JPH08329883A - Method and device for analyzing flight time - Google Patents

Method and device for analyzing flight time

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Publication number
JPH08329883A
JPH08329883A JP7133487A JP13348795A JPH08329883A JP H08329883 A JPH08329883 A JP H08329883A JP 7133487 A JP7133487 A JP 7133487A JP 13348795 A JP13348795 A JP 13348795A JP H08329883 A JPH08329883 A JP H08329883A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
ions
time
measured
flight
Prior art date
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Pending
Application number
JP7133487A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mine Kobayashi
峰 小林
Masakazu Aono
正和 青野
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.)
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Original Assignee
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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 RIKEN Institute of Physical and Chemical Research filed Critical RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority to JP7133487A priority Critical patent/JPH08329883A/en
Publication of JPH08329883A publication Critical patent/JPH08329883A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide a method and device for analyzing the flight time with which can be separated neutral particles from ions in better performance than conventional, reduced the possibility of turbulence application, and performed an analysis of high precision. CONSTITUTION: A pulsed beam 2 of ions produced by a pulse beam source 1 is passed through a detector 3 and cast onto a specimen 4, and particles 5 diffused from the specimen 4 are passed through a deceleration tube 6, in which the ions solely are decelerated selectively. Then the detection is made by the detector 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物から飛来する
粒子の飛行時間を測定する飛行時間分析方法及び装置に
係り、特に、粒子の速度(エネルギー)から被測定物を
分析するのに好適な飛行時間分析方法及び装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a time-of-flight analysis method and apparatus for measuring the time of flight of particles coming from an object to be measured, and more particularly, to analyzing the object to be measured from the velocity (energy) of the particles. The present invention relates to a suitable time-of-flight analysis method and apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、粒子の飛行時間を測定するこ
とによって、この粒子の速度(エネルギー)を分析する
飛行時間分析方法が知られている。
2. Description of the Related Art Heretofore, a time-of-flight analysis method has been known which analyzes the speed (energy) of particles by measuring the time of flight of the particles.

【0003】このような飛行時間分析方法は、例えば、
直衝突イオン散乱分光法(ICISS)等に利用されて
いる。この飛行時間分析方法を用いたICISSでは、
被測定物から同時に散乱された粒子の到達時間の差から
エネルギー分析を行うので、粒子の電荷の有無にかかわ
らずエネルギー分析を行うことができるという利点があ
る。
[0003] Such a time-of-flight analysis method includes, for example,
It is used for direct collision ion scattering spectroscopy (ICISS) and the like. In ICISS using this time-of-flight analysis method,
Since energy analysis is performed based on the difference in the arrival time of particles simultaneously scattered from the measured object, there is an advantage that the energy analysis can be performed regardless of the presence or absence of charge of the particles.

【0004】また、このような方法において、被測定物
と検出器との間に加速電極を配置して散乱粒子のうちイ
オンのみを加速し、イオンが中性粒子より先に検出器に
到達するようにして、イオンと中性粒子とを分離する方
法が、例えば特開平4−206432号公報で提案され
ている。
In such a method, an accelerating electrode is arranged between the object to be measured and the detector to accelerate only ions of the scattered particles, and the ions reach the detector before neutral particles. A method of separating ions and neutral particles as described above has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-206432.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術においても、さらに中性粒子とイオンとを
よりよく分離できるようにすることが当然要求される。
また、例えば、中性粒子とイオンとをよりよく分離しよ
うとすると、加速電極に印加する電圧を高める必要があ
るが、このように加速電極に印加する電圧を高めると残
留ガスのイオン化等が生じ、ノイズが発生して精度の高
い分析を行うことができない。このため、できるだけ高
電圧を印加せずに中性粒子とイオンとを分離できるよう
にすることが望まれる。
However, even in the above-mentioned conventional technology, it is naturally required to be able to further separate neutral particles and ions better.
Also, for example, in order to better separate neutral particles and ions, it is necessary to increase the voltage applied to the accelerating electrode. However, if the voltage applied to the accelerating electrode is increased in this way, ionization of the residual gas occurs. However, noise is generated, and high-precision analysis cannot be performed. For this reason, it is desired that neutral particles and ions can be separated without applying a high voltage as much as possible.

