包囲する領域において真空系のポ
ンプ能力を減少することになる。試料のまわりの領域に
おける高ガス圧は試料からのイオンの輸送を禁止し、粒
子を抽出する装置の電極間に破壊的なアークを発生する
可能性がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上記問
題点が少くとも軽減される試料から放出された荷電粒子
を抽出する装置を提供することにある。本発明によれば
、試料から放出された荷電粒子を抽出する装置が提供さ
れ、該装置は、粒子の選択された進行方向に沿って非線
型である電気ポテンシャルを発生する電極手段であって
、結果としての電界が該電極手段の領域に実質的に閉込
められており、該電界は、該射出された粒子により得ら
れた初期電位勾配が該電界の非線型性に基因する最終電
位勾配に比較して小であるようになっているもの；およ
び該電極手段から移行する粒子の軌道を荷電粒子分析手
段の入力に整合するのに有効な焦点合わせ手段；とを具
備するものである。分析器が二重焦点式磁気スペクトロ
メータである場合、焦点合わせ手段は、該スペクトロメ
ータの入力スリットにおいてイオンの光学的瞳孔（ひと
み）を発生するのに有効である。

【００１１】本発明に係る装置の使用により試料から抽
出されたイオンと同一極性の１次イオンは、静電的抽出
電界の強い領域の実質的な外側を進行することにより試
料に到達することが可能なことが知られよう。したがっ
て、試料表面に対し法線方向に測定された１５０ｅＶ以
下の１次イオンの衝撃エネルギーをもつことが可能であ
り、一方、試料面への法線に対し６０゜以下の衝撃角を
維持する。

【００１２】更に、試料から抽出された粒子に対し反対
の極性の１次イオンはまた、抽出電界の強い領域の外側
に移動することにより試料に達することが可能である。それからまた、試料の面に垂直に１５０ｅＶ以下の１次
イオン衝撃エネルギーをもたせることが可能であり、一
方１次イオンの電位が試料電位と同じ電位において浮動
するならば、法線に対し衝撃角を３５゜以下に維持し、
または１次イオンが試料電位において浮動しなければ抽
出電位の大きさより１ｋｅＶ大きな値に維持する。また
、低エネルギーの電荷補償用の低エネルギー電子ビーム
は本発明に従って容易に装置に具体化され得ることが知
られよう。

【００１３】電極手段は同心の平面状電極により包囲さ
れる管状電極を適切に具備する。正イオンが試料から抽
出されるべきものである場合、管状電極は試料に関し負
電位に維持されることになる。択一的に、負イオンが試
料から集められる場合、管状電極は試料に関し正の電位
に保持されることになる。管状電極は正規に分析器への
入力と同じ電位に保持され；これは通常接地されている
。平面状電極は試料の電位に近い電位に通常維持される
。

【００１４】一つの特定な実施例において、平面状電極
は一様な抽出用電界を与えるように、管状電極と同じ電
位に切換え可能である。試料からの正イオンの速い抽出
をするために、管状電極の電位は平面状電極に関し負と
され得るが、平面状電極の電位は試料に関して負に保持
されるが、実質的には分析器への入力と同じ電位に保持
される。分析器への入力は通常は接地されている。択一
的に更に、試料からの負イオンの速い抽出用に管状電極
は平面状電極に関し負電位に保持されることになり、之
に反し、平面状電極は試料に対し負電位に保持されるが
、実質的には分析器への入力と同じ電位に保持されるこ
とになる。

【００１５】平面状電極は、試料から粒子を抽出するよ
うに１次放射は試料に指向され得る開口を適切に含んで
いる。本発明の第２の特長によれば、試料から射出され
た荷重粒子を抽出する方法が提供され、該方法は、粒子
の選択された進行方向に沿って非線型である電位を発生
する段階を具備し、結果としての電界は実質的に電位を
発生するのに用いられる電極手段の領域に実質的に閉込
められ、該電界は、射出された粒子の得た最初の電位勾
配が電界の非線型性により最終の電位勾配に比較すると
小であるようになっているもの；および該荷電粒子分析
手段への入力まで、電極手段から移行する粒子の軌道に
マッチするように粒子を焦点合わせする段階とを具備す
るものである。本発明に従う装置の一実施例は、実施の
みにより、該実施例に包含されたＳＩＭＳ装置の概略図
である添付図面を参照してこゝに説明することにする。

