JPS61148758A - Surface analyzer - Google Patents
Surface analyzerInfo
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- JPS61148758A JPS61148758A JP59268586A JP26858684A JPS61148758A JP S61148758 A JPS61148758 A JP S61148758A JP 59268586 A JP59268586 A JP 59268586A JP 26858684 A JP26858684 A JP 26858684A JP S61148758 A JPS61148758 A JP S61148758A
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- filament
- ions
- secondary particles
- negatively charged
- charged ions
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- Pending
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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 Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は固体の表面の組成會同足する表面分析装置に関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a surface analysis device that determines the composition of the surface of a solid.
〈従来の技術〉
二次イオン質量分析計は分析すべき試料に加速したイオ
ン(−次イオンと称する)を衝突させ、試料から放出さ
れた二次イオンを質量分析計に導いて、その質量を同定
し、試料の分析を行うもめである。その従来の一例を第
3図に示す。同図に示されるよう゛に、真空ポンプ8の
付設された真空容器7内には、分析試料3が設置される
と共に分析試料3の上方にはイオン源1が配置され、更
に分析試料3の斜め上方には質量分析形5が配置され、
またこの質量分析計5は真空容器7外に設置された増幅
器6に接続されて′いる。<Prior art> A secondary ion mass spectrometer collides accelerated ions (referred to as -order ions) with a sample to be analyzed, guides the secondary ions emitted from the sample to a mass spectrometer, and calculates their mass. It is a struggle to identify and analyze samples. An example of the conventional method is shown in FIG. As shown in the figure, an analysis sample 3 is installed in a vacuum container 7 equipped with a vacuum pump 8, an ion source 1 is placed above the analysis sample 3, and an ion source 1 is placed above the analysis sample 3. A mass spectrometer 5 is placed diagonally above.
The mass spectrometer 5 is also connected to an amplifier 6 installed outside the vacuum vessel 7.
とのような二次イオン質量分析計は次の様に使用する。Secondary ion mass spectrometers such as
まず、真空容器7を真空デンプ8で充分に排気した後、
イオン源1で発生させた加速イオンビーム2を分析試料
3に照射する。これによって試料3の表面の原子はスパ
ッターして表面から外へ飛散する。ス/JFツタ−した
原子の中の一部はイオン化している。これが二次イオン
4である。二次イオン4を質量分析計5に導いてその質
tt’を分析し、電気信号として取多出す。その電気信
号音増幅器6で増幅して記録し、試料3の組成を分析す
る。First, after fully evacuating the vacuum container 7 with the vacuum starch 8,
An analysis sample 3 is irradiated with an accelerated ion beam 2 generated by an ion source 1 . As a result, atoms on the surface of the sample 3 are sputtered and scattered away from the surface. Some of the stuttered atoms are ionized. This is the secondary ion 4. The secondary ions 4 are introduced into a mass spectrometer 5 to analyze their quality tt', and are extracted as electrical signals. The electric signal is amplified and recorded by the sound amplifier 6, and the composition of the sample 3 is analyzed.
〈発明が解決しようとする問題点〉
試料3から放出する二次イオン4の中には、正電荷のも
のと負電荷のものがあシ、試料の推知1表面の酸化状態
によって正・負二次イオンの含有比が異なるから、試料
3について精度のよい分析全行なうには、正・負二次イ
オンの両方全同時に調べる必要がある。<Problems to be solved by the invention> Among the secondary ions 4 emitted from the sample 3, there are those with a positive charge and those with a negative charge. Since the secondary ions have different content ratios, it is necessary to examine both positive and negative secondary ions at the same time in order to perform accurate analysis of sample 3.
しかし、上述した従来の二次イオン質量分析計において
正電荷二次イオンの測定と負電荷二次イオンの測定全行
うには試料3と質量分析計5の一位関係を逆転する必要
があり、この←に時間金製する。そのために従来の二次
イオン質量分析計においては、正自負二次イオンを同時
に測定することは困難である。正二次イオン測定後、可
急的すみやかに負電荷イオン金測定し友としても試料の
状態が変化してしまっていて、分析に大きな誤差が混入
することになる。However, in order to perform both measurements of positively charged secondary ions and negatively charged secondary ions with the conventional secondary ion mass spectrometer described above, it is necessary to reverse the positional relationship between the sample 3 and the mass spectrometer 5. Time is spent on this ←. Therefore, in conventional secondary ion mass spectrometers, it is difficult to simultaneously measure positive and negative secondary ions. Even if negative charged ions of gold were measured as soon as possible after measuring positive secondary ions, the state of the sample would have changed and a large error would be introduced into the analysis.
