DE4322852A1 - Elektronenspektroskopiegerät - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenspektroskopie­ gerät, welches sich auf den chemischen Zustand der Elemente in einer Probe beziehende Informationen durch Analysieren des Energiespektrums von Photoelektronen erhalten kann, welche erzeugt werden, wenn die Probe beispielsweise mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird.

Ein Bestrahlen einer Substanz mit Licht, Röntgenstrahlen, Elektronen oder dergleichen verursacht einen Ausstoß von Elektronen aus der Substanz. Die Energieverteilung dieser ausgestoßenen Elektronen enthält Informationen, welche sich auf den Zustand der Substanz beziehen. Auger-Elektronenspek­ troskopie, welche durch Elektronenbündel-Strahlung erzeugte Auger-Elektronen mißt, und Photoelektronenspektroskopie, wel­ che durch Ultraviolett- oder Röntgenstrahl-Strahlung erzeug­ te Photoelektronen mißt, sind wichtige analytische For­ schungstechniken, welche sich auf den Zustand von Substan­ zen, besonders den Oberflächenzustand beziehen. Photoelektro­ nenspektroskopie ist die wichtigere dieser Techniken.

Photoelektronenspektroskopie wird nun anhand von Fig. 1 erläutert. Wenn Röntgenstrahlen 2 mit einer Photonenenergie E_X auf eine Targetprobe 1 stoßen, werden Elektronen 3 in der Probe 1 dadurch, daß sie die Energie von den Röntgenstrahlen 2 empfangen, angeregt, wodurch die Röntgenstrahlen 2 somit absorbiert werden. Falls die Photonenenergie E_X der Röntgen­ strahlen 2 größer als die Bindungsenergie E_B der Elektronen 3 ist, werden die Elektronen 3 von der Probe 1 als Photoelek­ tronen 4 mit einer Energie von E_P= E_X-E_B abgegeben. Das Grundprinzip der Photoelektronenspektroskopie ist, daß im Fall von Röntgenstrahlen das Bündel monochromatisch sein kann, und da die Photonenenergie E_X mit einem hohen Grad an Präzision bekannt sein kann, die Bindungsenergie E_B der Elek­ tronen 3 in der Probe 1 mit einem hohen Grad an Auflösung durch Messen mit hoher Präzision der Energie E_P der Photo­ elektronen 4 festgestellt werden kann. Da die Photo­ elektronen 4 außerhalb der Probe 1 von der äußersten Oberflächenschicht herausgelöst sind, können sie Infor­ mationen über den Zustand der Oberfläche verschaffen. Da deshalb die Fortschritte, welche in der Entwicklung von Dünnfilm-Vorrichtungen und Oberflächenfunktionen gemacht werden, immer wichtiger werden, werden sich auf Oberflächen beziehende Informationen ebenfalls immer bedeutender.

Verglichen mit Auger-Elektronenspektroskopie sind die vor­ teilhaften Merkmale der Röntgenstrahl-Photoelektronenspek­ troskopie, daß sie, da sie eine höhere Energieauflösung bie­ tet, deshalb wesentlich ausführlichere Informationen ver­ schaffen kann, die Probe wenig beschädigt und verwendet werden kann, um Isolatoren zu beobachten. Ein Nachteil der Röntgenstrahl-Photoelektronenspektroskopie ist ihre geringe räumliche Auflösung gewesen. Allgemein formuliert sind Proben räumlich nicht-gleichförmig und müssen auf mikros­ kopischem Niveau analysiert werden. Da sich Prozeßtechno­ logien mit noch feineren Dimensionen befassen, wird die Mikroanalyse immer notwendiger.

Fortschritte sind gemacht worden mit Forschung und Entwick­ lung, welche sich darauf bezieht, räumlich-aufgelöste Photo­ elektronenspektren zu erlangen, und haben zu der Entwicklung einer Direkt-Abbildetechnik, in welcher ein Photoelektronen­ bild vergrößert wird, und einer Abtasttechnik geführt, in welcher eine räumliche Verteilung durch Abtasten eines Ortes auf der Probe mit einem stark fokussierten Röntgenstrahl- Bündel erlangt wird.

