JPH0921769A - Ion beam analyzer - Google Patents

Ion beam analyzer

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Publication number
JPH0921769A
JPH0921769A JP7173520A JP17352095A JPH0921769A JP H0921769 A JPH0921769 A JP H0921769A JP 7173520 A JP7173520 A JP 7173520A JP 17352095 A JP17352095 A JP 17352095A JP H0921769 A JPH0921769 A JP H0921769A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slit
ion beam
sample
holding means
slits
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7173520A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Fukuyama
博文 福山
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0921769A publication Critical patent/JPH0921769A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an ion beam analyzer capable of easily and surely realizing the selection of a beam size (shape) at a low cost corresponding to analyzing technique. SOLUTION: The ion beam analyzer comprises an angle varying means 15 capable of holding a sample 13 on a sample pedestal 12 so that the surface to be irradiated becomes perpendicular or oblique to an ion beam 7, a first slit 9A having a circular or square opening used also as RBS (backscattering analysis) or PIXE(proton-induced x-ray emission), a second slit iB having a rectangular opening of a short side in a beam scattering direction for special purpose of ERDA(elastic recoil particle detection method), and a slit holding means for alternately installing both the slits on an ion beam line, wherein both the slits are formed integrally on one plate piece, the holding means is so coupled to the piece as to be able to alternately dispose the opening on the beam line, the means 15 is provided in interlocking relation with the holding means, and the surface to be irradiated is set to be perpendicular or oblique in response to the disposition of the first and second slits on the beam line.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高エネルギーイオ
ンビームを試料に照射した際に生じるイオンビーム散乱
エネルギーを検出して、試料における表面の軽元素の分
析、深さ方向の軽元素分布の分析等を行うことができる
イオンビーム分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects ion beam scattering energy generated when a sample is irradiated with a high energy ion beam, and analyzes light elements on the surface of the sample, and analyzes light element distribution in the depth direction. The present invention relates to an ion beam analyzer capable of performing the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高エネルギーイオンビーム分析に
おける一つ分析手法として、弾性反跳粒子検出法(ER
DA:Elastic Recoiling Detection Analysis)があ
り、軽元素の分析として用いられている。この方法は、
電磁石レンズで収束され、或いはスリットを介して切り
出されて照射される高エネルギーイオンビームによっ
て、チャンバ内の試料表面にある軽元素を弾き飛ばす方
法であって、例えば後者の方法については、試料をイオ
ンビームの入射方向に対して斜めに傾けて、高エネルギ
ーイオンビームを斜めに入射し、前方に軽元素を弾き飛
ばす方法であって、この弾き飛ばされた軽元素のエネル
ギースペクトルを計測し、そのときの入射イオンビーム
量に対する反跳粒子のカウント値がその軽元素の量を表
すことになるのである。
2. Description of the Related Art Conventionally, an elastic recoil particle detection method (ER) has been used as one analysis method in high energy ion beam analysis.
DA: Elastic Recoiling Detection Analysis), which is used as an analysis of light elements. This method
A method of ejecting light elements on the surface of a sample in a chamber by a high-energy ion beam that is focused by an electromagnet lens or cut out through a slit and irradiated.For example, in the latter method, the sample is ionized. A method of obliquely injecting a high-energy ion beam at an angle with respect to the incident direction of the beam and ejecting the light element forward, measuring the energy spectrum of the ejected light element, and then The count value of the recoil particles with respect to the incident ion beam amount of is the amount of the light element.

【0003】この分析では、入射イオンと反跳粒子の衝
突が弾性散乱であることから、物理的データを用いてそ
の濃度を計算することが可能である。この場合の理論式
は、 Y=Q・Ω・σ・N・Δx/ sinα …………(A) 但し、Y:深さxにおけるスペクトルの高さ(カウント
数)、 Q:イオン照射量、 Ω:検出器立体角、 σ:散乱断面積、 N:水素濃度、 Δx:試料の深さxにおける厚み、 1/sinα:斜め入射補正値、 で表され、この中でイオンが入射し、散乱することによ
って飛び出す各々の角度(入射角α、出射角β)は理論
的に軽元素の量の定量化精度に影響を与えることが判っ
ている。この為、反跳粒子を検出する検出器である半導
体検出器には、正しい方向からのイオンビーム散乱を検
出器に導く必要があるためにスリットが設置されてい
る。このスリットは、反跳角θ(α+β)を正しく設定
できるようにビームが散乱される方向の幅は狭く、それ
と直角方向の幅はビームの収率(検出器に飛び込むイオ
ン量)を上げるために広くしている。
In this analysis, since the collision between the incident ions and the recoil particles is elastic scattering, it is possible to calculate the concentration using physical data. The theoretical formula in this case is: Y = Q · Ω · σ · N · Δx / sinα (A) where Y: spectrum height (count number) at depth x, Q: ion dose, Ω: Detector solid angle, σ: Scattering cross section, N: Hydrogen concentration, Δx: Thickness of sample at depth x, 1 / sin α: Oblique incident correction value, where ions are incident and scattered It is known that each angle (incident angle α, emission angle β) that pops out by doing so theoretically affects the quantification accuracy of the amount of the light element. Therefore, the semiconductor detector, which is a detector for detecting recoil particles, is provided with a slit because it is necessary to guide ion beam scattering from the correct direction to the detector. This slit has a narrow width in the direction in which the beam is scattered so that the recoil angle θ (α + β) can be set correctly, and the width in the direction perpendicular to that is to increase the beam yield (the amount of ions jumping into the detector). It is wide.

