JPS6142223B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
はじめに本発明の動機となつた背景について説
明する。イオンマイクロアナライザ（以後IMA
と略す）は、固体分析装置として、極微量分析が
可能であるばかりでなく表面および深さ方向の分
析ができるなど特徴があるので、鉄鋼関係はじめ
半導分野で利用されはじめてきた。IMAの原理
は、細く絞られた高エネルギーイオンビームを固
体表面に照射し、試料から発生した試料原子また
は分子による二次イオンを従来の質量分析計にか
けて試料の元素同定を行うことにある。現段階で
は、本装置は、必ずしも実用的な意味では十分普
及が進んでいるとはいえない。その原因は、定量
分析法が確立されていないことにある。定量分析
法の確立を阻んでいる原因は、基本的には、イオ
ン化のメカニズムが明確でないことがあげられる
が、実用的見地からは、照射一次イオンの数に対
する放出二次イオンの数の比、すなわち、イオン
化率が元素により大幅（４〜５桁）に変化し、質
量スペクトルのピーク値から直接定量値が求めら
れないことにある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION First, the background motivating the present invention will be explained. Ion Micro Analyzer (hereinafter referred to as IMA)
) has started to be used in the semiconductor field, including the steel industry, because it has the characteristics of not only being able to analyze extremely small quantities, but also surface and depth analysis as a solid state analyzer. The principle of IMA is to irradiate a solid surface with a narrowly focused, high-energy ion beam, and then use secondary ions generated by sample atoms or molecules in a conventional mass spectrometer to identify the elements of the sample. At this stage, it cannot be said that this device has become sufficiently popular in a practical sense. The reason for this is that quantitative analysis methods have not been established. The main reason for preventing the establishment of quantitative analysis methods is that the ionization mechanism is not clear, but from a practical standpoint, the ratio of the number of emitted secondary ions to the number of irradiated primary ions, That is, the ionization rate varies greatly (4 to 5 orders of magnitude) depending on the element, and a quantitative value cannot be determined directly from the peak value of the mass spectrum.
一方元素の二次イオン化率は、一次イオンの種
類によつても大幅に変化する。特に一次イオン種
にエレクトロポジイテイブな元素によるイオン、
例えばCs+、Na+、Ca+（スペクトル分析した結
果、Ca2+は殆んど出現しない）などのイオンを
用いた場合とエレクトロネガテイブな元素による
イオン、例えばO-、Cl-などのイオンを用いた場
合とでは、二次イオン化率が大きく変化するとと
もに両者は、相補的な役割を演ずる。その様子を
第１図および第２図に示す。第１図は、一次イオ
ンとしてエレクトロネガテイブな元素のイオンで
ある酸素の負イオン（O-）を用いた場合のデータ
であり、最外殻電子の数の少ない元素、例えば
Be、Ｂ、Mg、Al、Si、Ca、Ti、Zr、In、Ru、
Mo、Hf、Ｗ、ReおよびTaなどの元素のイオン化
率が著るしく高く出ていることがわかる。一次イ
オンとして不活性なAr+イオンを用いた場合に
は、傾向は、ほぼ同じであるが各元素のイオン化
率が約３桁低い。第２図は、一次イオンとしてエ
レクトロポジイテイブなCs+イオンを用いた場合
のデータであり、元素のイオン化率は、一次イオ
ンとしてエレクトロネガテイブな酸素の負イオン
（O-）を用いた場合に比較して、互いに相補的な
関係を示しており、Se、As、Ｓ、AgおよびAu
などのイオン化率が高く出ていることがわかる。 On the other hand, the secondary ionization rate of an element also varies significantly depending on the type of primary ion. In particular, ions caused by electropositive elements as primary ion species,
For example, when using ions such as Cs + , Na + , and Ca + (as a result of spectrum analysis, Ca 2+ hardly appears), and when using ions caused by electronegative elements such as O - and Cl - . The secondary ionization rate changes greatly depending on the case where it is used, and both play complementary roles. The situation is shown in FIGS. 1 and 2. Figure 1 shows data when negative oxygen ions (O - ), which are electronegative element ions, are used as primary ions.
