JPS5947423B2 - Solid surface analysis device - Google Patents

Solid surface analysis device

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Publication number
JPS5947423B2
JPS5947423B2 JP51016023A JP1602376A JPS5947423B2 JP S5947423 B2 JPS5947423 B2 JP S5947423B2 JP 51016023 A JP51016023 A JP 51016023A JP 1602376 A JP1602376 A JP 1602376A JP S5947423 B2 JPS5947423 B2 JP S5947423B2
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JP
Japan
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ions
negative
ion
positive
electrode
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JP51016023A
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JPS52100286A (en
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紘 土井
訓之 作道
一郎 鹿又
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子と負イオンおよび正イオンの分離 Jを目
的とした四重極磁場レンズ群を備えた正イオンおよび負
イオン発生用イオン源装置、ならびに上記イオン源を備
えた固体分析装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides an ion source device for generating positive ions and negative ions equipped with a quadrupole magnetic field lens group for the purpose of separating electrons, negative ions, and positive ions, and an ion source device equipped with the above-mentioned ion source. This invention relates to a solid state analyzer.

第1図は従来のデユオプラズマトロンイオン源装置の構
成を示す。同図において、カソード1の 0加熱によつ
て放射された電子2と、電源4によりカソード1と中間
電極3の間に印加された電圧によつて加速された正イオ
ン5がカソード1を衝撃することにより発生した二次電
子6とは前記の電源4によつて加速され、気体分子に衝
突して電離させる。この電離により、さらに正イオン5
、負イオン7、電子8などが発生する。放電気体の圧力
が10−3丁orrないし10Torr程度の範囲にあ
るときは、この電離により生成された正イオン5、負イ
オンT、ならびに電子2、6、8などの荷電粒子がプラ
ズマ9を形成し、このプラズマ9が中間電極3からアノ
ード10の方向に噴出する。
FIG. 1 shows the configuration of a conventional dual plasmatron ion source device. In the figure, electrons 2 emitted by heating the cathode 1 and positive ions 5 accelerated by the voltage applied between the cathode 1 and the intermediate electrode 3 by the power source 4 bombard the cathode 1. The secondary electrons 6 generated thereby are accelerated by the power source 4, collide with gas molecules, and are ionized. Due to this ionization, 5 more positive ions
, negative ions 7, electrons 8, etc. are generated. When the pressure of the discharge body is in the range of about 10-3 torr to 10 Torr, charged particles such as positive ions 5, negative ions T, and electrons 2, 6, and 8 generated by this ionization form plasma 9. Then, this plasma 9 is ejected from the intermediate electrode 3 in the direction of the anode 10.

ここで、中間電極3とアノード10の間には磁石11に
よつて励磁された磁界12が存在し、これによつてプラ
ズマ9は集束され、その密度が高まる。従来はこのよう
にアノード10から噴出したプラズマ9からイオンを引
き出し、イオン源として利用していた。第2図は、第1
図に示したデユオプラズマトロンイオン源装置を一次イ
オン源として備えた固体分析装置の従来例を示す。
Here, a magnetic field 12 excited by a magnet 11 exists between the intermediate electrode 3 and the anode 10, thereby focusing the plasma 9 and increasing its density. Conventionally, ions were extracted from the plasma 9 ejected from the anode 10 and used as an ion source. Figure 2 shows the first
1 shows a conventional example of a solid-state analyzer equipped with the dual plasmatron ion source device shown in the figure as a primary ion source.

