CN111556963A - 扫描电子显微镜和分析二次电子自旋极化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的扫描电子显微镜具备：自旋检测器，其测定从试样释放的二次电子自旋极化；分析装置，其对上述自旋检测器的测定数据进行分析。在上述测定数据中，上述分析装置确定上述二次电子自旋极化局部性变化的区域的宽度。并且，上述分析装置根据上述区域的宽度，对上述试样的应变进行评价。通过上述扫描电子显微镜的结构，能够在磁性材料中高精度地进行应变的分析。
Description
技术领域
本发明涉及扫描电子显微镜和分析二次电子自旋极化的方法。
背景技术
在扫描电子显微镜中，有检测来自作为试样的磁性材料的二次电子的自旋极化而进行磁化映射的方法(例如参照专利文献1)。磁化的根源是材料内部的电子具有的自旋极化，已知在电子作为二次电子向试样外释放时，大致保持该自旋极化。
因此，如果将二次电子输送到自旋检测器而测定自旋极化，则能够评价二次电子释放点的磁化。另外，如果通过一次电子线扫描试样表面，顺序地测定二次电子的自旋极化，则能够进行扫描范围内的磁化映射。该方法作为自旋极化扫描电子显微镜(自旋SEM)而公知，具有分辨率高达10nm水平、能够三维地检测全部磁化方向等特长。此前，在磁记录材料、永磁铁材料等磁器件的评价、基础磁性的领域中得到了灵活利用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2016/059057号公报
发明内容
发明要解决的课题
已知存在于材料内的应变(strain)对钢铁材料、磁铁材料的特性产生大的影响。例如在结构材料中应变成为劣化的起因，在磁性材料中使磁化的各向异性、透磁率变化。即它们与结构材料的寿命、或电动机的消耗功率直接相关，应变的控制、其测定对于上述材料的开发极其重要。但是，另一方面，应变的定量测定或分布状态的评价并不简单。
当前存在通过EBSD(Electron Back Scattered Diffraction：电子背散射衍射)测定栅格常数的编号、方位差的方法(KAM法：Kernel Average Misorientation法)，但现状是检测极限为0.01％左右的应变量。另外，钢铁材料的主成分是铁，因此大多具有磁性，特别对于电磁钢板等，正在尝试通过磁畴观察而取得与应变有关的信息。
磁畴的大小、形状由于应变而变化，因此通过作为使用了光学显微镜的磁畴观察装置的Kerr效应显微镜等，评价应变。但是，在该方法中，难以进行应变的定量评价，而能够判别广视野中的应变的偏向的程度。随着钢铁材料、磁铁材料的性能的提高，需要更详细地进行材料内的应变的评价，要求高精度的检测方法。
因此，希望一种能够分析钢铁材料、磁铁材料的应变而提示其分布或应变量的装置、或其分析办法。
用于解决课题的方法
本发明的一个实施例是扫描电子显微镜，具备：自旋检测器，其测定从试样释放的二次电子自旋极化；分析装置，其对上述自旋检测器的测定数据进行分析，其中，上述分析装置进行如下动作：在上述测定数据中，确定上述二次电子自旋极化局部性变化的区域的宽度，根据上述区域的宽度，对上述试样的应变进行评价。
发明效果
根据本发明的一个实施例，能够在磁性材料中高精度地进行应变的分析。
附图说明
图1A表示具有二次电子的自旋极化检测功能的扫描电子显微镜的概要图。
图1B表示扫描电子显微镜的运算显示装置的结构例子。
图2A表示有应变的坡莫合金的二次电子自旋极化映射图像、磁畴壁宽度测定结果。
图2B表示无应变的坡莫合金的二次电子自旋极化映射图像、磁畴壁宽度测定结果。
图3表示扫描电子显微镜控制装置的二次电子自旋图像取得/分析画面的例子。
图4A表示磁畴壁宽度分析的例子中的磁化的实测值。
图4B表示用三角函数拟合图4A所示的磁化的实测值所得的线。
图4C表示用近似函数拟合对图4A所示的磁化的实测值进行微分所得的值的线。
