JPS60182651A - イオンマイクロアナライザ - Google Patents
イオンマイクロアナライザInfo
- Publication number
- JPS60182651A JPS60182651A JP59039004A JP3900484A JPS60182651A JP S60182651 A JPS60182651 A JP S60182651A JP 59039004 A JP59039004 A JP 59039004A JP 3900484 A JP3900484 A JP 3900484A JP S60182651 A JPS60182651 A JP S60182651A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- primary
- ions
- ion
- ion source
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/252—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、−次イオンを試料に照射して、試料から放出
する二次イオンを分析するイオンマイクロアナライザに
関するものである。
する二次イオンを分析するイオンマイクロアナライザに
関するものである。
第1図は従来のイオンマイクロアナライザ(以下IMA
と称する)の構成を示すもので、1′はデュオプラズマ
トロン型の一次イオン源、2は収束レンズ系、3は試料
、4は質量分析計を示している。そして、このIMAに
おいて、−次イオン源1′で発生した一次イオン5は、
収束レンズ系2で所定のビーム径に絞られ、試料3に照
射される。この−次イオン5の照射によって試料3から
放出する二次イオン6を質量分析計4で分析することに
よって試料3の組成を知ることができる。
と称する)の構成を示すもので、1′はデュオプラズマ
トロン型の一次イオン源、2は収束レンズ系、3は試料
、4は質量分析計を示している。そして、このIMAに
おいて、−次イオン源1′で発生した一次イオン5は、
収束レンズ系2で所定のビーム径に絞られ、試料3に照
射される。この−次イオン5の照射によって試料3から
放出する二次イオン6を質量分析計4で分析することに
よって試料3の組成を知ることができる。
この−次イオンm、1′の大きさは約0.1〜0.2
mφで、試料3のμオーダの範囲を分析することができ
る。
mφで、試料3のμオーダの範囲を分析することができ
る。
このように、IMAでは試料に一次イオン全照射してス
パッタされる二次イオンを検出しているが、試料中に含
まれる特定元素mの二次イオン量1、、は、・ Im”II & +7 ”Kzm l Cm ・Srs
・・・(1)ここで、■1 ニー次イオン1を流 η ;装置の二次イオン収率 に、二元素mの二次イオン化率 C4二元素mの濃度 8m=元素mのスパッタリング率 であるので、11t η、Cmが一足の場合には、工、
は[tn、3mに依存する。このに−,8mはどちらも
元素特有の値を有し、Kmの櫃が大きい程検出限界は低
くなる。
パッタされる二次イオンを検出しているが、試料中に含
まれる特定元素mの二次イオン量1、、は、・ Im”II & +7 ”Kzm l Cm ・Srs
・・・(1)ここで、■1 ニー次イオン1を流 η ;装置の二次イオン収率 に、二元素mの二次イオン化率 C4二元素mの濃度 8m=元素mのスパッタリング率 であるので、11t η、Cmが一足の場合には、工、
は[tn、3mに依存する。このに−,8mはどちらも
元素特有の値を有し、Kmの櫃が大きい程検出限界は低
くなる。
第2図は、種々の元素に1&5KeVの0−一次イオン
を照射した時の正の二次イオンの相対二次イオン濃度強
藏比紮示すものである(H,A。
を照射した時の正の二次イオンの相対二次イオン濃度強
藏比紮示すものである(H,A。
Storms et al Anal 、Chem、
2023.1977)。この図の横軸には原子着号、縦
軸には相対二次イオン強度比がとっであるが、この図か
ら、Mg、At、Ca、Ti、VI Or、Ru、In
。
2023.1977)。この図の横軸には原子着号、縦
軸には相対二次イオン強度比がとっであるが、この図か
ら、Mg、At、Ca、Ti、VI Or、Ru、In
。
BaなどはIMAにおいて検出感度が高く、C1N+
Sr As、Se、Cd、Te、Pt、Au。
Sr As、Se、Cd、Te、Pt、Au。
