JPH07113608B2 - 固体状態の試料物質を分析する方法、プラズマを発生させる場合に使用する固体試料陰極を支持するための試料ホルダー、およびマトリックス中に変態を生じることのない一体化された連続の固体試料を直接に分析するための装置、ならびに固体試料を質量スペクトル分析するための源 - Google Patents
固体状態の試料物質を分析する方法、プラズマを発生させる場合に使用する固体試料陰極を支持するための試料ホルダー、およびマトリックス中に変態を生じることのない一体化された連続の固体試料を直接に分析するための装置、ならびに固体試料を質量スペクトル分析するための源Info
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- JPH07113608B2 JPH07113608B2 JP2140133A JP14013390A JPH07113608B2 JP H07113608 B2 JPH07113608 B2 JP H07113608B2 JP 2140133 A JP2140133 A JP 2140133A JP 14013390 A JP14013390 A JP 14013390A JP H07113608 B2 JPH07113608 B2 JP H07113608B2
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- G01N21/66—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
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- H—ELECTRICITY
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- 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
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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- H01J37/32018—Glow discharge
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に固体を直接に分析すること、特に非導
電性固体分析のための高周波出力グロー放電スパッタリ
ング源、ならびに金属、合金、半導体等に関する。
電性固体分析のための高周波出力グロー放電スパッタリ
ング源、ならびに金属、合金、半導体等に関する。
従来の技術 金属、合金および半導体のような導電性固体を直接に分
析するために常用の直流出力グロー放電装置を使用する
ことは、当業界内でよく知られていることである。一般
に、このグロー放電装置は、固体試料を“負極グロー”
領域中に霧状化するための陰極スパッタリングに依存す
る低圧の不活性雰囲気プラズマであり、この場合この負
極グロー領域中では、その後に励起およびイオン化が起
こりうる。最も一般には、分析される導電性試料は、陰
極の形を取る。ダイオードを設計する場合には、試料陰
極および陽極スリーブは、真空チャンバー内にハウジン
グされており、この真空チャンバーは、通電陽極として
も作用し、かつ電極を横断して位置した十分に高い電位
がガスを破壊して電子およびプラスに帯電されたイオン
を生じさせるような程度にアルゴンのような不活性ガス
で充填されている。負電界電位は、放電イオンを引き付
け、この放電イオンは陰極面に衝突し、陰極材料の原
子、イオンおよび分子を放出する。
析するために常用の直流出力グロー放電装置を使用する
ことは、当業界内でよく知られていることである。一般
に、このグロー放電装置は、固体試料を“負極グロー”
領域中に霧状化するための陰極スパッタリングに依存す
る低圧の不活性雰囲気プラズマであり、この場合この負
極グロー領域中では、その後に励起およびイオン化が起
こりうる。最も一般には、分析される導電性試料は、陰
極の形を取る。ダイオードを設計する場合には、試料陰
極および陽極スリーブは、真空チャンバー内にハウジン
グされており、この真空チャンバーは、通電陽極として
も作用し、かつ電極を横断して位置した十分に高い電位
がガスを破壊して電子およびプラスに帯電されたイオン
を生じさせるような程度にアルゴンのような不活性ガス
で充填されている。負電界電位は、放電イオンを引き付
け、この放電イオンは陰極面に衝突し、陰極材料の原
子、イオンおよび分子を放出する。
電気的バイアス化のために、マイナスに帯電された種は
離脱が促進され、かつプラスに帯電された種は陰極面に
戻る。大多数のスパッタされた粒子は、帯電されず、拡
散して陰極面に戻ることができるか、または負極グロー
中に入ることができる。放電励起領域に入る原子の百分
率は、放電圧と、陰極形状寸法との関数である。
離脱が促進され、かつプラスに帯電された種は陰極面に
戻る。大多数のスパッタされた粒子は、帯電されず、拡
散して陰極面に戻ることができるか、または負極グロー
中に入ることができる。放電励起領域に入る原子の百分
率は、放電圧と、陰極形状寸法との関数である。
スパッタリングプロセスは、動的エネルギーの若干の部
分を付与する侵入イオンとの弾性衝突のカスケードとし
て作用し、このカスケードにより、使用電位の動的エネ
ルギーは陰極材料の格子構造中に接近する。スパッタリ
ングイオンが十分なエネルギーおよび方向性を有してい
る場合には、カスケードにより、スパッタリングイオン
は伝搬され、陰極材料の放出を生じる表面に戻される。
スパッタ収率、すなわちスパッタされた原子の平均数
と、入射イオンとの比は、衝突成分の相対的質量と、ス
パッタリングイオンの入射角度および入射エネルギー
と、陰極材料の結合エネルギーとの関数である。
分を付与する侵入イオンとの弾性衝突のカスケードとし
て作用し、このカスケードにより、使用電位の動的エネ
ルギーは陰極材料の格子構造中に接近する。スパッタリ
ングイオンが十分なエネルギーおよび方向性を有してい
る場合には、カスケードにより、スパッタリングイオン
は伝搬され、陰極材料の放出を生じる表面に戻される。
スパッタ収率、すなわちスパッタされた原子の平均数
と、入射イオンとの比は、衝突成分の相対的質量と、ス
パッタリングイオンの入射角度および入射エネルギー
と、陰極材料の結合エネルギーとの関数である。
グロー放電は、原子吸光分析法、発光分光分析法、質量
分析法および若干のレーザーを基礎とする分光分析法に
よる元素分析に一般に使用される。しかし、これらのグ
ロー放電源は、試料が常用の直流ダイオードを設計する
場合に陰極として動作するように導電性の性質を有する
という要件によって限定されていた。非導電性固体を溶
