JPH0447423B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0447423B2 JPH0447423B2 JP63243574A JP24357488A JPH0447423B2 JP H0447423 B2 JPH0447423 B2 JP H0447423B2 JP 63243574 A JP63243574 A JP 63243574A JP 24357488 A JP24357488 A JP 24357488A JP H0447423 B2 JPH0447423 B2 JP H0447423B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- primary
- ions
- particles
- ion beam
- 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
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
イオンビームで試料面を照射すると、入射イオ
ンが試料構成原子により散乱され或は試料構成原
子が入射イオンにより跳ね飛ばされる。これらの
散乱或は反跳イオン又は中性粒子のエネルギー或
は質量を測定することによつて試料表面の元素分
析および構造解析が可能である。本発明はこの原
理に基く分析装置であるイオン散乱分光装置に関
する。
ンが試料構成原子により散乱され或は試料構成原
子が入射イオンにより跳ね飛ばされる。これらの
散乱或は反跳イオン又は中性粒子のエネルギー或
は質量を測定することによつて試料表面の元素分
析および構造解析が可能である。本発明はこの原
理に基く分析装置であるイオン散乱分光装置に関
する。
（従来の技術）
上述したイオン散乱分光分析法には二つの種類
がある。その一つはISS（lon Scattering
Spectroscopy）法と呼ばれるもので、入射イオ
ンが自身よりも重い試料構成原子と衝突して散乱
されるのを捕捉してそのエネルギーを測定するも
ので、入射イオンに衝突された試料構成原子が重
い程、散乱された入射イオンのエネルギーは大き
い（入射前のエネルギーに近い）ので、散乱イオ
ンのエネルギースペクトルにより、入射イオンよ
り重い元素の検出定量ができる。もう一つは試料
構成元素のうち入射イオンより軽い元素が入射イ
オンに衝突されて試料面から飛出すのを検出して
その質量を測定することにより元素の弁別を行う
もので、ERDA（Elastic Reoil Detection
Analysis）と呼ばれる。ERDAの場合、試料面
から飛出す試料構成原子（反跳粒子）の他に入射
イオンの散乱成分も存在するので、通常は入射イ
オンの散乱成分を吸収体により吸収除去して反跳
粒子の質量分析或はエネルギー分析を行つてい
る。
がある。その一つはISS（lon Scattering
Spectroscopy）法と呼ばれるもので、入射イオ
ンが自身よりも重い試料構成原子と衝突して散乱
されるのを捕捉してそのエネルギーを測定するも
ので、入射イオンに衝突された試料構成原子が重
い程、散乱された入射イオンのエネルギーは大き
い（入射前のエネルギーに近い）ので、散乱イオ
ンのエネルギースペクトルにより、入射イオンよ
り重い元素の検出定量ができる。もう一つは試料
構成元素のうち入射イオンより軽い元素が入射イ
オンに衝突されて試料面から飛出すのを検出して
その質量を測定することにより元素の弁別を行う
もので、ERDA（Elastic Reoil Detection
Analysis）と呼ばれる。ERDAの場合、試料面
から飛出す試料構成原子（反跳粒子）の他に入射
イオンの散乱成分も存在するので、通常は入射イ
オンの散乱成分を吸収体により吸収除去して反跳
粒子の質量分析或はエネルギー分析を行つてい
る。
上述したようにISSとERDAとでは分析できる
元素が照射一次イオンの質量を境にして重い側と
軽い側とに分けれている。他方従来はイオン散乱
分光装置はISS専用かERDA専用であるため一つ
の装置で広い質量範囲の分析ができないと云う不
便さがあつた。
元素が照射一次イオンの質量を境にして重い側と
軽い側とに分けれている。他方従来はイオン散乱
分光装置はISS専用かERDA専用であるため一つ
の装置で広い質量範囲の分析ができないと云う不
