JP2002520800A - 高分解能荷電粒子エネルギー検出ミラー分析システム及びその使用方法 - Google Patents
高分解能荷電粒子エネルギー検出ミラー分析システム及びその使用方法Info
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- JP2002520800A JP2002520800A JP2000560602A JP2000560602A JP2002520800A JP 2002520800 A JP2002520800 A JP 2002520800A JP 2000560602 A JP2000560602 A JP 2000560602A JP 2000560602 A JP2000560602 A JP 2000560602A JP 2002520800 A JP2002520800 A JP 2002520800A
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- tubular
- concentric
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/44—Energy spectrometers, e.g. alpha-, beta-spectrometers
- H01J49/46—Static spectrometers
- H01J49/48—Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter
- H01J49/482—Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter with cylindrical mirrors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
コンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムＰＩは、複数の連続段ＳＳ１，ＳＳ２を含む。この分析システムＰＩは、真空系のコンフラット（ｃｏｎｆｌａｔTM）式フランジＢＰ上の線形動作フィードスルーに取り付けられた円筒ミラー分析システムＰＩのマニピュレータにより、位置決め可能である。
Description
（技術分野） 本発明は、概して、荷電粒子エネルギーを検出する円筒ミラー分析計に関し、
詳細には、特定バンドのエネルギーを有する荷電粒子を、１つの段のみが使用さ
れる場合に可能なものと比べて改善された分解能で検出することができる、容易
に位置決め可能な、コンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段
式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムに関する。
詳細には、特定バンドのエネルギーを有する荷電粒子を、１つの段のみが使用さ
れる場合に可能なものと比べて改善された分解能で検出することができる、容易
に位置決め可能な、コンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段
式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムに関する。
【０００１】 （背景技術） 特定のエネルギー（すなわち、粒子エネルギー）を有する荷電粒子の検出を可
能とするための円筒ミラー分析計の使用は、公知である。一般的に、円筒ミラー
分析計は、これに受入角度範囲内の角度で入った一定のエネルギー範囲内のエネ
ルギーを伴う荷電粒子（この一定のエネルギー範囲外のエネルギーを伴う荷電粒
子ではない。）が、これから出て、検出器に導かれるようにする。円筒ミラー分
析計を通過した荷電粒子の検出器における存在は、その荷電粒子が一定のエネル
ギー範囲内のエネルギーを有しており、かつ、円筒ミラー分析計に対して受入角
度範囲内の角度で入ったことの“カウント的”表示である。操作パラメータ（例
えば、後述する印加電圧）は、ユーザにより調節可能であり、よって、比較的に
固定されたジオメトリの円筒ミラー分析システムを通過した後に検出することが
できる“エネルギー−荷電粒子−導入角度”の組合せを選択することが可能であ
る。
能とするための円筒ミラー分析計の使用は、公知である。一般的に、円筒ミラー
分析計は、これに受入角度範囲内の角度で入った一定のエネルギー範囲内のエネ
