JPH05114383A - マイクロイオンビーム形成装置 - Google Patents
マイクロイオンビーム形成装置Info
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- JPH05114383A JPH05114383A JP3299683A JP29968391A JPH05114383A JP H05114383 A JPH05114383 A JP H05114383A JP 3299683 A JP3299683 A JP 3299683A JP 29968391 A JP29968391 A JP 29968391A JP H05114383 A JPH05114383 A JP H05114383A
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- accelerating tube
- ion beam
- entrance
- electrodes
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 19
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明のマイクロイオンビーム形成装置の目
的は、加速管入口に存在する幾段かの電極間に接続され
た抵抗の抵抗値を変えて、加速管の電位分布に勾配を持
たせることによって、加速管入口付近の電場を弱め、加
速管入口付近でのレンズ効果の影響を小さくして、虚像
の拡大を抑えることを可能にすることである。 【構成】この発明はイオン源より引き出されたイオンビ
ームを対物スリットの開口を通過させ、複数の電極を多
段に配置した加速管で加速してから、四重極レンズで集
束し、試料上に像を結ぶマイクロイオンビーム形成装置
において、上記加速管の多段の電極間の各々に抵抗を接
続し、各抵抗の抵抗値を上記加速管の入口から出口に向
かって順次増加させ、上記加速管の電位分布に勾配を持
たせたことを特徴とするものである。
的は、加速管入口に存在する幾段かの電極間に接続され
た抵抗の抵抗値を変えて、加速管の電位分布に勾配を持
たせることによって、加速管入口付近の電場を弱め、加
速管入口付近でのレンズ効果の影響を小さくして、虚像
の拡大を抑えることを可能にすることである。 【構成】この発明はイオン源より引き出されたイオンビ
ームを対物スリットの開口を通過させ、複数の電極を多
段に配置した加速管で加速してから、四重極レンズで集
束し、試料上に像を結ぶマイクロイオンビーム形成装置
において、上記加速管の多段の電極間の各々に抵抗を接
続し、各抵抗の抵抗値を上記加速管の入口から出口に向
かって順次増加させ、上記加速管の電位分布に勾配を持
たせたことを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はマイクロイオンビーム
形成装置に関するものである。
形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロイオンビーム形成装置は
図６に示されており、同図において、イオン源１の前方
には、イオンビームを集束するアインツェルレンズ２、
所望のイオン種のみを選別する質量分析電磁石３、数μ
ｍ〜数十μｍの開口を持つ対物スリット４、イオンビー
ムを加速する加速管５、イオンビームを集束する四重極
レンズ６、試料７の順序で、これらが同一軸線上に間隔
をおいて配置されている。
図６に示されており、同図において、イオン源１の前方
には、イオンビームを集束するアインツェルレンズ２、
所望のイオン種のみを選別する質量分析電磁石３、数μ
ｍ〜数十μｍの開口を持つ対物スリット４、イオンビー
ムを加速する加速管５、イオンビームを集束する四重極
レンズ６、試料７の順序で、これらが同一軸線上に間隔
をおいて配置されている。
【０００３】このようなマイクロイオンビーム形成装置
において、イオン源１より引き出されたイオンビーム
は、アインツェルレンズ２で集束された後、質量分析電
磁石３で所望のイオン種のみに選別され、その後、対物
スリット４に至り、その開口で物点が形成される。対物
スリット４の開口を出たイオンビームは、加速管５で加
速された後、四重極レンズ６で集束され、その後、試料
