JPH0535541B2 - - Google Patents

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JPH0535541B2
JPH0535541B2 JP61246777A JP24677786A JPH0535541B2 JP H0535541 B2 JPH0535541 B2 JP H0535541B2 JP 61246777 A JP61246777 A JP 61246777A JP 24677786 A JP24677786 A JP 24677786A JP H0535541 B2 JPH0535541 B2 JP H0535541B2
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JP
Japan
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ion beam
scattered
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pulsed ion
ion
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Masakazu Aono
Mitsuhiro Katayama
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RIKEN
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RIKEN
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入射イオンビームを材料表面上で2次
元走査しながら材料表面からほぼ180°の散乱角で
散乱されてくる粒子のエネルギー分布を測定し、
材料表面の局所の化学的組成および原子配列を解
析するイオン散乱分光顕微鏡に関する。
〔従来の技術〕
従来から用いられているイオン散乱分光装置
は、試料にイオンビームを衝突し、これにより発
生した散乱イオンの軌跡を磁場或いは電場により
偏向することにより、散乱イオンのエネルギー分
析を行つている。イオンビームを集束し、これを
材料表面上で走査する型のイオン散乱分光装置に
おいては、180°よりはるかに小さい散乱角(最大
でも135°)で散乱されたイオンを観測している。
このような走査型のイオン散乱分光装置において
は、散乱角が180°よりかなり小さいため、表面の
各原子の中心からずれた位置に衝突したイオンの
みが、観測にかかる散乱角(≪180°)を作り出
し、原子の中心位置に衝突したイオンは180°で散
乱して、観測にかからない。従つて、従来の装置
だと、表面原子の中心位置に関する直接的な情報
を得ることできず、表面の原子配列の解析が複雑
になるという難点を有していた。
また、材料表面上の組成分布を観察することが
できる代表的な装置としては走査型オージエ電子
顕微鏡(SAM)と電子プローブマイクロアナリ
シス(EPMA)が挙げられる。これらはともに
入射粒子として電子を用いており、前者はオージ
エ電子を後者は特性X線を検出し、入射電子を集
束して材料表面上を走査することにより材料表面
上の組成分布を二次元の画像として得るものであ
る。しかし前者は10Å程度後者はμm程度の表面
からの深さについて平均化した組成に関する情報
を与えるので、表面の最外層の組成に関し正確な
値を与えることができず、かつこのために表面の
構造を解析することが困難であるという欠点をも
つていた。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、材料表面に入射するパルスイオ
ンビームを発生するパルスイオンビーム発生手段
と、このパルスイオンビームに対して略180°の散
乱角で散乱された粒子(イオン及び中性原子)の
エネルギー分布を測定する飛行時間測定型のエネ
ルギー分析器と、前記パルスイオンビームを集束
する集束レンズと、前記パルスイオンビームを偏
向して材料表面上で2次元走査する走査用偏向器
と、前記パルスイオンビーム及び前記散乱された
粒子とが通過する開口を有する真空容器とを備
え、前記パルスイオンビーム発生手段と散乱され
た粒子を検出する前記エネルギー分析器の検出部
と前記集束レンズと前記走査用偏向器とが同軸上
に設置されている本発明のイオン散乱分光顕微鏡
によつて解決される。
〔作用〕
集束レンズによつて集束されたイオンビームは
走査用偏向器によつて偏向されて材料表面上を2
次元走査する。このとき入射イオンビームに対し
てほぼ180°の散乱角で散乱されてくる粒子のエネ
ルギー分析が、エネルギー分析器によつて行われ
る。
〔発明の効果〕
(1) イオン散乱顕微鏡は材料表面で散乱された粒
子を検出するので、走査型オージエ電子顕微鏡
(SAM)や電子マイクロプローブアナリシス
(EPMA)と較べ、表面最外層に極めて敏感で
あり、表面最外層の組成の局所的な分布を解析
することができる。
(2) 入射イオンビーム発生源と散乱粒子のエネル
ギー分析器の検出部とが同軸上に配置されてい
るので装置を小型一体化することができ、試料
チヤンバーに試料を見込む単一のポートさえあ
