イオンをプローブとする分析技術

イオンビームを薄膜・固体表面に入射させると、固体内原子と相互作用してイオンの散乱や粒子(固体構成原子、核反応生成粒子)、電子および光子の放出をもたらす。これらのイオン、電子、光子のエネルギーや角度分布を検出することにより、元素の識別、同位体の識別、格子欠陥の識別、表面構造の識別などが可能になる。同時にこれらの存在する深さ方向の分布も決定できる。 　具体的には、ラザフォード後方散乱法、弾性反跳粒子検出法、粒子線励起X線法、核反応解析法、二次イオン質量分析法、二次中性粒子質量分析法、イオン弾性散乱法(低速イオン散乱法)、中エネルギーイオン散乱法などである。

●　RBS（Rutherford Back-scattering Spectrometry）

ラザフォード後方散乱法（後方散乱イオン）
元素の深さ方向分布及び組成比薄膜の密度または膜厚、結晶性評価 半定量（標準試料があることが望ましい）深さ方向分解能〜10nm、分析領域〜1nmφ 重元素ほど感度が高い(一般的には数百ppm)
数nm口以上 非破壊といっても照射によるダメージを受ける。特に結晶性評価をする場合は照射量の限度を把握する必要がある。

●　ERDA（Elastic Recol Detection Analysis）

弾性反跳粒子検出法
反跳粒子の深さ方向分布及び組成比 特にHの分布が可能　深さ方向分解能（〜50〜100nm) 分析領域〜1nmφ
数nm口以上 非破壊といっても照射によるダメージを受ける。特に結晶性評価をする場合は照射量の限度を把握する必要がある。

●　PIXE（Particle Induced X-ray Emission）

粒子線励起X線法、内殻電離を利用
元素分析（ppmオーダー）不純物原子の格子間位置の決定
数nm口以上 非破壊といっても照射によるダメージを受ける。特に結晶性評価をする場合は照射量の限度を把握する必要がある。
EPMAよりバックグランドが低い。
大気中での測定も可能。

●　NRA （Nuclear Reaction Analysis）

核反応解析法、α,β,γ線、中性子、三重水素を検出
元素の深さ方向分布及び組成比〜1010 atoms/cm3 程度の高感度分析ができる元素もある。深さ方向分解能〜10nm、分析領域〜1nmφ
数nm口以上 核反応により放射化される元素のみ検出できる 放射性元素の取扱に注意が必要

●　SIMS （Secondary Ion Mass Spectrometry）

二次イオン質量分析法、イオンスパッタリング
微量（ppm〜ppb)不純物の深さ方向分布 全元素（含同位体）の分析ができる 定量分析可能（標準試料が必要）面分解能（≧1μm程度） 深さ方向分解能（数nm程度）
20mm口以下（3mm口以上）厚み3mm以下 脱ガスが少ないこと 通常絶縁物では帯電を避けるために電子銃を用いたり金属をコーティングする必要あり

●　SNMS（Sputtered Neutral Mass Spectrometry ）

二次中性粒子質量分析法、イオンスパッタリング及び中性粒子のポストイオン化
微量（ppm〜ppb)不純物の深さ方向分布 全元素（含同位体）の分析ができる SIMSより定量精度が良い　面分解能（≧数μm程度）深さ方向分解能（数nm程度）
20mm口以下（3mm口以上）厚み3mm以下 脱ガスが少ないこと 通常絶縁物では帯電を避けるために電子銃を用いたり金属をコーティングする必要あり。 ポストイオン化の方法には、レーザ、電子衝撃プラズマを用いる方法などがある。

●　ISS（Ion Scattering Spectroscopy ）

イオン弾性散乱法(低速イオン散乱法)、後方散乱イオンを分析
最表面層近傍の表面組成・構造(表面緩和、再配列、吸着、欠陥)に関する情報
20mm口以下（3mm口以上）厚み3mm以下 脱ガスが少ないこと 局所分析：〜100μm程度 絶縁物は電子線照射必要 CAICISS(同軸型直衝突イオン散乱分光）は表面の元素分析、定量的構造解析が可能

●　MEIS（MEdium Energy Ion Scattering Spectroscopy）

中エネルギーイオン散乱法、後方散乱イオンを分析
最表面層近傍の表面組成・構造（表面緩和、再配列、吸着、欠陥）に関する情報ISSより定量性に優れる 深さ方向分解能（0.4nm程度が得られる場合もある）
20mm口以下（3mm口以上）厚み3mm以下 脱ガスが少ないこと 局所分析：〜100μm程度 絶縁物は電子線照射必要 CAICISS(同軸型直衝突イオン散乱分光）は表面の元素分析、定量的構造解析が可能

　⇒