ルギーを伴う荷電粒子（この一定のエネルギー範囲外のエネルギーを伴う荷電粒
子ではない。）が、これから出て、検出器に導かれるようにする。円筒ミラー分
析計を通過した荷電粒子の検出器における存在は、その荷電粒子が一定のエネル
ギー範囲内のエネルギーを有しており、かつ、円筒ミラー分析計に対して受入角
度範囲内の角度で入ったことの“カウント的”表示である。操作パラメータ（例
えば、後述する印加電圧）は、ユーザにより調節可能であり、よって、比較的に
固定されたジオメトリの円筒ミラー分析システムを通過した後に検出することが
できる“エネルギー−荷電粒子−導入角度”の組合せを選択することが可能であ
る。
【０００２】 円筒ミラー分析計が、一般的には、有限長さの、伸長された、同心の、本質的
に管状の２つの（すなわち、外側及び最中心の）要素を含んで構成され、典型的
には、これら２つの有限長さの伸長された同心の本質的管状要素は、関数的な、
本質的には、等しい長さであることは、本発明の理解を助けるために理解すべき
である。これら２つの伸長された同心の本質的管状要素のそれぞれは、必要では
ないが好ましくは、その断面が本質的に環状であり、同心の本質的管状最中心要
素は、荷電粒子が、使用時においてこの同心の本質的管状最中心要素の第１及び
第２の端部の孔を夫々通過して、前記外側及び最中心の伸長された同心の本質的
管状要素の間に形成される環状空間に入りかつ出ることができるように、その長
手方向に関して反対側の両端部近傍に管状壁を貫通する孔を有する。
に管状の２つの（すなわち、外側及び最中心の）要素を含んで構成され、典型的
には、これら２つの有限長さの伸長された同心の本質的管状要素は、関数的な、
本質的には、等しい長さであることは、本発明の理解を助けるために理解すべき
である。これら２つの伸長された同心の本質的管状要素のそれぞれは、必要では
ないが好ましくは、その断面が本質的に環状であり、同心の本質的管状最中心要
素は、荷電粒子が、使用時においてこの同心の本質的管状最中心要素の第１及び
第２の端部の孔を夫々通過して、前記外側及び最中心の伸長された同心の本質的
管状要素の間に形成される環状空間に入りかつ出ることができるように、その長
手方向に関して反対側の両端部近傍に管状壁を貫通する孔を有する。
【０００３】 外側及び最中心の同心の本質的管状要素の間には、これらの間の前記形成され
た環状空間に電界が作用し、前記伸長された同心の本質的管状最中心要素の管状
壁の第１の端部を貫通する前記孔を介して、あるエネルギーに関連した速度及び
軌道角度でこの環状空間に入った荷電粒子が、この環状空間を介する及びその外
部におけるそれらの更なる軌道を案内されるように、電圧が印加される。２つの
伸長された同心の本質的管状要素の印加電圧（及び、大まかには、前記第１の孔
から本質的管状最中心要素の壁部を貫通する第２の孔までの距離）により決定さ
れる範囲内のエネルギー（すなわち、速度）を有して入った荷電粒子は、外側及
び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間を、伸長された同心の本質的管状
最中心要素の長手方向に関して反対側の（例えば、第２の）端部において、この
伸長された同心の本質的管状最中心要素の壁部を貫通する第２の孔を介して出る
ように、案内される。一般的には、荷電粒子を検出するための検出器が配設され
、この出た荷電粒子を捕らえる。環状空間に入らなかったか、受入角度範囲外の
角度で入ったか又は“検出”範囲（印加電圧と、伸長された同心の本質的管状最
中心要素の壁部を貫通する前記第１及び第２の孔の間の距離とにより決定される
。）外のエネルギーを有する荷電粒子は、この伸長された同心の本質的管状最中
心要素の前記反対側の（すなわち、第２の）長手方向端部において前記壁部を貫
通する前記孔を介して環状空間を出るために、それらの軌道を案内されることは
ない。代わりに、そのような“検出”範囲外のエネルギーを有する荷電粒子など
は、典型的には、例えば、伸長された同心の本質的管状外側要素の本質的に管状
の壁部の内表面や、あるいは、伸長された同心の本質的管状最中心要素の本質的
に管状の壁部の外表面に衝突する。荷電粒子が受入角度範囲内の入口軌道角度を
有すると仮定すれば、検出”範囲内のエネルギー（すなわち、質量、荷電量及び
速度）を有しかつ同一性のある環状空間に入った粒子のみが、円筒ミラー分析計
を通過して示された検出器に到達することを、期待することができる。また、あ
