JP2003021609A - 平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置，それを用いた散乱イオンのエネルギースペクトル測定方法，それを用いた試料の結晶軸検出方法 - Google Patents
平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置，それを用いた散乱イオンのエネルギースペクトル測定方法，それを用いた試料の結晶軸検出方法Info
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 イオンビームが入射した試料にて後方散乱さ
れた散乱イオンを，イオンビームと平行な磁場でビーム
軸に収束させる平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装
置において，収束回数の異なる散乱イオンを弁別し，高
分解能でのエネルギースペクトル測定を容易に行い，さ
らに試料に汚染を生じさせずかつ手間なく試料の結晶軸
を検出して結晶軸とイオンビームとの軸合わせを行うこ
と。 【解決手段】 イオンビームのビーム軸に沿って所定の
間隙を設けて配置された対の円筒状部材を用いて，入射
角が小さな散乱イオンの通過率を向上させるよう散乱イ
オンを弁別する。また，２次元の散乱イオン検出器８を
用いて，散乱イオンの検出位置に基づくエネルギースペ
クトル測定や，散乱イオンの検出量分布に基づく試料の
結晶軸検出及び該結晶軸とイオンビームのビーム軸との
軸合わせを行う。
れた散乱イオンを，イオンビームと平行な磁場でビーム
軸に収束させる平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装
置において，収束回数の異なる散乱イオンを弁別し，高
分解能でのエネルギースペクトル測定を容易に行い，さ
らに試料に汚染を生じさせずかつ手間なく試料の結晶軸
を検出して結晶軸とイオンビームとの軸合わせを行うこ
と。 【解決手段】 イオンビームのビーム軸に沿って所定の
間隙を設けて配置された対の円筒状部材を用いて，入射
角が小さな散乱イオンの通過率を向上させるよう散乱イ
オンを弁別する。また，２次元の散乱イオン検出器８を
用いて，散乱イオンの検出位置に基づくエネルギースペ
クトル測定や，散乱イオンの検出量分布に基づく試料の
結晶軸検出及び該結晶軸とイオンビームのビーム軸との
軸合わせを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，高中エネルギーの
イオンビームが入射した試料にて後方散乱された散乱イ
オンを，前記イオンビームと平行な磁場を用いてビーム
軸に収束させる平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装
置に関するものである。
イオンビームが入射した試料にて後方散乱された散乱イ
オンを，前記イオンビームと平行な磁場を用いてビーム
軸に収束させる平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開平７−１９０９６３号公報
（公報１）には，高中エネルギーのイオンビームが入射
した試料にて後方散乱された散乱イオンを，前記イオン
ビームと平行な磁場を用いてビーム軸に収束させる平行
磁場型ラザフォード後方散乱分析装置が記載されてい
る。前記公報に記載されたラザフォード後方散乱分析装
置の概略構成を図３に示す。図３に示す如く，４００ｋ
Ｖ程度の高電圧が給電されたイオン源１から発せられた
ヘリウムイオンビーム２は，加速管３を通過中に該加速
管３に印加された電圧によって加速され，試料４に向か
う。試料４表面において，弾性散乱された散乱イオン５
は，ソレノイドコイル６１及びマグネットヨーク６２か
らなる電磁石６によって発生されたイオンビーム２のビ
ーム軸に平行な磁場によって，軌道が曲げられ，螺旋運
動を行いながら繰り返しビーム軸に接する（収束する）
軌道を描く。特定のエネルギーと散乱角とをもった散乱
イオン５がビーム軸に収束する位置にイオンビーム２を
中心に通すように，アイリス型のスリット７（アパーチ
ャ）が配置されており，そのスリット７により特定のエ
ネルギーを有する散乱イオン５のみを弁別し，再度発散
していく散乱イオン５を２次元の散乱イオン検出器８に
より検出しエネルギースペクトルを得ていた。このよう
にして得られたエネルギースペクトルに基づいて試料４
の成分元素の同定や深さ方向の組成分析（イオンチャネ
リング分析）を行うことができる。前記散乱イオン検出
器８には，例えば２次元状に微細検出管が多数配列され
たマイクロチャンネルプレートを用いることができる。
前記散乱イオン検出器８の簡略的な外観を図４に示す。
図４に示す如く，前記散乱イオン検出器８は，その中心
に，イオンビーム２を通過させるための小さな開口８１
を備えたドーナツ型の形状を有する。前記散乱イオン検
出器８の表面に２次元状に多数配列された微細検出管に
よって，前記スリット７を通過してきた散乱イオン５の
位置を測定することが可能である。試料４表面から散乱
された同じ散乱角，同じエネルギーの散乱イオン５は，
一旦スリット７の位置で収束した後，再度発散して，検
出器中心から距離Ｒの位置に入射する。エネルギーの異
なる散乱イオン５が，スリット７の位置で収束するため
には，散乱角度が異なることになるため，前記距離Ｒに
よりエネルギーを決定することができる。このとき，測
定したい散乱イオン５のエネルギーごとに磁場強度を変
化させる，又は磁場強度を一定として，試料４と前記散
乱イオン検出器８や前記スリット７との距離を変化させ
ることにより，前記散乱イオン検出器８で検出される散
乱イオン５，即ち，前記スリット７を通過する散乱イオ
ン５をそのエネルギーごとに選別し，散乱イオン５のエ
ネルギースペクトルを測定していた。
（公報１）には，高中エネルギーのイオンビームが入射
した試料にて後方散乱された散乱イオンを，前記イオン
ビームと平行な磁場を用いてビーム軸に収束させる平行
磁場型ラザフォード後方散乱分析装置が記載されてい
る。前記公報に記載されたラザフォード後方散乱分析装
置の概略構成を図３に示す。図３に示す如く，４００ｋ
Ｖ程度の高電圧が給電されたイオン源１から発せられた
ヘリウムイオンビーム２は，加速管３を通過中に該加速
管３に印加された電圧によって加速され，試料４に向か
う。試料４表面において，弾性散乱された散乱イオン５
は，ソレノイドコイル６１及びマグネットヨーク６２か
らなる電磁石６によって発生されたイオンビーム２のビ
ーム軸に平行な磁場によって，軌道が曲げられ，螺旋運
動を行いながら繰り返しビーム軸に接する（収束する）
軌道を描く。特定のエネルギーと散乱角とをもった散乱
イオン５がビーム軸に収束する位置にイオンビーム２を
中心に通すように，アイリス型のスリット７（アパーチ
ャ）が配置されており，そのスリット７により特定のエ
ネルギーを有する散乱イオン５のみを弁別し，再度発散
していく散乱イオン５を２次元の散乱イオン検出器８に
より検出しエネルギースペクトルを得ていた。このよう
にして得られたエネルギースペクトルに基づいて試料４
の成分元素の同定や深さ方向の組成分析（イオンチャネ
リング分析）を行うことができる。前記散乱イオン検出
器８には，例えば２次元状に微細検出管が多数配列され
たマイクロチャンネルプレートを用いることができる。
前記散乱イオン検出器８の簡略的な外観を図４に示す。
図４に示す如く，前記散乱イオン検出器８は，その中心
に，イオンビーム２を通過させるための小さな開口８１
を備えたドーナツ型の形状を有する。前記散乱イオン検
出器８の表面に２次元状に多数配列された微細検出管に
よって，前記スリット７を通過してきた散乱イオン５の
位置を測定することが可能である。試料４表面から散乱
された同じ散乱角，同じエネルギーの散乱イオン５は，
一旦スリット７の位置で収束した後，再度発散して，検
出器中心から距離Ｒの位置に入射する。エネルギーの異
なる散乱イオン５が，スリット７の位置で収束するため
には，散乱角度が異なることになるため，前記距離Ｒに
よりエネルギーを決定することができる。このとき，測
定したい散乱イオン５のエネルギーごとに磁場強度を変
化させる，又は磁場強度を一定として，試料４と前記散
乱イオン検出器８や前記スリット７との距離を変化させ
ることにより，前記散乱イオン検出器８で検出される散
乱イオン５，即ち，前記スリット７を通過する散乱イオ
ン５をそのエネルギーごとに選別し，散乱イオン５のエ
ネルギースペクトルを測定していた。
【０００３】一方，ラザフォード後方散乱分析装置によ
る散乱イオン５のチャネリング測定では，測定前に試料
４の結晶軸を検出し，該結晶軸とイオンビーム２のビー
ム軸とが一致するよう軸合わせを行う必要がある。従
来，試料４の結晶軸を検出する方法としては，特開平５
−３４６４１２号公報（公報２）に示されるように，Ｘ
線反射を利用して試料４の結晶軸を検出する方法や，前
記公報２の段落０００６〜０００７に従来技術として示
されるように，試料４を回転させながら各回転位置ごと
に散乱イオン５を検出し，検出された散乱イオン５の検
出量に基づいて試料４の結晶軸を検出する方法等があ
る。
る散乱イオン５のチャネリング測定では，測定前に試料
４の結晶軸を検出し，該結晶軸とイオンビーム２のビー
ム軸とが一致するよう軸合わせを行う必要がある。従
来，試料４の結晶軸を検出する方法としては，特開平５
−３４６４１２号公報（公報２）に示されるように，Ｘ
線反射を利用して試料４の結晶軸を検出する方法や，前
記公報２の段落０００６〜０００７に従来技術として示
されるように，試料４を回転させながら各回転位置ごと
に散乱イオン５を検出し，検出された散乱イオン５の検
出量に基づいて試料４の結晶軸を検出する方法等があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，図３に
示すような構成では，図５に示す通り，収束回数が異な
る散乱イオン５１，５２，５３，５４，…は前記スリッ
ト７を通過してしまう。なお，符号５１は収束回数が１
回の散乱イオンの軌道を，符号５２は収束回数が２回の
散乱イオンの軌道を，符号５３は収束回数が３回の散乱
イオンの軌道を，符号５４は収束回数が４回の散乱イオ
ンの軌道をそれぞれ表す。もちろん，収束回数が５回以
上の散乱イオンも存在するが，図５には表していない。
また，矢印Ｂは磁場の向きである。収束回数が異なる散
乱イオンが前記スリット７を通過すると，結局エネルギ
ーの異なる散乱イオンが前記散乱イオン検出器８に入射
することになる。例えば図６に示すように，前記散乱イ
オン検出器８の中心から７５ｍｍの同心円上には，散乱
イオン５１，５２，５３，５４において，散乱エネルギ
ー４００，１００，５０，３０ｋｅＶのイオンが入射す
ることになり，エネルギー分析が困難になっていた。
示すような構成では，図５に示す通り，収束回数が異な
る散乱イオン５１，５２，５３，５４，…は前記スリッ
ト７を通過してしまう。なお，符号５１は収束回数が１
回の散乱イオンの軌道を，符号５２は収束回数が２回の
散乱イオンの軌道を，符号５３は収束回数が３回の散乱
イオンの軌道を，符号５４は収束回数が４回の散乱イオ
ンの軌道をそれぞれ表す。もちろん，収束回数が５回以
上の散乱イオンも存在するが，図５には表していない。
また，矢印Ｂは磁場の向きである。収束回数が異なる散
乱イオンが前記スリット７を通過すると，結局エネルギ
ーの異なる散乱イオンが前記散乱イオン検出器８に入射
することになる。例えば図６に示すように，前記散乱イ
オン検出器８の中心から７５ｍｍの同心円上には，散乱
イオン５１，５２，５３，５４において，散乱エネルギ
ー４００，１００，５０，３０ｋｅＶのイオンが入射す
ることになり，エネルギー分析が困難になっていた。
【０００５】また，磁場強度や，試料４と前記散乱イオ
ン検出器８と前記スリット７との位置関係を変化させる
ことにより，散乱イオン５のエネルギースペクトルを測
定する方法では，磁場強度変更後の安定化や試料４等の
位置決めに手間と時間を要するという問題点があった。
さらに，磁場強度の変更精度や試料４等の位置決め精度
の制約により，散乱イオン５のエネルギースペクトルを
高分解能で測定することが困難であるという問題点もあ
った。例えば，散乱イオン５がＨｅ+イオンである場
合，試料４表面からＨｅ+イオンがビーム軸（ｚ軸）に
接する位置までの距離Ｌ（即ち，試料４〜前記スリット
７間の距離）は，次の（ａ１）式で表される。
ン検出器８と前記スリット７との位置関係を変化させる
ことにより，散乱イオン５のエネルギースペクトルを測
定する方法では，磁場強度変更後の安定化や試料４等の
位置決めに手間と時間を要するという問題点があった。
さらに，磁場強度の変更精度や試料４等の位置決め精度
の制約により，散乱イオン５のエネルギースペクトルを
高分解能で測定することが困難であるという問題点もあ
った。例えば，散乱イオン５がＨｅ+イオンである場
合，試料４表面からＨｅ+イオンがビーム軸（ｚ軸）に
接する位置までの距離Ｌ（即ち，試料４〜前記スリット
７間の距離）は，次の（ａ１）式で表される。
【数１】
但し，ｍは散乱イオン５の質量，ｑｅは散乱イオンの電
荷，ωcはサイクロトロン周波数，ｖはイオン速度，θ
は散乱イオン５の散乱角度，Ｅは散乱イオン５のエネル
ギー，Ｂは磁場強度を表す（以下同様）。ここで，同じ
散乱角度のＨｅ+イオンについて，３００ｋｅＶのイオ
ンと２９９ｋｅＶのイオンとを選別（エネルギー分解能
ΔＥ／Ｅ＝０．３％）するためには，例えば，２テスラ
前後の磁場強度Ｂでエネルギースペクトルを検出する場
合，必要な磁場強度Ｂの変化量はわずか３３．４ｇａｕ
ｓｓ（＝２−２×√（２９９／３００）［テスラ］）と
小さく，このような磁場強度Ｂの微小な変化を安定的に
制御することは困難である。また，試料４〜前記スリッ
ト７〜前記散乱イオン検出器８間の距離を変化させる場
合，次の（ａ２）式を用いて考える。
荷，ωcはサイクロトロン周波数，ｖはイオン速度，θ
は散乱イオン５の散乱角度，Ｅは散乱イオン５のエネル
ギー，Ｂは磁場強度を表す（以下同様）。ここで，同じ
散乱角度のＨｅ+イオンについて，３００ｋｅＶのイオ
ンと２９９ｋｅＶのイオンとを選別（エネルギー分解能
ΔＥ／Ｅ＝０．３％）するためには，例えば，２テスラ
前後の磁場強度Ｂでエネルギースペクトルを検出する場
合，必要な磁場強度Ｂの変化量はわずか３３．４ｇａｕ
ｓｓ（＝２−２×√（２９９／３００）［テスラ］）と
小さく，このような磁場強度Ｂの微小な変化を安定的に
制御することは困難である。また，試料４〜前記スリッ
ト７〜前記散乱イオン検出器８間の距離を変化させる場
合，次の（ａ２）式を用いて考える。
【数２】
但し，ｔは散乱イオン５が試料４表面で散乱した後に前
記散乱イオン検出器８に到達するまでの経過時間，ｘ，
ｙ，ｚは散乱イオン５が前記散乱イオン検出器８上に到
達した位置をビーム軸をｚ軸として表した座標（即ち，
ｚ＝Ｌ），ｒは散乱イオン５が前記散乱イオン検出器８
上に到達した位置のｚ軸（ビーム軸）からの距離を表す
（以下同様）。ここで，前記散乱イオン検出器８が前記
公報１に示されるように円環状であり，ｒが一定である
とすれば，時間ｔは次の（ａ３）式で表される。
記散乱イオン検出器８に到達するまでの経過時間，ｘ，
ｙ，ｚは散乱イオン５が前記散乱イオン検出器８上に到
達した位置をビーム軸をｚ軸として表した座標（即ち，
ｚ＝Ｌ），ｒは散乱イオン５が前記散乱イオン検出器８
上に到達した位置のｚ軸（ビーム軸）からの距離を表す
（以下同様）。ここで，前記散乱イオン検出器８が前記
公報１に示されるように円環状であり，ｒが一定である
とすれば，時間ｔは次の（ａ３）式で表される。
【数３】
この（ａ３）式を（ａ２）式におけるｚの式に代入する
と，次の（ａ４）式が導かれる。
と，次の（ａ４）式が導かれる。
【数４】
また，前記スリット７の位置で前記散乱イオンはｚ軸
（ビーム軸Ｏ）に接するので，前記散乱イオンが前記ス
リット７を通過後に前記散乱イオン検出器８に到達する
までの時間をｔ１とすれば，ｌ＝ｖｃｏｓθ・ｔ１と表
されるので，これを（ａ２）式におけるｒの式に代入す
ると，次の（ａ５）式が導かれる。
（ビーム軸Ｏ）に接するので，前記散乱イオンが前記ス
リット７を通過後に前記散乱イオン検出器８に到達する
までの時間をｔ１とすれば，ｌ＝ｖｃｏｓθ・ｔ１と表
されるので，これを（ａ２）式におけるｒの式に代入す
ると，次の（ａ５）式が導かれる。
【数５】
ここで，Ｌ∝ｖであり，距離Ｌを変化させればその距離
Ｌで収束する散乱イオンのｖも異なるので，前記スリッ
ト７〜前記散乱イオン検出器８間の距離ｌも変化させな
ければならないことがわかる。例えば，同じ散乱角度４
５°のＨｅ+イオンについて，３００ｋｅＶのイオンと
２９９ｋｅＶのイオンとを選別するためには，Ｌを０．
５８４ｍｍ変化させる必要があるが，そのときのｌの変
化量はわずか０．１４５ｍｍと小さい。さらに距離Ｌ，
ｌの変化量は，散乱イオン５の速度ｖによって異なり
（２９９ｋｅＶと２９８ｋｅＶとを選別するためのＬ，
ｌの変化量は，それぞれ０．５９４ｍｍ，０．１７３ｍ
ｍ），この微小な距離を安定的に制御することは困難で
ある。
Ｌで収束する散乱イオンのｖも異なるので，前記スリッ
ト７〜前記散乱イオン検出器８間の距離ｌも変化させな
ければならないことがわかる。例えば，同じ散乱角度４
５°のＨｅ+イオンについて，３００ｋｅＶのイオンと
２９９ｋｅＶのイオンとを選別するためには，Ｌを０．
５８４ｍｍ変化させる必要があるが，そのときのｌの変
化量はわずか０．１４５ｍｍと小さい。さらに距離Ｌ，
ｌの変化量は，散乱イオン５の速度ｖによって異なり
（２９９ｋｅＶと２９８ｋｅＶとを選別するためのＬ，
ｌの変化量は，それぞれ０．５９４ｍｍ，０．１７３ｍ
ｍ），この微小な距離を安定的に制御することは困難で
ある。
【０００６】また，前記公報２に示される試料の結晶軸
検出方法では，Ｘ線源及びＸ線検出器が必要となる上，
そのＸ線源及びＸ線検出器の設置位置を結晶方位により
変更可能な構成とする必要があり，装置が大型化及び高
コスト化するという問題点があった。さらに，結晶軸の
測定を行う際には，Ｘ線をモニターしながら軸調整を行
う必要があり，この軸合わせに手間がかかるという問題
点もあった。また，前記公報２に従来技術として示され
る前記方法においても，前記公報２に示されるように，
試料を３６０°回転させながら散乱イオンを検出する手
間が多大である上，軸合わせのための散乱イオン検出作
業中，常にイオンビームを照射し続けることにより試料
表面に汚染が生じるという問題点があった。
検出方法では，Ｘ線源及びＸ線検出器が必要となる上，
そのＸ線源及びＸ線検出器の設置位置を結晶方位により
変更可能な構成とする必要があり，装置が大型化及び高
コスト化するという問題点があった。さらに，結晶軸の
測定を行う際には，Ｘ線をモニターしながら軸調整を行
う必要があり，この軸合わせに手間がかかるという問題
点もあった。また，前記公報２に従来技術として示され
る前記方法においても，前記公報２に示されるように，
試料を３６０°回転させながら散乱イオンを検出する手
間が多大である上，軸合わせのための散乱イオン検出作
業中，常にイオンビームを照射し続けることにより試料
表面に汚染が生じるという問題点があった。
【０００７】従って本発明は，このような従来の技術に
おける課題を解決するために，平行磁場型ラザフォード
後方散乱分析装置を改良し，試料とエネルギー弁別用の
スリットとの間にイオンビームと平行に移動し得るよう
に配置され，散乱イオン検出器側から前記試料に入射す
るイオンビームを通過させる開口を備えた板状の可動板
状スリットと，前記試料と前記可動板状スリットとの間
に前記イオンビームと平行に移動し得るように配置さ
れ，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入射するイ
オンビームを通過させる開口を備えた筒状の可動筒状ス
リットとを具備することにより，収束回数の異なる散乱
イオンを弁別し，好適にエネルギー分析を行うこと，さ
らに，高分解能でのエネルギースペクトル測定を容易に
行うこと，並びに，試料に汚染を生じさせずかつ手間な
く試料の結晶軸を検出して結晶軸とイオンビームとの軸
合わせを行うこと，が可能な平行磁場型ラザフォード後
方散乱分析装置及び該装置における試料の結晶軸検出方
法を提供することを目的とするものである。
おける課題を解決するために，平行磁場型ラザフォード
後方散乱分析装置を改良し，試料とエネルギー弁別用の
スリットとの間にイオンビームと平行に移動し得るよう
に配置され，散乱イオン検出器側から前記試料に入射す
るイオンビームを通過させる開口を備えた板状の可動板
状スリットと，前記試料と前記可動板状スリットとの間
に前記イオンビームと平行に移動し得るように配置さ
れ，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入射するイ
オンビームを通過させる開口を備えた筒状の可動筒状ス
リットとを具備することにより，収束回数の異なる散乱
イオンを弁別し，好適にエネルギー分析を行うこと，さ
らに，高分解能でのエネルギースペクトル測定を容易に
行うこと，並びに，試料に汚染を生じさせずかつ手間な
く試料の結晶軸を検出して結晶軸とイオンビームとの軸
合わせを行うこと，が可能な平行磁場型ラザフォード後
方散乱分析装置及び該装置における試料の結晶軸検出方
法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに，本発明は，イオンビームが入射した試料にて後方
散乱された散乱イオンを検出するための散乱イオン検出
器と，前記イオンビームと平行な磁場を少なくとも前記
試料から前記散乱イオン検出器にかけて発生させる磁場
発生手段と，前記試料と前記散乱イオン検出器との間の
前記散乱イオン検出器に対して予め定められた位置に配
置され，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入射す
る前記イオンビームを通過させると共に，前記磁場発生
手段の磁場により前記イオンビームのビーム軸に収束し
た特定のエネルギーと散乱角を有する前記散乱イオンを
前記散乱イオン検出器側に通過させるための開口を備え
た板状の弁別用スリットと，を具備してなる平行磁場型
ラザフォード後方散乱分析装置において，前記試料と前
記弁別用スリットとの間に前記イオンビームと平行に移
動し得るように配置され，前記散乱イオン検出器側から
前記試料に入射するイオンビームを通過させる開口を備
えた板状の可動板状スリットと，前記試料と前記可動板
状スリットとの間に前記イオンビームと平行に移動し得
るように配置され，前記散乱イオン検出器側から前記試
料に入射するイオンビームを通過させる開口を備えた筒
状の可動筒状スリットと，を具備してなることを特徴と
する平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置として構
成されている。この発明では，散乱イオン検出器側から
