JPS6282634A - Element analyzer - Google Patents
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- JPS6282634A JPS6282634A JP60221249A JP22124985A JPS6282634A JP S6282634 A JPS6282634 A JP S6282634A JP 60221249 A JP60221249 A JP 60221249A JP 22124985 A JP22124985 A JP 22124985A JP S6282634 A JPS6282634 A JP S6282634A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、試料にイオンを照射し、その試料から放出さ
れる二次粒子を質量分析することによって、その試料の
元素固定を行う元素分析装置に関する。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention is an elemental analysis method that fixes elements in a sample by irradiating the sample with ions and mass spectrometry of secondary particles released from the sample. Regarding equipment.
(従来の技術)
第5図には従来の元素分析装置の断面構成が示されてい
る。一般的にこの種の元素分析装置はイオン銃1と質量
分析計2により構成されている。(Prior Art) FIG. 5 shows a cross-sectional configuration of a conventional elemental analyzer. Generally, this type of elemental analyzer includes an ion gun 1 and a mass spectrometer 2.
前記イオン銃1はイオン源3と磁場型質量分光器4とビ
ーム収束成形部5とを有しており、イオン源3は、例え
ば、真空中の該イオン源3に導入されたガスに高電圧を
印加する等してイオンを生成加速し、この生成加速され
たイオンのイオンビ−ムロを真空中の磁場型質量分光器
4に放出する。The ion gun 1 includes an ion source 3, a magnetic field mass spectrometer 4, and a beam focusing section 5, and the ion source 3 applies, for example, a high voltage to the gas introduced into the ion source 3 in a vacuum. Ions are generated and accelerated by applying, for example, ions, and an ion beam of the generated and accelerated ions is emitted to the magnetic field type mass spectrometer 4 in a vacuum.
該磁場型質量分光器4は第6図に示すように、互いに対
向する一対のヨーク7および同8と、このヨーク7およ
び同8を励磁するコイル9とから構成され、ヨーク7お
よび同8間に発生する磁界によってイオンビーム6はそ
の飛行軌道が制御されビーム収束成形部5へ導かれる。As shown in FIG. 6, the magnetic field type mass spectrometer 4 is composed of a pair of yokes 7 and 8 facing each other, and a coil 9 that excites the yokes 7 and 8. The flight trajectory of the ion beam 6 is controlled by the magnetic field generated by the ion beam 6, and the ion beam 6 is guided to the beam convergence shaping section 5.
該ビーム収束成形部5の筒壁10内にはレンズ11が配
置されており、また筒壁10の出口側にはビームアパー
チャ12が設けられている。したがって、筒壁10内に
導入されたイオンビーム6はレンズ11により集束され
る。そしてこの集束されたイオンビーム6はビームアパ
ーチャ12により周辺部のビームがカットされ、ビーム
成形が行われる。そしてこのビーム成形されたイオンビ
ーム6aが試料13を照射する。このイオンビーム6a
の照射を受けて試料13から二次粒子24が放出するが
、この二次粒子24の質量は質量分析計2によって分析
され、その分析値によって試料の元素を確定することが
できるのである。A lens 11 is disposed within the cylindrical wall 10 of the beam convergence shaping section 5, and a beam aperture 12 is provided on the exit side of the cylindrical wall 10. Therefore, the ion beam 6 introduced into the cylinder wall 10 is focused by the lens 11. The focused ion beam 6 is then beam-formed by cutting the peripheral portion of the beam by a beam aperture 12. The sample 13 is irradiated with this beam-shaped ion beam 6a. This ion beam 6a
Secondary particles 24 are released from the sample 13 in response to the irradiation, and the mass of the secondary particles 24 is analyzed by the mass spectrometer 2, and the element of the sample can be determined based on the analysis value.
