JPH06124680A - ２次中性粒子質量分析装置 - Google Patents
２次中性粒子質量分析装置Info
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- JPH06124680A JPH06124680A JP4299238A JP29923892A JPH06124680A JP H06124680 A JPH06124680 A JP H06124680A JP 4299238 A JP4299238 A JP 4299238A JP 29923892 A JP29923892 A JP 29923892A JP H06124680 A JPH06124680 A JP H06124680A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 微小領域の元素分析が可能な２次中性粒子質
量分析装置を提供する子と。 【構成】 ステージ１上に試料２が載置されると共に、
試料表面に探針３の先端が近接配置される。このＳＴＭ
の構成に更に、励起光学系５，質量分析系６，パルス電
源７及びタイミング制御回路８が設けられる。励起光学
系５は、レーザ光源９からのレーザ光１３が探針の先端
近傍の領域を通過するように光路が設定されている。質
量分析系６は基本的に飛行時間型質量分析系である。イ
オン引出しレンズ１４とＳＴＭ及び試料との間には、レ
ーザ光によってイオン化された粒子を質量分析系に取り
込んで分析を行うのに必要な電圧Ｖa が印加されてい
る。パルス電源７はパルス電圧信号を発生し探針３に供
給し、これにより試料表面からはじき飛ばされて前記領
域に到達した原子は、レーザ光１１によりイオン化さ
れ、質量分析装置に導入されて質量分析される。
量分析装置を提供する子と。 【構成】 ステージ１上に試料２が載置されると共に、
試料表面に探針３の先端が近接配置される。このＳＴＭ
の構成に更に、励起光学系５，質量分析系６，パルス電
源７及びタイミング制御回路８が設けられる。励起光学
系５は、レーザ光源９からのレーザ光１３が探針の先端
近傍の領域を通過するように光路が設定されている。質
量分析系６は基本的に飛行時間型質量分析系である。イ
オン引出しレンズ１４とＳＴＭ及び試料との間には、レ
ーザ光によってイオン化された粒子を質量分析系に取り
込んで分析を行うのに必要な電圧Ｖa が印加されてい
る。パルス電源７はパルス電圧信号を発生し探針３に供
給し、これにより試料表面からはじき飛ばされて前記領
域に到達した原子は、レーザ光１１によりイオン化さ
れ、質量分析装置に導入されて質量分析される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
を備え、極めて微小な領域の元素分析を行うことのでき
る２次中性粒子質量分析装置に関するものである。
を備え、極めて微小な領域の元素分析を行うことのでき
る２次中性粒子質量分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】試料表面の元素分析の手法の一つとして
ＳＩＭＳ（Ｓecondary Ｉon ＭassＳpectroscopy ２
次イオン質量分析法）がある。ＳＩＭＳでは、細く絞っ
た１次イオンビームを試料表面に照射し、試料表面から
発生した２次イオンを質量分析系に導入して元素分析を
行う。
ＳＩＭＳ（Ｓecondary Ｉon ＭassＳpectroscopy ２
次イオン質量分析法）がある。ＳＩＭＳでは、細く絞っ
た１次イオンビームを試料表面に照射し、試料表面から
発生した２次イオンを質量分析系に導入して元素分析を
行う。
【０００３】ＳＩＭＳの感度を向上させるため、イオン
と共にイオンよりも多量に発生するとされているスパッ
タ中性粒子をレーザ光などでイオン化して質量分析系に
導入するＳＮＭＳ（Ｓecondary Ｎeutral Ｐarticle
Ｍass Ｓpectroscopy ２次中性粒子質量分析法）も研究
されている。
と共にイオンよりも多量に発生するとされているスパッ
タ中性粒子をレーザ光などでイオン化して質量分析系に
導入するＳＮＭＳ（Ｓecondary Ｎeutral Ｐarticle
Ｍass Ｓpectroscopy ２次中性粒子質量分析法）も研究
されている。
【０００４】一方、原子レベルでの試料表面の観察手段
として、ＳＴＭ（Ｓcanning Ｔunnelling Ｍicroscope
走査型トンネル顕微鏡）が実用化されている。
として、ＳＴＭ（Ｓcanning Ｔunnelling Ｍicroscope
走査型トンネル顕微鏡）が実用化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＳＩＭＳ及びＳＮＭＳ
では、元素分析が可能であるが、１次イオンビームがせ
いぜい直径０．１μｍ程度しか絞れないので、分析領域
をそれ以下に微小化することはできない。一方、ＳＴＭ
では、微小領域を観察できるものの、元素分析はこれま
でに行われていない。
では、元素分析が可能であるが、１次イオンビームがせ
いぜい直径０．１μｍ程度しか絞れないので、分析領域
をそれ以下に微小化することはできない。一方、ＳＴＭ
では、微小領域を観察できるものの、元素分析はこれま
でに行われていない。
【０００６】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あり、ＳＴＭとＳＮＭＳを有機的に結合することによ
り、微小領域の元素分析が可能なＳＮＭＳを提供するこ
とを目的としている。
あり、ＳＴＭとＳＮＭＳを有機的に結合することによ
り、微小領域の元素分析が可能なＳＮＭＳを提供するこ
とを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の２次中性粒子質量分析装置は、探針を試料
に対しトンネル電流が流れる程度の距離まで接近させ、
