JP6472014B2 - Time-of-flight secondary ion mass spectrometer internal current voltage application measurement mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)のような、測定のための試料を真空などの特殊な環境に置く必要がある装置に関する。 The present invention relates to an apparatus such as a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) in which a sample for measurement needs to be placed in a special environment such as a vacuum.
TOF−SIMSのような装置は、試料を10−7Pa程度の高真空状態に置き、試料の質量分析や元素分布マッピングの測定などを行う。 An apparatus such as TOF-SIMS places a sample in a high vacuum state of about 10 −7 Pa, and performs mass analysis of the sample and measurement of element distribution mapping.
図1(a)及び図1(b)は、このようなTOF−SIMSによる測定の一例を示す概略図である。図1(a)中、1は分析装置に設けられるチェンバーと呼ばれる測定室であり、10−7Pa程度の高真空状態に維持される。そして、測定用の固体試料20が、一対の対向する、導電性の固定部材10A及び10Bにより挟持される。そして、この固定部材を介して、後述する高圧電源から試料に電圧が印加され、質量分析が行われる。また、測定中の一次イオン照射量を測定するための電流計が設けられることもある。 Fig.1 (a) and FIG.1 (b) are schematic which shows an example of the measurement by such TOF-SIMS. In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes a measurement chamber called a chamber provided in the analyzer, which is maintained in a high vacuum state of about 10 −7 Pa. Then, the measurement solid sample 20 is sandwiched between a pair of opposing conductive fixing members 10A and 10B. A voltage is applied to the sample from a high-voltage power source described later through this fixing member, and mass spectrometry is performed. In addition, an ammeter for measuring the amount of primary ion irradiation during measurement may be provided.
図1(a)において、高速のイオンビーム、即ち一次イオン、を固体試料20に衝突させ、スパッタリング現象により固体試料表面の構成成分を弾き飛ばす。このとき発生する正または負の電荷を帯びたイオン、即ち二次イオン、は電界によって一方向に飛ばされ、一定距離離れた位置で検出される。スパッタリングの際には固体表面の組成に応じて、さまざまな質量の二次イオンが発生するが、質量の小さいイオンほど速く、また逆に質量の大きいイオンほど遅く飛ぶので、二次イオンの発生から、上記の一定距離離れた位置で検出されるまでの時間を測定し、発生した二次イオンの質量を計算できる。このようにして質量分析が可能となる。図1(a)及び図1(b)のような構成では、固体試料20として全固体型LIBを選択することで、断面の質量分析が可能である。さらに、固体試料20をチェンバー1から取り出し、対極及び作用極を有する、ポテンショ・ガルバノスタットのような電流電圧特性測定機器に接続し、電気化学測定などを行うことが可能である。 In FIG. 1A, a high-speed ion beam, that is, a primary ion is made to collide with the solid sample 20 and the components on the surface of the solid sample are blown off by a sputtering phenomenon. The positively or negatively charged ions generated at this time, that is, secondary ions are scattered in one direction by an electric field and detected at a position separated by a certain distance. During sputtering, secondary ions of various masses are generated depending on the composition of the solid surface, but ions with smaller masses fly faster, and conversely, ions with larger masses fly slower. The mass of secondary ions generated can be calculated by measuring the time until detection at a position apart by a certain distance. In this way, mass spectrometry can be performed. In the configuration as shown in FIG. 1A and FIG. 1B, mass analysis of a cross section is possible by selecting an all solid LIB as the solid sample 20. Furthermore, it is possible to take out the solid sample 20 from the chamber 1 and connect it to a current-voltage characteristic measuring instrument such as a potentio galvanostat having a counter electrode and a working electrode to perform electrochemical measurement.