る一定の荷電量の荷電粒子を検出するために検出器に案内される荷電粒子のエネ
ルギーの“検出”範囲は、２つの（外側及び最中心の）同心の本質的管状要素に
印加される電圧及びその結果として前記環状空間に形成される電界の調節により
、ユーザが容易に決定することができる。このことは、２つの（外側及び最中心
の）同心の本質的管状要素に印加される電圧が実用範囲を超えて連続的に調節可
能であるので、伸長された同心の本質的管状最中心要素の壁部の第１及び第２の
孔の間の固定された物理的距離とは、適度な範囲で拘わりない問題である。荷電
粒子は、質量と関連を有しており、また、ある電界中を移動する荷電粒子の軌跡
は、その荷電粒子の質量により影響を受けるため、円筒ミラー分析計は、飛行時
間型分圧真空計と同様な、荷電度合いが知られている場合の質量分析計としても
採用することができることに留意される。
た環状空間に電界が作用し、前記伸長された同心の本質的管状最中心要素の管状
壁の第１の端部を貫通する前記孔を介して、あるエネルギーに関連した速度及び
軌道角度でこの環状空間に入った荷電粒子が、この環状空間を介する及びその外
部におけるそれらの更なる軌道を案内されるように、電圧が印加される。２つの
伸長された同心の本質的管状要素の印加電圧（及び、大まかには、前記第１の孔
から本質的管状最中心要素の壁部を貫通する第２の孔までの距離）により決定さ
れる範囲内のエネルギー（すなわち、速度）を有して入った荷電粒子は、外側及
び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間を、伸長された同心の本質的管状
最中心要素の長手方向に関して反対側の（例えば、第２の）端部において、この
伸長された同心の本質的管状最中心要素の壁部を貫通する第２の孔を介して出る
ように、案内される。一般的には、荷電粒子を検出するための検出器が配設され
、この出た荷電粒子を捕らえる。環状空間に入らなかったか、受入角度範囲外の
角度で入ったか又は“検出”範囲（印加電圧と、伸長された同心の本質的管状最
中心要素の壁部を貫通する前記第１及び第２の孔の間の距離とにより決定される
。）外のエネルギーを有する荷電粒子は、この伸長された同心の本質的管状最中
心要素の前記反対側の（すなわち、第２の）長手方向端部において前記壁部を貫
通する前記孔を介して環状空間を出るために、それらの軌道を案内されることは
ない。代わりに、そのような“検出”範囲外のエネルギーを有する荷電粒子など
は、典型的には、例えば、伸長された同心の本質的管状外側要素の本質的に管状
の壁部の内表面や、あるいは、伸長された同心の本質的管状最中心要素の本質的
に管状の壁部の外表面に衝突する。荷電粒子が受入角度範囲内の入口軌道角度を
有すると仮定すれば、検出”範囲内のエネルギー（すなわち、質量、荷電量及び
速度）を有しかつ同一性のある環状空間に入った粒子のみが、円筒ミラー分析計
を通過して示された検出器に到達することを、期待することができる。また、あ
る一定の荷電量の荷電粒子を検出するために検出器に案内される荷電粒子のエネ
ルギーの“検出”範囲は、２つの（外側及び最中心の）同心の本質的管状要素に
印加される電圧及びその結果として前記環状空間に形成される電界の調節により
、ユーザが容易に決定することができる。このことは、２つの（外側及び最中心
の）同心の本質的管状要素に印加される電圧が実用範囲を超えて連続的に調節可
能であるので、伸長された同心の本質的管状最中心要素の壁部の第１及び第２の
孔の間の固定された物理的距離とは、適度な範囲で拘わりない問題である。荷電
粒子は、質量と関連を有しており、また、ある電界中を移動する荷電粒子の軌跡
は、その荷電粒子の質量により影響を受けるため、円筒ミラー分析計は、飛行時
間型分圧真空計と同様な、荷電度合いが知られている場合の質量分析計としても
採用することができることに留意される。
【０００４】 円筒ミラー分析計により分析可能な高エネルギー荷電粒子の代表的な無限ソー
スは、オージェ光電子放出と、低エネルギー陽イオン散乱システムとを含む。つ
まり、陽電荷及び陰電荷を伴う双方の粒子を検出することが可能である。荷電粒
子の特に適切なソースは、電子、光子及びイオンのビームなどの高エネルギー励
起源により衝撃されるようにした材料サンプルシステムである。この衝撃する粒
子、すなわち、光子と、材料サンプルシステムとの間の相互作用の結果として、
荷電粒子は、この材料サンプルシステムから放出される。
スは、オージェ光電子放出と、低エネルギー陽イオン散乱システムとを含む。つ