【0006】本発明は、このような事情に対処して成さ
れたもので、従来に比べて中性粒子とイオンとをよりよ
く分離することができ、また、外乱の加わる可能性を低
減してより精度の高い分析を行うことのできる飛行時間
分析方法及び装置を提供しようとするものである。
[0006] The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to separate neutral particles and ions better than before, and to reduce the possibility of disturbance. It is an object of the present invention to provide a time-of-flight analysis method and apparatus capable of performing more accurate analysis.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、被測
定物から所定距離離れた位置に配設された検出器によっ
て、前記被測定物から飛来する粒子を検出し、当該粒子
の飛行時間を測定してそのエネルギーを分析する飛行時
間分析方法であって、前記被測定物と前記検出器との間
に前記被測定物から飛来する粒子のうちイオンの速度を
選択的に減速する減速機構を配設し、前記被測定物から
飛来する粒子のうち中性粒子が前記イオンより先に前記
検出器に到達するようにして、前記イオンと前記中性粒
子とを分離して検出することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, a detector disposed at a predetermined distance from an object to be measured detects particles flying from the object to be measured, and the particles fly. A time-of-flight analysis method for measuring time and analyzing the energy thereof, wherein a deceleration for selectively reducing the speed of ions among particles flying from the object to be measured between the object to be measured and the detector. Arranging a mechanism, so that neutral particles among particles flying from the measured object reach the detector before the ions, separating and detecting the ions and the neutral particles. It is characterized by.

【0008】また、請求項2の発明は、請求項1記載の
飛行時間分析方法において、前記被測定物にビームを照
射し、当該被測定物から飛来する粒子を検出することを
特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the time-of-flight analysis method according to the first aspect, the object is irradiated with a beam to detect particles flying from the object.

【0009】また、請求項3の発明は、被測定物から所
定距離離れた位置に配設された検出器によって、前記被
測定物から飛来する粒子を検出し、当該粒子の飛行時間
を測定してそのエネルギーを分析する飛行時間分析装置
であって、前記被測定物と前記検出器との間に前記被測
定物から飛来する粒子のうちイオンの速度を選択的に減
速する減速機構を配設し、前記被測定物から飛来する粒
子のうち中性粒子が前記イオンより先に前記検出器に到
達するようにして、前記イオンと前記中性粒子とを分離
して検出するよう構成したことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, a detector disposed at a predetermined distance from the object to be detected detects particles flying from the object to be measured, and measures the flight time of the particles. A time-of-flight analyzer for analyzing the energy thereof, wherein a speed reduction mechanism for selectively reducing the speed of ions of particles flying from the object to be measured is provided between the object to be measured and the detector. The neutral particles among the particles flying from the object to be measured reach the detector before the ions, and the ion and the neutral particles are configured to be separated and detected. Features.

【0010】[0010]

【作用】本発明の飛行時間分析方法及び装置では、被測
定物から飛来する粒子のうちイオンの速度を選択的に減
速させることにより、加速する場合に比べてより低い印
加電圧で、中性粒子とイオンとをよりよく分離すること
ができ、より精度の高い分析を行うことができる。
According to the time-of-flight analysis method and apparatus of the present invention, neutral velocity of neutral particles can be reduced with a lower applied voltage than in the case of acceleration by selectively reducing the velocity of ions among particles flying from the object to be measured. And ions can be better separated, and more accurate analysis can be performed.

【0011】すなわち、粒子の持つ運動エネルギーE
は、粒子の質量をm、速度をvとした場合、E=1/2
mv2 となるため、イオンに加速方向および減速方向に
絶対値の大きさが同じ電位を作用させた場合、減速方向
に作用させたほうが、速度をより大きく変化させること
ができ、中性粒子とイオンとをよりよく分離することが
できる。また、中性粒子のみを先に検出するため、中性
粒子の分析等も正確に行うことができる。
That is, the kinetic energy E of the particle
Is E = 1/2, where m is the mass of the particles and v is the velocity.
mv 2 , when the same magnitude of the absolute value is applied to the ions in the acceleration direction and the deceleration direction, it is possible to change the velocity more greatly by applying the ions in the deceleration direction. The ions can be better separated. In addition, since only neutral particles are detected first, the analysis of neutral particles can be performed accurately.

【0012】これによって、特に重い(高エネルギー
(飛行時間の速い))側に目的とする信号がある場合
に、信号が重なることなく正確に測定を行うことができ
る。
[0012] Thus, when the target signal is on the heavier side (higher energy (faster flight time)), the measurement can be performed accurately without overlapping the signals.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の飛行時間分析方法及び装置
を、飛行時間分析型中エネルギーイオン散乱分光装置に
適用した一実施例を、図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the time-of-flight analysis method and apparatus of the present invention are applied to a time-of-flight analysis type medium energy ion scattering spectrometer will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明の一実施例の概略構成を示
すもので、本実施例では、パルスビーム源1によって発
生させたイオンのパルスビーム2を、検出器3の中央部
に設けられた開口部を通して試料4に照射する。そし
て、試料4から散乱した粒子5を、減速チューブ6を通
過させた後、検出器3で検出するように構成されてい
る。なお、減速チューブ6内には、定電圧電源7から印
加される電圧によって電場が形成されており、試料4か
ら散乱した粒子5のうち、電荷を有する粒子、すなわち
イオンのみを選択的に減速するように構成されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an embodiment of the present invention. In this embodiment, a pulse beam 2 of ions generated by a pulse beam source 1 is provided at a central portion of a detector 3. The sample 4 is irradiated through the opening. Then, after the particles 5 scattered from the sample 4 pass through the speed reduction tube 6, the particles 5 are detected by the detector 3. An electric field is formed in the deceleration tube 6 by a voltage applied from the constant voltage power supply 7, and among the particles 5 scattered from the sample 4, only charged particles, that is, only ions, are selectively decelerated. It is configured as follows.