このように、従来の方法では、質量分析のために試料を不活性雰囲気、即ち高真空中に配置した後、試料を取り出して、質量分析に引き続いて電気的特性の測定をすることが一般である。従って、試料の移動や測定のための配線の変更など、煩雑な作業が必要となる。LIB試料は、大気中で劣化するため、このような作業は好ましくなく、結果的に、LIBの電気化学試験の結果と、元素マッピングの変化との対応が正確に取れないという問題点もある。 As described above, in the conventional method, the sample is generally placed in an inert atmosphere, that is, a high vacuum for mass analysis, and then the sample is taken out and the electrical characteristics are measured subsequently to the mass analysis. is there. Therefore, complicated operations such as movement of the sample and change of wiring for measurement are required. Since the LIB sample deteriorates in the atmosphere, such work is not preferable, and as a result, there is a problem that it is impossible to accurately correspond to the result of the LIB electrochemical test and the change in element mapping.
本発明の目的は、上記のような問題点に鑑み、飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)に電流電圧印加機構を組み込み、試料固定板を兼ねた金属電極を通して外部接続されたポテンショ・ガルバノスタットにより測定試料に直流及び交流の電流電圧を印加し、電流電圧測定試験及び元素分析マッピングを一括して行うための飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)内電流電圧印加測定機構を提供することにある。 In view of the above problems, the object of the present invention is to incorporate a current-voltage application mechanism into a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) and externally connect through a metal electrode that also serves as a sample fixing plate. Current voltage in a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) for applying DC and AC current voltages to a measurement sample with a potentio galvanostat and performing current voltage measurement tests and elemental analysis mapping at once. It is to provide an application measurement mechanism.
また、通電により内部イオンの移動が起こるリチウムイオン電池(LIB)試料を、超高真空に保ったTOF−SIMSの測定室内部(不活性雰囲気中)で電流電圧試験でき、LIB試料を大気暴露することなく、LIBの電気化学測定試験の結果と元素分析マッピングの変化を一対一対応させることが可能な、従って、簡単な構成で正確な測定が可能な飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)内電流電圧印加測定機構を提供することを目的とするものである。 In addition, a lithium-ion battery (LIB) sample, in which internal ions move when energized, can be subjected to a current-voltage test in a TOF-SIMS measurement chamber (in an inert atmosphere) maintained in an ultra-high vacuum, and the LIB sample is exposed to the atmosphere. Therefore, the time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF) is capable of making a one-to-one correspondence between the results of the LIB electrochemical measurement test and the changes in elemental analysis mapping. -SIMS) It is an object to provide an internal current voltage application measurement mechanism.
上述のような問題点を解決し、目的を達成するための本願発明にかかる飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)内電流電圧印加測定機構は、二つの電極を少なくとも有する試料ホルダと、電流電圧印加試験を行うための電流電圧印加源とを備え、試料ホルダは、試料を保持可能に構成され、TOF−SIMSによるTOF−SIMS計測と、電流電圧印加源による前記試料に対する電流電圧の印加と前記試料の印加に伴う電気的特性の測定と、を一括して行うように構成される、飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)内電流電圧印加測定機構である。 A time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) current voltage application measurement mechanism according to the present invention for solving the above-described problems and achieving the object is a sample holder having at least two electrodes. And a current / voltage application source for performing a current / voltage application test, and the sample holder is configured to hold the sample, and the TOF-SIMS measurement by TOF-SIMS and the current voltage to the sample by the current / voltage application source And a measurement of electrical characteristics associated with the application of the sample in a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) current voltage application measurement mechanism.
また、電流電圧印加試験は、LIBの充放電特性測定、インピーダンス測定または電気化学測定であっても良い。 The current / voltage application test may be LIB charge / discharge characteristic measurement, impedance measurement, or electrochemical measurement.
また、TOF−SIMS計測は、質量分析、元素マッピングの測定、二次イオン顕微鏡観察または三次元マッピングを用いた深さ方向の測定であっても良い。 The TOF-SIMS measurement may be a measurement in the depth direction using mass spectrometry, element mapping measurement, secondary ion microscope observation, or three-dimensional mapping.
また、試料ホルダは、参照極を更に有する、LIBの断面構造を測定可能な保持機構を有するまたは試料を90度回転して固定することで三次元マッピングを用いた積層構造を測定可能な保持機構を有する、ものであっても良い。 The sample holder further includes a reference electrode, a holding mechanism capable of measuring the cross-sectional structure of the LIB, or a holding mechanism capable of measuring a laminated structure using three-dimensional mapping by fixing the sample by rotating 90 degrees. It may be what has.