まり、陽電荷及び陰電荷を伴う双方の粒子を検出することが可能である。荷電粒
子の特に適切なソースは、電子、光子及びイオンのビームなどの高エネルギー励
起源により衝撃されるようにした材料サンプルシステムである。この衝撃する粒
子、すなわち、光子と、材料サンプルシステムとの間の相互作用の結果として、
荷電粒子は、この材料サンプルシステムから放出される。
【０００５】 近年までは、典型的な公知の円筒ミラー分析計は、大規模で扱い難く、また、
固定して設置するか又はかさばる位置制御装置に設置する必要があった。このこ
とは、高分解能荷電粒子エネルギー検出を達成するには、大径の伸長された同心
の本質的管状要素（すなわち、外側及び最中心）が不可欠であると考えられてい
たゆえの問題であった。しかしながら、Ｄｏｗｂｅｎ等に対する１９９６年の特
許第５５４１４１０号は、直径及び寸法が比較的に減少された単一通路式円筒ミ
ラー分析計を開示しており、この寸法の減少された単一通路式円筒ミラー分析計
は、この寸法の減少された単一通路式円筒ミラー分析計の、検出されるべき荷電
粒子（この荷電粒子のエネルギーが調査される。）が存在する位置への差込み及
びその位置からの引出しが、例えば、蛇腹式線形動作フィードスルー手段を利用
して容易に遂行されうるように、フランジ装着型線形動作フィードスルーに容易
に取り付けることができる。この場合の調整は、当時存在していた円筒ミラー分
析システムに対して主要な利点及び改善を提供することに留意されている。さら
に、‘４１０号特許に記載されているシステムにおける典型的な外側及び最中心
の同心の本質的管状要素は、同心の本質的管状外側要素について３０〜５０ｍｍ
の範囲内であり、同心の本質的管状最中心要素について１５〜４０ｍｍの範囲内
である。‘４１０号特許の円筒ミラー分析システムの長さは、およそ４５ｍｍで
あると記載されている。‘４１０号特許のシステムは、単一通路式円筒ミラー分
析計の長手方向位置に関して４２度１８．５分の最適な受入角度に方向付けられ
た軌道に沿って入る荷電粒子を受けるために、寸法が設定されていることにも留
意されている。さらに、‘４１０号特許の単一通路式円筒ミラー分析システムは
、外側及び最中心の有限長さの伸長された同心の本質的管状要素の第１及び第２
の端部にほぼ一致するように配置された第１及び第２の端部を有する円筒ハウジ
ングをさらに含んで構成され、この円筒ハウジングは、前記同心の本質的管状外
側要素の外側かつその周囲に、同中心的に配置されることに留意されている。円
筒ハウジングは、その第１の端部において、荷電粒子の進入を許容するために設
けられるアパーチャを有して提供される、典型的には、円錐状のキャップをさら
に含んで構成されている。‘４１０号特許の単一通路式円筒ミラー分析計の第２
の端部においては、荷電粒子が進入することができる位置に伸縮自在な単段式円
筒ミラー分析システムを操作する際に使用するためのマニピュレータが設けられ
ている。このマニピュレータは、使用時において蛇腹式線形動作フィードスルー
に取り付けることができ、また、全体的なアセンブリは、コンフラット式フラン
ジを含め、７０〜２００ｍｍの範囲の直径を有する真空フランジに装着すること
が可能である。
固定して設置するか又はかさばる位置制御装置に設置する必要があった。このこ
とは、高分解能荷電粒子エネルギー検出を達成するには、大径の伸長された同心
の本質的管状要素（すなわち、外側及び最中心）が不可欠であると考えられてい
たゆえの問題であった。しかしながら、Ｄｏｗｂｅｎ等に対する１９９６年の特
許第５５４１４１０号は、直径及び寸法が比較的に減少された単一通路式円筒ミ
ラー分析計を開示しており、この寸法の減少された単一通路式円筒ミラー分析計
は、この寸法の減少された単一通路式円筒ミラー分析計の、検出されるべき荷電
粒子（この荷電粒子のエネルギーが調査される。）が存在する位置への差込み及
びその位置からの引出しが、例えば、蛇腹式線形動作フィードスルー手段を利用
して容易に遂行されうるように、フランジ装着型線形動作フィードスルーに容易
に取り付けることができる。この場合の調整は、当時存在していた円筒ミラー分
析システムに対して主要な利点及び改善を提供することに留意されている。さら
に、‘４１０号特許に記載されているシステムにおける典型的な外側及び最中心
の同心の本質的管状要素は、同心の本質的管状外側要素について３０〜５０ｍｍ
の範囲内であり、同心の本質的管状最中心要素について１５〜４０ｍｍの範囲内