試料に入射するイオンビームを通過させる開口を備えた
板状の可動板状スリットが，前記試料と弁別用スリット
との間に前記イオンビームと平行に移動し得るように配
置され，前記散乱イオン検出器側から試料に入射するイ
オンビームを通過させる開口を備えた筒状の可動筒状ス
リットが，前記試料と前記可動板状スリットとの間に前
記イオンビームと平行に移動し得るように配置される。
前記可動板状スリットと前記可動筒状スリットとの位置
関係を適当に設定すれば，前記弁別用スリットを通過さ
せる特定の収束回数の散乱イオンを除いた他の収束回数
の散乱イオンを，前記可動板状スリットか前記可動筒状
スリットにあてて，前記可動板状スリットより前記散乱
イオン検出器側に到達するのを防止することができる。
このため，好適にエネルギー分析を行うことが可能にな
る。前記平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置にお
いて，前記可動筒状スリットの軸方向の長さＬｓは，例
えば前記弁別用スリットと前記試料との間の距離Ｌに対
し１／６Ｌ＜Ｌｓ＜１／３Ｌの関係を満たすように定め
られる。さらに，前記散乱イオン検出器が，２次元のイ
オン検出器，即ち，前記散乱イオン検出器の検出面上で
の前記散乱イオンの検出位置を検知可能なものであれ
ば，前記散乱イオン検出器により検出された前記散乱イ
オンの検出位置に基づいて，前記散乱イオンのエネルギ
ースペクトルを測定するエネルギースペクトル測定手段
を具備するものも考えられる。これにより，保有エネル
ギーごとにその検出位置（具体的には，イオンビームの
ビーム軸からの距離）が異なる前記散乱イオンを同時に
検出できるので，測定対象とする前記散乱イオンのエネ
ルギーごとに磁場発生手段による磁場強度や前記試料，
前記弁別用スリット，及び前記散乱イオン検出器の相互
間の距離を変更する必要がなく，１度の測定で前記散乱
イオンのエネルギースペクトルを測定することが可能と
なる。２次元のイオン検出器としては，例えば２次元状
に微細検出管が多数配列されたマイクロチャンネルプレ
ートや，１次元（線状）のイオン検出器を複数配列した
もの等が考えられる。
めに，本発明は，イオンビームが入射した試料にて後方
散乱された散乱イオンを検出するための散乱イオン検出
器と，前記イオンビームと平行な磁場を少なくとも前記
試料から前記散乱イオン検出器にかけて発生させる磁場
発生手段と，前記試料と前記散乱イオン検出器との間の
前記散乱イオン検出器に対して予め定められた位置に配
置され，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入射す
る前記イオンビームを通過させると共に，前記磁場発生
手段の磁場により前記イオンビームのビーム軸に収束し
た特定のエネルギーと散乱角を有する前記散乱イオンを
前記散乱イオン検出器側に通過させるための開口を備え
た板状の弁別用スリットと，を具備してなる平行磁場型
ラザフォード後方散乱分析装置において，前記試料と前
記弁別用スリットとの間に前記イオンビームと平行に移
動し得るように配置され，前記散乱イオン検出器側から
前記試料に入射するイオンビームを通過させる開口を備
えた板状の可動板状スリットと，前記試料と前記可動板
状スリットとの間に前記イオンビームと平行に移動し得
るように配置され，前記散乱イオン検出器側から前記試
料に入射するイオンビームを通過させる開口を備えた筒
状の可動筒状スリットと，を具備してなることを特徴と
する平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置として構
成されている。この発明では，散乱イオン検出器側から
試料に入射するイオンビームを通過させる開口を備えた
板状の可動板状スリットが，前記試料と弁別用スリット
との間に前記イオンビームと平行に移動し得るように配
置され，前記散乱イオン検出器側から試料に入射するイ
オンビームを通過させる開口を備えた筒状の可動筒状ス
リットが，前記試料と前記可動板状スリットとの間に前
記イオンビームと平行に移動し得るように配置される。
前記可動板状スリットと前記可動筒状スリットとの位置
関係を適当に設定すれば，前記弁別用スリットを通過さ
せる特定の収束回数の散乱イオンを除いた他の収束回数
の散乱イオンを，前記可動板状スリットか前記可動筒状
スリットにあてて，前記可動板状スリットより前記散乱
イオン検出器側に到達するのを防止することができる。
このため，好適にエネルギー分析を行うことが可能にな
る。前記平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置にお
いて，前記可動筒状スリットの軸方向の長さＬｓは，例
えば前記弁別用スリットと前記試料との間の距離Ｌに対
し１／６Ｌ＜Ｌｓ＜１／３Ｌの関係を満たすように定め
られる。さらに，前記散乱イオン検出器が，２次元のイ
オン検出器，即ち，前記散乱イオン検出器の検出面上で
の前記散乱イオンの検出位置を検知可能なものであれ
ば，前記散乱イオン検出器により検出された前記散乱イ
オンの検出位置に基づいて，前記散乱イオンのエネルギ
ースペクトルを測定するエネルギースペクトル測定手段
を具備するものも考えられる。これにより，保有エネル
ギーごとにその検出位置（具体的には，イオンビームの
ビーム軸からの距離）が異なる前記散乱イオンを同時に
検出できるので，測定対象とする前記散乱イオンのエネ
ルギーごとに磁場発生手段による磁場強度や前記試料，
前記弁別用スリット，及び前記散乱イオン検出器の相互
間の距離を変更する必要がなく，１度の測定で前記散乱
イオンのエネルギースペクトルを測定することが可能と
なる。２次元のイオン検出器としては，例えば２次元状
に微細検出管が多数配列されたマイクロチャンネルプレ
ートや，１次元（線状）のイオン検出器を複数配列した
もの等が考えられる。
【０００９】また，イオンビームが入射した試料にて後
方散乱された散乱イオンを検出するための散乱イオン検
出器と，前記イオンビームと平行な磁場を少なくとも前
記試料から前記散乱イオン検出器にかけて発生させる磁
場発生手段と，前記試料と前記散乱イオン検出器との間
の前記散乱イオン検出器に対して予め定められた位置に
配置され，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入射
する前記イオンビームを通過させると共に，前記磁場発
生手段の磁場により前記イオンビームのビーム軸に収束
した特定のエネルギーと散乱角を有する前記散乱イオン
を前記散乱イオン検出器側に通過させるための開口を備
えた板状の弁別用スリットと，を具備してなる平行磁場
型ラザフォード後方散乱分析装置において，前記散乱イ
オン検出器が，２次元のイオン検出器であることを特徴
とする平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置として
構成されたものも考えられる。これにより，前述したよ
うに，保有エネルギーごとにその検出位置が異なる前記
散乱イオンを同時に検出できるので，前記散乱イオン検
出器により検出された前記散乱イオンの検出位置に基づ
いて，前記散乱イオンのエネルギースペクトルを測定す
るエネルギースペクトル測定手段を具備すれば，１度の
測定で前記散乱イオンのエネルギースペクトルを測定す
ることが可能となる。
方散乱された散乱イオンを検出するための散乱イオン検
出器と，前記イオンビームと平行な磁場を少なくとも前
記試料から前記散乱イオン検出器にかけて発生させる磁
場発生手段と，前記試料と前記散乱イオン検出器との間
の前記散乱イオン検出器に対して予め定められた位置に
配置され，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入射
する前記イオンビームを通過させると共に，前記磁場発
生手段の磁場により前記イオンビームのビーム軸に収束
した特定のエネルギーと散乱角を有する前記散乱イオン
を前記散乱イオン検出器側に通過させるための開口を備
えた板状の弁別用スリットと，を具備してなる平行磁場
型ラザフォード後方散乱分析装置において，前記散乱イ
オン検出器が，２次元のイオン検出器であることを特徴
とする平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置として
構成されたものも考えられる。これにより，前述したよ
うに，保有エネルギーごとにその検出位置が異なる前記
散乱イオンを同時に検出できるので，前記散乱イオン検
出器により検出された前記散乱イオンの検出位置に基づ
いて，前記散乱イオンのエネルギースペクトルを測定す
るエネルギースペクトル測定手段を具備すれば，１度の
測定で前記散乱イオンのエネルギースペクトルを測定す
ることが可能となる。
【００１０】また，前記散乱イオン検出器により検出さ
れる散乱イオンの検出量分布に基づいて前記試料の結晶
軸を検出する結晶軸検出手段を具備するものも考えられ
る。この場合，前記結晶軸検出手段が，前記散乱イオン
の検出量が相対的に低い部分で形成される複数の帯状の
低検出量領域を検出し，該低検出量領域に基づいて前記
試料の結晶軸を検出するものが考えられ，さらに，前記
結晶軸検出手段が，複数の前記低検出量領域が互いに交
差する部分の中心位置と前記散乱イオン検出器を通過す
る前記イオンビームのビーム軸とのずれに基づいて前記
試料の結晶軸を検出するものが考えられる。これは，イ
オンの散乱が前記試料の成分原子によって阻まれるいわ
ゆるブロッキング現象により，前記試料の結晶面に沿っ
た方向に散乱される前記散乱イオンの検出量は相対的に
低くなるので，前記散乱イオンの検出量分布から，複数
の前記結晶面の方向，及びそれら結晶面が交差する軸で
ある結晶軸を検出（特定）するものである。これによ
り，Ｘ線源等を要せず，１回の前記散乱イオンの検出で
前記試料の結晶軸を検出することができる。さらに，前
記結晶軸検出手段の検出結果に基づいて，前記イオンビ
ームのビーム軸が前記試料に入射する角度を調節する入
射角調節手段を具備すれば，ビーム軸と前記試料の結晶
軸とを一致させることが可能となる。また，本発明は，
２次元のイオン検出器である前記散乱イオン検出器を有
する前記平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置を用
いた散乱イオンのエネルギースペクトル測定方法，或い
は試料の結晶軸検出方法として捉えたものであってもよ
い。
れる散乱イオンの検出量分布に基づいて前記試料の結晶
軸を検出する結晶軸検出手段を具備するものも考えられ
る。この場合，前記結晶軸検出手段が，前記散乱イオン
の検出量が相対的に低い部分で形成される複数の帯状の
低検出量領域を検出し，該低検出量領域に基づいて前記
試料の結晶軸を検出するものが考えられ，さらに，前記
結晶軸検出手段が，複数の前記低検出量領域が互いに交
差する部分の中心位置と前記散乱イオン検出器を通過す
る前記イオンビームのビーム軸とのずれに基づいて前記
試料の結晶軸を検出するものが考えられる。これは，イ
オンの散乱が前記試料の成分原子によって阻まれるいわ
ゆるブロッキング現象により，前記試料の結晶面に沿っ
た方向に散乱される前記散乱イオンの検出量は相対的に
低くなるので，前記散乱イオンの検出量分布から，複数
の前記結晶面の方向，及びそれら結晶面が交差する軸で
ある結晶軸を検出（特定）するものである。これによ
り，Ｘ線源等を要せず，１回の前記散乱イオンの検出で
前記試料の結晶軸を検出することができる。さらに，前
記結晶軸検出手段の検出結果に基づいて，前記イオンビ
ームのビーム軸が前記試料に入射する角度を調節する入
射角調節手段を具備すれば，ビーム軸と前記試料の結晶
軸とを一致させることが可能となる。また，本発明は，
２次元のイオン検出器である前記散乱イオン検出器を有
する前記平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置を用
いた散乱イオンのエネルギースペクトル測定方法，或い
は試料の結晶軸検出方法として捉えたものであってもよ
い。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して，本発
明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な例であっ
て，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。ここに，図１は本発明の実施の形態に係る平行磁場
型ラザフォード後方散乱分析装置の要部を説明するため
の図である。本発明の実施の形態に係る平行磁場型ラザ
フォード後方散乱分析装置の基本的な構成は，従来の平
行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置と同様である。
図１に示しているのは，イオンビーム２，試料４と，従
来の平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置と同様
の，電磁石（磁場発生手段の具体例）６，アイリス型ス
リット（弁別用スリットの具体例）７，及び散乱イオン
検出器８と，本発明の実施の形態に係る平行磁場型ラザ
フォード後方散乱分析装置の特徴的な構成である。前記
散乱イオン検出器８は，前記イオンビーム２が入射した
試料４にて後方散乱された散乱イオンを検出するための
ものであり，前記電磁石７は，前記イオンビーム２と平
行な矢印Ｂ方向に向く磁場を少なくとも前記試料４から
前記散乱イオン検出器８にかけて発生させる。また，前
記アイリス型スリット７は，前記試料４と前記散乱イオ
ン検出器８との間の前記散乱イオン検出器８に対して予
め定められた位置に配置され，前記散乱イオン検出器８
側から前記試料４に入射する前記イオンビーム２を通過
させると共に，前記電磁石６の磁場により前記イオンビ
ーム２のビーム軸に収束した特定のエネルギーと散乱角
を有する前記散乱イオンを前記散乱イオン検出器８側に
通過させるための開口７１を備えた円盤状のものであ
る。 （収束回数の異なる散乱イオンの弁別）そして，本発明
の実施の形態に係る平行磁場型ラザフォード後方散乱分
析装置が，特徴とするところは，前記試料４と前記アイ
リス型スリット７との間に前記イオンビーム２と平行に
移動し得るように配置され，前記散乱イオン検出器８側
から前記試料４に入射するイオンビーム２を通過させる
開口９１を備えた円盤状の円盤型スリット（可動板状ス
リットの具体例）９と，前記試料４と前記円盤型スリッ
ト９との間に前記イオンビーム２と平行に移動し得るよ
うに配置され，前記散乱イオン検出器８側から前記試料
４に入射するイオンビーム２を通過させる開口１０１を
備えた筒状の円筒型スリット（可動筒状スリットの具体
例）１０とを具備する点である。
明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な例であっ
て，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。ここに，図１は本発明の実施の形態に係る平行磁場
型ラザフォード後方散乱分析装置の要部を説明するため
の図である。本発明の実施の形態に係る平行磁場型ラザ
フォード後方散乱分析装置の基本的な構成は，従来の平
行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置と同様である。
図１に示しているのは，イオンビーム２，試料４と，従
来の平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置と同様
の，電磁石（磁場発生手段の具体例）６，アイリス型ス
リット（弁別用スリットの具体例）７，及び散乱イオン
検出器８と，本発明の実施の形態に係る平行磁場型ラザ
フォード後方散乱分析装置の特徴的な構成である。前記
散乱イオン検出器８は，前記イオンビーム２が入射した
試料４にて後方散乱された散乱イオンを検出するための
ものであり，前記電磁石７は，前記イオンビーム２と平
行な矢印Ｂ方向に向く磁場を少なくとも前記試料４から
前記散乱イオン検出器８にかけて発生させる。また，前
記アイリス型スリット７は，前記試料４と前記散乱イオ
ン検出器８との間の前記散乱イオン検出器８に対して予
め定められた位置に配置され，前記散乱イオン検出器８
側から前記試料４に入射する前記イオンビーム２を通過
させると共に，前記電磁石６の磁場により前記イオンビ
ーム２のビーム軸に収束した特定のエネルギーと散乱角
を有する前記散乱イオンを前記散乱イオン検出器８側に
通過させるための開口７１を備えた円盤状のものであ
る。 （収束回数の異なる散乱イオンの弁別）そして，本発明
の実施の形態に係る平行磁場型ラザフォード後方散乱分
析装置が，特徴とするところは，前記試料４と前記アイ
リス型スリット７との間に前記イオンビーム２と平行に
移動し得るように配置され，前記散乱イオン検出器８側
から前記試料４に入射するイオンビーム２を通過させる
開口９１を備えた円盤状の円盤型スリット（可動板状ス
リットの具体例）９と，前記試料４と前記円盤型スリッ
ト９との間に前記イオンビーム２と平行に移動し得るよ
うに配置され，前記散乱イオン検出器８側から前記試料
４に入射するイオンビーム２を通過させる開口１０１を
備えた筒状の円筒型スリット（可動筒状スリットの具体
例）１０とを具備する点である。
【００１２】以下，本発明の実施の形態に係る平行磁場
型ラザフォード公報散乱分析装置の詳細について説明す
る。一般に，一様な平行磁場中においては，微小点から
生成された荷電粒子は必ず磁場と平行な軸に収束する。
前記平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置について
言い換えれば，前記電磁石６によって発生する一様で平
行な矢印Ｂ方向に向く磁場中においては，前記磁場と平
行な前記イオンビーム２が入射した前記試料４にて散乱
された散乱イオンは，必ず前記イオンビーム２のビーム
軸上に収束する。さらに，前記試料４と前記アイリス型
スリット７との距離をＬで表すとき，前記アイリス型ス
リット７の開口７１を通過する散乱イオンは，前記距離
Ｌの整数分の１の間隔（Ｌ／Ｎ，ただしＮは整数であ
る）で，前記ビーム軸に対して収束する。前記整数Ｎが
収束回数となる。このような収束回数Ｎが異なる多数の
散乱イオンのうちの一部は，前記円筒型スリット１０に
衝突する。前記円筒型スリット１０の軸方向の長さをＬ
ｓで表すとき，次式（１）を満たすＮ回以上の収束周期
の散乱イオンは，収束周期が短いために必ず前記円筒型
スリット１０に衝突し，前記アイリス型スリット７には
到達しない。 Ｌｓ＞Ｌ／Ｎ （１） 例えば前記円筒型スリット１０の軸方向の長さＬｓを次
式（２）を満たすように定めると，６回以上収束する全
ての散乱イオンを排除することができる。 Ｌ／６＜Ｌｓ＜Ｌ／３ （２） また，収束回数が偶数のとき，散乱イオンは，必ず前記
試料４と前記アイリス型スリット７との間の中央にあた
る位置で収束することになる。このため，前記試料４と
前記アイリス型スリット７との間の中央にあたる位置に
前記円筒型スリット１０を配置すれば，前記円筒型スリ
ット１０に収束回数が偶数回数の散乱イオンを衝突させ
て，前記アイリス型スリット７に到達するのを阻止する
ことができる。さらに，前記円盤型スリット９を，前記
アイリス型スリット７の直近から収束回数が１回のイオ
ンが開口９１を通過しない所まで，前記試料４側に配置
すれば，収束回数が１回の散乱イオンを前記円盤型スリ
ット９に衝突させ，前記アイリス型スリット７に到達す
るのを阻止することができる。結局のところ，上式
（２）を満たすような前記円筒型スリット１０を用いる
と，前記円筒型スリット１０と前記アイリス型スリット
７との位置関係を適当に定めることにより，収束回数が
１，２，３，５の散乱イオンを弁別することが可能にな
る。
型ラザフォード公報散乱分析装置の詳細について説明す
る。一般に，一様な平行磁場中においては，微小点から
生成された荷電粒子は必ず磁場と平行な軸に収束する。
前記平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置について
言い換えれば，前記電磁石６によって発生する一様で平
行な矢印Ｂ方向に向く磁場中においては，前記磁場と平
行な前記イオンビーム２が入射した前記試料４にて散乱
された散乱イオンは，必ず前記イオンビーム２のビーム
軸上に収束する。さらに，前記試料４と前記アイリス型
スリット７との距離をＬで表すとき，前記アイリス型ス
リット７の開口７１を通過する散乱イオンは，前記距離
Ｌの整数分の１の間隔（Ｌ／Ｎ，ただしＮは整数であ
る）で，前記ビーム軸に対して収束する。前記整数Ｎが
収束回数となる。このような収束回数Ｎが異なる多数の
散乱イオンのうちの一部は，前記円筒型スリット１０に
衝突する。前記円筒型スリット１０の軸方向の長さをＬ
ｓで表すとき，次式（１）を満たすＮ回以上の収束周期
の散乱イオンは，収束周期が短いために必ず前記円筒型
スリット１０に衝突し，前記アイリス型スリット７には
到達しない。 Ｌｓ＞Ｌ／Ｎ （１） 例えば前記円筒型スリット１０の軸方向の長さＬｓを次
式（２）を満たすように定めると，６回以上収束する全
ての散乱イオンを排除することができる。 Ｌ／６＜Ｌｓ＜Ｌ／３ （２） また，収束回数が偶数のとき，散乱イオンは，必ず前記
試料４と前記アイリス型スリット７との間の中央にあた
る位置で収束することになる。このため，前記試料４と
前記アイリス型スリット７との間の中央にあたる位置に
前記円筒型スリット１０を配置すれば，前記円筒型スリ
ット１０に収束回数が偶数回数の散乱イオンを衝突させ
て，前記アイリス型スリット７に到達するのを阻止する
ことができる。さらに，前記円盤型スリット９を，前記
アイリス型スリット７の直近から収束回数が１回のイオ
ンが開口９１を通過しない所まで，前記試料４側に配置
すれば，収束回数が１回の散乱イオンを前記円盤型スリ
ット９に衝突させ，前記アイリス型スリット７に到達す
るのを阻止することができる。結局のところ，上式
（２）を満たすような前記円筒型スリット１０を用いる
と，前記円筒型スリット１０と前記アイリス型スリット
７との位置関係を適当に定めることにより，収束回数が
１，２，３，５の散乱イオンを弁別することが可能にな
る。
【００１３】弁別が可能となることの説明を具体的に行
うために，図２に前記円筒型スリットと前記円盤型スリ
ットとの位置関係を３例示す。なお，図５と同様，図２
における符号５１は収束回数が１回の散乱イオンの軌道
を，符号５２は収束回数が２回の散乱イオンの軌道を，
符号５３は収束回数が３回の散乱イオンの軌道を，符号
５４は収束回数が４回の散乱イオンの軌道をそれぞれ表
す。前記円筒型スリット１０が上式（２）を満たすよう
なものであれば，収束回数が６回以上の散乱イオンは前
記円筒型スリット１０に衝突し，前記アイリス型スリッ
ト７には到達しないので，以降では収束回数が５回以下
の散乱イオンのみを考慮する。例えば図２（ａ）の例で
は，前記円筒型スリット１０の先端１０２が，前記試料
４と前記アイリス型スリット７との間の中央にあたる位
置から，やや前記試料４側に配置されている。また，前
記円盤型スリット９は，前記アイリス型スリット７の直
近まで退避している。この配置では，前記円筒型スリッ
ト１０が前記試料４と前記アイリス型スリット７との間
の中央にあたる位置を遮るので，収束回数が偶数である
散乱イオン５２，５４は前記円筒型スリット１０に衝突
する。また，散乱イオン５の収束回数が３の場合，前記
試料４と前記アイリス型スリット７との間の中央にあた
る位置からＬ／６の位置で収束する。前記円筒型スリッ
ト１０の軸方向長さＬｓはＬ／６より大きいので，図２
（ａ）の円筒型スリット１０の配置では，収束回数３の
散乱イオン５３も前記円筒型スリット１０に衝突する。
散乱イオン５の収束回数が５の場合の軌道は，図２に示
していないが，収束回数が５の散乱イオンが収束する位
置と，前記試料４と前記アイリス型スリット７との間の
中央にあたる位置との距離は，収束回数が３の散乱イオ
ン５３の場合よりも小さくなるため，収束回数が５の散
乱イオンも前記円筒型スリット１０に衝突する。図２
（ａ）の例についてまとめると，前記円筒型スリット１
０によって収束回数が２回以上の散乱イオンは全て阻止
される。このとき，前記円盤型スリット９を前記アイリ
ス型スリット７の直近に退避させれば，前記円盤型スリ
ット９の開口９１を収束回数が１回の散乱イオン５１が
通過して，前記散乱イオン５１のみが前記アイリス型ス
リット７に到達する。すなわち，図２（ａ）の例では，
収束回数が１回の散乱イオン５１のみが弁別される。ま
た，図２（ｂ）の例では，前記円筒型スリット１０の後
端１０３が，前記試料４と前記アイリス型スリット７と
の間の中央にあたる位置を遮らない程度に，前記試料４
側に配置されている。また，前記円盤型スリット９は，
前記試料４と前記アイリス型スリット７との間の中央に
あたる位置に配置されている。この配置では，収束回数
が１回の散乱イオン５１は，前記円盤型スリット９に衝
突し，前記アイリス型スリット７に到達しない。また，
収束回数が３回，４回，５回の散乱イオンは，前記円筒
型スリット１０に衝突し，前記アイリス型スリット７に
到達しない。図２（ｂ）の例では，前記円盤型スリット
９によって収束回数１回の散乱イオンが阻止され，ま
た，前記円筒型スリット１０によって収束回数が３，
４，５回の散乱イオンは阻止される。このとき，収束回
数が２回の散乱イオン５２のみが，前記円筒型スリット
１０に衝突せず，前記円盤型スリット９の開口９１を通
過する。すなわち，図２（ａ）の例では，収束回数が２
回の散乱イオン５２のみが弁別される。また，図２
（ｃ）の例では，前記円筒型スリット１０の中央位置
が，前記試料４と前記アイリス型スリット７との間の中
央にあたる位置に配置されている。また，前記円盤型ス
リット９は前記アイリス型スリット７の直近から離れた
前記試料４側の位置に配置されている。この配置では，
収束回数が１回の散乱イオン５１は，前記円盤型スリッ
ト９に衝突し，前記アイリス型スリット７に到達しな
い。また，前記円筒型スリット１０が前記試料４と前記
アイリス型スリット７との間の中央にあたる位置を遮る
ので，収束回数が偶数である散乱イオン５２，５４は前
記円筒型スリット１０に衝突する。また，収束回数が３
の散乱イオン５３は，前記円筒型スリット１０の軸方向
長さＬｓがＬ／３より小さいので，前記円筒型スリット
１０に衝突しない。さらに，収束回数が５の散乱イオン
は，収束する位置が前記散乱イオン５３より前記試料４
と前記アイリス型スリット７との間の中央にあたる位置
に近く，前記円筒型スリット１０の軸方向長さＬｓによ
っては衝突してしまう場合がある。前記円筒型スリット
１０の軸方向長さＬｓがＬ／５より小さければ，収束回
数が５の散乱イオンも衝突しない。このとき，収束回数
が３の散乱イオン５３，又は収束回数が５の散乱イオン
のいずれかが前記開口９１を通過するように前記円盤型
スリット９を配置すれば，他方は前記円盤型スリット９
に衝突するから，収束回数が３又は５の散乱イオンを弁
別することができる。このように，本発明の実施の形態
に係る平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置では，
散乱イオン検出器側から試料に入射するイオンビームを
通過させる開口を備えた円盤型スリットが，前記試料と
アイリス型スリットとの間に前記イオンビームと平行に
移動し得るように配置され，前記散乱イオン検出器側か
ら試料に入射するイオンビームを通過させる開口を備え
た円筒型スリットが，前記試料と前記円筒型スリットと
の間に前記イオンビームと平行に移動し得るように配置
され，さらに前記円筒型スリットの軸方向の長さＬｓ
が，前記散乱イオン検出器と前記試料との間の距離Ｌに
対し，１／６Ｌ＜Ｌｓ＜１／３Ｌの関係を満たすように
定められるため，収束回数が１，２，３，５の散乱イオ
ンを弁別することができる。その結果，好適にエネルギ
ー分析を行うことが可能となる。なお，前記実施の形態
は好ましい例であり，本発明における可動板状スリッ
ト，及び可動筒状スリットは，それぞれ前記円盤型スリ
ット，及び前記円筒型スリットの構成に限られるもので
はない。
うために，図２に前記円筒型スリットと前記円盤型スリ
ットとの位置関係を３例示す。なお，図５と同様，図２
における符号５１は収束回数が１回の散乱イオンの軌道
を，符号５２は収束回数が２回の散乱イオンの軌道を，
符号５３は収束回数が３回の散乱イオンの軌道を，符号
５４は収束回数が４回の散乱イオンの軌道をそれぞれ表
す。前記円筒型スリット１０が上式（２）を満たすよう
なものであれば，収束回数が６回以上の散乱イオンは前
記円筒型スリット１０に衝突し，前記アイリス型スリッ
ト７には到達しないので，以降では収束回数が５回以下
の散乱イオンのみを考慮する。例えば図２（ａ）の例で
は，前記円筒型スリット１０の先端１０２が，前記試料
４と前記アイリス型スリット７との間の中央にあたる位
置から，やや前記試料４側に配置されている。また，前
記円盤型スリット９は，前記アイリス型スリット７の直
近まで退避している。この配置では，前記円筒型スリッ
ト１０が前記試料４と前記アイリス型スリット７との間
の中央にあたる位置を遮るので，収束回数が偶数である
散乱イオン５２，５４は前記円筒型スリット１０に衝突
する。また，散乱イオン５の収束回数が３の場合，前記
試料４と前記アイリス型スリット７との間の中央にあた
る位置からＬ／６の位置で収束する。前記円筒型スリッ
ト１０の軸方向長さＬｓはＬ／６より大きいので，図２
（ａ）の円筒型スリット１０の配置では，収束回数３の
散乱イオン５３も前記円筒型スリット１０に衝突する。
散乱イオン５の収束回数が５の場合の軌道は，図２に示
していないが，収束回数が５の散乱イオンが収束する位
置と，前記試料４と前記アイリス型スリット７との間の
中央にあたる位置との距離は，収束回数が３の散乱イオ
ン５３の場合よりも小さくなるため，収束回数が５の散
乱イオンも前記円筒型スリット１０に衝突する。図２
（ａ）の例についてまとめると，前記円筒型スリット１
０によって収束回数が２回以上の散乱イオンは全て阻止
される。このとき，前記円盤型スリット９を前記アイリ
ス型スリット７の直近に退避させれば，前記円盤型スリ
ット９の開口９１を収束回数が１回の散乱イオン５１が
通過して，前記散乱イオン５１のみが前記アイリス型ス
リット７に到達する。すなわち，図２（ａ）の例では，
収束回数が１回の散乱イオン５１のみが弁別される。ま
た，図２（ｂ）の例では，前記円筒型スリット１０の後
端１０３が，前記試料４と前記アイリス型スリット７と
の間の中央にあたる位置を遮らない程度に，前記試料４
側に配置されている。また，前記円盤型スリット９は，
前記試料４と前記アイリス型スリット７との間の中央に
あたる位置に配置されている。この配置では，収束回数
が１回の散乱イオン５１は，前記円盤型スリット９に衝
突し，前記アイリス型スリット７に到達しない。また，
収束回数が３回，４回，５回の散乱イオンは，前記円筒
型スリット１０に衝突し，前記アイリス型スリット７に
到達しない。図２（ｂ）の例では，前記円盤型スリット
９によって収束回数１回の散乱イオンが阻止され，ま
た，前記円筒型スリット１０によって収束回数が３，
４，５回の散乱イオンは阻止される。このとき，収束回
数が２回の散乱イオン５２のみが，前記円筒型スリット
１０に衝突せず，前記円盤型スリット９の開口９１を通
過する。すなわち，図２（ａ）の例では，収束回数が２
回の散乱イオン５２のみが弁別される。また，図２
（ｃ）の例では，前記円筒型スリット１０の中央位置
が，前記試料４と前記アイリス型スリット７との間の中
央にあたる位置に配置されている。また，前記円盤型ス
リット９は前記アイリス型スリット７の直近から離れた
前記試料４側の位置に配置されている。この配置では，
収束回数が１回の散乱イオン５１は，前記円盤型スリッ
ト９に衝突し，前記アイリス型スリット７に到達しな
い。また，前記円筒型スリット１０が前記試料４と前記
アイリス型スリット７との間の中央にあたる位置を遮る
ので，収束回数が偶数である散乱イオン５２，５４は前
記円筒型スリット１０に衝突する。また，収束回数が３
の散乱イオン５３は，前記円筒型スリット１０の軸方向
長さＬｓがＬ／３より小さいので，前記円筒型スリット
１０に衝突しない。さらに，収束回数が５の散乱イオン
は，収束する位置が前記散乱イオン５３より前記試料４
と前記アイリス型スリット７との間の中央にあたる位置
に近く，前記円筒型スリット１０の軸方向長さＬｓによ
っては衝突してしまう場合がある。前記円筒型スリット
１０の軸方向長さＬｓがＬ／５より小さければ，収束回
数が５の散乱イオンも衝突しない。このとき，収束回数
が３の散乱イオン５３，又は収束回数が５の散乱イオン
のいずれかが前記開口９１を通過するように前記円盤型
スリット９を配置すれば，他方は前記円盤型スリット９
に衝突するから，収束回数が３又は５の散乱イオンを弁
別することができる。このように，本発明の実施の形態
に係る平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置では，
散乱イオン検出器側から試料に入射するイオンビームを
通過させる開口を備えた円盤型スリットが，前記試料と
アイリス型スリットとの間に前記イオンビームと平行に
移動し得るように配置され，前記散乱イオン検出器側か
ら試料に入射するイオンビームを通過させる開口を備え
た円筒型スリットが，前記試料と前記円筒型スリットと
の間に前記イオンビームと平行に移動し得るように配置
され，さらに前記円筒型スリットの軸方向の長さＬｓ
が，前記散乱イオン検出器と前記試料との間の距離Ｌに
対し，１／６Ｌ＜Ｌｓ＜１／３Ｌの関係を満たすように
定められるため，収束回数が１，２，３，５の散乱イオ
ンを弁別することができる。その結果，好適にエネルギ
ー分析を行うことが可能となる。なお，前記実施の形態
は好ましい例であり，本発明における可動板状スリッ
ト，及び可動筒状スリットは，それぞれ前記円盤型スリ
ット，及び前記円筒型スリットの構成に限られるもので
はない。
【００１４】（散乱イオンのエネルギースペクトル測
定）次に，前記散乱イオン検出器８として，その中央部
に前記イオンビーム２を通過させる開口を有する２次元
のイオン検出器を用いた場合の前記散乱イオンの選別
（分別）方法について説明する。前記散乱イオン検出器
８として２次元のイオン検出器を用いた場合には，前記