また、試料ホルダの材料は、ステンレス材、試料との界面で化学反応し電池動作する電池電極材料、圧電材料、または磁性材料であっても良い。 The material of the sample holder may be a stainless steel material, a battery electrode material that chemically reacts at the interface with the sample and operates as a battery, a piezoelectric material, or a magnetic material.
また、試料は、全固体型LIB、一部イオン液体を用いた電池材料または一部イオン液体を用いた半電池であっても良い。 The sample may be an all-solid-type LIB, a battery material using a partially ionic liquid, or a half battery using a partially ionic liquid.
また、二つの電極は、作用極と対極であっても良い。 Further, the two electrodes may be a working electrode and a counter electrode.
また、飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)内電流電圧印加測定機構の電流電圧印加源は、ポテンショ・ガルバノスタットであっても良い。この電流電圧印加源はLIBの充放電特性の測定を行い、飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)はLi元素マッピングを測定し、試料ホルダの材料はステンレスであり、試料ホルダは、LIBの断面構造を測定するように構成され、試料は、全固体型LIBであっても良い。 In addition, the current voltage application source of the current voltage application measurement mechanism in the time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) may be a potentio galvanostat. This current / voltage application source measures the charge / discharge characteristics of LIB, the time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) measures Li element mapping, the material of the sample holder is stainless steel, The LIB is configured to measure a cross-sectional structure, and the sample may be an all-solid-type LIB.
本願発明にかかる飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)内電流電圧印加測定機構によれば、電流・電圧印加により内部イオンの移動が起こるリチウムイオン電池(LIB)試料を、超高真空に保ったTOF−SIMSの測定室内部(不活性雰囲気中)で、電流電圧印加試験ができ、LIB試料を大気暴露することなく、LIBの電気化学測定試験の結果と元素分析マッピングの変化を一対一対応させることが可能となり、従って、簡単な構成で正確な測定が可能となる。 According to the current voltage application measurement mechanism in the time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) according to the present invention, a lithium ion battery (LIB) sample in which movement of internal ions occurs due to application of current / voltage is very high. Current and voltage application tests can be performed inside the TOF-SIMS measurement chamber (in an inert atmosphere) kept in a vacuum, and the results of LIB electrochemical measurement tests and changes in elemental analysis mapping can be performed without exposing the LIB samples to the atmosphere. It is possible to make a one-to-one correspondence, and therefore it is possible to perform an accurate measurement with a simple configuration.
図2は本願発明にかかる飛行時間型二次イオン質量分析装置内電流電圧印加測定機構に用いられる、飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)の一実施例を示す概略図である。 FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) used for the current voltage application measurement mechanism in the time-of-flight secondary ion mass spectrometer according to the present invention. .
この図において、図1と同じように、飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)の測定室1の内部には、全固体型LIBなどの固体試料20が、一対の対応する、導電性の固定部材10A及び10Bにより挟持される。図1の場合と同様に、一次イオンを固定試料20に衝突させ、スパッタリング現象により二次イオンを発生させ、電界によって一方向に飛ばし、飛ばされた二次イオンの質量により定まる速さに基づいて所定距離までの時間を検出し、最終的に二次イオンの質量を計算する。これにより質量分析が可能となる。なお、試料としては、全固体型LIBに限らず、一部イオン液体を用いた電池材料や、やはり一部イオン液体を用いた半電池などを用いることができる。 In this figure, as in FIG. 1, a solid sample 20 such as an all-solid-state LIB corresponds to a pair in the measurement chamber 1 of a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS). It is sandwiched between conductive fixing members 10A and 10B. As in the case of FIG. 1, the primary ions collide with the fixed sample 20, the secondary ions are generated by the sputtering phenomenon, and the ions are blown in one direction by the electric field, based on the speed determined by the mass of the scattered secondary ions. The time to a predetermined distance is detected, and finally the mass of the secondary ion is calculated. This enables mass spectrometry. The sample is not limited to the all-solid-state LIB, but may be a battery material using a part of ionic liquid, a half battery using a part of ionic liquid, or the like.