である。‘４１０号特許の円筒ミラー分析システムの長さは、およそ４５ｍｍで
あると記載されている。‘４１０号特許のシステムは、単一通路式円筒ミラー分
析計の長手方向位置に関して４２度１８．５分の最適な受入角度に方向付けられ
た軌道に沿って入る荷電粒子を受けるために、寸法が設定されていることにも留
意されている。さらに、‘４１０号特許の単一通路式円筒ミラー分析システムは
、外側及び最中心の有限長さの伸長された同心の本質的管状要素の第１及び第２
の端部にほぼ一致するように配置された第１及び第２の端部を有する円筒ハウジ
ングをさらに含んで構成され、この円筒ハウジングは、前記同心の本質的管状外
側要素の外側かつその周囲に、同中心的に配置されることに留意されている。円
筒ハウジングは、その第１の端部において、荷電粒子の進入を許容するために設
けられるアパーチャを有して提供される、典型的には、円錐状のキャップをさら
に含んで構成されている。‘４１０号特許の単一通路式円筒ミラー分析計の第２
の端部においては、荷電粒子が進入することができる位置に伸縮自在な単段式円
筒ミラー分析システムを操作する際に使用するためのマニピュレータが設けられ
ている。このマニピュレータは、使用時において蛇腹式線形動作フィードスルー
に取り付けることができ、また、全体的なアセンブリは、コンフラット式フラン
ジを含め、７０〜２００ｍｍの範囲の直径を有する真空フランジに装着すること
が可能である。
【０００６】 上記‘４１０号特許の寸法が減少された単段式の単一通路式円筒ミラー分析計
の利益は、（真空系におけるその取付け及び位置決めの容易さに焦点を当てれば
）顕著であるが、その使用により典型的に達成されうるよりも高い荷電粒子エネ
ルギー検出分解能が望まれることが分かっている。本発明は、単段式の、コンパ
クトな、小径の、伸縮自在な円筒ミラー分析計が採用される場合に可能なものと
比べて改善された分解能で荷電粒子エネルギーの検出を行う、コンパクトで、小
径で、高い荷電粒子エネルギー検出分解能の、“複数の連続した段の”伸縮自在
型円筒ミラー分析システムにより、上記高い荷電粒子エネルギー検出分解能が達
成されることを教示する さらに、それ程妥当ではないが、‘４１０号特許において引用されている公知
特許には、Ｇｅｒｌａｃｈ等及びＧｅｒｌａｃｈに夫々発行された特許第４０４
８４９８号及び第４２０５２２６号、Ｆｒｏｈｎ等に発行された特許第５０９９
１１７号がある。
の利益は、（真空系におけるその取付け及び位置決めの容易さに焦点を当てれば
）顕著であるが、その使用により典型的に達成されうるよりも高い荷電粒子エネ
ルギー検出分解能が望まれることが分かっている。本発明は、単段式の、コンパ
クトな、小径の、伸縮自在な円筒ミラー分析計が採用される場合に可能なものと
比べて改善された分解能で荷電粒子エネルギーの検出を行う、コンパクトで、小
径で、高い荷電粒子エネルギー検出分解能の、“複数の連続した段の”伸縮自在
型円筒ミラー分析システムにより、上記高い荷電粒子エネルギー検出分解能が達
成されることを教示する さらに、それ程妥当ではないが、‘４１０号特許において引用されている公知
特許には、Ｇｅｒｌａｃｈ等及びＧｅｒｌａｃｈに夫々発行された特許第４０４
８４９８号及び第４２０５２２６号、Ｆｒｏｈｎ等に発行された特許第５０９９
１１７号がある。
【０００７】 比較的には適当でないが、本発明者が認識している他の特許は、Ｗａｔｓｏｎ
に発行された特許第３７８３２８０号である。このＷａｔｓｏｎの‘２８０号特
許には、図５が、一対の内側（６２）及び外側（６３）の同軸円筒管状電極が設
けられた典型的な円筒ミラー二重通路構造を示すことが、特に明らかにされてい
る。荷電粒子が通過することのできる複数の孔（６１）、（６５）、（６８）及
び（６９）が、連続的な内側の円筒管状電極に設けられていることに留意される
。図５の全体的な構造を通過する荷電粒子は、ほぼ完全な正弦状サイクルの軌跡
をたどること、及び、そのような荷電粒子は、孔（６１）又は孔（６８）を介し
て入ったために、内側の（６２）及び外側の（６３）同軸円筒管状電極の間の環
状空間で同じ電界を経由すること、にさらに留意されている。つまり、Ｗａｔｓ
ｏｎの‘２８０号特許には、内側の電極（６２）が、その長さ全体に渡って電気
的に不連続であることを示すものは、何ら存在しない。
に発行された特許第３７８３２８０号である。このＷａｔｓｏｎの‘２８０号特
許には、図５が、一対の内側（６２）及び外側（６３）の同軸円筒管状電極が設
