JPS59180945A - 高分解能イオン散乱分析装置 - Google Patents
高分解能イオン散乱分析装置Info
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- JPS59180945A JPS59180945A JP58054652A JP5465283A JPS59180945A JP S59180945 A JPS59180945 A JP S59180945A JP 58054652 A JP58054652 A JP 58054652A JP 5465283 A JP5465283 A JP 5465283A JP S59180945 A JPS59180945 A JP S59180945A
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- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 70
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 11
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- -1 Oxygen ions Chemical class 0.000 abstract description 8
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- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 4
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- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/252—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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】
この発明は高分解能イオン散乱分析装置に関し、さらに
詳しくは、金属結晶のにうな試料の表面でイオンを散乱
させ、生じた散乱イオンのエネルギ”−を高分解能で分
析し、それにより試料の表面状態を解析可能とする高分
解能イオン散乱分析装置に関する。
詳しくは、金属結晶のにうな試料の表面でイオンを散乱
させ、生じた散乱イオンのエネルギ”−を高分解能で分
析し、それにより試料の表面状態を解析可能とする高分
解能イオン散乱分析装置に関する。
第１図に示すように、物質の表面にイオンを入射させる
と、物質の格子点でイオンが散乱される。
と、物質の格子点でイオンが散乱される。
散乱されたイオンのエネルギーＰ１．Ｐ２．Ｐ３は入射
時のエネルギーＰＯより減衰しており、たとえばｐｏが
２００ＫｅＶ程度のとぎ第１層の格子点で散乱されたイ
オンのエネルギーＰ、はＰＯより１００ｅ Ｖｆｌｆｆ
小さく、第２層の格子点で散乱されたイオンのエネルギ
ーＰ２はＰ、よりさらに１００ｅＶ程度小さく、第３層
の格子点で散乱されたイオンのエネルギーＰ３はＰ２よ
りさらに１０００ｖ程度小さくなる。そこでこの場合、
１００ｅＶ以下の分解能で散乱イオンのエネルキー分析
を行うことができれば、各層からの散乱イオンを識別で
きるので、それに基いて物質表面の原子分子の状態（結
合エネルギー、結晶組成、結晶構造など）を解析するこ
とが可能となる。
時のエネルギーＰＯより減衰しており、たとえばｐｏが
２００ＫｅＶ程度のとぎ第１層の格子点で散乱されたイ
オンのエネルギーＰ、はＰＯより１００ｅ Ｖｆｌｆｆ
小さく、第２層の格子点で散乱されたイオンのエネルギ
ーＰ２はＰ、よりさらに１００ｅＶ程度小さく、第３層
の格子点で散乱されたイオンのエネルギーＰ３はＰ２よ
りさらに１０００ｖ程度小さくなる。そこでこの場合、
１００ｅＶ以下の分解能で散乱イオンのエネルキー分析
を行うことができれば、各層からの散乱イオンを識別で
きるので、それに基いて物質表面の原子分子の状態（結
合エネルギー、結晶組成、結晶構造など）を解析するこ
とが可能となる。
しかしながら、物質表面にイオンを入射して散乱イオン
のエネルギー分析を行う従来装置の最も高性能のもノテ
も、Ｐｏが５ｏＫｅｖ〜５ｏｏＫｅ■のとき分解能が１
〜２ＫｅＶであり、とても物質表面の状態を解析するこ
とができるようなものではなかった。
のエネルギー分析を行う従来装置の最も高性能のもノテ
も、Ｐｏが５ｏＫｅｖ〜５ｏｏＫｅ■のとき分解能が１
〜２ＫｅＶであり、とても物質表面の状態を解析するこ
とができるようなものではなかった。
一方、ｌ’ Ｔ ｈｅ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｓ
ｃｉｅｎｔｉｆｉｃｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ： ７
５３頁〜７６ｏ頁、 ｖｏｌｕｍｅ４０、 １９６９
ｊにおいて、加速して試料を透過させたイオンを加速電
圧より数ＫＶ小さい減速電圧で減速し、そののちその透
過イオンをエネルギー分析する装置が提案されている。
ｃｉｅｎｔｉｆｉｃｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ： ７
５３頁〜７６ｏ頁、 ｖｏｌｕｍｅ４０、 １９６９
ｊにおいて、加速して試料を透過させたイオンを加速電
圧より数ＫＶ小さい減速電圧で減速し、そののちその透
過イオンをエネルギー分析する装置が提案されている。
この装置は比較的高い分解能でエネルギー分析を行いう
るちのであるが、散乱イオンのエネルギー分析を行うも
のではなく、またイオン源で発生する不要なイオンも試
料に入射される点および試料が超高真空に保たれない点
で性能に限界があり、やはり物質表面の状態を解析しう
るちのではなかった。
るちのであるが、散乱イオンのエネルギー分析を行うも
のではなく、またイオン源で発生する不要なイオンも試
料に入射される点および試料が超高真空に保たれない点
で性能に限界があり、やはり物質表面の状態を解析しう
るちのではなかった。
この発明は、上記のような状況に鑑みてなされたもので
あって、物質の表面状態の解析を可能とする高分解能イ
オン散乱分析装置を提供することを目的とする。
あって、物質の表面状態の解析を可能とする高分解能イ
オン散乱分析装置を提供することを目的とする。
すなわち、この発明は、イオン源、そのイオン源から出
たイオンを加速する加速器、その加速器から出たイオン
ビームを集束さぜる集束レンズ、イオンビーム中に混在
する不要イオンをカットするイオン選別器、イオンビー
ムが試料表面に入射するように試料を内部に保持可能な
試料室、その試料室を１０ ’ ｔｏｒｒ以上の超高真
空に保つための真空ポンプ、試料表面で散乱して前記試
料室より散乱するイ′オンを前記加速器に付す加速電圧
の電圧よりもそれらの差が１０ＫＶ以下低い電圧で減速
しうる減速器およびその減速器から出たイオンのエネル
ギーを分析するエネルギー分析器を具備してなる高分解
能イオン散乱分析装置を提供する。
たイオンを加速する加速器、その加速器から出たイオン
ビームを集束さぜる集束レンズ、イオンビーム中に混在
する不要イオンをカットするイオン選別器、イオンビー
ムが試料表面に入射するように試料を内部に保持可能な
試料室、その試料室を１０ ’ ｔｏｒｒ以上の超高真
空に保つための真空ポンプ、試料表面で散乱して前記試
料室より散乱するイ′オンを前記加速器に付す加速電圧
の電圧よりもそれらの差が１０ＫＶ以下低い電圧で減速
しうる減速器およびその減速器から出たイオンのエネル
ギーを分析するエネルギー分析器を具備してなる高分解
能イオン散乱分析装置を提供する。
上記イオン源は、電子衝撃型イオン源やＲＦ型イオン源
など公知のイオン源を用いることができる。
など公知のイオン源を用いることができる。
上記加速器は、２ｏＫｅｖ〜２ｏｏＫｅ■程度の公知の
加速器を用いることができる。
加速器を用いることができる。
上記集束レンズ、イオン選別器は、公知の集束レンズ、
イオン選別器を用いることができる。
イオン選別器を用いることができる。
上記試料室は、イオンの入射方向に対して試料表面を低
角度にして試料を保持する保持手段を内部に備えた小室
を用いることができる。
角度にして試料を保持する保持手段を内部に備えた小室
を用いることができる。
上記真空ポンプは、公知の真空ポンプを前記試料室に付
設したものを用いることができるが、好ましくは前記試
料室のイオン入射側とイオン散乱側に差動排気ポンプを
それぞれ設けるものがよい。
設したものを用いることができるが、好ましくは前記試
料室のイオン入射側とイオン散乱側に差動排気ポンプを
それぞれ設けるものがよい。
上記減速器は、前記加速器と同等の性能を有する公知の
減速器を用いることができる。減速器の減速電圧は、前
記加速器の加速電圧よりもｌ０ＫＶ以下好ましくは１〜
３ＫＶ程度低い電圧とする。
減速器を用いることができる。減速器の減速電圧は、前
記加速器の加速電圧よりもｌ０ＫＶ以下好ましくは１〜
３ＫＶ程度低い電圧とする。
上記エネルギー分析器は、シンチレーションカウンター
、半導体検出器、静電イオンエネルギー分析器など公知
のエネルギー分析器を用いることができる。
、半導体検出器、静電イオンエネルギー分析器など公知
のエネルギー分析器を用いることができる。
以下、第２図に示す実施例に基いて、さらに詳説する。
第２図に示す（１）は、この発明の高分解能イオン散乱
分析装置の一実施例である。（２）は電子衝撃型イオン
源、（３）は１００ＫｅＶの加速器、（４）は集束レン
ズ、（５）はイオン選別マグネット、（６）は超高真空
試料室、ｆ７） ｆ８）は差動排気ポンプ、（９）は９
９ＫｅＶの減速器、（１０）は１２７°型静電イオン工
ネルギー分析器である。（１１）は加速電圧１００ＫＶ
を供給する高電圧源、１２）は減速電圧９９ＫＶを得る
ために高電圧源０１）よりＩＫＶ電圧を低下させるオフ
セラ１〜電圧源である。すなわち高電圧源（１υの電圧
と。
分析装置の一実施例である。（２）は電子衝撃型イオン
源、（３）は１００ＫｅＶの加速器、（４）は集束レン
ズ、（５）はイオン選別マグネット、（６）は超高真空
試料室、ｆ７） ｆ８）は差動排気ポンプ、（９）は９
９ＫｅＶの減速器、（１０）は１２７°型静電イオン工
ネルギー分析器である。（１１）は加速電圧１００ＫＶ
を供給する高電圧源、１２）は減速電圧９９ＫＶを得る
ために高電圧源０１）よりＩＫＶ電圧を低下させるオフ
セラ１〜電圧源である。すなわち高電圧源（１υの電圧
と。
オフセット電圧源（Ｉ２）の電圧との差電圧が減速電圧
として減速器（９）に供給される。このオフセット電圧
源０２）ハ１ Ｋ Ｖ〜１０ＫＶの可変電圧源であるの
が好ましい。
として減速器（９）に供給される。このオフセット電圧
源０２）ハ１ Ｋ Ｖ〜１０ＫＶの可変電圧源であるの
が好ましい。
イオン源（２）は、主としてＨ＋イオンを、放出するが
、それと共に酸素イオンや窒素イオン等も放出する。そ
れらは加速器（３）で加速され、集束レンズ（４）でイ
オンビームとされる。イオン選択マグネット（５）は、
イオンビームから酸素イオンや窒素イオン等の不要イオ
ンをカットし、Ｈ＋ビームだけを超高真空試料室（６）
に導入する。
、それと共に酸素イオンや窒素イオン等も放出する。そ
れらは加速器（３）で加速され、集束レンズ（４）でイ
オンビームとされる。イオン選択マグネット（５）は、
イオンビームから酸素イオンや窒素イオン等の不要イオ
ンをカットし、Ｈ＋ビームだけを超高真空試料室（６）
に導入する。
超高真空試料室（６）は、そのイオン入射側と散乱側に
設けられた差動排気ポンプ（刀（８）によって１０−７
〜１０ ＠ｔｏｒｒの超高真空に保たれている。
設けられた差動排気ポンプ（刀（８）によって１０−７
〜１０ ＠ｔｏｒｒの超高真空に保たれている。
これに対し他の部分は１０−５〜１０ ’ ｔｏｒｒ程
度の真空である。超高真空試料室（６）内には、第４図
に示すように、試料（Ｓ）を支持する支持具（１３＋を
回転可能な回転テーブルＭ）上に固設してなる試料ボル
ダ−（Ｉ５）が設けられており、試料（Ｓ）はその試料
ホルダー０５）でＨ１ビームの入射方向に対し表面を０
．５°の傾きにして保持されている。このホルダーは、
Ｈ＋ビームの入射方向に対し試料表面を００〜１．Ｏｏ
の間で可変に傾（ブて試料を保持できるものが好ましい
。
度の真空である。超高真空試料室（６）内には、第４図
に示すように、試料（Ｓ）を支持する支持具（１３＋を
回転可能な回転テーブルＭ）上に固設してなる試料ボル
ダ−（Ｉ５）が設けられており、試料（Ｓ）はその試料
ホルダー０５）でＨ１ビームの入射方向に対し表面を０
．５°の傾きにして保持されている。このホルダーは、
Ｈ＋ビームの入射方向に対し試料表面を００〜１．Ｏｏ
の間で可変に傾（ブて試料を保持できるものが好ましい
。
試料表面に０．５°の角度で入射しだＨ゛ビーム、試料
表面で散乱される。任意の散乱角で散乱イオンを検知す
るために、超高真空試料室（６）のイオン散乱側以後の
構成は、第４図において回転テーブル０６）を回転させ
ることで第２図に（印で示すように角度を変更できるよ
うになっている。
表面で散乱される。任意の散乱角で散乱イオンを検知す
るために、超高真空試料室（６）のイオン散乱側以後の
構成は、第４図において回転テーブル０６）を回転させ
ることで第２図に（印で示すように角度を変更できるよ
うになっている。
散乱イオンは減速器（９）により大幅に減速され、前記
オフセット電圧力のエネルギーすなわち１ＫｅＶ程度で
減速器（９）を出る。
オフセット電圧力のエネルギーすなわち１ＫｅＶ程度で
減速器（９）を出る。
１２７°型静電イオン工ネルギー分析器００）は、通常
１０ＫｅＶ以上のエネルギー分析に使用されるものであ
り、イオンエネルギー分析能力は１％程度で競る。一方
、散乱イオンはＩＫｅＶ程度であるから、１２７°型静
電イオン工ネルギー分析器０■は前記散乱イオンのエネ
ルギー分析に充分対応できる。しかも１ＫｅＶの散乱イ
オンに対してＩＱＯｅＶの分解能を得ることは、その分
析能力からみて充分である。
１０ＫｅＶ以上のエネルギー分析に使用されるものであ
り、イオンエネルギー分析能力は１％程度で競る。一方
、散乱イオンはＩＫｅＶ程度であるから、１２７°型静
電イオン工ネルギー分析器０■は前記散乱イオンのエネ
ルギー分析に充分対応できる。しかも１ＫｅＶの散乱イ
オンに対してＩＱＯｅＶの分解能を得ることは、その分
析能力からみて充分である。
第３図は、上記装置（１）によって分析したデータの一
例を示すものである。試料はニッケル、Ｈ゛ビーム試料
表面の角度は０．５°、散乱角度は０．１５°である。
例を示すものである。試料はニッケル、Ｈ゛ビーム試料
表面の角度は０．５°、散乱角度は０．１５°である。
この場合、４０８Ｖの高分解能を得ることかできている
ので、試料の表面状態の解析を行うことが充分可能であ
る。
ので、試料の表面状態の解析を行うことが充分可能であ
る。
以上の説明から理解されるように、この発明の高分解能
イオン散乱分析装置によれば、必要なイオンビームだけ
を超高真空下におかれた物質表面に入射させて散乱を生
じさせ、その散乱イオンのエネルギー分析を１００ｅＶ
以上の高分解能で分析することができる。したがって物
質表面の解析を好適に行うことが可能となる。