周知のように、この種の元素分析を高精度に行うために
は、イオンビーム6の純度を高くすることが非常に重要
である。上記従来例においては、イオンビーム6中の不
純物イオンの除去は磁場型質量分光器4によって行われ
ている。すなわち、試料13に照射ずべき照射基準イオ
ンとしての特定イオン(例えば、I )と、それ以外の
不純物イオン(例えばC” 、Fe+等)との質量の違
いにより、磁場型質量分光器4内の飛行軌道がそれぞれ
のイオンごとに異なる。したがって、磁場型質量分光器
4の入口から出口に至るイオンビーム6の軌道を特定イ
オンの軌道と一致するように磁界を制御することにより
、不純物イオンはその軌道から外れて除去されるのであ
る。As is well known, in order to perform this type of elemental analysis with high precision, it is very important to increase the purity of the ion beam 6. In the conventional example described above, impurity ions in the ion beam 6 are removed by the magnetic field type mass spectrometer 4. That is, due to the difference in mass between the specific ion (for example, I) as the irradiation reference ion to be irradiated to the sample 13 and other impurity ions (for example, C", Fe+, etc.), the The flight trajectory of each ion is different. Therefore, by controlling the magnetic field so that the trajectory of the ion beam 6 from the entrance to the exit of the magnetic field mass spectrometer 4 matches the trajectory of a specific ion, impurity ions can be It is removed from orbit.
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、上記のように、不純物イオンの除去を磁
場型質量分光器4を用いて行う場合には、該磁場型質量
分光器4にヨーク7および同8とコイル9を必要とする
ため、装置が大型化してしまうという不都合がある。(Problems to be Solved by the Invention) However, as described above, when removing impurity ions using the magnetic field type mass spectrometer 4, the yoke 7 and the same 8 are attached to the magnetic field type mass spectrometer 4. Since the coil 9 is required, there is an inconvenience that the device becomes larger.
また、この種の磁場型質量分光器4は漏れ磁場が大きく
、この漏れ磁場が試料13を照射するイオンヒビ−ムロ
aの照射位置を変位させたりビーム径を変化させたりし
て二次粒子の質量分析に悪影響を与える。したがって、
試料13の近傍位置に前記磁場型質量分光器4を設置で
きず、そのため、より下流側(試料側)に存在している
レンズ11やビームアパーチャ12付近で発生した不純
物イオン(例えばF、)を除去することが不可能であり
、高精度な元素分析を行うことができなかった。さらに
、磁場型質量分光器4にコイル9が設けられているので
真空排気時にコイル9からのガス放出が多い、しかも真
空排気に際し、コイル9の絶縁被覆層の損傷を防止する
観点からベーキング〈加熱)も不可能なため、装置内を
超高真空にすることが難しい。そのため、装置内の残留
ガスが試料13や装置の表面に付着して試料13や装置
内壁を汚染する等の問題も発生した。In addition, this kind of magnetic field type mass spectrometer 4 has a large leakage magnetic field, and this leakage magnetic field displaces the irradiation position of the ion beam a that irradiates the sample 13 or changes the beam diameter, causing the mass of the secondary particles. adversely affect the analysis. therefore,
The magnetic field type mass spectrometer 4 cannot be installed near the sample 13, so impurity ions (for example, F) generated near the lens 11 and beam aperture 12 located further downstream (sample side) are It was impossible to remove it, and highly accurate elemental analysis could not be performed. Furthermore, since the magnetic field mass spectrometer 4 is provided with a coil 9, a large amount of gas is released from the coil 9 during evacuation.Moreover, baking (heating) is necessary to prevent damage to the insulating coating layer of the coil 9 during evacuation. ) is also impossible, making it difficult to create an ultra-high vacuum inside the device. Therefore, problems such as residual gas inside the apparatus adhering to the surface of the sample 13 and the apparatus and contaminating the sample 13 and the inner walls of the apparatus also occurred.
本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので
あり、その目的は高精度の元素分析を行うことができ、
かつ試料等のガス汚染を防止し、さらに装置の小型化を
図ることができる元素分析装置を提供することにある。The present invention was made to solve these problems, and its purpose is to be able to perform highly accurate elemental analysis,
Another object of the present invention is to provide an elemental analysis device that can prevent gas contamination of samples and the like, and can further downsize the device.
(問題点を解決するための手段)
一般に、イオンビームに含まれる不純物イオンの発生メ
カニズムは以下の2通りに区別される。(Means for Solving the Problems) Generally, the generation mechanism of impurity ions contained in an ion beam is classified into the following two types.