【0004】上記式 (A)よりして、イオンの反跳角θの
ずれは sinαの項に基づきYの値に影響するとともに、
反跳された粒子のエネルギーEは、最終的には次式 (B)
において、 Eout =Kr 1 −[(Kr in/ sinα) +( Sout / sinβ)]x…(B) で表されるところから、エネルギースペクトルによって
深さxの所の水素量が判るものであるが、この(B) 式に
おいても反跳角θ(α,β)が入っており、この角度が
分析精度を決定付けるものである。従って、此の反跳角
θを設定値からある範囲内に収まるように抑えることが
分析装置の精度を上げることになるので極めて重要であ
るが、しかしそのためとしてスリット幅を狭くするには
限度があるため、試料とスリットとの間隔を大きな距離
に離すようにしている。
From the above formula (A), the deviation of the recoil angle θ of the ions affects the value of Y based on the term of sin α, and
The energy E of the recoiled particle is finally calculated by the following equation (B)
, E out = K r E 1 − [(K r S in / sin α) + (S out / sin β)] x (B), the amount of hydrogen at the depth x is determined by the energy spectrum. The recoil angle θ (α, β) is also included in this equation (B), and this angle determines the analysis accuracy. Therefore, it is extremely important to suppress this recoil angle θ so that it falls within a certain range from the set value, because it improves the accuracy of the analyzer, but for that reason, there is a limit to narrowing the slit width. Therefore, the sample and the slit are separated by a large distance.

【0005】さらに、上述の試料・スリット間距離を大
きく離して設置することの他に、試料に当たるビームの
スポット径を小さくしてそのビーム散乱角度精度を上げ
るようにすることも従来から成されている。この具体的
な手段としては、スリットによるビームを小さく切り
出して試料に当てる。ビームを電磁場により絞って試
料上で小さくするの2通りがある。
Further, in addition to installing the sample and the slit at a large distance from each other, it has been conventionally practiced to reduce the spot diameter of the beam hitting the sample to improve the accuracy of the beam scattering angle. There is. As a concrete means for this, the beam from the slit is cut out and applied to the sample. There are two ways to narrow the beam by the electromagnetic field to make it smaller on the sample.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記の場合について
は、スリットの形状を矩形にしたものを設置するように
しているが、試料をイオンビームの入射方向に対して斜
めに傾けて設置したのでは、試料上で正方形状のイオン
ビームになり、これが通常の他の分析手法、例えばラザ
フォード後方散乱分析法(RBS:Rutherford Backsca
ttering Spectro-scopy)や粒子励起X線分析法(PI
XE:Particle Induced Xray Emission)では計測に不
都合なビーム切り出しスリット形状となる問題がある。
一方、の場合については、ビーム集束のために必要な
各種機器をビームライン上に配置することになって、装
置の大型化並びにコスト増大化を招く不都合がある。
In the above case, the slits are formed in a rectangular shape. However, if the sample is installed at an angle with respect to the incident direction of the ion beam. , A square-shaped ion beam is formed on the sample, and this is another usual analysis method, for example, Rutherford Backscattering Analysis (RBS).
ttering Spectro-scopy) and particle excitation X-ray analysis (PI
In XE (Particle Induced Xray Emission), there is a problem that the beam cutting slit shape is inconvenient for measurement.
On the other hand, in the case of 1, the various devices required for beam focusing are arranged on the beam line, which causes the disadvantages of increasing the size of the device and increasing the cost.

【0007】このようなことから、高エネルギーイオン
ビームを用いた各種の分析手法について、各ビームを試
料上で1mm程度またはそれ以下にして同一ビームで処理
可能なようにしようとすれば、ビームの試料への照射に
おいて各々の分析に適合した対応が必要である。
From the above, in various analysis methods using a high-energy ion beam, if each beam is made to be about 1 mm or less on the sample so that the same beam can be processed, In the irradiation of the sample, it is necessary to take measures suitable for each analysis.

【0008】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、本発明の目的は、単一の高
エネルギーイオンビームラインを持つイオンビーム分析
装置において、各分析手法に対応したビームサイズ(形
状)の選択が容易、かつ確実にしかも低コスト下で実現
できる装置を提供しようとするものである。
The present invention has been made in order to solve such problems, and an object of the present invention is to analyze each analysis method in an ion beam analyzer having a single high energy ion beam line. It is an object of the present invention to provide an apparatus that can easily select a beam size (shape) corresponding to, and can be realized reliably and at low cost.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、イオンビームライン上に設置されるスリ
ットを通る高エネルギーイオンビームを試料に照射して
該試料表面の元素分析等を行うイオンビーム分析装置に
おいて、試料を保持する試料台に、被照射面がイオンビ
ームに対して垂直面にまたは、一方向に斜めに傾く傾斜
面になるように試料を保持することができる角度可変手
段が設けられ、前記スリットが、RBS,PIXE兼用
の丸形若しくは正方形の開口を持つ第1スリットと、E
RDA専用のビーム散乱方向に短辺である矩形の開口を
持つ第2スリットとを備え、さらに、それら両スリット
をイオンビームライン上に交互に設置させることができ
るスリット保持手段が設けられることを特徴とするイオ
ンビーム分析装置である。
The present invention has the following configuration to achieve the above object. That is, the present invention, in an ion beam analyzer for irradiating a sample with a high-energy ion beam passing through a slit installed on an ion beam line to perform elemental analysis or the like of the sample surface, on a sample table that holds the sample, There is provided an angle varying means capable of holding the sample such that the surface to be irradiated is a surface vertical to the ion beam or an inclined surface which is inclined in one direction, and the slit has a circular shape for both RBS and PIXE. A first slit with a shape or square opening, and E
A second slit having a rectangular opening having a short side in the beam scattering direction dedicated to RDA is provided, and further, slit holding means capable of alternately installing both slits on the ion beam line is provided. Ion beam analyzer.