れば本発明の顕微鏡を取り付けることができ
る。
(3) 材料表面で180°に極めて近い散乱角で散乱さ
れてくる粒子を観測するので、表面の原子の中
心位置に関する情報を得ることができ、表面の
構造を定量的に容易に解析することができる。
また、入射軌道をほぼ逆にたどつて散乱される
粒子のみを観測するので、入射イオンの材料表
面上での散乱を1回散乱とみなすことができ、
解析が著しく容易となる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に従つてより詳細に説明
する。第1図は散乱粒子のエネルギー分布を飛行
時間型エネルギー分析器によつて行う場合の実施
例の概略図である。一端に開口Aを有する真空容
器1の内部には、イオンビームIBを発生するイ
オン源であるイオン銃I、このイオン銃Iと軸を
一致して飛行時間型エネルギー分析器の検出部
D、入射イオン集束レンズEL、および入射イオ
ンの進行方向に垂直なX,Y方向への走査用の偏
向器DX,DYが収容されている。飛行時間型エ
ネルギー分析器は散乱粒子を検出する検出部、ド
リフトチユーブDT、および散乱粒子がドリフト
チユーブ中を飛行するに要する時間を測定するエ
レクトロニクスから成る。容器1は開口Aにおい
て試料チヤンバーCのポートPに接続されてい
る。イオン銃IはHe+、Ne+、Ar+等の希ガスイ
オン又はLi+、Na+、K+等のアルカリ金属イオン
を発生し得るもので、イオンエネルギーは100〜
10000eV程度である。イオン銃Iと検出部Dとの
間にはスリツトS1,S2が配されており、更にこれ
らスリツトS1,S2の間にイオンビームをパルス化
するためのビームチヨツピングプレートCPが設
置されている。このビームチヨツピングプレート
CPは約5mm間隔の平行平板電極から構成されて
おり、この電極間には一定周波数のパルス状の方
形波電圧がパルス発生器PGによつて印加される。
従つて、スリツトS1を通過したイオンビームIB
は周期的に偏向されて、断続的にスリツトS2を通
過することになり、これによつてパルス状のイオ
ンビームが形成される。ビームチヨツピングプレ
ートCPとスリツトS2との間には偏向板D1,D2
設けられており、偏向器用電源DSの電圧を変化
させることによつてXおよびY方向にイオンビー
ムを偏向してスリツトS2の約0.5mmの小孔にイオ
ンビームの軌道が一致するようにされる。飛行時
間型エネルギー分析器の検出部Dは中心軸に2mm
の穴を開けた2枚のマイクロチヤンネルプレート
3を使用している。このマイクロチヤンネルプレ
ート3は内壁が二次電子放出材料でコーテイング
された細いガラス管を多数束ねたものであり、散
乱イオンの衝撃によつて生じた二次電子をマイク
ロチヤクネルプレート3内で加速する必要から、
マイクロチヤンネルプレート3の両端には高圧電
源7により高電圧が印加されている。検出器Dの
中心軸上には、入射イオン導入用のコリメータ4
が挿入されており、上記の高電圧による電界から
遮蔽するためコリメータ4は接地され、絶縁体に
よつて検出器Dから絶縁されている。また、コリ
メータ4を出た入射イオンビームに上記の高電圧
による高電界が作用しない様に、検出器Dの前面
にはコリメータ4を囲んで、接地を施したグリツ
ド2が置かれている。なお、試料Sは二軸回転可
能なマニピユレーターに取付けられている。
以上の様にして構成されたイオン散乱分光顕微
鏡は以下の様にして動作する。
イオン銃IからでたイオンビームIBはパルス
発生器PG、ビームチヨツピングプレートCP、お
よびスリツトS2の組合わせによりパルス状にさ
れ、トリガ回路TCはビームチヨツピングプレー
トCPに印加する方形波電圧が入射イオンのパル
スを発生させる時刻を飛行時間測定の始点として
スタート信号を時間波高変換器8に入力する。入
射イオンのパルスはコリメータ4を通過しドリフ
トチユーブDT内で集束レンズELにより集束され
偏向器DX,DYによりX,Y方向に偏向されて
試料Sの表面上を走査する。試料の表面原子によ
り散乱されるイオンのうち180°に極めて近い散乱
角で散乱されてくる粒子は前記の入射イオンと同
じドリフトチユーブDT内を通るが、この場合偏
向器DX,DY、集束レンズELが散乱イオンに作
用しない様、これらに印加する電圧はビーム走査
用電源11および集束レンズ用電源12のスイツ
チングを制御するゲート回路GCによりパルス状
にされている。第2図は入射イオンのパルスの発
生と共に動作する集束レンズELと偏向器DX,
DYに印加した電圧の時間相関図を示している。
集束レンズELと偏向器DX,DYは入射イオンの
パルスがビームチヨツピングプレートCPを出発
し試料Sに到達するまでの時間T0のあいだ設定
した電圧を保ち、入射イオンのパルスが試料Sに
到達した後は次の入射イオンのパルスが出発する
まで電圧はゼロとなる様に、ゲート回路GCによ
り制御されている。前記の散乱イオンはこの様に
無電界のドリフトチユーブDT内を進み、グリツ
ド2を透過して検出部Dにより検出され、この検
出信号が増幅器AMPを経て時間波高変換器8に
飛行時間測定の終点であるストツプ信号として入
力される。前記のスタート信号とストツプ信号と
の時間差が飛行時間Tとして前記の時間波高変換
