JPH05251035A - スパッタ中性粒子質量分析装置 - Google Patents
スパッタ中性粒子質量分析装置Info
- Publication number
- JPH05251035A JPH05251035A JP3296765A JP29676591A JPH05251035A JP H05251035 A JPH05251035 A JP H05251035A JP 3296765 A JP3296765 A JP 3296765A JP 29676591 A JP29676591 A JP 29676591A JP H05251035 A JPH05251035 A JP H05251035A
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- Japan
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- ion
- mass spectrometer
- mass spectrometry
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 精度の高い分析結果が得られる簡易な構成の
スパッタ中性粒子質量分析装置を提供する。 【構成】 試料(２)の表面へイオンビームを照射するイ
オン銃(１)と、試料から発生する中性粒子にレーザビー
ムを照射するレーザ光源(５)と、該レーザビームによっ
てイオン化された粒子を加速するイオン引出し電極(３)
と、加速されたイオン粒子を採り込んで質量分析を施す
質量分析計(４)とを具える共に、試料(２)とイオン引出
し電極(３)の間には中間電極(６)を設置して、試料表面
とイオン引出し電極間には、電位分布の一様な無電場空
間を形成する。
スパッタ中性粒子質量分析装置を提供する。 【構成】 試料(２)の表面へイオンビームを照射するイ
オン銃(１)と、試料から発生する中性粒子にレーザビー
ムを照射するレーザ光源(５)と、該レーザビームによっ
てイオン化された粒子を加速するイオン引出し電極(３)
と、加速されたイオン粒子を採り込んで質量分析を施す
質量分析計(４)とを具える共に、試料(２)とイオン引出
し電極(３)の間には中間電極(６)を設置して、試料表面
とイオン引出し電極間には、電位分布の一様な無電場空
間を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料にイオンビームを
照射して得られる中性粒子をレーザビームによってイオ
ン化した上で質量分析を施すスパッタ中性粒子質量分析
装置に関するものである。
照射して得られる中性粒子をレーザビームによってイオ
ン化した上で質量分析を施すスパッタ中性粒子質量分析
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】質量分析のために従来から広く用いられ
ている二次イオン質量分析においては、セシウムイオン
等の一次イオンを数〜十数ｋｅＶに加速して試料に照射
し、試料表面より二次イオンを発生させる。この二次イ
オンは元来、試料を構成していた原子がイオン化されて
放出されたものであるから、これを加速して、磁場中で
旋回させる等の方法により、質量を分析することが出来
る。
ている二次イオン質量分析においては、セシウムイオン
等の一次イオンを数〜十数ｋｅＶに加速して試料に照射
し、試料表面より二次イオンを発生させる。この二次イ
オンは元来、試料を構成していた原子がイオン化されて
放出されたものであるから、これを加速して、磁場中で
旋回させる等の方法により、質量を分析することが出来
る。
【０００３】しかしながら、複数元素を含む試料の二次
イオン質量分析においては、スパッタリングによるイオ
ン化効率が元素によって異なる場合、質量分析に供せら
れる元素の成分が試料の成分と異なり、測定結果に誤差
を生ずる問題を生じる。
イオン質量分析においては、スパッタリングによるイオ
ン化効率が元素によって異なる場合、質量分析に供せら
れる元素の成分が試料の成分と異なり、測定結果に誤差
を生ずる問題を生じる。
【０００４】そこで、二次イオンに替えて、スパッタリ
ングによって発生する中性粒子を分析対象とするスパッ
タ中性粒子質量分析が開発されている。該方法によれ
ば、試料の成分に応じた効率で中性粒子が得られるの
で、定量的な取扱いが容易となる。但し、中性粒子はそ
のままでは質量分析にかけられないため、スパッタ後に
レーザビームの照射などの方法によってイオン化(ポス
トイオン化)する必要がある。
ングによって発生する中性粒子を分析対象とするスパッ
タ中性粒子質量分析が開発されている。該方法によれ
ば、試料の成分に応じた効率で中性粒子が得られるの
で、定量的な取扱いが容易となる。但し、中性粒子はそ
のままでは質量分析にかけられないため、スパッタ後に
レーザビームの照射などの方法によってイオン化(ポス
トイオン化)する必要がある。
【０００５】図２は従来のスパッタ中性粒子質量分析計
の概略構成を示しており、試料(２)の表面へイオンビー