けられた典型的な円筒ミラー二重通路構造を示すことが、特に明らかにされてい
る。荷電粒子が通過することのできる複数の孔（６１）、（６５）、（６８）及
び（６９）が、連続的な内側の円筒管状電極に設けられていることに留意される
。図５の全体的な構造を通過する荷電粒子は、ほぼ完全な正弦状サイクルの軌跡
をたどること、及び、そのような荷電粒子は、孔（６１）又は孔（６８）を介し
て入ったために、内側の（６２）及び外側の（６３）同軸円筒管状電極の間の環
状空間で同じ電界を経由すること、にさらに留意されている。つまり、Ｗａｔｓ
ｏｎの‘２８０号特許には、内側の電極（６２）が、その長さ全体に渡って電気
的に不連続であることを示すものは、何ら存在しない。
【０００８】 Ｌｉｅｂｌに発行された特許第３９３５４５３号及び第３９４９２２１号は、
円筒ミラーシステムにおける複数の電極の存在を開示しているが、これらの複数
の電極は、単一通路構造に形成されている。 本発明者が認識している円筒ミラーシステムを開示する他の特許は： 第４７６９５４２号（Ｒｏｃｋｅｔｔ）、 第４２１８６１７号（Ｃａｚａｕｘ）、 第３７６１７０７号（Ｌｉｅｂｌ）、 第４５９３１９６号（Ｙａｔｅｓ）、 第４８６０２２４号（Ｃａｓｈｅｌｌ等）、 第５０３２７２３号（Ｋｏｎｏ）、及び 第４８４９６４１号（Ｂｅｒｋｏｗｉｔｚ）である。
円筒ミラーシステムにおける複数の電極の存在を開示しているが、これらの複数
の電極は、単一通路構造に形成されている。 本発明者が認識している円筒ミラーシステムを開示する他の特許は： 第４７６９５４２号（Ｒｏｃｋｅｔｔ）、 第４２１８６１７号（Ｃａｚａｕｘ）、 第３７６１７０７号（Ｌｉｅｂｌ）、 第４５９３１９６号（Ｙａｔｅｓ）、 第４８６０２２４号（Ｃａｓｈｅｌｌ等）、 第５０３２７２３号（Ｋｏｎｏ）、及び 第４８４９６４１号（Ｂｅｒｋｏｗｉｔｚ）である。
【０００９】 粒子エネルギー分析用円筒ミラー及び／又は分析、又はその使用について開示
する、本発明者が認識している科学文献は： １．「A Novel Design For A Small Retractable Cylindrical Mirror Analy-
zer 」，Mcllroy, Dowben & Ruhl, J. Vac. Sci. Technol. B, 13(5) Sep/Oct 1
995 である。このリファレンスは、単一通路式システムを開示しており、内側の
円筒電極が、大地電位に保持されている。
する、本発明者が認識している科学文献は： １．「A Novel Design For A Small Retractable Cylindrical Mirror Analy-
zer 」，Mcllroy, Dowben & Ruhl, J. Vac. Sci. Technol. B, 13(5) Sep/Oct 1
995 である。このリファレンスは、単一通路式システムを開示しており、内側の
円筒電極が、大地電位に保持されている。
【００１０】 ２．「Angle-Resolving Photoelectron Energy Analyzer: Mode Calculations
, Ray-Tracing, Analysis and Performance Evaluation」, Stevens et al., J.
of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 32 (1983) である。 ３．「Analysis Of The Energy Distribution In Cylindrical Electron Spe-
ctrometers」, Aksela, The Review of Scientific Instruments, Vol. 42, No.
6, (1971)である。
, Ray-Tracing, Analysis and Performance Evaluation」, Stevens et al., J.
of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 32 (1983) である。 ３．「Analysis Of The Energy Distribution In Cylindrical Electron Spe-
ctrometers」, Aksela, The Review of Scientific Instruments, Vol. 42, No.
