JPS58158844A - イオン銃 - Google Patents

イオン銃

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JPS58158844A
JPS58158844A JP4243882A JP4243882A JPS58158844A JP S58158844 A JPS58158844 A JP S58158844A JP 4243882 A JP4243882 A JP 4243882A JP 4243882 A JP4243882 A JP 4243882A JP S58158844 A JPS58158844 A JP S58158844A
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JP
Japan
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emitter
ion
positive
electrode
negative
Prior art date
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Pending
Application number
JP4243882A
Other languages
English (en)
Inventor
Norimichi Anazawa
穴沢 紀道
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.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Nihon Denshi KK
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Publication date
Application filed by Jeol Ltd, Nihon Denshi KK filed Critical Jeol Ltd
Priority to JP4243882A priority Critical patent/JPS58158844A/ja
Publication of JPS58158844A publication Critical patent/JPS58158844A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns
    • H01J27/022Details

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、二次イオン分析等に用いられる新規なイオン
銃に関する。
二次イオン分析は、試料に1次イオンビームを照射して
、試料表面から発生する2次イオンの質量を分析して、
試料表面に存在する元素の種類や、その分布を測定する
ものであるが、1次イオンビームごとに2次イオンビー
ムの発生効率が異っている。例えば、1次イオンビーム
に酸素イオン(0−)を用いた場合には、シリコン(S
i)。
銅(Cl)、銀(A<1)、金(AU )等の正の2次
イオンの放出率はきわめて低く、1次イオンビームとし
て正のセシウム<aS−>を使用した場合にはSi 、
Cu 、AO、Au等の負の2次イオンの放出率は高い
。従って、分析対象とする元素の種類が多い場合には、
一種類の1次イオンビームだけでなく複数の1次イオン
ビームを用いることが望ましい。しかしながら、1つの
イオン銃で二種のイオン種を取り出すことは極めて困難
であって、通常イオン銃を二種用意して交換して使用す
るか、あるいは二つのイオン銃を組み込んでイオンビー
ムを切り換えて使用する方法が採用されている。このよ
うな方法は、いずれも複雑な構造と操作を必要とし又費
用もかかるため実際にはそれ程使用されていない実情で
ある。
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、イオン化さ
れることによって正、負の両イオンを発生するイオン化
物質を保持するエミッタと、該エミッタとの間にイオン
の引出し電圧が印加される引出し電極と、該舌ミッタと
の藺にイオンの加速電圧が印加される加速電極と、該加
速電極に対するエミッタの電位の極性を切り換えるため
の手段を備えることによって単一のイオン銃で、簡単な
電気的切換えによって正、負の二種のイオンビームを取
り出すことができるイオン銃を実現したものである。
以下、図面を参照して本発明を詳述する。
第1図は、本発明の一実施例を示す構成図である。・図
において1はエミッタで、該エミッタはイオン化される
ことによって正、負両イオンを発生するイオン化物質、
例えば粉末状のヨウ化セシウム(Csl)3を入れるリ
ザーバ2と、該リザーバ2の下端の細い開口部4を真通
して配置された導電性の針状部材5とより成っている。
該針状部材5の下端部は開口部4より僅かに突出して針
状部材先端部6を形成している。該リザーバ2の外周に
は必要な時予熱を行うヒータが配置されており、該先端
部6に接近してイオンビームのための開口8を有する有
底筒状の引出し電極9が配置され、該引出し電tii9
の側面には電子ビーム通過のための開口10が設けられ
ている。該開口10に対向して熱電子発生用のフィラメ
ント11.ウェネルト電極12.高圧電1i13.バイ
アス抵抗14、トランス■、電1115より構成される
電子銃が配置されている。尚、高圧電源13の正極側は
接地され、負極側はウェネルト電極12に接続さtL常
ニ負(F)電jIVz  (但L I V21 > l
 Vs  l )が供給されている。尚、■1はエミッ
タ1に印加される電圧である。該エミッタ1と、接地電
極19の間には加速電源17よりスイッチ(SW) 1
8によって切換えられる正又は負の加速電圧v3(IV
3 I>lVt  I)が印加され、又分圧抵抗16に
よってエミッタ1と引出し電極9の間に&よ引出し電圧
V1が印加される様構成されている。
以上の様に構成されたイオン源の各部の電位及び動作を
次に説明する。先ず、5W18を負側に接続した時、つ
まりエミッタ1と接地電極19に加速電源17より負の
高圧が印加された場合(正極側が接地され負極側がエミ
ッタ1に接続される)のエミッタ1と引出し電極9及び
電子銃との間の電位の関係について説明する。
エミッタ1に印加されている負電位をv3として、分圧
抵抗16によって与えられる引出し電極9の負電位eV
1とすると、lVt  1GtlVs lより小さい値
に保たれ、ている。又、・電子銃のフィラメント11に
は、高圧電91.3からバイアス抵抗14を介して負電
位が与えられており、この電位を■2とすると、この電
位1■21はエミッタ1の電位IV31よりも大きい値
に保たれている。
即ち、各電位の関係式を式で示すと次式のようになる。
IVt  +>lV3  I>IVt  l  ・・・