Be, B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, Zr, In, Ru,
It can be seen that the ionization rates of elements such as Mo, Hf, W, Re, and Ta are significantly high. When inert Ar + ions are used as primary ions, the trend is almost the same, but the ionization rate of each element is about three orders of magnitude lower. Figure 2 shows data when electropositive Cs + ions are used as the primary ions, and the ionization rate of the elements is as follows when electronegative oxygen negative ions (O - ) are used as the primary ions. In comparison, Se, As, S, Ag and Au show a mutually complementary relationship.
It can be seen that the ionization rate is high.
上記したことから、一次イオンとしてエレクト
ロポジテイブなイオンおよびエレクトロネガテイ
ブなイオンを同時にまたは周期的に照射すれば、
各元素のイオン化率の差が少なくなり、定量分析
への期待がもてる。本発明の根本は、この点に着
目してなされた。 From the above, if electropositive ions and electronegative ions are irradiated simultaneously or periodically as primary ions,
The difference in the ionization rate of each element is reduced, and there is hope for quantitative analysis. The basis of the present invention was made by focusing on this point.
第３図に、従来のIMAの原理図を示す。装置
は、デユオプラズマトロン形イオン銃、レンズ系
９、偏向電極１０、質量分析計１１、試料ホルダ
１２および対物レンズ絞り８より構成されてい
る。イオン銃は、ホローカソード１、シールド電
極２、中間電極３、マグネツト４、アノード６よ
り構成されており、ホローカソード１とアノード
６または中間電極３の間には放電電源１３より供
給される電圧が印加されている。また電源回路に
は過電流保護抵抗１４および放電電源の安定化抵
抗１５が配線されている。イオン加速電圧および
レンズ電圧は、それぞれ直流高圧電源１６より直
接および抵抗分割１７により供給されている。偏
向電極１０は一次イオンビームの偏向を行うため
のものである。偏向電源は、図には示さなかつた
が、走査像観察においては、きよ歯状波電圧が印
加される。 Figure 3 shows a diagram of the principle of a conventional IMA. The apparatus is composed of a duoplasmatron ion gun, a lens system 9, a deflection electrode 10, a mass spectrometer 11, a sample holder 12, and an objective lens aperture 8. The ion gun is composed of a hollow cathode 1, a shield electrode 2, an intermediate electrode 3, a magnet 4, and an anode 6, and a voltage supplied from a discharge power source 13 is applied between the hollow cathode 1 and the anode 6 or the intermediate electrode 3. is being applied. Further, an overcurrent protection resistor 14 and a stabilizing resistor 15 for the discharge power source are wired to the power supply circuit. The ion accelerating voltage and the lens voltage are supplied directly from a DC high voltage power supply 16 and via a resistor divider 17, respectively. The deflection electrode 10 is for deflecting the primary ion beam. Although the deflection power source is not shown in the figure, a tooth-tooth wave voltage is applied during scanning image observation.
質量分析計１１としては、単収斂または二重収
斂形質量分析および四重極形質量分析計が採用さ
れている。 As the mass spectrometer 11, a single convergence or double convergence type mass spectrometer and a quadrupole type mass spectrometer are employed.
本発明は上述した従来のIMAにおいて、イオ
ン源としてエレクトロポジテイブ、エレクトロネ
ガテイブなイオンを両方発生するイオン源と、こ
のイオン源から発生する一次イオンビームの加速
電圧として正負交互に変化する交流、又はパルス
電圧を印加することによつて上記の両イオンを交
互に試料に照射する手段とを付加したことを特徴
とする。 The present invention uses an ion source that generates both electropositive and electronegative ions as an ion source, and an alternating current or pulse that alternately changes positive and negative as an accelerating voltage for the primary ion beam generated from the ion source in the conventional IMA described above. The present invention is characterized by the addition of means for alternately irradiating the sample with both of the above ions by applying a voltage.
第４図は、本発明の実施例を示すが、第３図と
の重複をさけるために、ここでは新しく採用した
部分についてのみ説明する。 FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, but in order to avoid duplication with FIG. 3, only newly adopted parts will be explained here.
