JPS60195857A - 表面分析装置 - Google Patents
表面分析装置Info
- Publication number
- JPS60195857A JPS60195857A JP59051243A JP5124384A JPS60195857A JP S60195857 A JPS60195857 A JP S60195857A JP 59051243 A JP59051243 A JP 59051243A JP 5124384 A JP5124384 A JP 5124384A JP S60195857 A JPS60195857 A JP S60195857A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- analysis sample
- analysis
- sample
- electron
- emitted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
- H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission
- H01J49/161—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission using photoionisation, e.g. by laser
- H01J49/164—Laser desorption/ionisation, e.g. matrix-assisted laser desorption/ionisation [MALDI]
-
- 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
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (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】
〔発明の技術分野〕
この発明は安定にＬＡＭＭＡ （Ｌａｓａｒ Ｍｌｃｒ
ｏ ＭａｓｓＡｎａｌｙｓｅｒ）分析を行なう表面分析
装置に関するものである。
ｏ ＭａｓｓＡｎａｌｙｓｅｒ）分析を行なう表面分析
装置に関するものである。
ＬＡＭＭＡは固体表面の組成分析、不純物濃度の分析を
行なう分析手法である。従来のＬＡＭＭＡ分析装置の構
成を第１図に示す。図中、１は分析すべき試料、２は大
出力パルスレーザ−光、３は分析試料１から放出する二
次負イオン、４はイオン加速電極、５は飛行時間形の質
量分析針、１０は真空容器、１ノは真空Ｉンプ、１２は
入射用窓、１．９Ｆｉレーデ−光源、１４はイオン加速
電源であり、その動作は以下のとおりである。
行なう分析手法である。従来のＬＡＭＭＡ分析装置の構
成を第１図に示す。図中、１は分析すべき試料、２は大
出力パルスレーザ−光、３は分析試料１から放出する二
次負イオン、４はイオン加速電極、５は飛行時間形の質
量分析針、１０は真空容器、１ノは真空Ｉンプ、１２は
入射用窓、１．９Ｆｉレーデ−光源、１４はイオン加速
電源であり、その動作は以下のとおりである。
大田カッ４ルスレーデー光２を分析試料１に照射すると
、その表面は瞬時に昇温し、表面構成物質が蒸発気化し
てプラズマが発生する。プラズマ中のイオン３（二次負
イオンと称する）＃′ｉイオン加速電極４によって引出
され、数１００６Ｖ〜１ ｋｅＶ程度に加速された後、
飛行時間形質量分析計５によってその質量が分析される
。そして分析試料１の組成あるいは不純物濃度が同定さ
れる。
、その表面は瞬時に昇温し、表面構成物質が蒸発気化し
てプラズマが発生する。プラズマ中のイオン３（二次負
イオンと称する）＃′ｉイオン加速電極４によって引出
され、数１００６Ｖ〜１ ｋｅＶ程度に加速された後、
飛行時間形質量分析計５によってその質量が分析される
。そして分析試料１の組成あるいは不純物濃度が同定さ
れる。
このＬＡＭＭＡには次のような重大な欠点がある。
つまシ分析試料１が電気的絶縁性の高い物質でありかつ
負の二次イオ／３を分析する場合には、試料１の表面電
位が変化するために、後続の二次イオンの運動エネルギ
ーが変動する。つまシ負の二次イオンと同時に大量の電
子が分析試料１０表面から放出し、試料１０表面が高い
正電位となるために１後続の負イオンが放出しなくなる
。その結果、分析が不能となる。
負の二次イオ／３を分析する場合には、試料１の表面電
位が変化するために、後続の二次イオンの運動エネルギ
