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JPS5815732B2 - sekisouchi - Google Patents
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JPS5815732B2 - sekisouchi - Google Patents

sekisouchi

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Publication number
JPS5815732B2
JPS5815732B2 JP49044570A JP4457074A JPS5815732B2 JP S5815732 B2 JPS5815732 B2 JP S5815732B2 JP 49044570 A JP49044570 A JP 49044570A JP 4457074 A JP4457074 A JP 4457074A JP S5815732 B2 JPS5815732 B2 JP S5815732B2
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JP
Japan
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plate
photographic
ions
image
channel plate
Prior art date
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JP49044570A
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Japanese (ja)
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JPS50137787A (en
Inventor
作道訓之
土井紘
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は写真乾板を用いた質量分析装置の感度を増大せ
しめるための改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement for increasing the sensitivity of a mass spectrometer using a photographic plate.

スパーク質量分析計およびイオンマイクロアナライザ等
の固体分析用質量分析計においては写真乾板を用いた質
量分析装置が用いられているが、写真乾板のイオンに対
する感度が低いため、分析感度の点で難点がある。
Mass spectrometers that use photographic plates are used in solid-state analysis mass spectrometers such as spark mass spectrometers and ion microanalyzers, but because the sensitivity of photographic plates to ions is low, there is a drawback in terms of analytical sensitivity. be.

本発明はこの写真乾板を用いた質量分析計の検出感度を
大幅に改善した装置を提供せんとするものである。
The present invention aims to provide an apparatus in which the detection sensitivity of a mass spectrometer using this photographic plate is greatly improved.

以下にイオンマイクロアナライザの場合についテ、従来
技術について述べる。
In the following, conventional technology will be described in the case of an ion microanalyzer.

固体試料表面にイオンビームを照射すると、表面はスパ
ッタされると同時にある割合で試料表面からのイオンも
放出する。
When the surface of a solid sample is irradiated with an ion beam, the surface is sputtered and at the same time, ions are also emitted from the sample surface at a certain rate.

この放出するイオン(二次イオン)を質量分析すれば、
試料表面の成分元素が判明するとともにその濃度を決定
できる可能性を持つ。
If we mass analyze these emitted ions (secondary ions),
It is possible to identify the constituent elements on the sample surface and determine their concentration.

また、微量不純物あるいは微量の構成元素を検出する際
は、第1図に示すように、二次イオンを検出するのに時
間的な積分効果が期待できる写真乾板を用いたり、前記
二次イオンの検出に二次電子増倍管が利用されてきた。
In addition, when detecting trace impurities or trace constituent elements, as shown in Figure 1, a photographic plate, which can be expected to have a temporal integration effect for detecting secondary ions, is used, or Secondary electron multipliers have been used for detection.

しかし、さらに検出感度を高めることが、微量元素の検
出およびイオン化効率の低い元素の検出のために必要と
されより感度の高い装置の開発が要望されてきた。
However, it is necessary to further increase the detection sensitivity for detecting trace elements and detecting elements with low ionization efficiency, and there has been a demand for the development of a more sensitive device.

第1図は二次イオンの検出に写真乾板を用いた固体表面
分析装置の従来例を示す。
FIG. 1 shows a conventional example of a solid surface analyzer that uses a photographic plate to detect secondary ions.

イオン源1で生成され加速された一次イオン2をレンズ
3で集束したのち、試料5に照射させる。
Primary ions 2 generated and accelerated by an ion source 1 are focused by a lens 3 and then irradiated onto a sample 5.

偏向板4および4′は試料5上の任意の分析点に一次イ
オン2を偏向し、照射させる働きをする。
The deflection plates 4 and 4' function to deflect and irradiate the primary ions 2 to an arbitrary analysis point on the sample 5.

一次イオン2の衝撃により試料5から放出した二次イオ
ン6は引き出し電極7で効率よく引き出されたのち静電
レンズ8で集束および一部物点補正を行なわれるスリッ
ト9を通過した二次イオン6はさらに扇形の偏向電場電
極10に印加された電場によりエネルギー分散される。
Secondary ions 6 emitted from the sample 5 due to the impact of the primary ions 2 are efficiently extracted by an extraction electrode 7, and then passed through a slit 9 where they are focused by an electrostatic lens 8 and subjected to partial object point correction. The energy is further dispersed by the electric field applied to the fan-shaped deflection electric field electrode 10.