6, (1971)である。
【００１１】 ４．「An Electrostatic Mirror Spectrometer With Coaxial Electrodes For
Multi-Detector Operation 」, Wannberg, Nuclear Instruments and Methods,
107 (1973) である。 ５．「Cylindrical Capacitor As An Analyzer* I. Nonrelativistic Part 」
, Sar-El, The Review of Scientific Instruments, Vol. 38, No. 9, (1967)で
ある。
Multi-Detector Operation 」, Wannberg, Nuclear Instruments and Methods,
107 (1973) である。 ５．「Cylindrical Capacitor As An Analyzer* I. Nonrelativistic Part 」
, Sar-El, The Review of Scientific Instruments, Vol. 38, No. 9, (1967)で
ある。
【００１２】 ６．「Internal Scattering In A Single Pass Cylindrical Mirror Analysis
」, Bakush et al., J. of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 74,
(1995) である。 ７．「On The Image Properties Of An Electro-Static Cylindrical Electr-
on Spectrometer 」, Karras et al., Annals Academiae Scientiarum Fennicae
, (1968)である。
」, Bakush et al., J. of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 74,
(1995) である。 ７．「On The Image Properties Of An Electro-Static Cylindrical Electr-
on Spectrometer 」, Karras et al., Annals Academiae Scientiarum Fennicae
, (1968)である。
【００１３】 ８．「Criterion For Comparing Analyzers 」, Sar-El, The Review of Sci-
entific Instruments, Vol. 41, No. 4, (1969) である。 ９．「Adsorption And Bonding Of Molecular Icosahedra On Cu(100) 」, Z-
eng et al., Surface Science, 313 (1994) である。 本願は、一般的には、上記‘４１０号特許（ここに、参照により組み込まれる
。）とともに所有されることに留意される。ここでの開示におけるクレームには
、接地された内側円筒電極の限定を伴わずに、単段式（すなわち、単一通路式）
の、コンパクトな、小径の、伸縮自在型円筒ミラー分析計に焦点を当てたものも
あることが明らかである。
entific Instruments, Vol. 41, No. 4, (1969) である。 ９．「Adsorption And Bonding Of Molecular Icosahedra On Cu(100) 」, Z-
eng et al., Surface Science, 313 (1994) である。 本願は、一般的には、上記‘４１０号特許（ここに、参照により組み込まれる
。）とともに所有されることに留意される。ここでの開示におけるクレームには
、接地された内側円筒電極の限定を伴わずに、単段式（すなわち、単一通路式）
の、コンパクトな、小径の、伸縮自在型円筒ミラー分析計に焦点を当てたものも
あることが明らかである。
【００１４】 （発明の開示） 本発明の好ましい形態は、コンパクトで、小径で、高分解能荷電粒子エネルギ
ー検出型の、複数（２つ）の連続した段の、伸縮自在な円筒ミラー分析システム
（コンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型小径
円筒ミラー分析システム）である。本発明は、使用時において、単段式の円筒ミ
ラー分析計のみが設けられる場合に可能なものと比べて改善された分解能で荷電
粒子エネルギーの検出を可能とする。
ー検出型の、複数（２つ）の連続した段の、伸縮自在な円筒ミラー分析システム
（コンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型小径
円筒ミラー分析システム）である。本発明は、使用時において、単段式の円筒ミ
ラー分析計のみが設けられる場合に可能なものと比べて改善された分解能で荷電
粒子エネルギーの検出を可能とする。
【００１５】 本発明に係る複数の連続段のそれぞれは、円筒ミラー分析計であって、 ａ） 内表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有する同心の本質的管状
外側要素と、 ｂ） 外表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有し、該第１及び第２の
端部の双方の近傍に該管状壁を貫通する孔を設けた、同心の本質的管状最中心要
素であって、前記本質的管状外側要素の管状壁の内表面と、該本質的管状最中心
要素の管状壁の外表面との間に環状空間が形成されるように、前記同心の本質的
管状外側要素の内部に設けられた本質的管状最中心要素と、 ｃ） 前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に電界
を形成するべく、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加するための手段と、を含んで構成される円筒ミラー分析計
である。
外側要素と、 ｂ） 外表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有し、該第１及び第２の
端部の双方の近傍に該管状壁を貫通する孔を設けた、同心の本質的管状最中心要
素であって、前記本質的管状外側要素の管状壁の内表面と、該本質的管状最中心
