JPS5836463B2 - ion source - Google Patents

ion source

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JPS5836463B2
JPS5836463B2 JP56163321A JP16332181A JPS5836463B2 JP S5836463 B2 JPS5836463 B2 JP S5836463B2 JP 56163321 A JP56163321 A JP 56163321A JP 16332181 A JP16332181 A JP 16332181A JP S5836463 B2 JPS5836463 B2 JP S5836463B2
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JP
Japan
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target
ions
ion source
electrode
ionization
Prior art date
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JP56163321A
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Japanese (ja)
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JPS5864745A (en
Inventor
善博 内藤
統広 内藤
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Jeol Ltd
Original Assignee
Nihon Denshi KK
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Publication of JPS5836463B2 publication Critical patent/JPS5836463B2/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/10Ion sources; Ion guns
    • H01J49/14Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
    • H01J49/142Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers using a solid target which is not previously vapourised

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は質量分析装置に用いて好適なイオン源に関し、
特に試料に高速中性粒子を衝突させてイオン化する方式
のイオン源に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ion source suitable for use in a mass spectrometer,
In particular, it relates to an ion source that ionizes a sample by colliding high-speed neutral particles with it.

質量分析装置に用いられるイオン源のイオン化方式とし
ては電子衝撃型、化学電離型、厩界電離型あるいは電界
脱離型等が次々と開発され実用化されている。
As ionization methods for ion sources used in mass spectrometers, electron impact type, chemical ionization type, stable field ionization type, field desorption type, and the like have been developed and put into practical use one after another.

近時試料に高いエネルギーを持った高速中性粒子(例え
ばAr原子)を衝突させ、そのエネルギーにより試料を
イオン化する新しいイオン化方式が提案され、(1)イ
オン化のエネルギー幅が大である、(2)正イオンばか
りでなく負イオンの生戒率も高い、(3功口熱気化が不
要なため試料の熱分解が少ない、(4)中性粒子なので
チャージアップがなく絶縁物でも容易にイオ/化できる
等多くの優れた点を持った方式として今後の発達が期待
されている。
Recently, a new ionization method has been proposed in which high-energy high-speed neutral particles (such as Ar atoms) collide with a sample, and the sample is ionized using that energy. ) The survival rate of not only positive ions but also negative ions is high. (3) There is no need for thermal vaporization, so there is less thermal decomposition of the sample. (4) Since the particles are neutral, there is no charge-up, and even insulating materials can be easily ionized. It is expected to be developed in the future as a method that has many advantages such as the ability to

本発明はこの提案方式に基づくイオン源の改良に関する
もので、ターゲットの中性粒子衝突面の近傍に補助電極
を配置し該電極にターゲットと異なる電位を与えること
により、ターゲットから発生したイオンが効率よく引出
しスリットを通過して取出されるようになした点に特徴
を有している。
The present invention relates to the improvement of an ion source based on this proposed method. By arranging an auxiliary electrode near the neutral particle collision surface of the target and applying a different potential to the electrode than the target, ions generated from the target can be efficiently It is characterized in that it can be taken out by passing through the drawer slit.

以下図面を用いて本発明を詳説する。The present invention will be explained in detail below using the drawings.

第1図は本発明の一実施例の構成を示す図であり、1は
中性粒子ビーム例えばAr原子ビームを生成するための
中性粒子源である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and numeral 1 indicates a neutral particle source for generating a neutral particle beam, for example, an Ar atomic beam.

該粒子源はフィラメント2、カソード3、アノード4及
び電極5を備えたArイオン銃6と、該イオン銃6から
取出された高速度のArイオンビーム7を内部に充満さ
せたArガスに衝突させ速度はその筐1でイオンから電
荷だけを奪って中性化しAr原子にするための衝突室8
と、該衝突室を出た高速Ar原子ビーム中に混在するA
rイオンを偏向して取除くための偏向器9から構成され
る。
The particle source includes an Ar ion gun 6 equipped with a filament 2, a cathode 3, an anode 4, and an electrode 5, and a high-velocity Ar ion beam 7 taken out from the ion gun 6 that collides with Ar gas filled inside. The speed is determined by the collision chamber 8 in the housing 1, which removes only the charge from the ions and neutralizes them into Ar atoms.
and A mixed in the high-speed Ar atomic beam exiting the collision chamber.
It consists of a deflector 9 for deflecting and removing r ions.

上記中性粒子源1VIC訃いて生或された高速A,原子
ビーム10は切欠き部11を介してイオン化箱12内へ
導入され、該イオン化箱内へ後方から挿入されたターゲ
ット13の原子ビーム10に対して傾斜が与えられたタ
ーゲット面に衝突する。
The high-speed atomic beam 10 generated by the neutral particle source 1VIC is introduced into the ionization box 12 through the notch 11, and the atomic beam 10 of the target 13 inserted into the ionization box from behind. collides with a target surface that is tilted relative to the target surface.

