JPH0115986B2 - - Google Patents

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JPH0115986B2
JPH0115986B2 JP57192313A JP19231382A JPH0115986B2 JP H0115986 B2 JPH0115986 B2 JP H0115986B2 JP 57192313 A JP57192313 A JP 57192313A JP 19231382 A JP19231382 A JP 19231382A JP H0115986 B2 JPH0115986 B2 JP H0115986B2
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JP
Japan
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sample
cover
mass spectrometer
ion
ions
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JP57192313A
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Japanese (ja)
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JPS5981854A (en
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Seiji Sumitomo
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/10Ion sources; Ion guns
    • H01J49/14Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
    • H01J49/142Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers using a solid target which is not previously vapourised

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • 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】 本発明は二次イオン質量分析装置に関する。一
般に、二次イオン質量分析装置は試料表面に数十
KVに加速されたイオンビームを照射してこの試
料表面をスパツタリングする。これによつて試料
表面からは、中性粒子、二次イオンなどが放出さ
れるが、このうちの二次イオンを質量分析計に導
びき、この二次イオンを質量・荷電比に分離して
検出器で検出し、試料の元素分析等を行なう。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a secondary ion mass spectrometer. Generally speaking, a secondary ion mass spectrometer uses several dozen ions on the sample surface.
The sample surface is sputtered by irradiation with an ion beam accelerated to KV. As a result, neutral particles, secondary ions, etc. are released from the sample surface, and the secondary ions are led to a mass spectrometer and separated into mass/charge ratios. It is detected by a detector and elemental analysis of the sample is performed.

ところで、二次イオン質量分析装置において
は、上記のごとく試料から放出される二次イオン
を検出する場合の他、中性粒子をイオン化して測
定し、試料の情報を得たい場合がある。このた
め、二次イオン質量分析装置にイオン化室を設け
たものがある。しかしながら、従来のイオン化室
を備えた二次イオン質量分析装置においては、イ
オン化室を分析すべき試料と質量分析計との間に
配置する構造となつている。このため試料と質量
分析計との距離が長くなつて、二次イオンを測定
する場合にはその強度が減少し質量分解能が低下
する。これを防ぐために、二次イオンを測定する
ときにはイオン化室を取り除き、又中性粒子をイ
オン化して測定するときにはイオン化室を取付け
るようにした構造のものも試みられているが、分
析目的が異なるときにはその都度イオン化室の取
付け取り外しをする必要が生じ、分析作業が煩雑
になる。
By the way, in the secondary ion mass spectrometer, in addition to detecting secondary ions emitted from a sample as described above, there are cases where it is desired to ionize and measure neutral particles to obtain information about the sample. For this reason, some secondary ion mass spectrometers are equipped with an ionization chamber. However, in a conventional secondary ion mass spectrometer equipped with an ionization chamber, the ionization chamber is disposed between the sample to be analyzed and the mass spectrometer. For this reason, the distance between the sample and the mass spectrometer increases, and when measuring secondary ions, the intensity decreases and the mass resolution decreases. In order to prevent this, attempts have been made to remove the ionization chamber when measuring secondary ions, and to install an ionization chamber when measuring neutral particles; however, when the purpose of analysis is different, It becomes necessary to attach and detach the ionization chamber each time, which complicates the analysis work.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので
あつて、イオン化室を常設でき、しかも、このイ
オン化室によつて本来の二次イオン測定に支障を
きたすことがなく質量分解能を確保した二次イオ
ン質量分析装置を提供することを目的とするもの
である。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is possible to permanently install an ionization chamber, and the ionization chamber ensures mass resolution without interfering with the original secondary ion measurement. The present invention aims to provide a second ion mass spectrometer.

以下、本発明の構成を実施例について、図面に
基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the present invention will be described below with reference to embodiments based on the drawings.

