JPH05129000A - 直衝突イオン散乱分光用イオン銃 - Google Patents
直衝突イオン散乱分光用イオン銃Info
- Publication number
- JPH05129000A JPH05129000A JP3320046A JP32004691A JPH05129000A JP H05129000 A JPH05129000 A JP H05129000A JP 3320046 A JP3320046 A JP 3320046A JP 32004691 A JP32004691 A JP 32004691A JP H05129000 A JPH05129000 A JP H05129000A
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- JP
- Japan
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- ion
- analysis
- collision
- energy
- degrees
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- Pending
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 散乱角を１８０度とし得て衝突係数を零とし
得、解析精度を向上し得る直衝突イオン散乱分光用イオ
ン銃を提供することを目的とする。 【構成】 イオン源６から放射されるイオン軌道を曲げ
るためにイオン通過路に電磁石７を設けた。分析試料１
５から散乱角１８０度で散乱したイオンを軌道１７を描
かせ進路を曲げさせてエネルギー分析部８において位置
検出器１４によって散乱イオン強度の他このイオンの放
出される位置を測定しエネルギー分析を行ない得るよう
に構成した。 【効果】 各構成要素をその中心軸が同一平面にあるよ
うにし得、散乱角を１８０度となし得て衝突係数を零と
し得、試料表面を構成する原子の位置解析精度を向上し
得る。
得、解析精度を向上し得る直衝突イオン散乱分光用イオ
ン銃を提供することを目的とする。 【構成】 イオン源６から放射されるイオン軌道を曲げ
るためにイオン通過路に電磁石７を設けた。分析試料１
５から散乱角１８０度で散乱したイオンを軌道１７を描
かせ進路を曲げさせてエネルギー分析部８において位置
検出器１４によって散乱イオン強度の他このイオンの放
出される位置を測定しエネルギー分析を行ない得るよう
に構成した。 【効果】 各構成要素をその中心軸が同一平面にあるよ
うにし得、散乱角を１８０度となし得て衝突係数を零と
し得、試料表面を構成する原子の位置解析精度を向上し
得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体表面の物理分析、
主に固体表面の、原子構造解析として有効な直衝突イオ
ン散乱の精度良い解析を行なうための新規な直衝突イオ
ン散乱分光用イオン銃に関するものである。
主に固体表面の、原子構造解析として有効な直衝突イオ
ン散乱の精度良い解析を行なうための新規な直衝突イオ
ン散乱分光用イオン銃に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】直衝突イオン散乱分光法は、超高真空チ
ャンバー内で一定のエネルギーをもつイオンビームを固
体試料に照射し、散乱角１６０度程度で散乱したイオン
のエネルギー分析をすることによって、その固体試料の
表面の原子構造解析などを行なう手段である。図３は、
従来装置の構成例を示す説明図であって、この装置を使
用して分析するには、イオン銃１からエネルギーが一定
のイオンビームを分析しようとする分析試料２に照射
し、分析試料２より散乱されたイオンを静電型エネルギ
ー分析装置３のエネルギー分析器４においてエネルギー
分析し、二次電子増倍管（チャネルトロン）５によって
検知する。これにより出力されたパルス状の信号をプリ
アンプでまず増幅し、フィルターを通すことによって高
周波などのノイズを除去する。次に、パルス増幅器で再
度増幅した後、パルスカウンターでパルス信号をカウン
トすることによって散乱イオン強度を求め、インターフ
ェースを通してコンピュータにデータを取込む。又、静
電型エネルギー分析器４は、コンピュータからインター
フェース、アナライザーコントローラを通して制御され
ることによって行なわれている。ここで従来の装置で
は、その幾何学的な構造上、イオン銃１と、静電型エネ
ルギー分析器４を同じ所に配置することが不可能である
ことから、従来は、散乱角を１６０度程度にとって、こ
れを近似的に直衝突イオン散乱分光と称して分析を行な
っているものである。
ャンバー内で一定のエネルギーをもつイオンビームを固
体試料に照射し、散乱角１６０度程度で散乱したイオン
のエネルギー分析をすることによって、その固体試料の
表面の原子構造解析などを行なう手段である。図３は、
従来装置の構成例を示す説明図であって、この装置を使
用して分析するには、イオン銃１からエネルギーが一定
のイオンビームを分析しようとする分析試料２に照射
し、分析試料２より散乱されたイオンを静電型エネルギ
ー分析装置３のエネルギー分析器４においてエネルギー
分析し、二次電子増倍管（チャネルトロン）５によって
検知する。これにより出力されたパルス状の信号をプリ
アンプでまず増幅し、フィルターを通すことによって高
周波などのノイズを除去する。次に、パルス増幅器で再
度増幅した後、パルスカウンターでパルス信号をカウン
トすることによって散乱イオン強度を求め、インターフ
ェースを通してコンピュータにデータを取込む。又、静
電型エネルギー分析器４は、コンピュータからインター
フェース、アナライザーコントローラを通して制御され
ることによって行なわれている。ここで従来の装置で
は、その幾何学的な構造上、イオン銃１と、静電型エネ
ルギー分析器４を同じ所に配置することが不可能である
ことから、従来は、散乱角を１６０度程度にとって、こ
れを近似的に直衝突イオン散乱分光と称して分析を行な
っているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに散乱角を１６０度程度にとると、とくに分析試料が
化合物である場合には、入射イオンが分析試料を構成す
る原子と衝突する際、その原子の種類によりその角度で
散乱する衝突係数（インパクトパラメータ）が異なるこ
とから、試料表面を構成する原子の位置解析精度があま
り良くないという問題がある。
うに散乱角を１６０度程度にとると、とくに分析試料が
化合物である場合には、入射イオンが分析試料を構成す
る原子と衝突する際、その原子の種類によりその角度で
散乱する衝突係数（インパクトパラメータ）が異なるこ
とから、試料表面を構成する原子の位置解析精度があま
り良くないという問題がある。
【０００４】本発明は、この散乱角を１８０度にとり衝
突係数を零とすることによりこれの影響をなくし、直衝
突イオン散乱分光装置における解析精度が向上し得るよ
うなイオン銃を提供することを目的とするものである。
突係数を零とすることによりこれの影響をなくし、直衝
突イオン散乱分光装置における解析精度が向上し得るよ
うなイオン銃を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【問題を解決するための手段】本発明者は、前記問題を
解決し、前記目的を達成するために鋭意研究を行ない、
イオン源から放射されるイオンビームの進路の途中に電
磁石を設けることによって、イオンビームを一定の角度
で曲げ、散乱角を１８０度とし得て目的を達し得ること
を見出して本発明を完成するに至った。すなわち、本発
明は、イオン源と、該イオン源により放射された加速エ
ネルギーが一定かつ方向が一定のイオン軌道を一定角度
で曲げるための電磁石と、放射したイオンの軌道と同じ
軌道を逆向きに入射したイオンを電磁石の磁場でエネル
ギーを分析し検出する手段とを備えた直衝突イオン散乱
分光用イオン銃である。
解決し、前記目的を達成するために鋭意研究を行ない、
イオン源から放射されるイオンビームの進路の途中に電
磁石を設けることによって、イオンビームを一定の角度
で曲げ、散乱角を１８０度とし得て目的を達し得ること
を見出して本発明を完成するに至った。すなわち、本発
明は、イオン源と、該イオン源により放射された加速エ
ネルギーが一定かつ方向が一定のイオン軌道を一定角度
で曲げるための電磁石と、放射したイオンの軌道と同じ
軌道を逆向きに入射したイオンを電磁石の磁場でエネル
ギーを分析し検出する手段とを備えた直衝突イオン散乱
分光用イオン銃である。
【０００６】本発明を構成する各部分は、従来から使用
されているものを組合わせればよく、磁場を形成する電
磁石としては、たとえば、イオンビームの通過路に当た
る部分の２０ｃｍ×２０ｃｍの領域が１０００〜７００
０［Ａ／ｍ］程度の磁界になるように設定し得るものが
好ましい。
されているものを組合わせればよく、磁場を形成する電
磁石としては、たとえば、イオンビームの通過路に当た
る部分の２０ｃｍ×２０ｃｍの領域が１０００〜７００
０［Ａ／ｍ］程度の磁界になるように設定し得るものが
好ましい。
【０００７】
【作用】本発明イオン銃はこのように構成されているの
で、イオン源から放射されたイオンビームが電磁石によ
る一様な磁場を通ったとき、そのイオンビームに働らく
ローレンツ力によってフレミングの左手の法則にしたが
う方向にその軌道が図１に示すように軌道１６のように
曲げられる。次に、このイオンビームが分析試料を構成
する原子と衝突をおこし、散乱角１８０度で散乱したイ
オンは、イオン銃のイオン照射口よりイオン銃の方へ入
り電磁石の磁場中を通り、分析試料への照射イオンビー
ムとは進向方向が反対であり、照射イオンビームとは異
なる方向へローレンツ力が働らくことから、散乱イオン
の軌道は、分析試料への照射イオンビームのものとは異
なる軌道１７を描く。さらに、このときの散乱イオンは
おのおのの持つエネルギーが異なると、その軌道もずれ
ることから、位置検出器（ＰＳＤ）１４により、散乱イ
オン強度の他このイオンの検出される位置も測定するこ
とによって、そのエネルギー分析が可能となるものであ
る。
で、イオン源から放射されたイオンビームが電磁石によ
る一様な磁場を通ったとき、そのイオンビームに働らく
ローレンツ力によってフレミングの左手の法則にしたが
う方向にその軌道が図１に示すように軌道１６のように
曲げられる。次に、このイオンビームが分析試料を構成
する原子と衝突をおこし、散乱角１８０度で散乱したイ
オンは、イオン銃のイオン照射口よりイオン銃の方へ入
り電磁石の磁場中を通り、分析試料への照射イオンビー
ムとは進向方向が反対であり、照射イオンビームとは異
なる方向へローレンツ力が働らくことから、散乱イオン
の軌道は、分析試料への照射イオンビームのものとは異
なる軌道１７を描く。さらに、このときの散乱イオンは
おのおのの持つエネルギーが異なると、その軌道もずれ
ることから、位置検出器（ＰＳＤ）１４により、散乱イ
オン強度の他このイオンの検出される位置も測定するこ
とによって、そのエネルギー分析が可能となるものであ
る。
【０００８】
【実施例】次に、本発明の実施例を添付の図面に基づい
て述べる。
て述べる。
【０００９】図１は、本発明イオン中の一実施例を断面
で示す説明図、図２は、本発明イオン銃の一実施例を示
す斜視図である。
で示す説明図、図２は、本発明イオン銃の一実施例を示
す斜視図である。
【００１０】本発明イオン銃は、イオン源６、イオンビ
ーム軌道を曲げるための電磁石７、及び、磁場によるエ
ネルギー分析部８などを主な構成要素として構成されて
いる。しかして、これらの中心軸は、同一平面内にあ
り、射出部中心軸に対してイオン源６とエネルギー分析
部８は、互いに対称方向に延長する構造となっている。
ーム軌道を曲げるための電磁石７、及び、磁場によるエ
ネルギー分析部８などを主な構成要素として構成されて
いる。しかして、これらの中心軸は、同一平面内にあ
り、射出部中心軸に対してイオン源６とエネルギー分析
部８は、互いに対称方向に延長する構造となっている。
【００１１】次に、各構成要素について説明する。イオ
ン源６は、電子衝撃型のものが使用され、次のような各
部から構成されている。すなわち、フィラメント９に電
流を流すことによって、これに接しているカソード１０
を熱し、カソード１０とアノード１１との間に電位を加
えることで、カソード１０から出た電子を数１０ｅＶ程
度に加速し、このエネルギーで、ここに供給されたガス
（Ｈｅガス）との衝突電離を行なわせてイオンを生成さ
せ、生成したイオンを加速し放射するようになってい
る。次に、電磁石７は、通常の電磁石を使用し、イオン
ビームの通過路に当たる部分に設け、イオンビーム軌道
を曲げ、この磁場を通り抜けたイオンビームは、静電レ
ンズ１３と偏光板１２を通して分析試料１５表面に収束
させるようになっている。さらに、エネルギー分析部８
は、通常の静電型エネルギー分析器でよく、磁場で曲げ
られ射出部１８から射出され分析試料１５に当たり散乱
角１８０度で散乱したイオンは、軌道１７を描き射出部
１８を通過して磁場で前述のように曲げられてエネルギ
ー分析部１８に達し、散乱イオンのそれぞれの持つエネ
ルギーが異なるとその軌道もずれることから位置検出器
１４によりエネルギー分析され、イオンの放出される位
置も測定されるようになっている。
ン源６は、電子衝撃型のものが使用され、次のような各
部から構成されている。すなわち、フィラメント９に電
流を流すことによって、これに接しているカソード１０
を熱し、カソード１０とアノード１１との間に電位を加
えることで、カソード１０から出た電子を数１０ｅＶ程
度に加速し、このエネルギーで、ここに供給されたガス
（Ｈｅガス）との衝突電離を行なわせてイオンを生成さ
せ、生成したイオンを加速し放射するようになってい
る。次に、電磁石７は、通常の電磁石を使用し、イオン
ビームの通過路に当たる部分に設け、イオンビーム軌道
を曲げ、この磁場を通り抜けたイオンビームは、静電レ
ンズ１３と偏光板１２を通して分析試料１５表面に収束
させるようになっている。さらに、エネルギー分析部８
は、通常の静電型エネルギー分析器でよく、磁場で曲げ
られ射出部１８から射出され分析試料１５に当たり散乱
角１８０度で散乱したイオンは、軌道１７を描き射出部
１８を通過して磁場で前述のように曲げられてエネルギ
ー分析部１８に達し、散乱イオンのそれぞれの持つエネ
ルギーが異なるとその軌道もずれることから位置検出器
１４によりエネルギー分析され、イオンの放出される位
置も測定されるようになっている。
【００１２】このイオン銃６を、たとえば、照射イオン
を１ＫｅＶのＨｅ＋イオンとし、電磁石７をイオンビー
ムの通過路に当たる部分に２０ｃｍ×２０ｃｍの領域が
２３３０［Ａ／ｍ］程度の磁界になるように設定したも
のとすると、エネルギー分析部８は、４００ｅＶ〜１Ｋ
ｅＶのＨｅ＋散乱イオンの分析が可能となり、ＩｎＰの
ような化合物でも原子位置の解析精度を０．０１オング
ストローム以下にすることが可能である。
を１ＫｅＶのＨｅ＋イオンとし、電磁石７をイオンビー
ムの通過路に当たる部分に２０ｃｍ×２０ｃｍの領域が
２３３０［Ａ／ｍ］程度の磁界になるように設定したも
のとすると、エネルギー分析部８は、４００ｅＶ〜１Ｋ
ｅＶのＨｅ＋散乱イオンの分析が可能となり、ＩｎＰの
ような化合物でも原子位置の解析精度を０．０１オング
ストローム以下にすることが可能である。
【００１３】
【発明の効果】本発明は、放射されるイオン軌道を電磁
石によって曲げ得るようにしたので、各構成要素をその
中心軸が同一平面内にあるようにし得、散乱角を１８０
度で散乱させ得、分析試料が化合物である場合は、入射
イオンが分析試料を構成する原子と衝突する際、その原
子の種類によりその角度で散乱する衝突係数が異なるた
め生じる誤差がなくなり、試料表面を構成する原子の位
置解析精度を向上し得るものであって顕著な効果が認め
られる。
石によって曲げ得るようにしたので、各構成要素をその
中心軸が同一平面内にあるようにし得、散乱角を１８０
度で散乱させ得、分析試料が化合物である場合は、入射
イオンが分析試料を構成する原子と衝突する際、その原
子の種類によりその角度で散乱する衝突係数が異なるた
め生じる誤差がなくなり、試料表面を構成する原子の位
置解析精度を向上し得るものであって顕著な効果が認め
られる。
【図１】本発明直衝突イオン散乱分光用イオン銃の一実
施例を断面で示す説明図である。
施例を断面で示す説明図である。
【図２】本発明直衝突イオン散乱分光用イオン銃の一実
施例を示す斜視図である。
施例を示す斜視図である。
【図３】従来の直衝突イオン散乱分光装置例を示す説明
図である。
図である。
６ イオン源 ７ 電磁石 ８ エネルギー分析部 １５ 分析試料 １６ 出射イオン軌道 １７ 入射イオン軌道
Claims (1)
- 【請求項１】 イオン源と、該イオン源より放射された
加速エネルギーが一定かつ方向が一定のイオン軌道を一
定角度で曲げるための電磁石と、放射したイオンの軌道
と同じ軌道を逆向きに入射したイオンを電磁石の磁場で
エネルギーを分析し検出する手段とを備えたことを特徴
とする直衝突イオン散乱分光用イオン銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3320046A JPH05129000A (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 直衝突イオン散乱分光用イオン銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3320046A JPH05129000A (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 直衝突イオン散乱分光用イオン銃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129000A true JPH05129000A (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=18117133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3320046A Pending JPH05129000A (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 直衝突イオン散乱分光用イオン銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05129000A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013054937A1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Mass spectrometer |
| CN114973899A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-30 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种电子激发大气辐射的模拟装置 |
-
1991
- 1991-11-07 JP JP3320046A patent/JPH05129000A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013054937A1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Mass spectrometer |
| US8957392B2 (en) | 2011-10-13 | 2015-02-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Mass spectrometer |
| CN114973899A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-30 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种电子激发大气辐射的模拟装置 |
| CN114973899B (zh) * | 2022-06-02 | 2023-08-29 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种电子激发大气辐射的模拟装置 |
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