解なしに分析する場合には、非導電性粉末試料は、導電
性粉末マトリックスと混合された。生じる粉末は、ディ
スク状試料に圧縮され、このディスク状試料は、導電性
部分のために必要とされる電流の流れを可能にするが、
放電されたイオンによる衝突に関連して非導電性材料の
原子のスパッタリングをも可能にする。
分析法および若干のレーザーを基礎とする分光分析法に
よる元素分析に一般に使用される。しかし、これらのグ
ロー放電源は、試料が常用の直流ダイオードを設計する
場合に陰極として動作するように導電性の性質を有する
という要件によって限定されていた。非導電性固体を溶
解なしに分析する場合には、非導電性粉末試料は、導電
性粉末マトリックスと混合された。生じる粉末は、ディ
スク状試料に圧縮され、このディスク状試料は、導電性
部分のために必要とされる電流の流れを可能にするが、
放電されたイオンによる衝突に関連して非導電性材料の
原子のスパッタリングをも可能にする。
しかしながら、本発明は、マトリックス中に変態を生じ
ることのない非導電性材料の分析に関する。固体の中空
陰極試料をスパッタしかつイオン化するためにアルゴン
雰囲気中での高周波放電を分析に使用することは、記載
された（Analytical Chemistry、47（９）、1528、197
5）。しかし、中空陰極の形状寸法には、試料それ自体
が機械加工されて円筒体に変わり、この円筒体により該
刊行物の記載に含まれる数多い実験以外に深さの輪郭の
分析（depth profiling analysis）が回避されることが
必要とされる。
ることのない非導電性材料の分析に関する。固体の中空
陰極試料をスパッタしかつイオン化するためにアルゴン
雰囲気中での高周波放電を分析に使用することは、記載
された（Analytical Chemistry、47（９）、1528、197
5）。しかし、中空陰極の形状寸法には、試料それ自体
が機械加工されて円筒体に変わり、この円筒体により該
刊行物の記載に含まれる数多い実験以外に深さの輪郭の
分析（depth profiling analysis）が回避されることが
必要とされる。
発明が解決しようとする課題 本発明は、非導電性分析物を溶解状態に置くという問題
を、非導電性分析物を溶解状態に置く工程を省略しかつ
固体材料を直接に分析することによって解決する。更
に、本発明は、非導電性材料のディスクを直接に分析さ
せるために中空陰極の配置に関連して非導電性固体を機
械加工して円筒体に変えるという問題を解決する。この
能力は、殊に本明細書中に記載の直後に挿入されるプロ
ーブとの組合せで、絶縁体分析のために任意の公知技術
水準の装置の場合よりも簡素で、安価で簡単な操作系を
生ぜしめる。
を、非導電性分析物を溶解状態に置く工程を省略しかつ
固体材料を直接に分析することによって解決する。更
に、本発明は、非導電性材料のディスクを直接に分析さ
せるために中空陰極の配置に関連して非導電性固体を機
械加工して円筒体に変えるという問題を解決する。この
能力は、殊に本明細書中に記載の直後に挿入されるプロ
ーブとの組合せで、絶縁体分析のために任意の公知技術
水準の装置の場合よりも簡素で、安価で簡単な操作系を
生ぜしめる。
課題を解決するための手段 従って、本発明の１つの目的は、固体を直接に分析する
新規方法を提供することである。
新規方法を提供することである。
本発明のもう１つの目的は、直接的な分析に関連して固
体試料を霧状化するためにグロー放電を使用する新規装
置を提供することである。
体試料を霧状化するためにグロー放電を使用する新規装
置を提供することである。
本発明のなお別の目的は、グロー放電を開始させかつ維
持するために高周波電位を使用する装置を提供すること
である。
持するために高周波電位を使用する装置を提供すること
である。
また、本発明の別の目的は、平らな陰極試料およびピン
を直接的に分析するために高周波出力装置を提供するこ
とである。
を直接的に分析するために高周波出力装置を提供するこ
とである。
本発明の別の目的はマトリックス中に変態を生じること
のない絶縁材料を直接に分析する方法および装置を提供
することである。
のない絶縁材料を直接に分析する方法および装置を提供
することである。
更に、本発明のもう１つの目的は、原子蛍光分析法、原
子発光分析法、原子吸光分析法および質量分析法を包含
する分光分析法に関連して固体試料を霧状化する方法を
提供することである。
子発光分析法、原子吸光分析法および質量分析法を包含
する分光分析法に関連して固体試料を霧状化する方法を
提供することである。
更に、本発明の別の目的は、質量分析法、原子吸光分析
法、原子発光分析法および原子蛍光分析法を包含する常
用の分光分析法による元素分析に関連して固体試料をス
パッタリングする装置を提供することである。
法、原子発光分析法および原子蛍光分析法を包含する常
用の分光分析法による元素分析に関連して固体試料をス
パッタリングする装置を提供することである。
また、本発明のもう１つの別の目的は、複数の試料の殆
ど連続的な分析を生じる装置を提供することである。
ど連続的な分析を生じる装置を提供することである。
これら前記の目的は、ガスをイオン化しかつ試料物質を
スパッタするような程度に不活性ガスの存在下に高周波
電位を試料陰極および電気的にアースされた陽極に印加
することによってグロー放電を開始させる装置、ならび
にスパッタされた試料物質を分析のために分析領域中に
通過させる装置を使用して、試料物質を固体状態で分析
する装置および方法を提供することによって達成され
る。導電性試料は前記方法によって分析することができ
るけれども、非導電性固体物質を分析するためには、特
殊に設計される。
スパッタするような程度に不活性ガスの存在下に高周波
電位を試料陰極および電気的にアースされた陽極に印加
することによってグロー放電を開始させる装置、ならび
にスパッタされた試料物質を分析のために分析領域中に
通過させる装置を使用して、試料物質を固体状態で分析
する装置および方法を提供することによって達成され
る。導電性試料は前記方法によって分析することができ
るけれども、非導電性固体物質を分析するためには、特
殊に設計される。
更に、それぞれ分析される試料に関連して装置を分解し
かつ組立てる間の圧力変化を排除する直接に挿入される
プローブが備えられている。
かつ組立てる間の圧力変化を排除する直接に挿入される
プローブが備えられている。
一般に、試料ホルダーは、電気的接続および冷却水接続
管を有する板によって１端がキャップされたステンレス
鋼製円筒体を備えている。この円筒体の反対側の端部
は、凹所を有する陰極取付板によって取り囲まれてお
り、この凹所中に陰極試料は適当に押し込められる。ホ
ルダー体は、ホルダー体のスパッタリングを減少させる
ためにガラスセラミック製スリーブで包囲することがで
きる。電気的にアースされたステンレス鋼製陽極スリー