第1図において、符号1は本発明の二次イオン
質量分析装置、2は試料、3は一次イオンビーム
を発生するイオン源、4はこの一次イオンビーム
を絞る静電レンズ、5は試料2から発生したイオ
ンを引出す二次イオン引出電極である。また6は
イオン引出電極5を通過したイオンを絞るレン
ズ、7はエネルギ分離用のセクタ電場、8は質量
分離用のセクタ磁場、9はイオンを検出する検出
器で、上記レンズ6、セクタ電場7、セクタ磁場
8および検出器9とで二重集束型の質量分析計1
0を構成する。なお、11は検出器9で検出され
た信号を増幅する増幅器、12はスペクトル強度
を記録する記録計である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a secondary ion mass spectrometer of the present invention, 2 a sample, 3 an ion source that generates a primary ion beam, 4 an electrostatic lens that focuses this primary ion beam, and 5 a sample 2. This is a secondary ion extraction electrode that extracts generated ions. Further, 6 is a lens that narrows down the ions that have passed through the ion extraction electrode 5, 7 is a sector electric field for energy separation, 8 is a sector magnetic field for mass separation, and 9 is a detector for detecting ions. , a double focusing type mass spectrometer 1 with a sector magnetic field 8 and a detector 9
Configure 0. Note that 11 is an amplifier that amplifies the signal detected by the detector 9, and 12 is a recorder that records the spectral intensity.

上記イオン引出電極5の近接位置には第2図に
示すように試料2を覆うカバー15が設けられ、
このカバー15によつて、その内部にイオン化室
16が形成される。そして、カバー15の上部1
5aにはイオン源3からの一次イオンビームを入
射し、また、試料から放出される二次イオンなら
びにこのイオン化室16内でイオン化された中性
粒子を取出すための細孔17が形成され、さら
に、カバー15の側部15bの左右には試料2の
二次イオン放出面2aよりも上方位置にこのカバ
ー15を貫通する貫通孔18,19が形成されて
いる。さらにまた、カバー15の上方には上記細
孔17から取り出されたイオンを二次イオン引出
電極5を経て質量分析計10へ偏向させる偏向板
20が設けられている。一方カバー15の側部1
5bの外方には中性粒子をイオン化するためのフ
イラメント21と、トラツプ22とが前記左右の
貫通孔18,19を通して相対向し、かつ、一次
イオンビーム軸Cとは直交関係を保つて配置され
ている。なお、24,25はフイラメント20か
ら放出される電子の行程を増加するため、電子に
らせん運動を行なわせる磁石である。
As shown in FIG. 2, a cover 15 is provided near the ion extraction electrode 5 to cover the sample 2.
This cover 15 forms an ionization chamber 16 inside thereof. Then, the upper part 1 of the cover 15
5a is formed with a pore 17 for receiving the primary ion beam from the ion source 3 and extracting secondary ions emitted from the sample and neutral particles ionized in the ionization chamber 16; Through holes 18 and 19 passing through the cover 15 are formed on the left and right sides of the side portion 15b of the cover 15 at positions above the secondary ion emitting surface 2a of the sample 2. Furthermore, a deflection plate 20 is provided above the cover 15 to deflect the ions extracted from the pores 17 to the mass spectrometer 10 via the secondary ion extraction electrode 5. Side part 1 of one cover 15
5b, a filament 21 for ionizing neutral particles and a trap 22 are arranged facing each other through the left and right through holes 18 and 19, and maintaining a perpendicular relationship with the primary ion beam axis C. has been done. Note that 24 and 25 are magnets that cause the electrons to perform a spiral motion in order to increase the path of the electrons emitted from the filament 20.

次に、上記構成の二次イオン質量分析計1を用
いて試料2から放出された二次イオンを分析する
場合と、中性粒子をイオン化して分析する場合と
についてそれぞれ説明する。
Next, a case where secondary ions emitted from the sample 2 are analyzed using the secondary ion mass spectrometer 1 having the above configuration, and a case where neutral particles are ionized and analyzed will be described.