ーが変動する。つまシ負の二次イオンと同時に大量の電
子が分析試料１０表面から放出し、試料１０表面が高い
正電位となるために１後続の負イオンが放出しなくなる
。その結果、分析が不能となる。
本発明はこれらの欠点を除去するため、分析試料を磁場
の中に設置し、試料から放出する二次電子を試料表面に
戻すことによって、表面電位の大きな変動を防ぎ分析を
可能とし、分析精度の向上を図る表面分析装置を提供す
ることを目的とする。
の中に設置し、試料から放出する二次電子を試料表面に
戻すことによって、表面電位の大きな変動を防ぎ分析を
可能とし、分析精度の向上を図る表面分析装置を提供す
ることを目的とする。
本発明は、真空中でレーザー光もしくはイオンビームを
分析試料に照射してプラズマを発生させる手段と、この
手段で発生したプラズマ中のイオンを引出して加速する
イオン加速電極と、このイオン加速電極で引出されたイ
オンの質量を分析する飛行時間形質量分析計とよりなる
表面分析装置において、前記分析試料から放出する電子
を分析試料に戻すように、分析試料の表面に平行になる
ように磁力線を発生する手段を設けたことを特徴とする
表面分析装置である。
分析試料に照射してプラズマを発生させる手段と、この
手段で発生したプラズマ中のイオンを引出して加速する
イオン加速電極と、このイオン加速電極で引出されたイ
オンの質量を分析する飛行時間形質量分析計とよりなる
表面分析装置において、前記分析試料から放出する電子
を分析試料に戻すように、分析試料の表面に平行になる
ように磁力線を発生する手段を設けたことを特徴とする
表面分析装置である。
第２図は本発明の一実施例であって、１は分析試料、２
Ｆｉ大出力ノチルスレーザー光、３は分析試料１から放
出する二次負イオン、４はイオン加速電極、５は飛行時
間形質量分析計、６は紙面に垂直な磁力線、７は分析試
料１から放出する電子、８はＮ極永久磁石、９はＳ極永
久磁石、１０＃−１：真空容器、１ノは真空ボン！、ノ
２はレーザー光２の入射用窓、１３はレーデ−光源、１
４・・・イオン加速電源である。なお、図面では試料台
は省略しである。
Ｆｉ大出力ノチルスレーザー光、３は分析試料１から放
出する二次負イオン、４はイオン加速電極、５は飛行時
間形質量分析計、６は紙面に垂直な磁力線、７は分析試
料１から放出する電子、８はＮ極永久磁石、９はＳ極永
久磁石、１０＃−１：真空容器、１ノは真空ボン！、ノ
２はレーザー光２の入射用窓、１３はレーデ−光源、１
４・・・イオン加速電源である。なお、図面では試料台
は省略しである。
次に動作を説明すると、大出力パルスレーデ−光２の照
射によって、分析試料１の表面は急激に昇温して蒸発し
プラズマが発生する。グラズマ中ＫＶｉ正負イオン、−
子が存在する。イオン加速成極４を分析試料１の表面よ
シ正電位に保てばプラズマ中の負イオン３および電子７
が引出され加速をうける。この際、磁力線６が分析試料
Ｉの表面に平行ｅこ印加されているため、加速をうけた
電子７はその軌道が曲げられて分析試料１の表面に戻り
、電子７が放出したために試料表面に生じた正電荷をう
ち消して表面電位の変動を抑えることができる。
射によって、分析試料１の表面は急激に昇温して蒸発し
プラズマが発生する。グラズマ中ＫＶｉ正負イオン、−
子が存在する。イオン加速成極４を分析試料１の表面よ
シ正電位に保てばプラズマ中の負イオン３および電子７
が引出され加速をうける。この際、磁力線６が分析試料
Ｉの表面に平行ｅこ印加されているため、加速をうけた
電子７はその軌道が曲げられて分析試料１の表面に戻り
、電子７が放出したために試料表面に生じた正電荷をう
ち消して表面電位の変動を抑えることができる。
一方、分析試料ｌから放出する負イオン３は電子７に比
べて、質量が極端に大なるために磁力線６の影響をほと
んど受けずにイオン加速電極４を通過して飛行時間形質
量分析計５に進入し、分析がなされる。
べて、質量が極端に大なるために磁力線６の影響をほと
んど受けずにイオン加速電極４を通過して飛行時間形質
量分析計５に進入し、分析がなされる。
なお、磁力ｉ＋１！６の強度の最適値は次のように定め
られる。つまシ第３図は磁力ｌ１ｌｊＫ垂直に運動する
荷電粒子の軌道曲率半径を算出するものであって、横軸
挫は荷電粒子の運動エネルギー（ｅＶ）、縦軸ｒ１は荷
電粒子の軌道曲率半径（−１図中の直線の）やラメ−タ
ーＨは磁界の強さくエルステッド：０ａｒ）を表わして
いる。例えば運動エネルギー４００ ｅＶの荷電粒子が
５００エルステツドの磁界中を磁力線に垂直に運動する
場合軌道の曲率半径ｒｌは ｒｌ＝６・Ｖ７′ｖｒＶ（ａ＋＋） −−・（１１とな
ることを示している。Ｍｌは荷電粒子の質量数（ａｍｕ
）であって、荷電粒子が水素イオンである場合には−−
１であるから ｒＨ＝６ （ｔｍ） 聞・川・（２） となる。荷電粒子が電子の場合には質量数は水素の約１
／２０００と考えてよいから一＝１／２０００、’、
ｒ＠中６１５０＝０．１２ （３） ・・・・・・・・
・（３）である。
られる。つまシ第３図は磁力ｌ１ｌｊＫ垂直に運動する
荷電粒子の軌道曲率半径を算出するものであって、横軸
挫は荷電粒子の運動エネルギー（ｅＶ）、縦軸ｒ１は荷
電粒子の軌道曲率半径（−１図中の直線の）やラメ−タ
ーＨは磁界の強さくエルステッド：０ａｒ）を表わして
いる。例えば運動エネルギー４００ ｅＶの荷電粒子が
５００エルステツドの磁界中を磁力線に垂直に運動する
場合軌道の曲率半径ｒｌは ｒｌ＝６・Ｖ７′ｖｒＶ（ａ＋＋） −−・（１１とな
ることを示している。Ｍｌは荷電粒子の質量数（ａｍｕ
）であって、荷電粒子が水素イオンである場合には−−
１であるから ｒＨ＝６ （ｔｍ） 聞・川・（２） となる。荷電粒子が電子の場合には質量数は水素の約１
／２０００と考えてよいから一＝１／２０００、’、
ｒ＠中６１５０＝０．１２ （３） ・・・・・・・・
・（３）である。
さて実際のＬＡＭＭＡ分析にあたっては分析試料（第２
図の１）の寸法は１ｃＩｎφ程度である。よって、試料
表面から放出した二次電子（第２図の７）が表面に戻る
Ｋはｒｍ ＝ ０．０２ ｃｍ程度あれば充分である。
図の１）の寸法は１ｃＩｎφ程度である。よって、試料
表面から放出した二次電子（第２図の７）が表面に戻る
Ｋはｒｍ ＝ ０．０２ ｃｍ程度あれば充分である。
分析試料表面に発生したプラズマから放出するイオン、
電子の初速度は１０ ｅＶ以下と考えられるから、電子
九ついて、上記ｒＨミ０．０２鉤を得る磁界の強さは５
００エルステツドとなることが第３図よりわかる。
電子の初速度は１０ ｅＶ以下と考えられるから、電子
九ついて、上記ｒＨミ０．０２鉤を得る磁界の強さは５
００エルステツドとなることが第３図よりわかる。
一方、５００エルステツドの磁界中での水素イオンの軌
道曲率半径はｒＨ＝１ａｙ＋であって、電子よルはるか
に大である。イオン加速電極、飛けば、電子は試料表面
に戻るのに対し、水素イオンよシ高いイオンは試料表面
に戻ることなく、飛行時間溶質量分析計で検出され、分
析が行なわれることＫなる。
道曲率半径はｒＨ＝１ａｙ＋であって、電子よルはるか
に大である。イオン加速電極、飛けば、電子は試料表面
に戻るのに対し、水素イオンよシ高いイオンは試料表面
に戻ることなく、飛行時間溶質量分析計で検出され、分
析が行なわれることＫなる。
以上は線源に大出力レーザーを用いた例について説明し
たが、イオンビームで試料表面を照射して二次イオンを
発生させる二次イオン質量分析計にも適用できる。
たが、イオンビームで試料表面を照射して二次イオンを
発生させる二次イオン質量分析計にも適用できる。
々お、永久磁石８，９は異極を対向させた２個でもよく
、Ｃ形の１個でもよい。磁力線が試料表面に平行であれ
ばよい。また、永久磁石は電磁石に置き換えてもよい。
、Ｃ形の１個でもよい。磁力線が試料表面に平行であれ
ばよい。また、永久磁石は電磁石に置き換えてもよい。
以上説明したように本発明においては、ＬＡＭＭＡ Ｋ
よる負イオン分析の際に同時に発生する電子を、マグネ
ティックフィールドによって試料表面に追い返すために
試料表面の帯電が緩和され分析が可能となり、分析精度
の上る利点がある。
よる負イオン分析の際に同時に発生する電子を、マグネ
ティックフィールドによって試料表面に追い返すために
試料表面の帯電が緩和され分析が可能となり、分析精度
の上る利点がある。
第１図［ａ）は従来のＬＡＭＭＡ分析装置を示す正面略
図、第１図（ｂ）は同図（１）のＡ−に線断面略図、第
２図ｉａ）は本発明の一実施例を示す平面略図、第２図
（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線断面略図、第３図は磁
力線に垂直に運動する荷電粒子の軌道半径を算出する特
性図である。 １・・・分析試料、２・・・人出カッ＋ルスレーデー光
、３・・・分析試料１から放出する二次負イオン、４・
・・イオン加速電極、６・・・飛行時間溶質量分析計、
６・・・紙面に垂直な磁力線、７・・・分析試料１から
放出する電子、８・・・Ｎ極永久磁石、９・・・Ｓ極永
久磁石、１０・・・真空容器、１ノ・・・真空ポンダ、
１２・・・レーデ−光２の入射用窓、１３川レーザー光
源、１４・・・イオン加速電源。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 （ａ） （ｂ） 第２図 （ａ） （ｂ） ０８ 第３図 Ｕ （ｅ Ｖ）
図、第１図（ｂ）は同図（１）のＡ−に線断面略図、第
２図ｉａ）は本発明の一実施例を示す平面略図、第２図
（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線断面略図、第３図は磁
力線に垂直に運動する荷電粒子の軌道半径を算出する特
性図である。 １・・・分析試料、２・・・人出カッ＋ルスレーデー光
、３・・・分析試料１から放出する二次負イオン、４・
・・イオン加速電極、６・・・飛行時間溶質量分析計、
６・・・紙面に垂直な磁力線、７・・・分析試料１から
放出する電子、８・・・Ｎ極永久磁石、９・・・Ｓ極永
久磁石、１０・・・真空容器、１ノ・・・真空ポンダ、
１２・・・レーデ−光２の入射用窓、１３川レーザー光
源、１４・・・イオン加速電源。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 （ａ） （ｂ） 第２図 （ａ） （ｂ） ０８ 第３図 Ｕ （ｅ Ｖ）
Claims (1)
- 真９中でレーザー光もしくはイオンビームを分析試料に
照射してプラズマを発生させる手段と、この手段で発生
したプラズマ中のイオンを引出して加速するイオン加速
電極と、このイオン加速電極で引出され九イオンの質量
を分析する飛行時間形質量分析計とよりなる表面分析装
置において、前記分析試料から放出する電子を分析試料
に戻すように１分析試料の表面ｅζ平行になるように磁
力線を発生する手段を設けたことを特徴とする表面分析
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051243A JPS60195857A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | 表面分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051243A JPS60195857A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | 表面分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60195857A true JPS60195857A (ja) | 1985-10-04 |
Family
ID=12881504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59051243A Pending JPS60195857A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | 表面分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60195857A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109706309A (zh) * | 2017-10-26 | 2019-05-03 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种基于激光冲击强化等离子体冲击波约束方法 |
-
1984
- 1984-03-19 JP JP59051243A patent/JPS60195857A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109706309A (zh) * | 2017-10-26 | 2019-05-03 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种基于激光冲击强化等离子体冲击波约束方法 |
| CN109706309B (zh) * | 2017-10-26 | 2020-10-09 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种基于激光冲击强化等离子体冲击波约束方法 |
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