ムを照射するイオン銃(１)と、試料から発生する中性粒
子にレーザビームを照射するレーザ光源(５)と、該レー
ザビームによってイオン化された粒子を加速するイオン
引出し電極(３)と、加速されたイオン粒子を採り込んで
質量分析を施す質量分析計(４)とを具えている。
の概略構成を示しており、試料(２)の表面へイオンビー
ムを照射するイオン銃(１)と、試料から発生する中性粒
子にレーザビームを照射するレーザ光源(５)と、該レー
ザビームによってイオン化された粒子を加速するイオン
引出し電極(３)と、加速されたイオン粒子を採り込んで
質量分析を施す質量分析計(４)とを具えている。
【０００６】例えば、試料(２)とイオン引出し電極(３)
の間隔を３ｍｍ、イオン引出し電極(３)の電位を０Ｖ、
試料(２)の電位Ｖ1を−３ｋＶに設定した場合、試料
(２)とイオン引出し電極(３)の間には、電位勾配が１ｋ
Ｖ／ｍｍの電場が形成され、これによってイオン粒子が
加速されて質量分析計(４)へ突入することになる。図４
は、試料表面から引出し電極までの電位分布を示すもの
である。
の間隔を３ｍｍ、イオン引出し電極(３)の電位を０Ｖ、
試料(２)の電位Ｖ1を−３ｋＶに設定した場合、試料
(２)とイオン引出し電極(３)の間には、電位勾配が１ｋ
Ｖ／ｍｍの電場が形成され、これによってイオン粒子が
加速されて質量分析計(４)へ突入することになる。図４
は、試料表面から引出し電極までの電位分布を示すもの
である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ポストイオ
ン化に用いるレーザビームは１００μm程度のビーム径
を有しており、試料から発生した一部の中性粒子は試料
(２)寄りに存在する光子と衝突し、他の一部の中性粒子
はイオン引出し電極(３)寄りに存在する光子と衝突して
イオン化されることになる。
ン化に用いるレーザビームは１００μm程度のビーム径
を有しており、試料から発生した一部の中性粒子は試料
(２)寄りに存在する光子と衝突し、他の一部の中性粒子
はイオン引出し電極(３)寄りに存在する光子と衝突して
イオン化されることになる。
【０００８】この場合、図４に示す如く試料寄りの位置
Ａでイオン化された粒子に印加される電位と、引出し電
極側の位置Ｂでイオン化された粒子に印加される電位に
は、前記電位勾配に応じた差△Ｖが生じ、イオン化され
る位置によって異なる電位差で加速されることになる。
この結果、質量分析計へ突入するイオンの速度エネルギ
ーにバラツキを生じ、質量分析時の質量分離精度の低下
を招来する。
Ａでイオン化された粒子に印加される電位と、引出し電
極側の位置Ｂでイオン化された粒子に印加される電位に
は、前記電位勾配に応じた差△Ｖが生じ、イオン化され
る位置によって異なる電位差で加速されることになる。
この結果、質量分析計へ突入するイオンの速度エネルギ
ーにバラツキを生じ、質量分析時の質量分離精度の低下
を招来する。
【０００９】この問題を解決するべく、イオンの速度エ
ネルギーのバラツキによる誤差を抑制出来る質量分析計
も提案されているが、質量分析計の構成が複雑となる問
題がある。
ネルギーのバラツキによる誤差を抑制出来る質量分析計
も提案されているが、質量分析計の構成が複雑となる問
題がある。
【００１０】本発明の目的は、精度の高い分析結果が得
られる簡易な構成のスパッタ中性粒子質量分析装置を提
供することである。
られる簡易な構成のスパッタ中性粒子質量分析装置を提
供することである。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】本発明に係るスパッタ中性
粒子質量分析装置は、試料(２)とイオン引出し電極(３)
の間に中間電極(６)を設置して、試料表面と中間電極の
間に電位分布の一様な無電場空間を形成し、該空間へ向
けて、中性粒子をポストイオン化するための光発生源を
配置したものである。
粒子質量分析装置は、試料(２)とイオン引出し電極(３)
の間に中間電極(６)を設置して、試料表面と中間電極の
間に電位分布の一様な無電場空間を形成し、該空間へ向
けて、中性粒子をポストイオン化するための光発生源を
配置したものである。
【００１２】
【作用】中間電極(６)の設置によって、中性粒子が光ビ
ームの照射を受けるべきポストイオン化領域には、試料
表面から中間電極の方向に沿って一様な電位分布が形成
される。この結果、全てのイオンは全て同じ電位差で加
速され、質量分析計(４)へ突入することになる。従っ
て、質量分析計へ突入するイオンの速度エネルギーにバ
ラツキはなく、質量分析時の質量分離精度が向上する。
ームの照射を受けるべきポストイオン化領域には、試料
表面から中間電極の方向に沿って一様な電位分布が形成
される。この結果、全てのイオンは全て同じ電位差で加
速され、質量分析計(４)へ突入することになる。従っ
て、質量分析計へ突入するイオンの速度エネルギーにバ
ラツキはなく、質量分析時の質量分離精度が向上する。
【００１３】
【発明の効果】本発明に係るスパッタ中性粒子質量分析