ブは、ホルダー体からの１つの暗空間距離よりも短い距
離をもってホルダー体の周囲に取付けられている。暗空
間は、プラズマ形成に必要とされる最小距離である。従
って、ホルダー体からの１つの暗空間よりも短い距離を
もって陽極を位置決めすることは、取り囲まれた領域内
でのプラズマの形成を妨げる。１つの実施態様におい
て、試料ホルダー／スリーブの全集成装置は、６方向ク
ロス真空装置に適合したフランジ上に取り付けられてい
る。直接に挿入されるプローブを設計する場合には、試
料ホルダー／スリーブの集成装置は、容易に挿入され、
かつ６方向クロスからトランスレータステージにより取
り外される。
管を有する板によって１端がキャップされたステンレス
鋼製円筒体を備えている。この円筒体の反対側の端部
は、凹所を有する陰極取付板によって取り囲まれてお
り、この凹所中に陰極試料は適当に押し込められる。ホ
ルダー体は、ホルダー体のスパッタリングを減少させる
ためにガラスセラミック製スリーブで包囲することがで
きる。電気的にアースされたステンレス鋼製陽極スリー
ブは、ホルダー体からの１つの暗空間距離よりも短い距
離をもってホルダー体の周囲に取付けられている。暗空
間は、プラズマ形成に必要とされる最小距離である。従
って、ホルダー体からの１つの暗空間よりも短い距離を
もって陽極を位置決めすることは、取り囲まれた領域内
でのプラズマの形成を妨げる。１つの実施態様におい
て、試料ホルダー／スリーブの全集成装置は、６方向ク
ロス真空装置に適合したフランジ上に取り付けられてい
る。直接に挿入されるプローブを設計する場合には、試
料ホルダー／スリーブの集成装置は、容易に挿入され、
かつ６方向クロスからトランスレータステージにより取
り外される。
直接に固体分析するための直流出力グロー放電装置の使
用は、よく知られている。グロー放電装置は、固体試料
を衝突の多い負極グロー中に霧状化するために陰極スパ
ッタリングに依存する低圧プラズマである。負極グロー
中で、スパッタされた材料は、電子および準安定の放電
ガス原子と衝突し、励起された状態およびイオン性種を
生じる。常用の直流出力グロー放電は、原子吸光分析
法、原子発光分析法、質量分析法および若干のレーザー
を基礎とした分光分析法による元素分析に一般に使用さ
れる。
用は、よく知られている。グロー放電装置は、固体試料
を衝突の多い負極グロー中に霧状化するために陰極スパ
ッタリングに依存する低圧プラズマである。負極グロー
中で、スパッタされた材料は、電子および準安定の放電
ガス原子と衝突し、励起された状態およびイオン性種を
生じる。常用の直流出力グロー放電は、原子吸光分析
法、原子発光分析法、質量分析法および若干のレーザー
を基礎とした分光分析法による元素分析に一般に使用さ
れる。
グロー放電の使用を限定する傾向にあるファクターの１
つは、試料が導電性の性質を有するという要件にあっ
た。上記したように、非導電性の粉末試料は、有効に霧
状化され、その後に導電性粉末マトリックスとの混合に
よって分析を行なう。しかし、多数の非導電性固体は、
粉末に容易に移行せず、固体が粉末へ移行した場合に
は、任意の深さ分解能分析（depth resolved analyse
s）は妨げられる。
つは、試料が導電性の性質を有するという要件にあっ
た。上記したように、非導電性の粉末試料は、有効に霧
状化され、その後に導電性粉末マトリックスとの混合に
よって分析を行なう。しかし、多数の非導電性固体は、
粉末に容易に移行せず、固体が粉末へ移行した場合に
は、任意の深さ分解能分析（depth resolved analyse
s）は妨げられる。
常用の直流グロー放電は、非導電性の材料のスパッタリ
ングに使用することができない。それというのも、直流
系の際に、系中の電極の１つが電気絶縁材料である場合
には、必要とされる電流の流れは起こることができない
からである。絶縁表面への高電圧パルスの使用は、第１
図に示したようにキャパシタの帯電と類似のものである
と考えることができる。高い負電圧（−Vs）を印加した
場合には、電極表面の電位は−Vsに下降し、引続き時間
の関数としてよりプラスの電位に帯電する。このこと
は、表面でのプラスの電荷の蓄積に基づくものではな
く、むしろ表面でのイオン中和反応による電子の損失に
基づくものである。この方法の時間的規準は、1MHz程度
の周波数での電圧パルスの使用により擬連続プラズマが
生じることにある。
ングに使用することができない。それというのも、直流
系の際に、系中の電極の１つが電気絶縁材料である場合
には、必要とされる電流の流れは起こることができない
からである。絶縁表面への高電圧パルスの使用は、第１
図に示したようにキャパシタの帯電と類似のものである
と考えることができる。高い負電圧（−Vs）を印加した
場合には、電極表面の電位は−Vsに下降し、引続き時間
の関数としてよりプラスの電位に帯電する。このこと
は、表面でのプラスの電荷の蓄積に基づくものではな
く、むしろ表面でのイオン中和反応による電子の損失に
基づくものである。この方法の時間的規準は、1MHz程度
の周波数での電圧パルスの使用により擬連続プラズマが
生じることにある。
rfグロー放電を表面のスパッタリングに使用することの
１つの重要な観点は、プラズマ電極間で生じる自己バイ
アス化にある。例えば、１対の電極への2kVのピークピ
ーク方形波電位（Va）の使用は、第２図に表わされてい
る。初期の半サイクルの場合、第１陰極の電圧（Vb）
は、−1kVへ移り、例えば約−0.7kVへのプラスの帯電を
開始する。印加される電圧を＋1kVに切り換えた場合に
は、＋1.3kVの表面電位が生じる。この半サイクルの間
に、電子は加速されて電極表面へ移る。プラズマ電子の
移動度がより大きい（著しい重いプラスのイオンと比較
した）ことにより、こうして先の半サイクルが＋0.2kV
の値に到達するよりもいっそう迅速に電極の表面電位が
零に接近するような程度に、前記の半サイクルの間によ
り迅速な表面帯電は生じる。電圧極性を第２の全サイク
ルの開始のために切り換えた場合には、この電極上での
電位は、−1.8kV（＋0.2〜2kV）に到達する。連続的サ
イクルが進行する場合、Vbの波形は、負の方向に著しく
偏倚している一定のオフセット値に到達する。一般に印
加したピークピーク電位の1/2の値を有する前記の負の
直流オフセット（自己バイアス化）は、事実上連続的で
ある。電極は、選択的に高いエネルギーのイオンおよび
低いエネルギーの電子によって選択的にボンバードさ
れ、それ故にスパッタリングターゲット（陰極）として
使用される。電極に供給された電位が選択的であるけれ
ども、時間的に平均化された陰極および陽極は確立され
る。著しく詳細に以下に記載されているように、自己バ
イアス化は、それぞれの電極の寸法の１つの関数であ
る。従って、rf電位をスパッタリングターゲットに印加