图5A表示磁畴壁宽度分析的例子中的在检测出的磁畴壁位置进行分析的方向的例子。
图5B表示图5A所示的方向上的分析结果。
图6A表示应变分布分析例子中的磁化成分图像。
图6B表示在图6A的磁化成分图像中连接相同的磁畴壁宽度的位置所得的图像。
图6C表示根据图6B的图像生成的应变分布图像。
图7表示扫描电子显微镜控制装置的二次电子自旋图像分析画面的例子。
图8A表示试样内的应变的定量分析例子的磁化成分图像。
图8B表示图8A的磁化成分图像的磁畴壁分析结果的例子。
图9表示考虑到视野内的材料种类、结晶性、晶向的偏差的分析例子。
具体实施方式
图1A表示本发明的电子显微镜的基本结构。电子显微镜是进行磁性体的应变测定的应变测定装置。电子显微镜具备固定试样101的工作台、一边向试样照射聚焦的一次电子线104一边进行扫描的电子光学系统、测定从试样释放的二次电子102的自旋极化(spinpolarization)的自旋检测器103、运算显示装置100。
图1B表示运算显示装置100的结构例子。运算显示装置100是分析装置，可以由普通的计算机及其外围设备构成。运算显示装置100是执行用于分析二次电子自旋极化数据的程序的计算机系统。运算显示装置100具备处理器110、主存储装置120、辅助存储装置130、以及接口(I/F)140。它们与内部总线连接，能够相互通信。
运算显示装置100还具备显示装置150和输入装置162。它们经由I/F140与内部总线连接。显示装置150是输出装置，例如是LCD显示器、投影仪。输入装置例如是触摸输入装置、笔输入装置、鼠标、或它们的全部或一部分的组合。
处理器110依照存储在主存储装置120中的程序动作，由此实现运算显示装置100的预定的功能。主存储装置120例如是易失性存储装置，存储通过处理器110执行的程序和参照的数据。例如，主存储装置120除了存储操作系统以外，还存储分析程序121。处理器110依照分析程序121，如后述那样分析试样的磁化和应变。
辅助存储装置130例如是非易失性存储装置，存储装载到主存储装置120的数据。在图1B的例子中，辅助存储装置130存储有数据库131。数据库131如后述那样，表示磁畴壁宽度和应变量之间的关系。主存储装置120、辅助存储装置130、以及它们的组合是存储装置。图1B所示的结构是一个例子，运算显示装置100既可以经由网络将构成要素连接起来，也可以具备多个计算机。
运算显示装置100分析二次电子自旋极化数据，并与一次电子线的扫描信号对应地显示。在图1A中，运算显示装置100显示在扫描电子显微镜中拍摄的二次电子自旋极化(磁化)的映射图像107。映射图像107包含磁畴(magnetic domain)105和磁畴壁(magneticdomain wall)106。
在图1A中，符号105和106分别只指示一个磁畴和磁畴壁。磁畴105是磁化固定的区域。磁畴壁106是磁畴之间的边界区域，是磁化方向(二次电子自旋极化)局部有很大变化的区域。运算显示装置100具有导出从映射图像107抽出的磁畴壁的磁畴壁宽度的功能。运算显示装置100根据磁畴壁宽度进行试样的应变分布的可视化和/或应变的定量评价。
作为本发明的对二次电子自旋极化进行映射(mapping)的扫描电子显微镜的输入信号的二次电子自旋极化是反映试样的磁化的物理量。磁化均匀的区域是磁畴，在磁畴之间磁化局部地旋转的区域是磁畴壁。已知磁畴壁的宽度与在材料中决定磁化容易朝向的方向的磁各向异性(magnetic anisotropy)的大小(K)具有以下这样的关系。
[公式1]
d∝1/√K
如果在试样内产生应变，原子间隔产生变化，则在该部分中，磁各向异性变化。已知在10-6的水平的应变中，该磁各向异性有很大变化。因此，如果产生应变，则该部分中的磁各向异性和磁畴壁的宽度变化。在钢铁材料的情况下，磁畴壁的宽度是数十nm到数百nm的范围，是能够通过扫描电子显微镜测定的范围。因此，在二次电子自旋极化映射图像中显示出二次电子自旋极化(磁化)局部变化的区域(磁畴壁)，并评价该区域宽度(磁畴壁宽度)，由此能够评价试样内的应变。
