JPH076894B2 - Fast atom bombardment type secondary ion mass spectrometer - Google Patents

Fast atom bombardment type secondary ion mass spectrometer

Info

Publication number
JPH076894B2
JPH076894B2 JP61119061A JP11906186A JPH076894B2 JP H076894 B2 JPH076894 B2 JP H076894B2 JP 61119061 A JP61119061 A JP 61119061A JP 11906186 A JP11906186 A JP 11906186A JP H076894 B2 JPH076894 B2 JP H076894B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
mass spectrometer
secondary ion
fast atom
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP61119061A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62276448A (en
Inventor
一敏 長井
房男 下川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP61119061A priority Critical patent/JPH076894B2/en
Publication of JPS62276448A publication Critical patent/JPS62276448A/en
Publication of JPH076894B2 publication Critical patent/JPH076894B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、固体試料の組成分析のための高速原子衝撃
型二次イオン質量分析計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention relates to a fast atom bombardment secondary ion mass spectrometer for composition analysis of a solid sample.

(従来の技術) 分析試料を高速原子線で衝撃し、試料表面から放出する
二次イオンの質量分析を行うことによって、試料の組成
分析を行う高速原子衝撃型二次イオン質量分析計とし
て、従来は第2図に示すようなものが知られている。
(Prior art) A high-speed atomic bombardment type secondary ion mass spectrometer that analyzes the composition of a sample by bombarding an analytical sample with a high-speed atomic beam and performing mass analysis of secondary ions emitted from the surface of the sample. Is known as shown in FIG.

この従来の二次イオン質量分析計は、高速原子線源1に
Arガスを導入して、その内部で運動エネルギーが3keV程
度のArの高速原子を生成させ、これを高速原子線3とし
て放出する。そしてディフレクター4に通すことによっ
て残留するイオンを除去して純粋な高速原子線3とし、
これを試料ホルダー5の上の試料6に照射する。そこで
試料6の表面が高速原子線3の衝撃を受け、スパッター
されて二次イオン7を放出する。そして、この二次イオ
ン7をエネルギーフィルター8に通して適切な運動エネ
ルギーのものを選択し、質量分析計9に導く。質量分析
計9は、この二次イオン7の質量分析を行い、試料6の
組成を同定する。
This conventional secondary ion mass spectrometer is used in the fast atom beam source 1.
Ar gas is introduced to generate Ar fast atoms having a kinetic energy of about 3 keV, which are then emitted as fast atom beams 3. Then, the remaining ions are removed by passing through a deflector 4 to obtain a pure high-speed atomic beam 3,
The sample 6 on the sample holder 5 is irradiated with this. Then, the surface of the sample 6 is impacted by the high-speed atomic beam 3 and is sputtered to emit secondary ions 7. Then, the secondary ions 7 are passed through an energy filter 8 to select those having an appropriate kinetic energy, and the secondary ions 7 are guided to the mass spectrometer 9. The mass spectrometer 9 performs mass analysis of the secondary ions 7 to identify the composition of the sample 6.

ところが、このような従来の装置では、高速原子線が試
料を衝撃することによって生ずるスパッター現象を利用
しているために、特に試料が単結晶性の場合には、結晶
方位と高速原子線の入射角によって二次イオンの放出効
率が異なる。
However, in such a conventional apparatus, since the sputter phenomenon caused by the impact of the fast atom beam on the sample is utilized, the crystal orientation and the incidence of the fast atom beam are incident especially when the sample is single crystal. The emission efficiency of secondary ions differs depending on the angle.

一例として、結晶配位(100)の銅の単結晶を10keVある
いは15keVの運動エネルギーを有するArイオンで衝撃し
た際の二次イオン強度を、Arイオンの入射角を変化させ
て測定した結果が、第3図に示してある。
As an example, the secondary ion intensity when a single crystal of crystal coordination (100) copper was bombarded with Ar ions having a kinetic energy of 10 keV or 15 keV was measured by changing the incident angle of Ar ions. It is shown in FIG.

