JPS645748B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS645748B2 JPS645748B2 JP56073468A JP7346881A JPS645748B2 JP S645748 B2 JPS645748 B2 JP S645748B2 JP 56073468 A JP56073468 A JP 56073468A JP 7346881 A JP7346881 A JP 7346881A JP S645748 B2 JPS645748 B2 JP S645748B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- energy
- lens
- charged particles
- image point
- mass spectrometer
- 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
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 36
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 12
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 claims description 8
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (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】
この発明は荷電粒子をエネルギー分析器により
選別したのち、質量分析器で質量分析する荷電粒
子分析装置、特に試料表面から放出される荷電粒
子を分析することにより、試料面の局所的質量分
析をする装置に関するものである。
選別したのち、質量分析器で質量分析する荷電粒
子分析装置、特に試料表面から放出される荷電粒
子を分析することにより、試料面の局所的質量分
析をする装置に関するものである。
試料表面から放出される荷電粒子（イオン）を
質量分析器により質量分析する際、分解能を上げ
るために、エネルギー分析器でエネルギー分析し
て、一定範囲のエネルギーをもつ荷電粒子を選別
し、選別された荷電粒子について質量分析をする
ことが行われている。このようなエネルギー分析
器と質量分析器を組合せる場合、エネルギー分析
器としては、エネルギーの選別効率がよいととも
に、質量分析器の入射条件に合つたビームを形成
するものであることが要求される。
質量分析器により質量分析する際、分解能を上げ
るために、エネルギー分析器でエネルギー分析し
て、一定範囲のエネルギーをもつ荷電粒子を選別
し、選別された荷電粒子について質量分析をする
ことが行われている。このようなエネルギー分析
器と質量分析器を組合せる場合、エネルギー分析
器としては、エネルギーの選別効率がよいととも
に、質量分析器の入射条件に合つたビームを形成
するものであることが要求される。
一般に質量分析器、特に簡易型として使用され
る四重極質量分析器では、入射する２次イオンの
ビームを複数の極の中心に入射させること、およ
び入射角度を小さくすることが必要であるが、従
来エネルギー分析器として使用されている円筒型
静電エネルギー分析器は得られるビームの広がり
角度が大きく、質量分析器と組合せ使用すること
は不適当であるため、使用されることは稀で、普
通は磁場型のエネルギー分析器が使用されてい
た。また円筒型静電エネルギー分析器を組合せ使
用する場合も、直接質量分析器と結合しているた
め、分解能はあまり改善されない欠点があつた。
る四重極質量分析器では、入射する２次イオンの
ビームを複数の極の中心に入射させること、およ
び入射角度を小さくすることが必要であるが、従
来エネルギー分析器として使用されている円筒型
静電エネルギー分析器は得られるビームの広がり
角度が大きく、質量分析器と組合せ使用すること
は不適当であるため、使用されることは稀で、普
通は磁場型のエネルギー分析器が使用されてい
た。また円筒型静電エネルギー分析器を組合せ使
用する場合も、直接質量分析器と結合しているた
め、分解能はあまり改善されない欠点があつた。
この発明は以上のような従来のものの欠点を解
消するためのもので、エネルギー分析器と質量分
析器の間にレンズを設けることにより、エネルギ
ー分析効率のよい円筒型静電エネルギー分析器を
使用でき、しかも分解能の高い荷電粒子分析装置
