JPH0515073Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案は、真空ゲージを兼ね備えたイオン銃に
関する。

(ロ) 従来技術とその問題点 一般に、ESCAやAES等の表面分析装置におい
ては、真空中で試料分析が行なわれるので、その
真空度を測定するための真空ゲージとともに、試
料表面をスパツタリングするためのイオン銃を備
えたものがある。

ところで、真空ゲージとイオン銃とは、構造お
よび回路構成が比較的似通つているが、従来はそ
れぞれ別個に設けらている。このため、コストが
かかるばかりでなく、両者を表面分析装置に取り
付けるためのスペースがそれぞれ必要となり、表
面分析装置のコンパクト化が阻害される等の不具
合があつた。

本考案は、このような事情に鑑みてなされたも
のであつて、真空ゲージとイオン銃とを兼用でき
るようにして、コストダウンと装置のコンパクト
化が図れるようにすることを目的とする。

(ハ) 問題点を解決するための手段 本考案にかかるイオン銃は、上記目的を達成す
るために、フイラメント、グリツド及びリペラ電
極を備えたイオン発生部に電離イオン捕集用のコ
レクタ電極を設けるとともに、前記フイラメント
とグリツドとの間に流れるエミツシヨン電流を検
出して該エミツシヨン電流に対応したエミツシヨ
ン電流検出信号を出力するエミツシヨン電流検出
器を設け、このエミツシヨン電流検出器からの前
記エミツシヨン電流検出信号をコレクタ電極に流
れるコレクタ電流を測定するコレクタ電流測定部
に真空補正信号として加えることを特徴とするも
のである。

(ニ) 作用 イオン銃として使用される場合には、フイラメ
ントから放出された熱電子をグリツドで引き寄せ
てリペラ電極で反射させることによりイオン発生
部内に導入されたキヤリアガスをイオン化する。

真空ゲージとして使用する場合には、フイラメ
ントから放出された熱電子で残留ガスをイオン化
し、その電離イオンをコレクタ電極に捕集してコ
レクタ電流測定部でコレクタ電流を検出する。

イオン銃として動作させながら同時に真空ゲー
ジとしても使用する場合には、上記と同様にフイ
ラメントから放出された熱電子によつてキヤリア
ガスをイオン化するとともに、この電離イオンの
一部をコレクタ電極に捕集してコレクタ電流を検
出する。その場合、通常、エミツシヨン電流を多
く流して動作させる。これに伴なつてコレクタ電
流も多くなり、真空ゲージとして使用する場合に
比べると見掛け上、実際よりも真空度が悪くな
る。このため、エミツシヨン電流検出器で得られ
るエミツシヨン電流検出信号をコレクタ電流測定
部に真空度補正信号として加えて真空度を補正す
る。

(ホ) 実施例 第１図は、本考案の実施例に係るイオン銃の構
成図である。同図において、１はイオン銃の全体
を示し、２はイオン発生部である。このイオン発
生部２は、フイラメント４、グリツド６およびこ
れらを外囲するリペラ電極８を備えるとともに、
電離イオン捕集用のコレクタ電極１０が付加され
ている。１２はイオン照射用の開口部、１４はキ
ヤリアガスの導入路である。また、V₁はフイラ
メント電源、V₂はグリツド印加電圧電源、V₃は
電離イオンをコレクタ電極１０に捕集するための
引き込み電源、V₄は電離イオンの加速電圧電源
であり、たとえばフイラメント電源V₁として＋
3V、グリツド印加電圧電源V₂として＋300V、引
き込み電源V₃として−6V、加速電圧電源V₄とし
て＋2KVにそれぞれ設定され、また、リペラ電
極８はフイラメント４と同電位に保たれる。

１６はフイラメント４とグリツド６との間に流
れるエミツシヨン電流Ieを検出して該電流Ieに対
応したエミツシヨン電流検出信号Seを出力する
エミツシヨン電流検出器、１８はコレクタ電極１
０に流れるコレクタ電流Icを測定するコレクタ電
流測定部である。このコレクタ電流測定部１８
は、上記コレクタ電流Icを検出して該電流Icに対
応したコレクタ電流検出信号Scを出力するコレ
クタ電流検出器２０と、コレクタ電流検出器２０
からのコレクタ電流検出信号Scを増幅するゲイ
ン調整可能な増幅器２２と、増幅器２２で増幅さ
れたコレクタ電流検出信号Scを真空度に換算し
て表示するメータ２４と、加速電圧およびリペラ
電極内の残留ガスの影響を補正するための補正回
路２６とからなる。そして、前記エミツシヨン電
流検出器１６からのエミツシヨン電流検出信号
Seが増幅器２２のゲイン調整用の真空度補正信
号として加えられる。

