JPH058549B2 - - Google Patents

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JPH058549B2
JPH058549B2 JP61246778A JP24677886A JPH058549B2 JP H058549 B2 JPH058549 B2 JP H058549B2 JP 61246778 A JP61246778 A JP 61246778A JP 24677886 A JP24677886 A JP 24677886A JP H058549 B2 JPH058549 B2 JP H058549B2
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JP
Japan
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ions
flight
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analyzer
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JP61246778A
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JPS63102151A (ja
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Masakazu Aono
Mitsuhiro Katayama
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオン、X線、または紫外線のビー
ムを材料表面に入射し材料表面から発生する粒子
すなわち散乱イオン、二次イオン、二次電子、ま
たは光電子のエネルギー分析を行つて材料表面の
化学組成、原子配列、原子振動、または電子状態
を解析する材料表面解析装置に関する。
〔従来の技術〕
この材料表面解析装置の具体例としては、イオ
ンを入射して1次イオンを検出するイオン散乱分
光装置ISS、イオンを入射して2次イオンを検出
する2次イオン質量分析装置SIMS、X線または
紫外線を入射して光電子を検出する光電子分光装
置を挙げることができる。
例えば、Applied Physics 21(1980)p205に
開示されるように、これら装置においてビーム発
生源とエネルギー分析器は材料表面に対して異な
る方向に配置されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ビーム発生源とエネルギー分析器とが異なる方
向に配置される従来の材料表面解析装置では、少
なくとも2つのポートを有する試料チヤンバーに
ビーム発生源とエネルギー分析器とをそれぞれ設
けるか、あるいは試料チヤンバーを大きくしてエ
ネルギー分析器をその中に収容しているため、装
置全体の構成が必然的に大がかりになるため建設
費が高く、操作性が悪いという欠点があつた。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、 イオン、X線または紫外線のビームを発生する
ビーム発生源、 前記ビームを偏向するためのパルス状電圧を周
期的に発生するパルス電圧発生手段、 このパルス電圧発生手段と接続されており、前
記パルス状電圧を受けて、前記ビーム発生源から
出射したビームを周期的に偏向するチヨツピング
プレート、 前記偏向されたビームが断続的通過することに
よりパルスビームを形成するスリツト、 前記パルスビームが材料表面に入射することに
よりこの材料表面から発生するイオンまたは電子
を検出するエネルギー分析器の検出部、前記パル
ス電圧発生手段と接続する第1の入力と前記エネ
ルギー分析器の検出部と接続する第2の入力とを
備え、前記第1の入力に入力される前記パルス状
電圧の発生を示す信号を飛行時間測定の始点と
し、また前記第2の入力に入力される前記検出信
号を飛行時間測定の終点とし、前記始点と前記終
点との間の時間差を計測する飛行時間計測器、 前記検出部によつて検出されたイオンまたは電
子の収量を前記飛行時間計測器によつて計測され
た時間差ごとに計数していき横軸に時間差、縦軸
にイオンまたは電子の収量をとつたヒストグラム
をつくるマルチチヤンネル分析器、および 前記ビーム発生源、前記チヨツピングプレー
ト、前記スリツト及び前記エネルギー分析器の検
