JPS63102151A - 飛行時間測定型の同軸型材料表面解析装置 - Google Patents
飛行時間測定型の同軸型材料表面解析装置Info
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- JPS63102151A JPS63102151A JP61246778A JP24677886A JPS63102151A JP S63102151 A JPS63102151 A JP S63102151A JP 61246778 A JP61246778 A JP 61246778A JP 24677886 A JP24677886 A JP 24677886A JP S63102151 A JPS63102151 A JP S63102151A
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- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 67
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、イオン、X線、または紫外線のビームを材料
表面に入射し材料表面から発生する粒子すなわち散乱イ
オン、二次イオン、二次電子、または光電子のエネルギ
ー分析を行って材料表面の化学組成、原子配列、原子振
動、または電子状態を解析する材料表面解析装置に関す
る。
表面に入射し材料表面から発生する粒子すなわち散乱イ
オン、二次イオン、二次電子、または光電子のエネルギ
ー分析を行って材料表面の化学組成、原子配列、原子振
動、または電子状態を解析する材料表面解析装置に関す
る。
この材料表面解析装置の具体例としては、イオンを入射
して1次イオンを検出するイオン散乱分光装置(ISS
)、イオンを入射して2次イオンを検出する2次イオン
質量分析装置(SIMS)、X線または紫外線を入射し
て光電子を検出する光電子分光装置を挙げることができ
る。
して1次イオンを検出するイオン散乱分光装置(ISS
)、イオンを入射して2次イオンを検出する2次イオン
質量分析装置(SIMS)、X線または紫外線を入射し
て光電子を検出する光電子分光装置を挙げることができ
る。
例えば、八pplied Phys+csユニ(198
0)p205に開示されるように、これら装置において
ビーム発生源とエネルギー分析器は材料表面に対して異
なる方向に配置されている。
0)p205に開示されるように、これら装置において
ビーム発生源とエネルギー分析器は材料表面に対して異
なる方向に配置されている。
ビーム発生源とエネルギー分析器とが異なる方向に配置
される従来の材料表面解析装置では、少なくとも2つの
ポートを有する試料チャンバーにビーム発生源とエネル
ギー分析器とをそれぞれ設けるか、あるいは試料チャン
バーを大きくしてエネルギー分析器をその中に収容して
いるため、装置全体の構成が必然的に大がかりになるた
め建設費が高く、操作性が悪いという欠点があった。
される従来の材料表面解析装置では、少なくとも2つの
ポートを有する試料チャンバーにビーム発生源とエネル
ギー分析器とをそれぞれ設けるか、あるいは試料チャン
バーを大きくしてエネルギー分析器をその中に収容して
いるため、装置全体の構成が必然的に大がかりになるた
め建設費が高く、操作性が悪いという欠点があった。
上記問題点は、
イオン、X線、または紫外線のビームを発生するビーム
発生源、 前記ビームが材料表面に入射することによりこの材料表
面から発生するイオンまたは電子を検出するエネルギー
分析器の検出部、および前記ビーム発生源と前記エネル
ギー分析器の検出部とを同軸上に位置して保持し、前記
ビームおよび前記発生したイオンまたは電子が通過する
開口を有する真空容器を備えてなる同軸型材料表面解析
装置によって解決される。
発生源、 前記ビームが材料表面に入射することによりこの材料表
面から発生するイオンまたは電子を検出するエネルギー
分析器の検出部、および前記ビーム発生源と前記エネル
ギー分析器の検出部とを同軸上に位置して保持し、前記
ビームおよび前記発生したイオンまたは電子が通過する
開口を有する真空容器を備えてなる同軸型材料表面解析
装置によって解決される。
ビーム発生源から発生されたイオン、X線または紫外線
のビームは装置容器の開口から放出されて材料表面に入
射する。これによって材料表面から発生されたイオンま
たは電子はビームが通過したのと同一の開口を通って装
置中のエネルギー分析器の検出部によって検出される。
のビームは装置容器の開口から放出されて材料表面に入
射する。これによって材料表面から発生されたイオンま
たは電子はビームが通過したのと同一の開口を通って装
置中のエネルギー分析器の検出部によって検出される。
このエネルギー分析器の検出部とビーム発生源とは同軸
上に配置されているので、ビームの材料表面への入射お
よび材料表面から発生するイオンまたは電子のエネルギ
ー分析が材料表面を見込む単一方向の小さな立体角内で
行われる。
上に配置されているので、ビームの材料表面への入射お