し、かつアースされた電位で通常維持される真空チャン
バー陽極の場合よりも著しく小さい暴露領域にすること
は、有利である。
１つの重要な観点は、プラズマ電極間で生じる自己バイ
アス化にある。例えば、１対の電極への2kVのピークピ
ーク方形波電位（Va）の使用は、第２図に表わされてい
る。初期の半サイクルの場合、第１陰極の電圧（Vb）
は、−1kVへ移り、例えば約−0.7kVへのプラスの帯電を
開始する。印加される電圧を＋1kVに切り換えた場合に
は、＋1.3kVの表面電位が生じる。この半サイクルの間
に、電子は加速されて電極表面へ移る。プラズマ電子の
移動度がより大きい（著しい重いプラスのイオンと比較
した）ことにより、こうして先の半サイクルが＋0.2kV
の値に到達するよりもいっそう迅速に電極の表面電位が
零に接近するような程度に、前記の半サイクルの間によ
り迅速な表面帯電は生じる。電圧極性を第２の全サイク
ルの開始のために切り換えた場合には、この電極上での
電位は、−1.8kV（＋0.2〜2kV）に到達する。連続的サ
イクルが進行する場合、Vbの波形は、負の方向に著しく
偏倚している一定のオフセット値に到達する。一般に印
加したピークピーク電位の1/2の値を有する前記の負の
直流オフセット（自己バイアス化）は、事実上連続的で
ある。電極は、選択的に高いエネルギーのイオンおよび
低いエネルギーの電子によって選択的にボンバードさ
れ、それ故にスパッタリングターゲット（陰極）として
使用される。電極に供給された電位が選択的であるけれ
ども、時間的に平均化された陰極および陽極は確立され
る。著しく詳細に以下に記載されているように、自己バ
イアス化は、それぞれの電極の寸法の１つの関数であ
る。従って、rf電位をスパッタリングターゲットに印加
し、かつアースされた電位で通常維持される真空チャン
バー陽極の場合よりも著しく小さい暴露領域にすること
は、有利である。
更に、本発明による装置の設計を変えて、第３図には、
好ましい試料ホルダー10が図示されている。ホルダー体
12は、図示されているように、電気接続および冷却水接
続管を有する板14によって１端がキャップされたステン
レス鋼製円筒体である。このホルダー体の反対の端部
は、陰極取付板16によって取り囲まれ、この陰極取付板
は、有利に直径約1.27cm（0.5インチ）および深さ約0.3
175cm（0.125インチ）の凹所18を有し、この凹所中に
は、試料20が適当に圧入されている。有利に、ホルダー
体はガラスセラミック製スリーブ22に包囲され、このス
リーブは、ホルダー体のスパッタリング量を減少させる
ために作用する。電気的にアースされたステンレス鋼製
“陽極”スリーブは、ホルダー体の周囲に取り付けられ
ている。
好ましい試料ホルダー10が図示されている。ホルダー体
12は、図示されているように、電気接続および冷却水接
続管を有する板14によって１端がキャップされたステン
レス鋼製円筒体である。このホルダー体の反対の端部
は、陰極取付板16によって取り囲まれ、この陰極取付板
は、有利に直径約1.27cm（0.5インチ）および深さ約0.3
175cm（0.125インチ）の凹所18を有し、この凹所中に
は、試料20が適当に圧入されている。有利に、ホルダー
体はガラスセラミック製スリーブ22に包囲され、このス
リーブは、ホルダー体のスパッタリング量を減少させる
ために作用する。電気的にアースされたステンレス鋼製
“陽極”スリーブは、ホルダー体の周囲に取り付けられ
ている。
プラズマの形成に必要とされる最小距離は、暗空間と呼
称される。すなわち、ステンレス鋼製スリーブ24は、包
囲された領域中でのプラズマの形成を禁止するためにホ
ルダー体からの暗空間距離よりも短いものが好ましい。
試料ホルダー／スリーブ全集成装置は、下記した６方向
クロスイオン源領域と適合するフランジ上に取り付けら
れている。有利に、真空チャンバーの内壁は陽極として
働く。
称される。すなわち、ステンレス鋼製スリーブ24は、包
囲された領域中でのプラズマの形成を禁止するためにホ
ルダー体からの暗空間距離よりも短いものが好ましい。
試料ホルダー／スリーブ全集成装置は、下記した６方向
クロスイオン源領域と適合するフランジ上に取り付けら
れている。有利に、真空チャンバーの内壁は陽極として
働く。
また、第４図には、本発明で使用するための直接に挿入
されるプローブが図示されている。プローブ210は、ト
ランスレータステージ240を通じて６方向クロス250と適
合する。玉弁219と結合するベローズ242を包含している
トランスレータステージは、一連の試料をより迅速に分
析する場合に、６方向クロス真空チャンバー内でアルゴ
ン圧力の調節なしにプローブの挿入および取出しを可能
にする真空連動装置として役立つ。試料ホルダー体212
は、プローブ214上に取り付けられている。小型の試料
ピン220は、試料ホルダー体の先端部216で凹所218内に
取り付けられている。アースされた陽極キャップ224
は、試料ホルダーの上に伸びかつその上で固定されてい
る。上記の配置の場合と同様に、陽極キャップは、その
中での放電を排除するために陰極からの１つの暗空間内
に存在する。従って、一連の試料ホルダーは、多数の試
料を物質のバッチの迅速で容易な分析のために得ること
ができるように備えられている。
されるプローブが図示されている。プローブ210は、ト
ランスレータステージ240を通じて６方向クロス250と適
合する。玉弁219と結合するベローズ242を包含している
トランスレータステージは、一連の試料をより迅速に分
析する場合に、６方向クロス真空チャンバー内でアルゴ
ン圧力の調節なしにプローブの挿入および取出しを可能
にする真空連動装置として役立つ。試料ホルダー体212
は、プローブ214上に取り付けられている。小型の試料
ピン220は、試料ホルダー体の先端部216で凹所218内に
取り付けられている。アースされた陽極キャップ224
は、試料ホルダーの上に伸びかつその上で固定されてい
る。上記の配置の場合と同様に、陽極キャップは、その
中での放電を排除するために陰極からの１つの暗空間内
に存在する。従って、一連の試料ホルダーは、多数の試
料を物質のバッチの迅速で容易な分析のために得ること
ができるように備えられている。
本明細書中で記載した研究の場合に、グロー放電プラズ
マは、RFプラズマプロダクト型RF10高周波発生器によっ
て出力が得られる。このユニットは、13.56MHzの周波数
で1kWの最大出力を有する。プラズマに対する有効なエ
ネルギー伝達を達成するために、インピーダンス整合ネ
ットワークは、発生器との系列をなして組み込まれてい
る。整合ネットワークは、ネットワークおよびプラズマ
の全インピーダンスが発生器の出力インピーダンスと等
しいような程度に同調されているLC回路である。
マは、RFプラズマプロダクト型RF10高周波発生器によっ