該ターゲット13は例えば銅製で絶縁体14を介して導
入グローブ1コの先端に取付けられると共に加速電源1
6から例えば3KV程度の加速電圧Vaが印加されてい
る。
The target 13 is made of copper, for example, and is attached to the tip of the introducing glove 1 via an insulator 14, and is connected to the acceleration power source 1.
An acceleration voltage Va of, for example, about 3 KV is applied from 6 to 3 KV.

そして該ターゲット13とイオン化箱12の間には出力
可変の正電源1γ又ぱ負電源18がスイッチ19によっ
て選択的に接続される。
Between the target 13 and the ionization box 12, a variable output positive power source 1.gamma. or a negative power source 18 is selectively connected by a switch 19.

20〜23はターゲット13から発生したイオンを引出
して加速するためのスリット電極群であり、加速電圧を
分圧器24で分圧して得た適宜な電圧が夫々印加されて
いる。
Reference numerals 20 to 23 represent a group of slit electrodes for extracting and accelerating ions generated from the target 13, and appropriate voltages obtained by dividing the acceleration voltage by a voltage divider 24 are applied to each group.

斯かる構成において、イオン銃6においてイオン化され
数KVの高電圧で高速に加速されたArイオンは、衝突
室8においてArガス(Ar原子)に衝突して電荷のみ
を失い高速度のAr原子ビームに変換される。
In such a configuration, Ar ions ionized in the ion gun 6 and accelerated at high speed with a high voltage of several KV collide with Ar gas (Ar atoms) in the collision chamber 8 and lose only their charge, forming a high-velocity Ar atomic beam. is converted to

そして該衝突室8から取出された高速A,原子ビーム1
0は前記スリット電極群21〜23と略平行に進行し、
その進行方向に対して20’〜45゜程度の傾斜が与え
られたターゲット面に衝突するが、その衝突面には例え
ばグリセリンと被検物質を混合させて調製した試料が塗
布されており、高速Ar原子の衝突によって被検物質が
イオン化されて表面から飛び出す。
High speed A and atomic beam 1 taken out from the collision chamber 8
0 proceeds approximately parallel to the slit electrode groups 21 to 23,
It collides with a target surface that is inclined at an angle of about 20' to 45 degrees with respect to the direction of travel.The collision surface is coated with a sample prepared by mixing glycerin and the test substance, for example, and The analyte is ionized by the collision of Ar atoms and ejected from the surface.

この様にして生或されたイオンはスリット電極群によっ
て引出されて加速され質量分析部へ導かれるが、本発明
者はこの時イオン化箱12の電位をターゲット13に対
して数■乃至数10V高めるか低めることによってスリ
ット電極を介して取出することのできるイオン量を桁違
いに増加させ得ることを見出した。
The ions generated in this way are extracted by the slit electrode group, accelerated, and guided to the mass spectrometer. It has been found that the amount of ions that can be extracted through the slit electrode can be increased by an order of magnitude by lowering the amount of ions.

これば以下のような理由によるものと推測される。This is presumed to be due to the following reasons.

即ちターゲット面上に塗布された試料の表而は滑らかな
平面ではあり得す、複雑な形状で盛り上がっていたり凹
凸があるため、表面から発生するイオンは特定の方向に
向けて多く他の方向には少ないというように方向性を持
つことが頻繁に起こる。
In other words, the surface of the sample coated on the target surface may be a smooth plane, but it may have a complex shape, bulges, or unevenness, so ions generated from the surface may be oriented in a specific direction and ions may be oriented in other directions. It often happens that there is a direction, such that there are few.

又原子ビーム照射点とスリットとの位置関係その他の理
由によってもイオンが方向性を強く持って発生すること
が起こる。
Ions may also be generated with strong directionality due to the positional relationship between the atomic beam irradiation point and the slit and other reasons.

このイオンの多く発生する方向が第2図aに示す様にス
リットの方向であれば問題はないが実際にはそのような
ことは少なく、第2図b,cに示す様にスリットから外
れ取出すことのできるイオンの量が極めて少な〈なって
し筐うことが殆んどである。
If the direction in which most of these ions are generated is in the direction of the slit as shown in Figure 2 a, there will be no problem, but in reality this is rarely the case and the ions are removed from the slit as shown in Figure 2 b and c. In most cases, the amount of ions that can be released is extremely small.

そこでイオン化箱12の電位をターゲット電位に対して
数■乃至数10V異ならせることによりイオン化箱とタ
ーゲットとの間にイオンの引出し方向に対して直角方向
(矢印E方向)の電界を生成させ、その電界により第2
図b,cにおける方向■をスリット方向へ向けて曲げれ
ば大量のイオンを取出すことができる。
Therefore, by making the potential of the ionization box 12 different from the target potential by several to several tens of volts, an electric field is generated between the ionization box and the target in a direction perpendicular to the ion extraction direction (in the direction of arrow E). Due to the electric field, the second
A large amount of ions can be taken out by bending the direction (2) in Figures b and c toward the slit direction.