Die Schwierigkeit des Kollimierens von Röntgenstrahlen gab Anlaß zur Direkt-Abbildemethode, in welcher das Bild einer räumlichen Verteilung von Photoelektronen, welche von einer relativ großen, durch die Röntgenstrahlen bestrahlten Region erzeugt wird, elektrostatisch oder magnetostatisch vergrö­ ßert wird. Die Entwicklung ist an dem Punkt angelangt, an welchem die räumliche Verteilung von Photoelektronen, mit einer Röntgenstrahlröhre als die Röntgenstrahlquelle und eine elektrostatische Linse verwendend, mit einer Auflösung von 20 µm gemessen worden ist (P. Coxon et al., J. Elect. Spectrosc. and Rel. Phenom. 52 821 (1990)), und Linien von 25 µm Breite sind beobachtet worden mit Synchrotron-Strah­ lung als die Röntgenstrahlquelle und ein Magnetfeld verwen­ dend, um vergrößerte Photoelektronenbilder zu erzeugen (P. Pianetta et al., J. Elect. Spectrosc. and Rel. Phenom. 52 821 (1990)).

Während in heutiger Forschung jedoch eine starke Notwendig­ keit zu Sub-Mikronauflösung besteht, ist es sehr schwierig, eine so hohe Auflösung mit der Direkt-Abbildemethode zu er­ reichen. Andererseits ist die Röntgenstrahloptik-Vorrich­ tungstechnologie bis zu dem Punkt fortgeschritten, an wel­ chem Röntgenstrahlen auf ein Bündel von nur einigen zehn Nanometern Durchmesser herunterfokussiert werden können, und es dadurch möglich macht, Abtasten zu verwenden, um eine hohe räumliche Auflösung zu erlangen. Mit dem Undulatorbün­ del einer Synchrotronstrahlungseinrichtung als die Röntgen­ strahlquelle und einer Zonenplatte oder einem Schwarzschild- Röntgenstrahlreflektor, um das Bündel zu konzentrieren, sind Photoelektronenbilder mit einer räumlichen Auflösung von bis zu 0,3 µm erlangt worden (H. Ade et al., Appl. Phys. Lett. 56 1841 (1990)). Photoelektronenmikroskope ziehen Aufmerksam­ keit auf sich als eine der vielversprechendsten Undulator­ bündel-Anwendungen und stellen ein Gebiet dar, auf welchem die Forschung beträchtlichen Fortschritt erwarten läßt.

Das Verwenden eines Undulatorbündels als die Röntgenstrahl­ quelle stellt jedoch ein Haupthindernis für eine breitere Verwendung der Photoelektronenmikroskopie dar. Der Grund ist, daß die Einrichtung recht umfangreich und teuer ist, das Bündel nicht leicht an- und ausgeschaltet werden kann, so daß die Einrichtung kontinuierlich den Tag hindurch ver­ wendet werden muß, um sie effizient zu verwenden, und sie besondere Bediener erfordert. Diese Gründe verweisen eine Aufrechterhaltung einer Synchrotroneinrichtung auf jenseits der Kapazität einer kleinen Benutzergruppe.

Außerdem ist sogar mit einem Undulatorbündel eine Photoelek­ tronenspektroskopie diskontinuierlicher Phänomene schwierig. Ein Beispiel ist Photoelektronenspektroskopie von Clustern. Ein Cluster ist eine molekulare Verbindung mit einem Zustand in der Mitte zwischen molekular und fest. Eine Erforschung der Eigenschaften von Clustern ist nicht nur vom akademi­ schen Standpunkt aus hochinteressant, sondern besitzt auch das Potential, zu neuen Anwendungen Anlaß zu geben, und aus diesem Grund zieht Cluster-Forschung Aufmerksamkeit auf sich. Im wesentlichen werden alle Cluster diskontinuierlich in sehr kleinen Mengen erzeugt, beispielsweise durch Be­ strahlen eines Festkörpers mit einem gepulsten Laserbündel. Da Cluster diskontinuierlich produziert werden, wird nur ein recht kleiner Bruchteil der Zeit des kontinuierlich emittie­ renden Undulatorbündels für die Messung ausgenutzt. Auch Flugzeit-Spektroskopie, welche fähig ist, Photoelektronen mit einer sehr hohen Effizienz nachzuweisen, kann nicht mit der kontinuierlichen Bestrahlung einer Undulator-Röntgen­ strahlquelle eingesetzt werden.