を提供することを目的としている。
消するためのもので、エネルギー分析器と質量分
析器の間にレンズを設けることにより、エネルギ
ー分析効率のよい円筒型静電エネルギー分析器を
使用でき、しかも分解能の高い荷電粒子分析装置
を提供することを目的としている。
この発明は荷電粒子のエネルギー分析をする円
筒型静電エネルギー分析器と、エネルギー分析さ
れた荷電粒子を質量分析する四重極質量分析器
と、前記円筒型静電エネルギー分析器の像点を物
点とし、かつ前記四重極質量分析器の軸上かつ出
射側の遠方位置を像点とするレンズとを含む荷電
粒子分析装置である。
筒型静電エネルギー分析器と、エネルギー分析さ
れた荷電粒子を質量分析する四重極質量分析器
と、前記円筒型静電エネルギー分析器の像点を物
点とし、かつ前記四重極質量分析器の軸上かつ出
射側の遠方位置を像点とするレンズとを含む荷電
粒子分析装置である。
以下、この発明を図面により説明する。図面は
この発明の一実施例を示す垂直断面図である。図
面において、１は円筒型静電エネルギー分析器、
２は質量分析器であつて、これらの中間にレンズ
３が配置されている。
この発明の一実施例を示す垂直断面図である。図
面において、１は円筒型静電エネルギー分析器、
２は質量分析器であつて、これらの中間にレンズ
３が配置されている。
円筒型静電エネルギー分析器１は同心の外筒電
極４および内筒電極５によつて二重円筒状に構成
されている。外筒電極４は電源装置６に接続し
て、V1の電圧が印加されており、接地した内筒
電極５との間に均一な電場が形成されている。内
筒電極５の入射側および出射側に近い部分にはス
リツト７，８が設けられており、試料９から放射
された荷電粒子１０がスリツト７を通過したの
ち、電場によつて偏向され、スリツト８を通過
し、さらに絞り１１を通つて像点１２に収束する
ように構成されている。像点１２は試料９上の物
点１３と対応する位置に形成される。
極４および内筒電極５によつて二重円筒状に構成
されている。外筒電極４は電源装置６に接続し
て、V1の電圧が印加されており、接地した内筒
電極５との間に均一な電場が形成されている。内
筒電極５の入射側および出射側に近い部分にはス
リツト７，８が設けられており、試料９から放射
された荷電粒子１０がスリツト７を通過したの
ち、電場によつて偏向され、スリツト８を通過
し、さらに絞り１１を通つて像点１２に収束する
ように構成されている。像点１２は試料９上の物
点１３と対応する位置に形成される。
質量分析器２は四重極質量分析器が使用されて
おり、Ｘ軸およびＹ軸上にある２対の柱状電極か
らなる四重極部１４を有し、この四重極部１４の
中心、すなわち各対向する電極の極間の中心軸が
Ｚ軸とされ、それぞれ対向する電極が直結され
て、直流電圧と高周波電圧とが重畳印加されてい
る。
おり、Ｘ軸およびＹ軸上にある２対の柱状電極か
らなる四重極部１４を有し、この四重極部１４の
中心、すなわち各対向する電極の極間の中心軸が
Ｚ軸とされ、それぞれ対向する電極が直結され
て、直流電圧と高周波電圧とが重畳印加されてい
る。
レンズ３は静電レンズが使用されていて、３枚
のレンズ電極１５，１６，１７を平行に配置して
構成され、中間のレンズ電極１６は電源装置１８
に接続され、接地した両側のレンズ電極１５，１
７との間にV2の電圧が印加されている。ここで
レンズ３は物点を円筒型静電エネルギー分析器１
の像点１２と一致させ、像点１９を質量分析器２
の四重極部１４の極間に形成されたＺ軸上の出射
側遠方位置（四重極質量分析装置の外側でもよ
い）に位置させて四重極質量分析装置に入射する
ビームの入射角を小さくするように、電源装置１
８の印加電圧V2が設定される。この場合、像点
１２に取出される荷電粒子のエネルギーをV0と
すると、レンズ電極１６に印加される電圧V2が
次式、 V2／V0＝ｋ ……(1) 但しｋは像点１２の位置によつて決まる定数 の関係を保つように、電源装置６の電位信号が電
源装置１８に与えられる。
のレンズ電極１５，１６，１７を平行に配置して
構成され、中間のレンズ電極１６は電源装置１８
に接続され、接地した両側のレンズ電極１５，１
７との間にV2の電圧が印加されている。ここで
レンズ３は物点を円筒型静電エネルギー分析器１
の像点１２と一致させ、像点１９を質量分析器２
の四重極部１４の極間に形成されたＺ軸上の出射
側遠方位置（四重極質量分析装置の外側でもよ
い）に位置させて四重極質量分析装置に入射する
ビームの入射角を小さくするように、電源装置１
８の印加電圧V2が設定される。この場合、像点
