JPH03129656A - ２次イオン質量分析計 - Google Patents
２次イオン質量分析計Info
- Publication number
- JPH03129656A JPH03129656A JP1267864A JP26786489A JPH03129656A JP H03129656 A JPH03129656 A JP H03129656A JP 1267864 A JP1267864 A JP 1267864A JP 26786489 A JP26786489 A JP 26786489A JP H03129656 A JPH03129656 A JP H03129656A
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- JP
- Japan
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- voltage
- ions
- secondary ion
- power supply
- mass spectrometer
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、固体または液体の試料を分析する２次イオン
質量分析計に係り、特に、２次イオン質量分析計に使用
されている多数の電圧電源の数を実質的に削減するとと
もに、電源電圧の安定度を高めることが可能な電源供給
手段に関するものである。
質量分析計に係り、特に、２次イオン質量分析計に使用
されている多数の電圧電源の数を実質的に削減するとと
もに、電源電圧の安定度を高めることが可能な電源供給
手段に関するものである。
［従来の技術］
最近の質量分析技術は、気体分析から固体または液体の
分析に移り、更に高分子の分子量の分析に進んでおり、
２次イオン質量分析や後段加速検知の技術が必須になり
つつある。それに伴い、装置構成が複雑となり、各部に
多数の電源が配置されている。
分析に移り、更に高分子の分子量の分析に進んでおり、
２次イオン質量分析や後段加速検知の技術が必須になり
つつある。それに伴い、装置構成が複雑となり、各部に
多数の電源が配置されている。
［発明が解決しようとする課題］
従来の正の２次イオンの質量分析計には、例えば第１表
に示すように、１２種類の電圧が必要である。負イオン
の測定の場合は、更に負の２次加速電圧や正の後段加速
電圧が新たに加わり、合計で１６種類の電圧を供給する
ことが必要となる。
に示すように、１２種類の電圧が必要である。負イオン
の測定の場合は、更に負の２次加速電圧や正の後段加速
電圧が新たに加わり、合計で１６種類の電圧を供給する
ことが必要となる。
これらの電圧を独立に供給すると、第５図に示すように
、電源が多数となるばかりか、調整も複雑となり、安定
度が低下し、必要な分解能を得ることが困難になる欠点
があった。すなわち、アノ第 表 一ド電極１．引出電極２，１次レンズ３，２次電子増倍
管１２の電源ＩＡ、２Ａ、３Ａ、１２Ａは、独立に制御
可能であるが、点線で囲んだ電ｇ４Ａ〜ＩＩＡは、制御
部３０により、比例的に制御しないと、必要な安定度お
よび分解能が得られなくなる。また、商用交流電源のリ
ップルや電圧変動が各電源に比例的に影響を与えるとは
限らない。
、電源が多数となるばかりか、調整も複雑となり、安定
度が低下し、必要な分解能を得ることが困難になる欠点
があった。すなわち、アノ第 表 一ド電極１．引出電極２，１次レンズ３，２次電子増倍
管１２の電源ＩＡ、２Ａ、３Ａ、１２Ａは、独立に制御
可能であるが、点線で囲んだ電ｇ４Ａ〜ＩＩＡは、制御
部３０により、比例的に制御しないと、必要な安定度お
よび分解能が得られなくなる。また、商用交流電源のリ
ップルや電圧変動が各電源に比例的に影響を与えるとは
限らない。
そこで、１次加速系、２次加速系、質量分析系の電場、
質量分析系の四重極レンズをそれぞれ１つの電源から分
割して供給する方式も提案されているが、２次イオン観
察系すなわち検知器部分の２つの電源を加えると、それ
でも６種類の電源が必要であった。電源の種類は、コス
トだけではなく、操作や保守の点からも、できるだけ少
ない方が望ましい。
質量分析系の四重極レンズをそれぞれ１つの電源から分