【0010】本発明はまた、前述の構成を備えるイオン
ビーム分析装置において、第1スリットと第2スリット
とが一つの板片として一体に形成され、一方、スリット
保持手段が前記板片に設けられる丸形若しくは正方形の
開口と矩形の開口とをイオンビームライン上に交互に配
置し得るように前記板片に連結されて設けられることを
特徴とするイオンビーム分析装置である。
According to the present invention, in the ion beam analyzer having the above-mentioned structure, the first slit and the second slit are integrally formed as one plate piece, while the slit holding means is provided on the plate piece. The ion beam analyzer is characterized in that it is provided so as to be connected to the plate piece so that round or square openings and rectangular openings can be alternately arranged on the ion beam line.

【0011】本発明はまた、前述の構成を備えるイオン
ビーム分析装置において、第1スリットと第2スリット
とがイオンビームラインの前後に隣合わせてそれぞれ設
けられ、一方、スリット保持手段が両スリットをイオン
ビームライン上に交互に配置し得るように両スリットに
それぞれ連結されて設けられることを特徴とするイオン
ビーム分析装置である。
According to the present invention, in the ion beam analyzer having the above-mentioned structure, the first slit and the second slit are provided adjacent to each other before and after the ion beam line, respectively, while the slit holding means is provided for both slits. The ion beam analyzer is characterized in that the slits are connected to both slits so that they can be alternately arranged on the beam line.

【0012】本発明はまた、前述の構成を備えるイオン
ビーム分析装置において、試料台に備えられる角度可変
手段がスリット保持手段に対して連動関係に設けられて
なり、第1スリットがイオンビームライン上に配置され
るのに応じて被照射面を垂直面とし、第2スリットがイ
オンビームライン上に配置されるのに応じて被照射面を
傾斜面とすることを特徴とするイオンビーム分析装置で
ある。
According to the present invention, in the ion beam analyzer having the above-mentioned structure, the angle varying means provided on the sample stage is provided in an interlocking relationship with the slit holding means, and the first slit is on the ion beam line. In the ion beam analyzer, the irradiated surface is a vertical surface according to the arrangement of the second slit and the irradiated surface is an inclined surface according to the arrangement of the second slit on the ion beam line. is there.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明に従えば、図1を参照し
て、試料台12が角度可変手段15を備えていて、被照
射面がイオンビーム7に対して垂直面にまたは、一方向
に斜めに傾く傾斜面になるように試料を保持することが
できる。また、RBS,PIXE兼用の丸形若しくは正
方形の開口を持つ第1スリット9Aと、ERDA専用の
ビーム散乱方向に短辺である矩形の開口を持つ第2スリ
ット9Bとを備え、さらにそれら両スリット9A,9B
をイオンビームライン上に交互に設置させることができ
るスリット保持手段14が設けられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the present invention, referring to FIG. 1, a sample stage 12 is provided with an angle varying means 15, and a surface to be irradiated is a surface vertical to an ion beam 7 or one direction. The sample can be held so as to have an inclined surface that is inclined obliquely. Further, the first slit 9A having a round or square opening for both RBS and PIXE, and the second slit 9B having a rectangular opening having a short side in the beam scattering direction for ERDA are provided, and both slits 9A are provided. , 9B
Is provided on the ion beam line alternately with a slit holding means 14.

【0014】他の分析手法と較べて、試料の照射角度並
びにビーム散乱方向が幾何学的に異なっているERDA
手法による分析を行う場合には、第2スリット9Bをス
リット保持手段14の作動によってイオンビームライン
上に配置するとともに、試料台12を角度可変手段15
の作動によって被照射面が傾斜面となるように被照射位
置に定置すれば良く、一方、RBSまたはPIXEの手
法による分析を行う場合には、第1スリット9Aをスリ
ット保持手段14の作動によってイオンビームライン上
に配置するとともに、試料台12を角度可変手段15の
作動によって被照射面が垂直面となるように被照射位置
に定置すれば良い。かくして、異なる手法での分析操作
を同一試料台、同一イオンビームラインで行うことが可
能であり、スリット保持手段14と角度可変手段15と
を操作するだけの取扱いが簡単な多機能の装置を提供で
きる。
ERDA in which the irradiation angle of the sample and the beam scattering direction are geometrically different from those of other analytical methods.
When performing the analysis by the method, the second slit 9B is arranged on the ion beam line by the operation of the slit holding means 14, and the sample stage 12 is moved by the angle changing means 15.
When the analysis by the RBS or PIXE method is performed, the first slit 9A is operated by the operation of the slit holding means 14 so that the irradiation surface is inclined so that the irradiation surface becomes an inclined surface. It may be arranged on the beam line, and the sample table 12 may be placed at the irradiation position by the operation of the angle varying means 15 so that the irradiation surface becomes a vertical surface. Thus, it is possible to perform analysis operations by different methods on the same sample stage and the same ion beam line, and to provide a multi-functional device that is easy to handle by simply operating the slit holding means 14 and the angle varying means 15. it can.