便さがあつた。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は一つの装置でISSとERDEの両方の分
析を同時に行うことができるイオン散乱分光分析
装置を提供しようとするものである。こゝで問題
なのは試料に入射したイオンが試料の構成原子に
より反撥された散乱粒子と、入射イオンにより試
料から跳ね飛ばされた試料構成原子である反跳粒
子とは混合して試料から放射されるので、これら
を一つ装置で如何にして弁別するかと云うことで
ある。
析を同時に行うことができるイオン散乱分光分析
装置を提供しようとするものである。こゝで問題
なのは試料に入射したイオンが試料の構成原子に
より反撥された散乱粒子と、入射イオンにより試
料から跳ね飛ばされた試料構成原子である反跳粒
子とは混合して試料から放射されるので、これら
を一つ装置で如何にして弁別するかと云うことで
ある。
（課題を解決するための手段）
試料面に一次イオンビームを照射するイオン源
と、試料面の一次イオンビーム照射点において、
同照射ビームと小さな角θをなす方向に配置さ
れ、試料面からの一次イオンの後方散乱成分を検
出する粒子検出手段と、試料面の上記一次イオン
ビーム照射点において、同照射ビームと大きな角
をなす方向に配置され、試料面から一次イオン
ビームによつて反跳される放射される放射粒子を
検出する粒子検出手段と、一次イオンビームをパ
ルス変調するチヨツパ手段と、同チヨツパ手段の
パルス信号と同期して計時動作を開始する計時手
段と、同計時手段の出力に対応させて上記各粒子
検出手段の検出信号を記録する手段とによりイオ
ン散乱分光装置を構成した。
と、試料面の一次イオンビーム照射点において、
同照射ビームと小さな角θをなす方向に配置さ
れ、試料面からの一次イオンの後方散乱成分を検
出する粒子検出手段と、試料面の上記一次イオン
ビーム照射点において、同照射ビームと大きな角
をなす方向に配置され、試料面から一次イオン
ビームによつて反跳される放射される放射粒子を
検出する粒子検出手段と、一次イオンビームをパ
ルス変調するチヨツパ手段と、同チヨツパ手段の
パルス信号と同期して計時動作を開始する計時手
段と、同計時手段の出力に対応させて上記各粒子
検出手段の検出信号を記録する手段とによりイオ
ン散乱分光装置を構成した。
（作用）
試料面を一次イオンビームで照射すると、その
イオンが試料構成原子と衝突する。衝突された試
料構成原子が一次イオンより重いときは一次イオ
ンが反撥される。この衝突が正面衝突に近いとき
は一次イオンは入射方向と反対方向に反撥され
る。このような反撥粒子が後方散乱粒子で、その
エネルギーは衝突した試料構成原子が重い程大で
あり、従つて後方散乱粒子のエネルギーを分析す
ることで一次イオンより重い試料構成元素の分析
をすることができる。試料構成原子と弾性衝突し
て反射される粒子即ち散乱粒子は試料から全ての
方向に放射され、その放射角とエネルギーから試
料構成原子の質量が求められるが、このような散
乱粒子のうち正面衝突に近いものが後方散乱粒子
であり、図一次照射イオンビームと小さい角θを
なす方向では略純粋にこの後方散乱粒子が検出さ
れる。一次イオンに衝突された試料構成原子が一
次イオンより軽いときは、一次イオンからエネル
ギーを受取り（一次イオンは自身のエネルギーを
殆んど失う）試料面から飛び出す。これが反跳粒
子で反跳粒子は後方つまり一次イオンビームと大
きな角度（図面のφ）をなす方向に反跳されるの
で、その方向に置いた粒子検出手段により検出さ
れ、反跳粒子が一次イオンから受取るエネルギー
はその粒子の質量に関係しているからエネルギー
分析により反跳粒子の元素分析、定量ができる。
一次照射イオンビームと大きな角（図面参照）
をなす方向では散乱粒子は一次照射イオンと略同
じエネルギーを有しており、それと異るエネルギ
ーの粒子が反跳粒子である。このように試料から
放射される二次放射粒子はそれを検出する方向を
180゜近く難しておくことによつて弁別されるので
ある。エネルギー分析の方法として、一次イオン
ビームをパルス変調し、この変調と同期した計時
手段で、試料から二次放射粒子（後方散乱成分、
反跳粒子）が検出されるまでの時間を検出するこ
とで、粒子の荷電の有無に関係なしにこれらの粒
子のエネルギー分析を行つているのである。