装置によれば、単に中間電極(６)を試料(２)とイオン引
出し電極(３)の間に設置した簡易な構成で、精度の高い
質量分析結果が得られる。
装置によれば、単に中間電極(６)を試料(２)とイオン引
出し電極(３)の間に設置した簡易な構成で、精度の高い
質量分析結果が得られる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明に係るスパッタ中性粒子質量分
析装置につき、図面に沿って説明する。図１に示す如
く、スパッタ中性粒子質量分析装置は、試料(２)の表面
へイオンビームを照射するイオン銃(１)と、試料から発
生する中性粒子にレーザビームを照射するレーザ光源
(５)と、該レーザビームによってイオン化された粒子を
加速するイオン引出し電極(３)と、加速されたイオン粒
子を採り込んで質量分析を施す質量分析計(４)とを具え
る共に、試料(２)とイオン引出し電極(３)の間には、メ
ッシュ状の中間電極(６)を設置して、該中間電極(６)と
試料(２)に対して等電位Ｖ1(例えば−３ｋＶ)を印加す
る。又、イオン引出し電極(３)は零電位に維持する。
析装置につき、図面に沿って説明する。図１に示す如
く、スパッタ中性粒子質量分析装置は、試料(２)の表面
へイオンビームを照射するイオン銃(１)と、試料から発
生する中性粒子にレーザビームを照射するレーザ光源
(５)と、該レーザビームによってイオン化された粒子を
加速するイオン引出し電極(３)と、加速されたイオン粒
子を採り込んで質量分析を施す質量分析計(４)とを具え
る共に、試料(２)とイオン引出し電極(３)の間には、メ
ッシュ状の中間電極(６)を設置して、該中間電極(６)と
試料(２)に対して等電位Ｖ1(例えば−３ｋＶ)を印加す
る。又、イオン引出し電極(３)は零電位に維持する。
【００１５】この結果、試料(２)の表面とイオン引出し
電極(３)間には、電位分布の一様な無電場空間が形成さ
れることになる。
電極(３)間には、電位分布の一様な無電場空間が形成さ
れることになる。
【００１６】上記スパッタ中性粒子質量分析装置におい
ては、イオン銃(１)より発射された一次イオンが試料
(２)の表面へ入射し、これによって試料表面からは二次
イオン、中性粒子、電子などが放出される。
ては、イオン銃(１)より発射された一次イオンが試料
(２)の表面へ入射し、これによって試料表面からは二次
イオン、中性粒子、電子などが放出される。
【００１７】又、レーザ光源(５)からのレーザビーム
は、試料(２)と中間電極(６)の間の無電場空間に照射さ
れ、これによって該空間に浮遊するスパッタ中性粒子が
イオン化されることになる。
は、試料(２)と中間電極(６)の間の無電場空間に照射さ
れ、これによって該空間に浮遊するスパッタ中性粒子が
イオン化されることになる。
【００１８】このイオンは中間電極(６)を通過すると、
中間電極(６)とイオン引出し電極(３)の間の電場内で加
速され、質量分析計(４)へ導入されて、質量分析が施さ
れるのである。
中間電極(６)とイオン引出し電極(３)の間の電場内で加
速され、質量分析計(４)へ導入されて、質量分析が施さ
れるのである。
【００１９】図３は、本発明に係るスパッタ中性粒子質
量分析装置における試料表面から中間電極を経て引出し
電極(３)へ至るまでの電位分布を示しており、試料と中
間電極の間は等電位に保たれる。従って、レーザビーム
径の範囲内で、試料側の端部Ａのイオンと中間電極側の
端部Ｂのイオンに、イオン引出し電極との間の等しい電
位差で加速され、等しい速度エネルギーで質量分析計へ
突入することになる。この結果、質量分析計による質量
分離の精度が向上する。
量分析装置における試料表面から中間電極を経て引出し
電極(３)へ至るまでの電位分布を示しており、試料と中
間電極の間は等電位に保たれる。従って、レーザビーム
径の範囲内で、試料側の端部Ａのイオンと中間電極側の
端部Ｂのイオンに、イオン引出し電極との間の等しい電
位差で加速され、等しい速度エネルギーで質量分析計へ
突入することになる。この結果、質量分析計による質量
分離の精度が向上する。
【００２０】上述の如く本発明に係るスパッタ中性粒子
質量分析装置によれば、試料(２)とイオン引出し電極
(３)の間に単に中間電極(６)を設置した簡易な構成で、
従来よりも精度の高い質量分析結果が得られる。
質量分析装置によれば、試料(２)とイオン引出し電極
(３)の間に単に中間電極(６)を設置した簡易な構成で、
従来よりも精度の高い質量分析結果が得られる。
【００２１】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
【図１】本発明に係るスパッタ中性粒子質量分析装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】従来のスパッタ中性粒子質量分析装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【図３】本発明に係るスパッタ中性粒子質量分析装置に
おける試料−イオン引出し電極間の電位分布を示すグラ
フである。