その第1は、イオン源に導入される動作ガスの中に含ま
れている不純物ガスおよび装置内の残留ガスが電子或は
イオン衝撃を受けてイオン化される場合(例えばC”
)であり、その第2はイオン源やイオン銃内のレンズあ
るいはビームアパーチャ等の電極がイオン衝撃を受けて
二次イオンを発生する場合(例えばF−)である0本発
明はこの前者による不純物イオンは高純度な動作ガスを
使用すること、および装置を超高真空化することにより
除去可能なことに着目し、後者による不純物イオンは、
特定イオンとその保有するエネルギが異なることを利用
して除去できることに着目したものである。ところで、
不純物イオンと特定イオンとのエネルギに差があること
は次のように説明できる。すなわち、二次イオンが発生
するためには、ある程度のエネルギを持ったイオンの照
射を受ける必要がある。逆に言えば、特定イオンのエネ
ルギよりもある程度低いポテンシャルエネルギを持った
電極からしか二次イオンは発生しないことになる。その
なめ発生した二次イオン(不純物イオン)は木質的に特
定イオンのエネルギよりも低い値となり、特定イオンと
不純物イオンとの間には必ずエネルギに差があることに
なる。The first is when the impurity gas contained in the working gas introduced into the ion source and the residual gas in the device are ionized by electron or ion bombardment (for example, C''
), and the second is when an electrode such as a lens or beam aperture in an ion source or ion gun receives ion bombardment and generates secondary ions (for example, F-). We focused on the fact that ions can be removed by using a high-purity operating gas and by placing the device in an ultra-high vacuum.The impurity ions caused by the latter can be removed by
This method focuses on the fact that specific ions can be removed by taking advantage of the fact that they have different energies. by the way,
The difference in energy between impurity ions and specific ions can be explained as follows. That is, in order to generate secondary ions, it is necessary to be irradiated with ions having a certain amount of energy. Conversely, secondary ions are generated only from electrodes with potential energy that is lower than the energy of the specific ion to some extent. The secondary ions (impurity ions) thus generated have an energy lower than that of the specific ion in terms of wood quality, and there is always a difference in energy between the specific ion and the impurity ion.
本発明は上記不純物イオンの発生メカニズムとその性質
に着目し、不純物イオンを効果的に除去するために次の
ような構成となっている。すなわち、本発明は、試料に
イオンビームを照射するイオン銃と、このイオンビーム
の照射を受けて試料から放出される二次粒子の質量分析
を行う質量分析計とを具備する元素分析装置において、
前記イオン銃には前記イオンビーム中に含まれている不
純物イオンを除去し照射基準イオンとしての特定イオン
のみを透過する静電型エネルギ分光器が設けられている
元素分析装置である。The present invention focuses on the generation mechanism of impurity ions and their properties, and has the following configuration in order to effectively remove impurity ions. That is, the present invention provides an elemental analyzer equipped with an ion gun that irradiates a sample with an ion beam, and a mass spectrometer that performs mass analysis of secondary particles emitted from the sample upon irradiation with the ion beam.
The ion gun is equipped with an electrostatic energy spectrometer that removes impurity ions contained in the ion beam and transmits only specific ions as irradiation reference ions.
(作 用)
」1記構成からなる本発明において、イオン銃のイオン
源内で生成・加速されたイオンビーム中には特定イオン
の池に不純物イオンが存在する。しかし電極からの二次
イオンに起因する不純物イオンを含むイオンビームは静
電型エネルギ分光器により工・ネルギ分離作用を受は保
有エネルギが大きい特定イオンのみが透過され、この特
定イオンよりも低エネルギの電極からの二次イオンに起
因す不純物イオンは確実に除去される。また、ガス放出
が少なく、ベーキング(加熱)が可能な静電型エネルギ
分光器を使用しているため、装置内を超高真空にするこ
とが出来るので、残留ガスに起因する不純物イオンも除
去される。(当然のことながら、動作ガスとしては高純
度なものを使用する)したがって、試料からは特定イオ
ンのみの照射を受けて二次粒子が放出されることとなり
、試料の元素分析を高精度で行うことが可能となるもの
である。(Function) In the present invention having configuration 1, impurity ions are present in a specific ion pool in the ion beam generated and accelerated within the ion source of the ion gun. However, an ion beam containing impurity ions caused by secondary ions from the electrode is subjected to an energy separation effect by an electrostatic energy spectrometer, so that only specific ions with a large amount of energy are transmitted, and those with lower energy than this specific ion are transmitted. Impurity ions resulting from secondary ions from the electrodes are reliably removed. In addition, because we use an electrostatic energy spectrometer that releases less gas and can be baked (heated), we can create an ultra-high vacuum inside the device, which removes impurity ions caused by residual gas. Ru. (Naturally, a highly purified operating gas is used.) Therefore, the sample is irradiated with only specific ions and releases secondary particles, allowing highly accurate elemental analysis of the sample. This makes it possible.
