JPH09237605A - 粒子検出装置 - Google Patents
粒子検出装置Info
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- JPH09237605A JPH09237605A JP8040999A JP4099996A JPH09237605A JP H09237605 A JPH09237605 A JP H09237605A JP 8040999 A JP8040999 A JP 8040999A JP 4099996 A JP4099996 A JP 4099996A JP H09237605 A JPH09237605 A JP H09237605A
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- electromagnetic filter
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- particle
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 分析に用いるイオンビーム中に含まれる２種
以上の混合粒子を、薄膜を使用することなく分離し目的
粒子のみを検出することのできる粒子検出装置を提供す
る。 【解決手段】 互いに平行な磁場と電場をイオンビーム
経路上に垂直に印加する電磁フィルタ１を使用し、その
磁場と電場とを特定の値で組み合わせると、ビーム中の
目的とする粒子と妨害粒子との質量電荷比（ｍ／ｅ）の
相違により、入射ビームの直線進行方向に対する変位距
離に差異が生じる。その結果、少なくとも一部のエネル
ギ領域において目的粒子を妨害粒子から分離することが
可能となる。
以上の混合粒子を、薄膜を使用することなく分離し目的
粒子のみを検出することのできる粒子検出装置を提供す
る。 【解決手段】 互いに平行な磁場と電場をイオンビーム
経路上に垂直に印加する電磁フィルタ１を使用し、その
磁場と電場とを特定の値で組み合わせると、ビーム中の
目的とする粒子と妨害粒子との質量電荷比（ｍ／ｅ）の
相違により、入射ビームの直線進行方向に対する変位距
離に差異が生じる。その結果、少なくとも一部のエネル
ギ領域において目的粒子を妨害粒子から分離することが
可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高エネルギイオン
ビームを用いた研究用実験装置あるいは表面分析装置等
に利用される粒子検出装置に関する。
ビームを用いた研究用実験装置あるいは表面分析装置等
に利用される粒子検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高エネルギイオンビームを用いて分析を
行う表面分析法として、例えば反跳粒子検出分析（ＥＲ
ＤＡ）あるいは核反応粒子分析（ＮＲＡ）がある。
行う表面分析法として、例えば反跳粒子検出分析（ＥＲ
ＤＡ）あるいは核反応粒子分析（ＮＲＡ）がある。
【０００３】これらのＥＲＤＡやＮＲＡの分析法におい
ては、測定試料からのビーム中に、検出したい粒子と妨
害粒子（入射散乱粒子や目的以外の核反応生成核種な
ど）が混合しているため、何らかの方法で、それらの混
合粒子を分離する必要がある。しかし、ビーム中に混合
した粒子は、通常、単一のエネルギをもっているわけで
なく、連続した分布のエネルギをもっているため、小型
の単純なマグネットにより分離することは困難であり、
またマグネットだけを用いて分離するためには大きな偏
向角を与える必要があって大型の装置となる。
ては、測定試料からのビーム中に、検出したい粒子と妨
害粒子（入射散乱粒子や目的以外の核反応生成核種な
ど）が混合しているため、何らかの方法で、それらの混
合粒子を分離する必要がある。しかし、ビーム中に混合
した粒子は、通常、単一のエネルギをもっているわけで
なく、連続した分布のエネルギをもっているため、小型
の単純なマグネットにより分離することは困難であり、
またマグネットだけを用いて分離するためには大きな偏
向角を与える必要があって大型の装置となる。
【０００４】そこで、従来では、ビームを薄膜に通過さ