【0015】この場合に、第1スリット9Aと第2スリ
ット9Bとを一つの板片として一体に形成させる一方、
スリット保持手段14を前記板片に連結させて設ける構
成、また、試料台12に備えられる角度可変手段15を
スリット保持手段14に対して連動関係に設ける構成と
することによって、分析のための操作がより一層単純な
ものとなる。
In this case, while the first slit 9A and the second slit 9B are integrally formed as one plate piece,
An operation for analysis is performed by providing the slit holding means 14 connected to the plate piece and the angle changing means 15 provided on the sample table 12 in an interlocking relationship with the slit holding means 14. Becomes even simpler.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図1には、本発明の第1実施例に
係るイオンビーム分析装置の構造の概要が示され、ま
た、図2には、図1の実施例におけるスリット部が拡大
断面で示される。図1,2を参照して、このイオンビー
ム分析装置は、加速器1、イオン源2、加速管3、偏向
分析電磁石4、一次スリット8、第1スリット9A、第
2スリット9B、試料チャンバ5を備えて、それらが前
部から後部に向けて記載順序に配設される。この装置に
おいて、加速器1、イオン源2及び加速管3が加速機を
形成する一方、偏向分析電磁石4には偏向用コイル10
が備えられ、また、試料チャンバ5には、検出器11及
び試料台12が収設されている。前記加速機と偏向分析
電磁石4の入口側とは、イオンビーム7を導くための真
空ダクト6Aで接続され、また、偏向分析電磁石4の出
口側と試料チャンバ5入口側とは、同じくイオンビーム
7を導くための真空ダクト6Bで接続されていて、後者
の軸が水平に延びて設けられる真空ダクト6Bの途中
に、上手側から前段スリット8、第1スリット9A、第
2スリット9Bから成る後段スリット9が配設されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the outline of the structure of the ion beam analyzer according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the slit portion in the embodiment of FIG. 1 in an enlarged cross section. With reference to FIGS. 1 and 2, this ion beam analyzer includes an accelerator 1, an ion source 2, an accelerating tube 3, a deflection analyzing electromagnet 4, a primary slit 8, a first slit 9A, a second slit 9B, and a sample chamber 5. For provision, they are arranged in the order listed from front to rear. In this device, the accelerator 1, the ion source 2 and the accelerating tube 3 form an accelerator, while the deflection analyzing electromagnet 4 has a deflection coil 10a.
Further, a detector 11 and a sample table 12 are housed in the sample chamber 5. The accelerator and the entrance side of the deflection analysis electromagnet 4 are connected by a vacuum duct 6A for guiding the ion beam 7, and the exit side of the deflection analysis electromagnet 4 and the entrance side of the sample chamber 5 are the same. Is connected by a vacuum duct 6B for guiding the latter, and in the middle of the vacuum duct 6B provided with the axis of the latter extending horizontally, a rear-stage slit including a front-stage slit 8, a first slit 9A, and a second slit 9B from the upper side. 9 are provided.

【0017】このような構造のイオンビーム分析装置
は、イオン源2、加速器1でイオンの発生、加速管3で
加速が成されて、この加速されたイオンビーム7が、偏
向分析電磁石4を通る間に通常15°以上の角度で振ら
れて、この間にイオン種がエネルギー選別により選別さ
れ、次いで、真空ダクト6B中を水平方向に直進する間
に前段スリット8によってビームが切り出された後、後
段スリット9における第1スリット9Aと第2スリット
9Bのいずれか一方によってさらにビームが切り出され
て、所定のビーム形状となった後に試料チャンバ5に入
って、試料台12の表面部に保持され固定されるターゲ
ットとしての試料13上に照射されて、ビームスポット
を結ぶようになっている。
In the ion beam analyzer having such a structure, the ion source 2 and the accelerator 1 generate ions and the accelerating tube 3 accelerates the ion beam 7, and the accelerated ion beam 7 passes through the deflection analyzing electromagnet 4. Usually, it is shaken at an angle of 15 ° or more, and the ion species are selected by energy selection during this period, and then the beam is cut out by the front slit 8 while moving straight in the vacuum duct 6B in the horizontal direction, and then the latter stage. The beam is further cut out by either one of the first slit 9A and the second slit 9B in the slit 9, and after the beam has a predetermined beam shape, it enters the sample chamber 5 and is held and fixed on the surface portion of the sample table 12. The sample 13 as a target is irradiated with the beam to connect the beam spots.

【0018】第1スリット9Aと第2スリット9Bは、
試料13に直接当たるビームサイズを規定するためのも
のであって、モリブデン(Mo)又はタングステン
(W)製の短冊形状を成すスリット用板(アパーチャと
称される)に、所定形状の開口を上辺寄りの中央位置に
穿孔させてなることによって各スリットにそれぞれ形成
されており、第1スリット9Aは、図2中の丸枠(イ)
内に示されるように、前記開口が円形の丸形開口19A
であり、第2スリット9Bは、同じく丸枠(ロ)内に示
されるように、前記開口が横長の四方形の矩形開口19
Bである。なお、第1スリット9Aの開口は、丸形開口
に替えて縦、横が同じ長さの正方形開口としても良いこ
とは言うまでもない。そして両スリット9A、9Bは、
真空ダクト6B内に挿入して所定個所に前後に位置さ
せ、かつ、イオンビーム7のラインに板面が直交差する
状態に横切らせて設けられる。
The first slit 9A and the second slit 9B are
A slit plate (referred to as an aperture) made of molybdenum (Mo) or tungsten (W) and having a predetermined shape is provided on the upper side for defining the beam size that directly impinges on the sample 13. The first slits 9A are formed in the respective slits by being perforated at a central position closer to them, and the first slits 9A have a circular frame (a) in FIG.
As shown therein, the opening is a circular round opening 19A.
The second slit 9B has a rectangular opening 19 having a horizontally long rectangular shape, as shown in the circular frame (b).
B. Needless to say, the opening of the first slit 9A may be a square opening having the same length and width in place of the round opening. And both slits 9A and 9B are
It is inserted in the vacuum duct 6B and positioned at a predetermined position in the front-rear direction, and is provided so as to cross the line of the ion beam 7 so that the plate surfaces are orthogonal to each other.