(実 施 例)
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。な
お、本実施例の説明において従来例の構成部分と同一の
構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。第
1図には本発明に係る一実施例の全体構成が示されてお
り、また、第2図には第1図の装置に使用されている静
電型エネルギ分光器14の構成が示されている。(Example) Hereinafter, one example of the present invention will be described based on the drawings. In the description of this embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those of the conventional example, and the description thereof will be omitted. FIG. 1 shows the overall configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the configuration of an electrostatic energy spectrometer 14 used in the device shown in FIG. ing.
第1図において、本実施例におけるイオン銃1はイオン
源3と、ビーム収束成形部5と、静電型エネルギ分光器
14により構成されている。イオン源3は従来例と同様
に該イオン源3内に導入された動1乍ガスを励起してイ
オンを生成・加速し、この生成・加速されたイオンビー
ム6をビーム収束成形部5に放射する。この場合、本実
施例では動作ガスとして極めて純度の高いガスが使用さ
れ、不純物イオンの発生を防止している。前記ビーム収
束成形部5はイオン源3から放射されたイオンビーム6
をレンズ11により収束し、さらにビームアパーチャ1
2によりビーム成形を行う。そして、ビーム成形された
イオンビーム6は静電型エネルギ分光器14内に放射さ
れる。In FIG. 1, the ion gun 1 in this embodiment is composed of an ion source 3, a beam focusing shaping section 5, and an electrostatic energy spectrometer 14. As in the conventional example, the ion source 3 excites the dynamic gas introduced into the ion source 3 to generate and accelerate ions, and radiates the generated and accelerated ion beam 6 to the beam convergence shaping section 5. do. In this case, in this embodiment, a gas of extremely high purity is used as the operating gas to prevent the generation of impurity ions. The beam convergence shaping section 5 collects the ion beam 6 emitted from the ion source 3.
is converged by the lens 11, and then the beam aperture 1
2 performs beam shaping. The beam-shaped ion beam 6 is then radiated into an electrostatic energy spectrometer 14.
この静電型エネルギ分光器14は第2図に示すように、
イオンビーム6の入口と出口を持つケース15を有し、
このケース15内に一対の45向電極16および同17
が一定の間隙を介して対向配置されている。そして、前
記偏向電極16は第1の電源18の正極に接続されてお
り、また、他方の偏向電極17は第2の電源19の負極
に接続されている。この結果、鋼内電極16は正電圧と
なり、一方、偏向電極17は負電圧となり、これら(Q
面電極16および同17間に電場が形成される。本実施
例においては、静電型エネルギ分光器14の透過可能エ
ネルギ幅をET、特定イオンビーム6Aの固有エネルギ
幅をEs、特定イオンビーム6Aのエネルギとイオン源
3およびビーム収束形成部5に配置された電極(イオン
照射を受けて不純物イオンを発生ずる)とのポテンシャ
ルエネルギの差をEDとしたとき、Es <ET <2
ECの関係となるようにエネルギ調整がなされている。This electrostatic energy spectrometer 14, as shown in FIG.
It has a case 15 having an inlet and an outlet for the ion beam 6,
Inside this case 15, a pair of 45-direction electrodes 16 and 17
are arranged facing each other with a certain gap in between. The deflection electrode 16 is connected to the positive electrode of the first power source 18, and the other deflection electrode 17 is connected to the negative electrode of the second power source 19. As a result, the steel inner electrode 16 has a positive voltage, while the deflection electrode 17 has a negative voltage, and these (Q
An electric field is formed between the plane electrodes 16 and 17. In this embodiment, the transmittable energy width of the electrostatic energy spectrometer 14 is set to ET, the specific energy width of the specific ion beam 6A is set to Es, and the energy of the specific ion beam 6A is set to the ion source 3 and the beam focusing section 5. When ED is the difference in potential energy between the exposed electrode (which generates impurity ions upon ion irradiation), Es < ET < 2
Energy adjustment is made so that the relationship is EC.