このエネルギー分散された各二次イオン6は磁場11で
その質量対電荷比の違いに応じてそれぞれ異なった偏向
を受は各二次イオン6の磁場の入射端面に対して45度
の角度を持つ平面に集束される。
Each of the energy-dispersed secondary ions 6 receives a different deflection in the magnetic field 11 according to the difference in their mass-to-charge ratio, making an angle of 45 degrees with respect to the incident end surface of the magnetic field of each secondary ion 6. focused on a plane.

そこで各二次イオンが集束したこの面に写真乾板12を
置き、全二次イオン6を同時に写真乾板に記録すること
ができる。
Therefore, by placing the photographic plate 12 on this surface where each secondary ion is focused, all the secondary ions 6 can be recorded on the photographic plate at the same time.

第1図で扇形の偏向電場の前焦点に試料上の物点5をお
き、電場の偏向角φeを31°51′にえらんだ時に電
場から出た二次イオン6は平行ビームとなる。
In FIG. 1, when the object point 5 on the sample is placed at the front focus of the fan-shaped deflection electric field and the deflection angle φe of the electric field is selected to be 31°51', the secondary ions 6 emitted from the electric field become a parallel beam.

このような物点(試料5上の分析点)電場10および磁
場11の組合せはMattauchおよびHerzog
により1934年に開発された優れた方式で、おもに物
点における二次イオン生成にイオン照射ではなくスパー
ク放電を用いたものが多く、この方式はMat tau
ch−Herzog型と呼ばれている。
Such a combination of object point (analysis point on sample 5) electric field 10 and magnetic field 11 is described by Mattauch and Herzog.
This is an excellent method developed in 1934 by Matt.
It is called ch-Herzog type.

なおスリット9は電場に入るイオンビームの広がりを規
制するものであり、スリット9′は磁場11に入射する
二次イオンビーム6のエネルギー幅を規制するものであ
る。
The slit 9 is for regulating the spread of the ion beam entering the electric field, and the slit 9' is for regulating the energy width of the secondary ion beam 6 entering the magnetic field 11.

一方、二次イオン6の記録のための写真乾板12のほか
に電気的な検出器13により磁場11の強度を変化(質
量走査)させて質量対電荷比と二次イオン強度との関係
(つまり質量スペクトル)を記録させることもできる。
On the other hand, in addition to the photographic plate 12 for recording the secondary ions 6, the intensity of the magnetic field 11 is changed (mass scanning) using an electric detector 13 to determine the relationship between the mass-to-charge ratio and the secondary ion intensity (i.e. Mass spectra) can also be recorded.

スリット9″は検出器13に異なった質量対電荷比のイ
オンが同時に入射しないようにするためのバッフル(ス
リット)であるところで、二次イオン6を検出するため
の写真乾板12としては、通常の351ftG真フイル
ム(ASAloo)および電子線検出用の乾板を使用す
ることができない。
The slit 9'' is a baffle (slit) to prevent ions with different mass-to-charge ratios from entering the detector 13 at the same time. 351 ft G true film (ASAloo) and a dry plate for electron beam detection cannot be used.

それは、二次イオン6がこれらのフィルムおよび乾板に
侵入する確率が非常に小さく、感度が低いためである。
This is because the probability that secondary ions 6 will enter these films and dry plates is very small, resulting in low sensitivity.

そこでイオン6の検出用乾板12として通常用いられる
のは光露光用の写真乾板の表面のゼラチン膜乳剤を取り
除いてイオンビームが検出用粒子(たとえばAgBr)
に出来る限り確率よく記録できるようにしたものである
Therefore, what is normally used as the photosensitive plate 12 for detecting ions 6 is a photographic plate for light exposure, with the gelatin film emulsion removed from the surface, and the ion beam is formed using particles for detection (for example, AgBr).
The system is designed to record data as accurately as possible.

すなわち、イオンは物質に侵入しにくい(はとんど数K
eVのエネルギ゛−であり、これでは侵入の確率が小さ
い)ので、光や電子の検出に比較して検出感度も低いし
検出方法も難しい。
In other words, ions have difficulty penetrating into substances (only a few K
Since the energy is eV (eV, the probability of penetration is small), the detection sensitivity is lower than that of light or electron detection, and the detection method is also difficult.

第2図は乾板12で記録した金属合金の分析例を示す。FIG. 2 shows an example of analysis of metal alloys recorded on dry plate 12.