【0019】真空ダクト6B内に挿設されてなる第1ス
リット9Aと第2スリット9Bは、真空ダクト6B周壁
を気密的に貫通させて設けられるスリット保持手段14
に連結されて前記所定個所において保持されていて、、
該保持手段14を真空ダクト6Bの外方で操作すること
によって、第1スリット9Aと第2スリット9Bとがイ
オンビームライン上に交互に介在して配置し得るように
なっており、第1スリット9Aが介在するときには、そ
の丸形開口19Aをイオンビーム7が通過するようにな
り、逆に第2スリット9Bが介在するときには、その矩
形開口19Bをイオンビーム7が通過するようになる。
なお、第1スリット9AはRBS法又はPIXE法の分
析の場合に、また、第2スリット9BはERDA法の分
析の場合に用いられて、試料台12の表面部に保持され
る試料13上に所定のサイズでビームを切り出させるよ
うになっている。
The first slit 9A and the second slit 9B, which are inserted in the vacuum duct 6B, are provided with slit holding means 14 which is provided by hermetically penetrating the peripheral wall of the vacuum duct 6B.
And is held at the predetermined location,
By operating the holding means 14 outside the vacuum duct 6B, the first slits 9A and the second slits 9B can be alternately arranged on the ion beam line. When 9A intervenes, the ion beam 7 passes through the round opening 19A, and conversely, when the second slit 9B intervenes, the ion beam 7 passes through the rectangular opening 19B.
The first slit 9A is used in the case of the RBS method or the PIXE method, and the second slit 9B is used in the case of the ERDA method, and is placed on the sample 13 held on the surface of the sample table 12. The beam is cut out in a predetermined size.

【0020】前記スリット保持手段14は、第1スリッ
ト9Aに直結された第1スリット用保持手段14Aと、
第2スリット9Bに直結された第2スリット用保持手段
14Bとから成っている。両保持手段14A、14Bは
同一構造であって、各スリット9A、9Bにそれぞれ同
軸直結されたロッド18と、真空ダクト6Bの周壁に取
付けられてダクト外部で操作されるエアシリンダ16
と、ロッド18・エアシリンダ16間に介在させて両者
を連結するためのベロー17とを備えて、エアシリンダ
16をピストンロッド伸長させることによって、各スリ
ット9A、9Bをイオンビームライン上に介在させ、ピ
ストンロッドを短縮させることによって、各スリット9
A、9Bをイオンビームラインから側方に退避させるこ
とが可能である。なお、両保持手段14A、14Bは、
一方がピストンロッド伸長側に作動しているときには、
他方がピストンロッド短縮側に作動するように、正逆に
交互作動される。
The slit holding means 14 includes a first slit holding means 14A directly connected to the first slit 9A,
The second slit holding means 14B is directly connected to the second slit 9B. Both holding means 14A, 14B have the same structure, and a rod 18 coaxially directly connected to each slit 9A, 9B and an air cylinder 16 mounted on the peripheral wall of the vacuum duct 6B and operated outside the duct.
And a bellows 17 for interposing the rod 18 and the air cylinder 16 to connect them to each other, and by extending the piston rod of the air cylinder 16, each slit 9A, 9B is interposed on the ion beam line. , Each slit 9 by shortening the piston rod
It is possible to retract A and 9B laterally from the ion beam line. Both holding means 14A and 14B are
When one is operating on the piston rod extension side,
The other is alternately operated in the forward and reverse directions so that the other operates on the piston rod shortening side.

【0021】試料チャンバ5内に収設されている試料台
12は、角度可変手段15により保持されてチャンバ壁
部に取付けられている。角度可変手段15は、詳細な構
造を図示していないが、試料台12の裏面側中央部に取
付け、かつ、前記両スリット9A、9Bの板面に平行な
水平に保持して軸受に軸支された回転軸22と、該回転
軸22を自軸回りに回動させるためのステップモータ等
の回転駆動源と、リミットスイッチ20とを備える。こ
の角度可変手段15は、前記回転駆動源により回転軸2
2を回動することによって試料台12を回動させて、そ
の表面即ち被照射面を、前記イオンビーム7に対して直
交差した垂直面の状態に、または、図1に図示される一
方向の斜めに所定角度傾く傾斜面の状態に保持し得るよ
うになっている。この場合、上記の垂直面の状態は、原
点として例えば機械的なストッパ機構によって正確に位
置決めが成される一方、所定角度傾く傾斜面の状態は、
リミットスイッチ20によって電気的に検出することが
でき、この検出信号はコントローラ21に導入されるよ
うになっている。
The sample table 12 housed in the sample chamber 5 is held by the angle varying means 15 and attached to the chamber wall. Although the detailed structure of the angle varying means 15 is not shown, the angle varying means 15 is attached to the central portion on the back surface side of the sample table 12, and is held horizontally parallel to the plate surfaces of the slits 9A and 9B to support the bearing. The rotary switch 22 is provided with a rotary drive source such as a step motor for rotating the rotary shaft 22 about its own axis, and a limit switch 20. The angle varying means 15 is configured to rotate the rotary shaft 2 by the rotary drive source.
The sample table 12 is rotated by rotating 2 so that its surface, that is, the surface to be irradiated is in a state of a vertical surface orthogonal to the ion beam 7, or in one direction shown in FIG. It can be held in a state of an inclined surface that is inclined at a predetermined angle. In this case, the above-mentioned state of the vertical surface is accurately positioned as the origin, for example, by a mechanical stopper mechanism, while the state of the inclined surface inclined by a predetermined angle is:
It can be electrically detected by the limit switch 20, and this detection signal is introduced into the controller 21.