せ、原子番号Ｚにより薄膜中でのエネルギロスが異なる
（Ｚ→小、エネルギロス→小）ことを利用して粒子の分
離を行っている。すなわち、薄膜にイオンビームを通過
させると、ビーム中の重元素は薄膜中でエネルギを失っ
て停止し、エネルギが比較的高い軽元素（低原子番号の
元素）だけが薄膜を通過する、といった点を利用して混
合粒子を分離し目的とする粒子のみを検出している。
せ、原子番号Ｚにより薄膜中でのエネルギロスが異なる
（Ｚ→小、エネルギロス→小）ことを利用して粒子の分
離を行っている。すなわち、薄膜にイオンビームを通過
させると、ビーム中の重元素は薄膜中でエネルギを失っ
て停止し、エネルギが比較的高い軽元素（低原子番号の
元素）だけが薄膜を通過する、といった点を利用して混
合粒子を分離し目的とする粒子のみを検出している。
【０００５】なお、そのような入射粒子阻止用薄膜をＥ
ＲＤＡに適用した構成例を図１に示す。この図に示す例
では、薄膜TFとして膜厚１２μｍのマイラを使用し、こ
の薄膜TFにより試料Ｓからのビーム中の反跳粒子Ｈが入
射散乱粒子Ｈｅから分離されて粒子検出器Ｄに入射し、
その反跳粒子Ｈの粒子数と各粒子のエネルギが検出され
る。
ＲＤＡに適用した構成例を図１に示す。この図に示す例
では、薄膜TFとして膜厚１２μｍのマイラを使用し、こ
の薄膜TFにより試料Ｓからのビーム中の反跳粒子Ｈが入
射散乱粒子Ｈｅから分離されて粒子検出器Ｄに入射し、
その反跳粒子Ｈの粒子数と各粒子のエネルギが検出され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、薄膜を使用
して粒子を分離する場合、以下に列記する問題がある。 1.目的とする粒子のうち、低エネルギの粒子は薄膜中で
エネルギを失って停止するため検出することができず、
このためＥＲＤＡ分析では試料中の深い部分のデータを
得ることができい。
して粒子を分離する場合、以下に列記する問題がある。 1.目的とする粒子のうち、低エネルギの粒子は薄膜中で
エネルギを失って停止するため検出することができず、
このためＥＲＤＡ分析では試料中の深い部分のデータを
得ることができい。
【０００７】2.薄膜に粒子を通過させると、エネルギロ
スの発生（薄膜中の原子との衝突の確率）が一定でなく
確率分布をもつことからエネルギ分布に広がりが生じ
る。そのため、元のエネルギ分布を求める際に不確実性
が生じ、ＥＲＤＡ分析では深さ分解能が劣化することな
る。
スの発生（薄膜中の原子との衝突の確率）が一定でなく
確率分布をもつことからエネルギ分布に広がりが生じ
る。そのため、元のエネルギ分布を求める際に不確実性
が生じ、ＥＲＤＡ分析では深さ分解能が劣化することな
る。
【０００８】3.粒子を通過させる薄膜は、膜厚が必ずし
も一様でなく不均一性があり、不均一な膜を粒子が通過
すると、膜の厚い部分を通過した粒子はエネルギロスが
大きくて通過後のエネルギが低くなり、その逆に薄い部
分を通過した粒子はエネルギが高くなる。その結果、測
定したエネルギ分布から元のエネルギ分布を求める際に
エネルギ分解能の劣化が大きくなり、ＥＲＤＡ分析では
深さ分解能の劣化を引き起こす。
も一様でなく不均一性があり、不均一な膜を粒子が通過
すると、膜の厚い部分を通過した粒子はエネルギロスが
大きくて通過後のエネルギが低くなり、その逆に薄い部
分を通過した粒子はエネルギが高くなる。その結果、測
定したエネルギ分布から元のエネルギ分布を求める際に
エネルギ分解能の劣化が大きくなり、ＥＲＤＡ分析では
深さ分解能の劣化を引き起こす。
【０００９】4.経時変化により膜の厚みが変化すること
があり、そのつど薄膜を交換するか薄膜の膜厚を測定す
る等の処理が必要となる。 5.測定条件を変更した場合、変更後の条件に適した膜厚
に調整することが必要となるが、その調整つまり薄膜の
交換が、真空チャンバー外からの遠隔操作では行えない
場合、粒子検出器を設置している真空チャンバーを大気
に戻した後に交換作業を行う必要が生じる。
があり、そのつど薄膜を交換するか薄膜の膜厚を測定す
る等の処理が必要となる。 5.測定条件を変更した場合、変更後の条件に適した膜厚
