JPS6135658B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6135658B2
JPS6135658B2 JP56169557A JP16955781A JPS6135658B2 JP S6135658 B2 JPS6135658 B2 JP S6135658B2 JP 56169557 A JP56169557 A JP 56169557A JP 16955781 A JP16955781 A JP 16955781A JP S6135658 B2 JPS6135658 B2 JP S6135658B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion
collision
gas
box
ion gun
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.)
Expired
Application number
JP56169557A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5871549A (en
Inventor
Munehiro Naito
Yoshihiro Naito
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.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Nihon Denshi KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nihon Denshi KK filed Critical Nihon Denshi KK
Priority to JP56169557A priority Critical patent/JPS5871549A/en
Publication of JPS5871549A publication Critical patent/JPS5871549A/en
Publication of JPS6135658B2 publication Critical patent/JPS6135658B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/10Ion sources; Ion guns
    • H01J49/14Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
    • H01J49/142Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers using a solid target which is not previously vapourised

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は質量分析装置に用いて好適なイオン源
に関し、特に試料に高速中性粒子を衝突させてイ
オン化する方式のイオン源に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ion source suitable for use in a mass spectrometer, and particularly to an ion source in which a sample is ionized by colliding with high-speed neutral particles.

質量分析装置に用いられるイオン源のイオン化
方式としては、電子衝撃型,化学電離型,電界電
離型あるいは電界脱離型等が次々と開発され実用
化されている。ところで近時試料に高いエネルギ
ーを持つた高速中性粒子(例えばAr原子)を衝
突させ、そのエネルギーにより試料をイオン化す
るイオン化方式が注目されており、この方式は(1)
イオン化のエネルギーが小さいソフトなイオン化
法である,(2)正イオンばかりでなく負イオンの生
成率も高い,(3)加熱気化が不要なため試料の熱分
解が少ない,(4)中性粒子なのでチヤージアツプが
なく絶縁物でも容易にイオン化できる等多くの優
れた点を持つた方式として今後の発達が期待され
ている。
As ionization methods for ion sources used in mass spectrometers, electron impact type, chemical ionization type, field ionization type, field desorption type, and the like have been developed and put into practical use one after another. By the way, recently, an ionization method that collides high-energy high-velocity neutral particles (such as Ar atoms) with a sample and ionizes the sample with that energy has been attracting attention, and this method is (1)
It is a soft ionization method with low ionization energy, (2) it has a high generation rate of not only positive ions but also negative ions, (3) there is little thermal decomposition of the sample because no heating vaporization is required, (4) it produces neutral particles. Therefore, it is expected to be developed in the future as a method that has many advantages such as no charge up and can easily ionize even insulating materials.

ところでこの方式のイオン源においては高速中
性粒子例えば高速Ar原子を作成するにあたり、
Arイオン銃でArイオンビームを作成してこれを
高速度に加速した後衝突ガス(Arガス)を充満
させた衝突箱を通過させ、イオンから電荷を奪つ
て高速の中性Ar原子に変換するようにしてお
り、イオン銃と衝突室へ夫々適当な圧力のArガ
スを補給する必要がある。本発明はこの点に鑑み
てなされたものであり、Arガスを補給するのは
衝突箱のみとし、イオン銃へのイオン化用ガスと
しては該衝突箱からArガスを漏洩させて供給す
ることにより構成を簡単化し得るイオン源を提供
することを目的としている。以下図面を用いて本
発明を詳説する。
By the way, in this type of ion source, when creating fast neutral particles such as fast Ar atoms,
An Ar ion gun creates an Ar ion beam, accelerates it to high speed, and then passes it through a collision box filled with collision gas (Ar gas), which strips the ions of their charge and converts them into high-speed neutral Ar atoms. Therefore, it is necessary to supply Ar gas at appropriate pressures to the ion gun and the collision chamber, respectively. The present invention has been made in view of this point, and is constructed by supplying Ar gas only to the collision box, and leaking Ar gas from the collision box to supply the ionization gas to the ion gun. The purpose is to provide an ion source that can simplify the process. The present invention will be explained in detail below using the drawings.