おける試料−イオン引出し電極間の電位分布を示すグラ
フである。
【図４】従来のスパッタ中性粒子質量分析装置における
試料−イオン引出し電極間の電位分布を示すグラフであ
る。
試料−イオン引出し電極間の電位分布を示すグラフであ
る。
(１) イオン銃 (２) 試料 (３) イオン引出し電極 (４) 質量分析計 (５) レーザ光源 (６) 中間電極
Claims (1)
- 【請求項１】 質量分析の対象とする試料にイオンビー
ムを照射するイオン発生源と、試料から発生する中性粒
子に光ビームを照射する光発生源と、該光ビームによっ
てイオン化された粒子を加速するイオン引出し電極と、
加速されたイオン粒子を採り込んで質量分析を施す質量
分析計とを具えたスパッタ中性粒子質量分析装置におい
て、試料とイオン引出し電極の間に中間電極を設置し
て、試料表面と中間電極の間に電位分布の一様な無電場
空間を形成し、該空間へ向けて前記光発生源が配置され
ることを特徴とするスパッタ中性粒子質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3296765A JPH05251035A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | スパッタ中性粒子質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3296765A JPH05251035A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | スパッタ中性粒子質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251035A true JPH05251035A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=17837841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3296765A Withdrawn JPH05251035A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | スパッタ中性粒子質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05251035A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015179572A (ja) * | 2014-03-18 | 2015-10-08 | 株式会社東芝 | スパッタ中性粒子質量分析装置 |
| JP2016024992A (ja) * | 2014-07-22 | 2016-02-08 | 学校法人 工学院大学 | 質量分析装置および質量分析方法 |
| DE102015203847B4 (de) * | 2014-03-18 | 2017-08-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Neutral-Teilchen-Sputter-Massenspektrometer-Vorrichtung |
-
1991
- 1991-11-13 JP JP3296765A patent/JPH05251035A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015179572A (ja) * | 2014-03-18 | 2015-10-08 | 株式会社東芝 | スパッタ中性粒子質量分析装置 |
| US9431229B2 (en) | 2014-03-18 | 2016-08-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sputter neutral particle mass spectrometry apparatus with optical element |
| DE102015203847B4 (de) * | 2014-03-18 | 2017-08-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Neutral-Teilchen-Sputter-Massenspektrometer-Vorrichtung |
| DE102015203848B4 (de) | 2014-03-18 | 2019-12-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sputter-Neutralteilchen-Massenspektrometrievorrichtung |
| JP2016024992A (ja) * | 2014-07-22 | 2016-02-08 | 学校法人 工学院大学 | 質量分析装置および質量分析方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |