JP2002501285A - Charged particle energy analyzer - Google Patents

Charged particle energy analyzer

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JP2002501285A
JP2002501285A JP2000527963A JP2000527963A JP2002501285A JP 2002501285 A JP2002501285 A JP 2002501285A JP 2000527963 A JP2000527963 A JP 2000527963A JP 2000527963 A JP2000527963 A JP 2000527963A JP 2002501285 A JP2002501285 A JP 2002501285A
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JP
Japan
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charged particle
field
energy analyzer
particle energy
electrons
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Application number
JP2000527963A
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Japanese (ja)
Inventor
プラトン、マーティン
ゴマティ,モハメッド, モチャール エル
ジャッカ、マーカス
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University of York
Shimadzu Research Laboratory Europe Ltd
Original Assignee
University of York
Shimadzu Research Laboratory Europe Ltd
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Publication date
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    • H01J49/46Static spectrometers
    • H01J49/48Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
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    • G01N23/225Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
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    • H01J2237/24485Energy spectrometers

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Abstract

(57)【要約】 電子エネルギ・アナライザは、サンプル・ホルダ12上のサンプル11を励起するための電子カラム10を有する。サンプル11の励起により、電子を放出させ、電子のいくつかが開口13を通ってアナライザに入る。ここにおいて、電子は、x軸線、y軸線に関して定められたほぼ双曲のフィールドにさらされる。各軸線はほぼ一定の電位にあり、少数の電極E〜Eで近似される。電子は、ほぼ双曲のフィールドによって偏向され、検出器14に衝突する。この検出器14は、実質的にx軸線に沿って配置してあり、たとえば、マイクロチャネル・プレートおよび蛍光体スクリーンを包含し、この付近に電子が合焦する。電極E〜Eは、アナライザの全体的な軸線(すなわち、検出器14に対して平行なx軸線)に対して傾斜した平面内に配置してあり、電極Eも同様に傾斜しているが、ただし、向きは反対である。電子エネルギ・アナライザの主要な特徴は、大きい範囲のエネルギを持つ電子を一緒に検出する能力にある。 (57) Abstract The electron energy analyzer has an electron column 10 for exciting a sample 11 on a sample holder 12. Excitation of sample 11 causes electrons to be emitted, some of which enter the analyzer through aperture 13. Here, the electrons are exposed to a substantially hyperbolic field defined with respect to the x and y axes. Each axis is substantially located at a constant potential is approximated by a small number of electrodes E 1 to E 6. The electrons are deflected by the substantially hyperbolic field and strike the detector 14. The detector 14 is positioned substantially along the x-axis and includes, for example, a microchannel plate and a phosphor screen, around which electrons are focused. Electrodes E 1 to E 5 are located in a plane inclined with respect to the overall axis of the analyzer (ie, the x-axis parallel to detector 14), and electrode E 6 is similarly inclined. But in the opposite direction. A key feature of electron energy analyzers is their ability to detect together electrons with a large range of energies.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

本発明は、荷電粒子エネルギ・アナライザに関する。 マルチチャネル能力を持つ荷電粒子スペクトロメータは市販されているが、こ
れらの荷電粒子スペクトロメータが検知できるエネルギ範囲は、典型的には、有
効オージェ・スペクトル(たとえば、50eV〜2050eV)の約1%に過ぎ
ない。
The present invention relates to a charged particle energy analyzer. Although charged particle spectrometers with multi-channel capability are commercially available, the energy range that these charged particle spectrometers can detect is typically about 1% of the effective Auger spectrum (eg, 50 eV to 2050 eV). Not just.

【0001】 本発明の好ましい実施例は、主たる特徴が広範囲のエネルギを持つ電子を並列
で検知する能力であるとした、電子エネルギ・アナライザまたはスペクトロメー
タを提供することを目的とする。この検知からもくろまれる主な目的とは、サン
プルから散乱された電子のエネルギ分析に対するものである。
A preferred embodiment of the present invention aims to provide an electron energy analyzer or spectrometer whose main feature is the ability to detect a wide range of energies in parallel. The main purpose sought from this detection is for the energy analysis of the electrons scattered from the sample.

【0002】 電子は、光子、電子、その他の電離放射線によって発生され得る。散乱電子と
しては、約10eV〜3000eVのエネルギを持つ、二次電子、後方散乱電子
、オージェ電子、損失電子および光電子がある。既存のスペクトロメータと比較
した収集効率(立体角受け入れ)では、本発明の好ましい実施例は、一回のプロ
セスで非常に有効なオージェ・スペクトルを収集することができ、したがって、
既存のスペクトロメータよりも約100倍速く作動することができる。
[0002] Electrons can be generated by photons, electrons, or other ionizing radiation. Scattered electrons include secondary electrons, backscattered electrons, Auger electrons, lost electrons, and photoelectrons having an energy of about 10 eV to 3000 eV. In terms of collection efficiency (solid angle acceptance) compared to existing spectrometers, the preferred embodiment of the present invention can collect a very effective Auger spectrum in a single process, thus
It can operate about 100 times faster than existing spectrometers.

【0003】 本発明の一実施態様によれば、荷電粒子エネルギ・アナライザは、 a)x軸線およびy軸線に関して定められた実質的に双曲フィールドを創り出
すフィールド手段であって、軸線の各々が実質的に一定の電位にあるフィールド
手段と、 b)荷電粒子を前記フィールドに入れるためのエントリ手段と、 c)前記x軸線に実質的に沿って配置してあり、前記フィールドによって偏向
された電子を検知する検出手段と、 から成ることを特徴とする。
According to one embodiment of the present invention, a charged particle energy analyzer comprises: a) field means for creating a substantially hyperbolic field defined with respect to an x-axis and a y-axis, wherein each of the axes is substantially Field means being at a substantially constant potential; b) entry means for introducing charged particles into the field; c) being arranged substantially along the x-axis so as to deflect electrons deflected by the field. And detecting means for detecting.

【0004】 好ましくは、前記フィールドは、少なくとも部分的に静電的である。 前記フィールドは、少なくとも部分的に磁気的であってもよい。 好ましくは、前記エントリ手段は、前記x軸線に沿った領域で、前記フィール
ドへ荷電粒子を収容するように配置されているる。 好ましくは、前記荷電粒子は電子である。
[0004] Preferably, the field is at least partially electrostatic. The field may be at least partially magnetic. Preferably, the entry means is arranged to accommodate charged particles in the field in a region along the x-axis. Preferably, said charged particles are electrons.

【0005】 好ましくは、前記フィールドは、以下の式によって定義される。 すなわち、 V=V1-nnsin(nθ) (0≦θ≦π/n) V=0 (π/n<θ<2π) ここで、Vは、x,y軸線の原点までの最も近いポイントが原点から距離aで
ある等電位ラインの電位であり、n=2±k、kは0〜0.4の範囲にある。
[0005] Preferably, the field is defined by the following equation: That, V = V 1 a -n r n sin (nθ) (0 ≦ θ ≦ π / n) V = 0 (π / n <θ <2π) where, V 1 is, x, to the origin of the y-axis Is the potential of the equipotential line at a distance a from the origin, and n = 2 ± k, where k is in the range of 0 to 0.4.

【0006】 好ましくは、k=0.1、0.2、0.3または0.4である。 上記の荷電粒子エネルギ・アナライザは、前記荷電粒子の放出を生じさせる手
段を包含してもよい。
Preferably, k = 0.1, 0.2, 0.3 or 0.4. The above charged particle energy analyzer may include means for effecting the emission of the charged particles.

【0007】 本発明をより良く理解して頂くために、また、本発明の実施例がどのように実
施できるかを示すために、以下、添付図面を参照しながら説明する。 図1は、x軸線およびy軸線に関して定められた二次元双曲静電界を示してお
り、各軸線は、実質的に一定の電位(典型的にはゼロ電位)にある。このような
フィールドは、本発明の好ましい実施態様においては、そのエネルギー対応して
電子を分散させるために使用されるものであり、これら実施態様の例を下に挙げ
る。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a better understanding of the present invention and to show how embodiments of the present invention may be implemented, reference is now made to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a two-dimensional hyperbolic electrostatic field defined with respect to the x and y axes, each axis being at a substantially constant potential (typically zero potential). Such fields are used in a preferred embodiment of the present invention to disperse electrons corresponding to their energy, examples of which are given below.

【0008】 フィールドを決定する電位分布は、以下の式によって(円筒形の極形で)、与
えられる: V=V1-nnsin(nθ) (0≦θ≦π/n) V=0 (π/n<θ<2π) 双曲フィールドの場合、n=2及びV1 は等電位ラインの電位であり、その電
位の、軸線の原点に最も近いポイントが、原点からの距離である。
The potential distribution that determines the field is given by the following equation (in the form of a cylindrical pole): V = V 1 a −n r n sin (nθ) (0 ≦ θ ≦ π / n) V = 0 (π / n <θ <2π) In the case of a hyperbolic field, n = 2 and V 1 are the potentials of the equipotential line, and the point of the potential closest to the origin of the axis is the distance from the origin. is there.

【0009】 このようなフィールドにおける電子の飛しょう軌跡を算出するための式は周知
であって、実際、完全四重極静電界などは、荷電粒子の移送や分散を伴った種々
の用途において長く使用されてきている。その例としては、「強い」静電レンズ
、ビーム偏向器、シングルチャネル・エネルギ・アナライザなどが挙げられる。
The equation for calculating the trajectory of electrons in such a field is well known, and in fact, a complete quadrupole electrostatic field or the like is long in various applications involving the transfer and dispersion of charged particles. Has been used. Examples include "strong" electrostatic lenses, beam deflectors, single channel energy analyzers, and the like.

【0010】 とはいえ、図1のフィールドの或る種の特性(図1では、過去に他の用途でも
管用的に使用されるように、完全四重極静電界の4分の1だけしか表わしていな
い)が本発明の好ましい実施例にとって中枢であり、これらの特徴が、従来、認
識されたり、活用されることはなかったのである。これら特徴は、電子のエネル
ギに左右されることのない、あるいはそれに近い方法で、角度発散または角度幅
を有する電子ビームを合焦させることに関する。
However, certain characteristics of the field of FIG. 1 (in FIG. 1, only one quarter of a full quadrupole electrostatic field, as used in previous applications for tubes). (Not shown) are central to the preferred embodiment of the present invention, and these features have not heretofore been recognized or exploited. These features relate to focusing an electron beam having an angular divergence or width in a manner independent of or close to the energy of the electrons.

【0011】 以下に説明するように、本発明の好ましい実施例の重要な特徴は、電子が双曲
フィールドに放出される角度にある。図2〜4は、これを説明する原理を示して
いる。
As explained below, an important feature of the preferred embodiment of the present invention is the angle at which electrons are emitted into the hyperbolic field. 2 to 4 show the principle for explaining this.

【0012】 図2に示すように、x軸線に関して角度α=24.78°で、または、実質的 にこの角度での初期飛しょう軌跡を有する減速フィールドにおける軸線の原点か
ら発する電子は、原点から距離Lのところでx軸線上に合焦することになる。長
さLは、電子のエネルギの平方根に比例する。
As shown in FIG. 2, electrons emanating from the origin of the axis at an angle α = 24.78 ° with respect to the x-axis, or substantially at a deceleration field having an initial flight trajectory at this angle, Focusing is performed on the x-axis at the distance L. The length L is proportional to the square root of the electron energy.

【0013】 図3に示すように、x軸線に関して角度α=21.51°を有する初期飛しょう
軌跡をもって軸線の原点で、または、実質的にこの原点で減速フィールドに入る
平行電子ビームは、原点から距離Lのとろでx軸線に合焦することになる。長さ
Lは、ここでも、電子エネルギの平方根に比例する。
As shown in FIG. 3, the parallel electron beam entering the deceleration field at the origin of the axis with an initial flight trajectory having an angle α = 21.51 ° with respect to the x-axis, or substantially at this origin, Focusing on the x-axis at a distance L from. The length L is again proportional to the square root of the electron energy.

【0014】 図4に示すように、x軸線からの直角距離dで、フィールド外のポイントから
発し、そして、α=21.51°〜 α=24.78°の角度をもって軸線の原点 付近でフィールドを入る電子は、x軸線付近のポイントに合焦することになる。
異なるエネルギ電子の焦点位置は、α,Δα,x0,d、および電子のエネルギ 極値Emax,Eminに依る。
As shown in FIG. 4, the field emanates from a point outside the field at a right angle distance d from the x-axis, and has a field near the origin of the axis at an angle α = 21.51 ° to α = 24.78 °. Will be focused on a point near the x-axis.
The focus positions of the different energy electrons depend on α, Δα, x 0 , d and the energy extremes E max , E min of the electrons.