微動機構により前記探針と試料の相対位置を変化させる
ことにより走査を行うようにした走査型トンネル顕微鏡
と、前記探針と試料間にパルス的な電圧を印加するため
の手段と、該パルス的な電圧の印加に同期して前記探針
の先端近傍の領域に励起光を通過させるための励起光学
系と、該領域で発生したイオンを取出して質量分析する
ための質量分析装置とを備えたことを特徴としている。
め、本発明の２次中性粒子質量分析装置は、探針を試料
に対しトンネル電流が流れる程度の距離まで接近させ、
微動機構により前記探針と試料の相対位置を変化させる
ことにより走査を行うようにした走査型トンネル顕微鏡
と、前記探針と試料間にパルス的な電圧を印加するため
の手段と、該パルス的な電圧の印加に同期して前記探針
の先端近傍の領域に励起光を通過させるための励起光学
系と、該領域で発生したイオンを取出して質量分析する
ための質量分析装置とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
【作用】本発明では、走査型トンネル顕微鏡の探針と試
料間にパルス的な電圧を印加すると共に、このパルス的
な電圧の印加に同期して前記探針の先端近傍の領域に励
起光を通過させ、この領域で発生したイオンを取出して
質量分析するようにしている。以下、図面に基づいて本
発明の一実施例を詳説する。
料間にパルス的な電圧を印加すると共に、このパルス的
な電圧の印加に同期して前記探針の先端近傍の領域に励
起光を通過させ、この領域で発生したイオンを取出して
質量分析するようにしている。以下、図面に基づいて本
発明の一実施例を詳説する。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示している。図１
において、ステージ１上に試料２が載置されると共に、
試料表面に探針３の先端が近接配置される。探針３はピ
エゾ素子などを用いた走査器４によって支持及び走査さ
れる。以上がＳＴＭの基本構成であるが、走査器４を制
御する制御回路及び映像表示手段は省略してある。本発
明では、このＳＴＭの構成に更に、励起光学系５，質量
分析系６，パルス電源７及びタイミング制御回路８が設
けられる。
において、ステージ１上に試料２が載置されると共に、
試料表面に探針３の先端が近接配置される。探針３はピ
エゾ素子などを用いた走査器４によって支持及び走査さ
れる。以上がＳＴＭの基本構成であるが、走査器４を制
御する制御回路及び映像表示手段は省略してある。本発
明では、このＳＴＭの構成に更に、励起光学系５，質量
分析系６，パルス電源７及びタイミング制御回路８が設
けられる。
【００１０】励起光学系５は、レーザ光源９，レンズ１
０，アパーチャ板１１及び光導入窓１２から構成され
る。光導入窓１２は、図において一点鎖線で省略して示
した真空と大気を仕切る隔壁に設けられており、この窓
を介してレーザ光１３が探針の先端近傍の領域を通過す
るように光路が設定されている。
０，アパーチャ板１１及び光導入窓１２から構成され
る。光導入窓１２は、図において一点鎖線で省略して示
した真空と大気を仕切る隔壁に設けられており、この窓
を介してレーザ光１３が探針の先端近傍の領域を通過す
るように光路が設定されている。
【００１１】質量分析系６は基本的に飛行時間型質量分
析系であり、イオン引出しレンズ１４，偏向器１５，リ
フレクタ電極１６，イオン検出器１７及び信号処理回路
１８から構成され、前記領域で生成されたイオンを引き
出して質量分析することができる。イオン引出しレンズ
１４とＳＴＭ及び試料との間には、レーザ光によってイ
オン化された粒子を質量分析系に取り込んで分析を行う
のに必要な電圧Ｖa が印加されている。
析系であり、イオン引出しレンズ１４，偏向器１５，リ
フレクタ電極１６，イオン検出器１７及び信号処理回路
１８から構成され、前記領域で生成されたイオンを引き
出して質量分析することができる。イオン引出しレンズ
１４とＳＴＭ及び試料との間には、レーザ光によってイ
オン化された粒子を質量分析系に取り込んで分析を行う
のに必要な電圧Ｖa が印加されている。
【００１２】パルス電源７は、タイミング制御回路８か
らのタイミング信号に基づいてパルス電圧信号を発生
し、探針３に供給する。タイミング制御回路８は、パル
ス電源の他、レーザ光源９及び信号処理回路１８へもタ
イミング信号を供給する。
らのタイミング信号に基づいてパルス電圧信号を発生
し、探針３に供給する。タイミング制御回路８は、パル
ス電源の他、レーザ光源９及び信号処理回路１８へもタ
イミング信号を供給する。
【００１３】前記励起光学系は、レーザ光１３が試料と
探針の接点（実際には接触していないが）にできるだけ
近い位置で最小ビーム径を持つようにレンズ１０の位置
などが設定される。レーザ光源９は、例えばエキシマレ
ーザのような高い光子密度の光を発生できるものが用い
られ、パルスモードで使用される。
探針の接点（実際には接触していないが）にできるだけ
近い位置で最小ビーム径を持つようにレンズ１０の位置
などが設定される。レーザ光源９は、例えばエキシマレ
ーザのような高い光子密度の光を発生できるものが用い
られ、パルスモードで使用される。
【００１４】上記構成において、まず、ＳＴＭを通常に
動作させ、像表示手段により試料の表面観察を行う。そ
して、表面を観察しながら、元素分析を行いたい点に探
針３を停止させ、タイミング制御回路８に分析開始を指
令する。図２（ａ）は、タイミング制御回路８からのタ
イミング信号に基づいてパルス電源７から探針３に供給
された電圧パルスを示している。この電圧パルスにより
探針先端と試料間の極めて微小な間隙には大強度のパル
ス電界が形成され、このパルス電界により、探針３の先
端に対面していた試料表面の原子がはね飛ばされる。こ
のはね飛ばされた原子がレーザ光通過域に到達するのに
要する適宜な時間をおいた図２（ｂ）のタイミングでレ