图2A和图2B表示因应变的有无造成的磁畴壁宽度的不同的实测例子。图2A表示有应变的坡莫合金(permalloy)的二次电子自旋极化映射图像21A、以及因位置产生的磁化变化22A。图2B表示不存在应变的坡莫合金的二次电子自旋极化映射图像21B、以及因位置产生的磁化变化22B。根据图2A和图2B的比较，可知能够测定因应变的有无造成的磁畴壁宽度的差。
为了进行图2A和图2B所示的测定，准备2个试样的坡莫合金片，实施退火，在成为除去了应变的状态后，对其中一个局部地施加应力而使其产生应变。扫描电子显微镜测定施加了应力的试样(有应变)和没有施加应力的试样(无应变)的二次电子自旋极化，形成各自的映射图像。
图2A和图2B的二次电子自旋极化映射图像(电子显微镜照片)21A和21B用灰度(grayscale)表示出二次电子自旋极化(磁化)的大小。对比度均匀的白和黑的区域表示磁畴，其边界部分表示磁畴壁。图2A和图2B在映射图像21A和21B各自的右侧的图表22A和22B中，表示出在垂直地横切磁畴壁的方向(白线所示)上分析磁化的变化的结果。
在图表22A和22B中，横轴表示试样面上的位置，纵轴表示磁化的大小。磁化急剧变化的部分相当于自旋极化映射图像的黑白的边界部，是磁畴壁。该磁畴壁的宽度即磁化变化的区域宽度在有应变试样中是260nm，在无应变试样中是480nm。这样，可知磁畴壁的宽度根据应变的有无而变化，能够通过检测二次电子自旋极化的扫描电子显微镜测定该变化。
本发明的一个实施例中，首先，基于二次电子自旋极化对试样的磁化进行映射，抽出该磁化有很大变化的地方(磁畴壁)。该磁畴壁既可以由用户从输入装置162选择，或者也可以由依照分析程序121动作的处理器110自动地抽出。通过用户输入，能够准确地确定应该测定的磁畴壁。通过自动抽出，不需要用户输入。
试样的二次电子自旋极化表示作为数字数据取得并二维排列的各个像素的多个方向成分的二次电子自旋极化。例如，二次电子自旋极化数据表示矩阵状地排列的512像素×512像素的各像素的相互正交的X方向、Y方向、以及Z方向的自旋极化成分(磁化成分)。特定方向的二次电子自旋极化成分表示大小和方向，与该方向对应地表示正或负的值。
在运算显示装置100自动抽出磁畴壁的结构中，运算显示装置100在从取得的二次电子自旋极化的测定数据减去背景信号后，根据自旋极化的位置的变化，确定磁畴壁。例如，运算显示装置100检测特定方向的二次电子自旋极化成分在预定距离的2点之间产生比预定值大的变化的位置，判定为在检测出的位置(2点之间)存在磁畴壁。运算显示装置100也可以使用3个方向的二次电子自旋极化分量的变化的平均值。
特定方向例如是在X方向、Y方向、以及Z方向中表示出二次电子自旋极化的最大值与最小值的差异为最大的值的方向。或者，也可以使用根据3个方向的成分确定的磁化方向作为特定方向。预定距离例如是1μm，预定值例如是视野内的自旋极化的最大值与最小值的差的50％的值。如上述那样，自旋极化通过正负表示方向。
将上述预定距离设定为比磁畴壁宽度大的值。如上述那样，磁畴壁宽度是数十nm～数百nm，1μm能够确定夹着磁畴壁的磁畴的2点。考虑到输入信号的噪声的影响，而预先设定上述预定值。选择能够与因噪声产生的测定值的变动无关地检测出磁畴壁的二次电子自旋极化成分的变化的值。
能够通过与上述方法不同的方法检测磁畴壁。例如，运算显示装置100对某磁化成分图像的各像素的值进行平方，对其平方根进行映射(mapping)，由此映射磁化的上述方向成分的绝对值。运算显示装置100根据绝对值映射图像中的绝对值的变化(差)，确定磁畴壁。
在磁畴壁中磁化旋转，磁畴壁内的磁化方向与磁畴内的磁化方向不同。因此，磁畴内的磁化的上述方向成分的绝对值与磁畴壁内的磁化的上述方向成分的绝对值不同。另外，磁畴内的磁化的上述方向分量的绝对值是固定的，磁畴壁内的磁化的上述方向成分的绝对值是变化的。