イオン銃は、ほぼ従来通りの構成をもつている
が、本実施例では、ホローカソードのホロー中に
化合物４２をそう入していることが異なる。また
ホローカソード１（シールド電極２も含む）、中
間電極３およびアノード６の孔が軸対称になつて
おらず少しずらせて配置してある。これは、一次
イオンとして負イオンをとりだす場合に電子が多
量に含まれるのをさけることが目的である。その
原理は、マグネツト４により、中間電極３とアノ
ード６空間にできる磁場を軸対称からずらすこと
により、磁場により敏感な電子がアノード孔より
放出されないように偏向させることにある。アノ
ード６より放出されたイオンビーム１８は、引出
し電極７により引き出される。このようにして引
出されたイオンビームは、収束レンズ系を通して
細く絞られ、試料表面に照射される。ここで化合
物をイオン化する手段について簡単に触れる。第
４図において、はじめにホローカソード１、中間
電極３およびアノード６のつくる空間を
10-6Torr以下まで排気し、次にArなどの不活性
ガスを導入し、10-1〜1Torrに保ち、放電電圧１
３を印加し、ホローカソード１とアノード６の間
で放電させプラズマを生成させイオン源とする。
この状態では、新しく設けたイオン源材料として
の化合物４２がイオンによる衝撃を受け、スパツ
タされる。スパツタ粒子にはイオン化粒子と中性
粒子が存在するが、中性粒子はプラズマ中でイオ
ン化が促進され、イオン化効率が著るしく増加す
る。さらに放電電圧を増加させると導入ガス（例
えばArガス）を遮断してもNaClのスパツタ粒子
のみで放電を持続することも可能である。この場
合には純度のよいNa+またはCl-イオンが取り出
せる。しかしArガス導入の場合、Arのイオン化
率は、Na+、Cl-に比較して著るしく低く（Na+に
対して1/100〜1/1000）できる。 The ion gun has almost the same structure as the conventional one, but the difference in this embodiment is that the compound 42 is placed in the hollow of the hollow cathode. Further, the holes of the hollow cathode 1 (including the shield electrode 2), the intermediate electrode 3, and the anode 6 are not axially symmetrical but are arranged slightly offset. The purpose of this is to avoid a large amount of electrons from being included when negative ions are taken out as primary ions. The principle is to shift the magnetic field created in the space between the intermediate electrode 3 and the anode 6 by the magnet 4 from axial symmetry, thereby deflecting electrons that are more sensitive to the magnetic field so that they are not emitted from the anode hole. The ion beam 18 emitted from the anode 6 is extracted by the extraction electrode 7. The ion beam extracted in this manner is narrowed through a converging lens system and irradiated onto the sample surface. Here, we will briefly touch on means of ionizing compounds. In Fig. 4, first the space created by the hollow cathode 1, intermediate electrode 3, and anode 6 is shown.
Evacuate to below 10 -6 Torr, then introduce inert gas such as Ar, maintain at 10 -1 to 1 Torr, and reduce the discharge voltage to 1 Torr.
3 is applied, and a discharge is caused between the hollow cathode 1 and the anode 6 to generate plasma, which is used as an ion source.
In this state, the newly provided compound 42 as the ion source material is bombarded by the ions and is sputtered. Sputter particles include ionized particles and neutral particles, and the ionization of neutral particles is promoted in plasma, resulting in a marked increase in ionization efficiency. Furthermore, by increasing the discharge voltage, it is possible to sustain the discharge using only the NaCl spatter particles even if the introduced gas (for example, Ar gas) is cut off. In this case, highly pure Na + or Cl - ions can be extracted. However, when introducing Ar gas, the ionization rate of Ar can be significantly lower than that of Na + and Cl - (1/100 to 1/1000 of Na + ).
ここに記したホローカソード、中間電極、アノ
ードの軸をずらし、イオンビーム中の電子を除去
する方法は、すでに公知である。 The method described herein for removing electrons from an ion beam by shifting the axes of the hollow cathode, intermediate electrode, and anode is already known.
その他、エレクトロポジテイブ、エレクトロネ
ガテイブなイオンを両方発生しうるイオン源とし
ては、第９図に示す固体イオン源が考えうる。構
成は、ホローカソード３１、中間電極３２、アノ
ードボタン３３、熱シールド板３４、中間電極磁
路３５、炉加熱用ヒータ３６、蒸発炉３７、引出
電極３８、イオン源材料１′、イオンビーム４０
である。 In addition, a solid ion source shown in FIG. 9 can be considered as an ion source capable of generating both electropositive and electronegative ions. The configuration includes a hollow cathode 31, an intermediate electrode 32, an anode button 33, a heat shield plate 34, an intermediate electrode magnetic path 35, a furnace heater 36, an evaporation furnace 37, an extraction electrode 38, an ion source material 1', and an ion beam 40.