一次イオンとしてイオン源からの正イオンを利用する場
合には、アノード10を正の高電圧とし、これに対して
引出し電極13を低電圧にすれば、プラズマ9中に含ま
れる荷電粒子中の正イオン5のみが引き出し電極13を
通過する。しかし負イオン7および前記諸過程で生じた
各電子2、6、8は電源14により引出し電極13とア
ノード10の間に印加された電圧によつて抑制され、引
き出し電極13を通過し得ない。よつて純粋に正イオン
5のみを取り出すことができる。この正イオン5には電
源14により加えられた電圧が一次加速電圧として作用
し、加速された正イオン5は静電レンズ15で集束され
たのち試料16を衝撃する。
When using positive ions from an ion source as primary ions, the anode 10 is set to a high positive voltage and the extraction electrode 13 is set to a low voltage. Only the ions 5 pass through the extraction electrode 13. However, the negative ions 7 and the electrons 2, 6, and 8 generated in the above processes are suppressed by the voltage applied between the extraction electrode 13 and the anode 10 by the power source 14, and cannot pass through the extraction electrode 13. Therefore, only positive ions 5 can be extracted purely. The voltage applied by the power source 14 acts on the positive ions 5 as a primary accelerating voltage, and the accelerated positive ions 5 are focused by the electrostatic lens 15 and then impact the sample 16.

この正イオン15の衝撃により、試料16から二次イオ
ンITが放出する。二次イオン17は電源(図示せず)
によつて試料16と二次イオン引出し電極18の間に加
えられた電圧により加速されたのち磁場19で質量分析
され、イオンコレクタ20で検出される。一方負イオン
Tを利用する場合には、電源14によりアノード10に
対し引き出し電極13に正の高電圧を印加する。
Due to the impact of the positive ions 15, secondary ions IT are released from the sample 16. Secondary ion 17 is a power source (not shown)
The ions are accelerated by a voltage applied between the sample 16 and the secondary ion extraction electrode 18 , subjected to mass spectrometry in the magnetic field 19 , and detected by the ion collector 20 . On the other hand, when using negative ions T, a high positive voltage is applied to the extraction electrode 13 with respect to the anode 10 by the power source 14.

このようにすれば、正イオン5はアノード10と引き出
し電極13の間の電場により抑制され引き出し電極13
を通過できないが、負イオンTおよび各電子2,6,8
は正イオン5とは反対にアノード10と引き出し電極1
3の間で加速され、引き出し電極13を通過することが
できる。しかし、負イオンTには各電子2,6,8が混
合するため、純粋に負イオン衝撃のみによる固体のイオ
ン化を行なう場合の障害になわ、かつこれらの電子2,
6,8は試料16の表面を衝撃し、試料の温度上昇や汚
染の原因となる。また、負イオンを利用する場合に、加
速用の電源14に各電子2,6,8の放出による余分の
電力を持たせる必要が生じる。
In this way, the positive ions 5 are suppressed by the electric field between the anode 10 and the extraction electrode 13, and the extraction electrode 13
cannot pass through, but negative ions T and each electron 2, 6, 8
is the anode 10 and the extraction electrode 1 opposite to the positive ion 5
3, and can pass through the extraction electrode 13. However, since each negative ion T contains electrons 2, 6, and 8, this becomes an obstacle when ionizing a solid purely by negative ion bombardment, and these electrons 2, 6, and 8 are mixed together.
6 and 8 impact the surface of the sample 16, causing temperature rise and contamination of the sample. Further, when using negative ions, it is necessary to provide the acceleration power source 14 with extra power due to the emission of each electron 2, 6, and 8.

たとえば、加速電源14として必要な電力を計算すると
次の通クである。ある動作条件では、正イオン5による
イオン電流は10−5A、負イオンTのイオン電流は1
0−6A、各電子2,6,8によるイオン電流10−2
Aがイオン源から噴出する。一次イオン加速電圧14を
104Vとすると、正イオン5を利用する場合に必要な
一次イオン加速電源の電力は10−5Aと104Vの積
0.IWである。しかし、負イオンTを利用する場合に
、電子2,6,8が負イオンTに加わるために、一次イ
オン加速電源の電力14としては、(10−6 +10
−2)Aと104vとの積100Wが必要となる。ここ
で、負イオン7と電子2,6,8とが区別できれば、負
イオンTのみを利用するとき電源14の電力は10−6
A×104V= 0.0IWに減少できるはずである。
従来、デユオプラズマトロンイオン源単体のままで負イ
オンTのみを取り出すことは不可能であつた。
For example, the power required for the acceleration power source 14 is calculated as follows. Under certain operating conditions, the ion current due to positive ions 5 is 10-5 A, and the ion current due to negative ions T is 1
0-6A, ion current 10-2 due to each electron 2, 6, 8
A is ejected from the ion source. Assuming that the primary ion acceleration voltage 14 is 104V, the power of the primary ion acceleration power supply required when using positive ions 5 is the product of 10-5A and 104V, which is 0. It is IW. However, when using negative ions T, since electrons 2, 6, and 8 are added to negative ions T, the power 14 of the primary ion accelerating power source is (10-6 +10
-2) The product of A and 104v, 100W, is required. Here, if negative ions 7 and electrons 2, 6, and 8 can be distinguished, then when only negative ions T are used, the power of the power source 14 is 10-6
It should be possible to reduce it to A×104V=0.0IW.
Conventionally, it has been impossible to extract only negative ions T using a single Duoplasmatron ion source.