割して供給する方式も提案されているが、２次イオン観
察系すなわち検知器部分の２つの電源を加えると、それ
でも６種類の電源が必要であった。電源の種類は、コス
トだけではなく、操作や保守の点からも、できるだけ少
ない方が望ましい。
本発明の目的は、少ない数の電源から１次加速系、２次
加速系等の各電極に安定した電圧を供給可能な電源供給
手段を備えた２次イオン質量分析計を提供することであ
る。
加速系等の各電極に安定した電圧を供給可能な電源供給
手段を備えた２次イオン質量分析計を提供することであ
る。
［課題を解決するための手段］
本発明は、上記目的を達成するために、１次イオンを加
速収束する１次加速系と、加速された１次イオンを照射
する試料台を有しその試料からスパッタされた２次イオ
ンを加速収束する２次加速系と、加速された２次イオン
を質量分析する質量分析系と、分析された２次イオンを
検知する２次イオン観察系とを含む２次イオン質量分析
計において、正負１台ずつの高電圧安定化電源と、それ
ら電源からの電圧を前記１次加速系、２次加速系。
速収束する１次加速系と、加速された１次イオンを照射
する試料台を有しその試料からスパッタされた２次イオ
ンを加速収束する２次加速系と、加速された２次イオン
を質量分析する質量分析系と、分析された２次イオンを
検知する２次イオン観察系とを含む２次イオン質量分析
計において、正負１台ずつの高電圧安定化電源と、それ
ら電源からの電圧を前記１次加速系、２次加速系。
質量分析系、２次イオンａ祭系の各電極に印加すべき電
圧に分圧する分圧抵抗器群とからなる電源供給手段を備
えた２次イオン質量分析計を提案するものである。
圧に分圧する分圧抵抗器群とからなる電源供給手段を備
えた２次イオン質量分析計を提案するものである。
前記２次加速系の試料台および２次レンズと前記質量分
析系の扇形電場および四重極レンズとに印加すべき電圧
の極性を反転させる正負切換装置を備えると、１台で正
イオンと負イオンとを分析することが可能となる。
析系の扇形電場および四重極レンズとに印加すべき電圧
の極性を反転させる正負切換装置を備えると、１台で正
イオンと負イオンとを分析することが可能となる。
また、前記質量分析系と２次イオンａｍ系との間に２次
イオンをさらに加速する後段加速系を含むこともできる
。その場合は、その後段加速系に加速電圧を印加する分
圧抵抗器を加える。
イオンをさらに加速する後段加速系を含むこともできる
。その場合は、その後段加速系に加速電圧を印加する分
圧抵抗器を加える。
さらに、後段加速系を含む装置で正負面イオンを分析す
る場合は、前記２次加速系の試料台および２次レンズと
前記質量分析系の扇形電場および四重極レンズと前記後
段加速系とに印加すべき電圧の極性を反転させる正負切
換装置を備えることになる。
る場合は、前記２次加速系の試料台および２次レンズと
前記質量分析系の扇形電場および四重極レンズと前記後
段加速系とに印加すべき電圧の極性を反転させる正負切
換装置を備えることになる。
［作用］
本発明においては、正負１台ずつの高電圧安定化電源と
、それら電源からの電圧を前記１次加速系、２次加速系
、質量分析系、２次イオンｗＡ察系の各電極に印加すべ
き電圧に分圧する分圧抵抗器群とにより構成される電源
を備えているので、各電極毎に１つの電源を備えていた
従来の複雑な電源系統の構成と比較して、構成が単純に
なり、小型化されるとともに、操作も簡略化される。
、それら電源からの電圧を前記１次加速系、２次加速系
、質量分析系、２次イオンｗＡ察系の各電極に印加すべ
き電圧に分圧する分圧抵抗器群とにより構成される電源
を備えているので、各電極毎に１つの電源を備えていた
従来の複雑な電源系統の構成と比較して、構成が単純に
なり、小型化されるとともに、操作も簡略化される。
特に、共通の正負１台ずつの電源の電圧を抵抗により分
圧することから、各電極に印加される電圧のリップルや
ドリフトの位相がそろう結果、比例的に制御される各電
極電圧の比への影響が大幅に低減され、質量分析の分解
能が上がる。
圧することから、各電極に印加される電圧のリップルや
ドリフトの位相がそろう結果、比例的に制御される各電
極電圧の比への影響が大幅に低減され、質量分析の分解
能が上がる。