因此，绝对值映射图像在磁畴壁内和磁畴内表示出不同的值。另外，绝对值映射图像表示在磁畴壁内变化的绝对值，表示在磁畴内固定的绝对值。运算显示装置100例如在绝对值映射图像中将绝对值固定的区域确定为磁畴，将在磁畴之间表示出与磁畴不同的绝对值的区域(位置)判定为磁畴壁(的位置)。
运算显示装置100在如上述那样确定了磁畴壁的位置后，确定磁畴壁的宽度。与磁畴壁延伸的方向垂直的方向上的磁化迁移区域宽度与磁畴壁宽度一致。因此，需要确定磁畴壁延伸的方向。在一个例子中，用户使用输入装置162，输入磁畴壁延伸的方向。
例如，用户通过在自旋极化映射图像或绝对值映射图像中用指针描摹磁畴壁，能够表示出磁畴壁延伸的方向。磁畴壁延伸的方向可能是固定的或变化的。或者，用户也可以在映射图像中选择磁畴壁上的多个点，输入所选择的各个点处的磁畴壁宽度的方向。
在其他例子中，也可以由依照分析程序121动作的处理器110自动地检测磁畴壁的方向。例如，运算显示装置100与用户输入对应地自动选择磁畴壁上的一点，在该点处，在多个方向上测定磁化变化的区域的宽度。如果将映射图像的上下方向设为0点，则运算显示装置100例如每隔18度，在20个方向上测定宽度。表示出测定值中的最小值的方向是磁畴壁宽度的方向，是与磁畴壁延伸的方向垂直的方向。
如果确定了磁畴壁宽度的方向，则运算显示装置100测定该方向上的磁化变化的长度作为磁畴壁宽度。磁畴壁宽度的测定方法例如根据对磁化变化的测定数据拟合反正切函数(Arctangent function)而得到的参数来导出、或将在测定方向上对磁化的值进行微分而导出的峰值波形的半值宽度确定为磁畴壁宽度。通过函数的拟合能够准确地确定宽度。
运算显示装置100保存有表示标准试样的磁畴壁宽度与应变或应力的关系的相关性数据。运算显示装置100通过比较测定出的磁畴壁宽度和预先登记的相关性数据，能够定量地推定该材料内的应变、应力。此外，应力表示应变。
例如，在铁材料的情况下，基本上磁畴内的磁化与磁畴壁平行的所谓180度磁畴壁占大半。在该情况下，在磁畴壁中不产生磁极，磁畴构造是稳定的。但是，由于在试样内产生的应变，有时容易磁化的方向局部地变得复杂，其结果是无论磁畴壁是否与磁畴内的磁化平行，有时在磁畴壁中产生磁极。
在这样的情况下，运算显示装置100不只评价磁畴壁宽度，还包括磁化与磁畴壁的相对角度地评价应变量。例如，运算显示装置100根据磁化的方向和磁畴壁延伸的方向之间的角度，通过预先设定的公式修正磁畴壁宽度。角度例如是夹着磁畴壁的磁畴的角度(无方向)的平均值或一方的值。一个例子是通过相对角度的余弦函数来修正磁畴壁宽度。
另外，在多晶试样的情况下，如果各晶粒的晶向不同，则应变对磁畴壁宽度的影响不同。在该情况下，为了评价视野内全区域的应变分布，必须考虑到晶粒边界部的磁畴壁宽度的不连续性。因此，运算显示装置100例如根据EBSD(Electron Back ScatteredDiffraction：电子背散射衍射)、二次电子图像，确定各晶粒的边界部位置。
或者，还有以下的方法，即利用在许多磁性材料中容易磁化的方向的轴(磁化容易轴)与材料的结晶轴平行的性质，根据磁畴内的磁化方向推定晶粒边界部位置。在相邻的不同的晶粒之间，产生一些结晶轴方向的偏离，因此与之对应地磁化方向也偏离。
在立方晶的铁系材料的情况下，磁化容易轴有(100)、(010)、(001)的正交的3个轴，但在相邻的磁畴内的磁化方向为180度或90度的情况下存在于同一晶粒内，在除此以外的角度的情况下，该磁畴横跨个别的晶粒地存在，在其之间存在晶粒边界部。
因此，运算显示装置100通过分析磁化方向，能够确定晶粒边界部的位置。此外，根据该磁化方向确定晶粒边界部的方法是磁化朝向磁化容易轴的材料的情况，在应变大的材料的情况下，有时磁化并不朝向磁化容易轴，因此运算显示装置100考虑到该点而进行分析。