Das grundsätzliche Ziel dieser Erfindung ist es daher, ein kompaktes, Hocheffizienz-Elektronenspektroskopiegerät zu schaffen, welches fähig ist, Messungen mit einer hohen räum­ lichen Auflösung in einer kurzen Zeit zu vollbringen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Elektronenspek­ troskopiegerät zu schaffen, welches effektiv Photoelektronen­ spektroskopie diskontinuierlicher Phänomene wie beispielswei­ se in Cluster-Beobachtung vollbringen kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel erreicht durch ein Elektronenspektroskopiegerät mit Mitteln zum Er­ zeugen von Röntgenstrahlpulsen, welche ein durch Bestrahlen eines Festkörpertargets mit einem gepulsten Laserbündel er­ zeugtes Laserplasma verwenden, Mitteln zum Bestrahlen einer Probe mit den so erzeugten Röntgenstrahlpulsen, einem Flug­ kanal, durch welchen Photoelektronen fliegen, welche ver­ anlaßt werden, durch die Bestrahlung der Röntgenstrahlpulse von der Probe zu emittieren, und Elektronenstrom-Messungs­ einrichtungen zum Messen der Flugzeitverteilung von Photo­ elektronen im Flugkanal.

Das durch Bestrahlen des Festkörpertargets mit einem ge­ pulsten Laserbündel erzeugte Laserplasma ist eine Röntgen­ strahlquelle von extrem hoher Helligkeit. Es wird berichtet, daß im Bereich einer 1 nm-Wellenlänge die Peak-Helligkeit eines Läserplasmas derjenigen eines Undulatorbündels gleich­ kommt (T. Tomie et al., Proc. SPIE 1741 120 (1990)). Das Plasma selbst hat einen Durchmesser von mehreren zehn Mikro­ metern, ein gepulstes Laserbündelgerät ist kompakt, und so ermöglicht das Verwenden eines Laserplasmas als die Röntgen­ strahlquelle diese Erfindung, ein Elektronenspektroskopie­ gerät zu schaffen, welches eine hohe räumliche Auflösung besitzt und klein ist.

Desweiteren ist es möglich, da in dieser Erfindung die Rönt­ genstrahlquelle eine gepulste Bündelquelle ist, die Flugzeit­ methode zur Analyse der Photoelektronenenergie anzuwenden, welche die effizienteste Methode zum Nachweisen von Photo­ elektronen ist. Die Fluggeschwindigkeit pulserzeugter Photo­ elektronen hängt von der Energie der Elektronen ab, so daß, nachdem die Elektronen eine festgelegte Entfernung geflogen sind, die Elektronenenergieverteilung in ein Elektronen­ strom-Zeitprofil konvertiert ist. Durch Aufzeichnen der gesamten Zeitentwicklung des Elektronenstroms werden alle der erzeugten Photoelektronen nachgewiesen. Außerdem wird es möglich, über einen extrem weiten Raumwinkel emittierte Pho­ toelektronen ohne eine Verminderung in der Energieauflösung nachzuweisen. Auch Photoelektronenspektroskopie von Clustern und dergleichen kann mit dieser Erfindung effizient durch Synchronisieren der Röntgenstrahlpulse mit der diskon­ tinuierlichen Erzeugung von Clustern erzielt werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm, welches das Prinzip der Photo­ elektronenspektroskopie veranschaulicht, und

Fig. 2 die allgemeine Anordnung einer Ausführungsform des Elektronenspektroskopiegeräts gemäß dieser Erfindung.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform beschrieben, welche eine Laservor­ richtung 11, eine Vakuumkammer 12, eine Laserbündelsammel­ linse 13, ein Target 14, eine Targetwelle 15, ein Laserplas­ ma 16, ein gepulstes Röntgenstrahlbündel 17, eine Lochblende 18 zum Begrenzen des Durchmessers des Röntgenstrahlquellen­ bündels, einen Röntgenstrahlführungskanal 19, eine Hochva­ kuumkammer 20 zur Photoelektronenmessung, ein Röntgenstrahl­ fokussiersystem 21, eine Meßprobe 23, Photoelektronen 25, ein Abbremsfeldgitter 26, einen Photoelektronenflugkanal 27, einen Photoelektronendetektor 28, ein Photoelektronenstrom- Zeitwellenformmeter 29 und einen Photoelektronen-Spektrums­ analysator 30 aufweist.

Um eine schnelle Messung zu ermöglichen, verwendet die Laser­ vorrichtung 11 einen Kurzpuls-Laser mit einer hohen Wiederho­ lungsrate von mindestens mehreren zehn Hertz, am besten 1 kHz oder mehr. Wenn Photoelektronen durch die Flugzeitmetho­ de gemessen werden, um eine ausreichende Energieauflösung zu erhalten, ist es, wie unten beschrieben, notwendig, die Zeit­ dauer der erzeugten Röntgenstrahlpulse ausreichend zu redu­ zieren, weshalb es vorzuziehen ist, daß die bestrahlende Laserpulsbreite etwa 2 ns nicht übersteigt. Eine Energie pro Puls von um die 10 mJ oder mehr ist erforderlich. Eine fokus­ sierte Leistungsdichte von 10¹⁰ bis 10¹³ W/cm² ist erfor­ derlich, um Röntgenstrahlen effizient zu erzeugen. Im Fall von Pulsen mit einer Dauer von 2 ns und einer Energie von 20 mJ fokussiert die Laserbündel-Sammellinse 13 das Laserbündel auf einen Durchmesser von 10 bis 300 µm auf dem Target 14 und erzeugt ein Plasma 16, welches das gepulste Röntgen­ strahlbündel 17 erzeugt.

Das für das Target 14 ausgewählte Material hängt davon ab, welches der in der Meßprobe 23 enthaltenen Elemente nachge­ wiesen werden sollen. Die optimale Röntgenstrahlwellenlänge wird abhängig vom nachgewiesenen Element variieren, jedoch können Röntgenstrahlen verschiedener Wellenlängen vom Laser­ plasma erzeugt werden, was wiederum davon abhängt, welches Material ausgewählt ist. Durch Verändern des Targetmaterials, um Röntgenstrahlen verschiedener Wellenlängen bis hinunter auf 1,3 nm zu erzeugen, ist es möglich, Photoelektronenspek­ troskopie aller Elemente bei der optimalen Wellenlänge durch­ zuführen.

Das Laserplasma 16 kann ein gepulstes Röntgenstrahlbündel 17 erzeugen, welches zahlreiche scharfe Spektrallinien mit einer Breite einschließt, welche 1/1000stel oder weniger der Breite der Wellenlänge beträgt. Um einer einzelnen Linie zu ermöglichen, aus diesen Linien heraus leicht ausgewählt zu werden, sind Linienspektren mit einer Linie notwendig, deren Wellenlänge von anderen Spektrallinien wohlgetrennt ist. Gute Kandidaten für solche Linien sind diejenigen, welche von Ionen mit einer wasserstoffähnlichen, heliumähnlichen oder neonähnlichen Elektronenkonfiguration emittiert werden. Beispiele von Spektrallinien, welche leicht zu erhalten sind, sind die 16 nm-Linie vom neonähnlichen Aluminium, die 13,5 nm-Linie vom wasserstoffähnlichen Lithium, die 12 nm- Linie vom neonähnlichen Silizium, die 6,0 nm-Linie vom heliumähnlichen Bor, und die 4,0 nm-Linie vom heliumähn­ lichen Kohlenstoff. Das Target 14 kann aus irgendeinem Element, welches erhalten werden kann, bestehen. Falls es leicht als ein reines Material zu erhalten ist, wie im Fall von Aluminium, kann ein Target verwendet werden, welches nur aus diesem einen Element gebildet ist. Falls ein Element in fester Form nur als eine Verbindung erhalten werden kann, beispielsweise wie der Stickstoff in BN, dann kann diese Verbindung für das Target verwendet werden. Falls das Material des Targets 14 billig in Stabform erhalten werden kann, beispielsweise im Fall von Aluminium, kann der Stab in dieser Form als die Targetwelle 15 verwendet werden. Falls das Material teuer ist, wie beispielsweise Gold, oder aus irgendeinem Grund nicht als Stab zu bekommen ist, kann das Material in auf die Targetwelle 15 aufgetragener Pulverform oder als um die Targetwelle 15 herumgewickelte Folie oder Blatt verwendet werden. Die Bestrahlung durch Pulse von Laserlicht fügt dem Target 14 Schaden zu, und daher wird das Target 14 auf der Targetwelle 15 gedreht, so daß ein neuer Abschnitt der Targetoberfläche die Bestrahlung empfängt. Das Target 14 kann, anstelle der Anordnung als Targetwelle 15, in Form eines Bandes vorliegen, welches vorgerückt werden kann.