この図から明らかなように、試料が単結晶の場合には、
同一の物質であってもその結晶方位によって二次イオン
の強度が変わること、また試料の取付け角がわずかに異
なっても二次イオンの強度に影響することがわかる。そ
して、このように試料の取付け角によって、生成する二
次イオンの強度に変化が出るとすると、試料の組成分析
の精度にも影響する問題がある。
As is clear from this figure, when the sample is a single crystal,
It can be seen that even with the same substance, the intensity of the secondary ions changes depending on the crystal orientation, and even if the attachment angle of the sample is slightly different, the intensity of the secondary ions is affected. If the intensity of the generated secondary ions changes depending on the mounting angle of the sample, there is a problem that the accuracy of composition analysis of the sample is affected.

さらに、従来の装置では、試料表面に偏析が生じている
場合にも試料上の分析部位によって二次イオンの感度が
異なってくるため、分析精度の低下をまねく恐れもあっ
た。
Further, in the conventional apparatus, even when segregation occurs on the sample surface, the sensitivity of the secondary ion varies depending on the analysis site on the sample, which may lead to a decrease in analysis accuracy.

(発明が解決しようとする問題点) 上記のように、従来の高速原子衝撃型二次イオン質量分
析計では、試料の取付け角の違いや高速原子線の照射部
位の違いによって組成分析の結果に影響が出るため、高
い分析精度が期待できない問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional fast atom bombardment secondary ion mass spectrometer, the composition analysis results are different due to the difference in the mounting angle of the sample and the difference in the irradiation site of the fast atom beam. There was a problem that high analysis accuracy could not be expected because of the influence.

この発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたも
のであって、大出力パルスレーザーを試料表面に照射し
てアモルファス状態にし、結晶性に起因する二次イオン
の放出強度の変動を抑え、精度の高い組成分析ができる
高速原子衝撃型二次イオン質量分析計を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and irradiates the sample surface with a high-power pulsed laser to make it an amorphous state, and suppresses fluctuations in the emission intensity of secondary ions due to crystallinity. An object of the present invention is to provide a high-speed atom bombardment type secondary ion mass spectrometer capable of highly accurate composition analysis.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明の高速原子衝撃型二次イオン質量分析計は、分
析試料を支持する試料ホルダーと、この試料ホルダーに
支持された試料に対して高速原子線を照射する高速原子
線源と、この高速原子線源により高速原子線が照射され
る前の試料に対してパルスレーザーを照射して試料の表
面をアモルファス化させるレーザー装置と、レーザー装
置による試料へのパルスレーザーの照射時には、高速原
子線の試料への照射を阻止するシャッターと、前記試料
からの二次イオンの分析を行う質量分析計とを備えて成
ることを要旨とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) A high-speed atom bombardment secondary ion mass spectrometer of the present invention includes a sample holder for supporting an analysis sample and a sample supported by the sample holder. A high-speed atom beam source for irradiating a high-speed atom beam, a laser device for irradiating a sample before irradiation of the high-speed atom beam with a pulse laser to amorphize the surface of the sample, and a laser device. When the sample is irradiated with the pulsed laser beam by the method, a shutter for blocking irradiation of the sample with a high-speed atomic beam and a mass spectrometer for analyzing secondary ions from the sample are provided.

(作用) この発明の高速原子衝撃型二次イオン質量分析計では、
高速原子線源からの高速原子線を試料に照射して二次イ
オンを放出させ、質量分析計によって質量分析するにあ
たり、大出力パルスレーザーを試料の表面に照射してア
モルファス化し、その後で高速原子線を試料の表面に照
射し、放出される二次イオンの質量分析を行う。
(Operation) In the fast atom bombardment type secondary ion mass spectrometer of the present invention,
When a sample is irradiated with a high-speed atom beam from a high-speed atom beam source to emit secondary ions, and a mass spectrometer is used for mass analysis, a high-power pulsed laser is applied to the surface of the sample to make it amorphous, and then the high-speed atom beam is emitted. The surface of the sample is irradiated with a ray, and the secondary ions emitted are subjected to mass spectrometry.