Ll、L2.L3はイオンビームの露出時間の違い(L
l<L2<La )を示す。
Ll, L2. L3 is the difference in ion beam exposure time (L
l<L2<La).

横軸のB+、Mg+、に十、Fe+はそれぞれ金属合金
の成分(硼素、マグネシウム、カリウム、鉄)のイオン
を示す。
B+, Mg+, Niju, and Fe+ on the horizontal axis represent ions of metal alloy components (boron, magnesium, potassium, iron), respectively.

なお、横軸の目盛は質量対電荷比を示す。Note that the scale on the horizontal axis indicates the mass-to-charge ratio.

一方第3図は第1図の検出器13により記録した第2図
と同一の合金の質量スペクトルである。
On the other hand, FIG. 3 is a mass spectrum of the same alloy as that shown in FIG. 2, recorded by the detector 13 of FIG. 1.

ここで、横軸の目盛は質量対電荷比を示す。Here, the scale on the horizontal axis indicates the mass-to-charge ratio.

第2図と第3図の比較で、第2図の写真乾板では積分効
果のために、第2図の微分方式に比して感度は高くなっ
ている。
A comparison between FIG. 2 and FIG. 3 shows that the photographic plate in FIG. 2 has higher sensitivity than the differential method in FIG. 2 due to the integral effect.

しかしこの写真乾板方式を用いても実用上まだ十分な感
度とはいえず、実際の場合にはさらに微量元素の高感度
検出が要望される。
However, even if this photographic plate method is used, the sensitivity is still not sufficient for practical use, and in actual cases, even higher sensitivity detection of trace elements is required.

この期待に応える方法として、(1)一次イオン2の量
を増して二次イオン6の絶対量を増す。
As a method to meet this expectation, (1) the amount of primary ions 2 is increased to increase the absolute amount of secondary ions 6;

(2)二次イオン2の種類を活性イオンとする。(3)
一次イオン2のエネルギーを増加させる。
(2) The type of secondary ion 2 is an active ion. (3)
Increase the energy of primary ions 2.

(4)二次イオンの収集効率を高める。(4) Increase secondary ion collection efficiency.

(5)二次イオンの電場および磁場の透過率を高める。(5) Increase the transmittance of the electric field and magnetic field of secondary ions.

および(6)写真乾板の感度を増す、などの対策が考え
られ、種々の検討および試作が試みられているが、まだ
必ずしも満足できる結論が得られていない。
(6) Countermeasures such as increasing the sensitivity of the photographic plate have been considered, and although various studies and prototypes have been attempted, no satisfactory conclusion has yet been reached.

本発明はこのような要望に答えるべくなされたものであ
り、固体試料表面からの二次イlンを質量分析したのち
、得られるイオン像をチャンネルプレートを用いて電子
像に変換・増幅し、この増幅された二次電子像を検出し
て記録することにより、微量元素の二次イオンを高感度
に検出・記録できるようにしたものである。
The present invention was made in response to such a demand, and after performing mass spectrometry on secondary ions from the surface of a solid sample, the obtained ion image is converted and amplified into an electron image using a channel plate, and By detecting and recording this amplified secondary electron image, secondary ions of trace elements can be detected and recorded with high sensitivity.

このように二次イオンを二次電子に変換し増幅すること
により、従来から電子顕微鏡などの写真撮影に利用され
ている通常の乾板および35gのフィルムなどで質量ス
ペクトル検出および記録が可能となる。
By converting secondary ions into secondary electrons and amplifying them in this way, it becomes possible to detect and record mass spectra using ordinary dry plates and 35 g films that have been conventionally used for photography with electron microscopes.

すなわち、1個のイオンに対する表面の乳剤を取り除い
た写真乾板での検出感度は、1個の電子に対する通常の
乾板およびフィルムの検出感度に比べ約1/Zooと劣
っている。
That is, the detection sensitivity of a photographic plate from which surface emulsion has been removed for one ion is about 1/Zoo inferior to the detection sensitivity of a normal plate or film for one electron.

本発明はこの点を考慮して、イオン像を電子像に変換し
てから、検出しようとするものである。
The present invention takes this point into consideration and attempts to detect the ion image after converting it into an electron image.

また電子に変換した後増倍すれば通常のチャンネルプレ
ートでは約1000倍という高い増倍率が得られること
も大きな利点である。
Another great advantage is that if the electrons are converted into electrons and then multiplied, a high multiplication factor of about 1000 times can be obtained with a normal channel plate.

そして異なった質量対電荷比のイオンが同一面上に集束
するMa t t auch −He rzog 型
二重収束質量分析器では二次イオンの集束点が面上とな
るのでその位置にチャンネルプレートを置くことにより
複数個のイオンを位置の異なったチャンネルにより同時
に各独立に電子に変換させかつ増倍させることが可能と
なる。
In a Mat tauch-Herzog type double focusing mass spectrometer, in which ions with different mass-to-charge ratios are focused on the same surface, the focal point of secondary ions is on the surface, so a channel plate is placed at that position. This allows a plurality of ions to be simultaneously and independently converted into electrons and multiplied through channels at different positions.

しかるのちに、それらの二次電子をフィルムや蛍光体で
光に変換したのちフィルムに記録あるいは電気的に検出
すれば、従来のイオンを直接写真乾板で記録した場合に
比べて102〜10’倍以上の検出感度が得られる。
However, if these secondary electrons are then converted into light using a film or phosphor and then recorded on the film or detected electrically, the ions can be 102 to 10 times more powerful than the conventional method of directly recording ions with a photographic plate. The above detection sensitivity can be obtained.

以下に、本発明の実施例につき詳述する。Examples of the present invention will be described in detail below.

第4図は本発明の一実施例を示すもので、従来の装置(
第1図)と比較して磁場11を通過した二次イオン6の
検出器の部分が異なる。
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, and shows a conventional device (
Compared to FIG. 1), the part of the detector for the secondary ions 6 that have passed through the magnetic field 11 is different.

二次イオン6はその質量対電荷比の違い(Mm+>Mn
+>M2+>M1+)により磁場11中で異なった軌道
を描く。
Secondary ions 6 have different mass-to-charge ratios (Mm+>Mn
+>M2+>M1+), different trajectories are drawn in the magnetic field 11.

磁場11から出た二次イオンはチャンネルプレート14
に入射したのち二次電子に変換される。
Secondary ions emitted from the magnetic field 11 are transferred to the channel plate 14
After being incident on , it is converted into secondary electrons.

この二次電子はチャンネル中で増倍された後チャンネル
プレート14を出て写真フィルム15に照射され、検出
、記録される。
After being multiplied in the channel, the secondary electrons exit the channel plate 14 and are irradiated onto the photographic film 15, where they are detected and recorded.

第5図はチャンネルプレート14の見取図を示す。FIG. 5 shows a sketch of the channel plate 14.

第6図はチャンネルプレート14の一部分の拡大図を示
す。
FIG. 6 shows an enlarged view of a portion of the channel plate 14.

チャンネルプレートの一個のチャンネルは直径10〜1
5μ、長さ2〜3龍程度の中空のガラス質物質からなっ
ている。
One channel of the channel plate has a diameter of 10 to 1
It consists of a hollow glassy substance about 5 μm in length and 2 to 3 dragons in length.

チャンネルプレートは各チャンネルをたばねて板状に成
、形したものである。
The channel plate is formed by folding each channel into a plate shape.

このチャンネルプレートにはイオンの入射面にリード線
16が付され、これと反対側の面にリード線16′が付
されている。
A lead wire 16 is attached to the ion incident surface of this channel plate, and a lead wire 16' is attached to the opposite surface.

リード線16をO電位にし、リード線16′に+IKV
を印加したときにチャンネルプレートの利得は103で
あった。
Set the lead wire 16 to O potential and +IKV to the lead wire 16'.
The gain of the channel plate was 103 when .

この方式を利用することにより、第1図の二次イオン6
を直接写真乾板で検出する従来方式に比較して103の
感度を得ることができた。
By using this method, the secondary ion 6 in Fig.
Compared to the conventional method of detecting directly with a photographic plate, we were able to obtain a sensitivity of 103.

そのため従来検出されなかった微量不純物を検出できる
るようになったとともに、従来と同じ検出感度を得るた
めの測定時間は約1/100に短縮することが可能とな
った。
Therefore, it has become possible to detect trace impurities that were previously undetectable, and it has also become possible to shorten the measurement time to about 1/100 to obtain the same detection sensitivity as before.

第1図は第4図の写真フィルム15の前に帯電防止用の
ワイヤ21をおいた別の実施例を示す。
FIG. 1 shows another embodiment in which an antistatic wire 21 is placed in front of the photographic film 15 of FIG.