この場合、例えば、エネルギ幅Etは遍向電極16およ
び同17間の電場を通る特定イオンビーム6Aの中心軌
道位置のポテンシャルエネルギを可変することにより、
あるいは後述のエネルギ分離アパーチャ21のビーム通
過孔22の直径を可変することにより制御できる。また
、特定イオンビーム6のエネルギE。およびその固有エ
ネルギ幅E9はイオン源3におけるイオン生成条件を可
変すること等により制御でき、さらに、イオン源3およ
びビーム収束形成部5内の電極のポテンシャルエネルギ
は該電極への印加電圧等を可変することにより制御でき
る。ところで、ゲース15の出口側には前記偏向電極1
6および同17の端面と一定の間隙20を介してエネル
ギ分離アパーチャ2】が設けられている。このエネルギ
分離アパーチャ21の中心部にはビーム通過孔22が形
成され、このビーム通過孔22の直径を可変することに
より前記の如く特定イオンビーム6Aの透過可能エネル
ギ幅が調整される。In this case, for example, the energy width Et can be determined by varying the potential energy at the center orbit position of the specific ion beam 6A passing through the electric field between the omnidirectional electrodes 16 and 17.
Alternatively, it can be controlled by varying the diameter of the beam passage hole 22 of the energy separation aperture 21, which will be described later. Also, the energy E of the specific ion beam 6. and its characteristic energy width E9 can be controlled by varying the ion generation conditions in the ion source 3, and furthermore, the potential energy of the electrodes in the ion source 3 and the beam focusing formation section 5 can be controlled by varying the voltage applied to the electrodes, etc. It can be controlled by By the way, the deflection electrode 1 is located on the exit side of the gate 15.
An energy separation aperture 2] is provided between the end faces of 6 and 17 and a certain gap 20. A beam passing hole 22 is formed in the center of this energy separation aperture 21, and by varying the diameter of this beam passing hole 22, the energy width that can be transmitted by the specific ion beam 6A is adjusted as described above.
上記のように構成されている本実施例において、イオン
源3から静電型エネルギ分光器14に放射されたイオン
ビーム6は漏向電極16および同17により形成される
電場によりそのエネルギに応じて偏向される。すなわち
、エネルギの高い特定イオンビーム6Aはエネルギ分離
アパーチャ21を通過するのに対し、エネルギの低い不
純物イオンビーム6Bは特定イオン6Aの軌道から外れ
て分離・除去される。この時、第4図に示すように、特
定イオンビーム6Aの中心のエネルギをEoとし、静電
型エネルギ分光器14の透過可能エネルギ幅ETを特定
イオンビーム6Aの固有エネルギ幅ESより大きくして
おけば特定イオンビーム6Aの損失は全くない、またさ
らに特定イオン6Aのエネルギと不純物イオンを発生す
るイオン源3およびビーム収束形成部5の内の各電極の
ポテンシャルエネルギ(この電極のポテンシャルエネル
ギは該電極から発生する不純物イオンのイオンビーム6
Bのエネルギに等しい。)の差EDを上記ETの半分の
値(片幅)より大きくしておけば、不純物イオンビーム
6Bは完全に除去される。すなわち、Es<Eア< 2
E oの関係を満足するように各エネルギの条件を設
定することにより、理想的なイオンビーム6の純化が達
成されることになる。また、エネルギ分離アパーチャ2
1自身から二次イオンが発生し試料13に照射されてし
まうことのないようにするために、エネルギ分離アパー
チャ21のビーム通過孔22の直径を該ビーム通過孔2
2の通過位置における特定イオンビーム6Aの直径より
も大きくしている。In this embodiment configured as described above, the ion beam 6 emitted from the ion source 3 to the electrostatic energy spectrometer 14 is affected by the electric field formed by the leakage electrodes 16 and 17 according to its energy. Deflected. That is, the high-energy specific ion beam 6A passes through the energy separation aperture 21, while the low-energy impurity ion beam 6B deviates from the orbit of the specific ion 6A and is separated and removed. At this time, as shown in FIG. 4, the energy at the center of the specific ion beam 6A is set to Eo, and the transmittable energy width ET of the electrostatic energy spectrometer 14 is made larger than the specific energy width ES of the specific ion beam 6A. If this is done, there will be no loss of the specific ion beam 6A, and furthermore, the energy of the specific ion 6A and the potential energy of each electrode in the ion source 3 and the beam focusing formation section 5 that generate impurity ions (the potential energy of this electrode is Ion beam of impurity ions generated from the electrode 6
equal to the energy of B. ), the impurity ion beam 6B can be completely removed by making the difference ED larger than half the value (single width) of the above-mentioned ET. That is, Es<Ea<2
Ideal purification of the ion beam 6 can be achieved by setting the conditions for each energy so as to satisfy the relationship Eo. In addition, energy separation aperture 2
In order to prevent secondary ions from being generated from 1 itself and irradiated onto the sample 13, the diameter of the beam passing hole 22 of the energy separation aperture 21 is set to the diameter of the beam passing hole 2.