(実施例) 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。第1
図は、一実施例を示すものであって、高速原子線源11、
この前に置かれたディフレクター12、試料13を支持する
試料ホルダー14、この試料13を収容するシールドケース
15、試料13からの二次イオンを分析する質量分析計16を
備えている。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First
The figure shows one embodiment, a high-speed atomic beam source 11,
The deflector 12 placed in front of this, the sample holder 14 that supports the sample 13, and the shield case that houses this sample 13
15, equipped with a mass spectrometer 16 for analyzing secondary ions from the sample 13.

前記ディフレクター12には、電源17が接続されている。
また、質量分析計16の前にエネルギーフィルター18が設
置されている。
A power supply 17 is connected to the deflector 12.
An energy filter 18 is installed in front of the mass spectrometer 16.

さらに、ディフレクター12とシールドケース15の間に
は、高速原子線を遮断するシャッター19が設けられてい
る。シールドケース15の中の試料13に対して大出力のパ
ルスレーザーを照射するためのパルスレーザー装置20が
備えられている。
Further, between the deflector 12 and the shield case 15, there is provided a shutter 19 that blocks high-speed atom beams. A pulse laser device 20 for irradiating the sample 13 in the shield case 15 with a high-power pulse laser is provided.

上記構成の高速原子衝撃型二次イオン質量分析計の動作
について、次に説明する。高速原子線源11に対してArガ
ス21を導入して、従来例と同様に運動エネルギー3keV程
度のArの高速原子線22を放出させる。ディフレクター12
には電源17によって電圧が印加されており、ここを通過
する高速原子線22に残留するイオンが除去され、純粋な
高速原子線がシールドケース15側に放出される。
The operation of the fast atom bombardment type secondary ion mass spectrometer having the above configuration will be described below. Ar gas 21 is introduced into the fast atom beam source 11 to emit a fast atom beam 22 of Ar having a kinetic energy of about 3 keV as in the conventional example. Deflector 12
Is applied with a voltage by a power supply 17, ions remaining in the fast atom beam 22 passing therethrough are removed, and a pure fast atom beam is emitted to the shield case 15 side.

大出力パルスレーザー装置20からは、レーザー23がパル
ス的に出力され、試料13に対して照射され、その表面が
溶融する。この大出力パルスレーザー23に用いられるも
のは、例えば0.5J/pulse、パルス幅100ns〜10msのYAGレ
ーザーが適当であるが、特に限定されるものではない。
The high-power pulse laser device 20 outputs a laser 23 in a pulsed manner, irradiates the sample 13 and melts its surface. A YAG laser having a pulse width of 100 Jns to 10 ms and a JAG pulse of 0.5 J / pulse is suitable for use as the high power pulse laser 23, but is not particularly limited.

このような大出力でパルス幅の狭いレーザーで結晶性の
固体の表面を照射すると、その表面は瞬時に昇温して溶
融し、結晶性が失われる。そして直ちに急冷されて、結
晶性が回復される前に固化し、アモルファスの状態にな
る。このアモルファス層は、上記のレーザーでは0.001
〜1μmの表層部のみに形成される。
When the surface of a crystalline solid is irradiated with such a high-power laser with a narrow pulse width, the surface is instantly heated and melted, and the crystallinity is lost. Then, it is rapidly cooled and solidified before the crystallinity is restored to an amorphous state. This amorphous layer is 0.001 for the above laser.
It is formed only on the surface layer portion of ˜1 μm.