１２に取出される荷電粒子のエネルギーをV0と
すると、レンズ電極１６に印加される電圧V2が
次式、 V2／V0＝ｋ ……(1) 但しｋは像点１２の位置によつて決まる定数 の関係を保つように、電源装置６の電位信号が電
源装置１８に与えられる。
以上のように構成された荷電粒子分析装置にお
いて、イオン源（図示省略）より一次イオンビー
ムを試料９へ打込んで発生する二次イオン等の荷
電粒子１０は円筒型静電エネルギー分析器１によ
つてエネルギー分析され、ここで選別された特定
範囲のエネルギーを持つ荷電粒子は像点１２に収
束する。像点１２を通過した荷電粒子はそのまま
分散しないで、レンズ３によつて偏向され、像点
１９に収束する。像点１９はレンズ３から遠方に
離れたＺ軸上にあるので、質量分析器２に入射す
る荷電粒子のビームは四重極部１４の極間の中心
に小さな入射角で入射することになり、質量分析
器２の分解能は高くなる。
いて、イオン源（図示省略）より一次イオンビー
ムを試料９へ打込んで発生する二次イオン等の荷
電粒子１０は円筒型静電エネルギー分析器１によ
つてエネルギー分析され、ここで選別された特定
範囲のエネルギーを持つ荷電粒子は像点１２に収
束する。像点１２を通過した荷電粒子はそのまま
分散しないで、レンズ３によつて偏向され、像点
１９に収束する。像点１９はレンズ３から遠方に
離れたＺ軸上にあるので、質量分析器２に入射す
る荷電粒子のビームは四重極部１４の極間の中心
に小さな入射角で入射することになり、質量分析
器２の分解能は高くなる。
質量分析する荷電粒子のエネルギーは、エネル
ギー分析器１の外筒電極４に印加する電圧V1に
よつて任意に設定されるが、レンズ３の方へ取出
す荷電粒子のエネルギーV0とレンズ電極１６に
印加される電圧V2との関係が前記(1)式のように
設定されていると、選別荷電粒子のエネルギー
V0を変化させても、像点１９の位置は不変とな
り、質量分析器２４への入射条件を一定に保つこ
とができ、同一条件で質量分析を行うことができ
る。
ギー分析器１の外筒電極４に印加する電圧V1に
よつて任意に設定されるが、レンズ３の方へ取出
す荷電粒子のエネルギーV0とレンズ電極１６に
印加される電圧V2との関係が前記(1)式のように
設定されていると、選別荷電粒子のエネルギー
V0を変化させても、像点１９の位置は不変とな
り、質量分析器２４への入射条件を一定に保つこ
とができ、同一条件で質量分析を行うことができ
る。
一次イオン源の設置場所は特に限定されない
が、内筒電極５の内側に設置するのが望ましい。
また上記実施例では二次イオンの分析の場合につ
いて説明したが、一次イオンであつてもよく、ま
たガスクロマトグラフイなどにおいてすでに発生
したイオン等の荷電粒子であつてもよい。
が、内筒電極５の内側に設置するのが望ましい。
また上記実施例では二次イオンの分析の場合につ
いて説明したが、一次イオンであつてもよく、ま
たガスクロマトグラフイなどにおいてすでに発生
したイオン等の荷電粒子であつてもよい。
円筒型静電エネルギー分析器１としては、二重
円筒型であればよく、必ずしも完全な円筒である
必要はなく、半円筒状でもよく、また細部の構造
は任意に変更可能である。また質量分析器２とし
ては、四重極型のものに本発明を適用した場合、
特に優れた分解能を得ることができる。さらにレ
ンズ３も静電レンズに限定されないが、静電レン
ズは制御が容易で、像点１９の位置の調整が容易
である。さらに電源装置１８からの印加電圧の調
整手段も上記説明のものに限定されず、任意の手
段が採用可能である。
円筒型であればよく、必ずしも完全な円筒である
必要はなく、半円筒状でもよく、また細部の構造
は任意に変更可能である。また質量分析器２とし
ては、四重極型のものに本発明を適用した場合、
特に優れた分解能を得ることができる。さらにレ
ンズ３も静電レンズに限定されないが、静電レン
ズは制御が容易で、像点１９の位置の調整が容易
である。さらに電源装置１８からの印加電圧の調
整手段も上記説明のものに限定されず、任意の手
段が採用可能である。
本発明は試料面の局所的質量分析装置に限ら
ず、他の用途の荷電粒子分析装置にも適用可能で
ある。
ず、他の用途の荷電粒子分析装置にも適用可能で
ある。
以上のとおり、本発明によれば、エネルギー分
析器と質量分析器の間にレンズを設けたので、エ
ネルギー分析器として効率のよい円筒型静電エネ
ルギー分析器を使用することができ、これにより
選別された荷電粒子は、分散させることとなくレ
ンズにより収束して質量分析に供することがで
き、しかも質量分析に供される荷電粒子は質量分