しかし、上記イオン源に磁石と電極を組込むことにより
、磁場で負イオンと電子とを分離できることを明らかに
し、先に出願した。その出願では、負イオンと電子との
同一磁場強度に対する偏向量が大きく異なることを利用
した。しかし、磁場の集束性を利用する形ではなかつた
ので、磁場偏向された後の負イオンビームは広がつたま
まの状態であつた。そのために、後程ビームを細く絞る
ときに強度が高くならないか、あるいは十分細く絞るこ
とはできなかつた。そこで、もし、電子と負イオンとを
分離すると同時に負イオンの集束ができれば、ビーム強
度が高い状態で、細く絞ることができる。この点を実現
したのが、本特許出願である。以下その原理および実施
例について説明する。第3図および第4図は、本発明の
イオン源部の原理説明図である。
However, by incorporating a magnet and an electrode into the ion source, it was revealed that negative ions and electrons could be separated using a magnetic field, and an application was filed earlier. That application utilized the fact that the amount of deflection of negative ions and electrons is significantly different for the same magnetic field strength. However, since it did not utilize the focusing properties of the magnetic field, the negative ion beam remained spread out after being deflected by the magnetic field. For this reason, when the beam is narrowed down later, the intensity does not become high, or the beam cannot be narrowed down sufficiently. Therefore, if it were possible to separate electrons and negative ions and simultaneously focus the negative ions, it would be possible to focus the beam narrowly while keeping the beam intensity high. This patent application has achieved this point. The principle and examples will be explained below. 3 and 4 are diagrams explaining the principle of the ion source section of the present invention.

第3図は正イオン源、第4図は負イオンと電子とを分離
しかつ負イオンを集束させる負イオン源の動作説明図で
ある。両図において、磁極21,22,23は四重極レ
ンズ群を構成する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the positive ion source, and FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the negative ion source, which separates negative ions and electrons and focuses the negative ions. In both figures, magnetic poles 21, 22, 23 constitute a quadrupole lens group.

磁極21および23の断面図を第5図に、磁極22の断
面図を第6図に示す。29はプラズマ発生手段から正イ
オンまたは負イオンと電子とを引き出すための電圧発生
用の電源である。
A cross-sectional view of the magnetic poles 21 and 23 is shown in FIG. 5, and a cross-sectional view of the magnetic pole 22 is shown in FIG. Reference numeral 29 denotes a voltage generating power source for extracting positive ions or negative ions and electrons from the plasma generating means.

正イオンを必要とするとき、電極20に対してアノード
10に高い電圧を印加する。逆に、負イオンを必要とす
る場合はアノード10を低い電位にする。第3図および
第4図で、対向電極21,22,23の部分の空間で紙
面におよそ垂直方向に磁界が存在する。第3図および第
4図で、負イオンT、正イオン5および電子2,6,8
の軌道は、通常よりも拡大して示してある。すなわち、
それらのビームの開き角を実際のものより5〜10倍大
きくとつてある。両図によりその動作を次に説明する。
第3図において、プラズマ発生源のアノード10に対し
て引き出し電極28に電源29により負の電位を与える
When positive ions are required, a high voltage is applied to the anode 10 relative to the electrode 20. Conversely, when negative ions are required, the anode 10 is set to a low potential. In FIGS. 3 and 4, a magnetic field exists in the space of the opposing electrodes 21, 22, and 23 in a direction approximately perpendicular to the plane of the paper. In Figures 3 and 4, negative ion T, positive ion 5 and electrons 2, 6, 8
The orbit of is shown enlarged more than usual. That is,
The aperture angle of these beams is set to be 5 to 10 times larger than the actual one. The operation will be explained below with reference to both figures.
In FIG. 3, a negative potential is applied by a power source 29 to an extraction electrode 28 with respect to an anode 10 of a plasma generation source.

