JPH05251037A - レーザイオン化中性粒子質量分析装置およびそれを用いる分析法 - Google Patents
レーザイオン化中性粒子質量分析装置およびそれを用いる分析法Info
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- JPH05251037A JPH05251037A JP4044380A JP4438092A JPH05251037A JP H05251037 A JPH05251037 A JP H05251037A JP 4044380 A JP4044380 A JP 4044380A JP 4438092 A JP4438092 A JP 4438092A JP H05251037 A JPH05251037 A JP H05251037A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】二次イオン発生量が多い元素も、高感度で定量
的分析が可能な、レーザイオン化中性粒子質量分析器を
得る。 【構成】固定試料から得る二次イオン２８と、中性粒子
をイオン化した光励起イオン３３とに、それぞれ別の運
動エネルギを与える手段を設ける。
的分析が可能な、レーザイオン化中性粒子質量分析器を
得る。 【構成】固定試料から得る二次イオン２８と、中性粒子
をイオン化した光励起イオン３３とに、それぞれ別の運
動エネルギを与える手段を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被分析物である固体試
料にイオンビームを当て、発生する中性粒子に紫外パル
スレーザを照射し、生じた光励起イオンの質量スペクト
ルを測定する、レーザイオン化中性粒子質量分析装置お
よびそれを用いた分析法に関するものである。
料にイオンビームを当て、発生する中性粒子に紫外パル
スレーザを照射し、生じた光励起イオンの質量スペクト
ルを測定する、レーザイオン化中性粒子質量分析装置お
よびそれを用いた分析法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体試料の代表的な微量分析法として
は、イオンビームにより試料表面からスパッタリングさ
れる二次イオンを検出する二次イオン質量分析法があ
る。しかし、二次イオンは発生効率が低くかつ元素依存
性が大きいため、二次イオン強度が試料中の元素濃度に
比例せず、定量性に問題がある。これに対し、上記二次
イオンと同時にスパッタリングされる中性粒子量は元素
濃度に比例するため、それを検出する中性粒子質量分析
法は定量性のよい分析法である。特に中性粒子を高輝度
レーザによりイオン化して質量分析するレーザイオン化
中性粒子質量分析法は、イオン化効率がよい方法として
知られている。深さ方向分析が可能なレーザイオン化中
性粒子質量分析装置として、レーザイオン化中性粒子質
量分析装置がある（特願平２−９２１２５号）。つぎに
上記分析装置の原理構成を説明する。
は、イオンビームにより試料表面からスパッタリングさ
れる二次イオンを検出する二次イオン質量分析法があ
る。しかし、二次イオンは発生効率が低くかつ元素依存
性が大きいため、二次イオン強度が試料中の元素濃度に
比例せず、定量性に問題がある。これに対し、上記二次
イオンと同時にスパッタリングされる中性粒子量は元素
濃度に比例するため、それを検出する中性粒子質量分析
法は定量性のよい分析法である。特に中性粒子を高輝度
レーザによりイオン化して質量分析するレーザイオン化
中性粒子質量分析法は、イオン化効率がよい方法として
知られている。深さ方向分析が可能なレーザイオン化中
性粒子質量分析装置として、レーザイオン化中性粒子質
量分析装置がある（特願平２−９２１２５号）。つぎに
上記分析装置の原理構成を説明する。
【０００３】従来のレーザイオン化中性粒子質量分析装
置を図５に示す。図において、イオンビーム発生装置１
から連続一次イオンビーム２を発生する。ついで、上記
連続一次イオンビーム２を静電レンズ３を用いて集束し
たのち、走査電極４により振動させて固体試料５の表面
を走査しながら衝撃を与える。上記連続一次イオンビー
ム２の衝撃により中性粒子６と二次イオン７とが固体試
料５の表面からスパッタリングされる。上記中性粒子６
は、紫外レーザ発生器８から発生した紫外パルスレーザ
９によりイオン化され、光励起イオン１０になる。上記
光励起イオン１０は引出し電極１１により引き出され、
磁場や電場を利用した質量分析器１２によって質量分離
されたのち、イオン検出器１３で電気パルス化され、パ
ルス計数器１４で計数される。本装置ではスパッタリン
グに連続一次イオンビーム２を用いているために、質量
分析器１２で検出される二次イオン７は連続的に発生す
る。これに対して、紫外パルスレーザ９によるイオン化