この帯電防止用のワイヤ21は写真フィルム15にチャ
ージアップした電荷による電界が入射電子ビームの軌道
に悪影響を与えないように静電遮へいするためのもので
あり、それ自体周知の方法にしたがって動作中は一定電
位(通常は接地電位におかれるが、その役割からして必
ずしも接地電位である必要はなく、一定電位に保たれて
いればよい)に保たれている。
This anti-static wire 21 is used to shield static electricity so that the electric field caused by charges that have been charged up on the photographic film 15 does not adversely affect the trajectory of the incident electron beam, and is operated in accordance with a well-known method. is kept at a constant potential (usually placed at ground potential, but considering its role, it does not necessarily have to be at ground potential, and it is sufficient if it is kept at a constant potential).

一例として、ワイヤ21をリード線16′に対して負の
電位に保っておけば、チャネルプレート14から放出し
た二次電子20がリード線16′とワイヤ21間に印加
されたフィルドで加速されたのち写真用フィルム22を
照射することにより記録される。
For example, if the wire 21 is kept at a negative potential with respect to the lead wire 16', the secondary electrons 20 emitted from the channel plate 14 are accelerated by the field applied between the lead wire 16' and the wire 21. The image is then recorded by irradiating the photographic film 22.

このワイヤ21は細い金属線であり、イオンビーム像に
対して平行とならないように斜めや直角方向にのばして
おかれる。
This wire 21 is a thin metal wire, and is stretched obliquely or at right angles so as not to be parallel to the ion beam image.

その理由はワイヤ21がイオンビーム像(第2図に示し
たようなスペクトル線)と重なってしまうことを防止す
るためである。
The reason for this is to prevent the wire 21 from overlapping with the ion beam image (spectral lines as shown in FIG. 2).

なお、このワイヤ21のかわりに細い金属線を網状に編
んで用いてもよい。
Note that, instead of this wire 21, a thin metal wire may be woven into a net shape and used.

そして、この導電線のワイヤまたは網として十分細い素
線のものを用いれば、入射電子ビームを殆どロスなく写
真フィルム上に導くことができる。
If a sufficiently thin wire is used as the conductive wire or net, the incident electron beam can be guided onto the photographic film with almost no loss.

また、この導電性のワイヤまたは網は一定電位に保たれ
ているので、それ自体が電子ビーム軌道に変動を与える
ことはない。
Also, since this conductive wire or mesh is kept at a constant potential, it does not itself cause any fluctuations in the electron beam trajectory.

これはまた、帯電防止用としてフィルム22の表面に導
電性物質(例えばカーボン、ネサ膜など)を蒸着したも
のでもよい。
Alternatively, a conductive material (for example, carbon, Nesa film, etc.) may be deposited on the surface of the film 22 for antistatic purposes.

第8図は二次イオン像を観測するための本発明の別の実
施例を示す。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention for observing secondary ion images.

磁場11で質量分離された二次イオン6をチャンネルプ
レート14で二次電子に変換しさらに増倍したのちに、
チャンネル中・レート14から放出された二次電子20
を、ガラス19の表面にネサコーチング層18を施した
のちさらにその上に蛍光体17を塗付した面に衝突させ
ると、前記二次電子20は蛍光体17で光に変換される
After converting the secondary ions 6 mass-separated by the magnetic field 11 into secondary electrons by the channel plate 14 and further multiplying them,
Secondary electrons 20 emitted from channel rate 14
When the secondary electrons 20 are made to collide with a surface of a glass 19 on which a Nesa coating layer 18 is applied and then a phosphor 17 is applied thereon, the secondary electrons 20 are converted into light by the phosphor 17.

すなわち一次イオン6の位置およびそれらの強度に対応
して蛍光体11の位置に光を放出させる。
That is, light is emitted to the position of the phosphor 11 in accordance with the position of the primary ions 6 and their intensity.

蛍光体11の面でのこれらの光を観測することにより、
二次イオン6の強度および位置を検出することができる
By observing these lights on the surface of the phosphor 11,
The intensity and position of the secondary ions 6 can be detected.

従来は、二次イオン6の観測という面から直接二次イオ
ンを蛍光体に照射していたが、イオンによる発光効率が
電子による効率よりも約1/I 00と劣るとともに、
蛍光体もイオンによるスパッタリングで経時劣化を生じ
るなどのためにイオン像の直接観測は有効でなかった。
Conventionally, secondary ions were directly irradiated onto the phosphor for the purpose of observing secondary ions 6, but the luminous efficiency of the ions was about 1/I 00 lower than that of the electrons.
Direct observation of ion images has not been effective because phosphors also deteriorate over time due to sputtering caused by ions.

