JPH059899B2 - - Google Patents
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- JPH059899B2 JPH059899B2 JP58047450A JP4745083A JPH059899B2 JP H059899 B2 JPH059899 B2 JP H059899B2 JP 58047450 A JP58047450 A JP 58047450A JP 4745083 A JP4745083 A JP 4745083A JP H059899 B2 JPH059899 B2 JP H059899B2
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- ion
- neutral particles
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- particles
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/252—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は二次イオン質量分析計において、二次
イオン化効率を高め、特に検出感度の低い元素に
ついて、検出限界の向上を計り、合せて、絶縁体
試料の帯電防止にも効果を有する二次イオン質量
分析計の構造に関するものである。
イオン化効率を高め、特に検出感度の低い元素に
ついて、検出限界の向上を計り、合せて、絶縁体
試料の帯電防止にも効果を有する二次イオン質量
分析計の構造に関するものである。
二次イオン質量分析計は真空において試料表面
を加速電圧10KV程度のAr+イオン、O+イオンあ
るいはCs+イオン等でスパツタリングを行ない、
その時発生する二次イオンを質量分析する事によ
り物質中の元素の同定、あるいは深さ方向での不
純物元素の分布測定を行なう装置であり、現有の
物理分析機器の中でも最つとも感度の高いもので
ある。二次イオン質量分析計（以下SIMSと記
す）の微量不純物に対する感度が高い理由は一次
イオン照射に対する二次イオンの放出確率がイオ
ン化ポテンシヤルの低い元素においてはＸ線量子
効率や、オージエ電子放出効率に比べて高い事に
帰因する。
を加速電圧10KV程度のAr+イオン、O+イオンあ
るいはCs+イオン等でスパツタリングを行ない、
その時発生する二次イオンを質量分析する事によ
り物質中の元素の同定、あるいは深さ方向での不
純物元素の分布測定を行なう装置であり、現有の
物理分析機器の中でも最つとも感度の高いもので
ある。二次イオン質量分析計（以下SIMSと記
す）の微量不純物に対する感度が高い理由は一次
イオン照射に対する二次イオンの放出確率がイオ
ン化ポテンシヤルの低い元素においてはＸ線量子
効率や、オージエ電子放出効率に比べて高い事に
帰因する。
しかしながら、現状のSIMSの二次イオン検出
法は一次イオンによつてスパツタリングされて生
じた各種二次粒子のすべてを効率よく検出してい
るとは言い難い。一般に一次イオンによつてスパ
ツタリングされて放出された二次粒子の種類は非
常に多岐にわたる、例えば金属Ｍを酸素イオンで
スパツタした場合、M0、M+、M-、M++、M--、
M2 ++、M2 --、（MO）+、（MO）-等の各種二次粒
子が一次イオン励起条件に従つて一定の比率で生
ずる。ここで注目すべき事はこれらの二次粒子の
中で荷電状態が失なわれた中性粒子のM0の存在
確率が他のイオン化した二次粒子の存在確率より
大きい事である。二次粒子の運動ゲネルギーは非
常に小さい為、イオン化した二次粒子については
数KVの加速電圧により試料表面より引き出され
質量分析用磁場を経て検出系へ導かれる。従つて
一次イオン照射によつて試料から発生した中性粒
子は検出系へ導かれる事がなく、多くの情報源が
捨て去られている事になる。
法は一次イオンによつてスパツタリングされて生
じた各種二次粒子のすべてを効率よく検出してい
るとは言い難い。一般に一次イオンによつてスパ
ツタリングされて放出された二次粒子の種類は非
常に多岐にわたる、例えば金属Ｍを酸素イオンで
スパツタした場合、M0、M+、M-、M++、M--、
M2 ++、M2 --、（MO）+、（MO）-等の各種二次粒
子が一次イオン励起条件に従つて一定の比率で生
ずる。ここで注目すべき事はこれらの二次粒子の
中で荷電状態が失なわれた中性粒子のM0の存在
確率が他のイオン化した二次粒子の存在確率より
大きい事である。二次粒子の運動ゲネルギーは非
常に小さい為、イオン化した二次粒子については
数KVの加速電圧により試料表面より引き出され
質量分析用磁場を経て検出系へ導かれる。従つて
一次イオン照射によつて試料から発生した中性粒
子は検出系へ導かれる事がなく、多くの情報源が
捨て去られている事になる。
従来、このような中性粒子の利用法として、電
流銃からの電子を、発生する中性粒子に供給し、
イオン化する方法がとられている。この場合、電
子供給は連続的に行なわれているので、電子供給
のない時の本来のM-イオンと、中性粒子M0に電
子供給された時のM-イオンの区別がつけられず、
定量分析の点で重大な問題となつていた。
流銃からの電子を、発生する中性粒子に供給し、
イオン化する方法がとられている。この場合、電
子供給は連続的に行なわれているので、電子供給
のない時の本来のM-イオンと、中性粒子M0に電
子供給された時のM-イオンの区別がつけられず、
定量分析の点で重大な問題となつていた。
そこで本発明者は発生機構の異なるイオンの判
別法を検討した結果、試料から発生する中性粒子
への電子銃からの電子供給を一定周期のパルス状
に行ない、検出系をその周期に同期させて信号を
増幅させる方式をとる事により２種のM-イオン
の分別を行ない上記欠点を除去する事が出来た。
また二次イオン発生領域に電流銃からの電子供給
がなされる為、絶縁体のSIMS分析に特有の帯電
現象を防止する事、が観測され、電子銃のもう一
つの機能として認められた。次に本発明の実施例
を図面に従つて説明する。
別法を検討した結果、試料から発生する中性粒子
への電子銃からの電子供給を一定周期のパルス状
に行ない、検出系をその周期に同期させて信号を
増幅させる方式をとる事により２種のM-イオン
の分別を行ない上記欠点を除去する事が出来た。
また二次イオン発生領域に電流銃からの電子供給
がなされる為、絶縁体のSIMS分析に特有の帯電
現象を防止する事、が観測され、電子銃のもう一