器8によりアナログ量として測定され、これが波
高分析器9内でアナログ−デイジタル変換され
て、横軸に飛行時間T、縦軸に検出された散乱粒
子の計数をとつたヒストグラム上に蓄積される。
コンピユーター10はこれらのデータを読みと
り、飛行時間Tから既知の値である入射イオンの
パルスの試料Sへの飛行時間T0を差引くことに
より、第2図に示す様に試料Sから飛行時間型エ
ネルギー分析器の検出部Dまで飛行距離Lを進む
散乱粒子の飛行時間TLを求め、第3図に示され
る様な飛行時間TLに対する散乱粒子の飛行時間
スペクトルを記憶する。
以上の飛行時間測定を行うと同時に入射イオン
のパルスの発生毎にコンピユーター10によりビ
ーム走査用電源11を制御して入射イオンのパル
スを試料S上で走査し、且つその走査時の偏向電
圧から試料S上での入射イオンの走査位置をコン
ピユーター10により算出し、試料S表面の各微
小部分における散乱粒子の飛行時間スペクトルを
入射イオンの走査位置とともに記録していくこと
により、試料表面の組成分布を解析することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のイオン散乱分光顕微鏡の一実
施例の概略図、第2図は第1図に示された実施例
の動作を説明するタイミング図、および第3図は
本発明によつて得られる散乱粒子の飛行時間スペ
クトル。 I……イオン銃、IB……入射イオンビーム、
S1,S2……スリツト、CP……ビームチヨツピン
グプレート、D1,D2……偏向器、S……試料、
EL……ビーム集束用レンズ、DX,DY……ビー
ム走査用偏向器、D……エネルギー分析器の検出
部、DT……ドリフトチユーブ、L……散乱イオ
ンの飛行距離、C……試料チヤンバー、P……ポ
ート、A……開口、PG……パルス発生器、TC…
…トリガ回路、GC……ゲート回路、AMP……増
幅器、DC……偏向器用電源、1……真空容器、
T0……入射イオンが試料に到達するまでの飛行
時間、TL……散乱イオンの飛行時間、2……グ
リツド、3……マイクロチヤンネルプレート、4
……コリメータ、7……高圧電源、8……時間−
波高変換器、9……波高分析器、10……コンピ
ユーター、11……ビーム走査用電源、12……
レンズ用電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 材料表面に入射するパルスイオンビームを発
    生するパルスイオンビーム発生手段と、このパル
    スイオンビームに対して略180度の散乱角で散乱
    された粒子のエネルギー分布を測定する飛行時間
    測定型のエネルギー分析器と、前記パルスイオン
    ビームを集束する集束レンズと、前記パルスイオ
    ンビームを偏向して材料表面上で2次元走査する
    走査用偏向器と、前記パルスイオンビーム及び前
    記散乱された粒子とが通過する開口を有する真空
    容器とを備え、前記パルスイオンビーム発生手段
    と散乱された粒子を検出する前記エネルギー分析
    器の検出部と前記集束レンズと前記走査用偏向器
    とが同軸上に設置されているイオン散乱分光顕微
    鏡。
JP61246777A 1986-10-17 1986-10-17 イオン散乱分光顕微鏡 Granted JPS63102150A (ja)

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JP61246777A JPS63102150A (ja) 1986-10-17 1986-10-17 イオン散乱分光顕微鏡

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JPS63102150A JPS63102150A (ja) 1988-05-07
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0290049A (ja) * 1988-09-28 1990-03-29 Shimadzu Corp イオン散乱分光装置
JP2567736B2 (ja) * 1990-11-30 1996-12-25 理化学研究所 イオン散乱分析装置
DE69212858T2 (de) * 1991-02-22 1997-03-20 Shimadzu Corp Rückstreuionenspektrometer
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
KR101052361B1 (ko) * 2008-07-31 2011-07-27 한국표준과학연구원 중에너지 이온빔 산란을 이용한 분광분석기

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5110992A (ja) * 1974-07-17 1976-01-28 Hitachi Ltd
JPS5320995A (en) * 1976-08-09 1978-02-25 Minnesota Mining & Mfg Apparatus for surface layer analysis

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