電磁石６による磁場強度や，前記試料４〜前記スリット
７〜前記散乱イオン検出器８間の距離を変化させる必要
がない。以下，これについて説明する。前記散乱イオン
が前記散乱イオン検出器８に到達した位置の前記イオン
ビーム２のビーム軸からの距離ｒは，前述した（ａ５）
式で表される。ここでｒは，２次元のイオン検出器であ
る前記散乱イオン検出器８により検出したイオンの位置
（ｘ，ｙ）（ｚ軸＝ビーム軸とする）から，ｒ＝√（ｘ
2＋ｙ2）により求まるので，ｒが求まれば，（ａ５）式
により，その位置（ビーム軸からの距離がｒの位置）に
到達した前記散乱イオンのエネルギーが求まる。そし
て，例えば，同じ散乱角度のＨｅ+イオンについて，２
テスラ前後の磁場強度下で３００ｋｅＶのイオンと２９
９ｋｅＶのイオンとを選別（エネルギー分解能ΔＥ／Ｅ
＝０．３％）するためには，前記散乱イオン検出器８の
位置検出分解能（例えば，前記マイクロチャンネルプレ
ートにおける前記微細検出管の間隔）が０．３３ｍｍ程
度であれば足り，この程度の位置検出分解能を有する２
次元のイオン検出器を構成することは容易である。仮
に，前記試料４〜前記スリット７間の距離Ｌを３５０ｍ
ｍ，前記スリット７〜前記散乱イオン検出器８間の距離
ｌを１２０ｍｍ，前記磁場強度Ｂを２テスラ，前記散乱
イオン検出器８の検出範囲の半径を１００ｍｍ，その位
置検出分解能を０．３３ｍｍとすれば，１ｋｅＶ以下の
前記エネルギー分解能ΔＥ／Ｅで，１５０ｋｅＶ〜３０
０ｋｅＶの範囲の散乱Ｈｅ +イオンを１度に測定するこ
とが可能となり，従来，１５０回の測定を要して得られ
たデータを１回の測定で得られることになる。これによ
り，磁場強度や，前記試料４等の位置関係を変化させる
手間が省けるとともに，試料へのイオン照射時間が短縮
され，試料表面の汚染を最小限に抑えることができる。
さらに，前記マイクロチャンネルプレート等である２次
元の前記散乱イオン検出器８の位置検出分解能を０．３
３ｍｍより小さくすることも可能であり，従来の方法で
は困難であった１ｋｅＶ以下のエネルギー分解能を得る
ことも可能となる。上述した前記散乱イオンの検出位置
に基づくエネルギーの計算（即ち，エネルギースペクト
ルの測定）は，例えば，前記散乱イオン検出器８による
検出量データを取り込むインターフェースを備えた計算
機等（前記エネルギースペクトル測定手段の一例）によ
り実行すればよい。
定）次に，前記散乱イオン検出器８として，その中央部
に前記イオンビーム２を通過させる開口を有する２次元
のイオン検出器を用いた場合の前記散乱イオンの選別
（分別）方法について説明する。前記散乱イオン検出器
８として２次元のイオン検出器を用いた場合には，前記
電磁石６による磁場強度や，前記試料４〜前記スリット
７〜前記散乱イオン検出器８間の距離を変化させる必要
がない。以下，これについて説明する。前記散乱イオン
が前記散乱イオン検出器８に到達した位置の前記イオン
ビーム２のビーム軸からの距離ｒは，前述した（ａ５）
式で表される。ここでｒは，２次元のイオン検出器であ
る前記散乱イオン検出器８により検出したイオンの位置
（ｘ，ｙ）（ｚ軸＝ビーム軸とする）から，ｒ＝√（ｘ
2＋ｙ2）により求まるので，ｒが求まれば，（ａ５）式
により，その位置（ビーム軸からの距離がｒの位置）に
到達した前記散乱イオンのエネルギーが求まる。そし
て，例えば，同じ散乱角度のＨｅ+イオンについて，２
テスラ前後の磁場強度下で３００ｋｅＶのイオンと２９
９ｋｅＶのイオンとを選別（エネルギー分解能ΔＥ／Ｅ
＝０．３％）するためには，前記散乱イオン検出器８の
位置検出分解能（例えば，前記マイクロチャンネルプレ
ートにおける前記微細検出管の間隔）が０．３３ｍｍ程
度であれば足り，この程度の位置検出分解能を有する２
次元のイオン検出器を構成することは容易である。仮
に，前記試料４〜前記スリット７間の距離Ｌを３５０ｍ
ｍ，前記スリット７〜前記散乱イオン検出器８間の距離
ｌを１２０ｍｍ，前記磁場強度Ｂを２テスラ，前記散乱
イオン検出器８の検出範囲の半径を１００ｍｍ，その位
置検出分解能を０．３３ｍｍとすれば，１ｋｅＶ以下の
前記エネルギー分解能ΔＥ／Ｅで，１５０ｋｅＶ〜３０
０ｋｅＶの範囲の散乱Ｈｅ +イオンを１度に測定するこ
とが可能となり，従来，１５０回の測定を要して得られ
たデータを１回の測定で得られることになる。これによ
り，磁場強度や，前記試料４等の位置関係を変化させる
手間が省けるとともに，試料へのイオン照射時間が短縮
され，試料表面の汚染を最小限に抑えることができる。
さらに，前記マイクロチャンネルプレート等である２次
元の前記散乱イオン検出器８の位置検出分解能を０．３
３ｍｍより小さくすることも可能であり，従来の方法で
は困難であった１ｋｅＶ以下のエネルギー分解能を得る
ことも可能となる。上述した前記散乱イオンの検出位置
に基づくエネルギーの計算（即ち，エネルギースペクト
ルの測定）は，例えば，前記散乱イオン検出器８による
検出量データを取り込むインターフェースを備えた計算
機等（前記エネルギースペクトル測定手段の一例）によ
り実行すればよい。
【００１５】（試料の結晶軸検出，軸合わせ）次に，前
記散乱イオン検出器８として，その中央部に前記イオン
ビーム２を通過させる開口を有する２次のイオン検出器
を用いた場合の前記試料４の結晶軸検出及び該結晶軸と
前記イオンビーム２のビーム軸との軸合わせについて説
明する。図７は，前記散乱イオン検出器８に２次元のイ
オン検出器を用いた平行磁場型ラザフォード後方散乱分
析装置の概略構成及び前記散乱イオン検出器８上におけ
るイオン検出量の分布を表す図である。前記イオンビー
ム２のビーム軸が前記試料４の結晶軸と一致していない
（ずれている）場合，イオンの散乱が前記試料４の成分
原子によって阻まれるいわゆるブロッキング現象によ
り，前記試料４の結晶面に沿った方向に散乱される前記
散乱イオンの検出量は低くなる。このため，例えば，前
記イオンビーム２のビーム軸が，前記試料４の＜１１１
＞軸から少しずれている場合，前記散乱イオン検出器８
により検出される前記散乱イオンの検出量の分布を濃度
分布（白抜きの部分が前記散乱イオンの検出量が低い部
分）として示すと，図７（の８ａ）に示すように，前記
散乱イオンの検出量が相対的に低い部分（検出量＝０を
含む）で形成される帯状の低検出量領域（以下，低検出
量ラインＬlowという）が複数形成される。該低検出量
ラインＬlowの特定方法としては，例えば，全体の平均
イオン検出量に対して所定比率以下の部分を前記低検出
量ラインＬlowとする等の方法が考えられる。前記低検
出量ラインＬlowそれぞれは，前記試料４の結晶面それ
ぞれに対応するため，前記イオンビーム２のビーム軸Ｏ
と前記低検出量ラインＬlowが互いに交差する部分の中
心位置Ｏ１（交点）とのずれが，前記ビーム軸Ｏと前記
試料４の結晶軸（＜１１１＞軸）とのずれを表すことに
なる。従って，前記試料４の測定前に，一度だけ前記散
乱イオンの分布を検出することにより，前記ビーム軸Ｏ
と前記低検出量ラインＬlowの交点Ｏ１とのずれ（相対
位置関係）がわかれば，そのずれ分だけ前記イオンビー
ム２が前記試料４に入射する角度を調節することによっ
て前記ビーム軸Ｏと前記試料４の結晶軸とを一致させる
（軸合わせする）ことができる。
記散乱イオン検出器８として，その中央部に前記イオン
ビーム２を通過させる開口を有する２次のイオン検出器
を用いた場合の前記試料４の結晶軸検出及び該結晶軸と
前記イオンビーム２のビーム軸との軸合わせについて説
明する。図７は，前記散乱イオン検出器８に２次元のイ
オン検出器を用いた平行磁場型ラザフォード後方散乱分
析装置の概略構成及び前記散乱イオン検出器８上におけ
るイオン検出量の分布を表す図である。前記イオンビー
ム２のビーム軸が前記試料４の結晶軸と一致していない
（ずれている）場合，イオンの散乱が前記試料４の成分
原子によって阻まれるいわゆるブロッキング現象によ
り，前記試料４の結晶面に沿った方向に散乱される前記
散乱イオンの検出量は低くなる。このため，例えば，前
記イオンビーム２のビーム軸が，前記試料４の＜１１１
＞軸から少しずれている場合，前記散乱イオン検出器８
により検出される前記散乱イオンの検出量の分布を濃度
分布（白抜きの部分が前記散乱イオンの検出量が低い部
分）として示すと，図７（の８ａ）に示すように，前記
散乱イオンの検出量が相対的に低い部分（検出量＝０を
含む）で形成される帯状の低検出量領域（以下，低検出
量ラインＬlowという）が複数形成される。該低検出量
ラインＬlowの特定方法としては，例えば，全体の平均
イオン検出量に対して所定比率以下の部分を前記低検出
量ラインＬlowとする等の方法が考えられる。前記低検
出量ラインＬlowそれぞれは，前記試料４の結晶面それ
ぞれに対応するため，前記イオンビーム２のビーム軸Ｏ
と前記低検出量ラインＬlowが互いに交差する部分の中
心位置Ｏ１（交点）とのずれが，前記ビーム軸Ｏと前記
試料４の結晶軸（＜１１１＞軸）とのずれを表すことに
なる。従って，前記試料４の測定前に，一度だけ前記散
乱イオンの分布を検出することにより，前記ビーム軸Ｏ
と前記低検出量ラインＬlowの交点Ｏ１とのずれ（相対
位置関係）がわかれば，そのずれ分だけ前記イオンビー
ム２が前記試料４に入射する角度を調節することによっ
て前記ビーム軸Ｏと前記試料４の結晶軸とを一致させる
（軸合わせする）ことができる。
【００１６】以下，前記ビーム軸Ｏと前記低検出量ライ
ンＬlowの交点Ｏ１とのずれに基づく軸合わせの方法に
ついて説明する。まず，前記散乱イオン検出器８上にお
いて，前記散乱イオンが検出される位置（ｘ，ｙ）（前
記ビーム軸Ｏをｚ軸とする）と前記ビーム軸Ｏとの距離
ｒは，前述した（ａ４）式で表される。また，前記散乱
イオン検出器８の検出面（ｘ−ｙ平面）方向の角度（即
ち，図９に示すように前記ビーム軸Ｏ方向から見たとき
の角度）をψとし（図８参照），前記検出位置（ｘ，
ｙ）のψ＝ψb’とすると，前記散乱イオンの散乱角度
θの前記散乱イオン検出器８の検出面に平行な方向の角
度成分ψbは，以下のようにして求められる。前述した
（ａ５）式を導出したのと同様に，前記散乱イオンが前
記スリット７を通過後に前記散乱イオン検出器８に到達
するまでの時間をｔ１とすれば，ｌ＝ｖｃｏｓθ・ｔ１
と表されるので，これを（ａ２）式におけるｘ，ｙの式
に代入すれば，ψｂとψb’の差Δψb（図９参照）に関
する次の（ａ６）式が導かれる。
ンＬlowの交点Ｏ１とのずれに基づく軸合わせの方法に
ついて説明する。まず，前記散乱イオン検出器８上にお
いて，前記散乱イオンが検出される位置（ｘ，ｙ）（前
記ビーム軸Ｏをｚ軸とする）と前記ビーム軸Ｏとの距離
ｒは，前述した（ａ４）式で表される。また，前記散乱
イオン検出器８の検出面（ｘ−ｙ平面）方向の角度（即
ち，図９に示すように前記ビーム軸Ｏ方向から見たとき
の角度）をψとし（図８参照），前記検出位置（ｘ，
ｙ）のψ＝ψb’とすると，前記散乱イオンの散乱角度
θの前記散乱イオン検出器８の検出面に平行な方向の角
度成分ψbは，以下のようにして求められる。前述した
（ａ５）式を導出したのと同様に，前記散乱イオンが前
記スリット７を通過後に前記散乱イオン検出器８に到達
するまでの時間をｔ１とすれば，ｌ＝ｖｃｏｓθ・ｔ１
と表されるので，これを（ａ２）式におけるｘ，ｙの式
に代入すれば，ψｂとψb’の差Δψb（図９参照）に関
する次の（ａ６）式が導かれる。
【数６】
この（ａ６）式より，ψbは次の（ａ７）式により求め
ることができる。
ることができる。
【数７】
（ａ５）式及び（ａ７）式により，前記低検出量ライン