【0022】以上説明した第1実施例を用いて例えば試
料3の表面状態の評価を行う方法を述べると、RBS,
PIXE法の場合、角度可変手段15を原点の状態にさ
せ、試料3を表面部に保持している試料台12を、その
被照射面が前記イオンビーム7に対して直交差した垂直
面の状態になるように位置決めさせる。この状態ではリ
ミットスイッチ20のオフ信号に基づいて、コントロー
ラ21からの指令により第1スリット用保持手段14A
がピストンロッド伸長側、第2スリット用保持手段14
Bがピストンロッド短縮側にそれぞれ作動することによ
って、丸形開口19Aを持つ第1スリット9Aがイオン
ビームライン上に直角に介挿され、矩形開口19Bを持
つ第2スリット9Bがイオンビームライン上から退避さ
れる。これによって、イオンビーム7は、丸形開口19
Aにより切り出されて、これに対応した円形状のビーム
スポットが垂直状態に保持された試料13の表面に照射
され、かくして結晶性評価等の分析が行える。
A method for evaluating the surface condition of the sample 3, for example, using the first embodiment described above will be described below.
In the case of the PIXE method, the angle varying means 15 is set to the origin state, and the sample table 12 holding the sample 3 on the surface portion is a vertical surface whose irradiation surface is orthogonal to the ion beam 7. Position it so that In this state, the first slit holding means 14A is instructed by the controller 21 based on the OFF signal of the limit switch 20.
Is the piston rod extension side, the second slit holding means 14
By operating B on the piston rod shortening side, the first slit 9A having the round opening 19A is inserted at a right angle on the ion beam line, and the second slit 9B having the rectangular opening 19B is inserted from the ion beam line. Evacuated. As a result, the ion beam 7 has a round opening 19
A circular beam spot corresponding to this, which is cut out by A, is irradiated on the surface of the sample 13 held in a vertical state, and thus analysis such as crystallinity evaluation can be performed.

【0023】一方、ERDA法による表面状態の評価を
行うには、角度可変手段15を傾斜状態に作動させて、
試料3を表面部に保持している試料台12を、その被照
射面が前記イオンビーム7に対して垂直な一方向の傾斜
状態になるように位置決めさせる。この状態ではリミッ
トスイッチ20がオン信号を出力するのに基づいて、コ
ントローラ21からの指令により第2スリット用保持手
段14Bがピストンロッド伸長側、第1スリット用保持
手段14Aがピストンロッド短縮側にそれぞれ作動する
ことによって、矩形開口19Bを持つ第2スリット9B
がイオンビームライン上に直角に介挿され、丸形開口1
9Aを持つ第1スリット9Aがイオンビームライン上か
ら退避される。これによって、イオンビーム7は、矩形
開口19Bにより切り出されて、これに対応したビーム
散乱方向に短辺である矩形状のビームスポットが傾斜状
態に保持された試料13の表面に斜めに照射され、かく
して反跳粒子のカウントによる結晶性評価等の分析が行
える。
On the other hand, in order to evaluate the surface condition by the ERDA method, the angle varying means 15 is operated in an inclined state,
The sample table 12 holding the sample 3 on its surface is positioned so that the surface to be irradiated is inclined in one direction perpendicular to the ion beam 7. In this state, based on the limit switch 20 outputting an ON signal, the second slit holding means 14B is set to the piston rod extension side and the first slit holding means 14A is set to the piston rod shortening side in response to a command from the controller 21, respectively. By operating, the second slit 9B having the rectangular opening 19B
Is inserted on the ion beam line at a right angle, and the circular aperture 1
The first slit 9A having 9A is retracted from the ion beam line. As a result, the ion beam 7 is cut out by the rectangular aperture 19B, and a rectangular beam spot having a short side in the beam scattering direction corresponding to the ion beam 7 is obliquely applied to the surface of the sample 13 held in an inclined state. Thus, analysis such as crystallinity evaluation by counting recoil particles can be performed.

【0024】図3には、本発明の第2実施例に係るイオ
ンビーム分析装置の構造の概要が示され、また、図4に
は、図3の実施例におけるスリット部の正面が拡大断面
で示され、さらに図5には、同じくスリット部の右側面
が拡大して示される。図3乃至図5に示される第2実施
例は前記第1実施例に類似し、対応する各部材には同一
の参照符号が付されている。
FIG. 3 shows an outline of the structure of an ion beam analyzer according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows an enlarged cross section of the front surface of the slit portion in the embodiment of FIG. Further, in FIG. 5, the right side surface of the slit portion is also shown in an enlarged manner. The second embodiment shown in FIGS. 3 to 5 is similar to the first embodiment, and corresponding members are designated by the same reference numerals.