イオンが試料構成原子と衝突する。衝突された試
料構成原子が一次イオンより重いときは一次イオ
ンが反撥される。この衝突が正面衝突に近いとき
は一次イオンは入射方向と反対方向に反撥され
る。このような反撥粒子が後方散乱粒子で、その
エネルギーは衝突した試料構成原子が重い程大で
あり、従つて後方散乱粒子のエネルギーを分析す
ることで一次イオンより重い試料構成元素の分析
をすることができる。試料構成原子と弾性衝突し
て反射される粒子即ち散乱粒子は試料から全ての
方向に放射され、その放射角とエネルギーから試
料構成原子の質量が求められるが、このような散
乱粒子のうち正面衝突に近いものが後方散乱粒子
であり、図一次照射イオンビームと小さい角θを
なす方向では略純粋にこの後方散乱粒子が検出さ
れる。一次イオンに衝突された試料構成原子が一
次イオンより軽いときは、一次イオンからエネル
ギーを受取り（一次イオンは自身のエネルギーを
殆んど失う）試料面から飛び出す。これが反跳粒
子で反跳粒子は後方つまり一次イオンビームと大
きな角度（図面のφ）をなす方向に反跳されるの
で、その方向に置いた粒子検出手段により検出さ
れ、反跳粒子が一次イオンから受取るエネルギー
はその粒子の質量に関係しているからエネルギー
分析により反跳粒子の元素分析、定量ができる。
一次照射イオンビームと大きな角（図面参照）
をなす方向では散乱粒子は一次照射イオンと略同
じエネルギーを有しており、それと異るエネルギ
ーの粒子が反跳粒子である。このように試料から
放射される二次放射粒子はそれを検出する方向を
180゜近く難しておくことによつて弁別されるので
ある。エネルギー分析の方法として、一次イオン
ビームをパルス変調し、この変調と同期した計時
手段で、試料から二次放射粒子（後方散乱成分、
反跳粒子）が検出されるまでの時間を検出するこ
とで、粒子の荷電の有無に関係なしにこれらの粒
子のエネルギー分析を行つているのである。
（実施例）
図面は本発明の一実施例を示す。１はイオン源
で試料照射用一次イオンビームIinを形成しする。
２は試料で図の紙面に垂直な軸の周りに回転可能
な台上に保持され、試料面の一次イオンビーム
Iinに対する傾きを変えることができるようにな
つている。３は散乱粒子検出用マイクロチヤンネ
ルプレートで、蜂巣状の２次電子放出面に粒子が
当てることにより粒子を電子に変え、かつ増倍し
て、その電子をアノード３ａにより補集し、マイ
クロチヤンネルプレートに入射した粒子を電流に
変換して検出する。この検出手段を用いるとイオ
ンのような荷電粒子も中性粒子も検出できる。試
料により散乱される一次イオンはイオンのまゝの
ものもあるが試料構成原子と衝突した際電荷を試
料に与えて中性化されるものも多いので、荷電粒
子も中性粒子も検出できる粒子検出法が有利であ
る。散乱粒子検出手段３は試料照射イオンビーム
Iinと小さな角θをなす方向で試料をにらむよう
に配置され試料に入射した一次イオンの後方散乱
成分を検出するようになつている。４は反跳粒子
検出用マイクロチヤンネルプレートで４ａはその
アノードであり、この粒子検出手段は試料照射イ
オンビームIinと大きな角φをなす方向で試料を
にらむように配置されている。イオン源１の前面
にはイオンチヨツパ５が配置されている。イオン
チヨツパ５はパルス信号を印加すると、そのパル
ス信号のある間だけイオンビームを通過させるこ
とができる。６，７はデイジタル計時装置でイオ
ンチヨツパ５に印加されたパルスの立下りにより
計時動作を開始するようになつている。計時装置
６，７の計時出力はCRT８，９にＸ軸座標信号
として入力される。他方粒子検出手段３，４の出
力信号はCRTにＹ軸座信号として印加される。
で試料照射用一次イオンビームIinを形成しする。
２は試料で図の紙面に垂直な軸の周りに回転可能
な台上に保持され、試料面の一次イオンビーム
Iinに対する傾きを変えることができるようにな
つている。３は散乱粒子検出用マイクロチヤンネ
ルプレートで、蜂巣状の２次電子放出面に粒子が
当てることにより粒子を電子に変え、かつ増倍し
て、その電子をアノード３ａにより補集し、マイ
クロチヤンネルプレートに入射した粒子を電流に
変換して検出する。この検出手段を用いるとイオ
ンのような荷電粒子も中性粒子も検出できる。試
料により散乱される一次イオンはイオンのまゝの
ものもあるが試料構成原子と衝突した際電荷を試