このとき電極28を通過できるのは正イオン5のみであ
る。負イオンおよび電子はアノード10から噴出しても
、上述の負の電位により逆にアノード10に戻される。
正イオン5は磁場形の四重極レンズ群により横方向およ
び縦方向に集束され、電極24に結像される。第3図の
3組のレンズによV)28を通過したイオンビーム5は
24の位置で点状に集束させることができる。第4図は
、負イオン源として利用する。
At this time, only the positive ions 5 can pass through the electrode 28. Even if the negative ions and electrons are ejected from the anode 10, they are returned to the anode 10 due to the above-mentioned negative potential.
The positive ions 5 are focused in the horizontal and vertical directions by a magnetic quadrupole lens group and imaged onto the electrode 24 . The ion beam 5 that has passed through V) 28 can be focused into a point at the position 24 by the three sets of lenses shown in FIG. The one shown in FIG. 4 is used as a negative ion source.

第3図と異なる点は、プラズマ発生源のアノード10に
対して電極28に印加する電源の電位29を逆に正にす
ることである。アノード10から噴出した正イオンは直
ちにこの電位により戻されアノード10に到達する。一
方、アノード10から噴出した負イオン7および電子2
,6,8の中、負イオンは四重極レンズ群によ勺縦方向
および横方向に集束され、電極24を通過する。一方、
電子はその質量が負イオンの1/2000以下である。
そこで、負イオンを集束する磁場強度では、電子は磁界
に巻きつく形で小さい軌道半径を持ちつつ移動し、磁極
21にトラツプされる。そのため、電極24を通過でき
るのは負イオンのみである。以上第3図および第4図を
用いて説明したように、電源電圧29の符号のみ正負の
違いがあるが、ほぼ同一構造によV,正イオン源または
負イオン源として、電子を含まないでかつ、それらのイ
オンビームを細く絞つた状態で用いることができる。第
7図は、電極24の形をかえた本発明の別の負イオン源
の構成を示す。動作は、第3図〜第4図の説明と同様で
ある。ただし、電子2,6,8は電極24と電極28と
の円筒内壁に衝突し、消滅する。一般に、電極24の役
目は、以下のイオン加速電場を印加すること、および差
動排気孔のためと考えられる。
The difference from FIG. 3 is that the potential 29 of the power source applied to the electrode 28 is reversely positive with respect to the anode 10 of the plasma generation source. The positive ions ejected from the anode 10 are immediately returned by this potential and reach the anode 10. On the other hand, negative ions 7 and electrons 2 ejected from the anode 10
, 6 and 8, the negative ions are focused vertically and horizontally by a group of quadrupole lenses and pass through the electrode 24. on the other hand,
The mass of an electron is less than 1/2000 that of a negative ion.
Therefore, when the magnetic field is strong enough to focus negative ions, the electrons move around the magnetic field with a small orbital radius and are trapped by the magnetic pole 21. Therefore, only negative ions can pass through the electrode 24. As explained above using FIG. 3 and FIG. 4, only the sign of the power supply voltage 29 is different in positive and negative, but because of almost the same structure, V, as a positive ion source or a negative ion source, does not contain electrons. Moreover, these ion beams can be used in a narrowly focused state. FIG. 7 shows another negative ion source configuration of the present invention in which the shape of the electrode 24 is changed. The operation is similar to that described in FIGS. 3-4. However, the electrons 2, 6, and 8 collide with the cylindrical inner walls of the electrodes 24 and 28 and disappear. Generally, the role of the electrode 24 is considered to be to apply the following ion accelerating electric field and for the differential exhaust hole.