运算显示装置100在通过上述那样的方法掌握晶粒边界部位置后，进行以下的工作，即测定磁畴壁宽度，在各晶粒内利用上述的方法评价应变分布，然后在晶粒之间将应变量连接起来。此外，边界部是组成、结晶性特殊的地方，因此必须注意与其他区域的比较。
本实施方式公开了根据磁畴壁宽度测定的结果进行应变量、应变分布的导出的扫描电子显微镜、或其分析方法。可以考虑各种实施例，但以下示出了几个例子。
实施例1
图3表示搭载了本发明的功能的检测二次电子自旋极化的扫描电子显微镜的分析画面的例子。用户能够使用输入装置162，从菜单栏300中指定使运算显示装置100执行的处理。例如，如果选择了“数据分析”，则运算显示装置100显示分析菜单350。运算显示装置100执行在分析菜单350中选择出的分析处理。
在二次电子自旋极化图像取得模式中，运算显示装置100例如通过对检测出的二次电子的总数进行映射，而形成表面形状图像310并显示。另外，运算显示装置100根据来自自旋检测器3的自旋极化数据，生成磁化成分图像320并显示。已知二次电子的自旋极化与磁化的大小具有相关性。运算显示装置100能够取得各磁化方向的成分图像、例如X方向、Y方向、Z方向的成分图像。在图3的例子中，运算显示装置100只显示出一个磁化成分(例如磁化变化最大的成分)的磁化成分图像320。
如上述那样，运算显示装置100在磁化成分图像320中，确定磁化固定的区域即磁畴302、磁化急剧变化的磁畴壁303的位置。在图3中，作为例子，用符号302和303分别只指示一个磁畴壁和一个磁畴。
如上述那样，运算显示装置100在取得的二维排列的数据中，在特定方向(例如纵或横方向)上调查数据的变化，例如在1微米以内的区域中自动地检测出磁化具有比预定值大的变化的地方，判定为磁畴壁。预定变化量例如为视野内的磁化的最大值与最小值的差的50％。运算显示装置100为了确保S/N，也可以根据需要进行数据的平均化(平滑化)等处理。
也可以代替运算显示装置100自动地确定磁畴302和磁畴壁303的位置，运算显示装置100依照用户从输入装置162的指定，确定磁畴302和磁畴壁303的位置。
运算显示装置100对磁化成分图像320的数据进行平方，对其平方根进行映射，由此生成绝对值映射图像330并显示。在磁化成分图像320中，对于朝向相互反平行的磁化(例如磁化304和305)的区域(磁畴)，磁化的绝对值相同。因此，绝对值映射图像330中的这些区域的值相同。
另一方面，在磁畴壁中磁化旋转，磁畴壁内的磁化方向与磁畴内的磁化方向不同。因此，在绝对值映射图像330中，磁畴壁和磁畴内部显示出不同的值。运算显示装置100通过分析绝对值映射图像330，能够确定磁畴壁位置。运算显示装置100在确定了磁畴壁位置后，分析其宽度，显示表示其结果的磁畴壁宽度分析图表340。
图4A、图4B以及图4C表示磁畴壁宽度的测定法的例子。运算显示装置100在确定了磁畴壁位置后，估计其宽度。运算显示装置100制作如图4A所示那样表示磁畴壁附近的磁化的实测值400与位置的关系的图表。运算显示装置100使用图4B所示那样的近似函数401、例如反正切(Arc tangent)，对实测值400进行曲线拟合。
在设横轴(x)为视野内的位置，纵轴(y)为磁化的大小，x的原点为磁畴壁位置，y的原点为磁化的基准点(磁畴壁两侧的磁畴的磁化的值的中间值)的情况下，得到以下的公式。
[公式2]
y＝b*arctan(x/a)
a是与磁畴壁宽度相关的参数，例如能够通过最小二乘法等与取得数据进行比较，而得到上述的a的最佳值。
在其他例子中，运算显示装置100也可以针对如图4C所示那样表示因磁化的实测值的位置产生的微分值与位置的关系的图表，使用近似函数402进行曲线拟合。在该情况下，运算显示装置100通过评价峰值波形的幅度，能够确定磁畴壁宽度。
如上述那样求出的磁畴壁宽度有可能根据测定的方向而不同。即，根据采用哪个方向作为图4A、图4B、以及图4C所示的横轴(x)，所得到的结果不同。