その際イオンの偏向に関与しているのは傾斜が与エラれ
ているターゲット面と該ターゲット面に面しているイオ
ン化箱の部分との間に形成される電界が主であると思わ
れ、第2図bの場合は正電源17を接続してイオン化箱
12の電位をターゲット電位よりも高くすることにより
ターゲットから発生した正イオンを下の方向へ偏向し、
同図Cの場合は逆に負電源18を接続してターゲットか
ら発生した正イオンを上方へ偏向する必要がある。
In this case, it is thought that the main factor involved in the deflection of ions is the electric field formed between the tilted target surface and the part of the ionization chamber facing the target surface. In the case of FIG. 2b, the positive ions generated from the target are deflected downward by connecting the positive power source 17 and making the potential of the ionization box 12 higher than the target potential.
In the case of C in the figure, on the contrary, it is necessary to connect the negative power supply 18 to deflect the positive ions generated from the target upward.

この様に偏向に関与しているのがイオン化箱のターゲッ
ト面に面している部分であることから、イオン化箱が存
在しないような場合にはターゲット而の近傍に該ターゲ
ット面に対向させて補助電極を配置し、該補助電極にタ
ーゲットと異なった電位を与えることができるようにす
れば良い。
In this way, since the part of the ionization box facing the target surface is involved in deflection, if there is no ionization box, an ionization box is placed near the target and facing the target surface to assist. The electrodes may be arranged so that a potential different from that of the target can be applied to the auxiliary electrode.

尚上述した実施例では原子ビーム照射により発生したイ
オンのうち正イオンを取出すようにしたが、負イオンに
ついても各電極に供給する電圧の極性を考慮するだけで
全く同様に取出すことができることは言う1でもない。
In the above-described embodiment, positive ions were extracted from among the ions generated by atomic beam irradiation, but it is possible to extract negative ions in exactly the same way by simply considering the polarity of the voltage supplied to each electrode. Not even 1.

以上詳述した如く本発明によれば補助電極を配置する簡
単な構成でイオンを効率よく取出すことができる。
As described in detail above, according to the present invention, ions can be extracted efficiently with a simple configuration in which auxiliary electrodes are arranged.

又第1図の実施例では補助電極としてイオン化箱を利用
しているので特に構成が簡単となる。
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, since an ionization box is used as an auxiliary electrode, the construction is particularly simple.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の構成を示す図であり、第2
図はイオンの方向性を説明するための図である。 1・・・・・・中性粒子源、2・・・・・・フィラメン
ト、3・・・・・・カソード、4・・・・・・アノード
、5・・・・・・電極、6・・・・・・ArイオンL
7・−−−−−Arイオンビーム、8・・・・・・衝突
室、9・・・・・・偏向器、10・・・・・・高速Ar
原子ビーム、11・・・・・・切欠き部、12・・・・
・・イオン化箱、13・・・・・・ターゲット、14・
・・・・・絶縁体、16・・・・・・加速電源、17・
・・・・・正電源、18・・・・・・負電源、19・・
・・・・スイッチ、20〜23・・・・・・スリット電
極。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention.
The figure is a diagram for explaining the directionality of ions. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Neutral particle source, 2... Filament, 3... Cathode, 4... Anode, 5... Electrode, 6... ...Ar ion L
7.----Ar ion beam, 8... Collision chamber, 9... Deflector, 10... High-speed Ar
Atomic beam, 11... Notch, 12...
...Ionization box, 13...Target, 14.
... Insulator, 16 ... Acceleration power supply, 17.
...Positive power supply, 18...Negative power supply, 19...
...Switch, 20-23...Slit electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ターゲット上に保持された試料に高速度が与えられ
た中性粒子を衝突させてイオン化し、発生したイオンを
引出しスリットを介して取出して加速するイオン源にお
いて、前記ターゲットの中性粒子衝突而の近傍に補助電
極を配置し、該電極に前記ターゲットと異なる電位を与
えるように構成したことを特徴とするイオン源。 2 前記ターゲットを収容するイオン化箱を前記補助電
極として用いた特許請求の範囲第1項記載のイオン源。
[Scope of Claims] 1. An ion source in which neutral particles given a high velocity collide with a sample held on a target to ionize the sample, and the generated ions are extracted and accelerated through an extraction slit. An ion source characterized in that an auxiliary electrode is disposed near the neutral particle collision point and is configured to apply a different potential to the electrode than the target. 2. The ion source according to claim 1, wherein an ionization box containing the target is used as the auxiliary electrode.
JP56163321A 1981-10-13 1981-10-13 ion source Expired JPS5836463B2 (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6243399Y2 (en) * 1983-11-02 1987-11-11
JPS6488619A (en) * 1987-09-29 1989-04-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Coordinate input device

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