出部を同軸上に位置して保持し、前記パルスビー
ムおよび前記発生したイオンまたは電子が通過す
る開口を有する真空容器、を備えてなる飛行時間
測定型の同軸型材料表面解析装置により解決され
る。
〔作用〕
ビーム発生源から発生されたイオン、X線また
は紫外線のビームは装置容器の開口から放出され
て材料表面に入射する。これによつて材料表面か
ら発生されたイオンまたは電子はビームが通過し
たのと同一の開口を通つて装置中のエネルギー分
析器の検出部によつて検出される。このエネルギ
ー分析器の検出部とビーム発生源とは同軸上に配
置されているので、ビームの材料表面への入射お
よび材料表面から発生するイオンまたは電子のエ
ネルギー分析が材料表面を見込む単一方向の小さ
な立体角内で行われる。
〔発明の効果〕
本発明の同軸型材料表面分析装置は従来の装置
と較べビーム発生源とエネルギー分析器とが同軸
上に一体化して配置されているので、次のような
優れた効果を奏し得られる。
(1) 装置が一体化されているため小型化が実現で
き、低価格で装備することができる。
(2) 試料チヤンバーに試料を見込む単一のポート
さえあれば容易に装備することができ、他の表
面解析装置との組合わせが容易であり、操作性
に富む。
(3) 入射するビームがイオンでありエネルギー分
析される粒子が散乱イオンの場合、材料表面で
180゜に極めて近い散乱角で散乱されてくるイオ
ンを観測するので、材料表面の原子の中心位置
に関する情報を直接得ることができ、材料表面
の原子配列を定量的に容易に解析することがで
きる。又入射イオンの軌道をほぼ逆にたどつて
散乱されてくるイオンのみを観測するので入射
イオンの材料表面上での散乱過程を単一散乱と
みなすことができ解析が著しく容易となる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に従つてより詳細に説明
する。第1図はビーム発生源がイオンビームを発
生し、エネルギー分析器によつてエネルギー分析
される粒子が散乱イオンである場合の実施例の概
略図である。一端に開口Aを有する真空容器1の
内部には、イオンビームIBを発生するイオン源
であるイオン銃Iおよびこのイオン銃Iと軸を一
致して散乱イオンのエネルギーを分析する飛行時
間型エネルギー分析器の検出部Dが収容されてい
る。飛行時間型エネルギー分析器は散乱イオンを
検出する検出部D、ドリフトチユーブDT、およ
び散乱イオンがドリフトチユーブ中を飛行するに
要する時間を測定するエレクトロニクスから成
る。容器1は開口Aにおいて試料チエンバーCの
ポートPに接続されている。イオン銃Iは、
He+、Ne+、Ar+等の希ガスイオン又はLi+
Na+、K+等のアルカリ金属イオンを発生し得る
もので、イオンエネルギーは100〜10000eV程度
である。イオン銃Iと検出部との間にはスリツト
S1、S2が配されており、更にこれらスリツトS1
S2の間にイオンビームをパルス化するためのビー
ムチヨツピングプレートCPが設置されている。
このビームチヨツピングプレートCPは約5mm間
隔の平行平板電極から構成されており、この電極
間には一定周波数のパルス状の方形波電圧がパル
ス発生器PGによつて印加される。従つて、スリ
ツトS1を通過したイオンビームIBは周期的に偏
向されて、断続的にスリツトS2を通過することに
なり、これによつてパルス状のイオンビームが形
成される。ビームチヨツピングプレートCPとス
リツトS2との間には偏向板D1、D2が設けられて
おり、偏向器用電源DSの電圧を変化させること
によつてXおよびY方向にイオンビームを偏向し
てスリツトS2の約0.5mmの小孔にイオンビームの
軌道が一致するようにされる。スリツトS2を通過
したイオンビームは開口Aを通つて試料に入射
し、これにより発生した散乱イオンの一部が再び
開口Aを通つてドリフトチユーブDTの方向へ戻
る。散乱イオンの検出部Dは、その拡大図である
第2図に詳細に示されるように、中心軸に2mmの
小孔を開けた2枚のマイクロチヤンネルプレート
3とアノードプレート4とから構成されている。
マイクロチヤンネルプレート3は内壁が二次電子
放出材料でコーテイングされた細いガラス管を多
数束ねた円板状のものであり、このマイクロチヤ
ンネルプレート3の両端にはグリツド2を通過し
た散乱イオンを加速し又その散乱イオンがマイク
ロチヤンネルプレート3を衝撃することにより生
じた二次電子を増倍する必要から、高圧電源7に
