JPS60112235A - Cesium ion source - Google Patents

Cesium ion source

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JPS60112235A
JPS60112235A JP21895483A JP21895483A JPS60112235A JP S60112235 A JPS60112235 A JP S60112235A JP 21895483 A JP21895483 A JP 21895483A JP 21895483 A JP21895483 A JP 21895483A JP S60112235 A JPS60112235 A JP S60112235A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cesium
reservoir
needle
ion
small hole
Prior art date
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Pending
Application number
JP21895483A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kojin Yasaka
行人 八坂
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.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS60112235A publication Critical patent/JPS60112235A/en
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
    • H01J27/26Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources

Abstract

PURPOSE:To obtain a cesium ion beam that can finely be stopped down by heating a heater, melting a cesium compound, and emitting a cesium ion from the small hole of a lead-out electrode. CONSTITUTION:An ion source consists of a reservoir 1, heater 2, emitter needle 3, and lead-out electrode 4. The needle 3 is protruded from a small hole 1a provided at the tip of the reservoir and the tip of the needle 3 is for a tapered pin form by electrolytic abrasion and such. A cesium compound powder 5 is packed inside of the reservoir 1 and an ion source is mounted on a secondary ion mass spectrometer and such. The reservoir 1 is vacuum exhausted, and then a heater 2 is electrified. The melted cesium compound reaches the tip of the needle 3 and is evaporated and ionized by an electric field applied between the needle 3 and the electrode 4, and a primary ion 7 is emitted from a small hole 6 provided at the electrode 4. As a result, a cesium ion beam that can finely be stopped down can be generated.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明叫、二次イオン質量分析器(以下BIMSとする
)等に用いられるセシウムイオン源に関するもので、特
に大気中で安定かつ安全なセシウム化合物を使用し、か
つ極微細イオンビーム(1μm以下)K集束することを
目的として使用されるセシウムイオン源に関する。
Detailed Description of the Invention The present invention relates to a cesium ion source used in secondary ion mass spectrometers (hereinafter referred to as BIMS), etc., which uses a cesium compound that is stable and safe in the atmosphere, and This invention relates to a cesium ion source used for the purpose of focusing a fine ion beam (1 μm or less).

S工MSは、−次イオンビームを試料に照射し、試料よ
り放出される二次イオンの質量全分析することにより試
料の元素分析をする装置であるが、この分析精度を向上
させるためには、−次イオンの照射量当りの二次イオン
の放出強度が高いことが望まれる。−次イオンとしてセ
シウムイオンを用い゛ると、負の二次イオンの放出量が
増加することが知られている。そのため、S工MSにお
いて一次イオン種としてセシウムイオン全発生させるた
めにセシウムイオン跡は不可欠のものである。
The S Engineering MS is a device that performs elemental analysis of a sample by irradiating the sample with a -order ion beam and performing total mass analysis of the secondary ions emitted from the sample.In order to improve the accuracy of this analysis, , - It is desired that the emission intensity of secondary ions per irradiation amount of secondary ions be high. - It is known that when cesium ions are used as secondary ions, the amount of negative secondary ions released increases. Therefore, cesium ion traces are essential in order to fully generate cesium ions as the primary ion species in the S engineering MS.

また、近年微少領域の局D「分析の必要性が高まり、そ
のためS工M8に用いられる一次イオンビームの集束化
が不可欠となっている。
Furthermore, in recent years, the need for local D analysis in minute areas has increased, and for this reason it has become essential to focus the primary ion beam used in the S-engine M8.