［実施例］
次に、図面第１図〜第４図を参照して、本発明の詳細な
説明する。
説明する。
第１図は、本発明による２次イオン質量分析計の一実施
例の電源部分のみを取り出して示す系統図である。本実
施例の電源は、正の安定化電源１６と、負の安定化電源
１７と、分圧抵抗器群１８とからなり、正負の安定化電
源１６および１７の電圧を、分圧抵抗器群１８により、
２次イオン質量分析計の各電極で必要な電圧に分圧し、
各部位に供給する。
例の電源部分のみを取り出して示す系統図である。本実
施例の電源は、正の安定化電源１６と、負の安定化電源
１７と、分圧抵抗器群１８とからなり、正負の安定化電
源１６および１７の電圧を、分圧抵抗器群１８により、
２次イオン質量分析計の各電極で必要な電圧に分圧し、
各部位に供給する。
なお、ここでは、図面スペースの都合上、全ての抵抗器
１８を可変抵抗器として表示しであるが、実際は、固定
抵抗器と可変抵抗器との組合せである。抵抗値の長期安
定度および温度係数等を考慮すると、全部固定抵抗器で
構成した方がよい。
１８を可変抵抗器として表示しであるが、実際は、固定
抵抗器と可変抵抗器との組合せである。抵抗値の長期安
定度および温度係数等を考慮すると、全部固定抵抗器で
構成した方がよい。
方、所望の抵抗値の固定抵抗器が得られるとは限らない
し、２次レンズの左右でバランス等を取ったりする必要
もあるから、可変抵抗器も用いなけらばならない。そこ
で、大部分の抵抗値を固定抵抗器に分担させ、必要最小
限の可変幅のみを可変抵抗器に分担させることが望まし
い。
し、２次レンズの左右でバランス等を取ったりする必要
もあるから、可変抵抗器も用いなけらばならない。そこ
で、大部分の抵抗値を固定抵抗器に分担させ、必要最小
限の可変幅のみを可変抵抗器に分担させることが望まし
い。
第１図の具体的数値により説明すると、正および負の安
定化電源の最高電圧の仕様は、１次加速のアノード電圧
と後段加速電圧とにより決まる。
定化電源の最高電圧の仕様は、１次加速のアノード電圧
と後段加速電圧とにより決まる。
ここでは、＋３０ｋＶおよび一３０ｋＶとする。
現在市販されている高電圧安定化電源の出力電流は、１
ｍＡ程度であるから、分圧抵抗器の各抵抗値を各々ＬＭ
Ωとし、３０段直列接続すると、ちょうど良い。もし、
ＩＭＱ分全分裂部変範囲とし１ＭΩ、ＩＷの可変抵抗器
を用いれば、約３％（９００Ｖ）の電圧可変範囲が得ら
れることになる。
ｍＡ程度であるから、分圧抵抗器の各抵抗値を各々ＬＭ
Ωとし、３０段直列接続すると、ちょうど良い。もし、
ＩＭＱ分全分裂部変範囲とし１ＭΩ、ＩＷの可変抵抗器
を用いれば、約３％（９００Ｖ）の電圧可変範囲が得ら
れることになる。
電源の安定度の仕様は、質量分析計の分解能の要求によ
って決まる。１００００の分解能を得るためには、リッ
プルが１０−４以下でなければならない。この程度の安
定化電源は、市販品でも比較的容易に入手できる。前記
分解能を得るためには、電圧のドリフトも１０−’以下
に保つ必要がある。
って決まる。１００００の分解能を得るためには、リッ
プルが１０−４以下でなければならない。この程度の安
定化電源は、市販品でも比較的容易に入手できる。前記
分解能を得るためには、電圧のドリフトも１０−’以下
に保つ必要がある。
ここでは、電源単体のドリフトのみならず、分圧抵抗器
の抵抗値の温度ドリフトにも注意し、抵抗器の温度変動
を制限する冷却器を設置することを考慮しなければなら
ない場合もある。
の抵抗値の温度ドリフトにも注意し、抵抗器の温度変動
を制限する冷却器を設置することを考慮しなければなら
ない場合もある。
２次イオンの質量分析に必要な扇形電場および四重極レ
ンズの電圧並びに後段加速の電圧は、機構部分が固定さ
れれば、調整後は、すべて２次加速電圧に比例した電圧
に制御する必要がある。
ンズの電圧並びに後段加速の電圧は、機構部分が固定さ
れれば、調整後は、すべて２次加速電圧に比例した電圧
に制御する必要がある。
従来の独立電源方式では、各電圧を２次加速電圧と比例
して変化させる特別の制御部３０を要したが、本実施例
においては、正負各１つの共通電源からの電圧が分圧抵
抗器で比例配分されるので、特別の制御系は不要である
。したがって、−度調整した後は、各質量分析操作前に
