JPH0223974B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0223974B2 JPH0223974B2 JP55105327A JP10532780A JPH0223974B2 JP H0223974 B2 JPH0223974 B2 JP H0223974B2 JP 55105327 A JP55105327 A JP 55105327A JP 10532780 A JP10532780 A JP 10532780A JP H0223974 B2 JPH0223974 B2 JP H0223974B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- energy
- ions
- ion
- analyzer
- sample
- 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 - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は試料をイオンビームで照射し、試料か
ら出るイオンについてエネルギー分析を行うイオ
ン散乱分光装置に関する。
ら出るイオンについてエネルギー分析を行うイオ
ン散乱分光装置に関する。
試料をイオンビームで照射した場合、試料から
出るイオンには照射したイオンが試料表面の原子
に当つて散乱されたものと、イオン衝撃によつて
試料表面の原子が試料から飛出したものとがあ
る。これらのイオンは夫々に試料についての情報
を提供するものであるが、こゝでは前者の散乱イ
オン即ち照射イオン自身が試料原子によつて散乱
されたものゝエネルギー分析を行う場合を発明対
象としている。照射イオンの照射方向に対して一
定の角度をなす方向に散乱されるイオン（照射イ
オンと同じイオン）のエネルギーは照射イオンと
試料表面の原子との弾性衝突を考え運動量保存の
法則を適用することにより求められるものである
からこれによつて試料表面の原子の質量が判り、
従つて試料の表面分析が可能となる。
出るイオンには照射したイオンが試料表面の原子
に当つて散乱されたものと、イオン衝撃によつて
試料表面の原子が試料から飛出したものとがあ
る。これらのイオンは夫々に試料についての情報
を提供するものであるが、こゝでは前者の散乱イ
オン即ち照射イオン自身が試料原子によつて散乱
されたものゝエネルギー分析を行う場合を発明対
象としている。照射イオンの照射方向に対して一
定の角度をなす方向に散乱されるイオン（照射イ
オンと同じイオン）のエネルギーは照射イオンと
試料表面の原子との弾性衝突を考え運動量保存の
法則を適用することにより求められるものである
からこれによつて試料表面の原子の質量が判り、
従つて試料の表面分析が可能となる。
イオン散乱分光分析は第１図のような装置構成
で行われる。１はイオン銃、２は照射イオンビー
ム、３は試料で、照射イオンビーム２に対し一定
角度例えば直角をなす方向にエネルギー分析器４
を配置し、エネルギー分析器４を通過したイオン
をイオン検出器５で検出するようになつている。
エネルギー分析器は同心２重球殻電極のようなも
ので、入射スリツトから入射したイオンのうち重
球殻電極間電圧によつて定まる特定エネルギーの
イオンだけが出射スリツトから出射するようにな
つており、２重電極間電圧を変えるか、この電圧
を一定にし試料と２重電極の中間電位との電位差
を変えることでエネルギー値の走査が行われれ
る。この構成でエネルギー走査を行つたときのイ
オン検出器５の出力の記録即ち試料から出るイオ
ンのエネルギースペクトルは一般的に第２図のよ
うな形になる。このスペクトルでエネルギーの小
さな所にある大きなピークは試料からイオン衝
撃によりたゝき出された試料自体を構成している
原子のイオンであり、本発明で問題にしている散
乱イオンのピークは上記大きなピークの上に
乗つたきわめて小さいもので、図では見易くする
ため誇張して画いてあるが、実際にはピークは
大へん小さく見出し難いものである。散乱イオン
ピークの中にはエネルギーが大きくピークから
離れた所に出るピークのようなものもある（試
料は色々のの元素を含んでいるから）。このの
ようなピークは見つけ易くまたスペクトル強度も
容易に測れるが、のようなピークは不要（妨
害）イオンピークの上に乗つているのでその存在
を見出すのが困難な上強度の定量も困難である。
で行われる。１はイオン銃、２は照射イオンビー
ム、３は試料で、照射イオンビーム２に対し一定
角度例えば直角をなす方向にエネルギー分析器４
を配置し、エネルギー分析器４を通過したイオン
をイオン検出器５で検出するようになつている。
エネルギー分析器は同心２重球殻電極のようなも