ここで、LIBの正極には、質量分析の際に必要となる約3kVの電圧を供給するための高圧電源HV40が、スイッチ30Aを介して接続される。またLIBの負極には、質量分析の動作中の電流を測定するための電流計50が、スイッチ30Bを介して接続される。30Aと30Bは連動して用いられることが多い。 Here, a high voltage power supply HV40 for supplying a voltage of about 3 kV required for mass spectrometry is connected to the positive electrode of the LIB via a switch 30A. Further, an ammeter 50 for measuring a current during the mass spectrometry operation is connected to the negative electrode of the LIB through a switch 30B. 30A and 30B are often used in conjunction.
なお、これらのスイッチ30A、30Bは後述する電流電圧特性測定機器用のスイッチ30C、30Dと共にスイッチボックス3内に収容されるか、又はスイッチボックス3からの配線や、無線等の遠隔操作により制御される。質量分析を行う際の電流を測定する必要性が小さい場合には、電流計50は無くても良い。なお、スイッチ30A及び30Bは高電圧で動作させるものであるため、真空中に配置するのが望ましい場合もある。その場合には図2に示すように、スイッチ30A及び30Bの本体は、測定室1の内部に配置するようにしても良い。しかしながらそのような配置とする必要性が乏しければ、これらのスイッチは30C及び30Dと共に、測定室1の外部に設けることも可能である。即ち、スイッチ30A、30B、30C及び30Dの配置は、技術的な必要性や配置場所などを勘案して、測定室1の内部または外部のいずれにも任意に設定することができる。 These switches 30A and 30B are housed in the switch box 3 together with switches 30C and 30D for current / voltage characteristic measuring equipment described later, or are controlled by wiring from the switch box 3 or remote operation such as wireless. The If there is little need to measure current when performing mass spectrometry, the ammeter 50 may not be provided. Since the switches 30A and 30B are operated at a high voltage, it may be desirable to arrange them in a vacuum. In that case, as shown in FIG. 2, the main bodies of the switches 30 </ b> A and 30 </ b> B may be disposed inside the measurement chamber 1. However, if there is little need for such an arrangement, these switches can be provided outside the measurement chamber 1 together with 30C and 30D. That is, the arrangement of the switches 30A, 30B, 30C, and 30D can be arbitrarily set either inside or outside the measurement chamber 1 in consideration of technical necessity and arrangement location.
測定室1の外部には固体試料20電気的特性を測定するための電流電圧測定機器2が配置されるが、例えば、ポテンショスタットやポテンショ・ガルバノスタットが利用可能である。電圧のみの制御を行う際にはポテンショスタットを用いても良いが、通常は電圧と電流を双方のモードを組み合わせて制御を行うので、ポテンショ・ガルバノスタットが用いられる。 A current / voltage measuring device 2 for measuring the electrical characteristics of the solid sample 20 is disposed outside the measurement chamber 1. For example, a potentiostat or a potentio galvanostat can be used. When controlling only the voltage, a potentiostat may be used. However, since the voltage and current are normally controlled by combining both modes, a potentio galvanostat is used.