第8図は、第4図および第3図に示した本発明によるイ
オン源を用いた固体分析装置の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a solid-state analyzer using the ion source according to the present invention shown in FIGS. 4 and 3.

第7図において、イオン源から正イオン5を利用する場
合には、電源29によジアノード10に対して電極28
に負の電位を印加し、かつ電源14によ勺引き出し電極
13に電極24に対して負のイオン加速電圧を加える。
電極24を通過した正イオンのみが加速電場により加速
されたのち、静電レンズ15によつて集束された試料1
6を衝撃する。この際、試料16から放出した二次イオ
ン17は加速されたのち扇形磁場18で質量分離され、
イオンコレクタ19で検出される。また負イオン7を利
用する場合には、電圧29に負イオン源の符号の電位を
与える。さらに電源14によつて引き出し電極13に電
極24よりも正のイオン加速電圧を加えればよい。この
加速電場により負イオン7は加速され、靜電レンズ15
で集束されたのち試料16に衝突する。この撃突により
、試料16から正イオン5が試料16に衝突したときと
同様に二次イオン17が放出される。この二次イオン7
は扇形磁場18によシ質量分離されたのち、イオンコレ
クタ19で検出される。このように負イオン7を利用す
る場合、各種の過程で生成した電子2,6,8は第4図
で示したように磁場型の四重極レンズ群の作用により、
電極24を通過することはできない。そのために、電子
を含まない純粋に負イオン7のみを電極24から取り出
すことができる。そこで、負イオン衝撃のみによる固体
のイオン化を行なうことができる。四重極レンズ群をつ
けてプラズマから負イオンを取勺出す際の効果としては
、(1)電子を含まないで負イオンのみを分離できるこ
と、(2)負イオンビームは横方向および縦方向共に点
に集束させることができる。
In FIG. 7, when using positive ions 5 from an ion source, a power source 29 is used to connect an electrode 28 to a dianode 10.
A negative potential is applied to the electrode 24, and a negative ion accelerating voltage is applied to the extraction electrode 13 and the electrode 24 by the power source 14.
Only the positive ions that have passed through the electrode 24 are accelerated by the accelerating electric field, and then focused by the electrostatic lens 15 on the sample 1.
Shock 6. At this time, the secondary ions 17 emitted from the sample 16 are accelerated and then mass separated by the fan-shaped magnetic field 18.
Detected by the ion collector 19. Further, when using the negative ions 7, a potential having the sign of the negative ion source is applied to the voltage 29. Further, an ion accelerating voltage that is more positive than the electrode 24 may be applied to the extraction electrode 13 by the power source 14. The negative ions 7 are accelerated by this accelerating electric field, and the Seiden lens 15
After being focused at , it collides with the sample 16. Due to this impact, secondary ions 17 are emitted from the sample 16 in the same way as when the positive ions 5 collide with the sample 16. This secondary ion 7
are mass-separated by the fan-shaped magnetic field 18 and then detected by the ion collector 19. When using the negative ions 7 in this way, the electrons 2, 6, and 8 generated in various processes are affected by the action of the magnetic quadrupole lens group as shown in Figure 4.
It cannot pass through the electrode 24. Therefore, only negative ions 7 containing no electrons can be taken out from the electrode 24. Therefore, it is possible to ionize a solid only by negative ion bombardment. The effects of extracting negative ions from plasma using a quadrupole lens group are: (1) only negative ions can be separated without electrons, and (2) the negative ion beam can be separated both horizontally and vertically. It can be focused to a point.

