JPS6018935B2 - Sample analysis method - Google Patents
Sample analysis methodInfo
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- JPS6018935B2 JPS6018935B2 JP51046589A JP4658976A JPS6018935B2 JP S6018935 B2 JPS6018935 B2 JP S6018935B2 JP 51046589 A JP51046589 A JP 51046589A JP 4658976 A JP4658976 A JP 4658976A JP S6018935 B2 JPS6018935 B2 JP S6018935B2
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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】
本発明は質量分析法による試料分析法に関するものにし
て、特に分析対象試料のニ次イオン化率の均一化を計っ
て分析精度を向上させた質量分析計による試料分析法に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sample analysis method using mass spectrometry, and in particular to a sample analysis method using a mass spectrometer that improves analysis accuracy by equalizing the secondary ionization rate of a sample to be analyzed. It is related to.
つぎに本発明に関連した技術の背景について簡単に記す
。Next, the background of the technology related to the present invention will be briefly described.
二次イオン分析法の原理は、高エネルギー(数keV〜
1項攻keV)のイオンを分析試料に照射し、試料から
二次的に放出される二次イオンを質量分析計にかけて分
析することにある。二次イオン分析法は、分析感度が高
い、深さ方向の分析が可能、表面層の高感度分析ができ
るなどの他の装置にないユニークな特徴があり、鉄鋼関
係をはじめとして半導体、公害関係の分析に広く用いら
れている。しかし本分折法にはその有用性をはばむ大き
な問題点が存在する。それは、定量分析に重要な元素の
二次イオンイゼ率が元素ごとに極度に異なっているため
、得られたスペクトル強度からは直接定量値を算出する
ことができないことにある。各元素の二次ィーオン化率
は、一次イオン種および分析室雰囲気により左右され、
定性的には次のように説明されている。一次イオン種に
関しては、電気陰性度の高い元素、いわゆるェレクトロ
ネガティブな元素よりなるイオン、例えば0‐イオンを
用いる場合、各元素のイオン化率は、第1図のようにな
り、酸素に活性な元素のィオンイ〇率‘ま高く、酸素に
対して不活性な元素例えばAリAgなどの貴金属では著
し〈低いことがわかる。The principle of secondary ion analysis is based on high energy (several keV to
The purpose of this method is to irradiate an analytical sample with ions of 1000 keV and analyze the secondary ions that are secondarily emitted from the sample using a mass spectrometer. The secondary ion analysis method has unique features not found in other devices, such as high analytical sensitivity, ability to perform depth analysis, and high-sensitivity analysis of surface layers. It is widely used for analysis. However, there are major problems with this spectroscopic method that hinder its usefulness. This is because the secondary ionization rates of elements that are important for quantitative analysis are extremely different for each element, and therefore quantitative values cannot be directly calculated from the obtained spectral intensities. The secondary ionization rate of each element is influenced by the primary ion species and the atmosphere in the analysis room.
Qualitatively, it is explained as follows. Regarding the primary ion species, when using ions made of highly electronegative elements, such as 0-ions, the ionization rate of each element is as shown in Figure 1, and the ionization rate of each element is as shown in Figure 1. It can be seen that the ion ratio of elements is high, and it is extremely low for elements that are inert to oxygen, such as noble metals such as Al and Ag.
この場合、元素のイオン化率の差は5桁以上あり、スペ
クトル強度もこのィオンイG率を反映した状態で現われ
る。また、一次イオン種として電気陰性度の低い、言い
かえれば電気腸性度の高い元素、いわゆるェレクトロポ
ジティブな元素よりなるイオン、例えばCs+イオンを
用いて各元素のイオン化率を測定した結果を第2図に示
す。第2図と第1図を比較して、各元素の二次イオン化
率は、互いに相補的な関係を保っており、0‐イオンな
どのエレクトロネガテイブな元素よりなるイオン照射の
場合、高いイオン化率を示す元素は、Cs+イオンなど
のェレクトロポジティプな元素よりなるイオン照射の場
合には低いイオン化率を示していることがわかる。以上
は、一次イオンとして、ェレクトロポジティブな元素よ
りなるイオン、またはェレクト。In this case, the difference in ionization rate of the elements is more than five orders of magnitude, and the spectral intensity also appears in a state that reflects this ionization rate. In addition, the results of measuring the ionization rate of each element using ions consisting of so-called electropositive elements, such as Cs + ions, which have low electronegativity, in other words, high electronegativity, as the primary ion species. Shown in Figure 2. Comparing Figure 2 and Figure 1, the secondary ionization rates of each element maintain a complementary relationship with each other, and in the case of ion irradiation consisting of electronegative elements such as 0-ions, the ionization rate is high. It can be seen that the ionization rate of elements exhibiting this is low when irradiated with ions made of electropositive elements such as Cs+ ions. The above are primary ions, or electropositive ions.
ネガティブな元素よりなるイオンを利用した場合の結果
であるが、同様な効果は、ェレクトロポジティプな元素
よりなる気体またはェレクト。ネガティブな元素よりな
る気体を試料室に導入した場合にも得られる。一方従来
技術では、次のような分析手段で分析が進められている
。This is the result when using ions made of negative elements, but a similar effect can be obtained using gases or electropositive elements. It can also be obtained when a gas consisting of a negative element is introduced into the sample chamber. On the other hand, in the prior art, analysis is proceeding using the following analysis means.
{1} 試料室を高真空に保ち、一次イオンとして単原
子(例えば0、Ne、Ar、Nなど)また二嫁子(Qな
ど)イオンを利用する。{1} The sample chamber is kept in a high vacuum, and monatomic (for example, 0, Ne, Ar, N, etc.) or dichotomous (Q, etc.) ions are used as primary ions.
【21 一次イオンとして不活性イオン(例えば〜十、
Ne+、N+など)を用い、試料室に活性ガス(02な
ど)導入する。[21 Inert ions as primary ions (e.g. ~10,
Introduce active gas (02, etc.) into the sample chamber.
・上記‘11では元素によるイオン化率の差は大きくス
ペクトル強度から直接定量値を求めることは困難であり
、種々の補正法が試みられているが、未だ精度のよい分
析法が見出されていない。・In '11, the difference in ionization rate between elements is large and it is difficult to directly determine quantitative values from the spectral intensity. Various correction methods have been attempted, but an accurate analytical method has not yet been found. .
‘21に関しても、特定元素のイオン化率の向上は望め
るが、感度差は、ちぢまらず、定量分析を実行する場合
には、二次イオン強度の補正が必要である。以上簡単に
記したように、従来法では二次イオン化率の元素による
差が著しく舞なり、スペクトル強度より定量値を算出す
ることが困難なばかりでなく、二次イオン強度の補正法
も確立されておらず定量分析への道が閉ぎされていた。
本発明は以上の如き質量分析計を用いる試料分析におけ
る問題点を解決するためになされたものである。Regarding '21, although an improvement in the ionization rate of specific elements can be expected, the difference in sensitivity does not decrease, and when performing quantitative analysis, it is necessary to correct the secondary ion intensity. As briefly mentioned above, in the conventional method, the difference in secondary ionization rate between elements varies significantly, and it is not only difficult to calculate a quantitative value from the spectral intensity, but also a correction method for the secondary ion intensity has not been established. Therefore, the path to quantitative analysis was closed.
The present invention has been made in order to solve the problems in sample analysis using a mass spectrometer as described above.
次に本発明を、その基本的な考え方および実施例につき
詳述する。Next, the present invention will be explained in detail with respect to its basic concept and embodiments.
本発明の原理は、一次イオンとしてェレクトロポジティ
ブな元素よりなるものを用い、かつ試料室に、イオン化
率に対し上記一次イオンに相補的役割をもつェレクトロ
ネガティプな元素よりなる気体を導入することか、もし
くは、一次イオンとしてェレクトロネガティブな元素よ
りなるものを用い、かつ試料室に、イオン化率に対し上
記一次イオンに相補的役割をもつェレクトロポジティブ
な元素よりなる気体を導入することか、により、各元素
のイオン化率をほぼ等しく保つことにより、スペクトル
強度より直接定量値を求めることにある。上記において
、ェレクトロポジティブな元素は、例えばアルカリ金属
、アルカリ士類金属元素の如きものであり、ェレクトロ
ネガティブな元素は、例えばハロゲン族元素、酸素、ィ
オウ、窒素、リンの如き元素である。The principle of the present invention is to use an electropositive element as the primary ion, and to introduce into the sample chamber a gas consisting of an electronegative element that has a complementary role to the primary ion in terms of ionization rate. Or, using an electronegative element as the primary ion and introducing into the sample chamber a gas containing an electropositive element that has a complementary role to the primary ion in terms of ionization rate. By keeping the ionization rate of each element approximately equal, quantitative values can be determined directly from the spectral intensity. In the above, electropositive elements include, for example, alkali metals and alkali metal elements, and electronegative elements include, for example, halogen group elements, oxygen, sulfur, nitrogen, and phosphorus.
また、ェレクトロポジティブな元素よりなる一次イオン
を発生さすには、例えばK十を発生さすには酸素の如き
ガスのイオン化したものをその化合物に照射することに
よって行なうことができる。第3図は、一次イオンとし
て、ヱレクトロポジティブなCs十イオンを利用し、試
料室にェレクトロネガテイブな02ガスを導入し、各元
素の相対二次イオン化率を求めたものである。Further, to generate primary ions of electropositive elements, for example, K0 can be generated by irradiating the compound with an ionized gas such as oxygen. In FIG. 3, the relative secondary ionization rate of each element was determined using electropositive Cs 10 ions as primary ions and introducing electronegative 02 gas into the sample chamber.
第3図より、相対二次イオンイり率‘ま、ほぼ一桁のば
らつきにおさまっており、従来の5桁程度のばらつきに
比較して著しく改善されていることがわかる。ここでは
、一次イオンとしてCs十イオンを用い、02ガスを導
入した結果について記したが、Na+、K+イオンと0
2ガスやN2ガスとの組合わせにおいても同様の効果が
得られることも同様にして確認することができた。また
、一次イオンと試料室導入気体の電気極性が上記の反対
の場合、すなわちェレクトロネガテイブなイオンとヱレ
クトロポジティプなガスを利用する場合も全く同様の効
果が認められた。以上の結果から、本発明により、質量
分析計による試料分析において次のような効果が得られ
ることが明らかとなった。From FIG. 3, it can be seen that the variation in the relative secondary ion failure rate has been suppressed to approximately one digit, which is a significant improvement compared to the conventional variation of about five digits. Here, we have described the results of using Cs 10 ions as primary ions and introducing 02 gas, but Na+, K+ ions and
It was also confirmed in the same manner that similar effects could be obtained in combination with 2 gas and N2 gas. Furthermore, exactly the same effect was observed when the electrical polarities of the primary ions and the gas introduced into the sample chamber were opposite to those described above, that is, when electronegative ions and electropositive gas were used. From the above results, it has become clear that the present invention provides the following effects in sample analysis using a mass spectrometer.
【11各元素の二次イオン化率が著しく向上し、高感渡
分析が可能になる。[11] The secondary ionization rate of each element is significantly improved, making highly sensitive analysis possible.
‘21 各元素の二次イオン化率がほぼ一桁以内におさ
まり、定量精度が向上する。'21 The secondary ionization rate of each element is approximately within one digit, and the quantitative accuracy is improved.
第1図は、一次イオンとして13.球eVの○‐イオン
を用いて、高真空中(〜10‐7Ton)で測定した各
元素の二次イオン化率を示す図、第2図は、一次イオン
として16.球eVのCS十イオンを用いて、高真空中
(〜10‐7Tom)で測定した各元素の二次イオン化
率を示す図、第3図は、一次イオンとしてCs十イオン
を用いて試料室に02ガスを導入して測定した各元素の
二次イオン化率を示す図である。
弟/図
多2図
浄l
ミ
ミ
ぷ
妹、チ 汐 号
移る図
鴇ト
雫
!・
麻子番号Figure 1 shows 13. as primary ions. Figure 2 is a diagram showing the secondary ionization rate of each element measured in high vacuum (~10-7Ton) using spherical eV ○-ions as primary ions. Figure 3 shows the secondary ionization rate of each element measured in high vacuum (~10-7 Tom) using spherical eV CS ions. FIG. 2 is a diagram showing the secondary ionization rate of each element measured by introducing 02 gas. Younger brother/Zuta 2 Zujol Mimi Pu sister, Chi Shio Go to Zuto Shizuku!・ Asako number
Claims (1)
生する試料原子または分子による二次イオンを質量分析
計にかけて試料分析を行なう二次イオン分析法において
、一次イオン種としてエレクトロポジテイブな元素より
なるものを用い、かつ試料室にエレクトロネガテイブな
元素よりなる気体を導入することによるか、もしくは、
一次イオン種としてエレクトロネガテイブな元素よりな
るものを用い、かつ試料室にエレクトロポジテイブな元
素よりなる気体を導入することを特徴とする試料分析法
。 2 前記エレクトロポジテイブな元素は、アルカリ金属
又はアルカリ土類金属元素の中から選ばれた少なくとも
一種であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の試料分析法。 3 前記エレクトロネガテイブな元素は、ハロゲン族元
素、酸素、イオウ、窒素、リンの中から選ばれた少なく
とも一種であることを特徴とする特許請求の第1項又は
第2項記載の試料分析法。[Claims] 1. In a secondary ion analysis method in which a sample is irradiated with an ion beam and secondary ions generated by sample atoms or molecules secondarily generated from the sample are analyzed by a mass spectrometer, primary ion species are by using an electropositive element as the sample chamber and introducing a gas consisting of an electronegative element into the sample chamber, or
A sample analysis method characterized by using an electronegative element as a primary ion species and introducing a gas containing an electropositive element into the sample chamber. 2. The sample analysis method according to claim 1, wherein the electropositive element is at least one selected from alkali metals and alkaline earth metal elements. 3. The sample analysis method according to claim 1 or 2, wherein the electronegative element is at least one selected from halogen group elements, oxygen, sulfur, nitrogen, and phosphorus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51046589A JPS6018935B2 (en) | 1976-04-26 | 1976-04-26 | Sample analysis method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51046589A JPS6018935B2 (en) | 1976-04-26 | 1976-04-26 | Sample analysis method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS52130389A JPS52130389A (en) | 1977-11-01 |
JPS6018935B2 true JPS6018935B2 (en) | 1985-05-13 |
Family
ID=12751467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP51046589A Expired JPS6018935B2 (en) | 1976-04-26 | 1976-04-26 | Sample analysis method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6018935B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0832533B2 (en) * | 1987-09-04 | 1996-03-29 | タコ ベル | Multi-compartment container placement device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2688488B2 (en) * | 1987-12-23 | 1997-12-10 | 科学技術振興事業団 | Micro probe surface analyzer |
-
1976
- 1976-04-26 JP JP51046589A patent/JPS6018935B2/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0832533B2 (en) * | 1987-09-04 | 1996-03-29 | タコ ベル | Multi-compartment container placement device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS52130389A (en) | 1977-11-01 |
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