JPS5945096B2 - イオン衝撃型質量分析装置 - Google Patents
イオン衝撃型質量分析装置Info
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- JPS5945096B2 JPS5945096B2 JP51116916A JP11691676A JPS5945096B2 JP S5945096 B2 JPS5945096 B2 JP S5945096B2 JP 51116916 A JP51116916 A JP 51116916A JP 11691676 A JP11691676 A JP 11691676A JP S5945096 B2 JPS5945096 B2 JP S5945096B2
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- negative ions
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はイオン衝撃型質量分析装置に関し特に正負イオ
ンの同時検出、同時表示を可能とするものである。
ンの同時検出、同時表示を可能とするものである。
イオン衝撃型質量分析装置は、正または負のイオンを種
々のレンズ系を用いて加速収束し、被検試料に照射した
ときに放出される正または負のイオンを質量分析するこ
とにより、被検試料の組成分析を行なうものであり、ま
ずその原理を第１図を用いて説明する。
々のレンズ系を用いて加速収束し、被検試料に照射した
ときに放出される正または負のイオンを質量分析するこ
とにより、被検試料の組成分析を行なうものであり、ま
ずその原理を第１図を用いて説明する。
１は１次イオンを得るためのイオン源であり、今日では
、ＰＩＧ型イオン源、デユオプラズマトロン型イオン源
等が実用化されており、その使用目的に応じて適当なイ
オン源を使用することが可能である。
、ＰＩＧ型イオン源、デユオプラズマトロン型イオン源
等が実用化されており、その使用目的に応じて適当なイ
オン源を使用することが可能である。
２は１次イオンビームを加速収束するためのレンズ系で
あり、従来静電円筒型レンズや静電四重極子形レンズが
、使用されている。
あり、従来静電円筒型レンズや静電四重極子形レンズが
、使用されている。
レンズ系２によつて加速収束された１次イオンビーム３
は、１次イオンビームの焦点位置におかれた被フ検試料
４面上に焦点を結び、被検試料４をイオン衝撃する。１
次イオンのエネルギが被検試料４の原子間結合エネルギ
より大きい場合には、被検試料４から、中性粒子、２次
的に発生するイオン、２次電子及びフォトン等が放出さ
れる。
は、１次イオンビームの焦点位置におかれた被フ検試料
４面上に焦点を結び、被検試料４をイオン衝撃する。１
次イオンのエネルギが被検試料４の原子間結合エネルギ
より大きい場合には、被検試料４から、中性粒子、２次
的に発生するイオン、２次電子及びフォトン等が放出さ
れる。
イオン衝撃形質量分析計は、このような過程によつて放
出された正または負の２次イオン５を２次イオン引出電
極６によつて引き出し、減速器Ｔで減速したのち質量分
析計８によつて、２次イオンの質量分析を行い、その結
果から被検試料の組成を解明するための装置である。な
お、９はこの結果を表示あるいは記録する装置である。
一般的にイオン衝撃型質量分析装置は、高感度で、被検
試料表面の微小部分の分析が可能であること、また深さ
方向の組成分析が可能であるなど多くの特長を有する一
方、元素間による感度差が大きいことあるいは組成物中
の構成物質の相互作用によるマトリックス効果が大きく
なる問題がある。
出された正または負の２次イオン５を２次イオン引出電
極６によつて引き出し、減速器Ｔで減速したのち質量分
析計８によつて、２次イオンの質量分析を行い、その結
果から被検試料の組成を解明するための装置である。な
お、９はこの結果を表示あるいは記録する装置である。
一般的にイオン衝撃型質量分析装置は、高感度で、被検
試料表面の微小部分の分析が可能であること、また深さ
方向の組成分析が可能であるなど多くの特長を有する一
方、元素間による感度差が大きいことあるいは組成物中
の構成物質の相互作用によるマトリックス効果が大きく
なる問題がある。
そこで、元素間の感度差を改善する方法の一つとしては
、正及び負の２次イオンを個別に質量分析し情報を得る
方法が考えられる。
、正及び負の２次イオンを個別に質量分析し情報を得る
方法が考えられる。
しかるに正負両イオンの測定に際しては、正イオンを測
定する場合と、負のイオンを測定する場合とでは、２次
イオン引出電極６及び減速器７に極性の異なる電圧を各