(3)差動排気を十分行なうことができる、および(4
)イオン源を小型化できることなどである。ここで(1
)}よび(2)については、すでに説明を行なつた。(
3)項で、第1図カソード1、中間電極3およびアノー
ド10の部分が使用状態では10−1T0rrの圧力で
ある。従来はアノード10の部分で差動排気を行ない、
それ以降は10−7TOrrにしていた。しかし、本発
明のように、アノード10のほかに電極24でも差動排
気を行なわせることができる。そのために、電極24以
降の排気系は小型化できる。(4)については、従来の
デユオプラズマトロンイオン源に小さな四重極レンズ群
を付加するだけで正負両用イオン源として働くので、全
体として小型化できる。本発明では、(1)〜(4)の
効果を積の形で同時に満足させることができる。また(
2)について、数値的な比較を行なえば次の通ジである
。従来の数値として第2図の構成の場合を考慮する。従
来は電極24の位置で、0.4mmφのとき負イオンは
2×10−5A1正イオンは4×10−5Aであつた。
本発明では0.4mmφで負イオン2.5×10−4A
1正イオン5×10−4Aといずれも約12倍イオン電
流を増すことができた。従来法では、0.1mmφのと
き負イオン2×10−6A、正イオン4×10−6Aで
あつた。一方、本発明では0.1mmφのとき負イオン
2×10−4A、正イオン4×10−4Aであつた。す
なわち、本発明では四重極レンズ群の動作によ勺負イオ
ンおよび正イオンを集束させることができるので、イオ
ン電流を余ジそこなわずに任意の大きさのビームを得る
ことができる。この点、従来法では、単なる磁場による
電子とイオンとの質量分離だけであ乞ビーム径を小さく
するときは、イオン電流もそのビームの面積に比例して
急激に減少する。イオン源から多量のイオンビームを引
き出したいのが実状である。本発明の負イオンの電流が
従来法におけるよりも、ビーム径0.4TnWLφ で
は約12倍、0.1mmφでは約100倍と大きくする
ことができるので、その利用分野が著しく拡大すると考
えられる。次に、上記した本発明の正負両用イオン源を
具備した固体分析装置において、負イオンを取わ出す際
の効果につき説明する。
(3) It is possible to perform sufficient differential pumping, and (4)
) The ion source can be made smaller. Here (1
)} and (2) have already been explained. (
In item 3), the pressure of the cathode 1, intermediate electrode 3, and anode 10 in FIG. 1 is 10-1T0rr when in use. Conventionally, differential pumping was performed at the anode 10,
After that, I kept it at 10-7 TOrr. However, as in the present invention, differential pumping can be performed not only at the anode 10 but also at the electrode 24. Therefore, the exhaust system after the electrode 24 can be downsized. Regarding (4), simply adding a small quadrupole lens group to the conventional dual plasmatron ion source works as a positive and negative ion source, so the overall size can be reduced. In the present invention, effects (1) to (4) can be simultaneously satisfied in the form of a product. Also(
Regarding 2), a numerical comparison can be made as follows. Consider the case of the configuration shown in FIG. 2 as a conventional numerical value. Conventionally, at the position of the electrode 24, when the diameter was 0.4 mm, the negative ions were 2.times.10@-5 A1 and the positive ions were 4.times.10@-5 A.
In the present invention, negative ions are 2.5 x 10-4 A with a diameter of 0.4 mm.
In both cases, the ion current could be increased approximately 12 times to 5×10 −4 A per positive ion. In the conventional method, when the diameter was 0.1 mm, the amount of negative ions was 2×10 −6 A and the amount of positive ions was 4×10 −6 A. On the other hand, in the present invention, when the diameter was 0.1 mm, the negative ions were 2×10 −4 A and the positive ions were 4×10 −4 A. That is, in the present invention, since negative ions and positive ions can be focused by operating the quadrupole lens group, a beam of any desired size can be obtained without sacrificing the ion current. In this regard, in the conventional method, when the beam diameter is reduced simply by mass separation of electrons and ions by a magnetic field, the ion current also decreases rapidly in proportion to the area of the beam. The reality is that we want to extract a large amount of ion beam from the ion source. Since the negative ion current of the present invention can be made about 12 times larger when the beam diameter is 0.4 TnWLφ and about 100 times larger when the beam diameter is 0.1 mmφ than that in the conventional method, it is thought that the field of application thereof will be significantly expanded. Next, the effect of extracting negative ions in the solid-state analyzer equipped with the above-mentioned positive and negative ion source of the present invention will be explained.