ーザ光源９がパルス点灯される。このパルスレーザ光照
射により原子はイオン化され、生成イオンは引出しレン
ズとＳＴＭの間に印加されている電圧Ｖa で質量分析系
へ加速され、引き込まれて質量分析される。前記タイミ
ング制御回路８は、信号処理回路１８へパルスレーザ光
の発生タイミングを知らせるタイミング信号を送るた
め、信号処理回路１８は、このタイミング信号に基づい
て質量分析を行う。
動作させ、像表示手段により試料の表面観察を行う。そ
して、表面を観察しながら、元素分析を行いたい点に探
針３を停止させ、タイミング制御回路８に分析開始を指
令する。図２（ａ）は、タイミング制御回路８からのタ
イミング信号に基づいてパルス電源７から探針３に供給
された電圧パルスを示している。この電圧パルスにより
探針先端と試料間の極めて微小な間隙には大強度のパル
ス電界が形成され、このパルス電界により、探針３の先
端に対面していた試料表面の原子がはね飛ばされる。こ
のはね飛ばされた原子がレーザ光通過域に到達するのに
要する適宜な時間をおいた図２（ｂ）のタイミングでレ
ーザ光源９がパルス点灯される。このパルスレーザ光照
射により原子はイオン化され、生成イオンは引出しレン
ズとＳＴＭの間に印加されている電圧Ｖa で質量分析系
へ加速され、引き込まれて質量分析される。前記タイミ
ング制御回路８は、信号処理回路１８へパルスレーザ光
の発生タイミングを知らせるタイミング信号を送るた
め、信号処理回路１８は、このタイミング信号に基づい
て質量分析を行う。
【００１５】パルス電界によりはね飛ばされるのは、探
針が対面している数オングストローム程度の微小領域で
あり、従来に比べて格段に微小な領域の元素分析を行う
ことができる。そして、このような分析を所定間隔で繰
り返すことにより、線に沿った元素分析が可能で、更
に、線に沿った分析をずらして行えば、面の表面元素分
析が可能である。
針が対面している数オングストローム程度の微小領域で
あり、従来に比べて格段に微小な領域の元素分析を行う
ことができる。そして、このような分析を所定間隔で繰
り返すことにより、線に沿った元素分析が可能で、更
に、線に沿った分析をずらして行えば、面の表面元素分
析が可能である。
【００１６】なお、探針に印加するパルス電圧の値によ
っては、試料表面からはじき飛ばされる原子の一部がイ
オン化されていることも考えられる。このイオンを直接
質量分析するのであれば、レーザ光源を点灯させなくて
も良く、その様なモードにも切り換えられるようにすれ
ば、分析の奥行きを広げることが可能である。
っては、試料表面からはじき飛ばされる原子の一部がイ
オン化されていることも考えられる。このイオンを直接
質量分析するのであれば、レーザ光源を点灯させなくて
も良く、その様なモードにも切り換えられるようにすれ
ば、分析の奥行きを広げることが可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述のごとく、本発明によれば、Ｓ
ＴＭとＳＮＭＳを有機的に結合したため、微小領域の元
素分析が可能な２次中性粒子質量分析装置が実現され
る。
ＴＭとＳＮＭＳを有機的に結合したため、微小領域の元
素分析が可能な２次中性粒子質量分析装置が実現され
る。
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】実施例の動作を説明するためのタイミング図で
ある。
ある。
１ ステージ１ ２ 試料 ３ 探針 ４ 走査器 ５ 励起光学系 ６ 質量分析系 ７ パルス電源 ８ タイミング制御回路 ９ レーザ光源 １３ レーザ光 １４ イオン引出しレンズ １６ リフレクタ電極 １７ イオン検出器 １８ 信号処理回路
Claims (1)
- 【請求項１】 探針を試料に対しトンネル電流が流れる
程度の距離まで接近させ、微動機構により前記探針と試
料の相対位置を変化させることにより走査を行うように
した走査型トンネル顕微鏡と、前記探針と試料間にパル
ス的な電圧を印加するための手段と、該パルス的な電圧
の印加に同期して前記探針の先端近傍の領域に励起光を
通過させるための励起光学系と、該領域で発生したイオ
ンを取出して質量分析するための質量分析装置とを備え
たことを特徴とする２次中性粒子質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4299238A JPH06124680A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | ２次中性粒子質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4299238A JPH06124680A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | ２次中性粒子質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06124680A true JPH06124680A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=17869941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4299238A Withdrawn JPH06124680A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | ２次中性粒子質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06124680A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0864170A (ja) * | 1994-08-19 | 1996-03-08 | Res Dev Corp Of Japan | 極微領域表面の分析方法とその装置 |