て出力が得られる。このユニットは、13.56MHzの周波数
で1kWの最大出力を有する。プラズマに対する有効なエ
ネルギー伝達を達成するために、インピーダンス整合ネ
ットワークは、発生器との系列をなして組み込まれてい
る。整合ネットワークは、ネットワークおよびプラズマ
の全インピーダンスが発生器の出力インピーダンスと等
しいような程度に同調されているLC回路である。
第５図には、質量分析法のための集成装置の場合と同様
の本発明による装置が図示されている。グロー放電イオ
ン源10は、質量分析計と同軸方向に取り付けられてい
る。６方向クロスの残りの口は、融合シリカ光学的窓、
真空ガス入口付属装置および圧力監視熱電対の取付けの
ために利用される。源領域中で発生したイオンは、中間
真空領域30を通過し、かつ分析のために分析領域中に入
る。
の本発明による装置が図示されている。グロー放電イオ
ン源10は、質量分析計と同軸方向に取り付けられてい
る。６方向クロスの残りの口は、融合シリカ光学的窓、
真空ガス入口付属装置および圧力監視熱電対の取付けの
ために利用される。源領域中で発生したイオンは、中間
真空領域30を通過し、かつ分析のために分析領域中に入
る。
また、第６図には、原子発光分析法のための集成装置の
場合と同様に本発明による装置が略示されている。グロ
ー放電イオン源は、原子放出軸線に対して90゜の角度で
取り付けられている。モノクロメーター120は、光度計1
30による検出のために波長の狭い領域を単離する。
場合と同様に本発明による装置が略示されている。グロ
ー放電イオン源は、原子放出軸線に対して90゜の角度で
取り付けられている。モノクロメーター120は、光度計1
30による検出のために波長の狭い領域を単離する。
本発明によるグロー放電イオン源の処理パラメーターの
先の評価は、導電性の試料の使用により実施された。銅
金属マトリックスは、スッパタリングの容易さおよび前
記物質上で実施された早期の直流グロー放電質量分析の
ために選択された。第７図には、0.2mmHgのアルゴン圧
力および10ワットの出力の放電条件下での銅試料の高周
波グロー放電質量分析法（rf−GDMS）によるスペクトル
が示されている。このスペクトルは、マトリックス種の
イオンおよび種々の放電ガス種によって支配された原子
の性質を有するスペクトルである。スペクトルの規模の
拡大は、非理想的真空条件による残留ガスに関連した種
の存在を明らかにするものである：質量18でH2O+、28で
N2 +および質量44でCO2 +。
先の評価は、導電性の試料の使用により実施された。銅
金属マトリックスは、スッパタリングの容易さおよび前
記物質上で実施された早期の直流グロー放電質量分析の
ために選択された。第７図には、0.2mmHgのアルゴン圧
力および10ワットの出力の放電条件下での銅試料の高周
波グロー放電質量分析法（rf−GDMS）によるスペクトル
が示されている。このスペクトルは、マトリックス種の
イオンおよび種々の放電ガス種によって支配された原子
の性質を有するスペクトルである。スペクトルの規模の
拡大は、非理想的真空条件による残留ガスに関連した種
の存在を明らかにするものである：質量18でH2O+、28で
N2 +および質量44でCO2 +。
直流プラズマ源の圧力−電流−電圧条件の複雑な相互依
存は、パラメーターによる評価を全く複雑なものにする
が、しかしrf源は、評価を多少とも簡単なものにする一
定の出力発生器によって出力を生じる。放電出力の変化
に対する銅マトリックスイオン信号、特に63Cu+の応答
は、第８図の圧力範囲に関して示されている。それぞれ
確定された圧力データに関しては、出力が観察され、そ
こでマトリックスイオン信号の最大量が検出される。放
電圧が増大する場合には、最大信号点は低出力設定に移
行することが認められる。この応答の際の傾向は、プラ
ズマ負極グロー／暗空間インタフェースと、イオン試料
採取オリフィスとの間の物理的関係に関連している。
存は、パラメーターによる評価を全く複雑なものにする
が、しかしrf源は、評価を多少とも簡単なものにする一
定の出力発生器によって出力を生じる。放電出力の変化
に対する銅マトリックスイオン信号、特に63Cu+の応答
は、第８図の圧力範囲に関して示されている。それぞれ
確定された圧力データに関しては、出力が観察され、そ
こでマトリックスイオン信号の最大量が検出される。放
電圧が増大する場合には、最大信号点は低出力設定に移
行することが認められる。この応答の際の傾向は、プラ
ズマ負極グロー／暗空間インタフェースと、イオン試料
採取オリフィスとの間の物理的関係に関連している。
第10a図、第10b図および第10c図には、暗空間の厚さに
対する放電圧の効果およびインタフェース領域と、試料
採取コーンとの間の関係が図示されている。放電圧が減
少する場合には、電子平均自由行程は、陰極での電位降
下が出口オリフィスに向かってインタフェース領域に拡
大する陰極面から離れて長い距離に亘って起こるような
程度に増大する。放電圧（ボルト）の減少は、著しく弱
い程度ではあるけれども類似の変化を生じる。プラズマ
の目で見ての観察により、負極グロー／暗空間インタフ
ェースの位置と、検出されるマトリックスイオン信号と
の間の補正が示される。最大信号を観察する場合の放電
条件は、第10b図に示されているように、試料採取コー
ンオリフィスがインタフェース領域で最大のイオン密度
の地域であることにある。この空間的関係は、スパッタ
された原子との直接的電子インパクトイオン化衝突の際
に有効である陰極面から放出された二次電子による十分
なエネルギーの損失によって惹き起こされる。
対する放電圧の効果およびインタフェース領域と、試料
採取コーンとの間の関係が図示されている。放電圧が減
少する場合には、電子平均自由行程は、陰極での電位降
下が出口オリフィスに向かってインタフェース領域に拡
大する陰極面から離れて長い距離に亘って起こるような
程度に増大する。放電圧（ボルト）の減少は、著しく弱
い程度ではあるけれども類似の変化を生じる。プラズマ
の目で見ての観察により、負極グロー／暗空間インタフ
ェースの位置と、検出されるマトリックスイオン信号と
の間の補正が示される。最大信号を観察する場合の放電
条件は、第10b図に示されているように、試料採取コー
ンオリフィスがインタフェース領域で最大のイオン密度
の地域であることにある。この空間的関係は、スパッタ
された原子との直接的電子インパクトイオン化衝突の際
に有効である陰極面から放出された二次電子による十分
なエネルギーの損失によって惹き起こされる。
従って、質量分析のための試料採取は、負極グロー／暗
空間インタフェースを試料採取コーンに位置付けるため
に圧力と出力との双方の領域により特に高度に必要とさ
れる調整である。これとは異なり、原子発光分析の場合
には、全プラズマが分析され、第９図に銅（Ｉ）に関連