【0015】また、図2は、本実施例の装置構成を更に
詳細に示したもので、同図に示すように、パルスビーム
源1は、デュオプラズマトロンイオン源10、加速チュ
ーブ11、ディスクトロン高電圧発生器12、Qレンズ
X−Yステアラ13、分析マグネット14、コリメータ
15、チョッパ16、チョッピングアパーチャ17、ポ
ッシェンライダー型静電デフレクタ18等から構成され
ている。
FIG. 2 shows the apparatus configuration of this embodiment in more detail. As shown in FIG. 2, the pulse beam source 1 includes a duoplasmatron ion source 10, an acceleration tube 11, a disktron It comprises a high voltage generator 12, a Q lens XY steerer 13, an analysis magnet 14, a collimator 15, a chopper 16, a chopping aperture 17, a Poschen lidar type electrostatic deflector 18, and the like.

【0016】また、検出器3は分析チャンバ30内に配
置され、試料4は試料チャンバ40内に配置されてお
り、減速チューブ6は、これら分析チャンバ30と試料
チャンバ40との間に配置されている。本実施例におい
ては、試料4と検出器3との間の長さは60.9cmで
あり、減速チューブ6の長さは24cmである。
The detector 3 is disposed in the analysis chamber 30, the sample 4 is disposed in the sample chamber 40, and the speed reduction tube 6 is disposed between the analysis chamber 30 and the sample chamber 40. I have. In this embodiment, the length between the sample 4 and the detector 3 is 60.9 cm, and the length of the reduction tube 6 is 24 cm.

【0017】上記構成の装置を用い、連続100keV
のヘリウムイオン(He+ )からパルス幅〜1.3ナノ
秒、繰返し周波数500kHzのイオンバルスビームを
発生させた。そして、Si(001)面上に室温で0.
2ML(1ML=6.78×1014cm-2)の金を蒸着
した試料にこのイオンバルスビームを照射し、Si<0
01>軸方向から得られた飛行時間スペクトルの測定結
果を図3に示す。
Using the apparatus having the above structure, continuous 100 keV
From the helium ion (He + ), an ion pulse beam having a pulse width of 1.3 nanoseconds and a repetition frequency of 500 kHz was generated. Then, on a Si (001) surface, the room temperature is 0.1 mm.
A sample on which 2 ML (1 ML = 6.78 × 10 14 cm −2 ) of gold was deposited was irradiated with this ion pulse beam, and Si <0
FIG. 3 shows the measurement results of the time-of-flight spectrum obtained from the 01> axial direction.

【0018】同図に示した4つの測定結果は、上部から
順にそれぞれ減速チューブ6への印加電圧が+10.0
kV、+7.5kV、+5.0kV、0.0kVの場合
を表1に表す入射ビームの遅延時間を補正して示してい
る。また、これらの測定結果において、図中左側がAu
からの散乱粒子、右側がSiからの散乱粒子である。
The four measurement results shown in FIG. 1 show that the voltage applied to the deceleration tube 6 is +10.0 in order from the top.
The case of kV, +7.5 kV, +5.0 kV, and 0.0 kV is shown by correcting the delay time of the incident beam shown in Table 1. In these measurement results, the left side in the figure is Au
The right side is the scattering particles from Si, and the right side is the scattering particles from Si.

【表1】 また、表1は、減速チューブ6への印加電圧が+10.
0kV、+7.5kV、+5.0kV、0.0kVの場
合の入射ビームの遅延時間と、散乱イオンと散乱粒子と
の時間差を計算した結果を示すものであり、この結果か
ら上記した実際の測定結果と計算結果とが精度良く一致
してることが分かる。
[Table 1] Table 1 shows that the voltage applied to the reduction tube 6 is +10.
It shows the results of calculating the delay time of the incident beam at 0 kV, +7.5 kV, +5.0 kV, and 0.0 kV, and the time difference between the scattered ions and the scattered particles. It can be seen that the calculation result and the calculation result match with high accuracy.