図面は本発明の一実施例の構成を示す断面図で
あり、図中1は試料を照射する中性粒子例えば
Ar原子を一旦イオン化するためのイオン銃であ
る。該イオン銃1は質量分析装置のイオン源側壁
2に取付けられており、その内部は排気管3及び
パルプ4を介して真空ポンプ(図示せず)によつ
て排気される。該イオン銃1は円筒状電極5と、
該円筒状電極5内部に形成されるイオン生成室6
に配置されるアノード7及びフイラメント8と、
上記円筒状電極5の下端に取付けられた3段構成
の環状レンズ電極9,10,11から構成され
る。該電極9,11には接地電位,又電極10に
は電源12により数KVの正電位が与えられてお
り、上記生成室6で生成された正電荷を持つAr
イオン(Ar+)はこれらの電極間に形成される電
界による加速作用及び収束作用を受け、高速の
Arイオンビーム13としてイオン銃外へ取出さ
れる。
The drawing is a sectional view showing the configuration of one embodiment of the present invention, and in the drawing 1 is a neutral particle, for example, which irradiates the sample.
This is an ion gun for temporarily ionizing Ar atoms. The ion gun 1 is attached to an ion source side wall 2 of a mass spectrometer, and its interior is evacuated via an exhaust pipe 3 and a pulp 4 by a vacuum pump (not shown). The ion gun 1 includes a cylindrical electrode 5,
Ion generation chamber 6 formed inside the cylindrical electrode 5
an anode 7 and a filament 8 arranged in
It is composed of three-stage annular lens electrodes 9, 10, and 11 attached to the lower end of the cylindrical electrode 5. The electrodes 9 and 11 are given a ground potential, and the electrode 10 is given a positive potential of several KV by a power source 12, and the Ar having a positive charge generated in the generation chamber 6 is
Ions (Ar + ) are accelerated and focused by the electric field formed between these electrodes, and are accelerated at high speed.
The Ar ion beam 13 is taken out of the ion gun.

ここで上記環状電極11は第1図における―
′断面図である第2図に示すように3分割され
て間に絶縁スベーサ14を介して一体に成形して
あり、分割電極11′に正又は負の数百Vまでの
可変電位を与えることによりArイオンビーム1
3をX方向へ偏向でき、又分割電極11″に同様
の可変電位を与えることによりY方向へ偏向でき
る構造となつている。
Here, the annular electrode 11 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, which is a cross-sectional view, it is divided into three parts and integrally molded with an insulating spacer 14 in between, and a variable potential of up to several hundred V, positive or negative, can be applied to the divided electrode 11'. Ar ion beam 1
3 can be deflected in the X direction, and can also be deflected in the Y direction by applying a similar variable potential to the divided electrodes 11''.

尚15はフイラメント加熱用の電源、16はフ
イラメント―アノード間に数百Vの電圧を印加す
るための電源、17はフイラメントから電極5の
方向へ向けて発生した電子をアノードの方向へ反
転させるために電極5にアノードに対して負電位
を与えるための電源、そして38は加速電圧を印
加するための電源である。
15 is a power source for heating the filament, 16 is a power source for applying a voltage of several hundred V between the filament and the anode, and 17 is for reversing the electrons generated from the filament toward the electrode 5 toward the anode. 38 is a power source for applying a negative potential to the electrode 5 with respect to the anode, and 38 is a power source for applying an accelerating voltage.

この様にしてイオン銃1から取出された高速
Arイオンビーム13はイオン源側壁2に絶縁体
18を介して固着された衝突箱19を通過してイ
オン源内部へ導入されるが、該衝突箱19には電
源20からの負の高電圧が印加されており、Ar
イオンビーム13は該高電圧により更に高速度に
加速されて衝突箱19内へ入射してゆく。該衝突
箱19の内部には導入管21及びバルブ22を介
してArガス(中性Ar原子)が供給されており、
衝突箱の内部を通過するイオンのかなりの部分は
該Ar原子と衝突して運動方向及び速度は殆んど
変らずに電荷のみを奪われて高速中性Ar原子に
変換されるため、該衝突箱19を通過したビーム
中にはArイオンと中性Ar原子が混在することに
なる。このうちArイオンは後続して設けられた
偏向器23による偏向を受けて除去され、中性
Ar原子のみが該偏向器23を通過して高速Ar原
子ビーム24として取出される。尚本実施例では
この時偏向器23の一対の電極のうち偏向を受け
たArイオンが衝突する方の電極を電流計25を
介して接地することによりArイオン電流をモニ
タするようにしている。又Arイオン電流と中性
Ar原子の量とは比例関係があるので中性Ar原子
の量も間接的にモニタできることになる。
The high speed sample taken out from the ion gun 1 in this way
The Ar ion beam 13 passes through a collision box 19 fixed to the ion source side wall 2 via an insulator 18 and is introduced into the ion source. is applied, and Ar
The ion beam 13 is accelerated to a higher speed by the high voltage and enters the collision box 19. Ar gas (neutral Ar atoms) is supplied to the interior of the collision box 19 via an introduction pipe 21 and a valve 22.
A considerable portion of the ions passing through the collision chamber collide with the Ar atoms, and their motion direction and speed hardly change, only their charge is removed and they are converted into high-speed neutral Ar atoms, so the collisions occur. Ar ions and neutral Ar atoms coexist in the beam that has passed through box 19. Of these, the Ar ions are deflected by the subsequent deflector 23 and removed, making them neutral.
Only Ar atoms pass through the deflector 23 and are extracted as a high-speed Ar atom beam 24. In this embodiment, the Ar ion current is monitored by grounding the electrode of the pair of electrodes of the deflector 23 with which the deflected Ar ions collide through the ammeter 25. Also, Ar ion current and neutrality
Since there is a proportional relationship with the amount of Ar atoms, the amount of neutral Ar atoms can also be monitored indirectly.

上記偏向器23から取出された高速Ar原子ビ
ーム24は切欠き部26を介してイオン化箱27
内へ導入され、該イオン化箱27内へ後方から挿
入されたターゲツト28のAr原子ビーム24に
対して傾斜が与えられたターゲツト面に衝突し、
該衝突面に塗布されているグリセリンと被検物質
とを混合調製した試料をイオン化させる。該ター
ゲツト28は例えば銅製で絶縁体29を介して導
入プローブ30の先端に取付けられると共に電源
31から例えば3KV程度の加速電圧が印加されて
おり、その表面から飛び出した試料イオンは加速
電圧を分圧器32で分圧して適宜な電圧が夫々印
加されているスリツト電極群33〜36によつて
引出されて加速され、図示しない質量分析部へ導
かれる。尚37はターゲツド27とイオン化箱2
7との間にバイアス電圧(正,負可変)を印加す
るための電源である。
The high-speed Ar atomic beam 24 taken out from the deflector 23 passes through the notch 26 to the ionization box 27.
The Ar atomic beam 24 of the target 28 inserted into the ionization box 27 from the rear collides with the tilted target surface;
A sample prepared by mixing glycerin and a test substance applied to the collision surface is ionized. The target 28 is made of copper, for example, and is attached to the tip of the introduction probe 30 via an insulator 29, and an accelerating voltage of, for example, about 3 KV is applied from a power source 31. It is drawn out and accelerated by slit electrode groups 33 to 36 to which appropriate voltages are applied after being divided at 32, and guided to a mass spectrometer (not shown). 37 is the target 27 and the ionization box 2
This is a power supply for applying a bias voltage (variable positive and negative) between the 7 and 7.

斯かる構成において、衝突箱19でイオンビー
ムを効率よく中性Ar原子に変換するのに適した
Ar圧力P1は10-2〜10-3Torr程度であり、衝突箱
内でこの圧力を維持するのに必要なArガスがバ
ルブ22,導入管21を介して衝突箱内へ送られ
る。P1の正確な調整はバルブ22の操作により行
なうことができる。一方イオン銃1においてイオ
ンビームを連続して安定的に生成するのに必要な
イオン化用Arガスの圧力P2は10-3〜10-4Torr程
度であり、この圧力を維持するのに必要なArガ
スは衝突箱19のビーム通過口aを介して衝突箱
19から供給される。該ビーム通過口aのコンダ
クタンスはP1とP2の圧力差を許容する程度に設定
されており、P2の正確は調整はバルブ4の開度を
変えることによりバルブ22の操作によるP1の調
整とは独立して行うことができる。
In such a configuration, the collision box 19 is suitable for efficiently converting the ion beam into neutral Ar atoms.
The Ar pressure P 1 is approximately 10 -2 to 10 -3 Torr, and Ar gas necessary to maintain this pressure within the collision box is sent into the collision box via the valve 22 and the introduction pipe 21. Precise adjustment of P 1 can be achieved by operating valve 22. On the other hand, the pressure P2 of the ionizing Ar gas required to continuously and stably generate an ion beam in the ion gun 1 is approximately 10 -3 to 10 -4 Torr, and the pressure P2 required to maintain this pressure is approximately 10 -3 to 10 -4 Torr. Ar gas is supplied from the collision box 19 through the beam passage port a of the collision box 19. The conductance of the beam passage port a is set to an extent that allows the pressure difference between P 1 and P 2 , and the accuracy of P 2 can be adjusted by changing the opening degree of valve 4 and adjusting P 1 by operating valve 22 . It can be done independently of adjustment.

又衝突箱19の出射側のビーム通過口bは高真
空(10-5Torr以下)イオン源内部との圧力差が
保たれる様にaよりも小さくしてコンダクタンス
を小さく抑えている。
Also, the beam passage port b on the exit side of the collision box 19 is made smaller than a to keep the conductance small so as to maintain a pressure difference with the inside of the high vacuum (10 -5 Torr or less) ion source.

この様にして衝突箱19からイオン化用Arガ
スが供給され、その圧力もバルブ4によつて最適
値P2に設定されたイオン銃から高速度に加速され
たArイオンビーム13が連続して安定的に取出
され、更に該イオンビーム13はバルブ22によ
つてこれに最適圧力P1に設定された衝突箱19内
で効率よくAr原子ビームに変換されることにな
る。
In this way, Ar gas for ionization is supplied from the collision box 19, and its pressure is set to the optimum value P2 by the valve 4.The Ar ion beam 13, which is accelerated to a high speed, is continuously stabilized from the ion gun. Furthermore, the ion beam 13 is efficiently converted into an Ar atomic beam in the collision chamber 19, which is set at an optimum pressure P1 by the valve 22.