分析にあたつては試料2、カバー15およびト
ラツプ20は共に同電位に設定されている。
During analysis, the sample 2, cover 15, and trap 20 are all set at the same potential.

まず、二次イオンを分析するには、イオン源3
からアルゴンや酸素などをイオンソースとした一
次イオンビームが試料2に向けて照射される。こ
の一次イオンビームはカバー15の細孔17を通
つて試料2に当り、その表面2aがスパツタリン
グされて中性粒子や二次イオンが放出される。こ
のとき、フイラメント21には通電されておらず
また、カバー15は試料2と同電位に設定されて
いるので放出された二次イオンは細孔17に集め
られて、そこを通過する。この様にイオン化室1
6内においては細孔17の位置が実質的な二次イ
オン放出面とみなされるので、試料面2aを多少
上下しても二次イオン集収効率は低下しない、次
いで、細孔17を通過した二次イオンは偏向板2
0で二次イオン引出電極5側へ偏向され、質量分
析計10に導入される。質量分析計10では、ま
ず二次イオンはレンズ6で絞られてセクタ電場7
でエネルギー分離され、次いで、セクタ磁場8に
導かれる。セクタ磁場8では、磁場走査が行なわ
れ、二次イオンは質量分離され、それらの二次イ
オンが検出器9で検出され、増幅器11で増幅さ
れてそれぞれの二次イオンのもつ質量と強度とが
記録計12に記録される。
First, to analyze secondary ions, the ion source 3
A primary ion beam using argon, oxygen, or the like as an ion source is irradiated onto the sample 2 from above. This primary ion beam passes through the pores 17 of the cover 15 and hits the sample 2, sputtering the surface 2a and emitting neutral particles and secondary ions. At this time, since the filament 21 is not energized and the cover 15 is set at the same potential as the sample 2, the released secondary ions are collected in the pores 17 and pass therethrough. Ionization chamber 1 like this
6, the position of the pore 17 is considered to be a substantial secondary ion release surface, so even if the sample surface 2a is moved up and down a little, the secondary ion collection efficiency does not decrease. The next ion is deflection plate 2
0, it is deflected toward the secondary ion extraction electrode 5 and introduced into the mass spectrometer 10. In the mass spectrometer 10, the secondary ions are first focused by a lens 6 and subjected to a sector electric field 7.
The energy is separated at , and then introduced into the sector magnetic field 8 . In the sector magnetic field 8, magnetic field scanning is performed, secondary ions are mass separated, these secondary ions are detected by a detector 9, and amplified by an amplifier 11 to determine the mass and intensity of each secondary ion. It is recorded on the recorder 12.

試料2から放出された中性粒子をイオン化して
分析する場合にはフイラメント21に通電して、
このフイラメント21から電子ビームを放出させ
る。この電子ビームはカバー15の貫通孔18を
通つて試料2から生成された中性粒子を衝撃して
これをイオン化する。残余の電子ビームは貫通孔
19を通過してトラツプ22に吸収される。イオ
ン化室15内で上記のようにイオン化された中性
粒子は、試料2とカバー15とが同じ電位に保た
れているので細孔17に集められ、この細孔17
からカバー15外に放出される。以下の工程は二
次イオンを分析する場合と同様である。
When neutral particles emitted from the sample 2 are ionized and analyzed, the filament 21 is energized.
An electron beam is emitted from this filament 21. This electron beam passes through the through hole 18 of the cover 15 and impacts neutral particles generated from the sample 2 to ionize them. The remaining electron beam passes through the through hole 19 and is absorbed by the trap 22. The neutral particles ionized as described above in the ionization chamber 15 are collected in the pores 17 because the sample 2 and the cover 15 are kept at the same potential.
from the cover 15. The following steps are similar to those for analyzing secondary ions.