に調整することが必要となるが、その調整つまり薄膜の
交換が、真空チャンバー外からの遠隔操作では行えない
場合、粒子検出器を設置している真空チャンバーを大気
に戻した後に交換作業を行う必要が生じる。
【００１０】これら以外にもまだ問題点はあるが、まと
めると、粒子の分離に薄膜を使用することにより、分析
可能な深さが減少する点と深さ分解能が劣化する点、及
び測定準備に手間がかかる等の問題が生じる。
めると、粒子の分離に薄膜を使用することにより、分析
可能な深さが減少する点と深さ分解能が劣化する点、及
び測定準備に手間がかかる等の問題が生じる。
【００１１】本発明はそのような事情に鑑みてなされた
もので、分析に用いるイオンビーム中に含まれる２種以
上の混合粒子を、薄膜を使用することなく分離して、目
的とする粒子のみを検出することのできる粒子検出装置
の提供を目的とする。
もので、分析に用いるイオンビーム中に含まれる２種以
上の混合粒子を、薄膜を使用することなく分離して、目
的とする粒子のみを検出することのできる粒子検出装置
の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の粒子検出装置は、複数種の粒子を含んだイ
オンビームが進行する経路に、互いに平行な磁場と電場
を、そのビーム進行経路に対して略垂直に印加する手段
を有し、それら磁場と電場の組み合わせによりイオンビ
ーム中の特定の粒子を、当該イオンビームの直線進行方
向外で他の粒子とは異なる方向に偏向させる電磁フィル
タと、その偏向方向に沿って進行する粒子を検出する粒
子検出器（例えば位置敏感型検出器またはエネルギ分析
検出器等）を備えていることによって特徴づけられる。
め、本発明の粒子検出装置は、複数種の粒子を含んだイ
オンビームが進行する経路に、互いに平行な磁場と電場
を、そのビーム進行経路に対して略垂直に印加する手段
を有し、それら磁場と電場の組み合わせによりイオンビ
ーム中の特定の粒子を、当該イオンビームの直線進行方
向外で他の粒子とは異なる方向に偏向させる電磁フィル
タと、その偏向方向に沿って進行する粒子を検出する粒
子検出器（例えば位置敏感型検出器またはエネルギ分析
検出器等）を備えていることによって特徴づけられる。
【００１３】
【作用】まず、荷電粒子を、これとは異なる条件（質量
数、荷電数、エネルギ）の荷電粒子から分離する方法と
して、種々の方法が知られている。その基本的な方法と
しては、磁場または電場を荷電粒子の進行経路に印加す
ることにより、特定の荷電粒子と他の粒子とを異なる方
向に偏向させて分離する方法が一般的である。
数、荷電数、エネルギ）の荷電粒子から分離する方法と
して、種々の方法が知られている。その基本的な方法と
しては、磁場または電場を荷電粒子の進行経路に印加す
ることにより、特定の荷電粒子と他の粒子とを異なる方
向に偏向させて分離する方法が一般的である。
【００１４】例えばウィーンフィルタ（Ｅ×Ｂフィル
タ）では、互いに垂直な磁場と電場をほぼ同じ場所に同
時に印加することにより、特定の粒子（質量電荷比：ｍ
／ｅ，Ｅ）だけを、入射方向とほぼ一致する方向に偏向
することなく通過させることができる（図２参照）。
タ）では、互いに垂直な磁場と電場をほぼ同じ場所に同
時に印加することにより、特定の粒子（質量電荷比：ｍ
／ｅ，Ｅ）だけを、入射方向とほぼ一致する方向に偏向
することなく通過させることができる（図２参照）。
【００１５】そこで、本発明では、このような磁場と電
場の組み合わせによる粒子の分離効果を利用し、互いに
平行な磁場と電場を印加する電磁フィルタを用いて、あ
る範囲の連続したエネルギをもつ２種類以上の混合ビー
ムにおいて、質量電荷比（ｍ／ｅ）の異なる目的粒子と
妨害粒子との分離を可能としている。
場の組み合わせによる粒子の分離効果を利用し、互いに
平行な磁場と電場を印加する電磁フィルタを用いて、あ
る範囲の連続したエネルギをもつ２種類以上の混合ビー
ムにおいて、質量電荷比（ｍ／ｅ）の異なる目的粒子と
妨害粒子との分離を可能としている。
【００１６】その一例を説明すると、図３に示すような
ＥＲＤＡ分析において、試料Ｓへの入射散乱粒子（Ｈｅ
イオン）と、目的粒子である反跳粒子（Ｈイオン）とは