よび材料表面から発生するイオンまたは電子のエネルギ
ー分析が材料表面を見込む単一方向の小さな立体角内で
行われる。
本発明の同軸型材料表面分析装置は従来の装置と較ベビ
ーム発生源とエネルギー分析器とが同軸上に一体化して
配置されているので、次のような優れた効果を奏し得ら
れる。
ーム発生源とエネルギー分析器とが同軸上に一体化して
配置されているので、次のような優れた効果を奏し得ら
れる。
(1)装置が一体化されているため小型化が実現でき、
低価格で装備することができる。
低価格で装備することができる。
(2) 試料チャンバーに試料を見込む単一のポート
さえあれば容易に装備することができ、他の表面解析装
置との組合わせが容易であり、操作性に富む。
さえあれば容易に装備することができ、他の表面解析装
置との組合わせが容易であり、操作性に富む。
(3)入射するビームがイオンでありエネルギー分析さ
れる粒子が散乱イオンの場合、材料表面で180°に極
めて近い散乱角で散乱されてくるイオンを観測するので
、材料表面の原子の中心位置に関する情報を直接得るこ
とができ、材料表面の原子配列を定量的に容易に解析す
ることができる。又入射イオンの軌道をほぼ逆にたど°
って散乱されてくるイオンのみを観測するので入射イオ
ンの材料表面上での散乱過程を単一散乱とみなすことが
でき解析が著しく容易となる。
れる粒子が散乱イオンの場合、材料表面で180°に極
めて近い散乱角で散乱されてくるイオンを観測するので
、材料表面の原子の中心位置に関する情報を直接得るこ
とができ、材料表面の原子配列を定量的に容易に解析す
ることができる。又入射イオンの軌道をほぼ逆にたど°
って散乱されてくるイオンのみを観測するので入射イオ
ンの材料表面上での散乱過程を単一散乱とみなすことが
でき解析が著しく容易となる。
以下、本発明を実施例に従ってより詳細に説明する。第
1図はビーム発生源がイオンビームを発生し、エネルギ
ー分析器によってエネルギー分析される粒子が散乱イオ
ンである場合の実施例の概略図である。一端に開口Aを
有する真空容器1の内部には、イオンビームIBを発生
するイオン源であるイオン銃■およびこのイオン銃■と
軸を一致して散乱イオンのエネルギーを分析する飛行時
間型エネルギー分析器の検出部りが収容されている。飛
行時間型エネルギー分析器は散乱イオンを検出する検出
部D1ドリフトチューブDT、および散乱イオンがドリ
フトチューブ中を飛行するに要する時間を測定するエレ
クトロニクスから成る。
1図はビーム発生源がイオンビームを発生し、エネルギ
ー分析器によってエネルギー分析される粒子が散乱イオ
ンである場合の実施例の概略図である。一端に開口Aを
有する真空容器1の内部には、イオンビームIBを発生
するイオン源であるイオン銃■およびこのイオン銃■と
軸を一致して散乱イオンのエネルギーを分析する飛行時
間型エネルギー分析器の検出部りが収容されている。飛
行時間型エネルギー分析器は散乱イオンを検出する検出
部D1ドリフトチューブDT、および散乱イオンがドリ
フトチューブ中を飛行するに要する時間を測定するエレ
クトロニクスから成る。
容器1は開口Aにおいて試料チェンバーCの ポートP
に接続されている。イオン銃Iは、He+、Ne”、A
r+等の希ガスイオン又はLビ、Na”、K゛等のアル
カリ金属イオンを発生し得るもので、イオンエネルギー
は100〜10000eV程度である。イオン銃Iと検
出部との間にはスリットS+ 、S2 が配されており
、更にこれらスリットS+ 、S2 の間にイオンビー
ムをパルス化するためのビームチョッピングプレートC
Pが設置されている。このビームチョッピングプレート
CPは約5 mm間隔の平行平板電極から構成されてお
り、この電極間には一定周波数のパルス状の方形波電圧
がパルス発生器PCによって印加される。従って、スリ
ットS1 を通過したイオンビームIBは周期的に偏向
されて、断続的にスリ7)S2 を通過することになり
、これによってパルス状のイオンビームが形成される。
に接続されている。イオン銃Iは、He+、Ne”、A
r+等の希ガスイオン又はLビ、Na”、K゛等のアル
カリ金属イオンを発生し得るもので、イオンエネルギー
は100〜10000eV程度である。イオン銃Iと検
出部との間にはスリットS+ 、S2 が配されており
、更にこれらスリットS+ 、S2 の間にイオンビー
ムをパルス化するためのビームチョッピングプレートC
Pが設置されている。このビームチョッピングプレート
CPは約5 mm間隔の平行平板電極から構成されてお
り、この電極間には一定周波数のパルス状の方形波電圧
がパルス発生器PCによって印加される。従って、スリ
ットS1 を通過したイオンビームIBは周期的に偏向
されて、断続的にスリ7)S2 を通過することになり
、これによってパルス状のイオンビームが形成される。
ビームチョッピングプレー)CPとスリ7)32 と
の間には偏向板D1 、D2 が設けられており、偏向
器用電源DSの電圧を変化させることによってXおよび
Y方向にイオンビームを偏向してスリットS2 の約0