いちいち再ｙＡ整しなくても済む。
して変化させる特別の制御部３０を要したが、本実施例
においては、正負各１つの共通電源からの電圧が分圧抵
抗器で比例配分されるので、特別の制御系は不要である
。したがって、−度調整した後は、各質量分析操作前に
いちいち再ｙＡ整しなくても済む。
また、正負の電源電圧が長時間の間に変動しても、電源
電圧変動分は各電圧において比例的に変化するので、全
体としてのイオンビームの軌道変化は、従来方式と比べ
てはるかに少なくなる。
電圧変動分は各電圧において比例的に変化するので、全
体としてのイオンビームの軌道変化は、従来方式と比べ
てはるかに少なくなる。
正の２次イオンを分析する場合の本発明のより具体的な
実施例の全体の系統構成を第２図に示す。
実施例の全体の系統構成を第２図に示す。
本実施例の機構的部分の構成は、第５図の従来例と変わ
らない。すなわち、１次イオン源から出たイオンは、ア
ノード電極１および引出電極２により加速され、１次レ
ンズ３により収束されて１次イオンビーム１３となり１
、試料台４に衝突し、試料の２次イオンを生じさせる。
らない。すなわち、１次イオン源から出たイオンは、ア
ノード電極１および引出電極２により加速され、１次レ
ンズ３により収束されて１次イオンビーム１３となり１
、試料台４に衝突し、試料の２次イオンを生じさせる。
この２次イオンビーム１４は、２次レンズ５，６により
加速され、扇形電場７，８および四重極レンズ９．１０
および磁場１５からなる質量分析系で分析される。分析
された２次イオンは、反対の極性の後段加速電極１１に
引かれて衝突し、２次電子増倍管１２に捕らえられて検
知される。
加速され、扇形電場７，８および四重極レンズ９．１０
および磁場１５からなる質量分析系で分析される。分析
された２次イオンは、反対の極性の後段加速電極１１に
引かれて衝突し、２次電子増倍管１２に捕らえられて検
知される。
本実施例においては、＋３０ｋＶの正電源１６と一３０
ｋＶの負電源１７の電圧を分圧抵抗器１８により分圧し
、各電極で必要な電圧を供給している。第５図の従来例
と比較すると明らかなように、個別電源の数が大幅に減
るので、系統構成が単純になるとともに、電源電圧変動
分は各電圧において比例的に変化することから、全体と
してのイオンビームの軌道変化は、従来方式と比べては
るかに少なくなる。
ｋＶの負電源１７の電圧を分圧抵抗器１８により分圧し
、各電極で必要な電圧を供給している。第５図の従来例
と比較すると明らかなように、個別電源の数が大幅に減
るので、系統構成が単純になるとともに、電源電圧変動
分は各電圧において比例的に変化することから、全体と
してのイオンビームの軌道変化は、従来方式と比べては
るかに少なくなる。
負の２次イオンを分析する場合の本発明のより具体的な
実施例の全体の系統構成を第３図に示す。
実施例の全体の系統構成を第３図に示す。
本実施例の機構的部分の構成は、第２図の実施例および
第５図の従来例と変わらない。
第５図の従来例と変わらない。
本実施例が、正の２次イオンを分析する第２図の実施例
と異なる点は、試料台４，２次レンズ５゜６、扇形電場
７，８．四重極レンズ９，１０．および後段加速電極１
１の電圧の極性が反転することである。
と異なる点は、試料台４，２次レンズ５゜６、扇形電場
７，８．四重極レンズ９，１０．および後段加速電極１
１の電圧の極性が反転することである。
したがって、第４図に示すように、正負それぞれのイオ
ン検出時に前記極性を反転すべき電極にそれぞれ適正な
極性で電圧を印加する正負切換袋！４０を設けると、正
の２次イオン分析と負の２次イオン分析とを迅速に切換
え、１台の機構部で。
ン検出時に前記極性を反転すべき電極にそれぞれ適正な
極性で電圧を印加する正負切換袋！４０を設けると、正
の２次イオン分析と負の２次イオン分析とを迅速に切換
え、１台の機構部で。
正または負の２次イオンを質量分析できる２次イオン質
量分析計が得られる。
量分析計が得られる。
なお、上記各実施例で用いた具体的電圧値は単なる例示
であり、本発明はこれらの数値に限定されるものではな
い。
であり、本発明はこれらの数値に限定されるものではな
い。
本発明によれば、正負１台ずつの高電圧安定化電源と、