It is.
本イオン源の構成上の特徴は、従来のアノード
３４，３５と引出し電極３８との間に固体蒸発用
の炉３７を新たに設けたことにある。 A structural feature of the present ion source is that a furnace 37 for solid evaporation is newly provided between the conventional anodes 34 and 35 and the extraction electrode 38.
動作原理は、ホローカソード３１、中間電極３
２、アノード３３，３４，３５との間で従来通り
放電させ、次に炉３７をヒータ３６に電流を流し
加熱し、イオン源材料１′を蒸発させ、中間電極
３２とアノード３３の作る空間に蒸発粒子を導入
させここでイオン化を促進させ、金属イオン４０
として取り出すことにある。 The operating principle is that a hollow cathode 31 and an intermediate electrode 3
2. Electric discharge is caused between the anodes 33, 34, and 35 in the conventional manner, and then the furnace 37 is heated by passing a current through the heater 36 to evaporate the ion source material 1' and fill the space created by the intermediate electrode 32 and the anode 33. Evaporated particles are introduced to promote ionization, and metal ions 40
The purpose is to extract it as
また、本発明に用いる固体イオン源としては、
その他、従来公知の固体イオン源を用いてよいこ
とは言うまでもない。 In addition, the solid ion source used in the present invention includes:
It goes without saying that other conventionally known solid ion sources may be used.
次に本発明に直接関係した正負両一次イオンの
引出し法について記す。一次イオン引出し電圧
は、高圧交流電源１９またはパルス電源２０より
供給される。交流電源１９またはパルス電源２０
は、それぞれ直流レベルが変えられ、これにより
正負両一次イオンの強度を任意に変えられるよう
になつている。第５図ａおよびｂに交流加速およ
びパルス加速の場合の直流レベルの調整方法を示
す。交流電源１９は、交直両用の高圧電源２３、
高絶縁耐圧トランス２４およびスライダツク２５
より構成されており、パルス電源２０は、パルス
発生器２６、パルストランス２７および正負両用
高圧電源２３より構成されている。交流電源ａの
場合の動作原理は、正負両用高圧電源２３の出力
側に高圧トランス２４をスライダツク２５を通し
て配線し、高圧トランスより供給される交流高電
圧の直流レベルを正負両用高圧電源２３の電位に
より任意に変えることにある。パルス電圧の零レ
ベルの調整も原理的には全く同じであり、省略す
る。第６図は、正負両用高圧電源２３の電位を変
えイオン加速電圧の直流レベルを変化させた例を
示す。ａおよびｂは、それぞれ交流加速およびパ
ルス加速の場合の電圧波形を示したものであり、
図中Vcが正負両用高圧電源の電位に相当する。 Next, a method for extracting both positive and negative primary ions, which is directly related to the present invention, will be described. The primary ion extraction voltage is supplied from the high voltage AC power supply 19 or the pulse power supply 20. AC power supply 19 or pulse power supply 20
The direct current level can be changed, respectively, so that the intensity of both positive and negative primary ions can be changed arbitrarily. Figures 5a and 5b show how to adjust the DC level in the case of AC acceleration and pulse acceleration. The AC power supply 19 includes a high-voltage power supply 23 for both AC and DC use,
High insulation voltage transformer 24 and slider 25
The pulse power source 20 includes a pulse generator 26, a pulse transformer 27, and a high voltage power source 23 for both positive and negative uses. The principle of operation in the case of AC power supply a is that a high voltage transformer 24 is wired to the output side of the dual purpose high voltage power source 23 through a slider 25, and the DC level of the AC high voltage supplied from the high voltage transformer is controlled by the potential of the positive and negative high voltage power source 23. It can be changed arbitrarily. The adjustment of the zero level of the pulse voltage is also the same in principle and will be omitted here. FIG. 6 shows an example in which the potential of the positive and negative high voltage power supply 23 is changed to change the DC level of the ion accelerating voltage. a and b show voltage waveforms in the case of AC acceleration and pulse acceleration, respectively;
In the figure, Vc corresponds to the potential of the positive and negative high voltage power supply.
最後に本発明の応用実施例について記す。一次
イオン種として正イオンではNa+、負イオンでは
Cl-イオンを用いた。これらのイオンは、デユオ
プラズマトロン形イオン源のホローカソード中に
NaCl結晶を入れ、アルゴンガス中で従来法と同
様な方法で動作させ、生成させた。次に第４図に
示したようにイオン銃アノード６に交流電圧また
はパルス電圧を印加し、正負両イオンを交互に取
り出し、レンズ系９を通して試料に照射した。こ
の場合レンズ電圧は、アノードに印加される電圧
から分割抵抗を通して印加しているので、レンズ
作用は、加速電圧により変化せず、試料上でのビ
ーム径は常に一定に保たれる。このようにして試
料が一次イオンの照射を受けると試料原子また分
子による二次イオンが発生するが、二次イオン
は、二重収束形質量分析計に導入され、質量電荷
比に分けられ、試料の元素同定に利用される。偏
向系１０は、分析場所の位置決定および一次イオ
ンと二次イオン光学系の軸調整に利用した。 Finally, application examples of the present invention will be described. The primary ion species are Na + for positive ions and Na + for negative ions.
Using Cl - ions. These ions are stored in the hollow cathode of a dual plasmatron ion source.
A NaCl crystal was introduced and the product was generated by operating it in the same manner as the conventional method in an argon gas atmosphere. Next, as shown in FIG. 4, an AC voltage or a pulse voltage was applied to the ion gun anode 6, and both positive and negative ions were taken out alternately and irradiated onto the sample through the lens system 9. In this case, since the lens voltage is applied from the voltage applied to the anode through the dividing resistor, the lens action does not change depending on the accelerating voltage, and the beam diameter on the sample is always kept constant. In this way, when a sample is irradiated with primary ions, secondary ions are generated by sample atoms or molecules.The secondary ions are introduced into a double focusing mass spectrometer, separated into mass-to-charge ratios, and It is used for element identification. The deflection system 10 was used to determine the position of the analysis site and to adjust the axes of the primary ion and secondary ion optical systems.
第７図は、一次イオンの加速電圧として交流加
速を行つた場合のNa+およびCl-イオン強化変化
を測定した結果を示したものである。ａおよびｃ
は、一次イオン加速電圧であり、ｂおよびｄは、
それぞれ、ａおよびｂに相当するNa+およびCl-
イオン強化変化を示したものである。ｂは、一次
イオン加速電圧として交流分のみ（第５図、交直
両用高圧電源２３を零電位に保つ）印加した場合
であり、二次イオンとしては、Na+イオンがCl-
イオンの約２倍の強度をもつていることがわか
る。この場合の交流電圧は、ピーク−ピーク値で
10kVであり、二次イオン強度は、Na+が10-6Aで
Cl-が５×10-7Aである。ｄは、Na+およびCl-イ
オン強度をほぼ同一に保つ目的で、一次イオン加
速電圧として交流成分に約2kVの直流分を重畳印
加した場合のNa+およびCl-イオン強度変化を示
したものである。ここでは、直流成分を変えるこ
とにより正負両イオン強度が変化できる一実験例
のみを示したが、他の多くの実験結果より、正負
両二次イオン強度比は、一次イオン加速電圧とし
て交流またはパルス電圧を用い、それに直流成分
を重畳することにより任意に変えられることが明
らかになつた。 FIG. 7 shows the results of measuring changes in Na + and Cl - ion enhancement when alternating current acceleration was applied as the primary ion acceleration voltage. a and c
is the primary ion acceleration voltage, b and d are
Na + and Cl − corresponding to a and b, respectively
This shows ion reinforcement changes. b is the case where only AC voltage is applied as the primary ion accelerating voltage (Fig. 5, AC/DC high-voltage power supply 23 is kept at zero potential), and as secondary ions, Na + ions are Cl -
It can be seen that the intensity is approximately twice that of ions. The AC voltage in this case is a peak-to-peak value.
10 kV and the secondary ionic strength is Na + at 10 -6 A
Cl - is 5×10 -7 A. d shows the change in Na + and Cl - ion strength when a DC component of about 2 kV is superimposed on the AC component as the primary ion accelerating voltage in order to keep the Na + and Cl - ion strengths almost the same. be. Here, we have shown only one experimental example in which the strength of both positive and negative ions can be changed by changing the DC component, but from the results of many other experiments, the ratio of the strength of both positive and negative secondary ions is It has become clear that it can be changed arbitrarily by using voltage and superimposing a DC component on it.
次に一次イオンとしてNa+およびCl-イオンを
交互に試料に照射し、分析を行つた結果について
記す。試料が一次イオンの照射を受けると一次イ
オンは、試料中にイオン注入されるとともに表面
よりスパツタリングが進行する。定常状態におけ
る注入元素濃度は、試料のスパツタ速度に依存し
て変化するが、物質固有の値に保たれる。したが
つて本発明のように二種類のイオンをほぼ同時照
射した場合には、両イオン種が一定濃度で注入さ
れることになる。すなわち本実施例では、定常状
態において、NaおよびClが表面に常に一定量混
入していることになり、二次イオン化率もこれら
の元素の影響を受けて一定値に保たれる。 Next, we will describe the results of analysis performed by alternately irradiating the sample with Na + and Cl - ions as primary ions. When a sample is irradiated with primary ions, the primary ions are implanted into the sample and sputtering progresses from the surface. The implanted element concentration at steady state varies depending on the sputtering rate of the sample, but remains at a material-specific value. Therefore, when two types of ions are irradiated almost simultaneously as in the present invention, both ion types are implanted at a constant concentration. That is, in this example, in a steady state, a constant amount of Na and Cl are always mixed on the surface, and the secondary ionization rate is also maintained at a constant value under the influence of these elements.
然るに第１図および第２図に示したように、一
次イオンとしてエレクトロネガテイブなイオン
（本実施例のCl-がこれに相当する）を用いた場
合とエレクトロポジイテイブなイオン（本実施例
のNa+がこれに相当する）とでは、元素の二次イ
オン化率への影響が相反する傾向にあることが第
１図、第２図から明らかである。本発明の本質的
な効果は、上記の物理化学現象にあり、以下、測
定結果の一例について説明する。第８図に、第７
図ｃ，ｄに示した状態で、二次イオン化率が著る
しく異なる元素について二次イオン化率を測定し
た結果を示す。実験結果より、次のことが明らか
になつた。 However, as shown in Figures 1 and 2, there is a case where an electronegative ion (corresponding to Cl - in this example) is used as the primary ion, and a case where an electropositive ion (corresponding to Cl - in this example) is used as the primary ion. It is clear from FIGS. 1 and 2 that the effects on the secondary ionization rate of the elements tend to be contradictory for the elements (which corresponds to Na + ). The essential effect of the present invention lies in the above-mentioned physicochemical phenomenon, and an example of the measurement results will be explained below. In Figure 8, the 7th
The results of measuring the secondary ionization rates of elements with significantly different secondary ionization rates under the conditions shown in Figures c and d are shown. The experimental results revealed the following.
(1) 一次イオンとしてエレクトロネガテイブイオ
ンを用いた場合に、低イオン率を示していた
As、Se、Ｐ……などのイオン化率がNa+の効
果により著るしく向上し、エレクトロネガテイ
ブイオン照射の場合に高いイオン化率を示して
いたCa、Cr、Ti、Mg、Alなどとほぼ等しいイ
オン化率を示す。(1) Low ionization rate was shown when electronegative ions were used as primary ions.
The ionization rate of As, Se, P... etc. has been significantly improved due to the effect of Na + , and is almost equal to that of Ca, Cr, Ti, Mg, Al, etc., which had a high ionization rate in the case of electronegative ion irradiation. Indicates ionization rate.
(2) 元素のイオン化率は、一次イオンとして不活
性イオン、例えばAr+イオンを用いた場合に比
較して、イオン化率がほぼ３桁向上する。(2) The ionization rate of elements is improved by approximately three orders of magnitude compared to the case where inert ions such as Ar + ions are used as primary ions.
以上の結果より、従来問題とされていた元素間
の４桁近くのイオン化率の差が本発明により、約
１桁以内におさえられることがわかり、スペクト
ル強度より直接定量分析が可能であることが明ら
かになつた。また全元素のイオン化率が向上する
ことから従来困難とされていたppmオーダーの
微量不純物の定量分析が可能になつた。 The above results show that the present invention can reduce the nearly four-digit ionization rate difference between elements, which was considered a problem in the past, to within about one order of magnitude, and that direct quantitative analysis is possible from the spectral intensity. It became clear. Additionally, the improved ionization rate of all elements has made it possible to quantitatively analyze trace impurities on the order of ppm, which was previously considered difficult.