Ｌlowの交点Ｏ１の位置情報から，前記散乱イオンのエ
ネルギー，前記散乱イオンの散乱角度θの試料表面に垂
直な方向の角度成分θb，同試料表面に平行な方向の角
度成分ψbを求めることができる。従って，前記ビーム
軸に対する前記試料の角度（即ち，前記ビーム軸が前記
試料に入射する角度）を調節する所定の入射角調節手段
（不図示）により，前記試料をψb方向の軸と前記ビー
ム軸とを含む面に沿った調節角度φ＝θbだけ傾斜させ
る（調節する）ことにより，前記ビーム軸と前記試料の
結晶軸とを一致させることができる。このように，前記
ビーム軸Ｏと前記低検出量ラインＬlowの交点Ｏ１との
ずれ（即ち，座標（ｘ，ｙ））に基づいて軸合わせを行
うことができる。上述した前記散乱イオンの検出量分布
に基づく前記試料の結晶軸の検出，及び前記入射角調節
手段による調節角度の計算は，例えば，前記散乱イオン
検出器８による検出量データを取り込むインターフェー
スを備えた計算機等（前記結晶軸検出手段の一例）によ
り実行すればよい。図１０は，上述した方法で前記試料
の結晶軸と前記ビーム軸Ｏとを一致させたときの前記散
乱イオン検出器８上におけるイオン検出量の分布を濃度
分布（白抜きの部分が前記散乱イオンの検出量が低い部
分）として表したものである。図１０に示すように前記
低検出量ラインＬlowの交点Ｏ１と前記ビーム軸Ｏとが
一致することがわかる。
Ｌlowの交点Ｏ１の位置情報から，前記散乱イオンのエ
ネルギー，前記散乱イオンの散乱角度θの試料表面に垂
直な方向の角度成分θb，同試料表面に平行な方向の角
度成分ψbを求めることができる。従って，前記ビーム
軸に対する前記試料の角度（即ち，前記ビーム軸が前記
試料に入射する角度）を調節する所定の入射角調節手段
（不図示）により，前記試料をψb方向の軸と前記ビー
ム軸とを含む面に沿った調節角度φ＝θbだけ傾斜させ
る（調節する）ことにより，前記ビーム軸と前記試料の
結晶軸とを一致させることができる。このように，前記
ビーム軸Ｏと前記低検出量ラインＬlowの交点Ｏ１との
ずれ（即ち，座標（ｘ，ｙ））に基づいて軸合わせを行
うことができる。上述した前記散乱イオンの検出量分布
に基づく前記試料の結晶軸の検出，及び前記入射角調節
手段による調節角度の計算は，例えば，前記散乱イオン
検出器８による検出量データを取り込むインターフェー
スを備えた計算機等（前記結晶軸検出手段の一例）によ
り実行すればよい。図１０は，上述した方法で前記試料
の結晶軸と前記ビーム軸Ｏとを一致させたときの前記散
乱イオン検出器８上におけるイオン検出量の分布を濃度
分布（白抜きの部分が前記散乱イオンの検出量が低い部
分）として表したものである。図１０に示すように前記
低検出量ラインＬlowの交点Ｏ１と前記ビーム軸Ｏとが
一致することがわかる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明した通り，本発明では，散乱イ
オン検出器側から試料に入射するイオンビームを通過さ
せる開口を備えた板状の可動板状スリットが，前記試料
と弁別用スリットとの間に前記イオンビームと平行に移
動し得るように配置され，前記散乱イオン検出器側から
試料に入射するイオンビームを通過させる開口を備えた
筒状の可動筒状スリットが，前記試料と前記可動板状ス
リットとの間に前記イオンビームと平行に移動し得るよ
うに配置されるため，前記可動板状スリットと前記可動
筒状スリットとの位置関係を適当に設定すれば，前記弁
別用スリットを通過させる特定の収束回数の散乱イオン
を除いた他の収束回数の散乱イオンを，前記可動板状ス
リットか前記可動筒状スリットにあてて，前記可動板状
スリットより前記散乱イオン検出器側に到達するのを防
止することができる。このため，好適にエネルギー分析
を行うことが可能になる。さらに，前記平行磁場型ラザ
フォード後方散乱分析装置において，前記可動筒状スリ
ットの軸方向の長さＬｓを，例えば前記散乱イオン検出
器と前記試料との間の距離Ｌに対し，１／６Ｌ＜Ｌｓ＜
１／３Ｌの関係を満たすように定めれば，収束回数が
１，２，３，５の散乱イオンを弁別することが可能とな
る。
オン検出器側から試料に入射するイオンビームを通過さ
せる開口を備えた板状の可動板状スリットが，前記試料
と弁別用スリットとの間に前記イオンビームと平行に移
動し得るように配置され，前記散乱イオン検出器側から
試料に入射するイオンビームを通過させる開口を備えた
筒状の可動筒状スリットが，前記試料と前記可動板状ス
リットとの間に前記イオンビームと平行に移動し得るよ
うに配置されるため，前記可動板状スリットと前記可動
筒状スリットとの位置関係を適当に設定すれば，前記弁
別用スリットを通過させる特定の収束回数の散乱イオン
を除いた他の収束回数の散乱イオンを，前記可動板状ス
リットか前記可動筒状スリットにあてて，前記可動板状
スリットより前記散乱イオン検出器側に到達するのを防
止することができる。このため，好適にエネルギー分析
を行うことが可能になる。さらに，前記平行磁場型ラザ
フォード後方散乱分析装置において，前記可動筒状スリ
ットの軸方向の長さＬｓを，例えば前記散乱イオン検出
器と前記試料との間の距離Ｌに対し，１／６Ｌ＜Ｌｓ＜
１／３Ｌの関係を満たすように定めれば，収束回数が
１，２，３，５の散乱イオンを弁別することが可能とな
る。
【００１８】また，前記散乱イオン検出器として，試料
に入射するイオンビームを通過させる開口を備えた２次
元のイオン検出器を用いれば，１回の測定で広範囲のエ
ネルギースペクトルを測定できるので，測定工数を大幅
に縮減できるとともに，試料へのイオンビーム照射時間
を短縮できるので，試料表面の汚染も最小限に抑えるこ
とができる。さらに，前記散乱イオン検出器の位置検出
分解能を上げる（例えば，０．３３ｍｍ以下）ことによ
り，従来困難であった１ｋｅＶ以下の高分解能でエネル
ギーエネルギースペクトルを測定することが可能とな
る。また，前記２次元のイオン検出器を用いることによ
り，Ｘ線源及びＸ線検出装置を設けたり，試料を回転さ
せながら散乱イオン検出を長時間行う必要がなく，シン
プルな構成で間便かつ短時間で，しかも試料表面の汚染
を最小限に抑えながら試料の結晶軸を検出して該結晶軸
とイオンビームとの軸合わせを行うことができる。
に入射するイオンビームを通過させる開口を備えた２次
元のイオン検出器を用いれば，１回の測定で広範囲のエ
ネルギースペクトルを測定できるので，測定工数を大幅
に縮減できるとともに，試料へのイオンビーム照射時間
を短縮できるので，試料表面の汚染も最小限に抑えるこ
とができる。さらに，前記散乱イオン検出器の位置検出
分解能を上げる（例えば，０．３３ｍｍ以下）ことによ
り，従来困難であった１ｋｅＶ以下の高分解能でエネル
ギーエネルギースペクトルを測定することが可能とな
る。また，前記２次元のイオン検出器を用いることによ
り，Ｘ線源及びＸ線検出装置を設けたり，試料を回転さ
せながら散乱イオン検出を長時間行う必要がなく，シン
プルな構成で間便かつ短時間で，しかも試料表面の汚染
を最小限に抑えながら試料の結晶軸を検出して該結晶軸
とイオンビームとの軸合わせを行うことができる。
【図１】 本発明の実施の形態に係る平行磁場型ラザフ
ォード後方散乱分析装置の要部を説明するための図。
ォード後方散乱分析装置の要部を説明するための図。
【図２】 収束回数が異なる散乱イオンの弁別を具体的
に説明するための図。
に説明するための図。
【図３】 従来の平行磁場型ラザフォード後方散乱分析
装置の概略構成例を示す図。
装置の概略構成例を示す図。
【図４】 散乱イオン検出器の簡略的な外観の一例を示
す図。
す図。
【図５】 収束回数が異なる散乱イオンの描く軌道を示
す図。
す図。
【図６】 散乱イオンのエネルギーと散乱イオン検出器
の中心からの距離との関係を収束回数の異なる散乱イオ
ン毎に示す図。
の中心からの距離との関係を収束回数の異なる散乱イオ
ン毎に示す図。
【図７】 散乱イオン検出器に２次元のイオン検出器を
用いた平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置の概略
構成及び散乱イオン検出器上におけるイオン検出量の分
布を表す図。
用いた平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置の概略
構成及び散乱イオン検出器上におけるイオン検出量の分
布を表す図。
【図８】 イオンビームのビーム軸方向から見た試料表
面からの散乱イオンの散乱角度を表す図。
面からの散乱イオンの散乱角度を表す図。
【図９】 イオンビームのビーム軸方向から見た散乱イ
オンの散乱角度と散乱イオンが検出器に到達した位置の
角度との差を表した図。
オンの散乱角度と散乱イオンが検出器に到達した位置の
角度との差を表した図。
【図１０】 試料の結晶軸とイオンビームのビーム軸と
を一致させたときの散乱イオン検出器上におけるイオン
検出量の分布を表す図。
を一致させたときの散乱イオン検出器上におけるイオン
検出量の分布を表す図。
２…イオンビーム
４…試料
６…電磁石
７…アイリス型スリット（アパーチャ）
８…散乱イオン検出器
９…円盤型スリット
１０…円筒型スリット
９１，１０１…開口
Ｏ…イオンビームのビーム軸
８ａ…散乱イオン検出器上におけるイオン検出量の分布
（濃度分布）
（濃度分布）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 井上 憲一
兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号
株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
Ｆターム(参考） 2G001 AA05 BA15 CA05 DA09 GA02
GA10 GA14 KA08 SA01 SA30
5C033 RR04 RR10
5C038 KK12 KK13 KK17 KK20
Claims (13)
- 【請求項１】 イオンビームが入射した試料にて後方散
乱された散乱イオンを検出するための散乱イオン検出器
と，前記イオンビームと平行な磁場を少なくとも前記試
料から前記散乱イオン検出器にかけて発生させる磁場発
生手段と，前記試料と前記散乱イオン検出器との間の前
記散乱イオン検出器に対して予め定められた位置に配置
され，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入射する
前記イオンビームを通過させると共に，前記磁場発生手
段の磁場により前記イオンビームのビーム軸に収束した
特定のエネルギーと散乱角を有する前記散乱イオンを前
記散乱イオン検出器側に通過させるための開口を備えた
板状の弁別用スリットと，を具備してなる平行磁場型ラ
ザフォード後方散乱分析装置において，前記試料と前記
弁別用スリットとの間に前記イオンビームと平行に移動
し得るように配置され，前記散乱イオン検出器側から前
記試料に入射するイオンビームを通過させる開口を備え
た筒状の可動筒状スリットと，前記試料と前記可動板状
スリットとの間に前記イオンビームと平行に移動し得る
ように配置され，前記散乱イオン検出器側から前記試料
に入射するイオンビームを通過させる開口を備えた筒状
の可動筒状スリットと，を具備してなることを特徴とす
る平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置。 - 【請求項２】 前記可動筒状スリットの軸方向の長さＬ
ｓが，前記弁別用スリットと前記試料との間の距離Ｌに