それら電源からの電圧を各電極に印加すべき電圧に分圧
する分圧抵抗器群とにより構成される電源を備えている
ので、各電極毎に１つの電源を備えていた従来の複雑な
電源系統の構成と比較して、構成が単純になり、小型化
されるとともに、操作も簡略化される。
それら電源からの電圧を各電極に印加すべき電圧に分圧
する分圧抵抗器群とにより構成される電源を備えている
ので、各電極毎に１つの電源を備えていた従来の複雑な
電源系統の構成と比較して、構成が単純になり、小型化
されるとともに、操作も簡略化される。
特に、共通の正負１台ずつの電源の電圧を抵抗により分
圧することから、各電極に印加される電圧のリップルや
ドリフトの位相がそろう結果、比例的に制御される各電
極電圧の比への影響が大幅に低減され、質量分析の分解
能が上がる。
圧することから、各電極に印加される電圧のリップルや
ドリフトの位相がそろう結果、比例的に制御される各電
極電圧の比への影響が大幅に低減され、質量分析の分解
能が上がる。
第１図は、本発明による２次イオン質量分析計の一実施
例の電源部分のみを取り出して示す系統図、第２図は正
の２次イオンを分析する場合の本発明のより具体的な実
施例の全体の系統構成を示す図、第３図は負の２次イオ
ンを分析する場合の本発明のより具体的な実施例の全体
の系統構成を示す図、第４図は正負それぞれのイオン検
出時に極性を反転すべき電極にそれぞれ適正な極性で電
圧を印加する正負切換装置を備えた実施例の系統構成を
示す図、第５図は従来の２次イオン質量分析計の一例の
系統構成を示す図である。 １・・・アノード電極、２・・・引出電極、３・・・１
次レンズ、４・・・試料台、５．６・・・２次レンズ、
７，８・・・扇形電場。 ９．１０・・・四重極レンズ、１１・・・後段加速電極
、１２・・・２次電子増倍管。 １３・・・１次イオンビーム、 １４・・・２次イオンビーム、１５・・・磁場、１６・
・・正電圧電源、１７・・・負電圧電源、１８・・・分
圧抵抗器、３０・・・従来の制御部、４０・・・正負切
換装置。
例の電源部分のみを取り出して示す系統図、第２図は正
の２次イオンを分析する場合の本発明のより具体的な実
施例の全体の系統構成を示す図、第３図は負の２次イオ
ンを分析する場合の本発明のより具体的な実施例の全体
の系統構成を示す図、第４図は正負それぞれのイオン検
出時に極性を反転すべき電極にそれぞれ適正な極性で電
圧を印加する正負切換装置を備えた実施例の系統構成を
示す図、第５図は従来の２次イオン質量分析計の一例の
系統構成を示す図である。 １・・・アノード電極、２・・・引出電極、３・・・１
次レンズ、４・・・試料台、５．６・・・２次レンズ、
７，８・・・扇形電場。 ９．１０・・・四重極レンズ、１１・・・後段加速電極
、１２・・・２次電子増倍管。 １３・・・１次イオンビーム、 １４・・・２次イオンビーム、１５・・・磁場、１６・
・・正電圧電源、１７・・・負電圧電源、１８・・・分
圧抵抗器、３０・・・従来の制御部、４０・・・正負切
換装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、１次イオンを加速収束する１次加速系と、加速され
た前記１次イオンを照射する試料台を有し当該試料から
スパッタされた２次イオンを加速収束する２次加速系と
、加速された前記２次イオンを質量分析する質量分析系
と、分析された２次イオンを検知する２次イオン観察系
とを含む２次イオン質量分析計において、 正負１台ずつの高電圧安定化電源と、当該電源からの電
圧を前記１次加速系、２次加速系、質量分析系、２次イ
オン観察系の各電極に印加すべき電圧に分圧する分圧抵
抗器群とからなる電源供給手段を備えたことを特徴とす
る２次イオン質量分析計。 ２、前記２次加速系の前記試料台および２次レンズと前
記質量分析系の扇形電場および四重極レンズとに印加す
べき電圧の極性を反転させる正負切換装置を備え、正イ
オンと負イオンとを分析することを特徴とする請求項１
に記載の２次イオン質量分析計。 ３、前記質量分析系と２次イオン観察系との間に前記２
次イオンをさらに加速する後段加速系を含み、前記電源
供給手段が、前記後段加速系に加速電圧を印加する分圧
抵抗器を有することを特徴とする請求項１に記載の２次