The diameter of the specific ion beam 6A is made larger than the diameter of the specific ion beam 6A at the second passing position.
上述した如く、本実施例の静電型エネルギ分光器14を
備えたイオン銃1ではエネルギ分解によりイオン源3お
よびビーム収束形成部5内で発生ずる不純物イオンの除
去が可能であり、同時にコイル9を不用とする静電型エ
ネルギ分光器14においては、コイル9からの不純物ガ
スの放出が回避でき、また、真空排気に際しベーキング
も支障なく行えるので、装置の超高真空化を達成できる
、したがって、残留ガス等に起因する不純物イオンの除
去も可能となるのである。また、静電型エネルギ分光器
14はヨーク7および同8やコイル9を必要とせず、イ
肩向電ai16および同17とエネルギ分離アパーチャ
21のみにより構成されているので小型であり、その上
、二次粒子の質量分析に悪影響を与えるもれ電場や磁場
等がないため、試料13の近くに設置できる。そのため
、従来例では除去不可能であったビーム下流(試料)付
近に設置されているレンズやビームアパーチャから発生
した不純物イオンも完全に除去することが出来る。As described above, in the ion gun 1 equipped with the electrostatic energy spectrometer 14 of this embodiment, it is possible to remove impurity ions generated within the ion source 3 and the beam focusing formation section 5 by energy decomposition, and at the same time, the impurity ions generated within the ion source 3 and the beam focusing formation section 5 can be removed. In the electrostatic energy spectrometer 14 that does not require a vacuum cleaner, the release of impurity gas from the coil 9 can be avoided, and baking can be performed without any problem during vacuum evacuation, so that ultra-high vacuum of the device can be achieved. It also becomes possible to remove impurity ions caused by residual gas and the like. In addition, the electrostatic energy spectrometer 14 does not require the yokes 7 and 8 or the coil 9, and is composed only of the shoulder electric ai 16 and 17 and the energy separation aperture 21, so it is compact. Since there is no leakage electric field or magnetic field that adversely affects mass spectrometry of secondary particles, it can be installed near the sample 13. Therefore, impurity ions generated from lenses and beam apertures installed near the downstream side of the beam (sample), which could not be removed in the conventional example, can also be completely removed.
なお、本実施例ではイオン源3として、動物ガスを使用
する気体イオン化方式のイオン源を用いたが、これ以外
に例えば、個体および液体イオン化方式のイオン源とす
ることも可能である。また、静電型エネルギ分光器14
は必ずしもイオン銃1の最終段に設置しなくてもよく、
該静電型エネルギ分光器14の下流側(試料側)に設置
されている部材(不純物イオンを発生する電極等の部材
)をイオンビームが衝撃(照射)しないようになってい
ればよい。さらに、本実施例ではエネルギ分離アパーチ
ャ21を通過した特定イオンビーム6Aを直接試料13
に照射しているが、その照射ビーム径を細くする必要が
ある場合は、第1図の破線で示すように、エネルギ分離
アパーチャ21と試料13の間に特定イオンビーム6A
の透過孔を有する対物レンズ23を介設してもよい。In this embodiment, a gas ionization type ion source using animal gas was used as the ion source 3, but it is also possible to use a solid or liquid ionization type ion source, for example. In addition, an electrostatic energy spectrometer 14
does not necessarily have to be installed at the final stage of the ion gun 1,
It is sufficient that the ion beam does not impact (irradiate) members installed downstream (sample side) of the electrostatic energy spectrometer 14 (members such as electrodes that generate impurity ions). Furthermore, in this embodiment, the specific ion beam 6A that has passed through the energy separation aperture 21 is directly applied to the sample 13.
