JPH04334857A - 直衝突イオン散乱分光装置 - Google Patents
直衝突イオン散乱分光装置Info
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- JPH04334857A JPH04334857A JP3138319A JP13831991A JPH04334857A JP H04334857 A JPH04334857 A JP H04334857A JP 3138319 A JP3138319 A JP 3138319A JP 13831991 A JP13831991 A JP 13831991A JP H04334857 A JPH04334857 A JP H04334857A
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- Japan
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- ion
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000004969 ion scattering spectroscopy Methods 0.000 claims description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 41
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 24
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
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- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は試料にイオンビームを照
射し、入射方向と反対の方向に散乱される粒子のエネル
ギー分析により、試料表面の元素分析等を行う直衝突イ
オン散乱分光装置で、散乱粒子のエネルギー分析に飛行
時間型エネルギー分析器を用いた型の装置に関する。
射し、入射方向と反対の方向に散乱される粒子のエネル
ギー分析により、試料表面の元素分析等を行う直衝突イ
オン散乱分光装置で、散乱粒子のエネルギー分析に飛行
時間型エネルギー分析器を用いた型の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】飛行時間型エネルギー分析器を用いた直
衝突イオン散乱分光装置は、試料にイオンビームを照射
するイオン源の光軸つまりイオンビームの中心線と略平
行に試料からイオン源の方向に散乱されて来る粒子をエ
ネルギー分析するので、エネルギー分析器の中心線が照
射イオンビームの中心線と一致するように、エネルギー
分析器が配置される。飛行時間によるエネルギー分析で
は、試料により散乱された粒子の夫々の速度差が検出可
能な時間差となって現れる程度の飛行距離が必要である
から、エネルギー分析器における粒子検出器は照射イオ
ンビームの中心線上で試料から或る程度以上の距離だけ
離れている必要があり、イオン源はこの粒子検出器より
も更に試料から離れた位置に配置される。しかしこのよ
うにイオン源から試料までの距離が長いと、イオンビー
ムを試料上で微小点に収束させることが困難となり、従
来の飛行時間型直衝突イオン散乱分光装置では試料面の
微小点の分析を行うことができなかった。
衝突イオン散乱分光装置は、試料にイオンビームを照射
するイオン源の光軸つまりイオンビームの中心線と略平
行に試料からイオン源の方向に散乱されて来る粒子をエ
ネルギー分析するので、エネルギー分析器の中心線が照
射イオンビームの中心線と一致するように、エネルギー
分析器が配置される。飛行時間によるエネルギー分析で
は、試料により散乱された粒子の夫々の速度差が検出可
能な時間差となって現れる程度の飛行距離が必要である
から、エネルギー分析器における粒子検出器は照射イオ
ンビームの中心線上で試料から或る程度以上の距離だけ
離れている必要があり、イオン源はこの粒子検出器より
も更に試料から離れた位置に配置される。しかしこのよ
うにイオン源から試料までの距離が長いと、イオンビー
ムを試料上で微小点に収束させることが困難となり、従
来の飛行時間型直衝突イオン散乱分光装置では試料面の
微小点の分析を行うことができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は飛行時間型エ
ネルギー分析器を用いた直衝突イオン散乱分光装置で試
料面の微小点の分析も可能にしようとするものである。
