JPH0722452U - Ion scattering spectrometer - Google Patents

Ion scattering spectrometer

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JPH0722452U
JPH0722452U JP5322393U JP5322393U JPH0722452U JP H0722452 U JPH0722452 U JP H0722452U JP 5322393 U JP5322393 U JP 5322393U JP 5322393 U JP5322393 U JP 5322393U JP H0722452 U JPH0722452 U JP H0722452U
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JP
Japan
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ion beam
ions
ion
sample
time
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Application number
JP5322393U
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Japanese (ja)
Inventor
茂樹 林
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定の目的に応じた種類、電荷及びエネルギ
ー等を有するイオンビームを試料に照射することにより
極めて分析精度の高いイオン散乱分光分析装置を提供す
る。 【構成】 イオン源10から発生したイオンビーム30
は粒子選別手段1によって、目的以外の荷電粒子が取り
除かれ、所望のイオンのみを含むイオンビームがチョッ
ピング電極11及びチョッピングアパーチャ12でパル
ス化される。パルス化されたパルス状イオンビーム3
1’が試料13に照射され、散乱イオン32’が検出器
14で検出される。一方、パルス発生器20はパルス電
圧の立ち下がりと同時に時間測定手段22に対してスタ
ート信号を送り、また、プリアンプ21は検出器14の
散乱イオン32の検出信号を受けて時間測定手段22に
対してストップ信号を送る。時間測定手段22は上述し
たスタート信号とストップ信号との間の時間を計測し、
時間信号としてコンピュータ23に出力する。
(57) [Summary] [Object] To provide an ion scattering spectroscopic analyzer with extremely high analysis accuracy by irradiating a sample with an ion beam having a kind, charge, energy, etc., according to the purpose of measurement. [Structure] Ion beam 30 generated from ion source 10
The charged particles other than the target are removed by the particle selecting means 1, and the ion beam containing only desired ions is pulsed by the chopping electrode 11 and the chopping aperture 12. Pulsed pulsed ion beam 3
The sample 13 is irradiated with 1 ′, and the scattered ions 32 ′ are detected by the detector 14. On the other hand, the pulse generator 20 sends a start signal to the time measuring means 22 at the same time as the fall of the pulse voltage, and the preamplifier 21 receives the detection signal of the scattered ions 32 of the detector 14 and tells the time measuring means 22. Send a stop signal. The time measuring means 22 measures the time between the start signal and the stop signal described above,
It is output to the computer 23 as a time signal.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、イオンビームを利用して試料表面の分析を行う表面分析装置に関す る。 The present invention relates to a surface analyzer that analyzes a sample surface using an ion beam.

【0002】[0002]

【従来技術】[Prior art]

従来のイオン散乱分光分析装置を図3に基づいて説明する。10はイオン源で 、不図示のガス供給源から供給されたガスをイオン化してイオンを生成し、これ をイオンビーム30として照射する。11はチョッピング電極でパルス発生器2 0によってパルス状の電圧が所定の周期で印加される。チョッピング電極11を 通過したイオンビーム30は印加された電圧によって偏向しチョッピングアパー チャ12によってその進行を遮断され、電圧が印加されていない場合のみその進 路上に設けられたチョッピングアパーチャ12の孔を通過して試料13に照射さ れる。これにより、イオン源10より発生したイオンビーム30はチョッピング 電極11に印加されたパルス電圧に応じてパルス状のイオンビーム31となる。 そして、チョッピングアパーチャ12を通過したイオンビーム31は試料13に 衝突し散乱したイオン32が検出器14で検出される。 A conventional ion scattering spectroscopy analyzer will be described with reference to FIG. An ion source 10 ionizes the gas supplied from a gas supply source (not shown) to generate ions, which are irradiated as an ion beam 30. A chopping electrode 11 is applied with a pulsed voltage at a predetermined cycle by the pulse generator 20. The ion beam 30 that has passed through the chopping electrode 11 is deflected by the applied voltage, its progress is blocked by the chopping aperture 12, and only passes through the hole of the chopping aperture 12 provided on the path when no voltage is applied. Then, the sample 13 is irradiated. Thereby, the ion beam 30 generated from the ion source 10 becomes a pulsed ion beam 31 according to the pulse voltage applied to the chopping electrode 11. Then, the ion beam 31 passing through the chopping aperture 12 collides with the sample 13 and the scattered ions 32 are detected by the detector 14.