より高電圧が印加されており増倍された二次電子
がアノードプレート4により検出される。上記の
検出器の中心軸上に入射イオン導入用のコリメー
タ6がスペーサー5とともに挿入されており、上
記の高電圧による電界がコリメータ6内を通過中
のイオンに作用しない様にコリメータ6は接地が
施され、絶縁体であるスペーサ5によりマイクロ
チヤンネルプレート3から絶縁されている。又コ
リメータ6を出た入射イオンが上記の高電界によ
りその軌道を変えずに無電界中を進行する様にマ
イクロチヤンネルプレート3の前面には接地を施
したメツシユ状のグリツド2が設けられており、
上記の高電界を遮蔽している。
このように構成された本発明に従う同軸型イオ
ン散乱分光表面解析装置は以下の通りに動作す
る。
イオン銃Iから出たイオンビームIBはパルス
発生器PGとビームチヨツピングプレートCP、お
よびスリツトS2の組合わせによりパルス状にさ
れ、同時にトリガ回路TCはパルス状の入射イオ
ンがビームチヨツピングプレートCPを出発する
時刻を飛行時間測定の始点としてスタート信号を
時間波高変換器8に入力する。パルス状の入射イ
オンはコリメータ6を通過し試料Sに到達し散乱
され、180゜に極めて近い散乱角で散乱されてくる
イオンは容器1のドリフトチユーブDT内を通り
グリツド2を透過すると、マイクロチヤンネルプ
レート3に印加された高電圧による電界により加
速されてマイクロチヤンネルプレート3を衝撃
し、発生した二次電子が上記の高電界によつて加
速されて増倍されアノードプレート4から検出信
号として取り出され検出信号は飛行時間測定の終
点であるストツプ信号として増幅器AMPを経て
時間波高変換器8に入力される。時間波高変換器
8はスタート信号とストツプ信号間の時間差を測
定しこの値をマルチチヤンネル波高分析器9に転
送し、マルチチヤンネル波高分析器9はこの時間
差を各入射イオンのパルスごとに記憶して同じ時
間差に相当する散乱イオンの数を計数していき、
横軸に時間差、縦軸に散乱イオンの数をとつたヒ
ストグラムをつくる。コンピユーター10はこの
ヒストグラムのデータを読み込んで時間差から概
知の値である入射イオンの試料Sへの飛行時間を
差引くことにより散乱イオンの飛行時間を求め、
これらのデータを散乱イオンの飛行時間に対する
散乱イオンの収量として整理し、これを表示装置
11に出力する。この散乱イオンの飛行時間スペ
クトルを試料Sを回転させて入射イオンの試料S
に対する極角および方位角を変えて記録していく
ことにより、試料Sの表面の化学組成、原子配
列、原子振動、および電子状態を容易に解析する
ことができる。
なおマイクロチヤンネルプレート3の有効径が
約40mm、試料Sからマイクロチヤンネルプレート
3までの距離が約500mmの場合、10-3srの立体角
で散乱イオンを検出することができ、散乱角180゜
で散乱されてくるイオンを約±2゜の精度で観測す
ることができる。
上述した実施例おいては、真空容器内に、ビー
ム発生源とエネルギー分析器の検出部とが収容さ
れることによつて、両者が同軸上に位置して真空
容器に保持されたが、真空容器の後端部にフラン
ジを介してビーム発生源を取りつけることによつ
て、ビーム発生源とエネルギー分析器の検出部と
を同軸上に位置して真空容器に保持させることも
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は入射するビームがイオンであり、エネ
ルギー分析される粒子が散乱イオンである同軸型
イオン散乱分光表面解析装置の一実施例を示す概
略図、および第2図は第1図内のエネルギー分析
器の検出部の拡大図。 I……イオン銃、S1,S2……スリツト、CP…
…ビームチヨツピングプレート、D1,D2……偏
向器、S……試料、D……エネルギー分析器の検
出部、DT……ドリフトチユーブ、A……開口、
C……試料チヤンバー、P……ポート、PG……
パルス発生器、TC……トリガ回路、DS……偏向
器用電源、AMP……増幅器、1……真空容器、
2……グリツド、3……マイクロチヤンネルプレ
ート、4……アノードプレート、5……スペーサ
ー、5……コリメータ、7……高圧電源、8……
時間−波高変換器、9……マルチチヤンネル波高
分析器、10……コンピユーター、11……表示
装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 イオン、X線または紫外線のビームを発生す