第9図は第8図の蛍光板の後に写真フィルム22をおい
たときの別の実施例を示す。
FIG. 9 shows another embodiment in which a photographic film 22 is placed behind the fluorescent screen of FIG.

二次イオン6が最終的に蛍光体17で光に変換されるた
めに、写真フィルム22は通常の光用のものを用いるこ
とができる。
Since the secondary ions 6 are finally converted into light by the phosphor 17, the photographic film 22 can be one for ordinary light.

この方式では質量分析部がガラス19で真空遮断される
ために、写真フィルム22を大気中におくことが可能と
なり、(1)従来の写真乾板挿入による質量分析部の真
空度の低下を防止できる、(2)フィルム22を大気中
に置けるためにフィルム22の移動および移動機構が容
易となる、(3)質量分析部に吸着ガスの焼出し操作を
施すことができるようになり、これにより高真空が達成
でき、バックグラウンドイオンを減少できる、など従来
にみられない大きい利点が得られることが明らかとなっ
た。
In this method, the mass spectrometry section is vacuum isolated by the glass 19, so the photographic film 22 can be placed in the atmosphere, and (1) it is possible to prevent the deterioration of the vacuum level of the mass spectrometry section due to the conventional insertion of a photographic plate. , (2) The film 22 can be placed in the atmosphere, making the movement and movement mechanism of the film 22 easier. (3) The mass spectrometer can now be subjected to an operation of baking out the adsorbed gas, which allows for high It has become clear that there are significant advantages not seen before, such as the ability to achieve a vacuum and the ability to reduce background ions.

第10図は第9図の実施例におけるガラス19と写真用
フィルム22の間に新たにレンズ23をおき、蛍光体1
7の像を拡大してフィルム22に記録するようにした実
施例を示す。
FIG. 10 shows a new lens 23 placed between the glass 19 and the photographic film 22 in the embodiment shown in FIG.
An example will be shown in which the image of No. 7 is enlarged and recorded on the film 22.

この実施例によれば、蛍光体17の上で互いに接近した
イオンビーク像をフィルム22上に拡大して記録するこ
とにより、フィルム上でスペクトル像を肉眼により直視
することができる。
According to this embodiment, by enlarging and recording ion beak images that are close to each other on the phosphor 17 on the film 22, the spectral image can be viewed directly on the film with the naked eye.

第11図は本発明のさらに別の実施例を示す。FIG. 11 shows yet another embodiment of the invention.

磁場11で質量分析された二次イオンM n +。Secondary ions M n + subjected to mass spectrometry in the magnetic field 11.

Mm十が異なったチャンネルプレート14および14′
により電子に変換され増幅されたのち二次電子20およ
び20′として放出される。
Channel plates 14 and 14' with different mm
After being converted into electrons and amplified, they are emitted as secondary electrons 20 and 20'.

二次電子20および20′はチャンネルプレートとワイ
ヤ21にて加速されたのち写真フィルム22に照射され
、記録される。
The secondary electrons 20 and 20' are accelerated by a channel plate and a wire 21, and then irradiated onto a photographic film 22 and recorded.

チャンネルプレート14および14′にはおのおのリー
ド線24および24’、16および16′により独立に
電圧印加されるため、チャンネルプレートの利得は印加
電圧の違いで異なる。
Since voltages are independently applied to the channel plates 14 and 14' through the lead wires 24 and 24', 16 and 16', the gain of the channel plates differs depending on the applied voltage.

そこでMn+とMm+のイオン強度が大きく異なる場合
は、チャンネルプレートの印加電圧を変えることにより
フィルムに到達する二次電子の強度を調整してやること
が可能である。
Therefore, if the ion strengths of Mn+ and Mm+ are significantly different, it is possible to adjust the intensity of secondary electrons reaching the film by changing the voltage applied to the channel plate.

つまり、微量強度のイオンの検出のためには印加電圧を
高め、強い強度のイオンの検出のためには印加電圧を低
くすれば、フィルムの露出度をほぼ同じにしたり、露出
時間の選択が容易となる。
In other words, if you increase the applied voltage to detect ions with very low intensity, and lower the applied voltage to detect ions with strong intensity, you can keep the exposure level of the film almost the same and easily select the exposure time. becomes.