料に与えて中性化されるものも多いので、荷電粒
子も中性粒子も検出できる粒子検出法が有利であ
る。散乱粒子検出手段３は試料照射イオンビーム
Iinと小さな角θをなす方向で試料をにらむよう
に配置され試料に入射した一次イオンの後方散乱
成分を検出するようになつている。４は反跳粒子
検出用マイクロチヤンネルプレートで４ａはその
アノードであり、この粒子検出手段は試料照射イ
オンビームIinと大きな角φをなす方向で試料を
にらむように配置されている。イオン源１の前面
にはイオンチヨツパ５が配置されている。イオン
チヨツパ５はパルス信号を印加すると、そのパル
ス信号のある間だけイオンビームを通過させるこ
とができる。６，７はデイジタル計時装置でイオ
ンチヨツパ５に印加されたパルスの立下りにより
計時動作を開始するようになつている。計時装置
６，７の計時出力はCRT８，９にＸ軸座標信号
として入力される。他方粒子検出手段３，４の出
力信号はCRTにＹ軸座信号として印加される。
ISS法による測定を行う場合、チヨツパ５によ
り照射一次イオンビームIinをパルス状に変調し
て試料２に入射させる。入射イオンに対し反対方
向に散乱された粒子即ち後方散乱された入射イオ
ンおよびその中性化した粒子が検出手段３に入射
して検出される。照射イオンビームIinのパルス
変調におけるパルス幅が充分小さいと、試料面は
瞬間的にイオン照射を受けたのと同じであり、試
料面で散乱された粒子は速度の速いものから先に
検出される。従つてCRT８のＸ軸を時間に、Ｙ
軸を粒子検出信号強度として表示すると、計時手
段６がチヨツパー５印加パルスの立下りで計時動
作を開始しているので、CRT８上には散乱粒子
の速度分布が画き出される。この測定において検
出されている粒子は入射一次イオンが試料構成原
子と正面衝突してイオン入射方向と反対方向に反
撥されたものであるから、粒子の正面衝突の問題
として、散乱粒子の速度分布から試料構成元素の
決定および定量ができる。
り照射一次イオンビームIinをパルス状に変調し
て試料２に入射させる。入射イオンに対し反対方
向に散乱された粒子即ち後方散乱された入射イオ
ンおよびその中性化した粒子が検出手段３に入射
して検出される。照射イオンビームIinのパルス
変調におけるパルス幅が充分小さいと、試料面は
瞬間的にイオン照射を受けたのと同じであり、試
料面で散乱された粒子は速度の速いものから先に
検出される。従つてCRT８のＸ軸を時間に、Ｙ
軸を粒子検出信号強度として表示すると、計時手
段６がチヨツパー５印加パルスの立下りで計時動
作を開始しているので、CRT８上には散乱粒子
の速度分布が画き出される。この測定において検
出されている粒子は入射一次イオンが試料構成原
子と正面衝突してイオン入射方向と反対方向に反
撥されたものであるから、粒子の正面衝突の問題
として、散乱粒子の速度分布から試料構成元素の
決定および定量ができる。
次にERDA法による測定を行う場合、ISSの場
合と同様にしてCRT９上に反跳粒子の速度分布
を画面かせることができる。入射イオンが試料内
で自身より軽い原子に正面衝突に近い角度で衝突
した場合、入射一次イオンは著しくエネルギーを
失つてほとんど停止し、衝突された原子は一次イ
オンのエネルギーを得て入射一次イオンと略同じ
方向に跳ね飛ばされるが、この場合、その原子が
試料から離れるときエネルギーを消費して速度を
失つている。従つて、CRT９に画かれる速度分
布では一次イオンの入射速度に近い所に一次イオ
ンの散乱成分のピークが現われ、それより低速の
所に反跳された試料原子のスペクトルが現われ、
更に低速の所にほとんどエネルギーを失つた一次
イオンの散乱成分のスペクトルが現われる。従つ
て反跳された試料原子のスペクトルを識別するこ
とができる。
合と同様にしてCRT９上に反跳粒子の速度分布
を画面かせることができる。入射イオンが試料内
で自身より軽い原子に正面衝突に近い角度で衝突
した場合、入射一次イオンは著しくエネルギーを
失つてほとんど停止し、衝突された原子は一次イ
オンのエネルギーを得て入射一次イオンと略同じ
方向に跳ね飛ばされるが、この場合、その原子が
試料から離れるときエネルギーを消費して速度を
失つている。従つて、CRT９に画かれる速度分
布では一次イオンの入射速度に近い所に一次イオ
ンの散乱成分のピークが現われ、それより低速の
所に反跳された試料原子のスペクトルが現われ、