【0025】この第2実施例において注目される点は、
第1スリット9Aと第2スリット9Bとが、一つのアパ
ーチャに集約させて一体的に設けられ、一方、第1スリ
ット用保持手段14Aと第2スリット用保持手段14B
とが、単一構造体のスリット保持手段14として纏めら
れて、前記アパーチャに連結させて設けられていること
である。即ち、丸形開口19Aと矩形開口19Bとを一
つのアパーチャに対して上下関係に隣合わせて開口させ
る一方、ロッド18とエアシリンダ16とベロー17と
から成る単一構造体のスリット保持手段14を、前記ロ
ッド18によりアパーチャに直結させた構造を有してい
る。このスリット保持手段14における伸縮ストローク
を適当値に設定することによって、丸形開口19Aと矩
形開口19Bとをイオンビーム7のライン上に交互に配
置させるように選択して介挿することが可能であり、こ
のように構成される第2実施例において、分析目的に合
わせてRBS,PIXE法の場合、またはERDA法の
場合に選択切替え作動させる手段に関しては、第1実施
例のものにおけるのと同等であるから、ここでは説明を
省略する。
The point of interest in this second embodiment is that
The first slit 9A and the second slit 9B are integrally provided by consolidating into one aperture, while the first slit holding means 14A and the second slit holding means 14B.
And are grouped as the slit holding means 14 having a single structure and provided so as to be connected to the aperture. That is, the circular opening 19A and the rectangular opening 19B are opened side by side in a vertical relationship with respect to one aperture, while the slit holding means 14 of a single structure composed of the rod 18, the air cylinder 16 and the bellows 17 is provided. The rod 18 has a structure directly connected to the aperture. By setting the expansion / contraction stroke of the slit holding means 14 to an appropriate value, it is possible to select and interpose the round openings 19A and the rectangular openings 19B alternately on the line of the ion beam 7. In the second embodiment configured as described above, the means for selectively switching in the case of the RBS, PIXE method or the ERDA method according to the purpose of analysis is equivalent to that in the first embodiment. Therefore, the description is omitted here.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上述べるように本発明によれば、試料
を保持する試料台に、被照射面がイオンビームに対して
垂直面にまたは、一方向に斜めに傾く傾斜面になるよう
に試料を保持することができる角度可変手段が設けら
れ、一方、RBS,PIXE兼用の丸形若しくは正方形
の開口を持つ第1スリットと、ERDA専用のビーム散
乱方向に短辺である矩形の開口を持つ第2スリットとを
備え、さらに、それら両スリットをイオンビームライン
上に交互に設置させることができるスリット保持手段が
設けられることによって、RBS,PIXE,ERDA
としった高エネルギーイオンを用いての分析手法が一つ
のビームラインにて、簡単に、かつ、安価に設定でき
る。また、ERDA方式の場合において矩形スリットに
基づくビーム反跳角の高精度な設定が容易にしかも的確
に行えるため、ERDAの分析精度を向上し得るイオン
ビーム分析装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, the sample holder for holding the sample is arranged such that the surface to be irradiated is a surface vertical to the ion beam or an inclined surface inclined in one direction. Is provided with an angle varying means capable of holding the RBS and PIXE, and a first slit having a round or square opening for both RBS and PIXE and a rectangular opening having a short side in the beam scattering direction dedicated to ERDA. RBS, PIXE, ERDA are provided with two slits, and further provided with slit holding means capable of alternately installing both slits on the ion beam line.
The analysis method using high-energy ions can be set easily and inexpensively with one beam line. Further, in the case of the ERDA method, since the beam recoil angle based on the rectangular slit can be set easily and accurately, an ion beam analyzer capable of improving the ERDA analysis accuracy can be provided.

【0027】さらに本発明によれば、第1スリットと第
2スリットとを一つの板片として一体に形成する一方、
スリット保持手段を前記板片に設けられる丸形若しくは
正方形の開口と矩形の開口とがイオンビームライン上に
交互に配置されるように前記板片に連結されて設ける構
成とすることによって、単一体のスリット機構で簡単に
2種類のビームサイズを得ることが可能であり、特に経
済性、操作性にすぐれたものが得られる。また、試料台
に備えられる角度可変手段をスリット保持手段に対して
連動関係に設けて、第1スリットがイオンビームライン
上に配置されるのに応じて被照射面を垂直面とし、第2
スリットがイオンビームライン上に配置されるのに応じ
て被照射面を傾斜面とする構成とすることにより、各種
分析手法に対して、その利用に応じて適正なスリット選
択が可能となり、殊に操作上の省力化並びに誤操作防止
に顕著な効果が奏される。
Further, according to the present invention, the first slit and the second slit are integrally formed as one plate piece,
The slit holding means is connected to the plate piece so that the round or square openings and the rectangular openings provided in the plate piece are alternately arranged on the ion beam line. It is possible to easily obtain two kinds of beam sizes by using the slit mechanism, and it is possible to obtain a beam with excellent economy and operability. Further, the angle varying means provided on the sample stage is provided in an interlocking relationship with the slit holding means, and the irradiated surface is a vertical surface according to the arrangement of the first slit on the ion beam line,
By arranging the irradiated surface to be an inclined surface according to the slits being arranged on the ion beam line, it is possible to select an appropriate slit according to its use for various analysis methods. A remarkable effect is achieved in labor saving in operation and prevention of erroneous operation.