本発明の効果は、(1)負イオンのみによるイオン化現
象の解明、(2)電子照射による悪影響(試料の局部的
な加熱、試料表面への汚染の付着および汚染物質の固化
など)を伴なわないでの固体表面分析できる、(3)イ
オン加速電源の小形化および容量の小形化できる(従来
の約1/100)、(4)同一ビーム径に対する負イオ
ン電流が従来よりも約10〜100に増加する(前述の
イオン源の効果(2)で説明済)、(5)負イオンおよ
び正イオンのビーム集束性が向上する(従来より約10
〜50倍:電極24の位置で正イオンおよび負イオンが
点状に集束するため)ことなどである。
The effects of the present invention are as follows: (1) elucidation of the ionization phenomenon caused only by negative ions, and (2) elucidation of the ionization phenomenon caused by electron irradiation (local heating of the sample, adhesion of contaminants to the sample surface, solidification of contaminants, etc.). (3) The ion accelerating power source and capacity can be made smaller (approximately 1/100 of the conventional one); (4) The negative ion current for the same beam diameter is approximately 10 to 100 times smaller than the conventional one. (5) The beam focusability of negative and positive ions is improved (approximately 10
~50 times: positive ions and negative ions are focused into a point at the position of the electrode 24).

以上の本発明の効果により,真の意味で固体表面分析を
容易に行うことができるようになつた。
Owing to the effects of the present invention described above, solid surface analysis can now be easily performed in the true sense.

本発明では、四重極レンズ群として3組の場合について
説明したが、必要とするビームの条件により、2組とか
4組でもよい。またレンズ群を溝成する磁極として、永
久磁石でもよいし電磁石で強度を可変させてもよい。電
極24として、孔を持つ例を本発明で説明したが、その
部分がメツシユになつていたわ、複数の孔を持つていて
もよい。
In the present invention, a case has been described in which there are three sets of quadrupole lens groups, but two or four sets may be used depending on the required beam conditions. Further, the magnetic poles forming the grooves in the lens group may be a permanent magnet or an electromagnet whose strength can be varied. In the present invention, an example in which the electrode 24 has a hole has been described, but the electrode 24 is formed into a mesh; however, the electrode 24 may have a plurality of holes.

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

第1図は従来のデユオプラズマトロンイオン源の構成の
概略を示す説明図、第2図は第1図に示したイオン源を
備えた従来の固体分析装置の説明図、第3図は本発明の
イオン源装置の正イオンの動作説明図、第4図は本発明
のイオン源装置の負イオンの動作説明図、第5図および
第6図は第3図および第4図の四重極レンズ群の構成す
る磁極の断面図、第T図は、本発明のイオン源の一例を
示す断面図、第8図は本発明の一例を示す固体表面分析
装置の説明図である。
Fig. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a conventional dual plasmatron ion source, Fig. 2 is an explanatory diagram of a conventional solid-state analyzer equipped with the ion source shown in Fig. 1, and Fig. 3 is an explanatory diagram of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of the negative ion operation of the ion source device of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are the quadrupole lenses of FIGS. 3 and 4. FIG. 8 is a cross-sectional view of the magnetic poles of the group, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the ion source of the present invention. FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 プラズマ発生手段、上記プラズマ発生手段から正イ
オンまたは負イオンと電子を引き出す手段、およびそれ
らの引き出された正イオンまたは負イオンと電子を磁場
型の四重磁レンズ群により正イオンまたは負イオンのみ
を分離および集束させる構成を持つ正負両用イオン源を
持つことを特徴とする固体表面分析装置。
1 Plasma generation means, means for extracting positive ions or negative ions and electrons from the plasma generation means, and the extracted positive ions or negative ions and electrons are converted into only positive ions or negative ions by a magnetic field type quadruple magnetic lens group. A solid surface analysis device characterized by having a positive and negative ion source with a configuration that separates and focuses ions.
JP51016023A 1976-02-18 1976-02-18 Solid surface analysis device Expired JPS5947423B2 (en)

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