二次イオンの質量分析に際しては、シャッター19を閉じ
た状態にして、大出力パルスレーザー装置20から1パル
スのレーザー23を試料13に照射して表面をアモルファス
化し、続いてシャッター19を開き、高速原子線22を高速
原子線源11からシールドケース15に導き、試料13の表面
を衝撃する。
In mass spectrometry of secondary ions, with the shutter 19 closed, the high-power pulse laser device 20 irradiates the sample 13 with a single-pulse laser 23 to amorphize the surface, and then the shutter 19 is opened to open at high speed. The atomic beam 22 is guided from the high-speed atomic beam source 11 to the shield case 15, and the surface of the sample 13 is bombarded.

この衝撃によって、試料13の表面から二次イオン24が放
出され、エネルギーフィルター18によって適当な運動エ
ネルギーのものが選択され、質量分析計16に至る。質量
分析計16は、入射してくる二次イオンの質量分析を行
い、その結果により試料13の組成分析がなされる。
Due to this impact, secondary ions 24 are emitted from the surface of the sample 13, and those having an appropriate kinetic energy are selected by the energy filter 18 and reach the mass spectrometer 16. The mass spectrometer 16 performs mass analysis of incident secondary ions, and the composition of the sample 13 is analyzed based on the result.

このようにして、アモルファス化した試料表面を衝撃し
て二次イオンを放出させるとき、試料13の表面には結晶
性がないため、衝撃部位による二次イオンの放出効率に
変化がなく、信頼性の高い質量分析を行えることにな
る。
In this way, when the amorphized sample surface is bombarded to emit secondary ions, the surface of the sample 13 has no crystallinity, so there is no change in the secondary ion emission efficiency due to the impact site, and reliability is improved. It will be possible to perform high mass spectrometry.

[発明の効果] この発明は、上記の構成を有するため、試料の表面をパ
ルスレーザーの照射によりアモルファス化し、その表面
に高速原子線を衝撃して二次イオンを放出させ、質量分
析を行うことができる。そのため、もとの材料に結晶性
があったり、偏析があっても、それに起因する分析感
度、分析精度のゆらぎを抑えることができ、信頼性の高
い組成分析ができる。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the present invention has the above configuration, the surface of the sample is made amorphous by irradiation with a pulse laser, and a high-speed atomic beam is bombarded on the surface to emit secondary ions, thereby performing mass spectrometry. You can Therefore, even if the original material has crystallinity or segregation, fluctuations in analysis sensitivity and analysis accuracy due to it can be suppressed, and highly reliable composition analysis can be performed.

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

第1図はこの発明の一実施例の概要を示す斜視図、第2
図は従来例の概要を示す斜視図、第3図は結晶性試料の
二次イオン放出強度の一次ビーム入射角依存性を示すグ
ラフである。 11……高速原子線源 12……ディフレクター 13……試料 14……試料ホルダー 15……シールドケース 16……質量分析計 17……電源 18……エネルギーフィルター 19……シャッター 20……大出力パルスレーザー装置 22……高速原子線 23……大出力パルスレーザー 24……二次イオン
FIG. 1 is a perspective view showing the outline of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing the outline of a conventional example, and FIG. 3 is a graph showing the dependency of secondary ion emission intensity of a crystalline sample on the primary beam incident angle. 11 …… High-speed atomic beam source 12 …… Deflector 13 …… Sample 14 …… Sample holder 15 …… Shield case 16 …… Mass spectrometer 17 …… Power supply 18 …… Energy filter 19 …… Shutter 20 …… Large output pulse Laser device 22 …… High-speed atomic beam 23 …… High-power pulsed laser 24 …… Secondary ion