図2に示す実施例では、スイッチボックス3内の一対のスイッチ30C及び30Dのそれぞれを介して、一対の対向する、導電性の固定部材10A及び10Bが、ポテンショ・ガルバノスタットの対極21A及び作用極21Bと接続される。図2では、固体試料20は、固定部材10Bがプラスの電極で固定部材10Aがマイナスの電極の電池として動作し、ポテンショ・ガルバノスタットにより電気的特性が測定される。スイッチ30C及び30Dはスイッチ30A及び30Bと同様に連動して開閉するように構成することも可能である。後述するように、質量分析を行う際にはスイッチ30C及び30Dをオフとし、反対にスイッチ30A及び30Dをオンにして、高圧電源HV40により、電圧を印加する。なお、電流電圧測定機器2としてのポテンショ・ガルバノスタットと、スイッチボックス3とを一体型として構成し、測定室1の外部に配置することも可能である。 In the embodiment shown in FIG. 2, a pair of opposing conductive fixing members 10A and 10B are respectively connected to a counter electrode 21A and a working electrode of a potentio galvanostat through a pair of switches 30C and 30D in the switch box 3. 21B is connected. In FIG. 2, the solid sample 20 operates as a battery in which the fixing member 10B is a positive electrode and the fixing member 10A is a negative electrode, and its electrical characteristics are measured by a potentio galvanostat. The switches 30C and 30D can be configured to open and close in conjunction with the switches 30A and 30B. As will be described later, when performing mass spectrometry, the switches 30C and 30D are turned off, and on the contrary, the switches 30A and 30D are turned on, and a voltage is applied by the high voltage power supply HV40. In addition, the potentio galvanostat as the current / voltage measuring device 2 and the switch box 3 can be configured as an integrated unit and disposed outside the measuring chamber 1.
電流電圧測定機器2としてのポテンショ・ガルバノスタットは、電流測定用及び電流測定用の端子WE1及びWE2が作用極として動作し、また電流測定用の端子CEが対極として動作する。WEはWorking Electrode を示し、CEは、Counter Electrode を示す。これらのそれぞれの極は、固体試料20の負極及び正極にそれぞれ接続される。なお、ポテンショ・ガルバノスタットを使用する際にはこれらの作用極及び対極の他に参照極(RE:Reference Electrode)を設けても良い。 In the potentio galvanostat as the current-voltage measuring device 2, the current measuring and current measuring terminals WE1 and WE2 operate as working electrodes, and the current measuring terminal CE operates as a counter electrode. WE indicates a Working Electrode, and CE indicates a Counter Electrode. These respective electrodes are connected to the negative electrode and the positive electrode of the solid sample 20, respectively. In addition, when using a potentio galvanostat, you may provide a reference electrode (RE: Reference Electrode) in addition to these working electrodes and counter electrodes.
図3(a)はスイッチボックス3の中に設けられて、スイッチ30A、30B、30C及び30Dを制御するための制御回路300を説明するための概略図である。固体試料20には、質量分析を行う際には約3kVの高電圧がかかるが、ポテンショ・ガルバノスタットを用いた測定を行うときにはこの高電圧はオフとすることが必要である。即ち、同時に電圧が印加されると、高電圧により、ポテンショ・ガルバノスタットが損傷するからである。このため、図2に示すように、スイッチ30A及び30Bがオンのときには、30C及び30Dがオフとなり、逆にスイッチ30A及び30Bがオフのときには、30C及び30Dがオンとなるような制御回路300を設ける。この制御回路は、機械的な接点を切り替えるような構成にしても良いし、トランジスタやFETなどを用いたスイッチング回路を構成しても良い。 FIG. 3A is a schematic diagram for explaining a control circuit 300 provided in the switch box 3 for controlling the switches 30A, 30B, 30C and 30D. A high voltage of about 3 kV is applied to the solid sample 20 when mass spectrometry is performed, but this high voltage needs to be turned off when measurement using a potentio galvanostat is performed. That is, if a voltage is applied at the same time, the potentio galvanostat is damaged by the high voltage. Therefore, as shown in FIG. 2, when the switches 30A and 30B are turned on, 30C and 30D are turned off. Conversely, when the switches 30A and 30B are turned off, the control circuit 300 is turned on. Provide. This control circuit may be configured to switch mechanical contacts, or may be configured as a switching circuit using a transistor, an FET, or the like.
また図3(b)は、このように構成され、制御回路300により制御されるスイッチ30A、30B、30C及び30Dの動作による、本願発明にかかる飛行時間型イオン質量分析装置の制御の一例を、時間軸tに沿って示すタイムチャートである。この例では、固体試料20をポテンショ・ガルバノスタットに接続して、充放電特性を測定する前後に、Li元素マッピングを取得する場合を示すものである。 FIG. 3B shows an example of the control of the time-of-flight ion mass spectrometer according to the present invention by the operation of the switches 30A, 30B, 30C and 30D configured as described above and controlled by the control circuit 300. It is a time chart shown along the time axis t. In this example, the solid element 20 is connected to a potentio galvanostat, and the case where the Li element mapping is acquired before and after measuring the charge / discharge characteristics is shown.