質量電荷比（ｍ／ｅ）が異なるので、電磁フィルタ１
（図４参照）に特定の磁場Ｂと特定の電場Ｅの値を組み
合わせることにより、図６に示すように、反跳粒子Ｈを
入射散乱粒子Ｈｅから、少なくとも一部のエネルギ領域
ｆにおいて分離することができる。
ＥＲＤＡ分析において、試料Ｓへの入射散乱粒子（Ｈｅ
イオン）と、目的粒子である反跳粒子（Ｈイオン）とは
質量電荷比（ｍ／ｅ）が異なるので、電磁フィルタ１
（図４参照）に特定の磁場Ｂと特定の電場Ｅの値を組み
合わせることにより、図６に示すように、反跳粒子Ｈを
入射散乱粒子Ｈｅから、少なくとも一部のエネルギ領域
ｆにおいて分離することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図３は本発明の実施の形態の構成
を模式的に示す図で、図４はその実施の形態の電磁フィ
ルタ１のみを抽出して示す図である。
を模式的に示す図で、図４はその実施の形態の電磁フィ
ルタ１のみを抽出して示す図である。
【００１８】電磁フィルタ１は、イオンビームが進行す
る経路に対して略垂直に磁場Ｂを印加する一対の磁極
（永久磁石製）１ａ，１ｂを備えている。この一対の磁
極１ａ，１ｂは平行電極の機能も兼ねており、磁場Ｂと
ほぼ同一の場所にその磁場Ｂと平行な電場Ｅを印加する
ことができる。
る経路に対して略垂直に磁場Ｂを印加する一対の磁極
（永久磁石製）１ａ，１ｂを備えている。この一対の磁
極１ａ，１ｂは平行電極の機能も兼ねており、磁場Ｂと
ほぼ同一の場所にその磁場Ｂと平行な電場Ｅを印加する
ことができる。
【００１９】電磁フィルタ１の後方に配置される粒子検
出器２は、表面障壁型シリコン半導体（ＳＳＢ）検出器
で、電磁フィルタ１への入射ビームの直線進行方向外の
位置に配置され、また、図示しない移動機構により電磁
フィルタ１の偏向角に応じて目的とする粒子を検出し得
る位置に移動可能な構成となっており、この粒子検出器
２により、電磁フィルタ１で分離された目的粒子の粒子
数と各粒子のエネルギが検出される。
出器２は、表面障壁型シリコン半導体（ＳＳＢ）検出器
で、電磁フィルタ１への入射ビームの直線進行方向外の
位置に配置され、また、図示しない移動機構により電磁
フィルタ１の偏向角に応じて目的とする粒子を検出し得
る位置に移動可能な構成となっており、この粒子検出器
２により、電磁フィルタ１で分離された目的粒子の粒子
数と各粒子のエネルギが検出される。
【００２０】そして、この実施の形態では、電磁フィル
タ１において特定の磁場と特定の電場の値を組み合わせ
ることにより、試料Ｓからのイオンビーム中に含まれる
反跳粒子Ｈを、この粒子とは質量電荷比（ｍ／ｅ）の異
なる入射散乱粒子Ｈｅから分離し、その反跳粒子Ｈの粒
子数と各粒子のエネルギを粒子検出器２で検出する。
タ１において特定の磁場と特定の電場の値を組み合わせ
ることにより、試料Ｓからのイオンビーム中に含まれる
反跳粒子Ｈを、この粒子とは質量電荷比（ｍ／ｅ）の異
なる入射散乱粒子Ｈｅから分離し、その反跳粒子Ｈの粒
子数と各粒子のエネルギを粒子検出器２で検出する。
【００２１】なお、以上の実施の形態において、ＥＲＤ
Ａ分析の測定条件（分析試料、入射イオンエネルギ、測
定したい試料中の表面からの深さ等）を変更する場合に
は、電磁フィルタ１の平行電極（１ａ，１ｂ）に印加す
る電圧を変化させることで、その条件変更に対応する。
Ａ分析の測定条件（分析試料、入射イオンエネルギ、測
定したい試料中の表面からの深さ等）を変更する場合に
は、電磁フィルタ１の平行電極（１ａ，１ｂ）に印加す
る電圧を変化させることで、その条件変更に対応する。
【００２２】図５は本発明の電磁フィルタ１における粒
子の分離状態を模式的に示す図である。この図５におい
て、入射粒子としてＨｅ+ 、反跳粒子としてＨ+ を考
え、Ｚ＝１＋Ｌの点でのＸ，Ｙ方向の変位距離（偏向距
離）を、各粒子Ｈ+ ，Ｈｅ+ のエネルギ（０．１〜２Ｍ
ｅＶ) をパラメータとしてシミュレーション計算したと
ころ、図６に示すような結果が得られた。
子の分離状態を模式的に示す図である。この図５におい
て、入射粒子としてＨｅ+ 、反跳粒子としてＨ+ を考
え、Ｚ＝１＋Ｌの点でのＸ，Ｙ方向の変位距離（偏向距