本発明はこれらの欠点を除去し、負電荷二次イオンはそ
のまま分析し、正電荷二次イオン及びス/4’ツター原
子は電子を付加して、負電荷のイオンに転じて分析する
ことができ、しかも負イオン、正イオン及びスA!ツタ
ー原子についての分析を同時に行うことのできる表面分
析装置全提供することを目的とする。The present invention eliminates these drawbacks, and allows negatively charged secondary ions to be analyzed as they are, while positively charged secondary ions and S/4' tutter atoms can be converted into negatively charged ions by adding electrons and analyzed. Yes, negative ions, positive ions, and suA! The object of the present invention is to provide a complete surface analysis device that can simultaneously perform an analysis of Tutar atoms.
〈問題点を解決するための手段〉
斯かる目的を達成する本発明の表面分析装置に係る構成
は加速した一次ビームで試料’t 衝撃して該試−料表
面から二次ビームを放出させ、該二次ビームを電荷変換
器に通過させ質量分析計にてその質i−全分析する表面
分析vettにおいて、前記電荷変換器は円筒形外囲器
の円部に同心状□ に円形の熱電子発生用フィラメン?
?配すると共に該フィラメントに対して前記円筒形外囲
器′にわずかに負の電圧を印加することにより、該フィ
ラメントから発生する熱電子を当該フィラメントの中央
に集中させて電子IK’に形成させてなることを特徴と
する。<Means for Solving the Problems> The structure of the surface analysis apparatus of the present invention that achieves the above object is to impact a sample with an accelerated primary beam and emit a secondary beam from the surface of the sample; In surface analysis, the secondary beam is passed through a charge converter and its quality is completely analyzed by a mass spectrometer. Filamen for development?
? By applying a slightly negative voltage to the cylindrical envelope' with respect to the filament, the thermoelectrons generated from the filament are concentrated in the center of the filament and formed into electrons IK'. It is characterized by becoming.
く作 用〉
加速したイオンビーム又は原子ビーム(これら七−次ビ
ームと総称するンで試料を衝撃すると、試料表面から正
イオン、負イオン及び原子(これらを二次粒子と総称す
る)がスパッターする。この二次粒子は電荷変換器を通
過する。Effect> When a sample is bombarded with an accelerated ion beam or atomic beam (collectively referred to as a seventh-order beam), positive ions, negative ions, and atoms (collectively referred to as secondary particles) are sputtered from the sample surface. .This secondary particle passes through a charge converter.
この電荷変換器内においては、フィラメントから発生し
た熱電子がこのフィラメントの中央部付近に集中して電
子雲が形成されておシ、この電子雲中に二次粒子が突入
する。二次粒子が原子の場合には、この原子は電子雲中
の電子を1個捕獲して負電荷イオンに変換して電荷変換
器から射出する。二次粒子が正電荷イオンの場合には、
この正電荷イオンは電子雲中の電子を捕獲して中和し、
もう1個の電子を捕獲して負電荷イオンに変換した後、
電荷変換器から射出する。原子の場合も正電荷イオンの
場合も、負電荷イオンに転じた後は、電子真中の電子と
の間に電気的斥力が生じ、それ以上の電子の付着は起き
ない。また二次粒子が負電荷イオンの場合は、電子雲中
の電子との間に電気的斥力が生じるため、負電荷イオン
はそのまま電荷変換器から射出する。つt、b、電荷変
換器に入射する二次粒子が原子、正電荷イオン及び負電
荷イオンのいずれかであっても、出射する際には負電荷
イオンとなっている。、この負電荷イオンは質量分析計
によプ質量が分析され1.試料表面の組成が固定される
こととなる。In this charge converter, thermoelectrons generated from the filament are concentrated near the center of the filament to form an electron cloud, and secondary particles rush into this electron cloud. When the secondary particles are atoms, this atom captures one electron in the electron cloud and converts it into a negatively charged ion, which is ejected from the charge converter. When the secondary particles are positively charged ions,
These positively charged ions capture and neutralize electrons in the electron cloud,
After capturing another electron and converting it into a negatively charged ion,
Ejected from the charge converter. In the case of both atoms and positively charged ions, after they turn into negatively charged ions, electrical repulsion occurs between them and the electron in the center, and no further electrons attach. When the secondary particles are negatively charged ions, electrical repulsion occurs between them and the electrons in the electron cloud, so the negatively charged ions are directly ejected from the charge converter. Even if the secondary particles that enter the charge converter are atoms, positively charged ions, or negatively charged ions, they become negatively charged ions when emitted. , the mass of this negatively charged ion is analyzed by a mass spectrometer and 1. The composition of the sample surface will be fixed.
く実施例〉
以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。Embodiment> Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第2図に示すように真空ポンプ8の付設された真空容器
7内には分析試料3が設置されると共に分析試料3の上
方には一次ビーム源16が配置され、更に分析試料3の
斜め上方には電荷変換器10.質量分析計5が順に配置
され、またこの質量分析計5は真空容器7外に設置され
た増幅器6に接続されている。As shown in FIG. 2, an analysis sample 3 is placed in a vacuum container 7 equipped with a vacuum pump 8, and a primary beam source 16 is placed above the analysis sample 3, and further diagonally above the analysis sample 3. is a charge converter 10. A mass spectrometer 5 is arranged in sequence, and this mass spectrometer 5 is connected to an amplifier 6 installed outside the vacuum vessel 7.
電荷変換器10においては、第1図に示すように円筒形
外囲器120内部に円形の熱電子発主用フィラメント1
3が同心状に配されると共にこのフィラメント13には
フィラメント点火用電源14が接続される一方、円筒形
外囲器12には直流電源15により前記フィラメント1
3に対して数V低い電圧が印加されている。電源14に
より加熱され良熱電子発生用フィラメント13からは大
量の熱電子が放出され、この熱電子はフィラメント13
の電位が外囲器12よりも数V高く維持されているため
、フィラメント13の中心近傍に集中して電子雲を形成
している。このよ2な電子雲中にスノ母ツタ−した原。In the charge converter 10, as shown in FIG.
3 are arranged concentrically and a power source 14 for filament ignition is connected to the filament 13, while a DC power source 15 connects the filament 1 to the cylindrical envelope 12.
A voltage several volts lower than 3 is applied. A large amount of thermoelectrons are emitted from the filament 13 for generating hot electrons heated by the power source 14, and these thermoelectrons are heated by the filament 13.
Since the potential of the filament 13 is maintained several volts higher than that of the envelope 12, an electron cloud is formed concentrated near the center of the filament 13. In this cloud of electrons, there is a field of snow vines.
子が突入すると、この原子は電子雲中の原子を捕獲して
負電荷イオンに変換して電荷変換器がら出射する。また
このような電子雲に正電荷の二次イオンが突入すると、
このイオンは電子雲中の電子を捕獲して中和し、更にも
う1個の電子を付着して負電子のイオン10に変換され
るのに対し、負電荷の二次イオンが電子雲に突入すると
、電気的な排斥力が作用して電子の捕獲・付着は起きず
、この二次イオンはそのtま外囲器23から飛び出すこ
ととなる。When the particles enter, these atoms capture atoms in the electron cloud, convert them into negatively charged ions, and exit from the charge converter. Also, when positively charged secondary ions rush into such an electron cloud,
This ion captures an electron in the electron cloud, neutralizes it, attaches another electron, and is converted into a negative electron ion 10, while negatively charged secondary ions rush into the electron cloud. Then, an electrical repulsion force acts, and the capture and attachment of electrons does not occur, and these secondary ions fly out of the envelope 23 for the time being.
上記構成を有する本実施例の表面分析装置は次の様に使
用する。The surface analysis device of this embodiment having the above configuration is used as follows.
まず、真空容器7と真空ポンプ8で充分に排気する。−
次ビーム源16で高速のイオンビームあるいは原子線(
−次ピーム17)を作り、それで分析試料3を衝撃する
。試料3から放出するスパッター原子および正合負電荷
の二次イオンからなる二次粒子9を電荷変換器10に導
く。この電荷変換器10に入射する二次粒子9のうち、
負、電荷の二次イオンはそのまま通過して質量分析計5
にて質量が弁別され、電気信号となって増幅器6で増幅
されて記録される。即ち二次粒子9のうち正゛電荷の二
次イオンは、電荷変換器10の内部で亀子tMI獲して
中性原子となシ、さらに電子1個が付加して負電荷イオ
ン11となって電荷変換′器10を出、質量分析計5に
て分析され、増幅器6で増幅される。First, the vacuum container 7 and vacuum pump 8 are used to sufficiently exhaust the air. −
Next, a beam source 16 generates a high-speed ion beam or atomic beam (
- make a second beam 17) and bombard the analysis sample 3 with it; Secondary particles 9 consisting of sputtered atoms and positively charged secondary ions emitted from the sample 3 are guided to a charge converter 10 . Of the secondary particles 9 that enter this charge converter 10,
Negative and charged secondary ions pass through as they are and enter the mass spectrometer 5.
The mass is discriminated at , turned into an electrical signal, amplified by an amplifier 6, and recorded. In other words, the positively charged secondary ions of the secondary particles 9 acquire Kameko tMI inside the charge converter 10 and become neutral atoms, and then add one electron to become negatively charged ions 11. It exits the charge converter 10, is analyzed by a mass spectrometer 5, and is amplified by an amplifier 6.
二次粒子9のうちスパッター原子は、電荷変換器10を
通過する除に電子1個が付加して負電荷イオン11とな
り、質量分析計5にて分析され、増幅器6で増幅される
。ま九、外囲器12の内部の電子雲に突入した負電荷二
次イオンには、電気的斥力により電子の捕獲・付加は起
きず、そのiま外囲器12を出て後段の質量分析計によ
って分析される。Among the secondary particles 9, the sputtered atoms have one electron added to them while passing through the charge converter 10 to become negatively charged ions 11, which are analyzed by the mass spectrometer 5 and amplified by the amplifier 6. (9) Negatively charged secondary ions that enter the electron cloud inside the envelope 12 do not capture or add electrons due to electrical repulsion, and then leave the envelope 12 for subsequent mass analysis. analyzed by the meter.
〈発明の効果〉
以上説明したように本発明は電荷変換器によって、試料
から放出する二次粒子は原子、イオンの区別なく負電荷
イオンに変換して質量分析を行うから試料の種類、表面
状態に由来する二次粒子中の原子、正・負イオンの含有
比の変動に影響を受けない摺度の高い分析のできる利点
がある。<Effects of the Invention> As explained above, the present invention uses a charge converter to convert secondary particles emitted from a sample into negatively charged ions, regardless of whether they are atoms or ions, and performs mass spectrometry. It has the advantage of being able to conduct analysis with a high degree of friction, which is not affected by fluctuations in the content ratio of atoms and positive/negative ions in secondary particles originating from.
第1図は本発明の一実施例に係る電荷変換器の構成図、
第2図は本発明の一実施例の表面分析装置の構成図、第
3図は従来の二次イオン質量分析計の構成図である。
図面中、
1はイオン源、
2は4次イオンビーム、
3は分析試料。
4は二次イオン、
5は質量分析計5
6は増幅器、
7は真空容器、
8は真空ポンプ、
9は二次粒子、
10は電荷変換器、
11は負電荷二次イオンおよび負電荷に変換されたスパ
ッター原子および負電荷
に変換された正電荷二次イオン、
12は外囲器、
13は熱電子発生用フィラメント、
14はフィラメント点火用電源、
15は直流電源、
16は4次ビーム源、
17は4次ビームである。
第2図FIG. 1 is a configuration diagram of a charge converter according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a block diagram of a surface analysis device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of a conventional secondary ion mass spectrometer. In the drawing, 1 is an ion source, 2 is a quaternary ion beam, and 3 is an analysis sample. 4 is a secondary ion, 5 is a mass spectrometer 5, 6 is an amplifier, 7 is a vacuum container, 8 is a vacuum pump, 9 is a secondary particle, 10 is a charge converter, 11 is a negatively charged secondary ion and converts it into a negative charge 12 is an envelope, 13 is a filament for generating thermionic electrons, 14 is a power source for filament ignition, 15 is a DC power source, 16 is a quaternary beam source, 17 is a fourth-order beam. Figure 2
Claims (1)
次粒子を放出させ、該二次粒子を電荷変換器に通過させ
て質量分析計にてその質量を分析する表面分析装置にお
いて、前記電荷変換器は円筒形外囲器の内部に同心状に
円形の熱電子発生用フィラメントを配すると共に該フィ
ラメントに対して前記円筒形外囲器にわずかに負の電圧
を印加することにより、該フィラメントから発生する熱
電子を当該フィラメントの中央に集中させて電子雲を形
成させてなることを特徴とする表面分析装置。In a surface analysis device that impacts a sample with an accelerated primary beam to emit secondary particles from the surface of the sample, and passes the secondary particles through a charge converter to analyze their mass with a mass spectrometer, the charge The converter has a circular thermoelectron generating filament arranged concentrically inside a cylindrical envelope, and by applying a slightly negative voltage to the cylindrical envelope, the filament is A surface analysis device characterized in that thermionic electrons generated from the filament are concentrated at the center of the filament to form an electron cloud.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59268586A JPS61148758A (en) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | Surface analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59268586A JPS61148758A (en) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | Surface analyzer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61148758A true JPS61148758A (en) | 1986-07-07 |
Family
ID=17460584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59268586A Pending JPS61148758A (en) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | Surface analyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61148758A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100254837B1 (en) * | 1995-11-27 | 2000-05-01 | 가네꼬 히사시 | Charge converter provided in an ion implantation apparatus |
JP2009216387A (en) * | 2007-07-23 | 2009-09-24 | National Institute For Materials Science | Method for magnetic structure analysis and apparatus for spin polarized ion scattering spectroscopy used therein |
-
1984
- 1984-12-21 JP JP59268586A patent/JPS61148758A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100254837B1 (en) * | 1995-11-27 | 2000-05-01 | 가네꼬 히사시 | Charge converter provided in an ion implantation apparatus |
JP2009216387A (en) * | 2007-07-23 | 2009-09-24 | National Institute For Materials Science | Method for magnetic structure analysis and apparatus for spin polarized ion scattering spectroscopy used therein |
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