HgなどはIMAにおいて検出感度が低い元素であるこ
とがわかる。すなわち、この図の示すように、O−一次
イオンを用いる場合には、元素間の感度差は10’〜1
05桁もあり、分析結果からの定量を困難としているの
みならず、元素によっては検出感度が低くなるという欠
点を有している。
とがわかる。すなわち、この図の示すように、O−一次
イオンを用いる場合には、元素間の感度差は10’〜1
05桁もあり、分析結果からの定量を困難としているの
みならず、元素によっては検出感度が低くなるという欠
点を有している。
この問題を解決するために、CSイオンガンを用いる方
法が提案されている。これはCS 1,1ザーバ中の金
属C5を一定温度に加熱し、蒸発したC8を高温に保っ
である多孔質Wを通過させイオン化したものを試料に照
射するので、これによってに、の値を大きくして検出感
度を上げている。
法が提案されている。これはCS 1,1ザーバ中の金
属C5を一定温度に加熱し、蒸発したC8を高温に保っ
である多孔質Wを通過させイオン化したものを試料に照
射するので、これによってに、の値を大きくして検出感
度を上げている。
しかし、このCSイオンガンはソースが、例えば約2m
φの大きさ金有し、試料の照射範囲は数10μに達する
ため、μ程度の微少部の分析を行なうことはできなかっ
た。従ってこれt元素間の感度差を少くしたIMAとし
て使用することはできなかった。
φの大きさ金有し、試料の照射範囲は数10μに達する
ため、μ程度の微少部の分析を行なうことはできなかっ
た。従ってこれt元素間の感度差を少くしたIMAとし
て使用することはできなかった。
本発明は、これらの問題点を除去し、元素間の感度差を
少な、<シたIMAを提供可能とすることを目的とする
もので多る。
少な、<シたIMAを提供可能とすることを目的とする
もので多る。
本発明は、試料に一次イオン?照射して二次イオンfス
パッターさせるデュオプラズマトロン型の第1の一次イ
オン源と、前記二次イオンの分析手段と、周期律表の第
l属及び第■属に属する少なくとも1種の元系のイオン
ケ放出し、前記第1の一次イオン源からの一次イオンと
ともに前記試料の分析部に重畳照射してイオン化率を牧
舎する第2の一次イオン源とを有していることを特徴と
するものでるる。
パッターさせるデュオプラズマトロン型の第1の一次イ
オン源と、前記二次イオンの分析手段と、周期律表の第
l属及び第■属に属する少なくとも1種の元系のイオン
ケ放出し、前記第1の一次イオン源からの一次イオンと
ともに前記試料の分析部に重畳照射してイオン化率を牧
舎する第2の一次イオン源とを有していることを特徴と
するものでるる。
本発明は第2図における元素間の感度差が4〜5悄ある
のは、前述の如くイオン化率に、とスパッタリング率S
、によるものである点と、スパッタリング率S、は背進
1〜10 atoms/ ionである点から、この5
桁に及び感度差がイオン化率Kmによる点に層目し、イ
オン化率に、、を改善して元糸間の感度差r少なくする
ために、イオン化率を牧舎する第2の一次イオン源を併
設し、デュオプラズマトロン型の第1の一次イオン源と
この第2の一次イオン源とを同時に動作させることによ
って、所期の目的の達成を可能にしたものである。
のは、前述の如くイオン化率に、とスパッタリング率S
、によるものである点と、スパッタリング率S、は背進
1〜10 atoms/ ionである点から、この5
桁に及び感度差がイオン化率Kmによる点に層目し、イ
オン化率に、、を改善して元糸間の感度差r少なくする
ために、イオン化率を牧舎する第2の一次イオン源を併
設し、デュオプラズマトロン型の第1の一次イオン源と
この第2の一次イオン源とを同時に動作させることによ
って、所期の目的の達成を可能にしたものである。
第3図は一実施例の説明図で、第1図と同一の部分には
同一の符号が付して必る。この図で、1はデュオプラズ
マトロン型の第1の一次イオン源。
同一の符号が付して必る。この図で、1はデュオプラズ
マトロン型の第1の一次イオン源。
7は質量分析計4の加速電源、8は第2の一次イオン源
、9は第2のイオン源8のフィラメント。
、9は第2のイオン源8のフィラメント。
10は電流源、11はイオン加速電源、12は第2のイ
オン源8からの一次イオンを示している。
オン源8からの一次イオンを示している。
そしてこのイオン加速電源11は第1の一次イオン源1
よシ発生する一次イオン5全数key以上の高エネルギ
ーとし、第2の一次イオン源よシ発生する一次イオン1