して図示されているように、出力と、圧力と、それぞれ
の種に対する相対的信号との間のいっそう簡単な関係が
生じる。一般に、信号は、出力を増大させかつ圧力を増
大させた場合には、ますます強くなる。
空間インタフェースを試料採取コーンに位置付けるため
に圧力と出力との双方の領域により特に高度に必要とさ
れる調整である。これとは異なり、原子発光分析の場合
には、全プラズマが分析され、第９図に銅（Ｉ）に関連
して図示されているように、出力と、圧力と、それぞれ
の種に対する相対的信号との間のいっそう簡単な関係が
生じる。一般に、信号は、出力を増大させかつ圧力を増
大させた場合には、ますます強くなる。
最も光学的な技術に関連して、信号の強さは圧力が増大
するにつれて一般に増大するけれども、再沈積を減少さ
せるために比較的に低い圧力を維持することは、屡々有
利である。圧力が増大した場合には、プラズマの活性
は、増大し、スパッタされた種を惹き起こし、陰極表面
上に再沈積させる。数多くの適用において、できるだけ
大幅に再沈積を減少させることが望ましい。例えば、深
さ輪郭の場合に試料表面上の被膜の深さは、被膜をスパ
ッタリングし、スパッタされた種を一定時間に亘って分
析し、かつ時間関数としての試料物質の場合に対するス
ペクトルの変化を観察することによって測定される。高
い処理圧によって惹き起される再沈積の高水準により、
晒された試料表面上に析出したスパッタされた被膜種が
生じ、それによって被膜スペクトルと、試料スペクトル
との間の線がぼやけてしまう。反対に、低い処理圧およ
び相対的に低い再沈積水準により、増大した深さ輪郭分
解が得られる。従って、本発明によるrf源は、常用の直
流装置の場合よりも大きい分解能を有する深さ輪郭に対
して高速で安価な装置を提供する。それというのも、処
理圧が低いからである。
するにつれて一般に増大するけれども、再沈積を減少さ
せるために比較的に低い圧力を維持することは、屡々有
利である。圧力が増大した場合には、プラズマの活性
は、増大し、スパッタされた種を惹き起こし、陰極表面
上に再沈積させる。数多くの適用において、できるだけ
大幅に再沈積を減少させることが望ましい。例えば、深
さ輪郭の場合に試料表面上の被膜の深さは、被膜をスパ
ッタリングし、スパッタされた種を一定時間に亘って分
析し、かつ時間関数としての試料物質の場合に対するス
ペクトルの変化を観察することによって測定される。高
い処理圧によって惹き起される再沈積の高水準により、
晒された試料表面上に析出したスパッタされた被膜種が
生じ、それによって被膜スペクトルと、試料スペクトル
との間の線がぼやけてしまう。反対に、低い処理圧およ
び相対的に低い再沈積水準により、増大した深さ輪郭分
解が得られる。従って、本発明によるrf源は、常用の直
流装置の場合よりも大きい分解能を有する深さ輪郭に対
して高速で安価な装置を提供する。それというのも、処
理圧が低いからである。
実施例 例１ 本発明によるグロー放電イオン源を導電性材料の分析に
使用することは、第11図に証明されている。第11図に
は、第３図の試料ホルダーを使用しての0.15mmHgのアル
ゴン圧力および20ワットのrf出力の放電条件下でのNBS
C1122銅−ベリリウム合金の質量スペクトルが示され
ている。CuおよびBeマトリックス種の同位体信号は、明
らかに認められる。試料中の鉄、コバルトおよびマンガ
ンに対する相対的感受性ファクターは、直流グロー放電
源を用いて観察されるものと同様である。
使用することは、第11図に証明されている。第11図に
は、第３図の試料ホルダーを使用しての0.15mmHgのアル
ゴン圧力および20ワットのrf出力の放電条件下でのNBS
C1122銅−ベリリウム合金の質量スペクトルが示され
ている。CuおよびBeマトリックス種の同位体信号は、明
らかに認められる。試料中の鉄、コバルトおよびマンガ
ンに対する相対的感受性ファクターは、直流グロー放電
源を用いて観察されるものと同様である。
イオン源は、延長された時間に亘って安定に処理する。
第12図には、54Fe（93ppm）イオン信号の信号イオン監
視によるトレースである。最初の20分間のプラズマ誘導
時間の後、測定されたイオン信号は、続く40分間の時間
に亘って約３％だけ変化する。一時的な安定性は、連続
的な分析技術である四重極質量分析法のような方法にと
って重要である。
第12図には、54Fe（93ppm）イオン信号の信号イオン監
視によるトレースである。最初の20分間のプラズマ誘導
時間の後、測定されたイオン信号は、続く40分間の時間
に亘って約３％だけ変化する。一時的な安定性は、連続
的な分析技術である四重極質量分析法のような方法にと
って重要である。
例２ 非導電体のスパッタリングの研究のために、遷移金属酸
化物の混合物を、ディスクの形に圧縮されたスペックス
（Spex）（Edison,New Jersey）ハイピュアー（Hi−Pur
e）粉末から得た。試料コーンに対して適当な試料位置
決めを達成するために試料ディスクを、銅裏張りしたデ
ィスク上に取付けたけれども、導電性粉末は全く混合物
に添加せず、銅ディスクは、従来の直流法の場合のよう
に電流の流れを誘導させるために使用しなかった。第３
図の試料ホルダーを使用して0.3mmHgのアルゴン圧力お
よび25ワットのrf出力の放電条件下で走行された混合物
から得られた質量スペクトルは、第13図に示されてい
る。×10倍の拡大率で明らかに認められることができる
ように、酸化物は、有効にスパッタされ、解離され、か
つ元素の形でイオン化される。試料それ自体は非導電性
であるけれども、金属イオンに対して測定されたイオン
の流れは、例１の金属合金の場合と同じ程度のマグニチ
ュードであり、したがって試料中の酸素は、金属原子と
同様にスパッタされるマトリックス中の付加的な元素を
表わすことが指摘される。また、スペクトルは、水およ
び相対的残留ガスの存在によって、分析よりも先に酸化
物粉末試料を適当に乾燥しかつ脱ガス化することに注意
しなければならないことが指摘される。この型の試料か
ら原子イオンを生じる可能性は、セラミック粉末および
セメント粉末の分析に対するRF−GDMS源の能力であるこ
とが指摘される。
化物の混合物を、ディスクの形に圧縮されたスペックス
（Spex）（Edison,New Jersey）ハイピュアー（Hi−Pur
e）粉末から得た。試料コーンに対して適当な試料位置
決めを達成するために試料ディスクを、銅裏張りしたデ
ィスク上に取付けたけれども、導電性粉末は全く混合物
に添加せず、銅ディスクは、従来の直流法の場合のよう
に電流の流れを誘導させるために使用しなかった。第３
図の試料ホルダーを使用して0.3mmHgのアルゴン圧力お
よび25ワットのrf出力の放電条件下で走行された混合物
から得られた質量スペクトルは、第13図に示されてい
る。×10倍の拡大率で明らかに認められることができる
