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2022 年度 実績報告書

高感度・高面分解能な有機系二次イオン質量分析の実現:新規クラスタービーム源の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K05535
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

藤原 幸雄  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 (60415742)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード表面分析 / 二次イオン質量分析 / イオンビーム / イオン液体 / SIMS
研究実績の概要

二次イオン質量分析(Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS)は、試料表面にイオンビーム(いわゆる一次イオンビーム)を照射し、それによって真空中に放出されたイオン(いわゆる二次イオン)を質量分析することにより、試料構成元素(あるいは分子)の同定や濃度測定を行う分析技術である。一次イオンビームとしては、酸素やセシウム等が用いられてきたが、分析対象が有機系材料の場合には、イオンビーム照射に起因する有機分子の断片化(=フラグメンテーション)が避けられず、分子量の大きな二次イオンはほとんど検出できないという技術課題があった。しかし近年では、クラスターイオンを一次イオンビームとして用いることで、比較的大きな有機分子も検出できるようになり、半導体産業のみならず、化学分野等においても、SIMSの応用範囲が広がっている。しかし、分子量の大きな分子を高感度かつ高面分解能で分析することは未だ困難であり、大きな課題となっている。高感度化のためには、プロトン化反応を促進し二次イオン化率を向上させることが有効と考えられる。また、高面分解能化には、集束性の良いクラスターイオンビームが必要と考えられる。そこで本研究では、二次イオン化率と集束性の両方に優れた新規クラスターイオンビーム生成技術の開発を目的とする。具体的には、プロトン性イオン液体を用いることでプロトン化を促進して二次イオン化率を向上させる。また、針型エミッターを用いることで集束性の良いクラスターイオンビームの生成を可能とする。本年度は、プロトン性イオン液体である[dema][TfO]のイオンビーム照射によるチャージアップ電圧の電界効果を調べた。さらに絶縁性の有機材料の二次イオン質量分析も行い、二次イオン質量分析が実施可能なことを実証できた。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件)

  • [雑誌論文] Negative ion beam bombardment of a protic ionic liquid: Alleviating surface charging and damage and analyzing the surface of organic insulating materials2022

    • 著者名/発表者名
      Yukio Fujiwara and Naoaki Saito
    • 雑誌名

      Journal of Vacuum Science & Technology A

      巻: 40 ページ: 053203

    • DOI

      10.1116/6.0001999

    • 査読あり

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公開日: 2023-12-25  

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