【0003】 一方、パルス発生器20はチョッピング電極11の電圧をゼロとした時点、す なわちパルス電圧の立ち下がりをトリガーとして時間測定手段22に対してスタ ート信号を送る。また、プリアンプ21は検出器14が検出した散乱イオン32 の検出信号を受けて時間測定手段22に対してストップ信号を送る。時間測定手 段22は上述したスタート信号からストップ信号までの時間を計測し、時間信号 としてコンピュータ23に出力する。コンピュータ23はこの散乱イオンの飛行 時間が分析対象となる試料特有の値を示すことから、予め複数の標準試料につい て求めた飛行時間と比較することで、試料の表面分析を行う。On the other hand, the pulse generator 20 sends a start signal to the time measuring means 22 when the voltage of the chopping electrode 11 is set to zero, that is, the fall of the pulse voltage is used as a trigger. Further, the preamplifier 21 receives the detection signal of the scattered ions 32 detected by the detector 14 and sends a stop signal to the time measuring means 22. The time measuring means 22 measures the time from the above start signal to the stop signal and outputs it to the computer 23 as a time signal. Since the flight time of this scattered ion shows a value peculiar to the sample to be analyzed, the computer 23 analyzes the surface of the sample by comparing it with the flight times obtained in advance for a plurality of standard samples.

【0004】[0004]

【考案が解決しようとする課題】 しかしながら、イオン源10から発生するイオンには数種のものが含まれ、ま たそのエネルギー等も異なるため、上述した従来のイオン散乱分光分析装置では イオン源10から発生した数種のイオン及びエネルギーを含むイオンビーム30 が直接試料13に照射されることとなる。かかる場合、散乱イオン32の飛行時 間は照射されるイオンの種類やエネルギー等によって大きく異なるため、所望と するイオン以外の散乱イオンが測定のバックグラウンドとなり、正確な試料の分 析ができないという問題があった。However, several kinds of ions are generated from the ion source 10 and their energies are also different. Therefore, in the above-described conventional ion scattering spectroscopic analyzer, the ion source 10 The sample 13 is directly irradiated with the ion beam 30 containing several kinds of ions and energy generated from the above. In such a case, the flight time of the scattered ions 32 varies greatly depending on the type and energy of the irradiated ions, so scattered ions other than the desired ions become the background of the measurement, and accurate sample analysis cannot be performed. was there.

【0005】 そこで、本考案はこれらの問題点を解消するために創案されたものであって、 測定の目的に応じた種類、電荷及びエネルギー等を有するイオンビームのみを試 料に照射することにより極めて分析精度の高いイオン散乱分光分析装置を提供す ることを目的とする。Therefore, the present invention was devised in order to solve these problems, and by irradiating the sample only with an ion beam having a kind, electric charge, energy, etc. according to the purpose of measurement. It is an object of the present invention to provide an ion scattering spectroscopic analyzer with extremely high analysis accuracy.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本考案にかかるイオン散乱分光分析装置は、イオン源の前方に粒子選別手段を 設けることにより、イオン源より発生するイオンのうち所望とするイオンのみ試 料に照射するよう構成したことを特徴とする。 The ion scattering spectrometer according to the present invention is characterized in that a particle selecting means is provided in front of the ion source so that only desired ions among the ions generated from the ion source are irradiated to the sample. .

【0007】[0007]

【作用】[Action]

本考案にかかるイオン散乱分光分析装置の作用を図1に基づいて説明する。◎ イオン源10から発生したイオンビーム30は粒子選別手段1によって、目的 以外の荷電粒子が取り除かれ、所望のイオンのみを含むイオンビームがチョッピ ング電極11及びチョッピングアパーチャ12でパルス化される。パルス化され たパルス状イオンビーム31’が試料13に照射され、散乱イオン32’が検出 器14で検出される。一方、パルス発生器20はパルス電圧の立ち下がりと同時 に時間測定手段22に対してスタート信号を送り、また、プリアンプ21は検出 器14の散乱イオン32の検出信号を受けて時間測定手段22に対してストップ 信号を送る。時間測定手段22は上述したスタート信号とストップ信号との間の 時間を計測し、時間信号としてコンピュータ23に出力する。このとき、試料に 照射されるイオンビームは単色化されたイオンビームであるため、バックグラウ ンドのない精度の高い試料分析が可能となる。 The operation of the ion scattering spectrometer according to the present invention will be described with reference to FIG. The charged particle other than the target is removed from the ion beam 30 generated from the ion source 10 by the particle selecting means 1, and the ion beam containing only desired ions is pulsed by the chopping electrode 11 and the chopping aperture 12. The sample 13 is irradiated with the pulsed pulsed ion beam 31 ′, and the scattered ions 32 ′ are detected by the detector 14. On the other hand, the pulse generator 20 sends a start signal to the time measuring means 22 simultaneously with the fall of the pulse voltage, and the preamplifier 21 receives the detection signal of the scattered ions 32 of the detector 14 and sends it to the time measuring means 22. Sends a stop signal to it. The time measuring means 22 measures the time between the above-mentioned start signal and stop signal and outputs it to the computer 23 as a time signal. At this time, since the ion beam applied to the sample is a monochromatic ion beam, it is possible to perform sample analysis with high accuracy without background.