図4は、一対の導電性固定板10A及び10Bにより固体試料20がどのように挟持されているかの一例を示す概略図である。この図に示す実施例においては、LIBなどの電池材料の正極及び負極が導電性固定板10A及び10Bの表面に接して挟まれ、保持される。そして、双方の固定板10A及び10Bは、それぞれに設けられた貫通孔70A及び70Bに挿入されたネジ60により接続され、固定される。貫通孔70Bは内面がメスねじ切りとされる。固定板10Bとネジ60との間には絶縁シート90が設けられる。このようにして一対の導電性固定板10A及び10Bにより試料ホルダが構成される。固定試料20の挟持及び固定の方法はこの方法に限られるものではない、また、図4ではネジによる固定構造を一箇所のみとしているが、必要に応じて複数個所で固定することも可能である。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of how the solid sample 20 is sandwiched between the pair of conductive fixing plates 10A and 10B. In the embodiment shown in this figure, the positive electrode and the negative electrode of a battery material such as LIB are held in contact with the surfaces of the conductive fixing plates 10A and 10B. Both fixing plates 10A and 10B are connected and fixed by screws 60 inserted into through holes 70A and 70B provided in the respective fixing plates 10A and 10B. The inner surface of the through hole 70B is female threaded. An insulating sheet 90 is provided between the fixing plate 10 </ b> B and the screw 60. In this way, the sample holder is constituted by the pair of conductive fixing plates 10A and 10B. The method of clamping and fixing the fixed sample 20 is not limited to this method. In addition, in FIG. 4, only one screw fixing structure is used, but it is also possible to fix at a plurality of locations as necessary. .
図5は、このように構成された、本願発明の一実施例である飛行時間型イオン質量分析装置により、全固体型LIBの充放電特性を測定した結果のグラフであり、図6(a)から図6(d)は、図5中の(a)から(d)に対応する部分でのLi元素マッピングを示す図である。それぞれの図の下方が固体試料の外側の真空部分、固体試料の正極、更には、LIB内部の電解質部分を示している。このようにして、充放電特性のプロセスとLi元素マッピングが対応付けられる。即ち、飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)によるTOF−SIMS計測と、固体試料への電流電圧の印加による電気的特性の測定と、を一括して、固体試料を大気中に開放することなく、不活性雰囲気である真空中で連続して行うことができる。 FIG. 5 is a graph showing the results of measuring the charge / discharge characteristics of an all-solid-state LIB using the thus-configured time-of-flight ion mass spectrometer, which is an embodiment of the present invention. FIG. 6D is a diagram showing Li element mapping in a portion corresponding to (a) to (d) in FIG. 5. The lower part of each figure shows the vacuum part outside the solid sample, the positive electrode of the solid sample, and the electrolyte part inside the LIB. In this way, the process of charge / discharge characteristics is associated with the Li element mapping. That is, TOF-SIMS measurement with a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) and measurement of electrical characteristics by applying a current voltage to the solid sample are brought together into the atmosphere. It can carry out continuously in the vacuum which is an inert atmosphere, without opening.
なお、LIBの充放電特性のような電気特性の測定は、充放電には限られず、固体試料のインピーダンス測定や電気化学測定などが可能である。また、TOF−SIMS計測についても、質量分析や元素マッピングの測定に留まらず、二次イオン顕微鏡観察や、三次元マッピングを用いた深さ方向の測定などが可能である。 Note that the measurement of electrical characteristics such as the charge / discharge characteristics of LIB is not limited to charge / discharge, and impedance measurement or electrochemical measurement of a solid sample can be performed. In addition, the TOF-SIMS measurement is not limited to mass spectrometry or element mapping, but can be observed in a secondary ion microscope or in the depth direction using three-dimensional mapping.