なお、上記実施例におけるイオン化室16は
Neiv型の例であるが、B−A型イオン源にも適
用することができる。さらに、一次イオンビーム
を照射しないでフイラメント21のみを作動させ
ることによりイオン化室16内に導入したガスの
ガス分析計として使用することも可能である。
Note that the ionization chamber 16 in the above embodiment is
Although this is an example of a Neiv type ion source, it can also be applied to a B-A type ion source. Furthermore, it is also possible to use it as a gas analyzer for gas introduced into the ionization chamber 16 by operating only the filament 21 without irradiating the primary ion beam.

以上のように、本発明によれば、試料をイオン
化室を形成するカバーで覆い、このカバーの上部
に一次イオンビームを入射し、また試料から放出
されるイオンを取出すための細孔を設けるととも
に、カバーの上方に試料から放出されるイオンを
質量分析計に偏向させる偏向板を配置し、これら
試料、カバーおよび偏向板を共に同電位に設定し
たので、上記細孔が二次イオンの場合でも中性粒
子をイオン化した場合でも実質的なイオン放出面
と見なすことが可能となる。従つて、質量分析計
と実質的なイオン放出面との距離は変化しないの
で二次イオンの質量分解能が確保される。また、
二次イオンを分析する場合でも、中性粒子をイオ
ン化して分析する場合でも従来のようにイオン化
室の取付け取り外しを必要としないので、分析の
作業性が改善されるという優れた効果が発揮され
る。
As described above, according to the present invention, a sample is covered with a cover forming an ionization chamber, a primary ion beam is incident on the upper part of the cover, and a pore is provided for extracting ions emitted from the sample. A deflection plate was placed above the cover to deflect ions emitted from the sample to the mass spectrometer, and the sample, cover, and deflection plate were all set at the same potential, so even if the pores were secondary ions, Even when neutral particles are ionized, it can be regarded as a substantial ion emitting surface. Therefore, since the distance between the mass spectrometer and the substantial ion emitting surface does not change, the mass resolution of secondary ions is ensured. Also,
Whether you are analyzing secondary ions or ionizing neutral particles, there is no need to install or remove the ionization chamber as in the past, which has the excellent effect of improving analysis workability. Ru.

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

図面は本発明の実施例を示し、第1図は二次イ
オン質量分析装置の全体を示す断面図、第2図は
第1図の一部を拡大して示す断面図である。 1……二次イオン質量分析計、2……試料、1
0……質量分析計、15……カバー、16……イ
オン化室、17……細孔、20……偏向板。
The drawings show embodiments of the present invention, and FIG. 1 is a sectional view showing the entire secondary ion mass spectrometer, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of a part of FIG. 1. 1... Secondary ion mass spectrometer, 2... Sample, 1
0... Mass spectrometer, 15... Cover, 16... Ionization chamber, 17... Pore, 20... Deflection plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 分析すべき試料をイオン化室を形成するカバ
ーで覆い、このカバーの上部に一次イオンビーム
の入射と前記試料から放出されるイオンを取出す
細孔を設け、このカバーの上方には前記試料から
放出されるイオンを質量分析計に偏向させる偏向
板を配置し、前記試料、カバーおよび偏向板を共
に同電位に設置したことを特徴とする二次イオン
質量分析装置。
1. Cover the sample to be analyzed with a cover that forms an ionization chamber, and provide the upper part of this cover with a pore for the incidence of the primary ion beam and the extraction of ions emitted from the sample. 1. A secondary ion mass spectrometer, characterized in that a deflection plate is arranged to deflect ions to a mass spectrometer, and the sample, the cover, and the deflection plate are all set at the same potential.
JP57192313A 1982-10-31 1982-10-31 Secondary ion mass spectrometer Granted JPS5981854A (en)

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JPH03184251A (en) * 1989-12-12 1991-08-12 Shimadzu Corp Sample surface analysis device

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JPS5981854A (en) 1984-05-11

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