【0008】[0008]

【実施例】【Example】

以下、本考案の一実施例を図1、図2に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0009】 図1は本考案にかかるイオンビーム発生装置の一実施例を示したもので、従来 例で示したイオンビーム発生装置と同一の構成要素については同一の符号を付し 、説明を省略する。FIG. 1 shows an embodiment of the ion beam generator according to the present invention. The same components as those of the ion beam generator shown in the conventional example are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. To do.

【0010】 1は粒子選別手段でイオン源10から発生したイオンのうち目的としない電荷 数、エネルギーを持ったイオンや目的としない種類のイオンを選択的に取り除く 機能を有する。これは、目的とする荷電数、エネルギーのイオンのみ選択的に取 り出せる機能を有するものであって入射ビームと出射ビームの方向が変化しない ものであれば何でもよい。A particle selecting unit 1 has a function of selectively removing, from the ions generated from the ion source 10, ions having an undesired charge number and energy, and undesired types of ions. This may be anything as long as it has a function of selectively extracting only ions having a desired charge number and energy and the directions of the incident beam and the outgoing beam do not change.

【0011】 この粒子選別手段1の具体例として、例えばウィーンフィルタやΩ型エネルギ ーアナライザ等がある。図2aはウィーンフィルタの概略図を示すもので、枠体 1aにイオンビーム30が通過するための透孔1b、1cを設け、この枠体1内 にイオンビーム30の進行方向に対して互いに垂直な方向に電場E及び磁場B( 紙面に垂直方向)を作用させるよう構成されている。そして、電場Eによる偏向 力FE と磁場Bによる偏向力FB とがつりあったイオンのみが直進して透孔1c から出射し、その他のイオンは図で示すように偏向して枠体1aの壁面でその進 路を遮断される。このため、枠体1内の電場E及び磁場Bの強さを制御すること で、所望とするイオンのみを選別することが可能となる。また、図2bはΩ型エ ネルギーアナライザの概略図を示すもので、ウィーンフィルタと同様、枠体1a ’にイオンビーム30が通過するための透孔1b’、1c’を設け、この枠体1 a’内に4組の磁場を形成し、これらの磁場の強度を制御することで、所望とす るイオンの選別し、透孔1c’より出射させるものである。そして、上述したい ずれの粒子選別手段も入射及び出射ビームの方向が変化せずに所望とするイオン のみ選別しうるという特徴を備える。Specific examples of the particle selecting means 1 include a Wien filter and an Ω type energy analyzer. FIG. 2a is a schematic view of a Wien filter, in which a frame body 1a is provided with through holes 1b and 1c through which the ion beam 30 passes, and the frame body 1 is perpendicular to the traveling direction of the ion beam 30. The electric field E and the magnetic field B (direction perpendicular to the paper surface) are applied in various directions. Then, only the ions in which the deflection force FE due to the electric field E and the deflection force FB due to the magnetic field B are balanced go straight out and emerge from the through hole 1c, and the other ions are deflected as shown in the figure, and then on the wall surface of the frame 1a. The course is cut off. Therefore, by controlling the strengths of the electric field E and the magnetic field B in the frame body 1, it becomes possible to select only desired ions. Further, FIG. 2b shows a schematic view of the Ω type energy analyzer. Like the Wien filter, the frame body 1a ′ is provided with through holes 1b ′ and 1c ′ for allowing the ion beam 30 to pass therethrough. By forming four sets of magnetic fields in a'and controlling the strength of these magnetic fields, desired ions are selected and emitted from the through hole 1c '. Further, the above-mentioned desired particle selecting means has a feature that only desired ions can be selected without changing the directions of the incident and outgoing beams.