対し，１／６Ｌ＜Ｌｓ＜１／３Ｌの関係を満たすように
定められた請求項１記載の平行磁場型ラザフォード後方
散乱分析装置。 - 【請求項３】 前記散乱イオン検出器が，２次元のイオ
ン検出器である請求項１又は２のいずれかに記載の平行
磁場型ラザフォード後方散乱分析装置。 - 【請求項４】 前記散乱イオン検出器により検出された
前記散乱イオンの検出位置に基づいて，前記散乱イオン
のエネルギースペクトルを測定するエネルギースペクト
ル測定手段を具備してなる請求項１〜３のいずれかに記
載の平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置。 - 【請求項５】 イオンビームが入射した試料にて後方散
乱された散乱イオンを検出するための散乱イオン検出器
と，前記イオンビームと平行な磁場を少なくとも前記試
料から前記散乱イオン検出器にかけて発生させる磁場発
生手段と，前記試料と前記散乱イオン検出器との間の前
記散乱イオン検出器に対して予め定められた位置に配置
され，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入射する
前記イオンビームを通過させると共に，前記磁場発生手
段の磁場により前記イオンビームのビーム軸に収束した
特定のエネルギーと散乱角を有する前記散乱イオンを前
記散乱イオン検出器側に通過させるための開口を備えた
板状の弁別用スリットと，を具備してなる平行磁場型ラ
ザフォード後方散乱分析装置において，前記散乱イオン
検出器が，２次元のイオン検出器であることを特徴とす
る平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置。 - 【請求項６】 前記散乱イオン検出器により検出された
前記散乱イオンの検出位置に基づいて，前記散乱イオン
のエネルギースペクトルを測定するエネルギースペクト
ル測定手段を具備してなる請求項５に記載の平行磁場型
ラザフォード後方散乱分析装置。 - 【請求項７】 前記散乱イオン検出器により検出される
散乱イオンの検出量分布に基づいて前記試料の結晶軸を
検出する結晶軸検出手段を具備してなる請求項５又は６
のいずれかに記載の平行磁場型ラザフォード後方散乱分
析装置。 - 【請求項８】 前記結晶軸検出手段が，前記散乱イオン
の検出量が相対的に低い部分で形成される複数の帯状の
低検出量領域を検出し，該低検出量領域に基づいて前記
試料の結晶軸を検出するものである請求項７に記載の平
行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置。 - 【請求項９】 前記結晶軸検出手段が，複数の前記低検
出量領域が互いに交差する部分の中心位置と前記散乱イ
オン検出器を通過する前記イオンビームのビーム軸との
ずれに基づいて前記試料の結晶軸を検出するものである
請求項８に記載の平行磁場型ラザフォード後方散乱分析
装置。 - 【請求項１０】 前記結晶軸検出手段の検出結果に基づ
いて，前記イオンビームのビーム軸が前記試料に入射す
る角度を調節する入射角調節手段を具備してなる請求項
７〜９のいずれかに記載の平行磁場型ラザフォード後方
散乱分析装置。 - 【請求項１１】 イオンビームが入射した試料にて後方
散乱された散乱イオンを検出するための散乱イオン検出
器と，前記イオンビームと平行な磁場を少なくとも前記
試料から前記散乱イオン検出器にかけて発生させる磁場
発生手段と，前記試料と前記散乱イオン検出器との間の
前記散乱イオン検出器に対して予め定められた位置に配
置され，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入射す
る前記イオンビームを通過させると共に，前記磁場発生
手段の磁場により前記イオンビームのビーム軸に収束し
た特定のエネルギーと散乱角を有する前記散乱イオンを
前記散乱イオン検出器側に通過させるための開口を備え
た板状の弁別用スリットと，を具備してなる平行磁場型
ラザフォード後方散乱分析装置を用いた散乱イオンのエ
ネルギースペクトル測定方法であって，２次元のイオン
検出器である前記散乱イオン検出器により検出される散
乱イオンの検出位置に基づいて，前記散乱イオンのエネ
ルギースペクトルを測定してなることを特徴とする平行
磁場型ラザフォード後方散乱分析装置を用いた散乱イオ
ンのエネルギースペクトル測定方法。 - 【請求項１２】 イオンビームが入射した試料にて後方
散乱された散乱イオンを検出するための散乱イオン検出
器と，前記イオンビームと平行な磁場を少なくとも前記
試料から前記散乱イオン検出器にかけて発生させる磁場
発生手段と，前記試料と前記散乱イオン検出器との間の
前記散乱イオン検出器に対して予め定められた位置に配
置され，前記散乱イオン検出器側から前記試料に入射す
る前記イオンビームを通過させると共に，前記磁場発生
手段の磁場により前記イオンビームのビーム軸に収束し
た特定のエネルギーと散乱角を有する前記散乱イオンを
前記散乱イオン検出器側に通過させるための開口を備え
た板状の弁別用スリットと，を具備してなる平行磁場型
ラザフォード後方散乱分析装置を用いた試料の結晶軸検
出方法であって，２次のイオン検出器である前記散乱イ
オン検出器により検出される散乱イオンの検出量分布に
基づいて，前記試料の結晶軸を検出してなることを特徴
とする平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置を用い
た試料の結晶軸検出方法。 - 【請求項１３】 前記散乱イオン検出器による前記散乱
イオンの検出量が相対的に低い部分で形成される複数の
帯状の低検出量領域が互いに交差する部分の中心位置
と，前記散乱イオン検出器を通過する前記イオンビーム
のビーム軸と，のずれに基づいて前記試料の結晶軸を検
出してなる請求項１２に記載の平行磁場型ラザフォード
後方散乱分析装置を用いた試料の結晶軸検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120579A JP3938323B2 (ja) | 2001-05-02 | 2002-04-23 | 平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置，それを用いた散乱イオンのエネルギースペクトル測定方法，それを用いた試料の結晶軸検出方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001135146 | 2001-05-02 | ||
| JP2001-135146 | 2001-05-02 | ||
| JP2002120579A JP3938323B2 (ja) | 2001-05-02 | 2002-04-23 | 平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置，それを用いた散乱イオンのエネルギースペクトル測定方法，それを用いた試料の結晶軸検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003021609A true JP2003021609A (ja) | 2003-01-24 |
| JP3938323B2 JP3938323B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=26614635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002120579A Expired - Lifetime JP3938323B2 (ja) | 2001-05-02 | 2002-04-23 | 平行磁場型ラザフォード後方散乱分析装置，それを用いた散乱イオンのエネルギースペクトル測定方法，それを用いた試料の結晶軸検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3938323B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005043227A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Kobe Steel Ltd | 分析装置用磁場発生装置 |
| US7091484B2 (en) | 2003-11-14 | 2006-08-15 | Tdk Corporation | Method and apparatus for crystal analysis |
| JP2007155426A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Kobe Steel Ltd | 平行磁場型ラザフォード後方散乱イオン測定装置 |
| WO2018198242A1 (ja) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | 株式会社ニコン | 検査装置、検査方法および検査対象物の製造方法 |
-
2002
- 2002-04-23 JP JP2002120579A patent/JP3938323B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005043227A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Kobe Steel Ltd | 分析装置用磁場発生装置 |
| US7091484B2 (en) | 2003-11-14 | 2006-08-15 | Tdk Corporation | Method and apparatus for crystal analysis |
| JP2007155426A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Kobe Steel Ltd | 平行磁場型ラザフォード後方散乱イオン測定装置 |
| WO2018198242A1 (ja) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | 株式会社ニコン | 検査装置、検査方法および検査対象物の製造方法 |
| KR20190132660A (ko) * | 2017-04-26 | 2019-11-28 | 가부시키가이샤 니콘 | 검사 장치, 검사 방법 및 검사 대상물의 제조 방법 |
| JPWO2018198242A1 (ja) * | 2017-04-26 | 2020-03-05 | 株式会社ニコン | 検査装置、検査方法および検査対象物の製造方法 |
| KR102267658B1 (ko) | 2017-04-26 | 2021-06-21 | 가부시키가이샤 니콘 | 검사 장치, 검사 방법 및 검사 대상물의 제조 방법 |
| US11639904B2 (en) | 2017-04-26 | 2023-05-02 | Nikon Corporation | Inspection device, inspection method, and method for producing object to be inspected |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3938323B2 (ja) | 2007-06-27 |
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