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2013 Fiscal Year Annual Research Report

界面分析のためのスパッタ二次粒子大気圧化学イオン化質量分析法の開発

Research Project

Project/Area Number 13J02001
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

藤井 麻樹子  京都大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(PD)

Keywords二次イオン質量分析法 / 大気圧化学イオン化 / 高速重イオンビーム / スパッタリング / 生体試料 / 脂質 / 揮発性 / 検出限界
Research Abstract

本研究課題は、大気圧下で高感度・高分解能での界面分析を実現するための、スパッタ粒子大気圧化学イオン化質量分析法の開発を目的とするものである。初年度となる本年度は、装置の設計、一次イオンビームの大気圧下への引き出しおよび収束に関する検討を行った。
本研究で開発する装置はおおまかに、イオンビーム部、試料室部、差動排気部、質量分析部より成る。このうち、イオンビームには高速重イオンビーム、質量分析部には直交加速型飛行時間質量分析器を用いるが、この2点は既存のものを利用するため、新しい設計等は必要としない。装置設計において特別な配慮が必要となる点は、試料台周辺部および大気圧下でイオン化した直後に隣接する真空チャンバへの輸送部の機構である。この部位の設計が、分析法としての感度を大きく左右する極めて重要なポイントとなると考えられる。一次イオンビームの大気中への引き出しおよび収束にあたっては、スパッタリングに充分なビーム量を確保するため、引出部と試料とは数㎜以下で近接している必要がある。本年度試作した試料室では、一次ビーム引出部と試料台の距離が4㎜、さらに、試料から放出された二次イオンの充分な輸送効率を確保するため、試料台と二次イオン引出部との距離を約3㎜とした。また、一次イオンビームの収束とビーム電流量の確保のため、四重極レンズを用い、ビームとレンズ間の光軸調整のために新たに偏向電極を設計・導入した。この新しい試料室を用いて、次年度以降、試料室の真空度と一次イオンビーム電流値の関係および、試料室の真空度と二次イオン輸送効率の関係について検討・最適化を行っていく。
加えて、高速重イオンを一次イオンビームとした二次イオン質量分析法を用いて、生体試料分析に向けた基礎検討を行った。具体的には、試料室を低真空に保っての揮発性試料測定に関する検討と、脂質モデル試料を用いた検出限界の検討である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、研究課題遂行の軸となる高速重イオンの生成を行うための加速器が、耐震改修工事のために半年間休止したが、その間に低真空測定のための新しい試料室の設計・製作を行い次年度以降に繋がる成果を上げた。

Strategy for Future Research Activity

プラズマソフトイオン化法および高精度・高感度二次イオン検出系の開発を行う。
二次イオン検出系に関しては、大気圧環境下にある試料室から、差動排気プロセス用い、最終的に質量分析部では10^(-5)Pa程度の真空度を達成する必要がある。このうち、約100Paから質量分析部までは既存の排気系をそのまま用いることが出来る。大気圧から100Pa程度までの輸送に関しては感度を落とさず二次イオンを輸送するために特別な配慮が必要となる。具体的には、電界を用いず気体の流れを利用して二次イオンとその他中性粒子を区別なく引き出し、屈曲した四重極イオンガイド中に導入することによりイオンのみを取り出す方法が考えられる。試料室及びそれに続く排気チャンバの真空度、取得される二次イオンの質量電荷比(サイズ)、二次イオン収率の関連性を取得し、二次イオン輸送光学系の最適化を行う。

  • Research Products

    (16 results)

All 2014 2013

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Study on the detection limit of a new argon gas cluster ion beam secon dary ion mass spectrometry apparatus using lipid compound samples2014

    • Author(s)
      M. Fujii, S. Nakagawa, K. Mats uda, N. Man, T. Seki, T. Aoki a nd J. Matsuo
    • Journal Title

      Rapid Commun. Mass Spectrom.

      Volume: 28 Pages: 917-920

    • DOI

      10.1002/rcm.6867

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Prolific cluster emission in sputtering of phenylalanine by argon-cluster ion bombardment2014

    • Author(s)
      H. Gnaser, M. Fujii, S. Nakaga wa, T. Seki, T. Aoki and J. Mat suo
    • Journal Title

      International Journal of Mass Spectrometry

      Volume: 360(j.ijms.2013.12.024) Pages: 54-57

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative Analysis of Lipids with Argon Gas Cluster Ion Beam Seco ndary Ion Mass Spectrometry2014

    • Author(s)
      M. Fujii, S. Nakagawa, T. Seki, T. Aoki and J. Matsuo
    • Journal Title

      Surface and Interface Analysis

      Volume: (印刷中)(掲載確定)

    • DOI

      10.1002/sia.5518

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lipid Compounds Analysis with MeV-SIMS Apparatus for biological App lications2014

    • Author(s)
      M. Fujii, M. Kusakari, K. Mats uda, N. Man, T. Seki, T. Aoki a nd J. Matsuo
    • Journal Title

      Surface and Interface Analysis

      Volume: (印刷中)(掲載確定)

    • DOI

      10.1002/sia.5524

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 新しい二次イオン質量分析法を用いた生体試料中の脂質分析2014

    • Author(s)
      藤井麻樹子, 草刈将一, 中川駿一郎, 瀬木利夫, 青木学聡, 松尾二郎
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学相模原キャンパス
    • Year and Date
      2014-03-17
  • [Presentation] Lipid Compounds Analysis with Swift Heavy Ion Beam for Biological Applications2013

    • Author(s)
      M. Fujii, M. Kusakari, T. Seki, T. Aoki, J. Matsuo
    • Organizer
      23rd Annual Meeting of MRS-Japan 2013
    • Place of Presentation
      Yokohama, Japan
    • Year and Date
      2013-12-10
  • [Presentation] Quantitative Analysis of Lipids with Ar Cluster Ion Beam2013

    • Author(s)
      M. Fujii, S. Nakagawa, T. Seki, T. Aoki, J. Matsuo
    • Organizer
      9th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices'13
    • Place of Presentation
      Sheraton Kona, The Big Island, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2013-12-03
  • [Presentation] Lipid Compounds Analysis with MeV-SIMS Apparatus for Biological Ap plications2013

    • Author(s)
      M. Fujii, M. Kusakari, T. Seki, T. Aoki arid J. Matsuo
    • Organizer
      Strategic Japanese-Croatian Cooperative Program 2nd Joint Meeting
    • Place of Presentation
      Todaiji Culture Center, Nara, Japan
    • Year and Date
      2013-11-15
  • [Presentation] 種々の一次イオンビームを用いた脂質混合試料の二次イオン質量分析2013

    • Author(s)
      藤井麻樹子, 草刈将一, 中川駿一郎, 瀬木利夫, 青木学聡, 松尾二郎
    • Organizer
      京都大学大学院工学研究科附属量子理工学教育研究センター第14回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学宇治キャンパス
    • Year and Date
      2013-10-18
  • [Presentation] Liquid Sample Measurements using Wet SIMS Apparatus with Swift H eavy Ion Beam2013

    • Author(s)
      M. Fujii, M. Kusakari, T. Seki, T. Aoki and J. Matsuo
    • Organizer
      SIMS XIX 19th International Conference on Seco ndary Ion Mass Spectrometry
    • Place of Presentation
      ICC JEJU, Jeju, Korea
    • Year and Date
      2013-10-03
  • [Presentation] Possibilities and Limitations of Ar GCIB SIMS for Biological Applications2013

    • Author(s)
      M. Fujii, S. Nakagawa, T. Seki, T. Aoki and J. Matsuo
    • Organizer
      SIMS XIX 19th International Conference on Secondary Ion Mass Spectrometry
    • Place of Presentation
      ICC JEJU, Jeju, Korea
    • Year and Date
      2013-10-03
  • [Presentation] 高速重イオンビームを用いた脂質の二次イオン質量分析2013

    • Author(s)
      藤井麻樹子, 草刈将一, 瀬木利夫, 青木学聡, 松尾二郎
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術構演会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス
    • Year and Date
      2013-09-19
  • [Presentation] Chemical Reaction on the Specimen Surface by Cluster Ion Beam Irradiation2013

    • Author(s)
      M. Fujii, T. Seki, T. Aoki and J. Matsuo
    • Organizer
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia
    • Place of Presentation
      Doshisha University, Kyoto , Japan
    • Year and Date
      2013-09-19
  • [Presentation] 新しいイオンビームを用いた脂質の二次イオン質量分析2013

    • Author(s)
      藤井麻樹子, 草刈将一, 中川駿一郎, 瀬木利夫, 青木学聡, 松尾二郎
    • Organizer
      第61回質量分析総合討論会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場工ポカル
    • Year and Date
      2013-09-11
  • [Presentation] 高速重イオン照射による脂質の二次イオン質量分析2013

    • Author(s)
      藤井麻樹子, 草刈将一, 瀬木利夫, 青木学聡, 松尾二郎
    • Organizer
      第40回BMSコンファレンス(The 40th Biological Mass Spectrometry Conference)
    • Place of Presentation
      シーガイアコンベンションセンター, 宮崎
    • Year and Date
      2013-07-09
  • [Presentation] Study on the Sputtering Mechanism of Amino Acid with Ar Cluster Ion Beam Irradiation2013

    • Author(s)
      M. Fujii, H. Gnaser, S. Nakaga wa, T. Seki, T. Aoki and J. Matsuo
    • Organizer
      The 15th International Symposium on SIMS and Related Techniques Based on Ion-Solid Interaction s at Seikei University (SISS-15)
    • Place of Presentation
      Seikei University, Japan
    • Year and Date
      2013-04-25

URL: 

Published: 2015-07-15  

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