ように、酸化物は、有効にスパッタされ、解離され、か
つ元素の形でイオン化される。試料それ自体は非導電性
であるけれども、金属イオンに対して測定されたイオン
の流れは、例１の金属合金の場合と同じ程度のマグニチ
ュードであり、したがって試料中の酸素は、金属原子と
同様にスパッタされるマトリックス中の付加的な元素を
表わすことが指摘される。また、スペクトルは、水およ
び相対的残留ガスの存在によって、分析よりも先に酸化
物粉末試料を適当に乾燥しかつ脱ガス化することに注意
しなければならないことが指摘される。この型の試料か
ら原子イオンを生じる可能性は、セラミック粉末および
セメント粉末の分析に対するRF−GDMS源の能力であるこ
とが指摘される。
例３ ガラスマトリックス試料をスパッタするためのグロー放
電の能力を研究するために、ガラスフリット前駆物質
と、高レベルの核廃棄物の不動態化に通常使用されるビ
トリファイド疑態化された防御廃棄物用ガラス（vitrif
ied simulated defense waste glass）とから質量スペ
クトルは得られた。例２の金属酸化物粉末の場合と同様
に、フリット試料をディスク形への圧縮によって得た。
第14図には、第３図の試料ホルダーを使用しての0.15mm
Hgのアルゴン圧力および20ワットのrf出力の放電条件下
でのビトリファイド疑態化された防御廃棄物用ガラスの
GDMSスペクトルが示されている。他の非導電性マトリッ
クスの場合と同様に、プラズマは安定であった。
電の能力を研究するために、ガラスフリット前駆物質
と、高レベルの核廃棄物の不動態化に通常使用されるビ
トリファイド疑態化された防御廃棄物用ガラス（vitrif
ied simulated defense waste glass）とから質量スペ
クトルは得られた。例２の金属酸化物粉末の場合と同様
に、フリット試料をディスク形への圧縮によって得た。
第14図には、第３図の試料ホルダーを使用しての0.15mm
Hgのアルゴン圧力および20ワットのrf出力の放電条件下
でのビトリファイド疑態化された防御廃棄物用ガラスの
GDMSスペクトルが示されている。他の非導電性マトリッ
クスの場合と同様に、プラズマは安定であった。
例４ 本発明によるグロー放電イオン源を原子発光分析によっ
て材料の分析に使用することは、第15図に証明されてい
る。第15図には、第３図の試料ホルダーを使用しての0.
9mmHgのアルゴン圧力および15ワットのrf出力の放電条
件下でのNBS C1122銅−ベリリウム合金の発光スペクト
ル（例１の質量スペクトルによって分析した）が示され
ている。
て材料の分析に使用することは、第15図に証明されてい
る。第15図には、第３図の試料ホルダーを使用しての0.
9mmHgのアルゴン圧力および15ワットのrf出力の放電条
件下でのNBS C1122銅−ベリリウム合金の発光スペクト
ル（例１の質量スペクトルによって分析した）が示され
ている。
前記または他の本発明に対する変更および変化は、特に
係属されている特許請求の範囲に記載されている本発明
の精神および範囲を逸脱することなしに、当業者であれ
ば実施することができる。更に、当業者であれば、前記
記載は例のみによるものであり、かつ本発明を限定する
ものではなく、係属している特許請求の範囲はさらに記
載されるものであることは評価するであろう。
係属されている特許請求の範囲に記載されている本発明
の精神および範囲を逸脱することなしに、当業者であれ
ば実施することができる。更に、当業者であれば、前記
記載は例のみによるものであり、かつ本発明を限定する
ものではなく、係属している特許請求の範囲はさらに記
載されるものであることは評価するであろう。
第１図は、高電圧パルスを絶縁表面に印加した際の効果
を示す線図、 第２図は、2kVのピークピーク方形波電位を１対の電極
に印加した際の効果を示す線図、 第３図は、本発明による試料ホルダーを示す略示断面
図、 第４図は、トランスレータおよび６方向クロスと一緒に
軸方向に整列させた本発明による直接に挿入されるプロ
ーブを示す略示分解図、 第５図は、質量分析法のための集成装置としての本発明
による装置を示す部分的ブロック図を有する略図、 第６図は、原子発光分析法のための集成装置としての本
発明による装置を示すブロック図、 第７図は、本発明により発生された銅試料の高周波グロ
ー放電質量分析法によるスペクトルを示す線図、 第８図は、本発明方法によって発生された銅マトリック
スイオン信号に対する出力および圧力に関する変化の効
果を示す分布図、 第９図は、本発明方法によって発生された銅（Ｉ）放出
信号に対する出力および圧力に関する変化の効果を示す
線図、 第10a図、第10b図および第10c図は、それぞれ暗空間の
厚さに対する放電圧の効果を示す略図、 第11図は、本発明により発生された銅−ベリリウム合金
の高周波グロー放電質量分析によるスペクトルを示す線
図、 第12図は、本発明によって達成された場合の54Fe（93pp
m）の信号イオン監視トレースをプロットした線図、 第13図は、本発明により発生された遷移金属酸化物の混
合物から形成された圧縮ディスクの高周波グロー放電質
量分析によるスペクトルを示す線図、 第14図は、本発明により発生されたビトリファイド疑態
化された防御廃棄物用ガラスの高周波グロー放電質量分
析によるスペクトルを示す線図、かつ 第15図は、本発明により発生された銅−ベリリウム合金
の高周波グロー放電原子発光分析法によるスペクトルを
示す線図である。
を示す線図、 第２図は、2kVのピークピーク方形波電位を１対の電極
に印加した際の効果を示す線図、 第３図は、本発明による試料ホルダーを示す略示断面
図、 第４図は、トランスレータおよび６方向クロスと一緒に
軸方向に整列させた本発明による直接に挿入されるプロ
ーブを示す略示分解図、 第５図は、質量分析法のための集成装置としての本発明
による装置を示す部分的ブロック図を有する略図、 第６図は、原子発光分析法のための集成装置としての本
発明による装置を示すブロック図、 第７図は、本発明により発生された銅試料の高周波グロ
ー放電質量分析法によるスペクトルを示す線図、 第８図は、本発明方法によって発生された銅マトリック
スイオン信号に対する出力および圧力に関する変化の効
果を示す分布図、 第９図は、本発明方法によって発生された銅（Ｉ）放出
信号に対する出力および圧力に関する変化の効果を示す
線図、 第10a図、第10b図および第10c図は、それぞれ暗空間の
厚さに対する放電圧の効果を示す略図、 第11図は、本発明により発生された銅−ベリリウム合金
の高周波グロー放電質量分析によるスペクトルを示す線
図、 第12図は、本発明によって達成された場合の54Fe（93pp
m）の信号イオン監視トレースをプロットした線図、 第13図は、本発明により発生された遷移金属酸化物の混