なお、２８は真空ゲージとして使用する場合と
イオン銃として使用する場合とで接続を切り換え
る切り換えスイツチ、３０は分析対象となる試料
である。

次に、このイオン銃の作用について説明する。

(i) イオン銃として使用する場合 この場合は、切り換えスイツチ２８を加速電圧
電源V₄側に接続するとともに、キヤリアガスを
イオン発生部２に導入する。フイラメント４から
放出された熱電子は、それよりも高電圧のグリツ
ド６に引かれてその一部がエミツシヨン電流Ieと
して捕集される一方、残りの熱電子はグリツド６
を通過してリペラ電極８で反射され、イオン発生
部２内を往復動する。これにより、イオン発生部
内２に導入されたキヤリアガスがイオン化され、
その電離イオンが試料３０に照射されることによ
つて試料３０表面が電離イオンでスパツタリング
される。

(ii) 真空ゲージとして使用する場合 この場合には、切り換えスイツチ２８をアース
側に接続する。そして、上記と同様に、フイラメ
ント４から放出された熱電子で残留ガスをイオン
化し、その電離イオンをコレクタ電極１０に捕集
して該電極１０を流れるコレクタ電流Icをコレク
タ電流検出器２０で検出する。コレクタ電流検出
器２０からは、コレクタ電流Icに対応したコレク
タ電流検出信号Scが出力されるので、このコレ
クタ電流検出信号Scが増幅器２２で増幅された
後、メータ２４に真空度に換算されて表示され
る。

(iii) イオン銃として動作させながら同時に真空ゲ
ージとしても使用する場合 この場合は、上記（）の場合と同様に、切り
換えスイツチ２８を加速電圧電源V₄側に接続す
るとともに、キヤリアガスをイオン発生部２に導
入する。そして、フイラメント４から放出された
熱電子でキヤリアガスをイオン化してその電離イ
オンを試料３０に照射する一方、電離イオンの一
部をコレクタ電極１０に捕集して該電極１０に流
れるコレクタ電流Icをコレクタ電流検出器２０で
検出する。そして、コレクタ電流検出器２０から
のコレクタ電流検出信号Scを増幅器２２で増幅
する。イオンガスとして使用する場合はエミツシ
ヨン電流を多く流すので、これに伴なつてコレク
タ電極も多くなる。したがつて、このコレクタ電
極Icに基づいて真空度を測定したのでは、真空ゲ
ージとして使用した場合に比較してエミツシヨン
電流が多い分だけ真空度が低下する。そこで、エ
ミツシヨン電流検出器１６からのエミツシヨン電
流検出信号Ieをコレクタ電流測定部１８の増幅器
２２に真空度補正信号として加える。これによ
り、エミツシヨン電流Ieの大きさに比例してコレ
クタ電流検出信号のゲインが下がるように増幅器
２２が調整される。

なお、リペラ電極８が設けられている関係上、
イオン発生部２の形状や加速電圧によつてリペラ
電極８内の残留ガスが若干コレクタ電流Icに影響
を与えるので、このときには、補正回路２６によ
つて真空度を補正する。

(ヘ) 効果 以上のように本考案によれば、一つのイオン銃
で真空ゲージを兼用できるので、従来に比べてコ
ストダウンおよび装置のコンパクト化が図れるよ
うになる等の優れた効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例のイオン銃の構成図であ
る。 １……イオン銃、２……イオン発生部、４……
フイラメント、６……グリツド、８……リペラ電
極、１０……コレクタ電極、１６……エミツシヨ
ン電流検出器、１８……コレクタ電流測定部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 フイラメント、グリツド及びリペラ電極を備え
   たイオン発生部を有するイオン銃において、 イオン発生部に電離イオン捕集用のコレクタ電
   極を設けるとともに、前記フイラメントとグリツ
   ドとの間に流れるエミツシヨン電流を検出して該
   エミツシヨン電流に対応したエミツシヨン電流検
   出信号を出力するエミツシヨン電流検出器を設
   け、このエミツシヨン電流検出器からの前記エミ
   ツシヨン電流検出信号をコレクタ電極に流れるコ
   レクタ電流を測定するコレクタ電流測定部に真空
   度補正信号として加えることを特徴とするイオン
   銃。