電極に印加する必要がある。また通常質量分析計の検出
器として２次電子増倍管を用いているため、特に負イオ
ンを測定する際には、検出器を電気的に高電位に浮かさ
ねばならない。したがつて正、負のイオンを個別に質量
分析しようとする場合、正及び負イオンの測定終了毎に
、手動で上記の印加電圧を切換える方法を用いることに
なる。この方法では、１次イオン照射により飛出した正
負２次イオンの一方のみしか１度に分析できない。その
ため正負イオンの分析を必要とする場合、また新たに１
次イオン照射を行つて反対導電形のイオン分析を行う必
要がある。したがつて、破壊分析であるイオン衝撃型質
量分析装置にあつては、それぞれの１次イオン照射ごと
に破壊場所が異なることにより、試料の微小部分の正確
な分析ができず、得られる情報が不正確となる欠点があ
る。すなわち、この方法では測定に時間がかかり、また
正負イオンの情報に対する時間遅れが存在する欠点があ
る。本発明はこのような問題に鑑み、正負イオンの同時
分析を行わせることによりこれらの欠点を除去し、より
正確な分析装置を提供するものである。
定する場合と、負のイオンを測定する場合とでは、２次
イオン引出電極６及び減速器７に極性の異なる電圧を各
電極に印加する必要がある。また通常質量分析計の検出
器として２次電子増倍管を用いているため、特に負イオ
ンを測定する際には、検出器を電気的に高電位に浮かさ
ねばならない。したがつて正、負のイオンを個別に質量
分析しようとする場合、正及び負イオンの測定終了毎に
、手動で上記の印加電圧を切換える方法を用いることに
なる。この方法では、１次イオン照射により飛出した正
負２次イオンの一方のみしか１度に分析できない。その
ため正負イオンの分析を必要とする場合、また新たに１
次イオン照射を行つて反対導電形のイオン分析を行う必
要がある。したがつて、破壊分析であるイオン衝撃型質
量分析装置にあつては、それぞれの１次イオン照射ごと
に破壊場所が異なることにより、試料の微小部分の正確
な分析ができず、得られる情報が不正確となる欠点があ
る。すなわち、この方法では測定に時間がかかり、また
正負イオンの情報に対する時間遅れが存在する欠点があ
る。本発明はこのような問題に鑑み、正負イオンの同時
分析を行わせることによりこれらの欠点を除去し、より
正確な分析装置を提供するものである。
本発明は試料面から放出された正または負の２次イオン
を同時に分析を行ない、さらにその効果的な記録方式を
提供するものであつて以下第２図を用いて詳細に説明す
る。第２図は本発明の一実施例にかかるイオン衝撃型質
量分析装置の要部すなわち２次イオン引出し系及び分析
系のプロツク図を示す。
を同時に分析を行ない、さらにその効果的な記録方式を
提供するものであつて以下第２図を用いて詳細に説明す
る。第２図は本発明の一実施例にかかるイオン衝撃型質
量分析装置の要部すなわち２次イオン引出し系及び分析
系のプロツク図を示す。
第１図と同様のイオン源からの加速１次イオン（図示せ
ず）照射により、試料４から放出された正または負の２
次イオン５は引き出し電極１６によつて２次イオン分析
、検出系に引き出される。
ず）照射により、試料４から放出された正または負の２
次イオン５は引き出し電極１６によつて２次イオン分析
、検出系に引き出される。
１次イオンとしてはたとえばＯ＋，○ｉＡｒ＋等プラズ
マイオンを用いる。
マイオンを用いる。
この引き出し電極１６には正または負イオンの選択引き
出し及び同時分析を可能ならしめるよう、低周波発振器
２０により、低周波電圧が印加されるようになつている
。この低周波電圧は第３図に示すような電圧波形で一定
のデユーテイーサイクルの正負の矩形波であり、正電圧
のとき負イオンが、負電圧のとき正イオンが引き出され
るようになる。このようにして引き出された正負イオン
は、減速器１７により、それぞれ任意の速度まで減速さ
れる。この減速器１７には、引出電極１６と同様、低周
波発振器２０により発振電圧が引出電極の電圧に同期し
て印加されるようになつている。さて、減速されたそれ
ぞれのイオンは、後段に設けられた平行平板電極２１に
入射する。
出し及び同時分析を可能ならしめるよう、低周波発振器
２０により、低周波電圧が印加されるようになつている
。この低周波電圧は第３図に示すような電圧波形で一定
のデユーテイーサイクルの正負の矩形波であり、正電圧
のとき負イオンが、負電圧のとき正イオンが引き出され
るようになる。このようにして引き出された正負イオン
は、減速器１７により、それぞれ任意の速度まで減速さ
れる。この減速器１７には、引出電極１６と同様、低周
波発振器２０により発振電圧が引出電極の電圧に同期し
て印加されるようになつている。さて、減速されたそれ
ぞれのイオンは、後段に設けられた平行平板電極２１に
入射する。
この電極２１には、それぞれ＋Ｖ及び−Ｖの電圧が低周
波発振器２０とは異なる別の電源装置により供給される
ようになつている。この平行平板電極２０の正及び負の
イオンに対する偏向方向はまつたく正反対であるため、
正負イオンのエネルギー分離のみでなく、正負イオンの
分離を同時に行なわしめることが可能である。このよう
にして平行平板電極２１によつて分離された正負のイオ
ンは、別個に設けられた２個の質量分析計１８，１８′
で質量分析され、それぞれ前置増巾器２２，２２′で増
巾された後表示あるいは記録装置１９で表示あるいは記
録される。この表示にはたとえばオシロスコープ、記録
装置には通常のレコーダを用いることができる。さて、
この記録あるいは表示においては、記録あるいは表示装
置自身の掃引機能を利用する動作モードと、低周波発振
器に同期した掃引電圧で、該記録装置を掃引する方法を
用いればよい。
波発振器２０とは異なる別の電源装置により供給される
ようになつている。この平行平板電極２０の正及び負の
イオンに対する偏向方向はまつたく正反対であるため、
正負イオンのエネルギー分離のみでなく、正負イオンの
分離を同時に行なわしめることが可能である。このよう
にして平行平板電極２１によつて分離された正負のイオ
ンは、別個に設けられた２個の質量分析計１８，１８′
で質量分析され、それぞれ前置増巾器２２，２２′で増
巾された後表示あるいは記録装置１９で表示あるいは記
録される。この表示にはたとえばオシロスコープ、記録
装置には通常のレコーダを用いることができる。さて、
この記録あるいは表示においては、記録あるいは表示装
置自身の掃引機能を利用する動作モードと、低周波発振
器に同期した掃引電圧で、該記録装置を掃引する方法を
用いればよい。
たとえば、オツシロスコープを外部掃引する場合、第４
図に示すような掃引波形で第３図の低周波電圧に同期し
てオツシロスコーブを掃引すれば、ブラウン管の左半分
には正イオンを右半分には負イオンのみをあるいは、２
チヤンネルのオツシロスコープを使用すれば、同じ掃引
電圧で、両負両イオンの同時表示が可能である。以下に
、低周波発振器並びに平行平板電極に関して、本発明の
具体例を述べる。
図に示すような掃引波形で第３図の低周波電圧に同期し
てオツシロスコーブを掃引すれば、ブラウン管の左半分
には正イオンを右半分には負イオンのみをあるいは、２
チヤンネルのオツシロスコープを使用すれば、同じ掃引
電圧で、両負両イオンの同時表示が可能である。以下に
、低周波発振器並びに平行平板電極に関して、本発明の
具体例を述べる。
引き出された２次イオンの速度ｖは、で表わされる。
ｅは電荷数、Ｖはイオンの加速電圧、ｍはイオンの質量
である。今質量数４０の原子が２０Ｖで加速された場合
、は１×１０４ｍｖ′Ｓｅｃとなる。
である。今質量数４０の原子が２０Ｖで加速された場合
、は１×１０４ｍｖ′Ｓｅｃとなる。
イオンの走行距離は、２次イオン引き出し系及び分析系
の幾何学的な配置によつて決まるが、実施した装置の場
合、約２０（Ｖ７ｌであり、走行に要する時間は約２０
μ式となる。従がつて、低周波発振の周波数は、正及び
負イオンの引き出し時間及び過渡応答特性を考慮して５
００Ｈｚから５ＫＨｚとするのが適当である。
の幾何学的な配置によつて決まるが、実施した装置の場
合、約２０（Ｖ７ｌであり、走行に要する時間は約２０
μ式となる。従がつて、低周波発振の周波数は、正及び
負イオンの引き出し時間及び過渡応答特性を考慮して５
００Ｈｚから５ＫＨｚとするのが適当である。
なお、この周波数帯域の矩形波であれば、引出系および
減速器にそれぞれ印加する矩形波電圧の位相ずれによる
誤差は、ほとんど無視することができる。なお、この周
波数は試料から飛び出してくるイオンの種類により任意
に定めることができる。また１次イオンの代わりに中性
子等の中性粒子あるいは電子等を用いてもよい。またブ
ラウン管での同時表示のための掃引電圧は、第４図に示
すデイスクリートな波形を印加した。
減速器にそれぞれ印加する矩形波電圧の位相ずれによる
誤差は、ほとんど無視することができる。なお、この周
波数は試料から飛び出してくるイオンの種類により任意
に定めることができる。また１次イオンの代わりに中性
子等の中性粒子あるいは電子等を用いてもよい。またブ
ラウン管での同時表示のための掃引電圧は、第４図に示
すデイスクリートな波形を印加した。
最初のｎ周期目の正電圧の場合の掃引電圧ＶｎＯは、ブ
ラウン管上で水平方向にフルスケール偏向させるのに必
要な電圧、掃引時間をＴ、低周波の発振周波数をｆ、掃