ネルギー分析器を用いた直衝突イオン散乱分光装置で試
料面の微小点の分析も可能にしようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】試料前面に照射イオンビ
ーム偏向手段を配置し、イオン源の光軸と飛行時間型エ
ネルギー分析器の光軸とを斜交させ、イオン源から出射
されたイオンビームを試料前面の上記イオンビーム偏向
手段により飛行時間型エネルギー分析器の光軸に沿うよ
うに偏向させるようにした。
ーム偏向手段を配置し、イオン源の光軸と飛行時間型エ
ネルギー分析器の光軸とを斜交させ、イオン源から出射
されたイオンビームを試料前面の上記イオンビーム偏向
手段により飛行時間型エネルギー分析器の光軸に沿うよ
うに偏向させるようにした。
【０００５】
【作用】イオン源と飛行時間型エネルギー分析器とは互
いの光軸が斜交して同軸上にはないから、イオン源を試
料から見て飛行時間型エネルギー分析器の粒子検出手段
より後方に置かねばならないと云う制約はなくなり、イ
オン源はその外形が試料からの直衝突散乱成分の粒子検
出手段に向かう経路をさまたげない範囲で任意に試料に
近接させて配置することができ、イオンビームを試料面
の微小点に収束させることが可能となる。
いの光軸が斜交して同軸上にはないから、イオン源を試
料から見て飛行時間型エネルギー分析器の粒子検出手段
より後方に置かねばならないと云う制約はなくなり、イ
オン源はその外形が試料からの直衝突散乱成分の粒子検
出手段に向かう経路をさまたげない範囲で任意に試料に
近接させて配置することができ、イオンビームを試料面
の微小点に収束させることが可能となる。
【０００６】
【実施例】図１に本発明の一実施例装置を示す。図で１
はイオン銃で、一次イオンの生成および加速を行ってイ
オンビームＩを形成する。２はビームチョッピング用電
極で通常電圧が印加されてイオンビームを側方へ反らせ
ており、周期的に短時間印加電圧が０になってイオンビ
ームは直進し、小孔３を通過して試料に入射する。イオ
ンビームの経路の途中において、４はエネルギーフィル
タとしての平行電極で、試料を照射する一次イオンビー
ムＩを単色化し、選別されたエネルギーの一次イオンが
小孔５を通過する。６は試料であって、７はその試料前
面に置かれたイオンビーム偏向用平行電極であり、こゝ
で一次イオンの軌道は曲げられて、試料前面の開口８を
通過し、試料面に垂直に入射する。イオン源１から試料
６までのイオン光学系はエネルギーフィルタ４によって
選別されるエネルギーの一次イオンのビームが試料面で
収束するように構成され、試料面の微小点に一次イオン
が入射せしめられる。
はイオン銃で、一次イオンの生成および加速を行ってイ
オンビームＩを形成する。２はビームチョッピング用電
極で通常電圧が印加されてイオンビームを側方へ反らせ
ており、周期的に短時間印加電圧が０になってイオンビ
ームは直進し、小孔３を通過して試料に入射する。イオ
ンビームの経路の途中において、４はエネルギーフィル
タとしての平行電極で、試料を照射する一次イオンビー
ムＩを単色化し、選別されたエネルギーの一次イオンが
小孔５を通過する。６は試料であって、７はその試料前
面に置かれたイオンビーム偏向用平行電極であり、こゝ
で一次イオンの軌道は曲げられて、試料前面の開口８を
通過し、試料面に垂直に入射する。イオン源１から試料
６までのイオン光学系はエネルギーフィルタ４によって
選別されるエネルギーの一次イオンのビームが試料面で
収束するように構成され、試料面の微小点に一次イオン
が入射せしめられる。
【０００７】試料面に入射した一次イオンは一部はイオ
ンのまゝ、他の一部は電荷を失って中性粒子となって試
料面から色々な方向に散乱されるが、そのうち入射イオ
ンの方向と反対の方向即ち今の場合試料面に垂直の方向
に散乱された成分（直衝突散乱成分）が開口８を通過し
て上方に向かう。これら直衝突散乱成分中、イオンは、
偏向用電極７により図で左方に曲げられ、その曲がりの
程度はイオンのエネルギーによって異なるので、イオン
検出用マイクロチヤンネルプレート９上に直衝突散乱イ
オンのエネルギースペクトルを形成する。マイクロチャ
ンネルプレートは入射粒子を電子に変換し、変換された
電子がアレー状センサ１０により検出されて散乱イオン
のエネルギースペクトルのデータとなる。
ンのまゝ、他の一部は電荷を失って中性粒子となって試
料面から色々な方向に散乱されるが、そのうち入射イオ
ンの方向と反対の方向即ち今の場合試料面に垂直の方向
に散乱された成分（直衝突散乱成分）が開口８を通過し
て上方に向かう。これら直衝突散乱成分中、イオンは、
偏向用電極７により図で左方に曲げられ、その曲がりの