ので、入射スリツトから入射したイオンのうち重
球殻電極間電圧によつて定まる特定エネルギーの
イオンだけが出射スリツトから出射するようにな
つており、２重電極間電圧を変えるか、この電圧
を一定にし試料と２重電極の中間電位との電位差
を変えることでエネルギー値の走査が行われれ
る。この構成でエネルギー走査を行つたときのイ
オン検出器５の出力の記録即ち試料から出るイオ
ンのエネルギースペクトルは一般的に第２図のよ
うな形になる。このスペクトルでエネルギーの小
さな所にある大きなピークは試料からイオン衝
撃によりたゝき出された試料自体を構成している
原子のイオンであり、本発明で問題にしている散
乱イオンのピークは上記大きなピークの上に
乗つたきわめて小さいもので、図では見易くする
ため誇張して画いてあるが、実際にはピークは
大へん小さく見出し難いものである。散乱イオン
ピークの中にはエネルギーが大きくピークから
離れた所に出るピークのようなものもある（試
料は色々のの元素を含んでいるから）。このの
ようなピークは見つけ易くまたスペクトル強度も
容易に測れるが、のようなピークは不要（妨
害）イオンピークの上に乗つているのでその存在
を見出すのが困難な上強度の定量も困難である。
従つて本発明は散乱イオン分光において不要イ
オンを除き純粋に散乱イオンのみのエネルギース
ペクトルを求めることのできる散乱イオン分光装
置を得ることを目的としてなされた。
オンを除き純粋に散乱イオンのみのエネルギース
ペクトルを求めることのできる散乱イオン分光装
置を得ることを目的としてなされた。
不要イオンを除き散乱イオンのみを取出すには
散乱イオンが照射イオンと同じイオンで質量数が
一定した既知のものであることを利用してエネル
ギー分析器とイオン検出器との間に質量分析器を
配置すればよい。このためエネルギー分析器とイ
オン検出器との間に４重極質量分析器を配置する
ことが考えられる。こゝで４重極質量分析器は入
射イオンに対して最適エネルギー範囲があり、こ
れを外れると分離能力が低下する。他方エネルギ
ー分析器から出射するイオンはそれがエネルギー
分析器へ入射するとき有していたエネルギーを保
持しているから、エネルギー分析器のエネルギー
走査に伴い４重極質量分析器に入射するイオンの
エネルギーは大幅に変化する。このため質量分析
器はエネルギー分析器におけるエネルギー走査の
過程で或る限られたエネルギー領域でだけ最適に
機能するに過ぎない。
散乱イオンが照射イオンと同じイオンで質量数が
一定した既知のものであることを利用してエネル
ギー分析器とイオン検出器との間に質量分析器を
配置すればよい。このためエネルギー分析器とイ
オン検出器との間に４重極質量分析器を配置する
ことが考えられる。こゝで４重極質量分析器は入
射イオンに対して最適エネルギー範囲があり、こ
れを外れると分離能力が低下する。他方エネルギ
ー分析器から出射するイオンはそれがエネルギー
分析器へ入射するとき有していたエネルギーを保
持しているから、エネルギー分析器のエネルギー
走査に伴い４重極質量分析器に入射するイオンの
エネルギーは大幅に変化する。このため質量分析
器はエネルギー分析器におけるエネルギー走査の
過程で或る限られたエネルギー領域でだけ最適に
機能するに過ぎない。
本発明は上述した問題に対し、エネルギー走査
の全域にわたつて４重極質量分析器が最高に機能
するようにしエネルギー走査の全域にわたつて散
乱イオンと不要イオンとの分離を完全ならしめ散
乱イオンスペクトルの検出感度を高め定量性を向
上させようとするものである。
の全域にわたつて４重極質量分析器が最高に機能
するようにしエネルギー走査の全域にわたつて散
乱イオンと不要イオンとの分離を完全ならしめ散
乱イオンスペクトルの検出感度を高め定量性を向
上させようとするものである。
本発明は４重極質量分析器が或る対地電位を有
するようにしてエネルギー分析器と質量分析器と
の間でイオンに減速電界を作用させるようにし、
かつこの減速電界強度をエネルギー分析器のエネ
ルギー走査と連動して変化させるようにして質量
分析器に入射するイオンのエネルギーがエネルギ
ー走査に関係なく質量分析上最適な一定値になる
ようにしたイオン散乱分光装置を提供するもので
ある。以下実施例によつて本発明を説明する。
するようにしてエネルギー分析器と質量分析器と
の間でイオンに減速電界を作用させるようにし、
かつこの減速電界強度をエネルギー分析器のエネ
ルギー走査と連動して変化させるようにして質量
分析器に入射するイオンのエネルギーがエネルギ
ー走査に関係なく質量分析上最適な一定値になる
ようにしたイオン散乱分光装置を提供するもので
ある。以下実施例によつて本発明を説明する。
第３図は本発明の一実施例装置を示す。１はイ
オン銃、２は照射イオンビーム、３は試料、４は