【0015】 図2〜4の3つ全ての場合において、合焦は、若干僅かだけz方向における運
動成分に左右される。図4に関して説明した第3配置は、実用的なアナライザの
ための基礎をもたらす。なぜならば、その配置は、入射口からアナライザまでの
有限距離のところで点電子源を考慮にいれているからである。図2,3の最初の
2つ場合も、実際のところ、図4の第3配置の極値(d=0とd=∞)である。
In all three cases of FIGS. 2-4, the focus depends only slightly on the motion component in the z-direction. The third arrangement described with reference to FIG. 4 provides the basis for a practical analyzer. This is because the arrangement takes into account the point source at a finite distance from the entrance to the analyzer. The first two cases in FIGS. 2 and 3 are actually the extreme values (d = 0 and d = ∞) of the third arrangement in FIG.

【0016】 このような双曲静電界を使用している電子エネルギ・アナライザの1例を図5
に示す。双曲静電界は、x−y平面に直交方向に配置した電極E〜E10 へ 適切な電圧を印加することによって創り出される。中央にあるフィールドが偏向
されなくなるまで、電極はz方向において或る距離にわたって続く。x,y電位
勾配(EからE10まで)が線形である、ということに注意されたい。
One example of an electron energy analyzer using such a hyperbolic electrostatic field is shown in FIG.
Shown in A hyperbolic electrostatic field is created by applying an appropriate voltage to the electrodes E 0 -E 10 arranged orthogonally to the xy plane. The electrodes continue for a distance in the z-direction until the central field is no longer deflected. x, (from E 0 to E 10) y potential gradient should be noted that it is linear, that.

【0017】 これは、フィールドを創り出す数多くの方法の内の1つに過ぎない。入射開口
は、x0 に中心を置く(x−z平面での)x軸線上に設置される。これは等電位
面上にあるため、また最も弱い電界の領域にあるために、入射開口がフィールド
をゆがめることはない。このことは、双曲フィールドの幾何学的形状から生じる
エネルギ分解能が実現できる、ということを意味する。入射開口のサイズおよび
形状はアナライザの立体角受け入れを決定する。原点からx0 の距離は、平均分
散長(すなわち、入射開口と検出器領域の中央部との距離)よりかなり小さい。
This is just one of many ways to create a field. Entrance aperture is centered at x 0 (in the x-z plane) is placed on the x axis. Because it is on the equipotential surface and in the region of the weakest electric field, the entrance aperture does not distort the field. This means that the energy resolution resulting from the hyperbolic field geometry can be achieved. The size and shape of the entrance aperture will determine the solid angle acceptance of the analyzer. The distance x 0 from the origin is significantly smaller than the average dispersion length (ie, the distance between the entrance aperture and the center of the detector area).

【0018】 図6に示すように、電子検出器もまた、x−z平面のx軸線に沿って配置して
ある。この検出器は、その前面の様々な位置に着陸する電子を到着と同時に分析
することができる。この検出器は、蛍光スクリーンが後に続くマイクロチャネル
・プレート(信号を増幅するために)から構成される。
As shown in FIG. 6, electron detectors are also arranged along the x-axis in the xz plane. The detector can analyze the electrons landing at various locations in front of it upon arrival. This detector consists of a microchannel plate (to amplify the signal) followed by a fluorescent screen.

【0019】 スクリーン上の光パターンは、スクリーンに直接接続したか、あるいは光ファ
イバ束を介してスクリーンに接続したフォトダイオード・アレイまたはCCDを
用いて測定することができるし、あるいは、従来の光学レンズを用いて測定する
こともできる。 図6は、電子が検知された部位のエネルギ依存性を示す、検出器および入射開
口の概略平面図である。
The light pattern on the screen can be measured using a photodiode array or CCD connected directly to the screen, or connected to the screen via a fiber optic bundle, or a conventional optical lens Can also be measured. FIG. 6 is a schematic plan view of the detector and the entrance aperture, showing the energy dependence of the site where electrons are detected.

【0020】 オージェ励起電子の検出に適した典型的な配置に対するパラメータをいくつか
以下の表1に示してあり、電子飛しょう軌跡の例もいくつか図7に示してある。 表1 ┏━━━━━━━━┯━━━━━━━┓ ┃ α │24.55° ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ Δα │ 1° ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ β │ 10° ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ d │ 8mm ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ x0 │ 1.2mm ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ Emin │ 50eV ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ Emax │2050eV ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ Vmax │2400V ┃ ┗━━━━━━━━┷━━━━━━━┛
Some parameters for typical configurations suitable for detecting Auger excited electrons are shown in Table 1 below, and some examples of electron trajectories are also shown in FIG. Table 1 ┏━━━━━━━━┯━━━━━━━┓ ┃ α │ 24.55 ° ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ Δα │ 1 ° ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ β│ 10 ° ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ d│ 8mm ┃ ────────┼───────┨ ┃ x 0 │ 1.2 mm ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ E min │ 50 eV ┃ ┠ ────────┼───────┨ ┃ E max │2050eV ┃ ┠────────┼───────┨ ┃ V max │2400V ┃ ┗━━ ━━━━━━┷━━━━━━━┛

【0021】 この配置について、αの値は、アナライザのエネルギ分解能を最大にするため
に、検出器面にできる限り近く焦点位置を作るように選択される。この場合の立
体角受入れは、サンプルの表面から発したフル2πステラジアンの 〜0.05%
である。より多くの信号を集めるために、Δα及びβを両方共増やすことはでき
るが、いかなるアナライザを使うのと同様に、このことが、エネルギ分解能が達
成できるように作用することとなる。
For this arrangement, the value of α is chosen to create a focal position as close as possible to the detector plane in order to maximize the energy resolution of the analyzer. The solid angle acceptance in this case is about 0.05% of full 2π steradian emanating from the surface of the sample.
It is. Both Δα and β can be increased to collect more signal, but, as with any analyzer, this will work to achieve energy resolution.

【0022】 図8は、図4に示すような配置と表1に従ったパラメータとを有する双曲フィ
ールド・アナライザにおけるエネルギ分散(エネルギ-対-位置)を示している。
FIG. 8 shows the energy dispersion (energy vs. position) in a hyperbolic field analyzer having the arrangement as shown in FIG. 4 and the parameters according to Table 1.

【0023】 図9は、図4に示すような配置と表1に従ったパラメータtpを有する双曲フ
ィールド・アナライザにおける理論的なエネルギ分解能(エネルギ-対-エネルギ
分解能)を示している。この分解能は、サンプル表面の化学組成の検出および数
量化に適している。
FIG. 9 shows the theoretical energy resolution (energy vs. energy resolution) in a hyperbolic field analyzer having an arrangement as shown in FIG. 4 and a parameter tp according to Table 1. This resolution is suitable for detecting and quantifying the chemical composition of the sample surface.

【0024】 図10は、電子カラム10を有するプロトタイプ・アナライザが、適切なサン
プル・ホルダ12上でサンプル11を励起するのを示している。サンプル11の
励起によって電子が放出され、いくつかの電子が開口13を通してアナライザに
入るようなり、このアナライザーにおいて、電子は、大体電極E〜E に近 い数の少数の実質的に双曲のフィールドにさらされる。上記したような方法で、
電子は、実質的に双曲のフィールドによって偏向され、その付近に電子が合焦す
る、たとえばマイクロチャネル・プレートと蛍光スクリーンとから成る検出器1
4上に衝突する。
FIG. 10 shows that a prototype analyzer having an electron column 10 excites a sample 11 on a suitable sample holder 12. Excitation of the sample 11 causes electrons to be emitted, causing some electrons to enter the analyzer through the aperture 13 where the electrons are reduced to a small number of substantially hyperbolic numbers close to the electrodes E 1 -E 6. Exposed to the field. In the manner described above,
The electrons are deflected by a substantially hyperbolic field, in which the electrons are focused, for example a detector 1 consisting of a microchannel plate and a phosphor screen.
Collision on 4

【0025】 図10でお判りのように、電極E〜E は、アナライザの総軸線(すなわ ち、検出器14に対して平行な軸線)に対して傾斜した平面内に配置してあり、
電極Eも同様に傾斜しているが、向きは反対方向である。
As can be seen in FIG. 10, the electrodes E 1 -E 5 are arranged in a plane inclined with respect to the total axis of the analyzer (ie, the axis parallel to the detector 14). Yes,
The electrode E 6 is also inclined similarly, the direction is the opposite direction.

【0026】 図11は、図10のプロトタイプ・アナライザを使用して得た銀オージェ・ス
ペクトルを示している。この例では、獲得時間は2秒であり、一次電子ビームは
10nA、5000eVであった。図11には、スペクトルのほんの一部しか示
してないが、50eVから2050eVまでの全オージェ・スペクトルが、並列
に、2秒間で集められている。同じ原理を使用して、収集時間を更に迅速にする
のも可能である。
FIG. 11 shows a silver Auger spectrum obtained using the prototype analyzer of FIG. In this example, the acquisition time was 2 seconds and the primary electron beam was 10 nA, 5000 eV. Although only a small portion of the spectrum is shown in FIG. 11, the entire Auger spectrum from 50 eV to 2050 eV is collected in two seconds in parallel. Using the same principle, it is possible to make the collection time even faster.

【0027】 本発明の上記の実施例に対する変更も可能である。 フィールドをわずかに歪めるか、或いは、2とはわずかに異なるn(上記の式
におけるn)を有することよって、フィールドは真の双曲線とはならないが、ア
ナライザは非常に満足な状態で機能するように作ることができる。したがって、
値nは、n±kと置換えられ得るのであり、ここで、kは、たとえば、k=0、 0.1、0.2、0.3または0.4である。
[0027] Modifications to the above embodiment of the present invention are possible. By slightly distorting the field or having n slightly different from 2 (n in the above equation), the field will not be a true hyperbola, but the analyzer will work very well. Can be made. Therefore,
The value n can be replaced by n ± k, where k is, for example, k = 0, 0.1, 0.2, 0.3 or 0.4.

【0028】 ここに図示したアナライザは二次元のものであって、線形検出域をもたらすが
、これらのアナライザは、それ自体の軸線の周りで、あるいは、点光源を通過す
る線の周りで、2πまで回転されて、回転可能な対称ヴァージョンを得ることも
でき、この場合、スペクトルは、ディスク上や、シリンダ上に、あるいは他の形
態のコレクタや検出器上に集めることができる。 静電界に代えて、磁場を用いたり、追加してもよい。
Although the analyzers shown here are two-dimensional and provide a linear detection zone, these analyzers may have 2π around their own axis or around a line passing through a point source. Can be rotated to obtain a rotatable symmetric version, in which case the spectrum can be collected on a disk, on a cylinder, or on another form of collector or detector. A magnetic field may be used or added instead of the electrostatic field.

【0029】 本発明の別の実施例では、他の荷電粒子(たとえば、イオン、陽電子)や、オ
ージェ分光分析法におけるよりも相当に高いあるいは相当に低いエネルギを有す
る電子を受け入れたり、偏向したり、検出することができる。
In another embodiment of the present invention, other charged particles (eg, ions, positrons) and electrons that have significantly higher or lower energies than in Auger spectroscopy are accepted or deflected. , Can be detected.

【0030】 上述の実施例において、x,y,z軸はそれぞれ空間内で固有方位を持つこと
ができ、必ずしも図に示す通りではないことは了解されたい。
It should be understood that in the above embodiment, the x, y, and z axes can each have a unique orientation in space, and are not necessarily as shown.

【0031】 本明細書において、「検出器」なる用語は、単一の検出器の場合、そして検出
器セット又は検出器アレイの場合の、両方を意味する。
As used herein, the term “detector” means both a single detector and a detector set or detector array.

【0032】 本明細書において、「包含する」という動詞は、辞書にある通常の意味であり
、全く排他的なことのない包含、ということを指す。即ち、1つのあるいはそれ
以上の数の特徴を含めるためにこの単語「包含する」(あるいはそれから派生す
る言葉)を使用するとした場合、さらに別の特徴をも含む可能性を排除するもの
ではない、ということである。
As used herein, the verb “include” has the usual meaning in a dictionary and refers to inclusion that is not entirely exclusive. That is, the use of the word "comprising" (or words derived therefrom) to include one or more features does not exclude the possibility of including further features. That's what it means.

【0033】 ここで、本願と関連して本明細書と同時にあるいはそれ以前に提出された全て
の論文・書面、および本明細書で公開になっている論文・書面のすべてに注意を
向けられたい。これらすべての論文・書面の内容は、参考資料としてここに取り
入れてある。。
Attention should be paid here to all papers / documents submitted concurrently with or before this specification in connection with the present application, and to all papers / papers disclosed in this specification. . The contents of all these papers and documents are incorporated herein by reference. .

【0034】 本明細書(添付特許請求の範囲、要約、および図面を含む)において開示され
たすべての特徴、及び/又はそこに開示された方法あるいはプロセスのすべての
工程は、どのような組合せでも組合せることができるが、ただし、少なくともこ
れらの特徴や工程の内、相互に排他的になるような組合せは除くこととする。
All features disclosed in this specification (including the claims, the abstract, and the drawings) and / or all steps of the methods or processes disclosed therein may be combined in any combination. Combinations can be made, provided that combinations that are mutually exclusive among at least these features and steps are excluded.