７上に像を結ぶ。
において、イオン源１より引き出されたイオンビーム
は、アインツェルレンズ２で集束された後、質量分析電
磁石３で所望のイオン種のみに選別され、その後、対物
スリット４に至り、その開口で物点が形成される。対物
スリット４の開口を出たイオンビームは、加速管５で加
速された後、四重極レンズ６で集束され、その後、試料
７上に像を結ぶ。
【０００４】この場合、対物スリット４が形成する物点
から試料７上の像に至るまでにおいて、像の倍率（縮小
倍率）Ｍは、加速管５の入口と出口におけるレンズ作用
による倍率をＭｅｎｔ．、四重極レンズ６の作用による
幾何光学的倍率をＭｇｅｏ．、加速管５での加速による
像の縮小倍率をＭａｃｃ．とすると、これらの積として
表わすことができる。 即ち、Ｍ＝Ｍｅｎｔ．×Ｍｇｅｏ．×Ｍａｃｃ．・・・・・・・・（１） となる。
から試料７上の像に至るまでにおいて、像の倍率（縮小
倍率）Ｍは、加速管５の入口と出口におけるレンズ作用
による倍率をＭｅｎｔ．、四重極レンズ６の作用による
幾何光学的倍率をＭｇｅｏ．、加速管５での加速による
像の縮小倍率をＭａｃｃ．とすると、これらの積として
表わすことができる。 即ち、Ｍ＝Ｍｅｎｔ．×Ｍｇｅｏ．×Ｍａｃｃ．・・・・・・・・（１） となる。
【０００５】ところで、加速管５での加速による像の縮
小倍率をＭａｃｃ．は、イオンビームのエミッタンスの
保存法則から導かれる。加速管５における入射エネルギ
ーをＥｉ、出射エネルギーをＥｏとすると、Ｍａｃｃ．
は次のように表わされる。 Ｍａｃｃ．＝（Ｅｉ／Ｅｏ）1/2 ・・・・・・・・・（２） そして、マイクロイオンビーム形成装置においては、Ｍ
ａｃｃ．は１／１０〜１／１００となり、試料７上の像
の縮小効果を与える。しかし、Ｍｅｎｔ．は加速管５の
入口レンズにより虚像を作る場合は常に１より大きく、
物点に対する試料７上の倍率（縮小倍率）ＭはＭａｃ
ｃ．より大きい。
小倍率をＭａｃｃ．は、イオンビームのエミッタンスの
保存法則から導かれる。加速管５における入射エネルギ
ーをＥｉ、出射エネルギーをＥｏとすると、Ｍａｃｃ．
は次のように表わされる。 Ｍａｃｃ．＝（Ｅｉ／Ｅｏ）1/2 ・・・・・・・・・（２） そして、マイクロイオンビーム形成装置においては、Ｍ
ａｃｃ．は１／１０〜１／１００となり、試料７上の像
の縮小効果を与える。しかし、Ｍｅｎｔ．は加速管５の
入口レンズにより虚像を作る場合は常に１より大きく、
物点に対する試料７上の倍率（縮小倍率）ＭはＭａｃ
ｃ．より大きい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロイオン
ビーム形成装置は、上記のようにイオンビームを形成す
るイオン光学系の物点は加速管５の上流に設置された対
物スリット４の開口において形成される。そして、物点
から出たイオンビームは加速管５の入口における加速電
場の浸み出しによるレンズ効果の作用を受ける。図７は
加速電場のレンズ効果を考慮したイオン光学系を示して
いる。同図において、加速管５の入口の電場を作るレン
ズの入射側主平面をＰ1 、焦点距離をｆ1 、主平面Ｐ1
上のＰ点から対物レンズまでの距離をａとし、ａ＜ｆ1
の場合、対物レンズの物点に対する虚像が主平面からｂ
の距離に作られ、その倍率Ｍａｃｃ．は常に１より大き
い。即ち、加速管入口のレンズ効果のため、（１）式で
与えられるイオンビーム形成における倍率（縮小倍率）
Ｍが大きくなる欠点がある。
ビーム形成装置は、上記のようにイオンビームを形成す
るイオン光学系の物点は加速管５の上流に設置された対
物スリット４の開口において形成される。そして、物点
から出たイオンビームは加速管５の入口における加速電
場の浸み出しによるレンズ効果の作用を受ける。図７は
加速電場のレンズ効果を考慮したイオン光学系を示して
いる。同図において、加速管５の入口の電場を作るレン
ズの入射側主平面をＰ1 、焦点距離をｆ1 、主平面Ｐ1
上のＰ点から対物レンズまでの距離をａとし、ａ＜ｆ1
の場合、対物レンズの物点に対する虚像が主平面からｂ
の距離に作られ、その倍率Ｍａｃｃ．は常に１より大き
い。即ち、加速管入口のレンズ効果のため、（１）式で
与えられるイオンビーム形成における倍率（縮小倍率）
Ｍが大きくなる欠点がある。
【０００５】この発明の目的は、従来の上記欠点を解決
