2018 Fiscal Year Annual Research Report
高感度顕微分析を実現する高速クラスター２次イオン質量分析における照射技術の高度化
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17H02819
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
平田 浩一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 上級主任研究員 (80357855)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 圭介 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線高度利用施設部, 研究員(定常) (10414567)
笹 公和 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20312796)
冨田 成夫 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30375406)
斎藤 勇一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線高度利用施設部, 部長(定常) (40360424)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 量子ビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高速クラスター２次イオン質量分析法の優位性を生かした高感度顕微質量分析を実現するために、(1)短パルス化技術の開発、(2)微小領域照射技術の開発、(3)最適照射条件の探索と２次イオン放出現象の解明、(4)ビーム制御の最適化、の各研究項目に関して以下の研究を行った。
（１）（短パルス化技術の開発）「（４）ビーム制御の最適化」との協力で、チョッピング用偏向電極の下流側でビーム軌道をさらに偏向させて、ビームラインでの輸送中に解離したクラスター片を除去する手法により、試料に照射されるクラスター片の量を大幅に低減させ、パルス化ビームを用いた２次イオン分析に与える解離クラスター片の影響を抑制することができた。（２）（微小領域照射技術の開発）高速クラスターイオンを微小領域へ照射するためにイオンビームを集束させるレンズ系の詳細設計と作製、及び、特定位置照射システムの開発を行った。レンズ系は、エネルギーが高く、質量電荷比が大きいという高速クラスターイオンの特性を考慮して、静電型の四重極レンズ系を設計・作製し、高速イオンビームを用いたレンズ系の動作確認実験を行った。（３）（最適照射条件の探索と２次イオン放出現象の解明）昨年度開発した１次イオン入射角度可変型２次イオン質量分析装置を用いて、有機薄膜、金属薄膜について、２次イオンスペクトルの１次イオン入射角度依存性データを採取し、最適照射条件と２次イオン放出現象の解明を行うための基礎データを蓄積した。（４）（ビーム制御の最適化）ビームライン中で解離したクラスターが２次イオン分析に与える影響を抑制するビーム照射法を開発し、短パルス化法へ展開した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成３０年度の各研究項目の進捗は、（１）（短パルス化技術の開発） 試料に照射されるビームラインでの輸送中に解離したクラスター片の量を大幅に低減させるパルス化法を開発した、（２）（微小領域照射技術の開発） 高速クラスターイオンを微小領域へ照射するためにイオンビームを集束させるレンズ系の詳細設計と作製を行い、高速イオンビームを用いたレンズ系の動作確認実験を行った、（３）（最適照射条件の探索と２次イオン放出現象の解明） ２次イオン質量分析装置を用いて、有機薄膜、金属薄膜等の２次イオンスペクトルの採取を進めるとともに、２次イオン放出現象解明に関連した成果発表を行った、（４）（ビーム制御の最適化） ビームライン中で解離したクラスターが２次イオン分析に与える影響を抑制するビーム照射法を開発し、短パルス化法へ展開した、であり、平成３０年度の研究実施計画をほぼ達成した。以上のことから、おおむね順調に進捗しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度の各研究項目での研究推進方策は、以下の通りである。
（１）（短パルス化技術の開発）昨年度開発した、高速クラスターイオンのビーム輸送中に生じる解離クラスター片が２次イオン分析に与える影響を抑制できるパルス化法を用いて、高品位なパルス化高速クラスターイオンを安定的に試料に照射するために、イオンビームチョッピング装置の電極形状と配置、及び、高電圧制御波の最適化等を行う。(２）（微小領域照射技術の開発）昨年度開発したイオンビームを集束させるレンズ系の設置条件や電位等の設定条件の最適化を行う。（３）（最適照射条件の探索と２次イオン放出現象の解明）昨年度に引き続き、１次イオン入射角度可変型２次イオン質量分析装置等を用いて、２次イオンスペクトルの１次イオン入射角度依存性をはじめとする、各種条件での２次イオンスペクトルの採取を進め、最適照射条件と２次イオン放出現象の解明を行う。（４）（ビーム制御の最適化）ビーム強度の安定化を行うための制御システムの最適化を進めるとともに、「(1) 短パルス化技術の開発」と共同で、ビームライン中で解離したクラスターが２次イオン分析に与える影響を抑制するビーム制御法の最適化を検討する。
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