【0035】 本明細書(添付特許請求の範囲、要約、および図面を含む)において開示され
た各々の特徴は、明確に述べていない限り、同等の、均等した、類似の目的を果
たす代替特徴と交替させることができる。したがって、明確に述べていない限り
、ここに開示された各々の特徴は、均等で類似した一連の特徴の内のほんの一例
に過ぎない。
Each feature disclosed in this specification (including the claims, the abstract, and the drawings) is, unless explicitly stated otherwise, equivalent, equivalent, or similar feature serving alternatives. Can be replaced. Thus, unless expressly stated otherwise, each feature disclosed herein is only an example of a series of equivalent and similar features.

【0036】 本発明は、上述の実施例の詳細説明に限定されるものではない。本発明は、本
明細書(添付特許請求の範囲、要約、および図面を含む)において開示された新
規な特徴、あるいはこれらの特徴の新規な組合せ、あるいは、そこに開示された
方法またはプロセスの工程の新規なもの、あるいはそれらの新規な組合せにも及
ぶものである。
The present invention is not limited to the detailed description of the embodiments described above. The present invention is directed to the novel features disclosed herein, including the appended claims, abstract, and drawings, or novel combinations of these features, or the method or process steps disclosed therein. Or new combinations thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は、双曲線静電界を示している。FIG. 1 shows a hyperbolic electrostatic field.

【図2】 図2は、α=24.78°で一次合焦が生じるような原点を発した電子の合焦 を説明している。FIG. 2 illustrates focusing of electrons originating from the origin such that primary focusing occurs at α = 24.78 °.

【図3】 図3は、α=21.51°で一次合焦が生じるような平行電子ビームの合焦を 示している。FIG. 3 shows focusing of a parallel electron beam such that primary focusing occurs at α = 21.51 °.

【図4】 図4は、21.51°≦α≦24.78°で一次合焦が生じるようにフィールド
外のポイントから発する電子の合焦を示している。
FIG. 4 shows the focusing of electrons emanating from a point outside the field such that primary focusing occurs at 21.51 ° ≦ α ≦ 24.78 °.

【図5】 図5は、アナライザ内の実質的に双曲フィールドの1例を、x−y視点を示す
立面図によって示している。
FIG. 5 shows one example of a substantially hyperbolic field in the analyzer by an elevation view showing an xy perspective.

【図6】 図6は、検出器および入射開口の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a detector and an entrance aperture.

【図7】 図7は、実質的に双曲のフィールド・アナライザの1例の本質的な要素を示し
、また、電子飛しょう軌跡のいくつかの例を示している。
FIG. 7 shows the essential elements of one example of a substantially hyperbolic field analyzer, and shows some examples of electron trajectories.

【図8】 図8は、双曲フィールド・アナライザの1例におけるエネルギ分散(エネルギ
-対-位置)を示している。
FIG. 8 shows energy dispersion (energy distribution) in one example of a hyperbolic field analyzer.
-Versus-position).

【図9】 図9は、双曲フィールド・アナライザの1例におけるエネルギ分解能(エネル
ギ-対-エネルギ分解能)を示している。
FIG. 9 shows the energy resolution (energy-to-energy resolution) in one example of a hyperbolic field analyzer.

【図10】 図10は、電子カラムおよびサンプルを示すプロトタイプ・アナライザであり
、双曲フィールドが少数の電極で近似されているプロトタイプ・アナライザを示
している。
FIG. 10 is a prototype analyzer showing an electron column and a sample, where the hyperbolic field is approximated with a small number of electrodes.

【図11】 図11は、図10のプロトタイプ・アナライザを使用して得られる銀オージェ
・スペクトルを示している。
FIG. 11 shows a silver Auger spectrum obtained using the prototype analyzer of FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,US,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 プラトン、マーティン イギリス ワイ02 3エスティー ヨーク コプマンソープ、メイン ストリート 15 (72)発明者 エル ゴマティ,モハメッド, モチャー ル イギリス ワイオー1 3ピージー ヨー ク, オズボールドウィック, ワイデイ ル ロード 23 (72)発明者 ジャッカ、マーカス イギリス ワイ01 5ディーディー ヨー ク ヘスリントン デパートメント オブ フィジックス Fターム(参考) 5C038 KK06 KK13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE , KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW 15 (72) Inventor El Gomaty, Mohammed, Mocharle, UK Wyo 13 P.Y. Yoke, Osboldwick, W. Wiedel Road 23 (72) Inventor, Jacka, Marcus, UK 01 01 Dee D. Yoke Heslington Department of Physics F term (reference) 5C038 KK06 KK13