【００１６】

【実施例】図面を参照すれば、本発明の装置は典型的に
０．５ｋｅＶないし５０ｋｅＶの領域にあるエネルギー
をもつ一次イオンまたは中性子源１を具備する。粒子源
１からのビームは含浸後退レンズ３を介して試料２の表
面に向けられる。平面状電極４は試料２に隣接して設置
され、この平面状電極は、試料２の表面を衝撃するため
に、粒子源１からのビームが通過する開口を有している
。平面電極４における別の開口内部において、共軸管状
電極５が設置され、該管状電極は大きな直径の２個の部
分における試料２から平面状電極４により囲まれた電極
の部分への方向において展延している。加速用非対称ア
インゼル（ユニポテンシャル）レンズ７は、電極５の直
径の減少した部分に隣接する電極５の拡大直径部の穴に
設置される。別の加速用アインゼルレンズ９は、管状電
極の一部分の間に位置決めされ、試料２から遠方にあり
、質量分析計のアナライザ（図示してない）への入口ス
リット１３に隣接している管状電極５の部分に位置決め
されている。電界規定を行うための開口１４はスリット
１３とアナライザの間に位置している。電子銃１５もま
た設けられ、これは含浸用後退レンズ１６を介して平面
状電極４における別の開口を介して試料２に対し、低エ
ネルギー電子のビームをして指向させることを可能にし
ている。

【００１７】装置の使用において、サンプル２の表面は
、好都合にアース電位である電位Ｖ２’に維持されてい
るスペクトロメータ分析器の入射スリット１３に関して
正の電位Ｖ１に維持される。界浸減速レンズ（ｉｍｍｅ
ｒｓｉｏｎ　　ｒｅｔａｒｄｉｎｇ　　ｌｅｎｓｅ）３
，１６と平面電極４は、また管状電極５が電位Ｖ２に維
持されるのに対して正電位Ｖ１に維持される。

【００１８】従って、装置の使用においてソース１から
のイオンビームは、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉ
ｎｇ）として知られるプロセスによってサンプルから原
子と分子のサンプル断片を放射するのに有効であり、こ
れら粒子の断片は放射プロセスの間にイオン化される。ソース１からのイオンビームの動作によってサンプル２
から飛び散った正の二次イオンは、サンプル表面２、平
面電極４そして同軸管状電極５の間に発生した非線型静
電界によって集められる。サンプルと様々なレンズに与
えられる電位は、サンプルの仮想フィールドイメージが
無限方向に形成されるように、そして実際の焦点（ｒｅ
ａｌ　　ｐｕｐｉｌ）６が管状電極５の内径内部に形成
されるようにする。加速非対象アインゼルレンズ（ｅｉ
ｎｚｅｌｌｅｎｓｅ）７は仮想焦点１７と共にサンプル
２の実像８を形成し、仮想焦点１７はサンプル２の方向
へ少し後方へ移される。第二の加速アインゼルレンズ９
は，サンプル２の実際の焦点１０と実像１１を形成し、
二次イオンビームの粒子は入射スリット１３と第三の加
速アインゼルレンズ１２によって開口１４を定義するフ
ィールドへ運ばれる。

【００１９】典型的には、管状電極５の先端はサンプル
２の表面から１０ｍｍであろう。管状電極の先端は平面
電極４と同一平面（ｃｏ−ｐｌａｎａｒ）にあるか又は
それよりサンプル２に近いであろう。このことは短い焦
点距離対物レンズ（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）をもって、し
かしながら前記管状電極と前記サンプル間の空間へ広い
視野で引っ込み可能な高倍率光学顕微鏡の導入を許容す
る。大きな抽出ギャップ（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　　ｇ
ａｐ）はサンプル上に渡る領域を抽出することを可能に
する。これは残余ガスの吸着によるバックグラウンド信
号を減ずる。広い抽出ギャップは、抽出電極から分析さ
れる領域へと戻る先に飛び散った材料の可能性を大いに
減じ、従って、特にほんの５ｍｍの抽出ギャップしかも
たない現在入手可能な市場で売られている装置と比較し
てメモリ効果によるバックグラウンドを減ずる。