離）を、各粒子Ｈ+ ，Ｈｅ+ のエネルギ（０．１〜２Ｍ
ｅＶ) をパラメータとしてシミュレーション計算したと
ころ、図６に示すような結果が得られた。
【００２３】この図６のグラフからわかるように、領域
ｆにおいて入射粒子Ｈｅ+ と反跳粒子Ｈ+ との変位距離
は重複されておらず分離されており、従ってその領域ｆ
に相当する適当な位置に粒子検出器２を配置することで
反跳粒子Ｈ+ のみを検出することができる。
ｆにおいて入射粒子Ｈｅ+ と反跳粒子Ｈ+ との変位距離
は重複されておらず分離されており、従ってその領域ｆ
に相当する適当な位置に粒子検出器２を配置することで
反跳粒子Ｈ+ のみを検出することができる。
【００２４】次に、本発明の電磁フィルタ１を使用した
測定法（図３）と、入射粒子阻止用薄膜を使用した従来
の測定法（図１）とを比較した結果を述べる。まず、試
料として図７に示すような多層薄膜を仮定し、この試料
に高エネルギイオンビームを入射させた際の反跳粒子の
スペクトルを、それぞれ、シミュレーション計算により
求め、その各シミュレーション結果を、同一のグラフ上
に重ね合わせてプロットした（図８）。
測定法（図３）と、入射粒子阻止用薄膜を使用した従来
の測定法（図１）とを比較した結果を述べる。まず、試
料として図７に示すような多層薄膜を仮定し、この試料
に高エネルギイオンビームを入射させた際の反跳粒子の
スペクトルを、それぞれ、シミュレーション計算により
求め、その各シミュレーション結果を、同一のグラフ上
に重ね合わせてプロットした（図８）。
【００２５】なお、このシミュレーション計算におい
て、入射イオンビームを、本発明の場合では１．７４Ｍ
ｅＶのヘリウムイオンとし、一方、従来の測定法では
２．７ＭｅＶのヘリウムイオンとした。これは、従来の
測定法では薄膜によって反跳粒子のエネルギが本発明の
場合よりも低くなるため、これを考慮して、両者の計算
後の反跳粒子のエネルギ端を一致させ、比較しやすいよ
うにするためである。
て、入射イオンビームを、本発明の場合では１．７４Ｍ
ｅＶのヘリウムイオンとし、一方、従来の測定法では
２．７ＭｅＶのヘリウムイオンとした。これは、従来の
測定法では薄膜によって反跳粒子のエネルギが本発明の
場合よりも低くなるため、これを考慮して、両者の計算
後の反跳粒子のエネルギ端を一致させ、比較しやすいよ
うにするためである。
【００２６】そして、図８のグラフからわかるように、
図７のモデルの試料において水素を含む各偶数層ごとの
スペクトルは相互に重なり合って現れるが、本発明の電
磁フィルタ１を使用した測定法では、従来の測定法に比
してスペクトルの重なりが小さく、分解能が良好である
ことが確認できた。
図７のモデルの試料において水素を含む各偶数層ごとの
スペクトルは相互に重なり合って現れるが、本発明の電
磁フィルタ１を使用した測定法では、従来の測定法に比
してスペクトルの重なりが小さく、分解能が良好である
ことが確認できた。
【００２７】また、本発明の電磁フィルタ１を使用した
場合と、入射粒子阻止用薄膜を使用した場合のそれぞれ
について、試料（シリコン）中での水素の深さ分解能
を、下記のａ，ｂ，ｃの条件でシミュレーション計算し
たところ、図９に示す結果が得られた。
場合と、入射粒子阻止用薄膜を使用した場合のそれぞれ
について、試料（シリコン）中での水素の深さ分解能
を、下記のａ，ｂ，ｃの条件でシミュレーション計算し
たところ、図９に示す結果が得られた。
【００２８】ａ：図１の測定法において薄膜として６μ
ｍのマイラを使用、入射イオンＨｅ；エネルギ１．８Ｍ
ｅＶ ｂ：図４の電磁フィルタ１を使用、入射イオンＨｅ；エ
ネルギ１．８ＭｅＶ ｃ：図４の電磁フィルタ１を使用、入射イオンＨｅ；エ
ネルギ１．０ＭｅＶ 図９のグラフから、本発明の電磁フィルタ１を使用する
ことで、同一の入射エネルギを用いたときには（ａとｂ
の条件）、測定深さ範囲が従来法に比して拡大し、また
同一測定深さ範囲になるようにエネルギを決めたときに
は（ａとｃの条件）、深さ分解能が改善されることがわ
かる。
ｍのマイラを使用、入射イオンＨｅ；エネルギ１．８Ｍ
ｅＶ ｂ：図４の電磁フィルタ１を使用、入射イオンＨｅ；エ