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電粒子エネルギ・アナライザであって、 a) x軸線およびy軸線に関して定められた実質的に双曲フィールドを創り 出すフィールド手段であって、軸線の各々が実質的に一定の電位にあるフィール
ド手段と、 b) 荷電粒子を前記フィールドに入れるためのエントリ手段と、 c) 前記x軸線に実質的に沿って配置してあり、前記フィールドによって偏 向された電子を検知する検出手段と、 を包含することを特徴とする荷電粒子エネルギ・アナライザ。
1. A charged particle energy analyzer comprising: a) field means for creating a substantially hyperbolic field defined with respect to an x-axis and a y-axis, wherein each of the axes has a substantially constant potential. B) entry means for introducing charged particles into the field; c) detection means disposed substantially along the x-axis and detecting electrons deflected by the field. And a charged particle energy analyzer comprising:
【請求項2】 請求項1による荷電粒子エネルギ・アナライザにおいて、
前記フィールドが、少なくとも部分的に静電的であることを特徴とする荷電粒子
エネルギ・アナライザ。
2. The charged particle energy analyzer according to claim 1, wherein
A charged particle energy analyzer wherein the field is at least partially electrostatic.
【請求項3】 請求項1または2による荷電粒子エネルギ・アナライザに
おいて、前記フィールドが、少なくとも部分的に磁気的であることを特徴とする
荷電粒子エネルギ・アナライザ。
3. A charged particle energy analyzer according to claim 1, wherein said field is at least partially magnetic.
【請求項4】 請求項1〜3のうちいずれか1つによる荷電粒子エネルギ
・アナライザにおいて、前記エントリ手段が、前記x軸線に沿った領域で、前記
フィールドに荷電粒子を入れるように配置してあることを特徴とする荷電粒子エ
ネルギ・アナライザ。
4. A charged particle energy analyzer according to claim 1, wherein said entry means is arranged to place charged particles in said field in a region along said x-axis. A charged particle energy analyzer, comprising:
【請求項5】 請求項1〜4のうちいずれか1つによる荷電粒子エネルギ
・アナライザにおいて、前記荷電粒子が電子であることを特徴とする荷電粒子エ
ネルギ・アナライザ。
5. A charged particle energy analyzer according to claim 1, wherein said charged particles are electrons.
【請求項6】 請求項1〜5のうちいずれか1つによる荷電粒子エネルギ
・アナライザにおいて、前記フィールドが、以下の式; V=V1-nnsin(nθ) (0≦θ≦π/n) V=0 (π/n<θ<2π) によって定義され、ここで、Vはx,y軸線の原点までの最も近いポイントが
原点から距離aである等電位ラインの電位であり、n=2±k、kは0〜0.4の
範囲にあるることを特徴とする荷電粒子エネルギ・アナライザ。
6. A charged particle energy analyzer according to claim 1, wherein said field is represented by the following equation: V = V 1 a −n r n sin (nθ) (0 ≦ θ ≦ π / n) V = 0 (π / n <θ <2π), where V 1 is the potential of an equipotential line whose closest point to the origin of the x, y axis is a distance a from the origin. A charged particle energy analyzer, wherein n = 2 ± k, and k is in the range of 0 to 0.4.
【請求項7】 請求項6による荷電粒子エネルギ・アナライザにおいて、
k=0.1,0.2,0.3または0.4であることを特徴とする荷電粒子エネルギ
・アナライザ。
7. The charged particle energy analyzer according to claim 6, wherein
A charged particle energy analyzer, wherein k = 0.1, 0.2, 0.3 or 0.4.
【請求項8】 請求項1〜7のうちいずれか1つによる荷電粒子エネルギ
・アナライザにおいて、前記荷電粒子の放出を生じさせる手段を包含することを
特徴とする荷電粒子エネルギ・アナライザ。
8. A charged particle energy analyzer according to claim 1, further comprising means for causing the emission of said charged particles.
【請求項9】 添付図面の図1、及び、図4乃至図11のいずれかを実質
的に参照しながら下記に記載・説明した荷電粒子エネルギ・アナライザ。 【0001】
9. A charged particle energy analyzer as described and described below with substantial reference to FIG. 1 of the accompanying drawings and any of FIGS. [0001]
JP2000527963A 1998-01-12 1999-01-12 Charged particle energy analyzer Pending JP2002501285A (en)

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GBGB9800488.0A GB9800488D0 (en) 1998-01-12 1998-01-12 Electron energy analyser
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