またこの実施例から、チャンネルプレートを2個以上に
分割したり、写真フィルムの代わりに蛍光体をおき光に
変換後写真フィルムを用いたり、光の強度から電気信号
にかえたりしても同様の効果が期待できる。
Also, from this example, the same result can be obtained by dividing the channel plate into two or more pieces, by placing a phosphor instead of photographic film and using photographic film after converting it into light, or by converting the intensity of light into an electrical signal. You can expect good results.

また、蛍光体を用いるときはその前面に複数個のワイヤ
をそなえ、各ワイヤに独立に電圧が印加できるようにす
れば、チャンネルプレートは1個でもよい。
Furthermore, when a phosphor is used, a single channel plate may be sufficient as long as a plurality of wires are provided in front of the phosphor so that a voltage can be applied independently to each wire.

それはワイヤとチャンネルプレートとの間で二次電子を
加速するさいに、加速電圧の差により蛍光体の発光効果
が異なるからである。
This is because when accelerating secondary electrons between the wire and the channel plate, the luminous effect of the phosphor differs depending on the difference in acceleration voltage.

そのために、弱い強度のイオンに対して高い印加電圧、
強い強度のイオンに対して低い印加電圧をかければ、蛍
光体の上でほぼ同じ光量を得ることが可能となる。
For this purpose, high applied voltage for weakly intense ions,
By applying a low voltage to ions with high intensity, it is possible to obtain approximately the same amount of light on the phosphor.

このようにすれば、前記写真フィルムの場合と同様フィ
ルムの露出度をほぼ同じにしたり、露出時間の選択が容
易となる。
In this way, the exposure degree of the film can be made almost the same as in the case of the photographic film, and the exposure time can be easily selected.

市販されているチャンネルプレートとしては直径2.5
CIILから10cIrL位までの比較的小さな円板状
のものが多く、第5図のような大型形状のものは特別に
作る必要がある。
Commercially available channel plates have a diameter of 2.5
Most of them are relatively small disk-shaped, ranging from CIIL to about 10cIrL, and large-sized ones like the one shown in FIG. 5 need to be specially manufactured.

市販の小さなチャンネルプレートを用いて本発明の効果
を得るには第12図に示すように市販の円板状チャンネ
ルプレートを正方形または長方形に切りとり、これを写
真乾板22に沿って一定速度で移動できるようにしてや
れは良い。
To obtain the effect of the present invention using a commercially available small channel plate, a commercially available disc-shaped channel plate is cut into a square or rectangle as shown in FIG. 12, and this can be moved at a constant speed along the photographic plate 22. It's good to do it like this.

いま写真乾板の長さをyとし、チャンネルプレートの巾
をXとする。
Let the length of the photographic plate be y, and the width of the channel plate be x.

またチャンネルプレートの利得をAとし、写真乾板のイ
オンに対する感光度をBIとし電子に対する感光度をB
Eとすればこの方式での感度の増倍率Gは で与えられる。
Also, the gain of the channel plate is A, the sensitivity of the photographic plate to ions is BI, and the sensitivity to electrons is B.
If E, then the sensitivity multiplication factor G in this method is given by:

一般にBE>Jであり、チャンネルプレートの利得Aと
しては1000以上であるから、例えば写真乾板22の
長さy=30CrrLでチャンネルプレートの巾X二3
cInの場合でも、Gとしては100以上の値が容易に
得られる。
Generally BE>J, and the gain A of the channel plate is 1000 or more, so for example, if the length y of the photographic plate 22 is 30CrrL, the width of the channel plate
Even in the case of cIn, a value of G of 100 or more can be easily obtained.