引開始からの時間をｔとすれば、で表わされる。
ラウン管上で水平方向にフルスケール偏向させるのに必
要な電圧、掃引時間をＴ、低周波の発振周波数をｆ、掃
引開始からの時間をｔとすれば、で表わされる。
また負電圧の場合の電圧Ｖｎｌはで表わされる。これら
の掃引電圧で掃引すれば、ブラウン管の左半分には負イ
オンのスペクトルが、右半分には正イオンのスペクトル
を表示することができ、正負両イオンの同時表示、同時
分析を可能ならしめることができた。
の掃引電圧で掃引すれば、ブラウン管の左半分には負イ
オンのスペクトルが、右半分には正イオンのスペクトル
を表示することができ、正負両イオンの同時表示、同時
分析を可能ならしめることができた。
第１図はイオン衝撃型質量分析装置の概略構成図、第２
図は本発明の一実施例にかかる同装置の概略構成図、第
３図は第２図の装置における印加電圧の波形図、第４図
は同装置に印加する掃引電圧の波形図である。 ４・・・・・・・・・試料、５・・・・・・・・・２次
イオン、１６・・・・・・・・引き出し電極、１７・・
・・・・・・・減速器、１８，１８′・・・・・・・・
・質量分析計、１９・・・・・・・・・表示あるいは記
録装置、２０・・・・・・・・・低周波発振器、２１・
・・・・・・・・平行平板電極。
図は本発明の一実施例にかかる同装置の概略構成図、第
３図は第２図の装置における印加電圧の波形図、第４図
は同装置に印加する掃引電圧の波形図である。 ４・・・・・・・・・試料、５・・・・・・・・・２次
イオン、１６・・・・・・・・引き出し電極、１７・・
・・・・・・・減速器、１８，１８′・・・・・・・・
・質量分析計、１９・・・・・・・・・表示あるいは記
録装置、２０・・・・・・・・・低周波発振器、２１・
・・・・・・・・平行平板電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ １次粒子照射により被検試料から放出された正及び
負の２次イオンを、この２次イオン引出系およびその後
部に設けた減速器に、それぞれ同期した正負矩形波電圧
に印加して通過させ、この通過した正負イオンを、平行
平板電極によりそれぞれ異なる方向に進行させ、上記正
負イオンをそれぞれ正負イオン用の分析装置により検出
分析することを特徴とするイオン衝撃型質量分析装置。 ２ ２次イオン引出系および減速器に印加する発振信号
に同期した掃引電圧により、正負両イオンのスペクトル
の同時表示もしくは同時記録を行なわしめることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のイオン衝撃型質量分
析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51116916A JPS5945096B2 (ja) | 1976-09-28 | 1976-09-28 | イオン衝撃型質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51116916A JPS5945096B2 (ja) | 1976-09-28 | 1976-09-28 | イオン衝撃型質量分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5342096A JPS5342096A (en) | 1978-04-17 |
| JPS5945096B2 true JPS5945096B2 (ja) | 1984-11-02 |
Family
ID=14698825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51116916A Expired JPS5945096B2 (ja) | 1976-09-28 | 1976-09-28 | イオン衝撃型質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5945096B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60185351A (ja) * | 1984-03-05 | 1985-09-20 | Hitachi Ltd | 荷電粒子ビ−ム制御法 |
-
1976
- 1976-09-28 JP JP51116916A patent/JPS5945096B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5342096A (en) | 1978-04-17 |
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