| WO1996020406A1 (fr) * | 1994-12-27 | 1996-07-04 | Research Development Corporation Of Japan | Procede d'analyse elementaire par microscope a sonde de balayage utilisant un procede d'application de haute tension a impulsions ultracourtes |
| JP2001083066A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Jeol Ltd | 走査プローブ顕微鏡 |
| WO2003008941A2 (en) * | 2001-07-17 | 2003-01-30 | Bioforce Nanosciences, Inc. | Combined molecular blinding detection through force microscopy and mass spectrometry |
| US6897015B2 (en) | 2000-03-07 | 2005-05-24 | Bioforce Nanosciences, Inc. | Device and method of use for detection and characterization of pathogens and biological materials |
| US6998228B2 (en) | 1999-05-21 | 2006-02-14 | Bioforce Nanosciences, Inc. | Method and apparatus for solid state molecular analysis |
| US7042488B2 (en) | 2001-09-27 | 2006-05-09 | Fujinon Corporation | Electronic endoscope for highlighting blood vessel |
| US7060448B2 (en) | 2000-10-10 | 2006-06-13 | Bioforce Nanosciences, Inc. | Evaluating binding affinities by force stratification and force panning |
-
1992
- 1992-10-12 JP JP4299238A patent/JPH06124680A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0864170A (ja) * | 1994-08-19 | 1996-03-08 | Res Dev Corp Of Japan | 極微領域表面の分析方法とその装置 |
| WO1996020406A1 (fr) * | 1994-12-27 | 1996-07-04 | Research Development Corporation Of Japan | Procede d'analyse elementaire par microscope a sonde de balayage utilisant un procede d'application de haute tension a impulsions ultracourtes |
| US6998228B2 (en) | 1999-05-21 | 2006-02-14 | Bioforce Nanosciences, Inc. | Method and apparatus for solid state molecular analysis |
| JP2001083066A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Jeol Ltd | 走査プローブ顕微鏡 |
| US6897015B2 (en) | 2000-03-07 | 2005-05-24 | Bioforce Nanosciences, Inc. | Device and method of use for detection and characterization of pathogens and biological materials |
| US7060448B2 (en) | 2000-10-10 | 2006-06-13 | Bioforce Nanosciences, Inc. | Evaluating binding affinities by force stratification and force panning |
| WO2003008941A2 (en) * | 2001-07-17 | 2003-01-30 | Bioforce Nanosciences, Inc. | Combined molecular blinding detection through force microscopy and mass spectrometry |
| WO2003008941A3 (en) * | 2001-07-17 | 2003-05-30 | Bioforce Nanosciences Inc | Combined molecular blinding detection through force microscopy and mass spectrometry |
| US7042488B2 (en) | 2001-09-27 | 2006-05-09 | Fujinon Corporation | Electronic endoscope for highlighting blood vessel |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |