機器原子分析の原理と特徴

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資料紹介

機器原子分析の原理と特徴
RBS (ラザフォード後方散乱) 分析
原理
RBS分析とはRutherford Backscattering Spectrometry（ラザフォード後方散乱分析法）の略で、MeVオーダーのヘリウムイオンを固体表面に照射し、試料中の原子核との弾性散乱によって、後方に跳ね返ってきたヘリウムイオンのエネルギーと強度を測定することによって、非破壊で、表面近傍の組成とその深さ方向の変化を知ることができる分析手法である。
利点
RBSの利点として次のことが挙げられる。
測定標準がなくてもそれが原子の量に現在を定量的に譲る
サンプルの結晶度はチャネリングRBSを使用して調査することがでる
RBS情報の使用はスパッタリングなしで、表面からおよそ2.0μmの深さまで得られる
これらの特長を生かし、RBSは薄膜研究で大きく役立っている。
欠点
RBSの欠点は、
RBSは後方散乱がprojectile ionより重い原子から生じるので、水素を検知することがでない
実際に検知できるのはホウ素より重い原子に限られる
しかし、ヘリウムイオンによって打たれた後に前に散在する水素イオンのエネルギーの測定により、水素含有量の量を計ることは可能である。この技術は弾性の反動検知(ERD)と呼ばれる。
　といったことが挙げられる。
PIXE (Particle Induced X-ray Emission) 分析
原理
　PIXE分析とは、Particle Induced X-ray Emission（粒子線励起Ｘ線）の略で、陽子、α粒子などの重荷電粒子を静電加速器又は、サイクロトロンなどの加速器で数MeVのエネルギーに加速して試料に照射し、その結果発生する元素固有のエネルギーを持つ特性Ｘ線を測定することによって元素を分析する手法である。
利点
　PIXE分析の利点として次のことが挙げられる。
ppmより高い感度で分析でき高感度である
数μgの試料でも分析できる
ナトリウムからウランまでの多元素を同時に定量分析できる
ビームのサイズを1ミクロン以下にすることによって、たとえば、細胞中の微量元素の分布を調べることができる
測定が比較的簡単である
これらの特徴を生かしてPIXEは医学、歯学、生物学、環境汚染、大気汚染、考古学、文化財調査、資源探査、犯罪捜査、半導体や金属学、宇宙塵の研究等に幅広く応用されている。
原子吸光分析 (AAS)
原理
AASとは、Atomic Absorption Spectrometry（原子吸光分析）の略で、試料中の目的元素を燃料による炎や黒鉛炉による加熱で原子化し、その原子中で元素固有の共鳴線が吸収される現象を利用して目的元素の濃度を測定する金属元素類の高感度分析方法である。
利点
　原子吸光分析の特徴は、
フレームを原子化光源とする場合は比較的再現性がよい
各元素にわたり比較的高感度である
操作が容易で生物体環境試料などへの広範囲にわたる応用性がある
装置として単純かつ小型に組み上げられている
分析試料の利用効率が高い
フレームレスの場合、ガスの爆発対策が不必要である
といった利点が認められる。
欠点
　一方原子吸光分析の欠点は、
定性分析が困難である
多元素を同時に定量することが困難である
フレームの場合、真空紫外に共鳴線のある元素の高感度測定が困難である
といったものが挙げられる。
ICP発光分光分析
原理
ICP-AESとは、Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spect