JPH046741A

JPH046741A - 質量分析計のイオン検出器

Info

Publication number: JPH046741A
Application number: JP2107624A
Authority: JP
Inventors: Tadatetsu Hattori; 服部　忠鐵
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-04-25
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1992-01-10

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、質量分析計等のイオン検出器の構成並びに、
イオン検出測定範囲に関する。

〔従来の技術〕

従来の質量分析計の検出器については、質量分析計がど
の装置と組合せられるかによっても異なる。それは検出
するイオンの極性・エネルギー・質量数、イオン量、イ
オン量変化の速さなどによる。その目的に応じて種々の
発明がなされている。

一般の質量分析計では、二次電子増倍管と直流増幅器を
組合せて１０４〜１０１０ｃρＳ相当のイオン社を検出
している。これが直流計測方式である。又。

イオンマイクロアナライザのごとく質量分析計の出力が
微弱なものに対しては、イオンを計数する方式があり、
１０−１〜１０７ｃｐｓ相当のイオン量を検出する。又
、反対にイオン量が極めて多い範囲ではファラデーカッ
プと直流増幅器で検出し、その測定範囲は１０１Ｏ〜１
０　【５ｃｐｓ相当である。この三つの代表的な検出方
式は、レスポンスなどの測定ファクターに制限を付加す
ることによっていく分範囲を広げることは可能である。

しかし、上記イオン検出方式を複数実装しても切替えに
よって使用される。従ってイオン検出方式を切替えると
測定値の連続性はなくなる。このことは１例えばイオン
マイクロアナライザのごとく、半導体試料の深さ方向の
分析を連続的に行う時は測定範囲が８〜１０桁必要とな
るので極めて不都合である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、複数のイオン検出方式を同時に動作さ
せることについて配慮がされておらず、イオン検出方式
を切替えると、その測定値の連続性がなくなるという問
題があった。

本発明の目的は、二つのイオン検出方式すなわちイオン
計数方式と直流計測方式を同時に動作することのできる
質量分析計のイオン検出器を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、質量分析計で分離したイオ
ンを、先ず二次電子増倍管で増幅し、広帯域の前置増幅
器で更に増幅すると、イオン１つごとにパルス幅が約１
０ナノ秒のパルスが得られる。この前置増幅器から出力
されるパルスをディスクリメータでノイズと分離してカ
ウンタで計数する。一方、前置増幅器の出力を分枝して
、低周波帯域フィルタに通して、アナログ・ディジタル
変換する。

カウンタの計数値とアナログ・ディジタル変換器の出力
をデータ処理装置が読みとれば、二つのイオン検出方式
を同時に動作させることになる。

〔作用〕

２次電子増倍管は、イオンが１つ初段ダイノードに入射
すると、複数の二次電子を放出する。その放出された二
次電子は段間の加速電圧によって加速されて次段ダイノ
ードをたたき、更に多くの二次電子を放出する。この動
作を多数回くり返すことにより１つのイオンに対して１
０５〜１０６ケの電子群に増幅することができる。電子
群のバラツキは約１０ナノ秒である。この電子群を広帯
域増幅器に入力すると、パルス幅が約１０ナノ秒のパル
スとなる。このパルスをディスクリでノイズを切り捨て
ることは周知のイオン計数方式である。

