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真空型エレクトロスプレー液滴イオンビームによる二次イオン質量分析の高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 17K05119
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 量子ビーム科学
研究機関山梨大学

研究代表者

二宮 啓  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (10402976)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードイオンビーム / 真空エレクトロスプレー / 二次イオン質量分析 / 帯電液滴 / 二次イオン収率 / エレクトロスプレー液滴イオンビーム / スパッタ率 / 有効収率 / 試料電圧パルス化 / イメージング
研究成果の概要

真空エレクトロスプレー液滴イオンビームを一次イオンとして用いる二次イオン質量分析の性能を大幅に向上させることを目的として、1つの帯電液滴がいくつの二次イオンを発生させることができるか、また対象試料1分子が消費されたときにいくつの二次イオンが生成されるかを実験的に精密に評価することができた。またこれまでは真空エレクトロスプレー液滴イオンビームに含まれる帯電液滴の大きさや電荷の分布など基本的な情報がほとんどなかったが、本研究においてそれらの情報を得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

二次イオン質量分析(SIMS)の対象は、従来無機試料であったが、クラスタービームが一次イオンとして利用できるようになってからは有機試料の分析にも応用される。しかしながら、これまでに実用化されたクラスタービームでは有機試料を対象とするときのSIMSの感度が低いことが問題であった。本研究では真空エレクトロスプレー液滴イオン(V-EDI)ビームを用いることでSIMSの感度を2桁以上向上できることが示された。V-EDIビーム銃を市販のSIMS装置で利用できるようになれば、様々な産業分野での応用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Loughborough University(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Pulsed Nano-Electrospray Ionization with a High Voltage (4000 V) Pulse Applied to Solutions in the Range of 200 ns to 1 ms2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ninomiya and Kenzo Hiraoka
    • 雑誌名

      Journal of the American Society for Mass Spectrometry

      巻: 31 号: 3 ページ: 693-699

    • DOI

      10.1021/jasms.9b00099

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probe electrospray ionization of mixture solutions using metal needles with different tip conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ninomiya, Shunpei Iwamoto, Lee Chuin Chen, Kenzo Hiraoka
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis

      巻: 51 号: 1 ページ: 100-104

    • DOI

      10.1002/sia.6558

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a Vacuum Electrospray Droplet Ion Gun for Secondary Ion Mass Spectrometry2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ninomiya, Yuji Sakai, Lee Chuin Chen, Kenzo Hiraoka
    • 雑誌名

      Mass Spectrometry

      巻: 7 号: 1 ページ: A0069-A0069

    • DOI

      10.5702/massspectrometry.A0069

    • NAID

      130007428334

    • ISSN
      2186-5116, 2187-137X
    • 年月日
      2018-07-31
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 真空型エレクトロスプレー液滴イオン銃の開発と飛行時間型二次イオン質量分析への応用2018

    • 著者名/発表者名
      二宮 啓, 髙木 悠一郎, チェン リーチュイン, 平岡 賢三
    • 雑誌名

      表面と真空

      巻: 61 号: 7 ページ: 440-445

    • DOI

      10.1380/vss.61.440

    • NAID

      130007403908

    • ISSN
      2433-5835, 2433-5843
    • 年月日
      2018-07-10
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 水溶液の真空エレクトロスプレーにより発生する帯電液滴の質量および価数2018

    • 著者名/発表者名
      二宮 啓, 渡邊 諒, チェン リーチュイン, 平岡 賢三
    • 雑誌名

      表面と真空

      巻: 61 号: 5 ページ: 286-291

    • DOI

      10.1380/vss.61.286

    • NAID

      130006733715

    • ISSN
      2433-5835, 2433-5843
    • 年月日
      2018-05-10
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Relative secondary ion yields produced by vacuum-type electrospray droplet ion beams2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ninomiya, Lee Chuin Chen, Kenzo Hiraoka
    • 雑誌名

      Journal of Vacuum Science and Technology B

      巻: 36 号: 3

    • DOI

      10.1116/1.5019182

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrospray Generated from the Tip-Sealed Fine Glass Capillary Inserted with an Acupuncture Needle Electrode2018

    • 著者名/発表者名
      Dilshadbek T. Usmanov, Satoshi Ninomiya, Kenzo Hiraoka, Hiroshi Wada, Hiroshi Nakano, Masaya Matsumura, Sachiyo Sanada-Morimura, and Hiroshi Nonami
    • 雑誌名

      Journal of The American Society for Mass Spectrometry

      巻: 29 号: 12 ページ: 2297-2304

    • DOI

      10.1007/s13361-018-2062-3

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Remote sampling mass spectrometry for dry samples: Sheath-flow probe electrospray ionization (PESI) using a gel loading tip inserted with an acupuncture needle2018

    • 著者名/発表者名
      Dilshadbek T. Usmanov, Khatam B. Ashurov, Satoshi Ninomiya, Kenzo Hiraoka, Hiroshi Wada, Hiroshi Nakano, Masaya Matsumura, Sachiyo Sanada-Morimura, Hiroshi Nonami
    • 雑誌名

      Rapid Communications in Mass Spectrometry

      巻: 32 号: 5 ページ: 407-413

    • DOI

      10.1002/rcm.8045

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 真空エレクトロスプレーを用いるイオン銃の開発2017

    • 著者名/発表者名
      二宮 啓, 境 悠治, チェン リーチュイン, 平岡 賢三
    • 雑誌名

      Journal of the Vacuum Society of Japan (真空)

      巻: 60 ページ: 321-327

    • NAID

      130005995438

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulsed probe electrospray and nano-electrospray: the temporal profiles of ion formation from the Taylor cone2017