して、加速管入口に存在する幾段かの電極間に接続され
た抵抗の抵抗値を変えて、加速管の電位分布に勾配を持
たせることによって、加速管入口付近の電場を弱め、加
速管入口付近でのレンズ効果の影響を小さくして、虚像
の拡大を抑えることの可能なマイクロイオンビーム形成
装置を提供することにある。
して、加速管入口に存在する幾段かの電極間に接続され
た抵抗の抵抗値を変えて、加速管の電位分布に勾配を持
たせることによって、加速管入口付近の電場を弱め、加
速管入口付近でのレンズ効果の影響を小さくして、虚像
の拡大を抑えることの可能なマイクロイオンビーム形成
装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、イオン源より引き出されたイオンビー
ムを対物スリットの開口に通過させ、複数の電極を多段
に配置した加速管で加速してから、四重極レンズで集束
し、試料上に像を結ぶマイクロイオンビーム形成装置に
おいて、上記加速管の多段の電極間の各々に抵抗を接続
し、各抵抗の抵抗値を上記加速管の入口から出口に向か
って順次増加させ、上記加速管の電位分布に勾配を持た
せたことを特徴とするものである。
に、この発明は、イオン源より引き出されたイオンビー
ムを対物スリットの開口に通過させ、複数の電極を多段
に配置した加速管で加速してから、四重極レンズで集束
し、試料上に像を結ぶマイクロイオンビーム形成装置に
おいて、上記加速管の多段の電極間の各々に抵抗を接続
し、各抵抗の抵抗値を上記加速管の入口から出口に向か
って順次増加させ、上記加速管の電位分布に勾配を持た
せたことを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】この発明においては、加速管の多段の電極間に
接続された各抵抗の抵抗値を加速管の入口から出口に向
かって順次増加させ、加速管の電位分布に勾配を持たせ
るようにしているので、加速管入口での急激な電場の変
化が押さえられ、加速管入口付近でのレンズ効果の影響
が小さくなり、虚像の拡大率が減少する。
接続された各抵抗の抵抗値を加速管の入口から出口に向
かって順次増加させ、加速管の電位分布に勾配を持たせ
るようにしているので、加速管入口での急激な電場の変
化が押さえられ、加速管入口付近でのレンズ効果の影響
が小さくなり、虚像の拡大率が減少する。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。この発明の実施例のマイクロイオン
ビーム形成装置は図１に示されている。同図において、
従来のマイクロイオンビーム形成装置と同様に、イオン
源１の前方には、イオンビームを集束するアインツェル
レンズ２、所望のイオン種のみを選別する質量分析電磁
石３、数μｍ〜数十μｍの開口を持つ対物スリット４、
複数の電極５ａを多段に配置しイオンビームを加速する
加速管５、イオンビームを集束する四重極レンズ６、試
料７の順序で、これらが同一軸線上に間隔をおいて配置
されている。しかしながら、この発明の実施例は、従来
のものと相違して、加速管５の多段の電極５ａ間の各々
に抵抗８を接続し、各抵抗８の抵抗値を加速管５の入口
から出口に向かって順次増加させ、加速管５の電位分布
に勾配を持たせている。図２は実施例における加速管５
の電圧分布（実線）と、従来の装置における加速管５の
電圧分布（破線）とを示しているが、同図において、高
圧ターミナルから４段目の電極５ａまでは、従来の加速
管の電極での電圧より実施例の電極での電圧の方が高い
状態にある。そのため、加速管５に入射されたイオンビ
ームは加速の初期過程において従来のものよりゆるやか
な加速を受けることになる。これは、加速管５でのレン
ズ効果が入射電圧に対する加速後のエネルギの比に比例
するので、加速管５でのレンズ効果がゆるくなることを
示している。これを図３および図４において模式的に示
している。図３は従来の加速管５でのレンズ効果を示す
もので、同図において、対物スリット４の開口（物点）
は加速管５の入口面からａの位置にあるが、同図では加
速管５入口での電場が強いために、焦点距離の短いレン
ズが形成される。図４は実施例の加速管５でのレンズ効
果を示すもので、同図では加速管５入口での電場が弱い
ために、焦点距離の長いレンズが形成されている。図３