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】分析試料を支持する試料ホルダーと、 この試料ホルダーに支持された試料に対して高速原子線
を照射する高速原子線源と、 この高速原子線源により高速原子線が照射される前の試
料に対してパルスレーザーを照射して試料の表面をアモ
ルファス化させるレーザー装置と、 レーザー装置による試料へのパルスレーザーの照射時に
は、高速原子線の試料への照射を阻止するシャッター
と、 前記試料からの二次イオンの分析を行う質量分析計とを
備えて成る高速原子衝撃型二次イオン質量分析計。
1. A sample holder for supporting an analytical sample, a high-speed atomic beam source for irradiating a sample supported by the sample holder with a high-speed atomic beam, and a high-speed atomic beam for irradiating the sample with the high-speed atomic beam. A laser device for irradiating the sample with a pulse laser to amorphize the surface of the sample; a shutter for irradiating the sample with a high-speed atomic beam when the sample is irradiated with the pulse laser by the laser device; A high-speed atom bombardment secondary ion mass spectrometer comprising a mass spectrometer for analyzing secondary ions from a sample.
JP61119061A 1986-05-26 1986-05-26 Fast atom bombardment type secondary ion mass spectrometer Expired - Fee Related JPH076894B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61119061A JPH076894B2 (en) 1986-05-26 1986-05-26 Fast atom bombardment type secondary ion mass spectrometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61119061A JPH076894B2 (en) 1986-05-26 1986-05-26 Fast atom bombardment type secondary ion mass spectrometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62276448A JPS62276448A (en) 1987-12-01
JPH076894B2 true JPH076894B2 (en) 1995-01-30

Family

ID=14751935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61119061A Expired - Fee Related JPH076894B2 (en) 1986-05-26 1986-05-26 Fast atom bombardment type secondary ion mass spectrometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH076894B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62276448A (en) 1987-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mao et al. Initiation of an early-stage plasma during picosecond laser ablation of solids
Hagedorn et al. High-repetition-rate hard X-ray generation with sub-millijoule femtosecond laser pulses
Lindner On the desorption of electrosprayed organic compounds from supporting metal foils by laser induced pressure waves
Breuer et al. Mass spectrometric investigation of material sputtered under swift heavy ion bombardment
Harilal et al. Temporal and spatial evolution of laser ablated plasma from YBa2Cu3O7
Heinrich et al. Yields and energy distributions of sputtered semiconductor clusters
Nicolussi et al. Surface analysis by SNMS: Femtosecond laser postionization of sputtered and laser desorbed atoms
Mann et al. Differential measurement of the absolute ion yield from laser-produced C plasmas
Silies et al. Table-top kHz hard X-ray source with ultrashort pulse duration for time-resolved X-ray diffraction
Dickinson et al. Laser-induced emission of neutral atoms and molecules from electron-irradiated NaNO3
JPH076894B2 (en) Fast atom bombardment type secondary ion mass spectrometer
Alimpiev et al. Laser ablation/ionization technique for trace element analysis
Deuzeman Generation and interactions of energetic tin ions
Gilabert et al. Ultratrace analysis of krypton isotopes by resonant ionization spectroscopy-time of flight mass spectrometry (RIS-TOF)
Nishikawa et al. Mechanism for excimer-laser ablation in alkaline-earth metals
Hess et al. Femtosecond time-resolved laser-induced desorption of positive ions from MgO
Breuer et al. Time-of-flight secondary neutral & ion mass spectrometry using swift heavy ions
Hanif et al. Spectroscopic study of carbon plasma produced by the first (1064 nm) and second (532 nm) harmonics of Nd: YAG laser
Wahl et al. Relative elemental sensitivity factors in non-resonant laser-SNMS
Bingham et al. Materials analysis by laser-probe mass spectrometry
Pardede et al. Direct Measurement of Charge Current by Employing a Mesh Electrode in the Laser Plasma Induced by a Nd: YAG Laser (I)
JPS636738A (en) Laser excitation mass spectrometer
Bakos et al. Investigation of laser blow‐off atomic beams by electron impact excitation
Joly et al. Ultrafast and nanosecond laser-induced desorption of positive ions from lithium fluoride single crystals
Karas et al. Matrix‐assisted laser desorption ionization mass spectrometry‐fundamentals and applications

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees