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飛行時間型原子散乱表面分析装置

TOFLAS-3000

飛行時間型原子散乱表面分析装置

“世界初!”電気的に中性な原子ビームの採用で、絶縁体表面の分析や電場・磁場中での「その場分析」が可能

イオン散乱分光法(Ion Scattering Spectroscopy : ISS)、特に同軸型直衝突イオン散乱分光法(Coaxial Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy : CAICISS)は、半導体,金属表面の構造解析に有力な分析手法ですが、絶縁体表面に関しては入射イオンによる帯電(チャージアップ)効果のため、信頼性のある分析が困難で未開拓の領域となっていました。

株式会社パスカルは、このCAICISS法をさらに発展させ、入射プローブとしてイオンではなく電気的に中性な原子ビームを用いた飛行時間型-原子散乱表面分析装置を開発し、半導体,金属のみならず絶縁体表面の組成および原子配列の解析も可能としました。

測定原理

本装置は、同軸型直衝突イオン散乱分光法(CAICISS)の測定原理を応用し、入射プローブにイオンではなく電気的に中性な原子ビームを用いた表面分析装置です。
装置は大きく分けてイオン源、イオンの中性化室、分析室および散乱粒子の検出器から構成されています。イオン源で発生したイオンはパルス化電極を用いてパルス化されます。パルス状イオンは中性化室に入り中性化(元の原子状態に戻す)されます。中性化された原子ビームは分析室内の分析試料の表面で散乱されます。散乱された原子ビームのうち、入射方向とほぼ逆方向のものだけが検出器に達し、それらのエネルギーと頻度が飛行時間(TOF)分析法により計測されTOFスペクトルを得ることができます。
散乱された原子ビームのエネルギーは散乱に寄与した表面原子の質量に依存するため、TOFスペクトルによって、試料表面の元素分析を行うことができます。

測定模式図測定原理図

この手法が他の表面分析法に比べて特に優れている点は、最表面原子層の終端元素を特定することができることです。入射原子ビームは、表面原子に散乱されることでシャドーコーンと呼ばれる入射原子ビームが入り込めない領域ができます。第1原子層により作られるシャドーコーンに第2原子層、第3原子層の原子が覆われている場合、原子ビームは第1原子層からしか散乱を受けないため、第1原子層のみの元素分析を行うことができます。
また、原子ビームの入射角(極角)・方位角を変化させ、その時のTOFスペクトルの散乱強度の角度依存性を調べることにより、最表面近傍の結晶構造解析を行うことができます。

詳細仕様

プローブ粒子

プローブガス(原子) He,Ne,Ar
加速エネルギー 0.5−5keV
ビームサイズ φ2mm(オプションにより変更可能)

中性化室

中性化用ガス He,Ne,Ar(プローブガスと同じ)
中性化効率 50%以上(He)
原子ビーム強度モニター機能 オプション

散乱粒子検出

検出器 マイクロチャンネルプレート(MCP)3段、有効径φ20
検出立体角 0.05str

真空系

分析室到達圧力 〜10-6Pa以下
分析室排気システム ターボ分子ポンプ,スクロールポンプ,チタンサブリメーションポンプ

試料駆動系

XYZ平行移動 手動(X:±5mm,Y:±5mm,Z:±10mm)
極角・方位角回転 PC制御(極角:±90°,方位角:±180°)

計測系

単一TOFスペクトル測定
フルスケールレンジ 1〜100,000カウント(任意設定)
ストップパルス待受時間 10〜50μsec(連続可変)
単一TOFスペクトル測定時間 標準20sec以下(待受時間:10μsecで入射パルス数100万の場合)
極角スキャン範囲 -90°〜90°/最小ステップ角 0.1°
方位角スキャン範囲 -180°〜180°/最小ステップ角 0.1°
スキャンモニター 角度毎の信号強度のその場モニター機能(積分領域任意設定)
全方位スキャン(極点図) 10x10,50x50,100x100,200x200
時間変化測定 タイマールーチンモード,連続モード

PC

OS Windowsシリーズ

ユーティリティー

本体寸法 1660mmW x 750mmD x 1655mmH
本体重量 250Kg
分析チャンバー寸法 φ300mm
電源 AC100V 1φ 20A(50/60Hz)
性能向上等のため予告なく仕様を変更することがありますので予めご了承ください。

新製品情報

2015年7月
【その他各種取扱製品】
テラヘルツ発生・検出器 (光伝導アンテナ)
2013年10月
【真空部品】
アジレント社製 新型スクロールポンプ IDP-15
2013年7月
【真空部品】
アジレント社製 新型TMP TwisTorr 304 FS
2010年9月
【表面分析装置】
飛行時間型原子散乱表面分析装置 TOFLAS-3000
2010年3月
【極低温冷凍機システム】
アクセスドア仕様 光学&電気測定用冷凍機システム 〔小型 4K GM CRYO COOLER〕
その他の新製品情報 >>

イベント情報

2017年9月5日〜8日
【併設展示】
第78回応用物理学会秋季学術講演会(於:福岡国際センター)

トピックス

2013年10月31日
文部科学省による「革新的イノベーション創出プログラム(COI STREAM)」拠点に東京大学等と共に採択されました。
2013年9月27日
原子散乱表面分析装置 に、関連技術情報3件を掲載しました。
2012年11月1日
茨城事業所(茨城県那珂市)を開設しました。
2011年4月15日
原子散乱表面分析装置 が、りそな中小企業振興財団・日刊工業新聞共催第23回「中小企業優秀新技術・新製品賞」一般部門“優良賞”を受賞しました。
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