イオン質量分析計。 ４、前記２次加速系の前記試料台および２次レンズと前
記質量分析系の扇形電場および四重極レンズと前記後段
加速系とに印加すべき電圧の極性を反転させる正負切換
装置を備え、正イオンと負イオンとを分析することを特
徴とする請求項３に記載の２次イオン質量分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1267864A JPH03129656A (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | ２次イオン質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1267864A JPH03129656A (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | ２次イオン質量分析計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03129656A true JPH03129656A (ja) | 1991-06-03 |
Family
ID=17450698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1267864A Pending JPH03129656A (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | ２次イオン質量分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03129656A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0878827B1 (de) * | 1997-05-15 | 2002-02-27 | Atomika Instruments GmbH | Verfahren zur Analyse einer Probe |
| GB2607580A (en) * | 2021-06-02 | 2022-12-14 | Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh | Voltage supply for a mass analyser |
-
1989
- 1989-10-13 JP JP1267864A patent/JPH03129656A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0878827B1 (de) * | 1997-05-15 | 2002-02-27 | Atomika Instruments GmbH | Verfahren zur Analyse einer Probe |
| GB2607580A (en) * | 2021-06-02 | 2022-12-14 | Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh | Voltage supply for a mass analyser |
| GB2607580B (en) * | 2021-06-02 | 2023-08-09 | Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh | Voltage supply for a mass analyser |
| US11972938B2 (en) | 2021-06-02 | 2024-04-30 | Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh | Voltage supply for a mass analyser |
| US12444596B2 (en) | 2021-06-02 | 2025-10-14 | Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh | Voltage supply for a mass analyser |
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