エネルギー分析器である。こゝまでの構成は第１
図に示した通常のイオン散乱分光装置と同じであ
る。５はイオン検出用の電子増倍管であり、６が
エネルギー分析器４とイオン検出器５との間に配
置された４重極質量分析器である。７は４重極質
量分析器６の各電極間に散乱イオン即ち照射イオ
ンと同質量のイオンのみを通すような高周波電圧
及び直流電圧を印加するための電源である。４重
極質量分析器の中心軸上の電位は外部電位に対し
質量分析器全体としてのバイアスを与えなければ
外部電位と等しい。８は質量分析器６全体に直流
バイアス電位を与えて同分析器６の中心線上電位
がエネルギー分析器４に対して一定の電位を有す
るようにするための直流電源であり、その負極側
はエネルギー分析器４のエネルギー走査用可変直
流電源９の正端子に接続されてエネルギー分析器
４と同電位になつている。従つてエネルギー分析
器４と質量分析器６との間には直流電源８によつ
て与えられる一定電位差があり、この電位差に基
く電界によつてエネルギー分析器４から質量分析
器６に至るイオンが減速される。エネルギー分析
器４は２重球殻電極間に印加する電圧を一定にし
て、その中間電位が試料３に対し電源９で与えら
れる電位になるようにし、電源９の電圧を変える
ことでエネルギー走査を行つている。従つてこの
場合エネルギー分析器４を出射したイオンのエネ
ルギーは一定になるから、電源８の出力電圧は最
適値に固定しておけばよい。エネルギー分析器４
を全体として０電位にしておき、２重電極間電圧
を変えてエネルギー走査を行う場合は、エネルギ
ー走査に応じてエネルギー分析器４を出たイオン
のエネルギーが変るから、この場合は質量分析器
６に対地バイアス電位を与える電源８の出力をエ
ネルギー走査と連動させて変える必要がある。
オン銃、２は照射イオンビーム、３は試料、４は
エネルギー分析器である。こゝまでの構成は第１
図に示した通常のイオン散乱分光装置と同じであ
る。５はイオン検出用の電子増倍管であり、６が
エネルギー分析器４とイオン検出器５との間に配
置された４重極質量分析器である。７は４重極質
量分析器６の各電極間に散乱イオン即ち照射イオ
ンと同質量のイオンのみを通すような高周波電圧
及び直流電圧を印加するための電源である。４重
極質量分析器の中心軸上の電位は外部電位に対し
質量分析器全体としてのバイアスを与えなければ
外部電位と等しい。８は質量分析器６全体に直流
バイアス電位を与えて同分析器６の中心線上電位
がエネルギー分析器４に対して一定の電位を有す
るようにするための直流電源であり、その負極側
はエネルギー分析器４のエネルギー走査用可変直
流電源９の正端子に接続されてエネルギー分析器
４と同電位になつている。従つてエネルギー分析
器４と質量分析器６との間には直流電源８によつ
て与えられる一定電位差があり、この電位差に基
く電界によつてエネルギー分析器４から質量分析
器６に至るイオンが減速される。エネルギー分析
器４は２重球殻電極間に印加する電圧を一定にし
て、その中間電位が試料３に対し電源９で与えら
れる電位になるようにし、電源９の電圧を変える
ことでエネルギー走査を行つている。従つてこの
場合エネルギー分析器４を出射したイオンのエネ
ルギーは一定になるから、電源８の出力電圧は最
適値に固定しておけばよい。エネルギー分析器４
を全体として０電位にしておき、２重電極間電圧
を変えてエネルギー走査を行う場合は、エネルギ
ー走査に応じてエネルギー分析器４を出たイオン
のエネルギーが変るから、この場合は質量分析器
６に対地バイアス電位を与える電源８の出力をエ
ネルギー走査と連動させて変える必要がある。
第４図は本発明の他の実施例装置を示す。この
図でも第３図の各部と対応する部分には同じ符号
をつけてあり、一々の説明は省略する。この実施
例では４重極質量分析器６の全体としての対地バ
イアスは０であり、それに対してエネルギー分析
器４の全体的電位は電源１０によつて半固定的に
或る値に設定されており、エネルギー分析器４と
質量分析器６との間に一定のイオン減速電界を形
成している。この場合エネルギー走査は照射イオ
ン光学系及び試料３の全体の電位を走査用可変直
流電源１１によつて変化させて行い、エネルギー
分析器４の２重極間電圧は一定にしてある。
図でも第３図の各部と対応する部分には同じ符号
をつけてあり、一々の説明は省略する。この実施
例では４重極質量分析器６の全体としての対地バ
イアスは０であり、それに対してエネルギー分析
器４の全体的電位は電源１０によつて半固定的に
或る値に設定されており、エネルギー分析器４と
質量分析器６との間に一定のイオン減速電界を形
成している。この場合エネルギー走査は照射イオ
ン光学系及び試料３の全体の電位を走査用可変直