图5A表示为了在确定磁畴壁500的位置后求出磁畴壁宽度而在二次电子自旋极化映射图像中测定磁化的值的4个方向A～D。运算显示装置100在4个方向A～D上分别对磁化的值进行映射并比较。图5B的图表510A～510D表示4个方向A～D上的磁化的变化。
如参照图4A、图4B、以及图4C说明的那样，运算显示装置100在多个方向上进行分析，将最小的值确定为该位置处的磁畴壁宽度。如果将测定的方向的数目例如设为20、40，则能够进一步提高精度。在基本上与磁畴壁延伸的方向垂直的方向上进行测定的情况下，测定出最窄的磁畴壁宽度。
也可以与上述例子不同地，由用户从输入装置162指定磁畴壁延伸的方向。运算显示装置100还可以通过顺序地检测磁畴壁位置而确定磁畴壁延伸的方向，在与该方向垂直的方向上，进行参照图4A、图4B、以及图4C说明的磁畴壁宽度分析。
实施例2
参照图6A～图6C说明应变分析的其他例子。在此，表示在测定磁畴壁宽度后导出应变分布的例子。图6A表示有应变的磁性体试样中的二次电子自旋极化的映射图像(磁化成分图像)60A的示意图。示出磁畴600和磁畴壁601，磁畴壁宽度根据各位置的应变的大小而不同。
图6B表示在图6A的磁畴图像60A(同一视野)中连接相同磁畴壁宽度的位置所得的图像60B。运算显示装置100在多个位置测定磁畴壁宽度，形成连接相同磁畴壁宽度的位置的线并显示。连接相同磁畴壁宽度的点而形成的线是连接应变量为相同程度的点的线。在图6B中，示出2个线603和604。线603是连接窄磁畴壁宽度的位置的线，线603是连接窄磁畴壁宽度的位置的线。线603所示的部分的应变小，线604所示的部分的应变大。
图6C表示根据图6B所示的图像60B生成的应变分布图像60C。应变分布图像60C表示视野内的应变量的大小的倾向。在图6C的例子中，将视野内的区域分类为应变大的区域605、应变量平均的区域606、以及应变小的区域607。
运算显示装置100在图6B所示的像中，确定通过线603和604分割的3个区域605、606、以及607，分别赋予不同的图案而生成应变分布图像60C。
图7是表示利用对应变分布进行可视化的功能的扫描电子显微镜的运算显示装置100的二次电子自旋图像分析画面的一个例子。运算显示装置100在检测出二次电子自旋极化的情况下，对入射到检测器3的二次电子数进行计数，由此形成试样表面的形状像710。运算显示装置100显示形状图像710。
运算显示装置100根据来自自旋检测器3的自旋极化数据，生成磁化成分图像720并显示。能够最多生成3个磁化成分图像(试样面内的2个成分和垂直成分)，但在此只显示1个成分的磁化成分图像720。
在此，说明以下的情况，即在试样表面存在成为应变的原因的凹陷701，在该凹陷的近旁应变大。在磁化成分图像720中，能够对磁畴702、磁畴壁703的位置、形状进行可视化，还能够导出磁化向量704。运算显示装置100测定磁畴壁宽度，显示连接相同程度的磁畴壁宽度的位置所得的图像730。显示出连接磁畴壁宽度宽的位置所得的曲线705、连接磁畴壁宽度窄的位置所得的曲线706。运算显示装置100例如选择具有预先设定的差的磁畴壁宽度，生成分别连接这些磁畴壁宽度的位置的线。
另外，运算显示装置100根据该图像730，生成应变分布图像740并显示。应变分布图像740用浓淡表示应变量，显示出凹陷近旁的应变大的区域708、从凹陷远离的应变小的区域707。为了生成这些图像710～740，用户例如选择菜单栏700中的“数据分析”项目，并且选择该项目内的“磁畴壁宽度分析”项目。运算显示装置100与用户输入对应地，按照上述那样的顺序分析磁畴壁宽度，显示其结果。
实施例3
图8A和图8B表示应变分析的其他例子。图8A表示磁化成分图像。如图8A所示，运算显示装置100在映射二次电子自旋极化所得的磁化成分图像中，确定磁畴800、磁畴壁801、磁化向量802。