第１図は一次イオンとしてエレクトロネガテイ
ブなO-イオンを用いた場合の各元素の相対二次
イオン化率を示す図、第２図は一次イオンとして
エレクトロポジイテイブなCs+イオンを用いた場
合の各元素の相対二次イオン化率を示す図、第３
図は従来の二次イオン分析計の概略説明図、第４
図は本発明の実施例図、第５図は、第４図１９お
よび２０の具体的な回路図である。第６図は、一
次イオン加速用高圧交流電圧および高圧パルス電
圧波形２８を示す図で、ａは高圧交流電圧波形２
８と２３により、直流電圧Vcを供給した場合を
示したものであり、点線は、Vcレベルを示す。
ｂは、パルス波形２９と直流Vcを示す。第７図
は、イオン源材料としてNaClを用い、交流加速
を行つた場合のNa+およびCl-イオン電流の時間
変化を示す図であり、ａは、交流加速の場合のデ
ータであり、Na+とCl-イオン電流がアンバラン
スになつている。ｂはNa+とCl-イオン電流を等
しくするように第５図２３の調整を行つた場合の
データを示す。第８図は、本発明の効果を示すも
のであり、原子番号と相対二次イオン化率の関係
を示した図である。第９図は、本発明に用いる固
体イオン源の他の例を示す図である。
Figure 1 shows the relative secondary ionization rate of each element when electronegative O - ions are used as the primary ions, and Figure 2 shows the relative secondary ionization rates of each element when electropositive Cs + ions are used as the primary ions. Diagram showing the relative secondary ionization rate of each element, 3rd
The figure is a schematic explanatory diagram of a conventional secondary ion analyzer.
The figure shows an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a specific circuit diagram of FIGS. 19 and 20. FIG. 6 is a diagram showing the high-voltage AC voltage and high-voltage pulse voltage waveform 28 for primary ion acceleration, and a is the high-voltage AC voltage waveform 28.
8 and 23 show the case where DC voltage Vc is supplied, and the dotted line shows the Vc level.
b shows the pulse waveform 29 and DC Vc. FIG. 7 is a diagram showing the time change of Na + and Cl − ion currents when NaCl is used as the ion source material and AC acceleration is performed; a is the data for AC acceleration ; and Cl - ion current are unbalanced. b shows data obtained when the adjustment shown in FIG. 523 was made to equalize the Na + and Cl - ion currents. FIG. 8 shows the effect of the present invention, and is a diagram showing the relationship between atomic number and relative secondary ionization rate. FIG. 9 is a diagram showing another example of the solid-state ion source used in the present invention.
Claims (1)
源と、前記イオン源からの一次イオンの加速電圧
として交流電圧または正負交互に変化するパルス
状電圧を印加することによつて正負両イオンを交
互に試料に照射する手段と、正負両イオン電流の
調整を行なうために前記交流電圧または正負交互
に変化するパルス状電圧に直流電圧を重畳印加さ
せて電位の平均準位を任意に変化させる手段とを
有することを特徴とするイオンマイクロアナライ
ザ。1. An ion source that can generate positive and negative primary ions, and an ion source that alternately generates both positive and negative ions by applying an alternating current voltage or a pulsed voltage that alternately changes between positive and negative ions as an acceleration voltage for primary ions from the ion source. means for irradiating the sample; and means for arbitrarily changing the average level of the potential by superimposing a DC voltage on the AC voltage or the pulsed voltage that alternately changes positive and negative in order to adjust both positive and negative ion currents. An ion microanalyzer comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6653676A JPS52150689A (en) | 1976-06-09 | 1976-06-09 | Ion micro analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6653676A JPS52150689A (en) | 1976-06-09 | 1976-06-09 | Ion micro analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52150689A JPS52150689A (en) | 1977-12-14 |
| JPS6142223B2 true JPS6142223B2 (en) | 1986-09-19 |
Family
ID=13318705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6653676A Granted JPS52150689A (en) | 1976-06-09 | 1976-06-09 | Ion micro analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS52150689A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2688488B2 (en) * | 1987-12-23 | 1997-12-10 | 科学技術振興事業団 | Micro probe surface analyzer |
-
1976
- 1976-06-09 JP JP6653676A patent/JPS52150689A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52150689A (en) | 1977-12-14 |
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