合物から形成された圧縮ディスクの高周波グロー放電質
量分析によるスペクトルを示す線図、 第14図は、本発明により発生されたビトリファイド疑態
化された防御廃棄物用ガラスの高周波グロー放電質量分
析によるスペクトルを示す線図、かつ 第15図は、本発明により発生された銅−ベリリウム合金
の高周波グロー放電原子発光分析法によるスペクトルを
示す線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (54)【発明の名称】 固体状態の試料物質を分析する方法、プラズマを発生させる場合に使用する固体試料陰極を支持 するための試料ホルダー、およびマトリックス中に変態を生じることのない一体化された連続の 固体試料を直接に分析するための装置、ならびに固体試料を質量スペクトル分析するための源
Claims (10)
- 【請求項１】固体状態の試料物質を分析する方法におい
て、 試料ホルダーを陽極の一部を形成するスリーブまたはキ
ャップで遮蔽し； この遮蔽されたホルダー中に保持された固体試料陰極と
陽極との間に、不活性ガスの存在下で高周波電位を印加
することによって低圧グロー放電を開始させ； このグロー放電を、不活性ガスがイオン化されかつイオ
ン化されたガスが実質的に試料物質のみをスパッタする
ような程度に維持し； スパッタされた試料物質を分析装置の範囲内に通過さ
せ；かつ スパッタされた試料物質を分析することを特徴とする、
固体状態の試料物質を分析する方法。 - 【請求項２】プラズマを発生させる場合に使用する固体
試料陰極を支持するための試料ホルダーにおいて、 ホルダー体がホルダー体上に電気接続を有し； ホルダー体の一端にある取付板が固体試料陰極を収容す
るための凹所を定めており； 陽極スリーブ内でのプラズマの形成は排除されているけ
れども、プラズマの形成に必要とされる距離よりも短い
ホルダー体および試料陰極からの距離をもってホルダー
体の周囲に取付けられた陽極スリーブが、スパッタリン
グのために発生させることができるプラズマに試料を晒
すのに適当な開口を陽極スリーブ自体の中に定めている
ことを特徴とする、プラズマを発生させる場合に使用す
る固体試料陰極を支持するための試料ホルダー。 - 【請求項３】取付板がホルダー体と一体化されている、
請求項２記載の試料ホルダー。 - 【請求項４】陽極スリーブが電気的にアースされてい
る、請求項２記載の試料ホルダー。 - 【請求項５】マトリックス中に変態を生じることのない
一体化された連続の固体試料を直接に分析するための装
置において、 ６方向クロス真空チャンバー； ６方向クロスの口と結合した分析装置； 規定圧力で不活性ガスを導入するための６方向クロスの
口と結合したポンプ装置； ６方向クロスの口と結合したトランスレータステージ； トランスレータステージに適合した直接に挿入されるプ
ローブを備え、この直接に挿入されるプローブが プローブ体と； 試料陰極を収容するためにプローブ体内に定められた凹
所を有するプローブ体によって運搬される試料ホルダー
体と； 陽極キャップ内でのプラズマの形成は排除されているけ
れども、プラズマの形成に必要とされる距離よりも短い
試料ホルダー体からの距離をもって試料ホルダー体の周
囲に取付けるための陽極ギャップとを有し； トランスレータステージと係合可能なプローブ体上に運
搬されるバルブを有し；この場合 直接に挿入されるプローブは、直接に挿入されるプロー
ブをトランスレータステージを通して６方向クロス中に
挿入することができかつ６方向クロスから取出すことが
でき、６方向クロスを一定の圧力で維持しながら真空連
動が形成されるような程度に、トランスレータステージ
中に固定可能であり；ならびに 試料陰極に隣接してプラズマを開始させかつ維持するた
めに高周波電位を導入するための機器を備えていること
を特徴とする、マトリックス中に変態を生じることのな
い一体化された連続の固体試料を直接に分析するための
装置。 - 【請求項６】陽極キャップが電気的にアースされてい
る、請求項５記載の装置。 - 【請求項７】マトリックス中に変態を生じることのない
一体化された連続の固体試料を直接に分析するための装
置において、 ６方向クロス真空チャンバー； ６方向クロスの口と結合した分析装置； 規定圧力で不活性ガスを導入するための６方向クロスの
口と結合したポンプ装置； ホルダー体上に電気接続を有するホルダー体と、 試料陰極を収容するための取付板中の凹所を定めるホル
ダー体の１端にある取付板と、 ホルダー体の周囲でスリーブ内でプラズマ形成を排除す
るためのホルダー体の周囲に取付けられた陽極スリーブ
とを有する６方向クロスの口に適合した試料ホルダー；
ならびに 試料陰極に隣接してプラズマを開始させかつ維持するた
めに高周波電位を印加するための機器を備えていること
を特徴とする、マトリックス中に変態を生じることのな
い一体化された連続の固体試料を直接に分析するための
装置。 - 【請求項８】陽極スリーブが電気的にアースされてい
る、請求項７記載の装置。 - 【請求項９】固体試料を質量スペクトル分析するための
源において、 ６方向クロス真空チャンバー； ６方向クロスの口と結合した質量分析計； 不活性ガスを６方向クロス中へ導入するための装置； ホルダー体上に電気接続を有するホルダー体と、 試料陰極を収容するための取付板中の凹所を定めるホル
ダー体の１端にある取付板と、 陽極スリーブ内でのプラズマの形成は排除されているけ
れども、プラズマの形成に必要とされる距離よりも短い
試料ホルダー体からの距離をもって試料ホルダー体の周
囲に取付けられた陽極スリーブとを有する６方向クロス
の口に適合した試料ホルダー； 試料陰極に隣接してプラズマを開始させるために高周波
電位を印加する機器；および プラズマの形成に必要とされる距離をもって試料に隣接
して位置決めすることができる質量分析計と結合した試
料採取コーンを備えていることを特徴とする、固体試料
を質量スペクトル分析するための源。 - 【請求項１０】固体状態の試料物質を分析する方法にお
いて、 導電性材料または非導電性材料から形成された一体化さ
れた連続の試料陰極および陽極を不活性ガスの存在下に
準備し； 高周波電位を試料陰極と陽極との間に印加することによ
って低圧グロー放電を開始させ、この場合陽極は、陰極
からの１つの暗空間距離よりも大きい距離をもって存在
し； 所望の領域内で陰極からの１つの暗空間距離内に陽極を
位置決めすることによって所望の領域内でグロー放電の
形成を排除し； 不活性ガスがイオン化されかつイオン化されたガスが試
料物質をスパッタするような程度にグロー放電を維持
し； スパッタされた試料物質を分析領域内に通過させ； スパッタされた試料物質を分析することを特徴とする、
固体状態の試料物質を分析する方法。
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