従来のセシウムイオン源は、金属セシウム蒸気を多孔質
タングステン電極11Mに浸透させ、この電極と引き出
し電極間の電界により、セシウムをイオン化し、セシウ
ムイオン音引き出すという表面電離型が一般的であった
C、また近年は、キャピラリー型エミッター、あるいは
ニードル型エミッターに液体セシウム金属を供給し、エ
ミッター先端Kかけられた電界によりセシウムイオン源
し引き出fEHDイオン源(エレクトロハイトロタイナ
ミック型イオン源〕なども考案されてbる。
Conventional cesium ion sources are generally of the surface ionization type, in which metallic cesium vapor permeates a porous tungsten electrode 11M, and an electric field between this electrode and an extraction electrode ionizes the cesium and extracts the cesium ion sound. In addition, in recent years, fEHD ion sources (electro-hytrodynamic ion sources) have been devised, in which liquid cesium metal is supplied to a capillary-type emitter or a needle-type emitter, and the cesium ions are extracted by an electric field applied to the tip of the emitter. It's been done.

しかし両者共に金属セシウムを用いるが、この金属セシ
ウムは反応性が強く、空気に触れ〜ると激しく反応する
ため、取扱いが大変に困難であり、イオン源への装填時
に空気に触れないようにするために煩雑な作業および特
別な工夫を必要とするものであった。
However, both of them use metal cesium, which is highly reactive and reacts violently when it comes into contact with air, making it extremely difficult to handle, so care must be taken to avoid contact with air when loading the ion source. This required complicated work and special ingenuity.

又、大気中で安定なセシウム化合物を使用することによ
り、こうした煩雑さは取り除かれるが、現在セシウム化
合物を用いたセシウムイオン源は、表面電離型ないしは
電子gk撃型に限られており、これらを用いても十分な
ビーム電流密度を得ることは難しく、集束ビームへの応
用としてふされしいものではない。
In addition, these complications can be removed by using cesium compounds that are stable in the atmosphere, but currently, cesium ion sources using cesium compounds are limited to surface ionization type or electron GK bombardment type. Even if used, it is difficult to obtain a sufficient beam current density, and it is not suitable for application to focused beams.

本発明は、大気中で安定なセシウム化合物、特にハロゲ
ン化合物(CsC!、 Cs工等〕をFiHDイオン源
に使用することによシ、ビーム電流密度が大きく、かつ
取扱いの簡単なセシウムイオン源を提供することを目的
とするものである。
The present invention uses a cesium compound that is stable in the atmosphere, especially a halogen compound (CsC!, Cs, etc.) in the FiHD ion source, thereby creating a cesium ion source that has a large beam current density and is easy to handle. The purpose is to provide

従来、BHDイオン源では、イオン化すべき物質の範囲
が液体金属に限られていたが、本発明はそれf C8C
,l、 as工のような絶縁物に応用することによJ、
ft1HDイオン伽の用途を拡張するものである。
Conventionally, in BHD ion sources, the range of substances to be ionized was limited to liquid metals, but the present invention
, l, By applying it to insulators such as AS, J,
This will expand the uses of ft1HD Aeon Kaya.

以下、本発明の実施例を図面により詳述する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図面はセシウム化合物を充填したEHDイオン源断面の
模式図である。イオン源−、リザーバllヒーター2.
エミッターニードル3’ 、 引%出シ電極4よp成p
1ニードル3はリザーバ先端に設けられた小穴1αより
突出してオリ、さらにニードル3の先端は電界研M等に
よ)、半径数μηL程度の尖針状をなすものである。リ
ザーバl内KC8工等の粉末セシウム化合物5′ft充
填し、イオン源全B工MB等の装置(図示しない)に装
着し、真空排気した後にヒーター2に通電する。このヒ
ーター加熱によQ、リザーバ内のセシウム化合物を溶融
する。例えば、セシウム化合物としてCB(4,C8I
等を用いた場合、融点が600〜700℃程度であるか
ら、ヒーター加熱により容易に溶融する。
The drawing is a schematic cross-sectional view of an EHD ion source filled with a cesium compound. Ion source, reservoir II heater 2.
Emitter needle 3', pull-out electrode 4 and p-formation
1 needle 3 protrudes from a small hole 1α provided at the tip of the reservoir, and the tip of the needle 3 is shaped like a pointed needle with a radius of several μηL. The reservoir 1 is filled with 5'ft of powdered cesium compound such as KC8, installed in a device (not shown) such as an ion source MB, and evacuated, and then the heater 2 is energized. This heater heating melts the cesium compound in the reservoir. For example, as a cesium compound, CB(4,C8I
When using the like, the melting point is about 600 to 700°C, so it is easily melted by heating with a heater.