更に低速の所にほとんどエネルギーを失つた一次
イオンの散乱成分のスペクトルが現われる。従つ
て反跳された試料原子のスペクトルを識別するこ
とができる。
上述説明では説明の都合上、別々に行うように
書いたが、一つの装置内に配置された二つの検出
手段により、同じ一次イオンビームの照射によつ
て行われるので、同時測定されるものである。
書いたが、一つの装置内に配置された二つの検出
手段により、同じ一次イオンビームの照射によつ
て行われるので、同時測定されるものである。
実際の測定では照射イオンとして例えばヘリウ
ムイオンを用い、加速電圧は数KV程度に設定
し、ISS法でLi以上の重い元素の検出定量を行
い、ERDA法でＨの検出定量を行う。
ムイオンを用い、加速電圧は数KV程度に設定
し、ISS法でLi以上の重い元素の検出定量を行
い、ERDA法でＨの検出定量を行う。
（発明の効果）
本発明によれば、一つの装置でISS法による重
い元素の定量とERDA法による軽い元素の定量
ができる。この種の装置は真空を要する装置であ
るから、一つの試料につき全成分を測定する場
合、一つの装置でISS法とERDA法の両方が可能
であることの有利さはきわて大であり、特に同時
にISSとERDAの２種の測定が同時にできるの
で、従来に比し、同じ時間内に限られる分析情報
量が大であり、試料の表面分析では試料面面を一
度外気に触れさせると表面状態が変わるので、両
分析法が一つ装置でできることの重要性が一層大
となる。
い元素の定量とERDA法による軽い元素の定量
ができる。この種の装置は真空を要する装置であ
るから、一つの試料につき全成分を測定する場
合、一つの装置でISS法とERDA法の両方が可能
であることの有利さはきわて大であり、特に同時
にISSとERDAの２種の測定が同時にできるの
で、従来に比し、同じ時間内に限られる分析情報
量が大であり、試料の表面分析では試料面面を一
度外気に触れさせると表面状態が変わるので、両
分析法が一つ装置でできることの重要性が一層大
となる。
図面は本発明の一実施例装置の平面図である。
Claims (1)
- １ 試料面に一次イオンビームを照射するイオン
源と、試料面の一次イオンビーム照射点におい
て、同照射ビームと小さな角θをなす方向に配置
され、試料面からの一次イオンの後方散乱成分を
検出する粒子検出手段と、試料面の上記一次イオ
ンビーム照射点において、同照射ビームと大きな
角をなす方向に配置され、試料面から一次イオ
ンビームによつて前方に反跳される放射粒子を検
出する粒子検出手段と、一次イオンビームをパル
ス変調するチヨツパ手段と、同チヨツパのパルス
信号と同期して計時動作を開始する計時手段と、
同計時手段の出力に対応させて上記各粒子検出手
段の検出信号を記録する手段とよりなるイオン散
乱分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63243574A JPH0290049A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | イオン散乱分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63243574A JPH0290049A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | イオン散乱分光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0290049A JPH0290049A (ja) | 1990-03-29 |
| JPH0447423B2 true JPH0447423B2 (ja) | 1992-08-03 |
Family
ID=17105856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63243574A Granted JPH0290049A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | イオン散乱分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0290049A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3271304B2 (ja) * | 1992-06-30 | 2002-04-02 | 株式会社島津製作所 | 飛行時間形イオン散乱分光装置 |