程度はイオンのエネルギーによって異なるので、イオン
検出用マイクロチヤンネルプレート９上に直衝突散乱イ
オンのエネルギースペクトルを形成する。マイクロチャ
ンネルプレートは入射粒子を電子に変換し、変換された
電子がアレー状センサ１０により検出されて散乱イオン
のエネルギースペクトルのデータとなる。
【０００８】試料６から垂直上方に散乱された中性粒子
は偏向電極７の作用を受けないから垂直上方に直進する
。この中性粒子軌道の中心線Ｎが本願明細書で云う所の
飛行時間型エネルギー分析器の光軸である。垂直上方に
進行した中性粒子は粒子検出手段であるマイクロチャン
ネルプレート１１に入射する。この場合中性粒子の検出
は位置分解能を必要としない。粒子が一個入射する毎に
マイクロチャンネルプレート１１の集電極１１ａからは
一個のパルス信号が出力され、これが時間弁別回路１２
に入力される。一次イオンビームがチョッピング用電極
でチョッピングされて、小孔３を通過した時点、つまり
、チョッピング電極２の印加電圧が解除された時点から
、マイクロチャンネルプレート１１の集電極からパルス
信号が出力されるまでの時間が散乱中性粒子のエネルギ
ーによって変わるから、時間弁別回路１２は、チョッピ
ング電極２の印加電圧が０になった瞬間から計時動作を
スタートさせ、パルス信号が印加される迄の時間を計時
し、一定時間中のこの計時データを横軸を時間にとり、
縦横を各長さ時間データの出現度数にとって記録するこ
とにより、直衝突散乱粒子中の中性粒子のエネルギース
ペクトルを得る。
は偏向電極７の作用を受けないから垂直上方に直進する
。この中性粒子軌道の中心線Ｎが本願明細書で云う所の
飛行時間型エネルギー分析器の光軸である。垂直上方に
進行した中性粒子は粒子検出手段であるマイクロチャン
ネルプレート１１に入射する。この場合中性粒子の検出
は位置分解能を必要としない。粒子が一個入射する毎に
マイクロチャンネルプレート１１の集電極１１ａからは
一個のパルス信号が出力され、これが時間弁別回路１２
に入力される。一次イオンビームがチョッピング用電極
でチョッピングされて、小孔３を通過した時点、つまり
、チョッピング電極２の印加電圧が解除された時点から
、マイクロチャンネルプレート１１の集電極からパルス
信号が出力されるまでの時間が散乱中性粒子のエネルギ
ーによって変わるから、時間弁別回路１２は、チョッピ
ング電極２の印加電圧が０になった瞬間から計時動作を
スタートさせ、パルス信号が印加される迄の時間を計時
し、一定時間中のこの計時データを横軸を時間にとり、
縦横を各長さ時間データの出現度数にとって記録するこ
とにより、直衝突散乱粒子中の中性粒子のエネルギース
ペクトルを得る。
【０００９】上述実施例におけるエネルギーフィルタ４
および偏向電極７は夫々磁場を用いたものに変えること
ができる。イオン銃自体が出射イオンを単色化する選別
機能を有しているときはエネルギーフィルタ４は不要で
ある。偏向電極７はこの実施例では２枚の平行平板電極
であるが、Ｘ方向Ｙ方向２対の平行電極とし、Ｘ方向（
図の紙面に平行）の電場を発生する電極（図１の電極７
）に一定の偏向用バイアス電圧Ｖｏに重ねてＸ方向走査
用電圧Ｖを印加し、Ｙ方向電場を発生する電極にはＹ方
向走査用電圧Ｖ’を印加するようにして試料面を走査す
るようにすることもできる。このようにして試料面小範
囲の直衝突散乱粒子による像を得ることができる。この
場合走査範囲は散乱粒子の取出し方向を制限する小孔８
の大きさで限定されることになる。
および偏向電極７は夫々磁場を用いたものに変えること
ができる。イオン銃自体が出射イオンを単色化する選別
機能を有しているときはエネルギーフィルタ４は不要で
ある。偏向電極７はこの実施例では２枚の平行平板電極
であるが、Ｘ方向Ｙ方向２対の平行電極とし、Ｘ方向（
図の紙面に平行）の電場を発生する電極（図１の電極７
）に一定の偏向用バイアス電圧Ｖｏに重ねてＸ方向走査
用電圧Ｖを印加し、Ｙ方向電場を発生する電極にはＹ方
向走査用電圧Ｖ’を印加するようにして試料面を走査す
るようにすることもできる。このようにして試料面小範
囲の直衝突散乱粒子による像を得ることができる。この
場合走査範囲は散乱粒子の取出し方向を制限する小孔８
の大きさで限定されることになる。
【００１０】
【発明の効果】本発明によればイオン銃の光軸を飛行時
間型エネルギー分析器の光軸上に配置しなくてよいから
、試料に充分近づけて設置することができ、試料面の微
小部分の直衝突イオン散乱分光分析が可能となり、照射
イオンが試料の微小部分に収束されているので照射領域
の照射粒子密度が高く、分析の感度，精度が向上する。 また、中性粒子と散乱イオンを分離して同時に測定でき
るため構造解析が容易になる。