Die Vakuumkammer 12 und die Hochvakuumkammer 20 sind optisch durch den Röntgenstrahlführungskanal 19 verbunden. Das Va­ kuum der Vakuumkammer 12 sollte niedrig genug sein, um zu gewährleisten, daß die Röntgenstrahlen nicht vor dem Errei­ chen der Kammer 20 abgeschwächt werden, zum Beispiel 0,1 Pascal oder darunter. Andererseits sollte für Photoelek­ tronenspektroskopie auf einer sauberen Oberfläche eines Festkörpers ein Hochvakuum von 10^-8 Pascal oder darunter für die Kammer 20 verwendet werden, um eine Verunreinigung der Oberfläche zu vermeiden.

Um so viel wie möglich der nahezu isotrop vom Laserplasma 16 emittierten Röntgenstrahlen zu sammeln, sollte der Einlaß des Röntgenstrahlfokussiersystems 21 einen größtmöglichen Durchmesser besitzen. Das Röntgenstrahlfokussiersystem 21 besteht wie gezeigt aus einem Reflektor vom Schwarzschildtyp durch ein Paar von konzentrisch angeordneten sphärischen Spiegeln 22a und 22b und bildet dadurch ein optisches Sys­ tem, welches Senkrechteinfall-Reflexion verwendet, mit einem Großdurchmesser-Einlaß versehen werden kann und in der Lage ist, das Bündel herunter auf einen ausreichend kleinen Durch­ messer zu konzentrieren.

Ein Mehrschichtüberzug ist durch Niederschlag auf den Ober­ flächen der sphärischen Spiegel 22a und 22b gebildet, um die Röntgenstrahlen effizient zu konzentrieren. Es ist möglich, Mehrschichtüberzüge zu erhalten, welche für Röntgenstrahlen einer 7 nm- oder längeren Wellenlänge ein Senkrechteinfall- Reflexionsvermögen von 70% liefern. Ein Objektiv vom Schwarzschildtyp bestehend aus einer Kombination zweier Spiegel mit einem relativ schmalen Reflexionsspektrum- Fenster dient ebenfalls als ein Spektrometer. Dies kann ausgenutzt werden, um eine einzelne Spektrallinie aus den vielen Linien im durch das Plasma 16 erzeugten gepulsten Röntgenstrahlbündel 17 auszuwählen. Die Bestrahlung der Meßprobe 23 durch eine Einzellinie schmaler Breite macht es möglich, Photoelektronenspektroskopie mit einer hohen Energieauflösung auszuführen. Ein Röntgenstrahlbündel mit einem kleineren Durchmesser auf der Probe 23 kann durch Verwenden der Lochblende 18 erhalten werden, um die Größe der Röntgenstrahlquelle zu begrenzen.

Durch die Röntgenstrahlbestrahlung der Meßprobe 23 erzeugte Photoelektronen 25 werden durch den Photoelektronenflugkanal 27 geleitet, um das Photoelektronen-Energiespektrum in ein Elektronenstrom-Zeitprofil zu konvertieren. In der Flugzeit­ methode ist das Photoelektronenenergie-Auflösungsvermögen durch die Breite der Röntgenstrahlbündelpulse 17 begrenzt. Beispielsweise wird ein Elektron mit einer Energie von 50 eV in 100 ns 45 cm zurücklegen, und falls die Pulsbreite des Röntgenstrahlbündels 17, das ist die Anfangsdauer des Elek­ tronenstroms, 1 ns beträgt, wird die Zeitauflösung 1 Prozent und die Energieauflösung 2 Prozent betragen, was zu einem Auflösungsvermögen von 1 eV führt.