・ (1)この式で示される関係が保たれる状態で、リ
ザーバ2をヒータ7により予備加熱し、次にフィラメン
ト11及びウェネルト12より成る電子銃に、高圧電1
113により負の電圧V2を印加して電子ビーム20を
発生する。ところで、前記電子銃のフィラメント11の
電位V2は、引出し電極9の電位V1よりも低いので、
フィラメント11で発生した電子は引出し電極9の開口
10を通って針状部材先端部6に達する。エミッタ1の
電位V3は、引出し電極9の電位■1よりも低いので、
電子は針状部材先端部6に達するときボテンシャルをさ
か上ることになり減速する。しかしながら、(1)式で
示したように−IVz  l>lV3 1(7)関係が
維持されている限り最終的には針状部材先端部6に衝突
する。この時の、電子の衝撃エネルギーは1V21 1
Vslに対応したものになる。
第2図(a )はこの電子のポテンシャルの変化を表わ
している。ところで、電子ビームによって集中的に照射
された針状部材先端部6からの伝導熱によって、予めヒ
ータ7によって加熱されたリザーバ2の粉末状のセシウ
ム化合物(Csl)3が熔融し、針状部材5の表面を移
動し始めリザーバ2の細い開口部4を通って針状部材先
端部6に達する。この針状部材先端部6に達したセシウ
ム化合物3の液体は・、エミッタ1と引出し電極9の間
に印加されている負の電圧■1によっても生じる電界に
よる静電力と、液体自身の表面張力との均衡を保つ形状
となる。この形状は、略円錐に近く従って電界は円錐状
液体の鋭い先端部に集中する。
そして、電子ビーム20からの電子の衝突によって、円
錐状先端の液状のセシウム化合物の温度は更に上昇し沸
点に達し蒸発を開始する。蒸発したセシウム化合物の粒
子は、高密度の電子束の中にあるので電子と衝突してイ
オン化する。該発生したイオンC3+及びI−のうちI
−イオンは、エミッタ1と引出し電極9に印加された負
の引出し電圧V1による電界によって引出され、さらに
はエミッタ1と接地電極19に印加された負の加速電圧
v3によって加速されて負のイオンビーム21となり引
出し電極9の開口8を通過後接地電極19を通過する。
この時のエネルギーは1V31に対応したものとなる。
次に、5W18を正側に接続した時、つまりエミッタ1
と接地電極19に加速電源17より正の高圧が印加され
た場合(負極側が接地され正極側がエミッタ1に接続さ
れる)のエミッタ1と引出し電極9及び電子銃との間の
電位の関係について説明する。ここで、フィラメント1
1は高圧電源13によって負の電位とされており、又引
出し電極9の電位■1は、エミッタ1の電位■3より低
く設定されているため、フィラメント11はエミッタ1
に対して負−位となりフィラメント11h)らの電子ビ
ーム20は、針状部材先端部6を衝撃することができる
。第2図(b )はこの電子のボテンシャルの変化を表
わしている。ところで、この電子ビーム20によって集
中的に照射された針状部材先端部6のセシウム化合物(
Csl)は、前記同様に熔融蒸発し更にイオン化される
。そして得られたC8+及び■−のイオンのうちCs+
イオンがエミッタ1と引出し電極9の間に印加される正
の引出し電圧V1と、エミッタ1と接地電極19の間に
印加される正の加速電圧■3によって加速され、正のイ
オンビーム21として取り出すことができる。このイオ
ンビームの接地電極19を通過するときのエネルギーは
1■31に対応したものとなる。つまり、正イオン又は
負イオンいずれを引出す場合でも、このような構造をと
ることによって電子衝撃が可能となり、正又は負の1次
イオンを発生させることができる。尚本発明は、上述し
た実施例に限定されるものではなく、例えば、リザーバ
開口部に針状部材を配置しないエミッタについても、予
めヒータ等によりリザーバ内のイオン化物質を熔融し、
リザーバの開口部を通って先端に流出させ、先端部のイ
オン化物質に電子ビームを照射することによって、同様
にイオンビームを発生することができる。又本実施例で
は、イオン化物質としてCs Iを用いたが他のハロゲ
ン化物、たとえばNa I、C3C1、NaC1等を用
いた場合も同様な効果を得ることができる。更に、本実
施例においては電子ビームをエミッタ先端部に照射しイ
オン化物質を加熱蒸発させるようにしたが、電子ビーム
以外にもレーザビームによってエミッタ先端部を加熱す
るようにしても良い。尚、この場合にはイオンビームに
対する電位の影響に考慮を払う必要がないため構成が簡
単となる。
以上の様に本発明は、単一のイオン銃で引出し電圧及び
加速電圧の極性を切換えるよう構成しており、従って正
又は負の1次イオンビームが容易に得られるため、二次
イオン質量分析装置等に用いれば多(の元素を高感度で
分析することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は電子
のポテンシャルの変化を表わすグラフである。 1:エミッタ、2:リザーバ、3:ヨウ化セシウム、4
.8.10:開口部、5:針状部材、6:針状部材先端
部、7:ヒータ、9:引出し電極、11:フィラメント
、12:ウェネルト、13:高圧電源、14:バイアス
抵抗、15:電源、16:分圧抵抗、17:加速電源、
18:スイッチ、19:接地電極、Tニドランス。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 加勢 忠雄 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、イオン化されることによって正、負の両イオンを発
    生するイオン化物質を保持するエミッタと、該エミッタ
    との間にイオンの引出し電圧が印加される引出し電極と
    、該エミッタとの間にイオンの加速電圧が印加される加
    速電極と、該加速電極に対するエミッタの電位の極性を
    切り換えるための手段を備えたイオン銃。 2、前記エミッタ先端部に電子銃からの電子ビームが照
    射される特許請求の範囲第1項記載のイオン銃。 3、前記電子銃に印加される負の電圧V2と前記エミッ
    タと、前記引出し電極の間に印加される正。 負の電圧v1との闇にlV2 1>IVI  1の関係
    が満足される特許請求の範囲第2項記載のイオン銃。 4、前記エミッタ先端部にレーザビームが照射される特
    許請求の範囲第1項記載のイオン銃。 5、前記イオン化物質としてハロゲン化物を用いた特許
    請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4項記載のイオ
    ン銃。
JP4243882A 1982-03-17 1982-03-17 イオン銃 Pending JPS58158844A (ja)

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