3D shave-off分析法の開発と装置化

【改良二次イオン光学系の基本設計】前年度設計した二次イオン光学系には真空排気への考慮の不足、部品製作の困難性、組み立ての困難性などの問題点が発覚したため、新たに改良二次イオン光学系を設計した。設計にあたっては、結像特性の劣化を防ぐための二次イオン引出部の軸対称性、二次イオン放出角度分布の非対称性を補償するための二次イオン飛行軸補正、質量分析機能を支配する質量分散面内と断面縦方向拡大投影機能を支配する鉛直結像面内それぞれの独立した収束特性などを考慮した。【イオン光学シミュレーションによるパラメータ最適化】基本設計に基づき、光学要素の幾何学的形状ならびにレンズ強度を決定する静電的パラメータの最適値を求めた。これに基づきイオン光学電極部品ならびに制御電源を設計した。シミュレーションにより、部品加工誤差と組立て誤差、印加電圧の必要精度を明らかにし、これらを満たすような仕様で、機械加工については外注により、電源については自作により製作した。【試作二次イオン光学系の動作確認】試作した二次イオン光学系を一次イオンビーム照射装置に取り付け、実際に一次イオンを照射して二次イオン光学系による二次イオンの観察を試みた。取り付けにおいては既存の収束イオンビームとの精密な位置調整を行い、Shave-off条件で試料に一次イオンビームを照射することに成功した。発生した二次イオンが輸送光学系出口まではほぼ設計通り二次イオンが飛行することが確認でき、質量分析器に適切に入射させることができることがわかった。

【改良二次イオン光学系の基本設計】前年度設計した二次イオン光学系には真空排気への考慮の不足、部品製作の困難性、組み立ての困難性などの問題点が発覚したため、新たに改良二次イオン光学系を設計した。設計にあたっては、結像特性の劣化を防ぐための二次イオン引出部の軸対称性、二次イオン放出角度分布の非対称性を補償するための二次イオン飛行軸補正、質量分析機能を支配する質量分散面内と断面縦方向拡大投影機能を支配する鉛直結像面内それぞれの独立した収束特性などを考慮した。【イオン光学シミュレーションによるパラメータ最適化】基本設計に基づき、光学要素の幾何学的形状ならびにレンズ強度を決定する静電的パラメータの最適値を求めた。これに基づきイオン光学電極部品ならびに制御電源を設計した。シミュレーションにより、部品加工誤差と組立て誤差、印加電圧の必要精度を明らかにし、これらを満たすような仕様で、機械加工については外注により、電源については自作により製作した。【試作二次イオン光学系の動作確認】試作した二次イオン光学系を一次イオンビーム照射装置に取り付け、実際に一次イオンを照射して二次イオン光学系による二次イオンの観察を試みた。取り付けにおいては既存の収束イオンビームとの精密な位置調整を行い、Shave-off条件で試料に一次イオンビームを照射することに成功した。発生した二次イオンが輸送光学系出口まではほぼ設計通り二次イオンが飛行することが確認でき、質量分析器に適切に入射させることができることがわかった。