【0019】以上のように、本実施例では、散乱イオン
と散乱粒子とを良好に分離することができ、精度の高い
分析を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, scattered ions and scattered particles can be satisfactorily separated, and a highly accurate analysis can be performed.

【0020】なお、上記実施例では、本発明を中エネル
ギーイオン散乱分光装置に適用した場合について説明し
たが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、例えば、低エネルギーイオン散乱における散乱粒子
の測定や、弾性反跳粒子の測定SIMS(2次イオン・
マス・スペクトロスコーピー)における2次粒子の測定
等に適用できることは勿論である。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a medium energy ion scattering spectrometer has been described. However, the present invention is not limited to this embodiment. Measurement of particles and measurement of elastic recoil particles SIMS (secondary ion
Of course, it can be applied to measurement of secondary particles in mass spectroscopy).

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の飛行時間
分析方法及び装置によれば、従来に比べて中性粒子とイ
オンとをよりよく分離することができ、また、外乱の加
わる可能性を低減してより精度の高い分析を行うことが
できる。
As described above, according to the time-of-flight analysis method and apparatus of the present invention, neutral particles and ions can be better separated than before, and there is a possibility that disturbance is added. , And more accurate analysis can be performed.

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

【図1】本発明の一実施例の概略構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の詳細構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例の飛行時間スペクトルの測定
結果を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a measurement result of a time-of-flight spectrum according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……パルスビーム源 2……イオンのパルスビーム 3……検出器 4……試料 5……散乱粒子 6……減速チューブ 7……定電圧電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pulse beam source 2 ... Ion pulse beam 3 ... Detector 4 ... Sample 5 ... Scattering particles 6 ... Deceleration tube 7 ... Constant voltage power supply

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物から所定距離離れた位置に配設
された検出器によって、前記被測定物から飛来する粒子
を検出し、当該粒子の飛行時間を測定してそのエネルギ
ーを分析する飛行時間分析方法であって、 前記被測定物と前記検出器との間に前記被測定物から飛
来する粒子のうちイオンの速度を選択的に減速する減速
機構を配設し、前記被測定物から飛来する粒子のうち中
性粒子が前記イオンより先に前記検出器に到達するよう
にして、前記イオンと前記中性粒子とを分離して検出す
ることを特徴とする飛行時間分析方法。
1. A flight for detecting particles flying from an object to be measured by a detector arranged at a predetermined distance from the object to be measured, measuring the time of flight of the particles, and analyzing the energy of the particles. In the time analysis method, a deceleration mechanism for selectively reducing the speed of ions among particles flying from the object to be measured is provided between the object to be measured and the detector, and A time-of-flight analysis method, wherein neutral ions among the flying particles reach the detector before the ions, and the ions and the neutral particles are separated and detected.
【請求項2】 請求項1記載の飛行時間分析方法におい
て、 前記被測定物にビームを照射し、当該被測定物から飛来
する粒子を検出することを特徴とする飛行時間分析方
法。
2. The time-of-flight analysis method according to claim 1, wherein the object is irradiated with a beam and particles flying from the object are detected.
【請求項3】 被測定物から所定距離離れた位置に配設
された検出器によって、前記被測定物から飛来する粒子
を検出し、当該粒子の飛行時間を測定してそのエネルギ
ーを分析する飛行時間分析装置であって、 前記被測定物と前記検出器との間に前記被測定物から飛
来する粒子のうちイオンの速度を選択的に減速する減速
機構を配設し、前記被測定物から飛来する粒子のうち中
性粒子が前記イオンより先に前記検出器に到達するよう
にして、前記イオンと前記中性粒子とを分離して検出す
るよう構成したことを特徴とする飛行時間分析装置。
3. A flight for detecting particles flying from the object to be measured by a detector arranged at a predetermined distance from the object to be measured, measuring the time of flight of the particles, and analyzing the energy of the particles. In the time analyzer, a deceleration mechanism for selectively reducing the speed of ions among particles flying from the object to be measured is provided between the object to be measured and the detector, and A time-of-flight analyzer characterized in that the neutral particles of the flying particles reach the detector before the ions, and the ions and the neutral particles are separated and detected. .
JP7133487A 1995-05-31 1995-05-31 Method and device for analyzing flight time Pending JPH08329883A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011529622A (en) * 2008-07-31 2011-12-08 ケーマック Spectroscopic analyzer using medium energy ion beam scattering.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011529622A (en) * 2008-07-31 2011-12-08 ケーマック Spectroscopic analyzer using medium energy ion beam scattering.

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