のたびに発生する光励起イオン１０の量は、二次イオン
７の量に対してピーク値は高いが時間的にとびとびにな
る。二次イオン７と光励起イオン１０の発生量における
上記時間的な相異を利用して、本装置では光励起イオン
１０がイオン検出器１３に到着する時間だけ計数する。
これについてはつぎに説明する。紫外レーザ検出器１５
により紫外パルスレーザ９の発光信号１６を発生させ
る。発光信号１６をトリガ信号発生器１７に導入し、所
定時間ののち検出開始信号１８を発生させる。検出開始
信号１８をイオン検出器１３とパルス計数器１４との間
に設置した信号ゲート１９に導入して、検出開始信号１
８が導入された時からのイオンパルスだけを通過させ
る。光励起イオン１０が発生してからパルス信号に変換
されるまでには数ないし数１０μｓ程度の時間がかかる
ため、発生信号１６を受信してから数ないし数１０μｓ
の時間だけ遅延させて検出開始信号１８を発生させる。
トリガ信号発生器１７から所定時間後に検出停止信号２
０を発生させ、上記検出停止信号２０の受信により信号
ゲート１９で計数を終了させる。上記操作により光励起
イオン１０がイオン検出器１３に到着する時間だけ計数
する。計数時間幅を１０μｓ以下とした場合に計数され
る二次イオン７の量は、連続で計数される場合の１０~5
倍程度である。また、二次イオン７を検出する場合に
は、紫外パルスレーザ９や検出時間限定手段を必要とし
ない。そのため、測定制御装置２１において紫外パルス
レーザ９の発生を停止し、信号ゲート１９の検出時間限
定能を停止させる。質量分析器１２が検出する質量を連
続して制御し、任意の質量の中性粒子６や二次イオン７
を連続して測定する。上記のように従来の装置では、光
励起イオンを検出する場合に完全に二次イオンの検出を
遮断するのではなく、時間的にゲートをかけることによ
り、上記二次イオンの検出量を減らしている。
置を図５に示す。図において、イオンビーム発生装置１
から連続一次イオンビーム２を発生する。ついで、上記
連続一次イオンビーム２を静電レンズ３を用いて集束し
たのち、走査電極４により振動させて固体試料５の表面
を走査しながら衝撃を与える。上記連続一次イオンビー
ム２の衝撃により中性粒子６と二次イオン７とが固体試
料５の表面からスパッタリングされる。上記中性粒子６
は、紫外レーザ発生器８から発生した紫外パルスレーザ
９によりイオン化され、光励起イオン１０になる。上記
光励起イオン１０は引出し電極１１により引き出され、
磁場や電場を利用した質量分析器１２によって質量分離
されたのち、イオン検出器１３で電気パルス化され、パ
ルス計数器１４で計数される。本装置ではスパッタリン
グに連続一次イオンビーム２を用いているために、質量
分析器１２で検出される二次イオン７は連続的に発生す
る。これに対して、紫外パルスレーザ９によるイオン化
のたびに発生する光励起イオン１０の量は、二次イオン
７の量に対してピーク値は高いが時間的にとびとびにな
る。二次イオン７と光励起イオン１０の発生量における
上記時間的な相異を利用して、本装置では光励起イオン
１０がイオン検出器１３に到着する時間だけ計数する。
これについてはつぎに説明する。紫外レーザ検出器１５
により紫外パルスレーザ９の発光信号１６を発生させ
る。発光信号１６をトリガ信号発生器１７に導入し、所
定時間ののち検出開始信号１８を発生させる。検出開始
信号１８をイオン検出器１３とパルス計数器１４との間
に設置した信号ゲート１９に導入して、検出開始信号１
８が導入された時からのイオンパルスだけを通過させ
る。光励起イオン１０が発生してからパルス信号に変換
されるまでには数ないし数１０μｓ程度の時間がかかる
ため、発生信号１６を受信してから数ないし数１０μｓ
の時間だけ遅延させて検出開始信号１８を発生させる。
トリガ信号発生器１７から所定時間後に検出停止信号２
０を発生させ、上記検出停止信号２０の受信により信号
ゲート１９で計数を終了させる。上記操作により光励起
イオン１０がイオン検出器１３に到着する時間だけ計数
する。計数時間幅を１０μｓ以下とした場合に計数され
る二次イオン７の量は、連続で計数される場合の１０~5
倍程度である。また、二次イオン７を検出する場合に
は、紫外パルスレーザ９や検出時間限定手段を必要とし
ない。そのため、測定制御装置２１において紫外パルス
レーザ９の発生を停止し、信号ゲート１９の検出時間限
定能を停止させる。質量分析器１２が検出する質量を連
続して制御し、任意の質量の中性粒子６や二次イオン７
を連続して測定する。上記のように従来の装置では、光
励起イオンを検出する場合に完全に二次イオンの検出を
遮断するのではなく、時間的にゲートをかけることによ
り、上記二次イオンの検出量を減らしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、光励
起イオンを検出する場合に完全に二次イオンの検出を遮
断するのではなく、時間的にゲートをかけることにより
二次イオンの検出量を減らしている。１秒間に１回紫外
パルスレーザを発生させ、かつ計数時間幅を１０μｓと
した場合における二次イオンの検出量は、連続で計数さ
れる場合の二次イオンの検出量の１０~5倍程度である。
アルミニウムなどのように二次イオン発生量が多い元素
では、スパッタリングされるすべての粒子中の二次イオ
ンの割合は、１０~2を越える。したがって、アルミニウ
ムなどのように二次イオン発生量が多い元素では、１秒
間に１回紫外パルスレーザを発生させ、かつ計算時間幅
を１０μｓとした場合における二次イオンの検出量は、
スパッタリングされるすべての粒子のうちの１０~7倍程
度である。一方、光励起イオンは、紫外パルスレーザが
発光する時間のみ発生する。上記紫外パルスレーザの発
光時間は１０~7秒を越えないから、紫外パルスレーザの
発光時間中に発生する中性粒子のすべてが、紫外パルス
レーザによってイオン化されて光励起イオンになったと
しても、中性粒子に対する光励起イオンの割合は１０~7
倍を越えない。スパッタリングされるすべての粒子のう
ちの中性粒子の割合は１を越えるはずがないので、スパ
ッタリングされるすべての粒子のうちの光励起イオンの
割合が１０~7倍を越えることはない。
起イオンを検出する場合に完全に二次イオンの検出を遮
断するのではなく、時間的にゲートをかけることにより
二次イオンの検出量を減らしている。１秒間に１回紫外
パルスレーザを発生させ、かつ計数時間幅を１０μｓと
した場合における二次イオンの検出量は、連続で計数さ
れる場合の二次イオンの検出量の１０~5倍程度である。
アルミニウムなどのように二次イオン発生量が多い元素
では、スパッタリングされるすべての粒子中の二次イオ
ンの割合は、１０~2を越える。したがって、アルミニウ
ムなどのように二次イオン発生量が多い元素では、１秒
間に１回紫外パルスレーザを発生させ、かつ計算時間幅
を１０μｓとした場合における二次イオンの検出量は、
スパッタリングされるすべての粒子のうちの１０~7倍程
度である。一方、光励起イオンは、紫外パルスレーザが
発光する時間のみ発生する。上記紫外パルスレーザの発
光時間は１０~7秒を越えないから、紫外パルスレーザの
発光時間中に発生する中性粒子のすべてが、紫外パルス
レーザによってイオン化されて光励起イオンになったと
しても、中性粒子に対する光励起イオンの割合は１０~7
倍を越えない。スパッタリングされるすべての粒子のう
ちの中性粒子の割合は１を越えるはずがないので、スパ
ッタリングされるすべての粒子のうちの光励起イオンの
割合が１０~7倍を越えることはない。
【０００５】上記より判るように、従来技術ではアルミ
ニウムなどのように二次イオン発生量が多い元素では、
光励起イオンと同程度かそれ以上の量の二次イオンを検
出してしまう。光励起イオン強度は試料の元素濃度に比
例するため定量性はよいが、二次イオン強度は試料の元
素濃度に比例しないので定量性が悪い。上記理由で光励
起イオン検出の際に、二次イオンが同時に検出されるこ
とは定量性を低下させる。したがって、上記従来技術で
は、二次イオン発生量が多い元素では、定量的な分析が
難しかった。
ニウムなどのように二次イオン発生量が多い元素では、
光励起イオンと同程度かそれ以上の量の二次イオンを検
出してしまう。光励起イオン強度は試料の元素濃度に比
例するため定量性はよいが、二次イオン強度は試料の元
素濃度に比例しないので定量性が悪い。上記理由で光励
起イオン検出の際に、二次イオンが同時に検出されるこ
とは定量性を低下させる。したがって、上記従来技術で
は、二次イオン発生量が多い元素では、定量的な分析が
難しかった。
【０００６】上記問題を解決するために、質量分析器の
前方にイオンのエネルギ分析器を設置して、二次イオン
と光励起イオンとを運動エネルギによって分離するレー
ザイオン化中性粒子質量分析装置が考案されている（特
願平２−１６４０６６号）。上記装置は、二次イオンが
中性粒子よりも初期エネルギが大きいことと、引出し電
極と固体試料表面との間に生じる電場において、二次イ
オンが発生する固体試料表面と、光励起イオンが発生す
る固体試料表面上の空間との間に電位差があり、上記電
位差によりそれぞれのイオンの加速されるエネルギの差
が生じることとを利用したものである。したがって、固
体試料表面と光励起イオンが発生する領域との間に十分
な距離をとる必要がある。しかし、等方的に空間に放出
される中性粒子を効率よくイオン化し、光励起イオンの
感度を向上させるためには、紫外パルスレーザを固体試
料表面の上すれすれを通過させる必要があり、この場合
には二次イオンと光励起イオンの加速されるエネルギは
ほとんど等しくなるから、二次イオンと光励起イオンの
運動エネルギ差はほとんど二次イオンと中性粒子の初期
エネルギの差になる。ところが実際には、二次イオンの
初期エネルギ幅は広いため、中性粒子の初期エネルギ幅
と重重する。したがって、この場合には二次イオンと光
励起イオンとを完全に分離することができず、定量的な
分析ができなくなる。すなわち、特願平２−１６４０６
６号の方法では、固体試料表面と光励起イオンが発生す
る領域とを遠ざけたときには、定量的な分析はできるが
感度が低下し、反対に固体試料表面と光励起イオンが発
生する領域とを近づけたときには、感度は向上するが定
量的な分析ができないという問題がある。
前方にイオンのエネルギ分析器を設置して、二次イオン
と光励起イオンとを運動エネルギによって分離するレー
ザイオン化中性粒子質量分析装置が考案されている（特
願平２−１６４０６６号）。上記装置は、二次イオンが
中性粒子よりも初期エネルギが大きいことと、引出し電
極と固体試料表面との間に生じる電場において、二次イ
オンが発生する固体試料表面と、光励起イオンが発生す
る固体試料表面上の空間との間に電位差があり、上記電
位差によりそれぞれのイオンの加速されるエネルギの差
が生じることとを利用したものである。したがって、固
体試料表面と光励起イオンが発生する領域との間に十分
な距離をとる必要がある。しかし、等方的に空間に放出
される中性粒子を効率よくイオン化し、光励起イオンの
感度を向上させるためには、紫外パルスレーザを固体試
料表面の上すれすれを通過させる必要があり、この場合
には二次イオンと光励起イオンの加速されるエネルギは
ほとんど等しくなるから、二次イオンと光励起イオンの
運動エネルギ差はほとんど二次イオンと中性粒子の初期
エネルギの差になる。ところが実際には、二次イオンの
初期エネルギ幅は広いため、中性粒子の初期エネルギ幅
と重重する。したがって、この場合には二次イオンと光
励起イオンとを完全に分離することができず、定量的な
分析ができなくなる。すなわち、特願平２−１６４０６
６号の方法では、固体試料表面と光励起イオンが発生す
る領域とを遠ざけたときには、定量的な分析はできるが
感度が低下し、反対に固体試料表面と光励起イオンが発
生する領域とを近づけたときには、感度は向上するが定
量的な分析ができないという問題がある。
【０００７】本発明は、二次イオン発生量が多い元素に
おいても感度が高く、かつ、定量的な分析の可能なレー
ザイオン化中性粒子質量分析器を得ることを目的とす
る。
おいても感度が高く、かつ、定量的な分析の可能なレー
ザイオン化中性粒子質量分析器を得ることを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、真空中で被
分析物の固体試料表面にイオンビームを照射し、上記固
体試料表面から二次イオンおよび中性粒子をスパッタリ
ングする手段と、上記中性粒子をイオン化して光励起イ
オンを発生する紫外パルスレーザと、上記二次イオンま
たは上記光励起イオンを収集する電場を発生する手段
と、上記二次イオンまたは上記光励起イオンを質量分離
する質量分析器と、該質量分析器により質量分離された
イオンを電気パルス信号に変換するイオン検出器と、該
イオン検出器からの電気パルス信号を検出するパルス計
数器とからなる、レーザイオン化中性粒子質量分析装置
において、上記二次イオンと上記光励起イオンとに、そ
れぞれ別の運動エネルギを与える手段を有することによ
り達成される。
分析物の固体試料表面にイオンビームを照射し、上記固
体試料表面から二次イオンおよび中性粒子をスパッタリ
ングする手段と、上記中性粒子をイオン化して光励起イ
オンを発生する紫外パルスレーザと、上記二次イオンま
たは上記光励起イオンを収集する電場を発生する手段
と、上記二次イオンまたは上記光励起イオンを質量分離
する質量分析器と、該質量分析器により質量分離された
イオンを電気パルス信号に変換するイオン検出器と、該
イオン検出器からの電気パルス信号を検出するパルス計
数器とからなる、レーザイオン化中性粒子質量分析装置
において、上記二次イオンと上記光励起イオンとに、そ
れぞれ別の運動エネルギを与える手段を有することによ
り達成される。
【０００９】
【作用】光励起イオンと二次イオンの運動エネルギにつ
いて従来方法と本発明による方法を比較して示した図６
において、（ａ）に示す従来方法では二次イオンと光励
起イオンの運動エネルギ幅が重畳しているため、二次イ
オンと光励起イオンとをエネルギ的に完全に分離するこ
とができず、二次イオンの発生効率が高い元素では、光
励起イオンを検出する場合に、同程度かそれ以上の強度
の二次イオンも検出されてしまうため、定量的な分析が
できない。しかし、上記光励起イオンと上記二次イオン
とにそれぞれ別の運動エネルギを与える電場を生じる電
極の組を用いることによって、光励起イオンと二次イオ
ンの運動エネルギ幅の重畳を完全になくすことが可能に
なり、光励起イオンと二次イオンとを別々に測定するこ
とが可能になる。また、上記電極の組の配置によって、
固体試料表面と光励起イオンが発生する領域とを近づけ
ることが可能になり、高い光励起イオン強度が得られ
る。したがって本発明では、二次イオンの発生効率が高
い元素においても、感度が高く、かつ、定量的な分析が
可能になる。
いて従来方法と本発明による方法を比較して示した図６
において、（ａ）に示す従来方法では二次イオンと光励
起イオンの運動エネルギ幅が重畳しているため、二次イ
オンと光励起イオンとをエネルギ的に完全に分離するこ
とができず、二次イオンの発生効率が高い元素では、光
励起イオンを検出する場合に、同程度かそれ以上の強度
の二次イオンも検出されてしまうため、定量的な分析が
できない。しかし、上記光励起イオンと上記二次イオン
とにそれぞれ別の運動エネルギを与える電場を生じる電
極の組を用いることによって、光励起イオンと二次イオ
ンの運動エネルギ幅の重畳を完全になくすことが可能に
なり、光励起イオンと二次イオンとを別々に測定するこ
とが可能になる。また、上記電極の組の配置によって、
固体試料表面と光励起イオンが発生する領域とを近づけ
ることが可能になり、高い光励起イオン強度が得られ
る。したがって本発明では、二次イオンの発生効率が高
い元素においても、感度が高く、かつ、定量的な分析が
可能になる。
【００１０】
【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本発明によるレーザイオン化中性粒子質量分
析装置の第１実施例を示す構成図、図２は本発明の第２
実施例を示す図、図３は本発明の第３実施例を示す図、
図４は本発明の第４実施例を示す図で、（ａ）は光励起
イオン検出時を示す図、（ｂ）は二次イオン検出時を示
す図である。
る。図１は本発明によるレーザイオン化中性粒子質量分
析装置の第１実施例を示す構成図、図２は本発明の第２
実施例を示す図、図３は本発明の第３実施例を示す図、
図４は本発明の第４実施例を示す図で、（ａ）は光励起
イオン検出時を示す図、（ｂ）は二次イオン検出時を示
す図である。
【００１１】第１実施例 本発明の第１実施例を示す図１において、イオンビーム
発生装置２２から連続一次イオンビーム２３を発生す
る。ついで、上記連続一次イオンビーム２３を静電レン
ズ２４を用いて集束したのち、走査電極２５により振動
させ、固体試料２６の表面を走査しながら衝撃させる。
この操作により中性粒子２７と二次イオン２８が上記固
体試料２６の表面から放出される。上記中性粒子２７は
電荷を持たないため、電極２９と電極３０に電圧を印加
することにより生じる電場の影響を受けずに直進する。
一方、二次イオン２８の運動エネルギは上記電場によっ
て変化する。上記中性粒子２７は紫外レーザ発生器３１
から発生した紫外パルスレーザ３２によりイオン化され
光励起イオン３３になる。ここで光励起イオン３３は、
上記電場を電極３０が遮蔽することにより、上記電場の
影響をほとんど受けない。光励起イオン３３は電極３０
と引出し電極３４に電圧を印加することによって生じる
電場の影響を受ける。光励起イオン３３は負の電圧が印
加された引出し電極３４により引き出され、磁場や電場
を利用した質量分析器３５によって質量分離される。こ
のとき、引出し電極３４により引き出せるイオンの運動
エネルギには一定の幅がある。上記質量分析器３５によ
って質量分離された光励起イオン３３は、イオン検出器
３６で電気パルス化されパルス計数器３７で計数され
る。
発生装置２２から連続一次イオンビーム２３を発生す
る。ついで、上記連続一次イオンビーム２３を静電レン
ズ２４を用いて集束したのち、走査電極２５により振動
させ、固体試料２６の表面を走査しながら衝撃させる。
この操作により中性粒子２７と二次イオン２８が上記固
体試料２６の表面から放出される。上記中性粒子２７は
電荷を持たないため、電極２９と電極３０に電圧を印加
することにより生じる電場の影響を受けずに直進する。
一方、二次イオン２８の運動エネルギは上記電場によっ
て変化する。上記中性粒子２７は紫外レーザ発生器３１
から発生した紫外パルスレーザ３２によりイオン化され
光励起イオン３３になる。ここで光励起イオン３３は、
上記電場を電極３０が遮蔽することにより、上記電場の
影響をほとんど受けない。光励起イオン３３は電極３０
と引出し電極３４に電圧を印加することによって生じる
電場の影響を受ける。光励起イオン３３は負の電圧が印
加された引出し電極３４により引き出され、磁場や電場
を利用した質量分析器３５によって質量分離される。こ
のとき、引出し電極３４により引き出せるイオンの運動
エネルギには一定の幅がある。上記質量分析器３５によ
って質量分離された光励起イオン３３は、イオン検出器
３６で電気パルス化されパルス計数器３７で計数され
る。
【００１２】本発明では、電極２９と電極３０の間の電
場によって二次イオン２８のみの運動エネルギを変化さ
せることができ、また、電極３０と引出し電極３４の電
圧をそれぞれ適宜に設定することによって、特定の運動
エネルギ幅の間の運動エネルギをもつイオンのみを質量
分析器３５に到達させることができるため、二次イオン
２８とは異なる運動エネルギ幅をもつ光励起イオン３３
のみを検出し、二次イオン２８を完全に検出しないよう
にすることが可能になる。
場によって二次イオン２８のみの運動エネルギを変化さ
せることができ、また、電極３０と引出し電極３４の電
圧をそれぞれ適宜に設定することによって、特定の運動
エネルギ幅の間の運動エネルギをもつイオンのみを質量
分析器３５に到達させることができるため、二次イオン
２８とは異なる運動エネルギ幅をもつ光励起イオン３３
のみを検出し、二次イオン２８を完全に検出しないよう
にすることが可能になる。
【００１３】第２実施例 電極の組の異なった配置を示す第２実施例を図２に示
す。図において、一次イオンビーム４５の衝撃により固
体試料４６の表面から発生した中性粒子４７は、電極４
８と電極４９と電極５０とによって生じる電場の影響を
受けず、紫外パルスレーザ５１によって光励起イオン５
２となり、引出し電極５３によって引き出される。一
方、固体試料４６の表面から発生した二次イオン５４の
運動エネルギは、上記電場の影響を受けて変化する。例
えば、電極４８に正の電圧、電極４９に負の電圧、電極
５０に０あるいは弱い正の電圧をそれぞれ適宜印加する
ことによって、二次イオン５４を完全に引出し電極５３
に到達させないようにすることも可能となる。このと
き、光励起イオン５２は電極５０の遮蔽効果によって、
電極４８と電極４９との間の電場の影響を受けない。
す。図において、一次イオンビーム４５の衝撃により固
体試料４６の表面から発生した中性粒子４７は、電極４
８と電極４９と電極５０とによって生じる電場の影響を
受けず、紫外パルスレーザ５１によって光励起イオン５
２となり、引出し電極５３によって引き出される。一
方、固体試料４６の表面から発生した二次イオン５４の
運動エネルギは、上記電場の影響を受けて変化する。例
えば、電極４８に正の電圧、電極４９に負の電圧、電極
５０に０あるいは弱い正の電圧をそれぞれ適宜印加する
ことによって、二次イオン５４を完全に引出し電極５３
に到達させないようにすることも可能となる。このと
き、光励起イオン５２は電極５０の遮蔽効果によって、
電極４８と電極４９との間の電場の影響を受けない。
【００１４】第３実施例 図３に示す第３実施例は電極の１つを固体試料に接触さ
せ、他の電極のひとつを固体試料表面と光励起イオンが
発生する領域との間に設置した実施例である。図３にお
いて、一次イオンビーム５５の衝撃により固体試料５６
の表面から発生した中性粒子５７は、電極５８と電極５
９によって生じる電場の影響を受けず、紫外パルスレー
ザ６０によって光励起イオン６１となり、引出し電極６
２によって引き出される。一方、固体試料５６の表面か
ら発生した二次イオン６３の運動エネルギは上記電場の
影響を受けて変化し、上記引出し電極６２によって引き
出されない。本実施例では、上記電極５８が上記固体試
料５６と接触しているため、上記固体試料５６と上記光
励起イオン６１が発生する領域とを特に近づけることが
可能である。このため、上記固体試料５６の表面から等
方的に放出される上記中性粒子５７を、大きい立体角で
上記紫外パルスレーザ６０の中に取り込むことが可能に
なり、光励起イオン６１を多く発生させることが可能に
なる。したがって本実施例では、最も感度が高く定量的
な分析を行うことが可能である。
せ、他の電極のひとつを固体試料表面と光励起イオンが
発生する領域との間に設置した実施例である。図３にお
いて、一次イオンビーム５５の衝撃により固体試料５６
の表面から発生した中性粒子５７は、電極５８と電極５
９によって生じる電場の影響を受けず、紫外パルスレー
ザ６０によって光励起イオン６１となり、引出し電極６
２によって引き出される。一方、固体試料５６の表面か
ら発生した二次イオン６３の運動エネルギは上記電場の
影響を受けて変化し、上記引出し電極６２によって引き
出されない。本実施例では、上記電極５８が上記固体試
料５６と接触しているため、上記固体試料５６と上記光
励起イオン６１が発生する領域とを特に近づけることが
可能である。このため、上記固体試料５６の表面から等
方的に放出される上記中性粒子５７を、大きい立体角で
上記紫外パルスレーザ６０の中に取り込むことが可能に
なり、光励起イオン６１を多く発生させることが可能に
なる。したがって本実施例では、最も感度が高く定量的
な分析を行うことが可能である。
【００１５】第４実施例 図４に示す第４実施例は電極に印加する電圧を変化させ
て、光励起イオンと二次イオンとをそれぞれ別に測定す
る方法を示す実施例である。図４において、光励起イオ
ン検出時には図４（ａ）に示すように、２つの電極間の
電場勾配が大きくなるように電極に印加する電圧を適宜
設定し、二次イオンのみを大きく加速することによっ
て、光励起イオンを上記二次イオンと完全に分離して検
出することが可能になる。また、二次イオン検出時には
図４（ｂ）に示すように、紫外パルスレーザが発生して
いない条件下において、上記二次イオンが引出し電極に
到達するように、上記電極に印加する電圧を変えて設定
する。これによって上記光励起イオンと上記二次イオン
とをそれぞれ別に測定することが可能になる。
て、光励起イオンと二次イオンとをそれぞれ別に測定す
る方法を示す実施例である。図４において、光励起イオ
ン検出時には図４（ａ）に示すように、２つの電極間の
電場勾配が大きくなるように電極に印加する電圧を適宜
設定し、二次イオンのみを大きく加速することによっ
て、光励起イオンを上記二次イオンと完全に分離して検
出することが可能になる。また、二次イオン検出時には
図４（ｂ）に示すように、紫外パルスレーザが発生して
いない条件下において、上記二次イオンが引出し電極に
到達するように、上記電極に印加する電圧を変えて設定
する。これによって上記光励起イオンと上記二次イオン
とをそれぞれ別に測定することが可能になる。
【００１６】
【発明の効果】上記のように本発明によるレーザイオン
化中性粒子質量分析装置およびそれを用いた分析方法
は、真空中で被分析物の固体試料表面にイオンビームを
照射し、上記固体試料表面から二次イオンおよび中性粒
子をスパッタリングする手段と、上記中性粒子をイオン
化して光励起イオンを発生する紫外パルスレーザと、上
記二次イオンまたは上記光励起イオンを収集する電場を
発生する手段と、上記二次イオンまたは上記光励起イオ
ンを質量分離する質量分析器と、該質量分析器により質
量分離されたイオンを電気パルス信号に変換するイオン
検出器と、該イオン検出器からの電気パルス信号を検出
するパルス計数器とからなるレーザイオン化中性粒子質
量分析装置において、上記二次イオンと上記光励起イオ
ンとに、それぞれ別の運動エネルギを与える手段を有す
ることにより、上記二次イオンの発生効率が高い元素に
おいても、感度が高く、かつ、定量的な分析を行うこと
が可能になる。
化中性粒子質量分析装置およびそれを用いた分析方法
は、真空中で被分析物の固体試料表面にイオンビームを
照射し、上記固体試料表面から二次イオンおよび中性粒
子をスパッタリングする手段と、上記中性粒子をイオン
化して光励起イオンを発生する紫外パルスレーザと、上
記二次イオンまたは上記光励起イオンを収集する電場を
発生する手段と、上記二次イオンまたは上記光励起イオ
ンを質量分離する質量分析器と、該質量分析器により質
量分離されたイオンを電気パルス信号に変換するイオン
検出器と、該イオン検出器からの電気パルス信号を検出
するパルス計数器とからなるレーザイオン化中性粒子質
量分析装置において、上記二次イオンと上記光励起イオ
ンとに、それぞれ別の運動エネルギを与える手段を有す
ることにより、上記二次イオンの発生効率が高い元素に
おいても、感度が高く、かつ、定量的な分析を行うこと
が可能になる。
【図１】本発明によるレーザイオン化中性粒子質量分析
装置の第１実施例を示す構成図である。
装置の第１実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す図で、（ａ）は光励
起イオン検出時を示す図、（ｂ）は二次イオン検出時を
示す図である。
起イオン検出時を示す図、（ｂ）は二次イオン検出時を
示す図である。
【図５】従来のレーザイオン化中性粒子質量分析装置を
示す図である。
示す図である。
【図６】光励起イオンと二次イオンの運動エネルギを比
較して示した図で、（ａ）は従来方法による場合を示
し、（ｂ）は本発明による場合を示す図である。
較して示した図で、（ａ）は従来方法による場合を示
し、（ｂ）は本発明による場合を示す図である。
２３、４５、５５ イオンビーム ２６、４６、５６ 固体試料 ２７、４７、５７ 中性粒子 ２８、５４ 二次イオン ２９・３０、４８・４９、５８・５９ 電極の組 ３２、５１、６０ 紫外パルスレーザ ３３、５２、６１ 光励起イオン ３５ 質量分析器 ３６ イオン検出器 ３７ パルス計数器
フロントページの続き (72)発明者 本間 芳和 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】真空中で被分析物の固体試料表面にイオン
ビームを照射し、上記固体試料表面から二次イオンおよ