尚上述した実施例ではビーム通過口aを介して
衝突箱19からイオン化用Arガスをイオン銃1
へ漏洩させたが、これに限らず別個に漏洩用の通
路を設けても良い。
In the embodiment described above, ionizing Ar gas is supplied to the ion gun 1 from the collision box 19 through the beam passage a.
However, the present invention is not limited to this, and a separate passageway for leakage may be provided.

以上詳述した如く本発明によれば衝突箱にのみ
衝突ガスを供給する簡単な構成で、しかも衝突箱
とイオン銃の圧力を独立して調整することのでき
るイオン源が実現される。
As described in detail above, according to the present invention, an ion source is realized which has a simple configuration in which the collision gas is supplied only to the collision chamber, and in which the pressures of the collision chamber and the ion gun can be adjusted independently.

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

第1図は本発明の一実施例の構成を示す図であ
り、第2図はその―′断面図である。 1:イオン銃、3:排気管、4,22:バル
ブ、13:Arイオンビーム、19:衝突箱、2
1:導入管、24:高速Ar原子ビーム、28:
ターゲツト。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view along the line -'. 1: Ion gun, 3: Exhaust pipe, 4, 22: Valve, 13: Ar ion beam, 19: Collision box, 2
1: Introduction tube, 24: High speed Ar atom beam, 28:
Target.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 イオン銃と、該イオン銃から取出されたイオ
ンが通る通路を有し内部に収容した衝突ガスに衝
突させて該イオンを中性粒子に変換するための衝
突箱とを備え、該中性粒子を試料に照射して試料
をイオン化するイオン源において、前記衝突箱へ
衝突ガスを供給する手段を設け、該衝突ガスを衝
突箱からイオン銃へ漏洩させ該イオン銃のイオン
化用ガスとして用いる様に構成したことを特徴と
するイオン源。 2 前記衝突ガスを前記衝突箱に開けたイオン通
路を介してイオン銃へ漏洩させるようにした特許
請求の範囲第1項記載のイオン源。
[Claims] 1. An ion gun, and a collision box having a passage through which ions taken out from the ion gun pass, and for colliding the ions with a collision gas contained therein to convert the ions into neutral particles. In an ion source that ionizes a sample by irradiating the sample with the neutral particles, a means for supplying a collision gas to the collision box is provided, and the collision gas is leaked from the collision box to the ion gun to ionize the ion gun. An ion source characterized in that it is configured to be used as a commercial gas. 2. The ion source according to claim 1, wherein the collision gas is leaked to the ion gun through an ion passage opened in the collision box.
JP56169557A 1981-10-23 1981-10-23 Ion source Granted JPS5871549A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56169557A JPS5871549A (en) 1981-10-23 1981-10-23 Ion source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56169557A JPS5871549A (en) 1981-10-23 1981-10-23 Ion source

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5871549A JPS5871549A (en) 1983-04-28
JPS6135658B2 true JPS6135658B2 (en) 1986-08-14

Family

ID=15888666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56169557A Granted JPS5871549A (en) 1981-10-23 1981-10-23 Ion source

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5871549A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5871549A (en) 1983-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7067821B2 (en) Flood gun for charge neutralization
US20040036032A1 (en) Focused electron and ion beam systems
US2816243A (en) Negative ion source
US3955091A (en) Method and apparatus for extracting well-formed, high current ion beams from a plasma source
US2892114A (en) Continuous plasma generator
US5576593A (en) Apparatus for accelerating electrically charged particles
US3476968A (en) Microwave ion source
JP2724464B2 (en) Ion source device
JP3272441B2 (en) Ion accelerator
JPS6135658B2 (en)
Shimokawa et al. Energy distribution and formation mechanism of fast atoms in a fast atom beam
US5866909A (en) Generator of ribbon-shaped ion beam
US3514666A (en) Charged particle generator yielding a mono-energetic ion beam
Chalise et al. Side-extraction-type secondary emission electron gun using wire ion plasma source
JPS5871548A (en) Ion source
JPS5838910B2 (en) ion source
JPS5838908B2 (en) ion source
KR900008155B1 (en) Method and apparatus for forming a thin fim
JP3105931B2 (en) Electron beam irradiation apparatus and electron beam irradiation method
JP3338099B2 (en) Ion implanter
JPH0665200B2 (en) High-speed atomic beam source device
JPS5836463B2 (en) ion source
JPH06338279A (en) Electron gun
JP2671219B2 (en) Fast atom beam source
JPH0613018A (en) Ion implantation device