    • 著者名/発表者名
      Dilshadbek T. Usmanov, Kenzo Hiraoka, Satoshi Ninomiya, Lee Chuin Chen, Hiroshi Wada, Masaya Matsumura, Sachiyo Sanada-Morimura, Keisuke Nakata Hiroshi Nonami
    • 雑誌名

      Analytical Methods

      巻: 9 号: 34 ページ: 4958-4963

    • DOI

      10.1039/c7ay01275f

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of fluorene and 9,9-dialkylfluorenes by electrospray droplet impact (EDI)/SIMS2017

    • 著者名/発表者名
      Rio Takaishi, Dilshadbek Tursunbayevich Usmanov, Satoshi Ninomiya, Yuji Sakai, Kenzo Hiraoka, Hiroshi Wada, Masaya Matsumura, Sachiyo Sanada-Morimura, Hiroshi Nonami, Shinichi Yamabe
    • 雑誌名

      International Journal of Mass Spectrometry

      巻: 419 ページ: 29-36

    • DOI

      10.1016/j.ijms.2017.05.006

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Probe electrospray ionization of mixture solutions using metal needles with different tip conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ninomiya, Shunpei Iwamoto, Lee Chuin Chen, Kenzo Hiraoka
    • 雑誌名

      Proceedings of 11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '17

      巻: - ページ: 171-175

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 真空エレクトロスプレー液滴イオンビームのサイズ分布2020

    • 著者名/発表者名
      二宮啓, 川瀬幹大, チェンリーチュイン, 平岡賢三
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Useful ion yields estimated from secondary ion and sputtering yields produced by vacuum electrospray droplet ion beams2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ninomiya, Lee Chuin Chen, Kenzo Hiraoka
    • 学会等名
      22th International Conference on Secondary Ion Mass Spectrometry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 真空エレクトロスプレー液滴イオン衝撃における生体分子のユースフルイールド2019

    • 著者名/発表者名
      二宮啓, チェンリーチュイン, 平岡賢三
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 真空エレクトロスプレー液滴イオン衝撃によるスパッタ率と二次イオン収率の精密評価2019

    • 著者名/発表者名
      二宮啓, 高木悠一郎, チェンリーチュイン, 平岡賢三
    • 学会等名
      第67回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Sputtering Yields of Polymers Produced by Vacuum Electrospray Water Droplet Ion Beams2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ninomiya, Yutaro Miyamoto, LeeChuin Chen, Kenzo Hiraoka
    • 学会等名
      The Scientific International Symposium on SIMS and Related Techniques Based on Ion-Solid Interactions (SISS-20)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エレクトロスプレー液滴イオンビームによる表面分析2018

    • 著者名/発表者名
      二宮啓, 境悠治, チェンリーチュイン, 平岡賢三
    • 学会等名
      電気学会 光・量子デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 二次イオン質量分析のための真空型エレクトロスプレー液滴イオン銃の開発2018

    • 著者名/発表者名
      二宮啓
    • 学会等名
      第66回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 遠隔採取質量分析のためのシースフロー探針エレクトロスプレーイオン源2018

    • 著者名/発表者名
      二宮啓, Dilshadbek T. Usmanov, 平岡賢三, 和田博史, 中野洋, 松村正哉, 眞田幸代, 野並浩
    • 学会等名
      第66回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] マッシブクラスターイオンビームを用いる二次イオン質量分析の評価2018

    • 著者名/発表者名
      高木悠一郎, 二宮啓, 堀内直也, チェンリーチュイン, 平岡賢三
    • 学会等名
      第66回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 真空型エレクトロスプレー液滴イオン銃の開発とTOF-SIMS測定への応用2018

    • 著者名/発表者名
      二宮啓, 髙木悠一郎, チェンリーチュイン, 平岡賢三
    • 学会等名
      2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] かゆいところに手が届く自作イオン源・イオン銃そして分析部2018

    • 著者名/発表者名
      二宮啓
    • 学会等名
      2018年第1回TMS研究会講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Secondary ion yields produced by vacuum-type electrospray droplet ion beams2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ninomiya, Lee Chuin Chen, Kenzo Hiraoka
    • 学会等名
      21th International Conference on Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMSXXI)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 注文の多い二次イオン質量分析用イオン銃の開発2017

    • 著者名/発表者名
      二宮啓, チェンリーチュイン, 平岡賢三
    • 学会等名
      第69回イオン反応研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 帯電液滴衝撃による二次イオン収率の精密評価2017

    • 著者名/発表者名
      二宮啓, 渡邊諒, 髙木悠一郎, チェンリーチュイン
    • 学会等名
      2017年真空・表面科学合同講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 試料電圧パルス化を用いた三重収束飛行時間分析計の分解能評価2017

    • 著者名/発表者名
      高木悠一郎, 二宮啓, チェンリーチュイン, 平岡賢三
    • 学会等名
      第65回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of charge states for droplet ion beams produced by vacuum electrospray2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Watanabe, Satoshi Ninomiya, Lee Chuin Chen, Kenzo Hiraoka
    • 学会等名
      The International Symposium on SIMS and Related Techniques Based on Ion-Solid Interactions (SISS-19)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Probe electrospray ionization of mixture solutions using metal needles with different tip conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ninomiya, Shunpei Iwamoto, Lee Chuin Chen, Kenzo Hiraoka
    • 学会等名
      11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '17
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 新しいイオンビームの開発とその応用に関する研究

    • URL

      https://www.eng.yamanashi.ac.jp/laboratory/sninomiya/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 山梨大学教員情報 准教授 二宮啓

    • URL

      http://nerdb-re.yamanashi.ac.jp/Profiles/337/0033684/profile.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] 新しいイオンビームの開発とその応用に関する研究

    • URL

      http://www.eng.yamanashi.ac.jp/laboratory/sninomiya/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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