での焦点距離ｆより図４での焦点距離ｆ’の方が長くな
っている。したがって、同じ物点にある光源の大きさに
ついて、幾何光学上の作図法により虚像を求めると、明
らかに焦点距離が長い図４の方の虚像が小さくなる。た
だし、その場合、加速管５の電極間一段当たりの耐電圧
は限られており、加速管５入口部での電圧の下げた分
は、必然的に全加速電圧を一定とするとき、加速管の全
長を増加させることになる。図５は実施例における加速
管５の各電極５ａ間の電位差を示している。
しながら説明する。この発明の実施例のマイクロイオン
ビーム形成装置は図１に示されている。同図において、
従来のマイクロイオンビーム形成装置と同様に、イオン
源１の前方には、イオンビームを集束するアインツェル
レンズ２、所望のイオン種のみを選別する質量分析電磁
石３、数μｍ〜数十μｍの開口を持つ対物スリット４、
複数の電極５ａを多段に配置しイオンビームを加速する
加速管５、イオンビームを集束する四重極レンズ６、試
料７の順序で、これらが同一軸線上に間隔をおいて配置
されている。しかしながら、この発明の実施例は、従来
のものと相違して、加速管５の多段の電極５ａ間の各々
に抵抗８を接続し、各抵抗８の抵抗値を加速管５の入口
から出口に向かって順次増加させ、加速管５の電位分布
に勾配を持たせている。図２は実施例における加速管５
の電圧分布（実線）と、従来の装置における加速管５の
電圧分布（破線）とを示しているが、同図において、高
圧ターミナルから４段目の電極５ａまでは、従来の加速
管の電極での電圧より実施例の電極での電圧の方が高い
状態にある。そのため、加速管５に入射されたイオンビ
ームは加速の初期過程において従来のものよりゆるやか
な加速を受けることになる。これは、加速管５でのレン
ズ効果が入射電圧に対する加速後のエネルギの比に比例
するので、加速管５でのレンズ効果がゆるくなることを
示している。これを図３および図４において模式的に示
している。図３は従来の加速管５でのレンズ効果を示す
もので、同図において、対物スリット４の開口（物点）
は加速管５の入口面からａの位置にあるが、同図では加
速管５入口での電場が強いために、焦点距離の短いレン
ズが形成される。図４は実施例の加速管５でのレンズ効
果を示すもので、同図では加速管５入口での電場が弱い
ために、焦点距離の長いレンズが形成されている。図３
での焦点距離ｆより図４での焦点距離ｆ’の方が長くな
っている。したがって、同じ物点にある光源の大きさに
ついて、幾何光学上の作図法により虚像を求めると、明
らかに焦点距離が長い図４の方の虚像が小さくなる。た
だし、その場合、加速管５の電極間一段当たりの耐電圧
は限られており、加速管５入口部での電圧の下げた分
は、必然的に全加速電圧を一定とするとき、加速管の全
長を増加させることになる。図５は実施例における加速
管５の各電極５ａ間の電位差を示している。
【０００９】したがって、上記実施例においては、加速
管５の多段の電極５ａ間に接続された各抵抗８の抵抗値
を加速管５の入口から出口に向かって順次増加させ、加
速管５の電位分布に勾配を持たせるようにしているの
で、加速管５入口での電場のしみ出しが小さくなり、そ
のため、加速管５入口付近の電場が弱められ、加速管５
入口付近でのレンズ効果の影響が小さくなり、虚像の拡
大が抑えられる。
管５の多段の電極５ａ間に接続された各抵抗８の抵抗値
を加速管５の入口から出口に向かって順次増加させ、加
速管５の電位分布に勾配を持たせるようにしているの
で、加速管５入口での電場のしみ出しが小さくなり、そ
のため、加速管５入口付近の電場が弱められ、加速管５
入口付近でのレンズ効果の影響が小さくなり、虚像の拡
大が抑えられる。
【００１０】ところで、上記実施例では加速管５の電極
５ａ間の距離を等しくしているが、加速管５での電界強
度を下げるために、電極５ａ間のの長さを変えてもよ
い。
５ａ間の距離を等しくしているが、加速管５での電界強
度を下げるために、電極５ａ間のの長さを変えてもよ
い。
【００１１】
【発明の効果】この発明は、上記のように加速管の多段
の電極間に接続された各抵抗の抵抗値を加速管の入口か
ら出口に向かって順次増加させ、加速管の電位分布に勾
配を持たせるようにしているので、加速管入口での電場
のしみ出しが小さくなり、そのため、加速管入口付近の
電場の変化が弱められ、加速管入口付近でのレンズ効果
の影響が小さくなり、虚像の拡大が抑えられる。
の電極間に接続された各抵抗の抵抗値を加速管の入口か
ら出口に向かって順次増加させ、加速管の電位分布に勾
配を持たせるようにしているので、加速管入口での電場
のしみ出しが小さくなり、そのため、加速管入口付近の
電場の変化が弱められ、加速管入口付近でのレンズ効果
の影響が小さくなり、虚像の拡大が抑えられる。
【図１】この発明の実施例を示す説明図
【図２】この発明の実施例における加速管５の電圧分布
（実線）と、従来の装置における加速管５の電圧分布
（破線）とを示すグラフ
（実線）と、従来の装置における加速管５の電圧分布
（破線）とを示すグラフ
【図３】従来の装置における加速管５でのレンズ効果を
示す説明図
示す説明図
【図４】この発明の実施例における加速管５でのレンズ
効果を示す説明図
効果を示す説明図
【図５】この発明の実施例における加速管５の各電極５
ａ例における加速管５ａ間の電位差を示すグラフ
ａ例における加速管５ａ間の電位差を示すグラフ
【図６】従来のマイクロイオンビーム形成装置を示す説
明図
明図
【図７】従来のマイクロイオンビーム形成装置における
イオンビームの軌跡を示す説明図
イオンビームの軌跡を示す説明図
１・・・・・・イオン源 ４・・・・・・対物スリット ５・・・・・・加速管 ５ａ・・・・・電極 ６・・・・・・四重極レンズ ７・・・・・・試料 ８・・・・・・抵抗
Claims (1)
- 【請求項１】イオン源より引き出されたイオンビームを
対物スリットの開口に通過させ、複数の電極を多段に配
置した加速管で加速してから、四重極レンズで集束し、
試料上に像を結ぶマイクロイオンビーム形成装置におい
て、上記加速管の多段の電極間の各々に抵抗を接続し、
各抵抗の抵抗値を上記加速管の入口から出口に向かって
順次増加させ、上記加速管の電位分布に勾配を持たせた
ことを特徴とするマイクロイオンビーム形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3299683A JPH05114383A (ja) | 1991-10-19 | 1991-10-19 | マイクロイオンビーム形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3299683A JPH05114383A (ja) | 1991-10-19 | 1991-10-19 | マイクロイオンビーム形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05114383A true JPH05114383A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17875705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3299683A Pending JPH05114383A (ja) | 1991-10-19 | 1991-10-19 | マイクロイオンビーム形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05114383A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102598195A (zh) * | 2009-09-18 | 2012-07-18 | Fei公司 | 分布式离子源加速镜筒 |
-
1991
- 1991-10-19 JP JP3299683A patent/JPH05114383A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102598195A (zh) * | 2009-09-18 | 2012-07-18 | Fei公司 | 分布式离子源加速镜筒 |
| JP2013505545A (ja) * | 2009-09-18 | 2013-02-14 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 分散イオン源加速カラム |
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