こうして溶融されたセシウム化合物は、エミッターニー
ドル3を通じて流れ、3の先端に達する。
The cesium compound thus melted flows through the emitter needle 3 and reaches its tip.

溶融されたCgJ、 C,9Iは粘性が小さく、容易に
流れ、先端に達することが可能である。こうして先端に
達したセシウム化合物は、ニードル3と引き出し電極4
の間に加えられた電界により蒸発、電離され、引き出し
電極4上のニードル3に対向した部分に設けられた小穴
6より一次イオン7が出射する。ニードル3.電極4間
の電界は正イオンが引き出されるように加えておく。そ
のためC8す、 cBxのようなセシウムとハロゲンの
化合物を用いた場合、セシウムとハロゲンの電子親和度
の差によ多、正イオンとしてはセシウムが多く引き出さ
れる。しかし、純度の高しセシウムイオンビームを得る
には、ウィーンフィルターまたはセクタ型磁場によって
質量分離したのちのビームを用いることが必要となる。
The molten CgJ,C,9I has low viscosity and can easily flow and reach the tip. The cesium compound that has reached the tip in this way is connected to the needle 3 and the extraction electrode 4.
The primary ions 7 are evaporated and ionized by the electric field applied during this period, and are emitted from the small hole 6 provided in the portion of the extraction electrode 4 facing the needle 3 . Needle 3. An electric field between the electrodes 4 is applied so that positive ions are drawn out. Therefore, when a compound of cesium and halogen such as C8 or cBx is used, a large amount of cesium is extracted as a positive ion due to the difference in electron affinity between cesium and halogen. However, in order to obtain a highly pure cesium ion beam, it is necessary to use a beam that has been subjected to mass separation using a Wien filter or a sector type magnetic field.

またEHDイオン源は、イオン発生領域が小さく、発生
するイオンのエネルギーが拡がりが/JXさく、角度電
流密度の大きなイオンビームを得ることができるため、
サブミクロンのビーム径の微少集束イオンビームを形成
させることができる。
In addition, the EHD ion source has a small ion generation region, the energy of the generated ions is spread out quickly, and an ion beam with a large angular current density can be obtained.
A finely focused ion beam with a submicron beam diameter can be formed.

以上のように、本発明によ、す、安全でかつ操作が簡単
で、微少に絞れるーセシウムイオンビームを発生させる
イオン源を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an ion source that generates a cesium ion beam that is safe, easy to operate, and can be narrowed down to a minute extent.

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

図面は、粉末セシウム化合物全充填したInHDイオン
源断面の模式図である。
The drawing is a schematic cross-sectional view of an InHD ion source completely filled with powdered cesium compound.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 全体がほぼ筒状をなすリザーバと、このリザーバの外周
に設けられたヒータと、このリザーバの下端に形成され
た小穴と、このりザーン(内に設けられ前記開口からそ
の先端部が突出したニードルと、このリザーバの下部位
置に設けられ前Neニードルと対応する位置に小穴を有
する引き出し電極と、このリザーバ内に内蔵されたセシ
ウム化合物とを備え、前記ヒータを加熱することによp
セシウム化合物が溶融し、前記引き出し電極の小穴より
セシウムイオンが出射するように構成したことを特徴と
するセシウムイオン源。
A reservoir having a generally cylindrical shape as a whole, a heater provided on the outer periphery of this reservoir, a small hole formed at the lower end of this reservoir, and a needle provided inside the reservoir with its tip protruding from the opening. , an extraction electrode provided at a lower position of this reservoir and having a small hole at a position corresponding to the front Ne needle, and a cesium compound built in this reservoir, and by heating the heater,
A cesium ion source characterized in that the cesium compound is melted and cesium ions are emitted from the small hole of the extraction electrode.
JP21895483A 1983-11-21 1983-11-21 Cesium ion source Pending JPS60112235A (en)

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