そしてイオンが１秒間に１０７〜１０８ケの割合で二次
電子増倍管に入射すると広帯域増幅器の出力のパルスが
前後型なってイオン数に比例するパルス数とならなくな
る。これがイオン計数方式の測定限界である。従ってこ
の測定限界以上のイオン量が入力された時は、前記広帯
域増幅器の出力パルス群をフィルタで平滑して低周波信
号とし、アナログ・ディジタル変換する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図のブロックにより説明
する。本実施例はイオンマイクロアナライザについてで
ある。イオン源１でつくられるイオンは加速され、−次
イオンビーム４となり、静電レンズ２および６によって
試料７の分析位置に収束・照射される。この−次イオン
ビーム４によって試料表面から放出される二次イオンを
二次イオン加速電源８で加速し、電場１１と磁場１４で
構成される質量分析計に導入される。この質量分析計に
よって分離された所望のイオンは二次電子増倍管７に入
り、各イオンごとに多数の二次電子群を発生、広帯域前
置増幅器１８にてパルスを発生する。このパルス信号を
ディスクリメータ１９はノイズを切り離して、カウンタ
２０でパルスの数を計数する。又前記広帯域前置増幅器
１８の呂カパルス信号を分枝し低周波帯域フィルタ２２
で信号を平滑し、アナログ・ディジタル変換器２３でデ
ィジタル値に変換する。データ処理袋！２１はカウンタ
の値とアナログ・ディジタル変換器の出力値の双方を読
みとる。

第２図は広帯域前置増幅器の出力波形であり。

（、）は二次電子増倍管１７に入射するイオンの数が比
較的少ない時の波形で、イオン１つに対応したパルス幅
が約１０ナノ秒のパルスである。

（ｂ）は二次電子増倍管１７に入射するイオンの数が非
常に多い時の波形で、二つのパルスが重なった例である
。（ａ）の波形に対してはディスクリメータ１９は正し
く１つのパルスをカウンタ２０に出力するが、（ｂ）の
波形に対してもディスクリメータ１９は１つのパルスを
カウンタへ出力し、イオンの数を数え落す。この（ｂ）
の状態がディスクリメータ１９とカウンタ２０の計測限
界である。

第２図（ｂ）のごとく入射するイオン量が多い場合は、
低周波帯域フィルタ２２を介すると、二次電子増倍管の
出力は片極性なので、平滑することによって直流成分を
得る。従って、この直流成分は二次電子増倍管１７と広
帯域前置増幅器１８が飽和しないかぎり、入射するイオ
ンの数に比例した値になる。従って、イオン計数方式と
直流計測方式の双方のイオン検出が同時に可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、質量分析計等のイオン検出がイオン計
数方式と直流計測方式と双方が同時に動作できるので、
二つの検出方式の測定範囲の一部重なりが可能となり、
その結果、イオン検出のダイナミックレンチが連続的に
広がり、本発明の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は広帯
域増幅器の出力波形図を示す。１・・・イオン源、２，６．９・・・静電レンズ、３゜
１０．１２．１５・・・スリット、４・・−次イオンビ
ーム、５，１６・・・偏向電極、７・・試料、８・・・
二次イオン加速電源、１１・・・電場、１３・・二次イ
オンビーム、１４・・・磁場、１７・二次電子増倍管、
１８・・・前置増幅器、１９・・・ディスクリメータ、
２０・・・カウンタ、２１・・・データ処理装置、２２
・低周波帯域フィルタ、２３・アナログ・ディジタル変
換器。

Claims

【特許請求の範囲】１、２次電子増倍管と、広帯域前置増幅器と、イオン計
数用のデイスクリメータおよびカウンタと、直流計測用
の低周波帯域フィルタおよびアナログ・ディジタル変換
器とによつて構成され、前記広帯域前置増幅器の出力信
号が前記デイスクリメータと前記低周波帯域フィルタの
双方に同時に出力されることを特徴とする質量分析計の
イオン検出器。２、前記カウンタの出力値と、前記アナログ・ディジタ
ル変換器の出力値とを、データ処理装置が同時に読みと
り、カウンタの出力範囲とアナログ・ディジタル変換器
の出力範囲を一部重ねることを特徴とする請求項１記載
の質量分析計のイオン検出器。３、イオン計数範囲が１０＾−＾１〜１０＾７ｃｐｓで
、直流計測範囲が１０＾６〜１０＾１＾０ｃｐｓ入力換
算相当であり、１０＾６〜１０＾７ｃｐｓの測定範囲を
重ねることを特徴とする請求項２記載の質量分析計のイ
オン検出器。