【００２０】管状電極５はスペクトロメータの分析器へ
の入射スリット１３と同じ電位であり、そしてサンプル
面２と管状電極５の間でＶ１とＶ２の中間電位を維持す
る電極が存在しないことから、サンプル２によって排出
された二次イオンのエネルギーは、ひとたびイオンが管
状電極５に入射されたならばスペクトロメータの実質的
に通過エネルギーに等しいことが分かる。

【００２１】従って、静電的抽出領域の形はソース１か
らの主イオンビームが平面電極４とサンプル２の表面の
間でいかなるネット（ｎｅｔ）加速や減速も受けない。さらに、ソース１からのビーム軌道は平面電極４と管状
電極５から成る電極システムによって造られる非線型領
域の強い部分のほぼ外部に存在する。

【００２２】もしソース１からの主イオンが電位Ｖ１で
フローティングであるならば、低いエネルギー主イオン
の高電流がソース１、そしてサンプル２から排出された
二次イオンによって作られた主イオンの相対的な極性に
関わりなくサンプル２の表面へ送られてもよいことが分
かる。もしイオンソースがイオン光減速界浸レンズ、電
位Ｖ１に保持されている最後の電極３内に終端されるな
らば、この状態はサンプル２から排出された二次イオン
と同じ極性をもつソース１からの主イオンに対するのと
同じである。

【００２３】ソース１によって作られた主イオンはサン
プル２によって放出された二次イオンと反対極性であり
、ネット加速電位が存在し、そしてサンプル２の表面上
の主イオン衝突をともなう最小エネルギーは電位Ｖ１マ
イナスＶ２プラスイオンソース１の閾値エネルギーを通
した加速に対応したるエネルギーを有するであろう。この状態は、加速界浸レンズとしてのソース１内の最後
のレンズ３の使用によって、そして電位Ｖ１のレンズ内
の最後の電極を維持することによって確実とすることが
できる。

【００２４】そこではサンプル２は全体的に又は部分的
に隔離したサンプルであり、従って電荷補償を達成する
ためにソース１５からの電極ビームでサンプル２を同時
に照射する必要があり、電子ソース１５は簡易に静電的
な抽出領域外部におかれてもよいことが分かり、さらに
はソース１５からの電子ビーム軌道は電極システム４と
６によって作られる非線型領域の強い部分のほぼ外部に
あることが分かる。

【００２５】もしレンズ１６が電位Ｖ１’，に維持され
、もしＶ１がサンプル２からの負イオンの抽出を促進す
るためにスペクトロメータ入射スリット１３の電位Ｖ２
に関して負であるならば、ソース１５からの表面２上の
衝突電子にともなう最小エネルギーは電位電位Ｖ１マイ
ナスＶ２プラスソース１５の閾値エネルギーを通して加
速された電子エネルギーに相当することが分かるであろ
う。サンプル２上の瞬時の電界傾斜は非常に小さく作ら
れ、その結果、二次電子を増加する主電子による電荷補
償は有効であり制御可能であることが分かる。なぜなら
ば、サンプルの数ミクロン以内の電界傾斜は、負イオン
の収集を促進するために極性づけられた抽出領域をもっ
てほとんどゼロに減じられるかもしれないからであり、
そこでは正に荷電された主イオンビームはソース１によ
って作られ、少量の過剰正電荷は自動安定電荷補償メカ
ニズムを作るために低エネルギー二次電子の捕獲をもた
らす低電位ウエル（ｗｅｌｌ）を形成する。