ネルギ１．８ＭｅＶ ｃ：図４の電磁フィルタ１を使用、入射イオンＨｅ；エ
ネルギ１．０ＭｅＶ 図９のグラフから、本発明の電磁フィルタ１を使用する
ことで、同一の入射エネルギを用いたときには（ａとｂ
の条件）、測定深さ範囲が従来法に比して拡大し、また
同一測定深さ範囲になるようにエネルギを決めたときに
は（ａとｃの条件）、深さ分解能が改善されることがわ
かる。
【００２９】ここで、以上の実施の形態の構成に加え
て、図１０に示すように、電磁フィルタ１の後方に、こ
のフィルタ１によって分離した入射イオンビームの散乱
粒子を除去するスリット３を配置し、さらに、そのスリ
ット３を通過した粒子が進行する経路上に、反跳粒子を
収束するための電場と磁場、つまり前段の電磁フィルタ
１とは逆向きの電場と磁場を印加する平行磁極（電極）
４を配置しておいてもよい。この場合、反跳粒子を狭い
範囲で測定できるため、粒子検出器２の形状寸法を小さ
くすることができ、また、入射散乱粒子のうちスリット
３等により再度１回または複数回散乱された粒子がスリ
ット３の下流側に進行しても、その散乱粒子は反跳粒子
と収束点が異なるため容易に分離することができる、と
いった効果を達成できる。
て、図１０に示すように、電磁フィルタ１の後方に、こ
のフィルタ１によって分離した入射イオンビームの散乱
粒子を除去するスリット３を配置し、さらに、そのスリ
ット３を通過した粒子が進行する経路上に、反跳粒子を
収束するための電場と磁場、つまり前段の電磁フィルタ
１とは逆向きの電場と磁場を印加する平行磁極（電極）
４を配置しておいてもよい。この場合、反跳粒子を狭い
範囲で測定できるため、粒子検出器２の形状寸法を小さ
くすることができ、また、入射散乱粒子のうちスリット
３等により再度１回または複数回散乱された粒子がスリ
ット３の下流側に進行しても、その散乱粒子は反跳粒子
と収束点が異なるため容易に分離することができる、と
いった効果を達成できる。
【００３０】なお、以上の実施の実施の形態では、本発
明の粒子検出装置を、ＥＲＤＡ分析に適用した例を示し
たが、このほか、ＮＲＡなどの各種の表面分析装置ある
いは高エネルギイオンビームを用いた研究用実験装置な
どにも適用可能である。
明の粒子検出装置を、ＥＲＤＡ分析に適用した例を示し
たが、このほか、ＮＲＡなどの各種の表面分析装置ある
いは高エネルギイオンビームを用いた研究用実験装置な
どにも適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の粒子検出
装置によれば、複数種の粒子を含んだイオンビームが進
行する経路に、互いに平行な電場と磁場をビーム進行経
路に対して略垂直に印加する電磁フィルタを使用し、そ
の磁場と電場とを特定の値で組み合わせることにより、
イオンビーム中の目的粒子のみを特定の方向に偏向して
検出するように構成したので、イオンビーム中に連続分
布したエネルギをもつ２種以上の異なった粒子が存在し
ていても、その混合粒子を、薄膜を使用することなく分
離し、目的とする粒子のみを検出することができる。こ
れにより、本発明装置をＥＲＤＡ法の分析に適用する
と、試料中の測定したい原子の存在を、良好な深さ分解
能で分析することが可能になる。
装置によれば、複数種の粒子を含んだイオンビームが進
行する経路に、互いに平行な電場と磁場をビーム進行経
路に対して略垂直に印加する電磁フィルタを使用し、そ
の磁場と電場とを特定の値で組み合わせることにより、
イオンビーム中の目的粒子のみを特定の方向に偏向して
検出するように構成したので、イオンビーム中に連続分
布したエネルギをもつ２種以上の異なった粒子が存在し
ていても、その混合粒子を、薄膜を使用することなく分
離し、目的とする粒子のみを検出することができる。こ
れにより、本発明装置をＥＲＤＡ法の分析に適用する
と、試料中の測定したい原子の存在を、良好な深さ分解
能で分析することが可能になる。
【００３２】また、入射粒子阻止用の薄膜を用いないこ
とによる利点として、薄膜の劣化に伴うような経時変化
が測定に生じない点、測定条件の変更に際し、薄膜では
膜厚を変える必要があったのに対し、本発明ではビーム
経路に印加する磁場と電場の値を変化させることで非機
械的な方法で対応できる点などが挙げられる。
とによる利点として、薄膜の劣化に伴うような経時変化
が測定に生じない点、測定条件の変更に際し、薄膜では
膜厚を変える必要があったのに対し、本発明ではビーム
経路に印加する磁場と電場の値を変化させることで非機
械的な方法で対応できる点などが挙げられる。
【００３３】さらに、入射粒子阻止用の薄膜を用いた分
析との比較において、分析の同一エネルギの入射粒子を
用いた場合、本発明装置の方が、測定試料の深い位置ま
で測定を行うことができるといった利点もある。
析との比較において、分析の同一エネルギの入射粒子を
用いた場合、本発明装置の方が、測定試料の深い位置ま
で測定を行うことができるといった利点もある。
【図１】ＥＲＤＡ分析において粒子の分離に薄膜を使用
した場合の構成例を模式的に示す図
した場合の構成例を模式的に示す図
【図２】通常のウィーンフィルタの使用方法の説明図
【図３】本発明の実施の形態の構成図
【図４】その実施の形態の電磁フィルタ１のみを抽出し
て示す模式図
て示す模式図
【図５】電磁フィルタ１での粒子の分離の状態を模式的
に示す図
に示す図
【図６】図５の模式図に基づく粒子の変位距離のシミュ
レーション結果を示すグラフ
レーション結果を示すグラフ
【図７】ＥＲＤＡ分析に用いる試料の表面構造を模式的
に示す図
に示す図
【図８】本発明の電磁フィルタ１を使用したＥＲＤＡ分
析と、入射粒子阻止用薄膜を使用したＥＲＤＡ分析によ
る反跳粒子（水素）のスペクトルを示すグラフ
析と、入射粒子阻止用薄膜を使用したＥＲＤＡ分析によ
る反跳粒子（水素）のスペクトルを示すグラフ
【図９】本発明の電磁フィルタ１を使用したＥＲＤＡ分
析と、入射粒子阻止用薄膜を使用したＥＲＤＡ分析に基
づく水素の深さ分解能の計算結果を示すグラフ
析と、入射粒子阻止用薄膜を使用したＥＲＤＡ分析に基
づく水素の深さ分解能の計算結果を示すグラフ
【図１０】本発明の他の実施の形態の説明図
１ 電磁フィルタ １ａ，１ｂ 磁極（電極） ２ 粒子検出器 Ｓ 試料
Claims (1)
- 【請求項１】 複数種の粒子を含んだイオンビームが進
行する経路に、互いに平行な磁場と電場を、そのビーム
進行経路に対して略垂直に印加する手段を有し、それら
磁場と電場の組み合わせによりイオンビーム中の特定の
粒子を、当該イオンビームの直線進行方向外で他の粒子
とは異なる方向に偏向させる電磁フィルタと、その偏向
方向に沿って進行する粒子を検出する粒子検出器を備え
てなる粒子検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8040999A JPH09237605A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 粒子検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8040999A JPH09237605A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 粒子検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09237605A true JPH09237605A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12596125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8040999A Pending JPH09237605A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 粒子検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09237605A (ja) |
-
1996
- 1996-02-28 JP JP8040999A patent/JPH09237605A/ja active Pending
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