イオン散乱分析装置によれば、必要なイオンビームだけ
を超高真空下におかれた物質表面に入射させて散乱を生
じさせ、その散乱イオンのエネルギー分析を１００ｅＶ
以上の高分解能で分析することができる。したがって物
質表面の解析を好適に行うことが可能となる。
第１図は物質表面におけるイオンビームの散乱を説明す
る模式図、第２図はこの発明の高分解能イオン散乱分析
存置の一実施例の構成説明図、第３図は第２図に示ず装
置で得られたデータの一例の図、第４図は試料ホルダ一
部分の一例の模式的構成説明図である。 （１）・・・・・・高分解能イオン散乱分析装置、（２
）・・・・・・イオン源、 （３）・・・・・・加速器、 （４）・・・・・・集束レンズ、 （５）・・・・・・イオン選別マグネット、（６）・・
・・・・超高真空試料室、 （７１（８１・・・・・・差動排気ポンプ、（９）・・
・・・・減速器、 ００）・・・・・・静電イオンエネルギー分析器。 第３図 ＹＥＳＡ（Ｖ） 第４図 □
る模式図、第２図はこの発明の高分解能イオン散乱分析
存置の一実施例の構成説明図、第３図は第２図に示ず装
置で得られたデータの一例の図、第４図は試料ホルダ一
部分の一例の模式的構成説明図である。 （１）・・・・・・高分解能イオン散乱分析装置、（２
）・・・・・・イオン源、 （３）・・・・・・加速器、 （４）・・・・・・集束レンズ、 （５）・・・・・・イオン選別マグネット、（６）・・
・・・・超高真空試料室、 （７１（８１・・・・・・差動排気ポンプ、（９）・・
・・・・減速器、 ００）・・・・・・静電イオンエネルギー分析器。 第３図 ＹＥＳＡ（Ｖ） 第４図 □
Claims (1)
- １、 イオン源、そのイオーン源から出たイオンを加速
する加速器、その加速器から出たイオンビームを集束さ
ぜる集束レンズ、イオンビーム中に混在する不要イオン
をカッ１へするイオン選別器、イオンビームが試料表面
に入射するように試料を内部に保持可能な試料室、その
試料室を１０−７−ｔｏｒｒ以上の超高真空に保つため
の真空ポンプ、試料表面で散乱して前記試料室より散乱
するイオンを前記加速器に付１”加速電圧の電圧よりも
その差１０ＫＶ以下低い電圧で減速しうる減速器および
その減速器から出たイオンのエネルギーを分析するエネ
ルギー分析器を具備してなる高分解能イオン散乱分析装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054652A JPH0722011B2 (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 高分解能イオン散乱分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054652A JPH0722011B2 (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 高分解能イオン散乱分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59180945A true JPS59180945A (ja) | 1984-10-15 |
| JPH0722011B2 JPH0722011B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=12976712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58054652A Expired - Lifetime JPH0722011B2 (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 高分解能イオン散乱分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722011B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50102384A (ja) * | 1974-01-09 | 1975-08-13 | ||
| JPS5157494A (ja) * | 1974-09-20 | 1976-05-19 | Minnesota Mining & Mfg |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP58054652A patent/JPH0722011B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50102384A (ja) * | 1974-01-09 | 1975-08-13 | ||
| JPS5157494A (ja) * | 1974-09-20 | 1976-05-19 | Minnesota Mining & Mfg |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0722011B2 (ja) | 1995-03-08 |
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