运算显示装置100沿着磁畴壁对各点附加编号，评价该点处的磁畴壁宽度，根据材料种类、磁化方向的信息，评价应变量。图8B表示磁畴壁分析结果的表820。在图8B的例子中，表示各点处的磁畴壁宽度、磁畴壁和磁化之间的角度、以及应变量。作为分析结果，运算显示装置100显示磁畴壁分析结果的表820。表820表示试样的应变分布的信息。
如上述那样，分析磁化成分图像，由此确定磁畴壁宽度和磁化旋转角。磁畴壁和磁化之间的角度是夹着磁畴壁的2个磁畴的磁化方向和磁畴壁延伸的方向之间的角度的平均值、或一方的磁化方向和磁畴壁延伸的方向之间的角度。此外，不将方向定义为磁化方向和磁畴壁之间的角度。
磁畴壁宽度由于磁各向异性而与应变量相关，因此运算显示装置100能够与预先准备的数据库131进行比较，定量地导出应变。数据库131对每个材料表示磁畴壁宽度和应变量(例如用应力表示)之间的关系。如上述那样，为了导出应变量，根据磁化方向和磁畴壁之间的角度修正磁畴壁宽度。
在铁材料那样的软磁性体试样的情况下，磁化以在磁畴壁的两侧反转的所谓180度磁畴壁为主。对于磁化，与磁畴壁平行地朝向、在磁畴壁中不产生磁极的状态是稳定的。但是，在由于应变而产生了磁各向异性的情况下，有时不为上述的状态。也包括该情况在内地，运算显示装置100还分析磁畴壁的两侧的磁化方向，从通常的分析方法中排除特殊的磁化的情况。另外，磁畴壁宽度的平均值、方差等信息对于材料特性的评价也是重要的，因此添加到分析项目中。
实施例4
图9表示应变分析的其他例子。放大图960是在视野950中用矩形围住的区域的放大图。在视野950内试样的材料种类、结晶性、晶向存在不同的情况下，在其边界部(粒界部)903，应变量与磁畴壁宽度的关系有可能不连续。多晶材料就是如此。在该情况下，必须预先从扫描电子显微镜图像等中导出边界部分，考虑到该部分的不连续性而进行分析。
例如，在放大图960中，在存在于上方的晶粒904和存在于下方的晶粒905中，隔着粒界部903，磁畴壁906和907不连续。运算显示装置100首先在各晶粒内评价应变分布和应变量，然后在晶粒之间连接相同应变量的点。另外，粒界部903自身是组分、结晶性特殊的地方，因此对于该点处的磁畴壁宽度评价、应变分析，必须注意与其他区域的比较。
运算显示装置100也可以不确定应变量，而根据磁畴壁宽度形成跨过不同晶粒的应变分布图像。例如，运算显示装置100确定跨过不同晶粒的连续的磁畴壁，使一方晶粒的磁畴壁宽度与另一方晶粒的磁畴壁宽度一致。使其系数也对另一方晶粒的其他磁畴壁宽度起作用。然后，运算显示装置100在这些晶粒中连接相同磁畴壁宽度的位置，形成应变分布图像。
此外，本发明并不限于上述实施例，包含各种变形例子。例如，为了容易理解地说明本发明而详细说明了上述实施例，并不一定限于具备所说明的全部结构。另外，能够将某实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，另外也能够向某实施例的结构追加其他实施例的结构。另外，能够对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。
另外，例如也可以通过用集成电路进行设计等，而用硬件实现上述各结构/功能/处理部等的一部分或全部。另外，也可以通过由处理器解释实现各个功能的程序并执行，而用软件实现上述各结构、功能等。可以将实现各功能的程序、表、文件等信息放置在存储器、硬盘、SSD(固态驱动器)等记录装置、或IC卡、SD卡等记录介质中。
另外，表示出认为是说明上必要的控制线、信息线，并不一定限于在产品上表示出全部的控制线、信息线。实际上也可以考虑将几乎全部的结构相互连接起来。
Claims (15)
1.一种扫描电子显微镜，其特征在于，具备：
自旋检测器，其测定从试样释放的二次电子自旋极化；
分析装置，其对上述自旋检测器的测定数据进行分析，
上述分析装置进行如下动作：
在上述测定数据中，确定上述二次电子自旋极化局部性变化的区域的宽度，根据上述区域的宽度，对上述试样的应变进行评价。
2.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