2をこれよりも低エネルギーとなるように選ばれる。
よシ発生する一次イオン5全数key以上の高エネルギ
ーとし、第2の一次イオン源よシ発生する一次イオン1
2をこれよりも低エネルギーとなるように選ばれる。
この第2の一次イオン源8はフィラメント形の表面電離
イオン源でフィラメント9の上に塗布された元素が、電
流源10によるフィラメント加熱電流によシ加、lAさ
れてイオン化して一次・fオン12を放出する。この−
次イオン12は試料3の収束−次イオンビーム5が照射
される位置に重畳射されるようになっている。
イオン源でフィラメント9の上に塗布された元素が、電
流源10によるフィラメント加熱電流によシ加、lAさ
れてイオン化して一次・fオン12を放出する。この−
次イオン12は試料3の収束−次イオンビーム5が照射
される位置に重畳射されるようになっている。
この実施例においては、試料3とフィラメント9との間
に接続されているイオン加速電源11が、試料3に対し
フィラメント9が正電位になるようになっている場合に
は、正の一次イオンが重畳照射され、負電位になるよう
になっている場合には、負の一次イオンが重畳照射され
る。−次イオン源1から発生する一次イオンには、一般
に0−102” + Ar+などのガス棟イオンが用い
られ、試料3のスパッタリングが行なわれる。そして第
2の電入イオン源8から放出され、−次イオン5に重畳
照射される一次イオン12はイオン化率に、の増大に用
いられる。この第2の電入イオン源8から放出される一
次イオンにはハロゲン107フ次に、第2の電入イオン
源8より放出される一次イオン12の種類とイオン化率
Kmとの関係について説明する。
に接続されているイオン加速電源11が、試料3に対し
フィラメント9が正電位になるようになっている場合に
は、正の一次イオンが重畳照射され、負電位になるよう
になっている場合には、負の一次イオンが重畳照射され
る。−次イオン源1から発生する一次イオンには、一般
に0−102” + Ar+などのガス棟イオンが用い
られ、試料3のスパッタリングが行なわれる。そして第
2の電入イオン源8から放出され、−次イオン5に重畳
照射される一次イオン12はイオン化率に、の増大に用
いられる。この第2の電入イオン源8から放出される一
次イオンにはハロゲン107フ次に、第2の電入イオン
源8より放出される一次イオン12の種類とイオン化率
Kmとの関係について説明する。
未知試料Mxに一次イオンを照射すると、次式で示す状
態になる。
態になる。
M.。= Mx” + e””(2)
ここで、MX′は中性原子
M+は正イオン
eは電子
試料原子が衝突を繰返して表面から放出される過程で、
未知試料の正イオンMX+が再び電子eを補足すると未
知試料の正イオンMX+は中性原子MZとなる。従って
、もしも、試料上に7・ロゲン元素が存在すると、(2
)式の電子eはノ・ロゲン元素に吸収され未知試料の正
イオンMx+の中性化の確率が減少する。つまジノ・ロ
ゲン元索の存在により、正の二次イオンイールドが増加
する。また未知試料上にアルカリ金属が存在する場合に
は、ノ・ロゲン元累の場合とは逆に、自分自身が電子を
放出し正イオンになる性質を肩するので、電子親和力の
大きい元素の負の二次イオンイールドを増加させる。
未知試料の正イオンMX+が再び電子eを補足すると未
知試料の正イオンMX+は中性原子MZとなる。従って
、もしも、試料上に7・ロゲン元素が存在すると、(2
)式の電子eはノ・ロゲン元素に吸収され未知試料の正
イオンMx+の中性化の確率が減少する。つまジノ・ロ
ゲン元索の存在により、正の二次イオンイールドが増加
する。また未知試料上にアルカリ金属が存在する場合に
は、ノ・ロゲン元累の場合とは逆に、自分自身が電子を
放出し正イオンになる性質を肩するので、電子親和力の
大きい元素の負の二次イオンイールドを増加させる。
例えば、第2の電入.イオン源にcsctを用いた場合
には、フィラメントの加熱によυ C3CI−+Cs++C1− ・・−・・(3)で示す
如く正負のイオンを発生する。従って、前述の如く、未
知試料の電位がフィラメントに対して正の時には(3)
式のCt−が未知試料に照射され正の二次イオンイール
ドを瑠〃lさせ、未知試料の電位がフィラメントに対し
て負の時にはC89が未知試料に照射され負の二次イオ
ンイールドを増力口させる。
には、フィラメントの加熱によυ C3CI−+Cs++C1− ・・−・・(3)で示す
如く正負のイオンを発生する。従って、前述の如く、未
知試料の電位がフィラメントに対して正の時には(3)
式のCt−が未知試料に照射され正の二次イオンイール
ドを瑠〃lさせ、未知試料の電位がフィラメントに対し
て負の時にはC89が未知試料に照射され負の二次イオ
ンイールドを増力口させる。
第4図は二次イオンイールドの改善効果を示すもので、
横軸には原子番号,縦軸には二次イオンイールドの増力
日本がとっである。この図と第2図との比軟より明らか
なyn < 、第2図において相対二次イオン強度比の
低いCt St As, Se。
横軸には原子番号,縦軸には二次イオンイールドの増力
日本がとっである。この図と第2図との比軟より明らか
なyn < 、第2図において相対二次イオン強度比の
低いCt St As, Se。
Te,Au,Ptの二次イオンイールドが著しく増加し
ている。従って、第2の電入イオ/源から二次イオンイ
ールドを改善するイオン種を低エネルギーで照射するこ
とによって、従来のIMAでは挾出できないか、または
低感度の二次イオ/イールドが改善可能で、これによっ
て元素間の感度差を少なくすることが可能となる。
ている。従って、第2の電入イオ/源から二次イオンイ
ールドを改善するイオン種を低エネルギーで照射するこ
とによって、従来のIMAでは挾出できないか、または
低感度の二次イオ/イールドが改善可能で、これによっ
て元素間の感度差を少なくすることが可能となる。
そして、とのIMAでは第1の一次イオン源にデュオプ
ラズマトロン型のイオン源を用いているため一次イオン
によ石試料の照射範囲はμオーダにすることができ,第
2の一次イオン源からの一次イオンで、第1の一次イオ
ン源からの一次イオンめによる試料の照射範囲の一次イ
オンのイオン化率を大きくすることができるので、その
結果試料の微少部を二次イオンイールドの高い状態で分
析することを可能とすることができる。
ラズマトロン型のイオン源を用いているため一次イオン
によ石試料の照射範囲はμオーダにすることができ,第
2の一次イオン源からの一次イオンで、第1の一次イオ
ン源からの一次イオンめによる試料の照射範囲の一次イ
オンのイオン化率を大きくすることができるので、その
結果試料の微少部を二次イオンイールドの高い状態で分
析することを可能とすることができる。
なお、前述の実施例では、第2の一次イオン源としてフ
ィラメント形の表面電離形イオン銃を用いたが、他の形
のイオン銃を用いることもできる。
ィラメント形の表面電離形イオン銃を用いたが、他の形
のイオン銃を用いることもできる。
しかしフィラメント形の次面it 離形イオン銃を用い
る場合にはフィラメントにイオン化物質を塗付して正及
び負の一次イオンを発生するモードと熱゛電子を放出す
るモートを兼ねさせることができ、フィラメントの加熱
による放出熱電子を絶縁物の分析時の帯電中和用として
用いることもできる。
る場合にはフィラメントにイオン化物質を塗付して正及
び負の一次イオンを発生するモードと熱゛電子を放出す
るモートを兼ねさせることができ、フィラメントの加熱
による放出熱電子を絶縁物の分析時の帯電中和用として
用いることもできる。
本発明は、元素間の感度差を少なくしたIMAを提供可
能とするもので、産業上の効果の大なるものである。
能とするもので、産業上の効果の大なるものである。
第11は従来のイオンマイクロアナラ・イザの説明図、
第2図は従来のイオンマイクロアナライザを用いた場合
の原子番号と相対二次イオン強度比との関係を示す線図
、第3図は本発明のイオンマイクロアナライザの一夾剣
例の説明図、第4図は同じく効果を示す原子番号と二次
イオンイールドの増加率との関係を示す線図である。 ■・・・(デュオプラズマトロン型の)第1の一次イオ
ン源、2・・・収束レンズ系、3・・・試料、4・・・
質量分析針、5・・・1次イオン、6・・・2次イオン
、8・・・(第2の)−次イオン源、9・・・フィラメ
ント、10・・・l11i流源、11・・・イオン加速
電源、12・・・(第2の一次イオン源からの)−次イ
オン。 代理人 弁理士 長崎博男 (ほか1名) 弔1図 弔2ワ 一虎率番号 光3図 高t+図 −一席1蚤場
第2図は従来のイオンマイクロアナライザを用いた場合
の原子番号と相対二次イオン強度比との関係を示す線図
、第3図は本発明のイオンマイクロアナライザの一夾剣
例の説明図、第4図は同じく効果を示す原子番号と二次
イオンイールドの増加率との関係を示す線図である。 ■・・・(デュオプラズマトロン型の)第1の一次イオ
ン源、2・・・収束レンズ系、3・・・試料、4・・・
質量分析針、5・・・1次イオン、6・・・2次イオン
、8・・・(第2の)−次イオン源、9・・・フィラメ
ント、10・・・l11i流源、11・・・イオン加速
電源、12・・・(第2の一次イオン源からの)−次イ
オン。 代理人 弁理士 長崎博男 (ほか1名) 弔1図 弔2ワ 一虎率番号 光3図 高t+図 −一席1蚤場
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、試料に一次イオンを照射して二次イオンをスパッタ
ーきせるデュオプラズマトロン型の第1の一次イオン源
と、前記二次イオンの分析手段と、周期律表の第■属及
び第■属に属する少なくとも1種の元素のイオンを放射
し、前記第1の一次イオン源からの一次イオンとともに
前記試料の分析部に重畳照射してイオン化率を改善する
第2の一矢イオン源とearl、ていることを特徴とす
るイオンマイクロアナライザ。 2、前記第2の一次イオン源がフィラメント形の表面電
離形イオン絖よシなる特許請求の範囲第1項記載のイオ
ンマイクロアナライザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59039004A JPS60182651A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | イオンマイクロアナライザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59039004A JPS60182651A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | イオンマイクロアナライザ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60182651A true JPS60182651A (ja) | 1985-09-18 |
JPH0363174B2 JPH0363174B2 (ja) | 1991-09-30 |
Family
ID=12540971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59039004A Granted JPS60182651A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | イオンマイクロアナライザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60182651A (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55133740A (en) * | 1979-04-03 | 1980-10-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Secondary ion mass spectrometer |
JPS5760571A (en) * | 1980-09-29 | 1982-04-12 | Canon Inc | Magnetic card reader |
JPS60101850A (ja) * | 1983-11-08 | 1985-06-05 | Jeol Ltd | イオンビ−ム装置 |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP59039004A patent/JPS60182651A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55133740A (en) * | 1979-04-03 | 1980-10-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Secondary ion mass spectrometer |
JPS5760571A (en) * | 1980-09-29 | 1982-04-12 | Canon Inc | Magnetic card reader |
JPS60101850A (ja) * | 1983-11-08 | 1985-06-05 | Jeol Ltd | イオンビ−ム装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0363174B2 (ja) | 1991-09-30 |
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