.5 mn+の小孔にイオンビームの軌道が一致するよ
うにされる。
の間には偏向板D1 、D2 が設けられており、偏向
器用電源DSの電圧を変化させることによってXおよび
Y方向にイオンビームを偏向してスリットS2 の約0
.5 mn+の小孔にイオンビームの軌道が一致するよ
うにされる。
スリットS2 を通過したイオンビームは開口Aを通っ
て試料に入射し、これにより発生した散乱イオンの一部
が再び開口Aを通ってドリフトチューブDTの方向へ戻
る。散乱イオンの検出部りは、その拡大図である第2図
に詳細に示されるように、中心軸に2ml11の小孔を
開けた2枚のマイクロチャンネルプレート3とアノード
プレート4とから構成されている。マイクロチャンネル
プレート3は内壁が二次電子放出材料でコーティングさ
れた細いガラス管を多数束ねた円板状のものであり、こ
のマイクロチャンネルプレート3の両端にはグリッド2
を透過した散乱イオンを加速し又その散乱イオンがマイ
クロチャンネルプレート3を衝撃することにより生じた
二次電子を増倍する必要から、高圧電源7により高電圧
が印加されており増倍された二次電子がアノードプレー
ト4により検出される。上記の検出器の中心軸上に入射
イオン導入用のコリメータ6がスペーサー5とともに挿
入されており、上記の高電圧による電界がコリメータ6
内を通過中のイオンに作用しない様にコリメータ6は接
地が施され、絶縁体であるスペーサ5によりマイクロチ
ャンネルプレート3から絶縁されている。又コリメータ
6を出た入射イオンが上記の高電界によりその軌道を変
えずに無電界中を進行する様にマイクロチャンネルプレ
ート3の前面には接地を施したメツシュ状のグリッド2
が設けられており、上記の高電界を遮蔽している。
て試料に入射し、これにより発生した散乱イオンの一部
が再び開口Aを通ってドリフトチューブDTの方向へ戻
る。散乱イオンの検出部りは、その拡大図である第2図
に詳細に示されるように、中心軸に2ml11の小孔を
開けた2枚のマイクロチャンネルプレート3とアノード
プレート4とから構成されている。マイクロチャンネル
プレート3は内壁が二次電子放出材料でコーティングさ
れた細いガラス管を多数束ねた円板状のものであり、こ
のマイクロチャンネルプレート3の両端にはグリッド2
を透過した散乱イオンを加速し又その散乱イオンがマイ
クロチャンネルプレート3を衝撃することにより生じた
二次電子を増倍する必要から、高圧電源7により高電圧
が印加されており増倍された二次電子がアノードプレー
ト4により検出される。上記の検出器の中心軸上に入射
イオン導入用のコリメータ6がスペーサー5とともに挿
入されており、上記の高電圧による電界がコリメータ6
内を通過中のイオンに作用しない様にコリメータ6は接
地が施され、絶縁体であるスペーサ5によりマイクロチ
ャンネルプレート3から絶縁されている。又コリメータ
6を出た入射イオンが上記の高電界によりその軌道を変
えずに無電界中を進行する様にマイクロチャンネルプレ
ート3の前面には接地を施したメツシュ状のグリッド2
が設けられており、上記の高電界を遮蔽している。
このように構成された本発明に従う同軸型イオン散乱分
光表面解析装置は以下の通りに動作する。
光表面解析装置は以下の通りに動作する。
イオン銃Iから出たイオンビームIBはパルス発生器P
GとビームチョッピングプレートCP。
GとビームチョッピングプレートCP。
およびスリットS2 の組合わせによりパルス状にされ
、同時にトリが回路TCはパルス状の入射イオンがビー
ムチョッピングプレー)CPを出発する時刻を飛行時間
測定の始点としてスタート信号を時間波高変換器8に入
力する。パルス状の入射イオンはコリメータ6を通過し
試料Sに到達し散乱され、180°に極めて近い散乱角
で散乱されてくるイオンは容器1のドリフトチューブD
T内を通りグリッド2を透過すると、マイクロチャンネ
ルプレート3に印加された高電圧による電界により加速
されてマイクロチャンネルプレート3を衝撃し、発生し
た二次電子が上記の高電界によって加速されて増倍され
アノードプレート4から検出信号として取り出され検出
信号は飛行時間測定の終点であるストップ信号として増
幅器AMPを経て時間波高変換器8に入力される。時間
波高変換器8はスタート信号とストップ信号間の時間差
を測定しこの値を波高分析器9に転送し、波高分析器9
はこの時間差を各入射イオンのパルスごとに記憶して同
じ時間差に相当する散乱イオンの数を計数していき、横
軸に時間差、縦軸に散乱イオンの数をとったヒストグラ
ムをつくる。コンピューター10はこのヒストグラムの
データを読み込んで時間差から機知の値である入射イオ
ンの試料Sへの飛行時間を差引くことにより散乱イオン
の飛行時間を求め、これらのデータを散乱イオンの飛行
時間に対する散乱イオンの収量として整理し、これを表
示装ff1llに出力する。この散乱イオンの飛行時間
スペクトルを試料Sを回転させて入射イオンの試料Sに
対する補角および方位角を変えて記録していくことによ
り、試料Sの表面の化学組成、原子配列、原子振動、お
よび電子状態を容易に解析することができる。