【0012】 次に本発明の作用を説明すると、図1において、イオン源10から発生したイ オンビーム30は粒子選別手段1によって、目的以外の荷電粒子が取り除かれ、 所望のイオンのみを含むイオンビームがチョッピング電極11及びチョッピング アパーチャ12でパルス化される。パルス化されたパルス状イオンビーム31’ が試料13に照射され、散乱イオン32’が検出器14で検出される。一方、パ ルス発生器20はパルス電圧の立ち下がりと同時に時間測定手段22に対してス タート信号を送り、また、プリアンプ21は検出器14の散乱イオン32の検出 信号を受けて時間測定手段22に対してストップ信号を送る。時間測定手段22 は上述したスタート信号とストップ信号との間の時間を計測し、時間信号として コンピュータ23に出力する。Next, the operation of the present invention will be described. Referring to FIG. 1, the ion beam 30 generated from the ion source 10 has charged particles other than the target particles removed by the particle selecting means 1, and the ion beam 30 contains only desired ions. Are pulsed by the chopping electrode 11 and the chopping aperture 12. The sample 13 is irradiated with the pulsed pulsed ion beam 31 ′, and the scattered ions 32 ′ are detected by the detector 14. On the other hand, the pulse generator 20 sends a start signal to the time measuring means 22 simultaneously with the fall of the pulse voltage, and the preamplifier 21 receives the detection signal of the scattered ions 32 of the detector 14 and the time measuring means 22. Send a stop signal to. The time measuring means 22 measures the time between the start signal and the stop signal, and outputs it as a time signal to the computer 23.

【0013】 このとき、イオン源10から発生するイオンのうち不要なイオンが取り除かれ 所望とする単色化されたイオンビームのみが試料に照射されるため、測定データ から不要なイオンビームによって生じるバックグランドとなるノイズを低減でき 、より精度の高い試料分析が可能となる。なお、イオン源10をチョッピング電 極11に対して傾けて配設するれば中性粒子も併せて取り除くことができる。At this time, since unnecessary ions are removed from the ions generated from the ion source 10 and only the desired monochromatic ion beam is irradiated onto the sample, the background generated by the unnecessary ion beam is measured from the measurement data. It is possible to reduce the noise, which makes it possible to analyze the sample with higher accuracy. If the ion source 10 is disposed so as to be inclined with respect to the chopping electrode 11, neutral particles can be removed together.

【0014】[0014]

【考案の効果】[Effect of device]

本考案によれば、イオン源から発生したイオンのうち目的以外の荷電数、エネ ルギーを持ったイオンを除去し、目的とするイオンのみイオンビームとして試料 に照射できるため、不要なイオンによって生じるバックグラウンドを除去でき極 めて分析精度の高いイオン散乱分光分析装置の提供が可能となる。 According to the present invention, of the ions generated from the ion source, ions having a charge number and energy other than the intended one can be removed, and only the desired ions can be irradiated onto the sample as an ion beam, so that the back-up caused by unnecessary ions can be eliminated. It is possible to remove the ground and provide an ion scattering spectroscopic analyzer with extremely high analysis accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案の一実施例を示した全体図である。FIG. 1 is an overall view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本考案にかかる粒子選別手段の具体例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a specific example of a particle selection unit according to the present invention.

【図3】従来のイオン散乱分析装置を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a conventional ion scattering analyzer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・粒子選別手段 10・・・イオン源 11・・・チョッピング電極 12・・・チョッピングアパーチャ 13・・・試料 14・・・検出器 1 ... Particle selection means 10 ... Ion source 11 ... Chopping electrode 12 ... Chopping aperture 13 ... Sample 14 ... Detector

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 試料にイオンビームを照射し、試料表面
から散乱したイオンの飛行時間を計測することで試料表
面の分析を行う装置において、 イオン源の前方に粒子選別手段を設けることにより、イ
オン源より発生するイオンのうち所望とするイオンのみ
試料に照射するよう構成したことを特徴とするイオン散
乱分光分析装置。
1. An apparatus for analyzing a sample surface by irradiating a sample with an ion beam and measuring the time of flight of ions scattered from the sample surface, by providing a particle selection means in front of the ion source, An ion scattering spectroscopic analyzer characterized in that the sample is irradiated with only desired ions among the ions generated from the source.
JP5322393U 1993-09-30 1993-09-30 Ion scattering spectrometer Pending JPH0722452U (en)

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