在上述测定数据中，上述分析装置检测上述二次电子自旋极化局部性变化的位置。
3.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述分析装置确定用户指定的上述二次电子自旋极化局部性变化的区域的宽度。
4.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述分析装置进行如下动作：
在上述二次电子自旋极化局部性变化的位置，在多个方向上确定上述二次电子自旋极化变化的区域的宽度，
根据上述宽度的最小值，对上述试样的应变进行分析。
5.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述分析装置通过近似函数的拟合，确定上述二次电子自旋极化变化的区域的宽度。
6.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述分析装置进行如下动作：
根据上述二次电子自旋极化局部性变化的区域的宽度的大小，确定上述试样内的应变的大小，
根据上述应变的大小，确定上述试样内的应变分布，并显示表示上述应变分布的信息。
7.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述分析装置根据上述二次电子自旋极化局部性变化的区域的宽度以及上述区域的相邻区域中的自旋极化的方向，对上述试样的应变进行评价。
8.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述分析装置进行如下动作：
保存将二次电子自旋极化局部性变化的区域的宽度与应变量关联起来的数据库，
对在上述测定数据中确定的上述二次电子自旋极化局部性变化的区域的宽度与上述数据库进行比较，来确定应变量。
9.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述分析装置进行如下动作：
在上述试样中确定多个晶粒，
对上述多个晶粒中的每一个晶粒的应变进行评价，
将上述多个晶粒中的每一个晶粒的应变的评价结果连接起来确定上述试样内的应变分布。
10.一种方法，是分析装置对在扫描电子显微镜中测定的试样的二次电子自旋极化进行分析的方法，其特征在于，
上述分析装置进行如下动作：
在二次电子自旋极化的测定数据中，确定上述二次电子自旋极化局部性变化的区域的宽度，
根据上述区域的宽度，对上述试样的应变进行评价。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
在上述测定数据中，上述分析装置确定上述二次电子自旋极化局部性变化的位置。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
上述分析装置确定用户指定的上述二次电子自旋极化局部性变化的区域的宽度。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
上述分析装置进行如下动作：
在上述二次电子自旋极化局部性变化的位置，在多个方向上确定上述二次电子自旋极化变化的区域的宽度，
根据上述宽度的最小值，对上述试样的应变进行分析。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
上述分析装置通过近似函数的拟合，确定上述二次电子自旋极化变化的区域的宽度。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
上述分析装置进行如下动作：
根据上述二次电子自旋极化局部性变化的区域的宽度的大小，确定上述试样内的应变的大小，
根据上述应变的大小，确定上述试样内的应变分布，并显示表示上述应变分布的信息。
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