| JP5156468B2 (ja) * | 2008-04-24 | 2013-03-06 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | 原子／分子ビームの３次元速度分布測定方法及び装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63102150A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-07 | Rikagaku Kenkyusho | イオン散乱分光顕微鏡 |
-
1988
- 1988-09-28 JP JP63243574A patent/JPH0290049A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0290049A (ja) | 1990-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Carson et al. | On-line chemical analysis of aerosols by rapid single-particle mass spectrometry | |
| US5166521A (en) | Ion-scattering spectrometer | |
| EP1060380B1 (en) | Atmospheric-particle analyser | |
| US5026988A (en) | Method and apparatus for time of flight medium energy particle scattering | |
| JPH0447423B2 (ja) | ||
| US5784424A (en) | System for studying a sample of material using a heavy ion induced mass spectrometer source | |
| US5182453A (en) | Ion scattering spectrometer | |
| JP2678059B2 (ja) | 電子ビーム装置 | |
| JP4130904B2 (ja) | 平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置 | |
| CN111727489B (zh) | 动量分辨光电子能谱仪及用于动量分辨光电子能谱的方法 | |
| JP3239427B2 (ja) | イオン散乱分光装置 | |
| JP2012008082A (ja) | 軽元素分析装置及び分析方法 | |
| RU172272U1 (ru) | Прибор для изучения параметров микрометеоритов и частиц космического мусора | |
| JPH02145947A (ja) | イオン散乱分光装置 | |
| Heller et al. | Backscattering spectrometry in the helium ion microscope: Imaging elemental compositions on the nm scale | |
| JPH0637564Y2 (ja) | 中性粒子散乱分析装置 | |
| JP2895860B2 (ja) | 質量分析方法 | |
| JPH02165038A (ja) | 飛行時間型粒子分析装置 | |
| JPH039259A (ja) | 高繰り返しレーザ励起質量分折装置 | |
| JP2926666B2 (ja) | 直衝突イオン散乱分光装置 | |
| JPH0574410A (ja) | イオン散乱分析装置 | |
| JPH0336029Y2 (ja) | ||
| JPH05129000A (ja) | 直衝突イオン散乱分光用イオン銃 | |
| JP2003068245A (ja) | 定量的なエネルギー補正機能を持つ飛行時間型質量分析器 | |
| JPH03285244A (ja) | イオン散乱分析装置 |