、同時にトリが回路TCはパルス状の入射イオンがビー
ムチョッピングプレー)CPを出発する時刻を飛行時間
測定の始点としてスタート信号を時間波高変換器8に入
力する。パルス状の入射イオンはコリメータ6を通過し
試料Sに到達し散乱され、180°に極めて近い散乱角
で散乱されてくるイオンは容器1のドリフトチューブD
T内を通りグリッド2を透過すると、マイクロチャンネ
ルプレート3に印加された高電圧による電界により加速
されてマイクロチャンネルプレート3を衝撃し、発生し
た二次電子が上記の高電界によって加速されて増倍され
アノードプレート4から検出信号として取り出され検出
信号は飛行時間測定の終点であるストップ信号として増
幅器AMPを経て時間波高変換器8に入力される。時間
波高変換器8はスタート信号とストップ信号間の時間差
を測定しこの値を波高分析器9に転送し、波高分析器9
はこの時間差を各入射イオンのパルスごとに記憶して同
じ時間差に相当する散乱イオンの数を計数していき、横
軸に時間差、縦軸に散乱イオンの数をとったヒストグラ
ムをつくる。コンピューター10はこのヒストグラムの
データを読み込んで時間差から機知の値である入射イオ
ンの試料Sへの飛行時間を差引くことにより散乱イオン
の飛行時間を求め、これらのデータを散乱イオンの飛行
時間に対する散乱イオンの収量として整理し、これを表
示装ff1llに出力する。この散乱イオンの飛行時間
スペクトルを試料Sを回転させて入射イオンの試料Sに
対する補角および方位角を変えて記録していくことによ
り、試料Sの表面の化学組成、原子配列、原子振動、お
よび電子状態を容易に解析することができる。
なおマイクロチャンネルプレート3の有効径が約40m
m、試料Sからマイクロチャンネルプレート3までの距
離が約500 mmの場合、1O−3srの立体角で散
乱イオンを検出することができ、散乱角180°で散乱
されてくるイオンを約±2゜の精度で観測することがで
きる。
m、試料Sからマイクロチャンネルプレート3までの距
離が約500 mmの場合、1O−3srの立体角で散
乱イオンを検出することができ、散乱角180°で散乱
されてくるイオンを約±2゜の精度で観測することがで
きる。
上述した実施例おいては、真空容器内に、ビーム発生源
とエネルギー分析器の検出部とが収容されることによっ
て、両者が同軸上に位置して真空容器に保持されたが、
真空容器の後端部にフランジを介してビーム発生源を取
りつけることによって、ビーム発生源とエネルギー分析
器の検出部とを同軸上に位置して真空容器に保持させる
こともできる。
とエネルギー分析器の検出部とが収容されることによっ
て、両者が同軸上に位置して真空容器に保持されたが、
真空容器の後端部にフランジを介してビーム発生源を取
りつけることによって、ビーム発生源とエネルギー分析
器の検出部とを同軸上に位置して真空容器に保持させる
こともできる。
第1図は入射するビームがイオンであり、エネルギー分
析される粒子が散乱イオンである同軸型イオン散乱分光
表面解析装置の一実施例を示す概略図、および 第2図は第1図内のエネルギー分析器の検出部の拡大図
。 ■・・・・・・イオン銃、 Sl 1 S2 ・・・
・・・スリット、CP・・・・・・ビームチョッピング
プレート、D、 、D2・・・・・・偏向器、 S・
・・・・・試料、D・・・・・・エネルギー分析器の検
出部、DT・・・・・・ドリフトチューブ、 A・・・・・・開口、 C・・・・・・試料チャンバ
ー、P・・・・・・ポー゛ト、 PG・・・・・・パル
ス発生器、TC・・・・・・トリガ回路、 DS・・・
・・・偏向器用電源、AMP・・・・・・増幅器、
l・・・・・・真空容器、2・・・・・・グリッド、 3・・・・・・マイクロチャンネルプレート、4・・・
・・・アノードプレート、 5・・・・・・スペーサ
ー、6・・・・・・コリメータ、 7・・・・
・・高圧電源、8・・・・・・時間−波高変換器、 9
・・・・・・波高分析器、10・・・・・・コンピュー
ター、11・・・・・・表示装置。
析される粒子が散乱イオンである同軸型イオン散乱分光
表面解析装置の一実施例を示す概略図、および 第2図は第1図内のエネルギー分析器の検出部の拡大図
。 ■・・・・・・イオン銃、 Sl 1 S2 ・・・
・・・スリット、CP・・・・・・ビームチョッピング
プレート、D、 、D2・・・・・・偏向器、 S・
・・・・・試料、D・・・・・・エネルギー分析器の検
出部、DT・・・・・・ドリフトチューブ、 A・・・・・・開口、 C・・・・・・試料チャンバ
ー、P・・・・・・ポー゛ト、 PG・・・・・・パル
ス発生器、TC・・・・・・トリガ回路、 DS・・・
・・・偏向器用電源、AMP・・・・・・増幅器、
l・・・・・・真空容器、2・・・・・・グリッド、 3・・・・・・マイクロチャンネルプレート、4・・・
・・・アノードプレート、 5・・・・・・スペーサ
ー、6・・・・・・コリメータ、 7・・・・
・・高圧電源、8・・・・・・時間−波高変換器、 9
・・・・・・波高分析器、10・・・・・・コンピュー