However, if it is necessary to reduce the diameter of the irradiation beam, place a specific ion beam 6A between the energy separation aperture 21 and the sample 13, as shown by the broken line in FIG.
An objective lens 23 having a transmission hole may be provided.
さらに、本実施例を含むこの種の元素分析装置において
は、通常、二次粒子24として、試料13から放出され
る二次イオンを直接利用しているが、質量分析計2にイ
オン化機能を持たせ、試料13から放出される中性粒子
をイオン化し、このイオン化された二次粒子を用いて試
料13の元素同定を行うようにしてもよい。Furthermore, in this type of elemental analyzer including this embodiment, secondary ions emitted from the sample 13 are normally used directly as the secondary particles 24, but the mass spectrometer 2 has an ionization function. Alternatively, the neutral particles emitted from the sample 13 may be ionized, and the elements of the sample 13 may be identified using the ionized secondary particles.
(発明の効果)
本発明は以上説明したような構成と作用とを有している
ので、試料に照射するイオンビームのうちから不純物イ
オンを完全に除去し、特定イオンのみを試料に照射する
ことが可能となり、これにより試料の元素分析を極めて
高精度のもとに行うことができる。また、本発明は従来
例において用いられている磁場型質量分光器を用いず、
静電型エネルギ分光器により構成されているから、ヨー
クやコイルを省略でき、この結果、装置の小型化を十分
図ることができる。(Effects of the Invention) Since the present invention has the configuration and operation described above, it is possible to completely remove impurity ions from the ion beam irradiated to the sample and irradiate only specific ions to the sample. This makes it possible to perform elemental analysis of samples with extremely high precision. Furthermore, the present invention does not use the magnetic field type mass spectrometer used in the conventional example,
Since it is constituted by an electrostatic energy spectrometer, a yoke and a coil can be omitted, and as a result, the device can be sufficiently miniaturized.
さらに、真空排気時にガス発生源となるコイルが不用で
あるから、ベーキングを行って装置内の超真空排気を達
成でき、これにより、試料や装置内壁が残留ガスにより
汚染されるという従来の弊害を確・実に除去することが
可能である。Furthermore, since there is no need for a coil that acts as a gas generation source during vacuum evacuation, baking can be performed to achieve ultra-vacuum evacuation within the apparatus, thereby eliminating the conventional problem of contaminating the sample and the inner walls of the apparatus with residual gas. It is possible to remove it reliably and accurately.
第1図は本発明に係る実施例の構成を示す断面図、第2
図は第1図に含まれる静電型エネルギ分光器の詳細断面
図、第3図は第2図のAから見た偏向電極とイオンビー
ムのrIIJ係を示す側面図、第4図は静電型エネルギ
分光器のエネルギ調整状態を示す説明図、第5図は従来
の元素分析装置の構成図、第6図は第5図に含まれる磁
場型質量分光器の構成図である。
1・・・・・・イオン銃、 2・・・・・・質量分析計
、3・・・・・・イオン源、 4・・・・・・磁場型質
量分光器、5・・・・・・ビーム収束成形部、 6.6
a−・・・・・イオンビーム、 6A・・・・・・特定
イオンビーム、 6B・・・・・・不純物イオンビーム
、 7,8・・・・・・ヨーク、9・・・・・・コイル
、 10・・・・・・筒壁、 11・・・・・・レンズ
、 12・・・・・・ビームアパーチャ、 13・・・
・・・試料、 14・・・・・・静電型エネルギ分光器
、 15・・・・・・ケース、 16.17・・・・
・・偏向電極、 18・・・・・・第1の電源、 1
9・・・・・・第2の電源、 20・・・・・・間隙、
21・・・・・・エネルギ分離アパーチャ、22・・
・・・・ビーム通過孔、 23・・・・・・対物レンズ
、24・・・・・・二次粒子。
代理人 弁理士 八 幡 義 博
審 / 図
卆り(イオシヒtムlA
第2 図
15ケース
第 3 図
第 4 図
第 6 図
第ergFIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment according to the present invention, and FIG.