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

第1図は固体試料表面を分析する固体分析装置の従来の
1例を示す図、第2図は第1図の装置で金属合金を分析
したとき写真乾板で得た二次イオンの強度を示す図、第
3図は第1図の装置で金属合金を分析したとき電気的検
知により得られた二次イオンのマススペクトルを示す図
、第4図は本発明の質量分析装置の1実施例、第5図は
本発明に利用するチャンネルプレートの見取図、第6図
はチャンネルプレートの一部の拡大見取図、第7図〜第
12図はそれぞれ本発明の別の実施例を示す主要部の図
である。 図において、1・・・・・・イオン源、2・・・・・・
1次イオン、3・・・・・・静電レンズ、4,4′・・
・・・・偏向板、5・・・・・・試料、6,6′・・・
・・・二次イオン、7・・・・・・二次イオン引き出し
電極、8・・・・・・静電レンズ、9゜9′、9″・・
・・・・スリット、10・・・・・・偏向電場電極、1
1・・・・・・磁場、12・・・・・・写真乾板、13
・・・・・・イオンコレクター、14,14’・・・・
・・チャンネルプレート、15・・・・・・写真フィル
ム、16,16’・・・・・・リード線、17・・・・
・・蛍光体、18・・・・・・ネサコーテング層、19
・・・・・・ガラス板、20,20′・・・・・・二次
電子、21・・・・・・ワイヤー、22・・・・・・写
真フィルム、23・・・・・・光学レンズ、24.24
’・・・・・・リード線。
Figure 1 shows an example of a conventional solid state analyzer that analyzes the surface of a solid sample, and Figure 2 shows the intensity of secondary ions obtained on a photographic plate when a metal alloy is analyzed using the equipment shown in Figure 1. 3 shows a mass spectrum of secondary ions obtained by electrical detection when a metal alloy is analyzed using the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 4 shows an embodiment of the mass spectrometer of the present invention. Fig. 5 is a sketch of a channel plate used in the present invention, Fig. 6 is an enlarged sketch of a part of the channel plate, and Figs. 7 to 12 are views of main parts showing other embodiments of the present invention. be. In the figure, 1... ion source, 2...
Primary ion, 3... Electrostatic lens, 4,4'...
...Deflection plate, 5...Sample, 6,6'...
...Secondary ion, 7...Secondary ion extraction electrode, 8...Electrostatic lens, 9°9', 9''...
...Slit, 10...Deflection electric field electrode, 1
1... Magnetic field, 12... Photographic plate, 13
...Ion collector, 14,14'...
... Channel plate, 15... Photographic film, 16, 16'... Lead wire, 17...
... Phosphor, 18 ... Nesa coating layer, 19
...Glass plate, 20,20'...Secondary electron, 21...Wire, 22...Photographic film, 23...Optics lens, 24.24
'······Lead.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 試料のイオンを発生し、これをビーム状に放射する
手段と、このイオンビームを磁場により質量分離する手
段と、この質量分離されたイオンビーム像を写真乾板に
記録する手段とを有する装置において、この写真乾板の
前にチャンネルプレートを設置し、もってイオンビーム
像を電子ビーム像に変換したのぢ、この電子ビーム像を
写真乾板に記録することにより検出感度を増大せしめた
ことを特徴とする質量分析装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の装置においてチャンネ
ルプレートと写真乾板との間に細い導電性のワイヤまた
は網を設置し、これを一定電位に保つことにより、写真
乾板の帯電により、チャンネルプレートから写真乾板ま
での電子軌道が曲げられて、像がみだれることを防止し
たことを特徴ととする質量分析装置。 3 特許請求の範囲第1項記載の装置においてガラス表
面に蛍光塗料を塗布してなる蛍光板をチャネルプレート
の後に設置し、チャネルプレートによる電子像をこの蛍
光板でさらに光学像に変換した後にこれを写真撮像する
ことにより、写真乾板を常時大気中で使用することを可
能ならしめたことを特徴とする質量分析装置。 4 特許請求の範囲第1項記載の装置において小さいチ
ャネルプレートを写真乾板に沿って一定速度で移動させ
るよう構成したことを特徴とする質量分析装置。
[Claims] 1. Means for generating sample ions and emitting them in a beam, means for mass-separating the ion beam using a magnetic field, and recording an image of the mass-separated ion beam on a photographic plate. In the apparatus having the means, a channel plate is installed in front of the photographic plate to convert the ion beam image into an electron beam image, and the detection sensitivity is increased by recording this electron beam image on the photographic plate. A mass spectrometer characterized by: 2. In the apparatus described in claim 1, a thin conductive wire or net is installed between the channel plate and the photographic plate, and by keeping this at a constant potential, the channel plate is charged by charging the photographic plate. A mass spectrometer characterized in that the electron trajectory from the to the photographic plate is bent and the image is prevented from being distorted. 3 In the apparatus set forth in claim 1, a fluorescent plate made of a glass surface coated with fluorescent paint is installed after the channel plate, and the electronic image formed by the channel plate is further converted into an optical image by the fluorescent plate, which is then photographed. A mass spectrometer characterized in that a photographic plate can be used in the atmosphere at all times by capturing images. 4. A mass spectrometer according to claim 1, characterized in that the small channel plate is moved along the photographic plate at a constant speed.
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