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

【図1】本発明の第1実施例に係るイオンビーム分析装
置の概要示構造図である。
FIG. 1 is a schematic structural diagram of an ion beam analyzer according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示される第1実施例におけるスリット部
の拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a slit portion in the first embodiment shown in FIG.

【図3】本発明の第2実施例に係るイオンビーム分析装
置の概要示構造図である。
FIG. 3 is a schematic structural diagram of an ion beam analyzer according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3に示される第2実施例におけるスリット部
の拡大断面示正面図である。
4 is an enlarged sectional front view of a slit portion in the second embodiment shown in FIG.

【図5】図4に対応する右側面図である。FIG. 5 is a right side view corresponding to FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…加速器 2…イオン源 3…加速管 4…偏向分析電磁石 5…試料チャンバ 6A…真空ダクト 6B…真空ダクト 7…イオンビーム 8…一次スリット 9…スリット 9A…第1スリット 9B…第2スリット 10…偏向用コイル 11…検出器 12…試料台 13…試料 14…スリット保持手段 14A…第1スリット用保持手段 14B…第2スリット用保持手段 15…角度可変手段 16…エアシリンダ 17…ベロー 18…ロッド 19A…丸形開口 19B…矩形開口 20…リミットスイッチ 21…コントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Accelerator 2 ... Ion source 3 ... Acceleration tube 4 ... Deflection analysis electromagnet 5 ... Sample chamber 6A ... Vacuum duct 6B ... Vacuum duct 7 ... Ion beam 8 ... Primary slit 9 ... Slit 9A ... 1st slit 9B ... 2nd slit 10 Deflection coil 11 Detector 12 Sample stage 13 Sample 14 Slit holding means 14A First slit holding means 14B Second slit holding means 15 Angle changing means 16 Air cylinder 17 Bellow 18 Rod 19A ... Round opening 19B ... Rectangular opening 20 ... Limit switch 21 ... Controller

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオンビームライン上に設置されるスリ
ットを通る高エネルギーイオンビームを試料に照射して
該試料表面の元素分析等を行うイオンビーム分析装置に
おいて、試料を保持する試料台に、被照射面がイオンビ
ームに対して垂直面にまたは、一方向に斜めに傾く傾斜
面になるように試料を保持することができる角度可変手
段が設けられ、前記スリットが、RBS,PIXE兼用
の丸形若しくは正方形の開口を持つ第1スリットと、E
RDA専用のビーム散乱方向に短辺である矩形の開口を
持つ第2スリットとを備え、さらに、それら両スリット
をイオンビームライン上に交互に設置させることができ
るスリット保持手段が設けられることを特徴とするイオ
ンビーム分析装置。
1. An ion beam analyzer for irradiating a sample with a high-energy ion beam passing through a slit installed on an ion beam line to perform elemental analysis or the like on the surface of the sample. An angle changing means capable of holding the sample is provided so that the irradiation surface is a vertical surface with respect to the ion beam or an inclined surface inclined in one direction, and the slit has a round shape for both RBS and PIXE. Or the first slit with a square opening and E
A second slit having a rectangular opening having a short side in the beam scattering direction dedicated to RDA is provided, and further, slit holding means capable of alternately installing both slits on the ion beam line is provided. Ion beam analyzer.
【請求項2】 第1スリットと第2スリットとが一つの
板片として一体に形成され、一方、スリット保持手段が
前記板片に設けられる丸形若しくは正方形の開口と矩形
の開口とをイオンビームライン上に交互に配置し得るよ
うに前記板片に連結されて設けられる請求項1記載のイ
オンビーム分析装置。
2. The first slit and the second slit are integrally formed as one plate piece, while the slit holding means has an ion beam having a round or square opening and a rectangular opening provided in the plate piece. The ion beam analyzer according to claim 1, wherein the ion beam analyzer is provided so as to be connected to the plate pieces so as to be alternately arranged on a line.
【請求項3】 第1スリットと第2スリットとがイオン
ビームラインの前後に隣合わせてそれぞれ設けられ、一
方、スリット保持手段が両スリットをイオンビームライ
ン上に交互に配置し得るように両スリットにそれぞれ連
結されて設けられる請求項1記載のイオンビーム分析装
置。
3. A first slit and a second slit are provided side by side adjacent to each other before and after the ion beam line, while the slit holding means is provided on both slits so that they can be alternately arranged on the ion beam line. The ion beam analyzer according to claim 1, wherein the ion beam analyzers are connected to each other.
【請求項4】 試料台に備えられる角度可変手段がスリ
ット保持手段に対して連動関係に設けられてなり、第1
スリットがイオンビームライン上に配置されるのに応じ
て被照射面を垂直面とし、第2スリットがイオンビーム
ライン上に配置されるのに応じて被照射面を傾斜面とす
る請求項2または3に記載のイオンビーム分析装置。
4. The angle varying means provided on the sample stage is provided in an interlocking relationship with the slit holding means.
3. The irradiation surface is a vertical surface when the slit is arranged on the ion beam line, and the irradiation surface is an inclined surface when the second slit is arranged on the ion beam line. 3. The ion beam analyzer according to item 3.
JP7173520A 1995-07-10 1995-07-10 Ion beam analyzer Withdrawn JPH0921769A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001235436A (en) * 2000-02-23 2001-08-31 Japan Science & Technology Corp Observation/analysis method for sample surface by oblique emission proton beam induced characteristic x- ray analysis and apparatus therefor

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