間型エネルギー分析器の光軸上に配置しなくてよいから
、試料に充分近づけて設置することができ、試料面の微
小部分の直衝突イオン散乱分光分析が可能となり、照射
イオンが試料の微小部分に収束されているので照射領域
の照射粒子密度が高く、分析の感度，精度が向上する。 また、中性粒子と散乱イオンを分離して同時に測定でき
るため構造解析が容易になる。
【図１】 本発明の一実施例の側面図１ イオ
ン銃 ２ チョッピング用電極 ３ 小孔 ４ エネルギーフィルタ ５ 小孔 ６ 試料 ７ 偏向用電極 ８ 開口 ９ マイクロチャンネルプレート１１ マ
イクロチャンネルプレート１２ 時間弁別回路
ン銃 ２ チョッピング用電極 ３ 小孔 ４ エネルギーフィルタ ５ 小孔 ６ 試料 ７ 偏向用電極 ８ 開口 ９ マイクロチャンネルプレート１１ マ
イクロチャンネルプレート１２ 時間弁別回路
Claims (1)
- 試料前面に照射イオンビーム偏向手段を配置し、イオン
源の光軸と飛行時間型エネルギー分析器の光軸とを斜交
させ、イオン源から出射された照射イオンビームを試料
前面の上記偏向手段で飛行時間型エネルギー分析器の光
軸に沿うように偏向させるようにしたことを特徴とする
直衝突イオン散乱分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138319A JP2926666B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 直衝突イオン散乱分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138319A JP2926666B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 直衝突イオン散乱分光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04334857A true JPH04334857A (ja) | 1992-11-20 |
| JP2926666B2 JP2926666B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=15219121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3138319A Expired - Lifetime JP2926666B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 直衝突イオン散乱分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926666B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013054937A1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Mass spectrometer |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02145947A (ja) * | 1988-11-26 | 1990-06-05 | Shimadzu Corp | イオン散乱分光装置 |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP3138319A patent/JP2926666B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02145947A (ja) * | 1988-11-26 | 1990-06-05 | Shimadzu Corp | イオン散乱分光装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013054937A1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Mass spectrometer |
| US8957392B2 (en) | 2011-10-13 | 2015-02-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Mass spectrometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2926666B2 (ja) | 1999-07-28 |
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