び中性粒子をスパッタリングする手段と、上記中性粒子
をイオン化して光励起イオンを発生する紫外パルスレー
ザと、上記二次イオンまたは上記光励起イオンを収集す
る電場を発生する手段と、上記二次イオンまたは上記光
励起イオンを質量分離する質量分析器と、該質量分析器
により質量分離されたイオンを電気パルス信号に変換す
るイオン検出器と、該イオン検出器からの電気パルス信
号を検出するパルス計数器とからなるレーザイオン化中
性粒子質量分析装置において、上記二次イオンと上記光
励起イオンとに、それぞれ別の運動エネルギを与える手
段を有することを特徴とするレーザイオイン化中性粒子
質量分析装置。 - 【請求項２】上記光励起イオンと上記二次イオンとにそ
れぞれ別の運動エネルギを与える手段は、上記二次イオ
ンおよび上記光励起イオンを収集する電場とは別に、上
記二次イオンのみを加速あるいは減速する新たな電場を
発生する、電極の組を有することを特徴とする請求項１
記載のレーザイオン化中性粒子質量分析装置。 - 【請求項３】上記新たな電場を発生する電極の組は、上
記固体試料または該固体試料を支持する試料ホルダに接
触した第１の電極と、上記光励起イオンが発生する領域
および上記固体試料表面の間に設置した第２の電極から
なることを特徴とする請求項２記載のレーザイオン化中
性粒子質量分析装置。 - 【請求項４】真空中で被分析物の固体試料表面にイオン
ビームを照射し、上記固体試料表面から二次イオンおよ
び中性粒子をスパッタリングする手段と、上記中性粒子
をイオン化して光励起イオンを発生する紫外パルスレー
ザと、上記二次イオンまたは上記光励起イオンを収集す
る電場を発生する手段と、上記二次イオンまたは上記光
励起イオンを質量分離する質量分析器と、該質量分析器
により質量分離されたイオンを電気パルス信号に変換す
るイオン検出器と、該イオン検出器からの電気パルス信
号を検出するパルス計数器とからなるレーザイオン化中
性粒子質量分析装置を用いる分析法において、上記二次
イオンのみを加速または減速する電場を発生する電極の
組に印加する電圧の設定を変化させて、上記光励起イオ
ンと上記二次イオンとをそれぞれ別に測定することを特
徴とするレーザイオン化中性粒子質量分析装置を用いる
分析法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4044380A JPH05251037A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | レーザイオン化中性粒子質量分析装置およびそれを用いる分析法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4044380A JPH05251037A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | レーザイオン化中性粒子質量分析装置およびそれを用いる分析法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251037A true JPH05251037A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12689902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4044380A Pending JPH05251037A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | レーザイオン化中性粒子質量分析装置およびそれを用いる分析法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05251037A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011233248A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Tokyo Institute Of Technology | レーザイオン化質量分析装置 |
-
1992
- 1992-03-02 JP JP4044380A patent/JPH05251037A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011233248A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Tokyo Institute Of Technology | レーザイオン化質量分析装置 |
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