析器の入射条件に合つた条件で入射するので質量
分析器の分解能を高くすることができる。またレ
ンズとして、選択された荷電粒子のエネルギーの
変化に拘らず、一定位置に像点を形成するものを
使用すると、同一条件で質量分析を行うことがで
きるなどの効果がある。
析器と質量分析器の間にレンズを設けたので、エ
ネルギー分析器として効率のよい円筒型静電エネ
ルギー分析器を使用することができ、これにより
選別された荷電粒子は、分散させることとなくレ
ンズにより収束して質量分析に供することがで
き、しかも質量分析に供される荷電粒子は質量分
析器の入射条件に合つた条件で入射するので質量
分析器の分解能を高くすることができる。またレ
ンズとして、選択された荷電粒子のエネルギーの
変化に拘らず、一定位置に像点を形成するものを
使用すると、同一条件で質量分析を行うことがで
きるなどの効果がある。
図面はこの発明の一実施例による荷電粒子分析
装置を示す垂直断面図であり、１は円筒型静電エ
ネルギー分析器、２は質量分析器、３はレンズ、
４は外筒電極、５は内筒電極、６，１８は電源装
置、７，８はスリツト、９は試料、１１は絞り、
１４は四重極部、１５，１６，１７はレンズ電極
を示す。
装置を示す垂直断面図であり、１は円筒型静電エ
ネルギー分析器、２は質量分析器、３はレンズ、
４は外筒電極、５は内筒電極、６，１８は電源装
置、７，８はスリツト、９は試料、１１は絞り、
１４は四重極部、１５，１６，１７はレンズ電極
を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 荷電粒子のエネルギー分析をする円筒型静電
エネルギー分析器と、エネルギー分析された荷電
粒子を質量分析する四重極質量分析器と、前記円
筒型静電エネルギー分析器の像点を物点とし、か
つ前記四重極質量分析器の軸上かつ出射側の遠方
位置を像点とするレンズとを含む荷電粒子分析装
置。 ２ レンズはエネルギー分析された荷電粒子のエ
ネルギーが変化した場合でも、像点が一定位置に
なるように構成されたものである特許請求の範囲
第１項記載の荷電粒子分析装置。 ３ レンズは静電レンズである特許請求の範囲第
１項または第２項記載の荷電粒子分析装置。 ４ エネルギー分析された荷電粒子のエネルギー
をV0、静電レンズに印加する電圧をV2としたと
き、V0／V2＝ｋ（但しｋは円筒型静電エネルギー
分析器の像点によつて決まる定数）の関係を保つ
電圧V2を静電レンズに印加する電源装置を備え
た特許請求の範囲第３項記載の荷電粒子分析装
置。 ５ 荷電粒子は試料表面から放出される二次イオ
ンである特許請求の範囲第１項ないし第４項のい
ずれかに記載の荷電粒子分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56073468A JPS57189448A (en) | 1981-05-18 | 1981-05-18 | Charged-particle analyzing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56073468A JPS57189448A (en) | 1981-05-18 | 1981-05-18 | Charged-particle analyzing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57189448A JPS57189448A (en) | 1982-11-20 |
| JPS645748B2 true JPS645748B2 (ja) | 1989-01-31 |
Family
ID=13519128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56073468A Granted JPS57189448A (en) | 1981-05-18 | 1981-05-18 | Charged-particle analyzing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57189448A (ja) |
-
1981
- 1981-05-18 JP JP56073468A patent/JPS57189448A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57189448A (en) | 1982-11-20 |
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