Detection of desorbed ions from the top surface using angle-dependent detector

角度依存検出器を用いた最表面から脱離するイオンの検出

関口 哲弘  ; 馬場 祐治  ; 下山 巖   ; 平尾 法恵*; Nath, K. G.*; Uddin, M. N.*

Sekiguchi, Tetsuhiro; Baba, Yuji; Shimoyama, Iwao; Hirao, Norie*; Nath, K. G.*; Uddin, M. N.*

光子エネルギー可変性,偏光特性,パルス性といった放射光の特長を活かし、超高真空容器内で回転可能な飛行時間質量分析装置(R-TOF-MS)を開発した。それを使い、脱離イオン収量の励起スペクトルを測定することができる。内殻励起とオージェ過程の両者が局在した原子内過程であり、励起原子近傍で解離が起こるため、それは特定の化学結合に関する部分X線吸収断面積をもたらす場合が多い。さらに、偏光角度を変えることにより、光吸収選択則により特定方向を向いた化学結合のみが励起され、その断片イオンが脱離する。これまで吸着有機分子や炭素材料表面に適用した結果、角度依存解析から最表面分子の配向情報が得られる可能性が示唆された。さらに、超斜入射角度において最表面に吸着する微量分子が分解脱離する確率が大きく増加する現象が見いだされた。超斜入射ではX線が固体内部に進入せず、二次電子衝突励起による分子分解が抑制されるためと考察した。

We have constructed a novel rotatable time-of-flight (TOF) mass detector for desorbed fragment-ions produced by irradiation of synchrotron radiation (SR). This makes the best use of advantages in synchrotron, including variable X-ray energy, linear polarization, and pulsed capability. The detector allows us to measure excitation-energy dependences of desorbing ion yields from solid surfaces in a variety of incident angles of X-ray beams. We propose that this angle-dependent technique provides insights into orientation of chemical bonds lying at the top surface. The present paper reports our recent findings that the mass-patterns and yields of desorbed ions drastically depend on the incident angles less than 10 degrees. The results suggest that direct desorption mechanism prevails in extremely small angles and indirect desorption mechanism induced through collision excitation by secondary electrons is suppressed.