The figure is a detailed sectional view of the electrostatic energy spectrometer included in Figure 1, Figure 3 is a side view showing the rIIJ relationship between the deflection electrode and the ion beam as seen from A in Figure 2, and Figure 4 is a detailed cross-sectional view of the electrostatic energy spectrometer included in Figure 1. FIG. 5 is a block diagram of a conventional elemental analyzer, and FIG. 6 is a block diagram of a magnetic field mass spectrometer included in FIG. 5. 1... Ion gun, 2... Mass spectrometer, 3... Ion source, 4... Magnetic field mass spectrometer, 5...・Beam convergence shaping section, 6.6
a-...Ion beam, 6A...Specific ion beam, 6B...Impurity ion beam, 7,8...Yoke, 9... Coil, 10... Cylinder wall, 11... Lens, 12... Beam aperture, 13...
... Sample, 14 ... Electrostatic energy spectrometer, 15 ... Case, 16.17 ...
...Deflection electrode, 18...First power supply, 1
9...Second power supply, 20...Gap,
21...Energy separation aperture, 22...
...Beam passing hole, 23...Objective lens, 24...Secondary particles. Agent: Patent Attorney Yoshihiro Hachiman/Illustrations (IOSHIHITMULA) Figure 2 Figure 15 Case Figure 3 Figure 4 Figure 6 Figure erg
Claims (3)
イオンビームの照射により試料から放出される二次粒子
の質量分析を行う質量分析計とを具備する元素分析装置
において、前記イオン銃には前記イオンビーム中に含ま
れている不純物イオンを除去し照射基準イオンとしての
特定イオンのみを透過する静電型エネルギ分光器が設け
られていることを特徴とする元素分析装置。(1) In an elemental analyzer equipped with an ion gun that irradiates a sample with an ion beam and a mass spectrometer that performs mass analysis of secondary particles emitted from the sample by irradiation with the ion beam, the ion gun includes An elemental analysis apparatus comprising an electrostatic energy spectrometer that removes impurity ions contained in the ion beam and transmits only specific ions as irradiation reference ions.
能エネルギ幅をE_T、特定イオンビームの固有エネル
ギ幅をE_S、特定イオンビームのエネルギと不純物イ
オンビームのエネルギ(不純物イオンを発生する電極の
ポテンシャルエネルギ)との差をE_Dとしたとき、E
_S<E_T<2E_Dなる関係を有するように構成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
載の元素分析装置。(2) In an electrostatic energy spectrometer, the transmittable energy width of the ion beam is E_T, the specific energy width of the specific ion beam is E_S, the energy of the specific ion beam and the energy of the impurity ion beam (the energy of the electrode that generates the impurity ions). potential energy) is E_D, then E
The elemental analysis device according to claim (1), characterized in that it is configured to have the relationship _S<E_T<2E_D.
成用アパーチャよりも下流側(試料側)に設置されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の元
素分析装置。(3) Elemental analysis according to claim (1), wherein the electrostatic energy spectrometer is installed downstream (sample side) of the beam forming aperture in the ion gun. Device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60221249A JPS6282634A (en) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | Element analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60221249A JPS6282634A (en) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | Element analyzer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6282634A true JPS6282634A (en) | 1987-04-16 |
JPH0361983B2 JPH0361983B2 (en) | 1991-09-24 |
Family
ID=16763807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60221249A Granted JPS6282634A (en) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | Element analyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6282634A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0374037A (en) * | 1989-05-17 | 1991-03-28 | Kobe Steel Ltd | Focused ion beam device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59157943A (en) * | 1983-02-25 | 1984-09-07 | Hitachi Ltd | Molecule secondary ion mass analyzer |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP60221249A patent/JPS6282634A/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59157943A (en) * | 1983-02-25 | 1984-09-07 | Hitachi Ltd | Molecule secondary ion mass analyzer |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0374037A (en) * | 1989-05-17 | 1991-03-28 | Kobe Steel Ltd | Focused ion beam device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0361983B2 (en) | 1991-09-24 |
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