Der Photoelektronenflugkanal 27 kann als eine konzentrische Kupferröhre mit einer goldüberzogenen inneren Oberfläche und mit einem Solenoid-Joch gewickelt angeordnet sein, um den Flug der Photoelektronen störende elektromagnetische Streu­ felder zu reduzieren. Die Länge des Photoelektronen- Flugkanals 27 wird von der erforderlichen Photoelektronen- Energieauflösung abhängen und davon, wie leicht es ist, den Kanal herzustellen. Beispielsweise ist mit Röntgenstrahl­ pulsen in der Größenordnung von Nanosekunden und einer Zeitauflösung von um 1 Prozent eine Flugzeit in der Größen­ ordnung von 100 ns erforderlich. Eine Photoelektronenenergie von mehreren zehn Elektronenvolt angenommen, würde eine Länge von 20 bis 100 cm für den Photoelektronenflugkanal 27 dafür geeignet sein.

Das Vorsehen eines Abbremsfeldgitters 26 am Einlaß des Photo­ elektronenflugkanals 27, um ein Abbremsfeld anzulegen, kann eine wesentliche Verbesserung in der Energieauflösung des Photoelektronenspektrums erzeugen. Beispielsweise werden von der Probe mit einer Energie von 50 eV emittierte Photoelek­ tronen 25, welche durch ein -40 V Abbremsfeld geleitet wer­ den, auf 10 eV abgebremst werden. Infolgedessen wird die Flugzeit im Photoelektronenflugkanal 27 auf 224 ns verlän­ gert werden und die Energieauflösung wird 0,09 eV betragen. Photoelektronenspektroskopie mit einer sehr hohen Energieauf­ lösung kann durch Einstellen der Stärke des Abbremsfeldes erreicht werden. Diese Abbremsmethode reduziert den Bereich der Photoelektronenenergien, welche gemessen werden können, und so wird eine Meßprozedur eingesetzt, welche ohne Verwen­ den irgendeines Abbremsfeldes mit der Messung des gesamten Energiespektrums beginnt, und dem folgt die Einstellung des Abbremsfeldes und eine Hoch-Energieauflösungsmessung am erforderlichen Punkt des Spektrums.

Eine Vielkanalplatte wird für den Photoelektronendetektor 28 verwendet, welcher die Flugzeit der Photoelektronen im Photo­ elektronenflugkanal 27 mißt. Dies wird getan, um eine genü­ gend hohe Empfindlichkeit zu schaffen und somit zu ermögli­ chen, daß einzelne Elektronen nachgewiesen werden, ein Hoch­ geschwindigkeits-Ansprechen in der Größenordnung von Nanose­ kunden zu erreichen und in einen weiten Raumwinkel emittier­ te Photoelektronen einzufangen. Es gibt Fälle, in welchen sich auf den elektronischen Zustand einer Substanz beziehen­ de Informationen aus der Winkelverteilung der emittierten Photoelektronen erhalten werden können. In einem solchen Fall wird eine Kleindurchmesser-Vielkanalplatte verwendet oder werden Photoelektronen zum Nachweis durch eine kleine Lochblende geleitet, um lediglich innerhalb eines schmalen Winkelbereichs emittierte Photoelektronen nachzuweisen. Die Emissionswinkelverteilung der Photoelektronen kann durch Überstreichen der Winkelnachweispositionen oder durch Anordnen von Detektoren an verschiedenen Winkelpositionen erhalten werden.

In den vielen Fällen, in welchen Informationen über die Ver­ teilung des Emissionswinkels nicht erforderlich sind, kann eine Messung durch Messen der über den breitestmöglichen Winkelbereich gesammelten Photoelektronen beschleunigt wer­ den. Dies kann entweder durch Erhöhen der Nachweisfläche des Photoelektronendetektors oder durch Verwenden einer Photo­ elektronenlinse 24 getan werden, welche die Fähigkeit hat, Elektronen zu konzentrieren.