つの機能として認められた。次に本発明の実施例
を図面に従つて説明する。
第１図は本発明における二次イオン取り出し電
極付近の構造図を示したものである。一次イオン
１は約45°の入射角で試料２へ照射される。取り
出し電極３の電位は試料ホルダー４の電位よりも
数KV正に保持されている。一方、一次イオンの
入射方向と反対側の方角から電子銃５を用いて電
子ビーム６が試料２へ約45°の入射角で照射され
る。一次イオン励起により試料２から二次イオン
７が生ずる。前述した様に二次イオンには種々の
荷電状態があるが、そのうち負に荷電したものは
そのまま取り出し電極３に導かれる。本発明にお
いては試料２表面付近に存在する中性粒子は電子
ビーム６から電子を受け取る事により、負の荷電
状態になるこの状態では試料から放出された中性
粒子は取り出した電極３、静電レンズ８、質量分
離用磁場９を通つて検出系１０へ導かれる。電子
銃５の出口にはビーム偏向用のデイフレクター１
１が設けられており、印加電圧を図に示した様に
パルス変調する事により、入射電子ビーム６が変
調される。検出系１０においてはこの変調周期に
同期させてロツクイン増巾を行なう事により、中
性粒子に電子付加させてイオン化された二次イオ
ンのみを検出する事が出来る。この様に中性粒子
M0と一価負イオンM-を判別する事により、正確
な定量分析が可能となつた。
極付近の構造図を示したものである。一次イオン
１は約45°の入射角で試料２へ照射される。取り
出し電極３の電位は試料ホルダー４の電位よりも
数KV正に保持されている。一方、一次イオンの
入射方向と反対側の方角から電子銃５を用いて電
子ビーム６が試料２へ約45°の入射角で照射され
る。一次イオン励起により試料２から二次イオン
７が生ずる。前述した様に二次イオンには種々の
荷電状態があるが、そのうち負に荷電したものは
そのまま取り出し電極３に導かれる。本発明にお
いては試料２表面付近に存在する中性粒子は電子
ビーム６から電子を受け取る事により、負の荷電
状態になるこの状態では試料から放出された中性
粒子は取り出した電極３、静電レンズ８、質量分
離用磁場９を通つて検出系１０へ導かれる。電子
銃５の出口にはビーム偏向用のデイフレクター１
１が設けられており、印加電圧を図に示した様に
パルス変調する事により、入射電子ビーム６が変
調される。検出系１０においてはこの変調周期に
同期させてロツクイン増巾を行なう事により、中
性粒子に電子付加させてイオン化された二次イオ
ンのみを検出する事が出来る。この様に中性粒子
M0と一価負イオンM-を判別する事により、正確
な定量分析が可能となつた。
第１図は二次イオン取り出し電極部付近の構成
図。 １……一次イオンビーム、２……試料、３……
二次イオン取り出し電極、４……試料ホルダー、
５……電子銃、６……電子ビーム、７……二次イ
オンビーム、８……静電レンズ、９……質量分析
用磁場、１０……検出系、１１……デイフレクタ
ー。
図。 １……一次イオンビーム、２……試料、３……
二次イオン取り出し電極、４……試料ホルダー、
５……電子銃、６……電子ビーム、７……二次イ
オンビーム、８……静電レンズ、９……質量分析
用磁場、１０……検出系、１１……デイフレクタ
ー。
Claims (1)
- １ イオンビーム照射された試料表面から発生す
る中性粒子に対し、別途設けた電子銃から変調さ
れた電子ビームを前記試料表面に照射して、前記
中性粒子をイオン化する事により検出可能とし、
上記変調周期に同期させて二次イオン検出を行な
う検出手段を設けた事を特徴とする二次イオン質
量分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58047450A JPS59173938A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 二次イオン質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58047450A JPS59173938A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 二次イオン質量分析計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59173938A JPS59173938A (ja) | 1984-10-02 |
| JPH059899B2 true JPH059899B2 (ja) | 1993-02-08 |
Family
ID=12775486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58047450A Granted JPS59173938A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 二次イオン質量分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59173938A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4894536A (en) * | 1987-11-23 | 1990-01-16 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Single event mass spectrometry |
| CN109632939B (zh) * | 2018-12-04 | 2020-01-10 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种使用离子探针测量惰性气体的方法及其系统 |
| US11101126B2 (en) * | 2018-12-04 | 2021-08-24 | Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences | Method and system for measuring inert gas by ion probe |
-
1983
- 1983-03-22 JP JP58047450A patent/JPS59173938A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59173938A (ja) | 1984-10-02 |
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