さらに試料ホルダを構成する固定部材10A及び10Bの材料は、ステンレス材に限らず、導電性のあるものが利用可能であり、固体試料との界面で化学反応し電池動作する電池電極材料や、圧電材料材、磁性材料材などを用いることができる。なお、この固定部材は導電性を有するものには限られず、単に固体試料20を挟持するものとして構成され、図8のように、固体試料20の電極に、電流電圧特性測定機器の対極や作用極が直接接続されるように構成しても良い。 Furthermore, the material of the fixing members 10A and 10B constituting the sample holder is not limited to stainless steel, and conductive materials can be used. Battery electrode materials that perform battery reaction by chemical reaction at the interface with the solid sample, and piezoelectric materials can be used. A material material, a magnetic material material, etc. can be used. The fixing member is not limited to a conductive member, and is simply configured to sandwich the solid sample 20. As shown in FIG. 8, the electrode of the solid sample 20 is connected to the counter electrode and the action of the current-voltage characteristic measuring instrument. You may comprise so that a pole may be directly connected.
また図2に示す実施例ではLIBの断面構造を測定可能なように、固体試料を保持しているが、このような形態に限られず、図7に示すように、固体試料を90度回転させた状態で保持し、固体試料の積層構造を測定できるようにすることも可能である。 In the embodiment shown in FIG. 2, the solid sample is held so that the cross-sectional structure of the LIB can be measured. However, the present invention is not limited to such a form, and the solid sample is rotated 90 degrees as shown in FIG. It is also possible to measure the layered structure of the solid sample.
このように本願発明による質量分析装置によれば、従来からの飛行時間型イオン質量分析装置を用い、かつ簡単な構成で、試料を大気中に開放することなく、TOF−SIMS計測と、ポテンショ・ガルバノスタットなどの電流電圧測定機器による試料の電気的特性の測定と、を一括して行うように構成できる。 As described above, according to the mass spectrometer according to the present invention, a conventional time-of-flight ion mass spectrometer is used, and the TOF-SIMS measurement and the potentio Measurement of the electrical characteristics of the sample using a current-voltage measuring device such as a galvanostat can be performed collectively.
本明細書に開示された実施例は、本発明を限定するものではなく、説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の思想と範囲が限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲により解釈すべきであり、それと同等の範囲内にある全ての技術は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。 The embodiments disclosed in this specification are for the purpose of explaining, not limiting the present invention, and the spirit and scope of the present invention are not limited by such embodiments. The scope of the present invention should be construed according to the claims, and all technologies within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of the present invention.
1:チェンバー、10A・10B:固定部材、20:固体試料、2:電流電圧測定機器、3:スイッチボックス、30A−30D:スイッチ、21A:対極、21B:作用極、40:高圧電源HV、50:電流計、60:ネジ、70A・70B:貫通孔、90:絶縁板 1: Chamber, 10A, 10B: Fixed member, 20: Solid sample, 2: Current / voltage measuring device, 3: Switch box, 30A-30D: Switch, 21A: Counter electrode, 21B: Working electrode, 40: High voltage power supply HV, 50 : Ammeter, 60: Screw, 70A / 70B: Through hole, 90: Insulating plate
Claims (22)
二つの電極と、試料を固定する固定部材と、を少なくとも有する試料ホルダと、電流電圧印加試験を行うための電流電圧測定機器とを備え、
前記試料ホルダは、前記試料を保持可能に構成され、
前記TOF−SIMSによるTOF−SIMS計測と、前記電流電圧測定機器による前記試料に対する電流電圧の印加と前記試料の前記印加に伴う電気的特性の測定と、を一括して行うように構成される、前記飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)内電流電圧印加測定機構。 A time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) current voltage application measurement mechanism,
A sample holder having at least two electrodes and a fixing member for fixing the sample, and a current-voltage measuring device for performing a current-voltage application test,
The sample holder is configured to hold the sample,
The TOF-SIMS measurement by the TOF-SIMS, the application of the current voltage to the sample by the current-voltage measuring instrument, and the measurement of the electrical characteristics accompanying the application of the sample are configured to be performed collectively. Time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) current voltage application measurement mechanism.
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