ター、11・・・・・・表示装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 イオン、X線、または紫外線のビームを発生するビーム
発生源、 前記ビームが材料表面に入射することによりこの材料表
面から発生するイオンまたは電子を検出するエネルギー
分析器の検出部、および 前記ビーム発生源と前記エネルギー分析器の検出部とを
同軸上に位置して保持し、前記ビームおよび前記発生し
たイオンまたは電子が通過する開口を有する真空容器を
備えてなる同軸型材料表面解析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61246778A JPS63102151A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 飛行時間測定型の同軸型材料表面解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61246778A JPS63102151A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 飛行時間測定型の同軸型材料表面解析装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63102151A true JPS63102151A (ja) | 1988-05-07 |
JPH058549B2 JPH058549B2 (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=17153518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61246778A Granted JPS63102151A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 飛行時間測定型の同軸型材料表面解析装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63102151A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04206432A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-28 | Rikagaku Kenkyusho | イオン散乱分析装置 |
JP2009064737A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-03-26 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 可逆形電磁接触器のインターロック装置 |
JP2011529622A (ja) * | 2008-07-31 | 2011-12-08 | ケーマック | 中エネルギーイオンビーム散乱を用いた分光分析器 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60121654A (ja) * | 1983-12-02 | 1985-06-29 | Hitachi Ltd | イオンビーム装置 |
-
1986
- 1986-10-17 JP JP61246778A patent/JPS63102151A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60121654A (ja) * | 1983-12-02 | 1985-06-29 | Hitachi Ltd | イオンビーム装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04206432A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-28 | Rikagaku Kenkyusho | イオン散乱分析装置 |
US5166521A (en) * | 1990-11-30 | 1992-11-24 | Shimadzu Corporation | Ion-scattering spectrometer |
JP2009064737A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-03-26 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 可逆形電磁接触器のインターロック装置 |
JP2011529622A (ja) * | 2008-07-31 | 2011-12-08 | ケーマック | 中エネルギーイオンビーム散乱を用いた分光分析器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH058549B2 (ja) | 1993-02-02 |
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