    るビーム発生源I、 前記ビームを偏向するためのパルス状電圧を周
    期的に発生するパルス電圧発生手段、 このパルス電圧発生手段と接続されており、前
    記パルス状電圧を受けて、前記ビーム発生源から
    出射したビームを周期的に偏向するチヨツピング
    プレートCP、 前記偏向されたビームが断続的通過することに
    よりパルスビームを形成するスリツトS2、 前記パルスビームが材料表面に入射することに
    よりこの材料表面から発生するイオンまたは電子
    を検出するエネルギー分析器の検出部D、 前記パルス電圧発生手段と接続する第1の入力
    と前記エネルギー分析器の検出部と接続する第2
    の入力とを備え、前記第1の入力に入力される前
    記パルス状電圧の発生を示す信号を飛行時間測定
    の始点とし、また前記第2の入力に入力される前
    記検出信号を飛行時間測定の終点とし、前記始点
    と前記終点との間の時間差を計測する飛行時間計
    測器、 前記検出部によつて検出されたイオンまたは電
    子の収量を前記飛行時間計測器によつて計測され
    た時間差ごとに計数していき横軸に時間差、縦軸
    にイオンまたは電子の収量をとつたヒストグラム
    をつくるマルチチヤンネル分析器、および 前記ビーム発生源、前記チヨツピングプレー
    ト、前記スリツト及び前記エネルギー分析器の検
    出部を同軸上に位置して保持し、前記パルスビー
    ムおよび前記発生したイオンまたは電子が通過す
    る開口を有する真空容器1、を備えてなる飛行時
    間測定型の同軸型材料表面解析装置。 2 前記パルス電圧発生手段が、トリガ信号を周
    期的に発生するトリガ回路TC、及びこのトリガ
    信号を受けて前記ビームを偏向するためのパルス
    状電圧を周期的に発生するパルス発生器PGから
    構成され、前記パルス状電圧の発生を示す信号
    が、前記トリガ信号であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の飛行時間測定型の同軸型
    材料表面解析装置。 3 前記飛行時間計測器が、時間波高変換器8で
    あり、前記マルチチヤンネル分析器がマルチチヤ
    ンネル波高分析器9であることを特徴とるす特許
    請求の範囲第1項記載の飛行時間型の同軸型材料
    表面解析装置。
JP61246778A 1986-10-17 1986-10-17 飛行時間測定型の同軸型材料表面解析装置 Granted JPS63102151A (ja)

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JP61246778A JPS63102151A (ja) 1986-10-17 1986-10-17 飛行時間測定型の同軸型材料表面解析装置

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JP61246778A JPS63102151A (ja) 1986-10-17 1986-10-17 飛行時間測定型の同軸型材料表面解析装置

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JPS63102151A JPS63102151A (ja) 1988-05-07
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2567736B2 (ja) * 1990-11-30 1996-12-25 理化学研究所 イオン散乱分析装置
JP2009064737A (ja) * 2007-09-10 2009-03-26 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 可逆形電磁接触器のインターロック装置
KR101052361B1 (ko) * 2008-07-31 2011-07-27 한국표준과학연구원 중에너지 이온빔 산란을 이용한 분광분석기

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JPS60121654A (ja) * 1983-12-02 1985-06-29 Hitachi Ltd イオンビーム装置

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