Im Elektronenspektroskopiegerät mit der oben beschriebenen Konfiguration ist ein Target 14, welches Röntgenstrahlen einer bestimmten Wellenlänge erzeugt, auf der Targetwelle 15 angebracht, welche gedreht wird, und Pulse von durch die Laservorrichtung 11 erzeugtem Laserlicht werden durch die Laserbündelsammellinse 13 auf das sich drehende Target fokussiert, um dadurch ein Plasma 16 und ein gepulstes Röntgenstrahlbündel 17 mit einer bestimmten Wellenlänge zu erzeugen. Das gepulste Röntgenstrahlbündel 17 tritt in die Hochvakuumkammer 20 durch den Röntgenstrahlführungskanal 19 ein und wird dann durch die Schwarzschild-Reflektoren 22a und 22b auf eine Meßprobe 23 fokussiert, welche das Röntgen­ strahlfokussiersystem 21 bilden. Ein Teil der infolge der Röntgenstrahlbestrahlung von der Meßprobe 23 emittierten Photoelektronen 25 fliegt entlang des Photoelektronenflug­ kanals 27 und wird durch den Photoelektronendetektor 28 nach­ gewiesen. Das Photoelektronenspektrum an dem Punkt, an wel­ chem die Probe durch die Pulse von Röntgenstrahlen bestrahlt wird, wird durch den Photoelektronen-Spektrumsanalysator 30 aus der Analyse des Zeitprofils des durch das Photoelektro­ nenstrom-Zeitwellenformmeter 29 aufgenommenen Photoelektro­ nenstroms erhalten. Die räumliche Verteilung des Energiespek­ trums wird durch Abtasten des Ortes erhalten, an welchem die Röntgenstrahlen auf der Probe 23 konvergieren. Das Energieauflösungsvermögen kann durch eine Abbremsung der Photoelektronen 25 durch das Anlegen eines Feldes erhöht werden, welches durch das Abbremsfeldgitter 26 erzeugt wird. Mit dem Ziel, die erforderliche Meßzeit zu senken, kann eine erhöhte Anzahl der von der Meßprobe 23 emittierten Photoelektronen 25 durch Anordnen einer Elektronenlinse 24 vor dem Photoelektronenflugkanal 27 in den Photoelektronenflugkanal 27 geleitet werden.

Wenn ein diskontinuierliches Phänomen wie beispielsweise die Erzeugung von Clustern durch Synchronisieren der Bestrahlung des Targets 14 durch Pulse von Laserlicht von der Laservor­ richtung 11 beobachtet werden soll, kann die Erzeugung der gepulsten Röntgenstrahlen 17 mit den Phänomenen synchroni­ siert werden. Die gleiche, oben beschriebene Methode kann zum Messen der Photoelektronen-Energiespektren verwendet werden.

Claims (4)

1. Elektronenspektroskopiegerät mit Mitteln zum Erzeugen von Röntgenstrahlpulsen, welche ein Laserplasma verwen­ den, welches durch gepulste Laserbündelbestrahlung eines ein bestimmtes Element enthaltenden Festkörpertargets erzeugt wird, Mitteln zum Bestrahlen einer Probe mit den so erzeugten Röntgenstrahlpulsen, einem Flugkanal, durch welchen Photoelektronen fliegen, welche von der Probe durch die Pulse der Röntgenstrahlbestrahlung emittiert werden, und Elektronenstrommessungseinrichtungen zum Messen der Photoelektronenflugzeit.

2. Elektronenspektroskopiegerät nach Anspruch 1, worin das Mittel zum Bestrahlen einer Probe mit Röntgenstrahl­ pulsen ein Reflektor vom Schwarzschildtyp ist, welcher einen Mehrschicht-Röntgenstrahlüberzug erhalten hat.

3. Elektronenspektroskopiegerät nach Anspruch 1, worin der Flugkanal mit Mitteln zum Abbremsen von Elektronen versehen ist.

4. Elektronenspektroskopiegerät nach Anspruch 1, welches ferner eine Elektronenlinse zum Einfangen von Photo­ elektronen aufweist, welche von der Probe emittiert werden.