【００２６】電極構造４，５によって、最初の光の焦点
６は先の抽出構成の場合とは反対にリアルであり、最初
の光の焦点は荷電粒子抽出構成の光システムの入射開口
内に生じることが分かる。この理由から、光学系は非常
に大きな視野を示し、そこでは二次イオンは軸から１ｍ
ｍ以上離れた距離でサンプル２によって放射され、これ
らはスペクトロメータの分析器へ適合されてもよい。

【００２７】また、アインゼルレンズ７，９，１２と共
に電極構造４，５によって、スペクトロメータの静的視
野は、大きな、中間のそして小さな静的視野に対して正
確にマッチングすることで３００ミクロン以上から１０
ミクロン以下に調整されてもよい。同様に、装置の静的
視野は、領域開口内で領域イメージの正確な位置付けを
ゆるやかにすることが可能なように分析器の入射スリッ
ト上に焦点を正確に焦点付ける必要をもって、３００ミ
クロン以上から１０ミクロン以下へ連続的に調整されて
もよい。従って、装置の動的視野は２ｓｑ．ｍｍｓへ拡
張されるかもしれない。

【００２８】電極構造４，５へ与えられる非線型領域は
、従来の一様な抽出領域を生成するために従来領域へ素
早く切り換えられてもよい。アインゼルレンズ７，９，
１２は、焦点６，１０、イメージ８，１１そして分析器
への開口１３の間で必要な相互関係を保持する間、その
ような一様な抽出領域からスペクトロメータの分析器へ
イオンを完全に適合させるために配置され、そして十分
な数である。

【００２９】また、電極構造４，５によって作られる非
線型領域は、サンプル２の領域で大きく増加された電位
傾斜を作るために調整されてもよいことが分かる。その
ような場合、サンプル２によって放射される正イオンの
収集を促進するために、平面電極４は静電抽出領域が極
性付けられる時にスペクトロメータの分析器への入射開
口１３の電位Ｖ２より本質的により負である電位Ｖ１で
保持される。あるいは平面電極４は、サンプル２から放
射される負イオンの収集を促進するために領域が極性付
けられる時スペクトロメータの分析器の入射開口の電位
Ｖ２より本質的により正である電位Ｖ１で保持されるで
あろう。さらに、平面電極４へ与えられる電位Ｖ１は、
もし要求されるならば一様な抽出領域を生成するために
管状電極６のそれのように同じ電位Ｖ２へ切り換えられ
てもよいことが分かる。