流電源１１によつて変化させて行い、エネルギー
分析器４の２重極間電圧は一定にしてある。
本発明イオン散乱分光装置は上述したような構
成で散乱イオンに対する妨害イオンを４重極質量
分析器で除去するものであるから質量分析器が安
価であり、エネルギー走査と関係なく質量分析器
へ入射するイオンのエネルギーが質量分析に最適
な値であるように設定できるので妨害イオンの除
去が完全であり、得られるエネルギースペクトル
は第５図に示すように第２図におけるピークが
なくなつて散乱イオンの検出感度・定量性が（特
にエネルギーの小さい軽元素側で）高められる。
成で散乱イオンに対する妨害イオンを４重極質量
分析器で除去するものであるから質量分析器が安
価であり、エネルギー走査と関係なく質量分析器
へ入射するイオンのエネルギーが質量分析に最適
な値であるように設定できるので妨害イオンの除
去が完全であり、得られるエネルギースペクトル
は第５図に示すように第２図におけるピークが
なくなつて散乱イオンの検出感度・定量性が（特
にエネルギーの小さい軽元素側で）高められる。
第１図はイオン散乱分光装置の基本構成を示す
ブロツク図、第２図は上記装置で得られるイオン
エネルギースペクトルの一例の図、第３図、第４
図は夫々本発明の異なる実施例装置を示すブロツ
ク図、第５図は本発明装置によつて得られるエネ
ルギースペクトルの一例を示す図である。 １……イオン銃、３……試料、４……エネルギ
ー分析器、５……イオン検出器、６……４重極質
量分析器、８，１０……エネルギー分析器と質量
分析器との間に電位差を与える電源。
ブロツク図、第２図は上記装置で得られるイオン
エネルギースペクトルの一例の図、第３図、第４
図は夫々本発明の異なる実施例装置を示すブロツ
ク図、第５図は本発明装置によつて得られるエネ
ルギースペクトルの一例を示す図である。 １……イオン銃、３……試料、４……エネルギ
ー分析器、５……イオン検出器、６……４重極質
量分析器、８，１０……エネルギー分析器と質量
分析器との間に電位差を与える電源。
Claims (1)
- １ エネルギー分析器とイオン検出器との間に散
乱イオンと同質量のイオンのみを通すように設定
された４重極質量分析器を配置し、上記エネルギ
ー分析器と４重極質量分析器との間に電位差を与
える電源を接続し、上記電位差を４重極質量分析
器に入射するイオンのエネルギーが質量分析上最
適であるように設定したイオン散乱分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10532780A JPS5730256A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Ion scattering spectral analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10532780A JPS5730256A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Ion scattering spectral analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5730256A JPS5730256A (en) | 1982-02-18 |
| JPH0223974B2 true JPH0223974B2 (ja) | 1990-05-28 |
Family
ID=14404617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10532780A Granted JPS5730256A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Ion scattering spectral analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5730256A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5831700B2 (ja) * | 1975-06-06 | 1983-07-07 | ニホンシンクウギジユツ カブシキガイシヤ | イオンシツリヨウブンセキソウチ |
-
1980
- 1980-07-30 JP JP10532780A patent/JPS5730256A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5730256A (en) | 1982-02-18 |
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