【００３０】イオン抽出構成に関する例によって述べら
れた特定の実施例に対して、本発明はまたソースからの
抽出電子に対する構成にも関連することが分かる。さら
に、非線型領域はレーザによるポストイオン化（ｐｏｓ
ｔ−ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）が小さな電位傾斜のみ含む
サンプル上の領域内で起こることを許容することが分か
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷電粒子抽出構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１…ソース２…サンプル３，１６…界浸レンズ４…平面電極５…管状電極６，７，９，１２…アインゼルレンズ１０…実焦点１１…仮想イメージ１３…入射スリット１４…開口１５…電子ソース１７…仮想焦点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　サンプル（２）から放射された荷電粒
子を抽出するための装置であって、該装置は、選ばれた
粒子の伝播方向に沿って非線型である電気的ポテンシャ
ルを生成するための電極手段（４，５）であり、その結
果としての電界が実質的に電極手段（４，５）の領域に
限られ、該電界は放射された粒子によって体験される初
期電位傾斜が電界の非線型性による最終電位傾斜と比較
して小さいもの、および電極手段から荷電粒子分析器手
段の入力（１３）へ通過する粒子の軌道を適合させるの
に有効な焦点合わせ手段（７，９，１２）から構成され
ることを特徴とする装置。
【請求項２】　　分析器はマススペクトロメータであり
、そして焦点手段はマススペクトロメータの入口で光焦
点を作るのに有効であることを特徴とする請求項１記載
の装置。
【請求項３】　　分析器は二重焦点磁気スペクトロメー
タであり、そして焦点手段はスペクトロメータの入射ス
リット（１３）でイオン光焦点を作るのに有効であるこ
とを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】　　サンプルへの電極手段（４，５）対称
軸の投影に沿った電界はサンプル表面（２）で小さくそ
して電極手段（４，５）の方向への電位傾斜において突
然変化することなく単調増加することを特徴とする先の
請求項のいずれか一つに記載の装置。
【請求項５】　　電極システム（４，５）の対称性は円
筒状であり、その軸またはサンプルと分析器の入力（１
３）間の二つのいかなる結合においても反射平面をもつ
平面であることを特徴とする請求項１から４のいずれか
一つに記載の装置。
【請求項６】　　主ビームは荷電粒子からなりそして結
果としての強電界領域のほぼ外側のサンプル表面へ伝達
されることを特徴とする先の請求項のいずれか一つに記
載の装置。
【請求項７】　　サンプル（２）の表面荷電の補償を促
すために結果としての強電界領域のほぼ外側のサンプル
表面へ伝達される電子の低エネルギービームを生成する
ための手段を含むことを特徴とする先の請求項のいずれ
か一つに記載の装置。
【請求項８】　　ポストイオン化、例えば、ポストイオ
ン化されたイオンが拡散された小さなエネルギーをもっ
てマススペクトロメータに入るために実質的に小さな電
界を含むサンプルに近い量において行われる電子衝突や
レーザを含むことを特徴とする先の請求項のいずれか一
つに記載の装置。
【請求項９】　　表面から抽出されたイオン軌道は電極
手段（４，５）の近くの強電界外部にあるサンプル表面
の粗雑さによって実質的に影響されないことを特徴とす
る先の請求項のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】　　電極手段（４，５）は同心円状の平
面電極（４）によって囲まれた管状電極（５）から成る
ことを特徴とする先の請求項のいずれか一つに記載の装
置。
【請求項１１】　　分析器への入力（１４）と同じ電位
（Ｖ２）で管状電極（５）を保持するための手段を含む
ことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】　　サンプル（２）のそれに近い電位（
Ｖ１）で平面電極（４）を維持するための手段を含むこ
とを特徴とする請求項１０又は１１のいずれか一つに記
載の装置。
【請求項１３】　　一様な抽出領域を作るために、管状
電極（５）と同じ電位へ平面電極（４）を切り換えるた
めの手段を含むことを特徴とする請求項１０から１２の
いずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】　　平面電極（４）と比較して負の管状
電極（５）の電位を保持するための手段、そしてサンプ
ル（２）と比較して負ではあるが分析器への入力（１４
）と実質的に同じ電位（Ｖ２）である平面電極（４）の
電位を保持するための手段を含むことを特徴とする請求
項１０から１３のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１５】　　平面電極（４）と比較して正電位に
管状電極（５）を、そして平面電極（４）をサンプル（
２）と比較して正電位ではあるが実質的に分析器への入
力（１３）と同じ電位に保持するための手段を含むこと
を特徴とする請求項１０から１３のいずれか一つに記載
の装置。
【請求項１６】　　平面電極（４）はそれを通して主放
射がサンプル（２）からの粒子を抽出するためにサンプ
ルにおいて向けられる開口を含むことを特徴とする請求
項１０から１５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１７】　　サンプル表面と抽出電極の間の大き
なギャップは改善されたポンピングが先に分析された表
而と残存ガスによる汚染を減じることを可能にすること
を特徴とする先の請求項のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１８】　　サンプル（２）から放射された荷電
粒子を抽出するための方法であって、該方法は選ばれた
粒子の進行方向に沿って非線型である電気的ポテンシャ
ルを生成する段階、その結果としての電界が実質的に電
気的ポテンシャルを作るのに使われる電極手段の領域に
限られること、該電界は放射された粒子によって体験さ
れる初期電位傾斜が電界の非線型性による最終電位傾斜
と比較して小さくする段階、および電極手段から荷電粒
子分析器手段の入力（１３）へ移行する粒子の軌道に適
合させるように粒子の焦点を合わせる段階、から構成さ
れることを特徴とする方法。