要素の管状壁の外表面との間に環状空間が形成されるように、前記同心の本質的
管状外側要素の内部に設けられた本質的管状最中心要素と、 ｃ） 前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に電界
を形成するべく、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加するための手段と、を含んで構成される円筒ミラー分析計
である。
【００１６】 第１の連続円筒ミラー分析計の第２の端部は、第２の連続円筒ミラー分析計の
第１の端部に取り付けられる。使用時において、前記同心の外側及び最中心の本
質的管状要素の間の前記環状空間に、前記第１の連続円筒ミラー分析計の前記本
質的管状最中心要素の第１の端部において管状壁を貫通する孔を介して取り込ま
れた荷電粒子は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加する前記手段に第１の電圧を印加することにより発生する
電界により決定される軌道を有し、また、前記第１の連続円筒ミラー分析計の前
記本質的環状最中心要素の第２の端部において前記本質的管状最中心要素を貫通
する孔を介して、この第１の連続円筒ミラー分析計の環状空間から出る。そして
、この荷電粒子は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の環状空間
に、前記第２の連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の第１の端部
において管状壁を貫通する孔を介して入り、前記同心の外側及び最中心の本質的
管状要素のそれぞれに電気的ポテンシャルを印加する前記手段に第２の電圧を印
加することにより発生する電界により決定される軌道を有し、また、前記第２の
連続円筒ミラー分析計の第２の端部において、前記本質的管状最中心要素を貫通
する孔を介して前記第２の連続円筒ミラー分析計の環状空間から出る。
第１の端部に取り付けられる。使用時において、前記同心の外側及び最中心の本
質的管状要素の間の前記環状空間に、前記第１の連続円筒ミラー分析計の前記本
質的管状最中心要素の第１の端部において管状壁を貫通する孔を介して取り込ま
れた荷電粒子は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加する前記手段に第１の電圧を印加することにより発生する
電界により決定される軌道を有し、また、前記第１の連続円筒ミラー分析計の前
記本質的環状最中心要素の第２の端部において前記本質的管状最中心要素を貫通
する孔を介して、この第１の連続円筒ミラー分析計の環状空間から出る。そして
、この荷電粒子は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の環状空間
に、前記第２の連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の第１の端部
において管状壁を貫通する孔を介して入り、前記同心の外側及び最中心の本質的
管状要素のそれぞれに電気的ポテンシャルを印加する前記手段に第２の電圧を印
加することにより発生する電界により決定される軌道を有し、また、前記第２の
連続円筒ミラー分析計の第２の端部において、前記本質的管状最中心要素を貫通
する孔を介して前記第２の連続円筒ミラー分析計の環状空間から出る。
【００１７】 前記第１の連続円筒ミラー分析計に取り込まれた荷電粒子は、この荷電粒子が
、ユーザが設定したエネルギー検出範囲内のエネルギを有し、かつ、前記第１の
連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の前記第１の端部において管
状壁を貫通する前記孔を通過するために、前記第１の連続円筒ミラー分析計に対
して受入角度範囲内の角度で接近した場合にのみ、前記第２の連続円筒ミラー分
析計を出ることが理解されるであろう。前記エネルギー検出範囲は、少なくとも
部分的には、前記第１及び第２の連続円筒ミラー分析計のそれぞれにおいて前記
同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに印加される前記電気的ポテ
ンシャルにより決定される。
、ユーザが設定したエネルギー検出範囲内のエネルギを有し、かつ、前記第１の
連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の前記第１の端部において管
状壁を貫通する前記孔を通過するために、前記第１の連続円筒ミラー分析計に対
して受入角度範囲内の角度で接近した場合にのみ、前記第２の連続円筒ミラー分
析計を出ることが理解されるであろう。前記エネルギー検出範囲は、少なくとも
部分的には、前記第１及び第２の連続円筒ミラー分析計のそれぞれにおいて前記
同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに印加される前記電気的ポテ
ンシャルにより決定される。
【００１８】 本発明に係るコンパクト型・高分解能粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自
在型小径円筒ミラー分析システムは、少なくとも第３の段をさらに含んで構成す
ることができ、前記第２の連続円筒ミラー分析計の第２の端部がこの第３の連続
円筒ミラー分析計の第１の端部に取り付けられて、システムを形成する。同様に
して、第４、第５などの段を付加することも可能であるが、これらの段は、２段
より多くの段により提供される改善分解能の利益に有益性があるとは判断されな
かったため、通常は、利用されない。
在型小径円筒ミラー分析システムは、少なくとも第３の段をさらに含んで構成す
ることができ、前記第２の連続円筒ミラー分析計の第２の端部がこの第３の連続
円筒ミラー分析計の第１の端部に取り付けられて、システムを形成する。同様に
して、第４、第５などの段を付加することも可能であるが、これらの段は、２段
より多くの段により提供される改善分解能の利益に有益性があるとは判断されな
かったため、通常は、利用されない。
【００１９】 使用時において、本発明に係るコンパクト型・高分解能粒子エネルギー検出・
連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムが有する、前記第１の連続円
筒ミラー分析計の前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加するための前記手段に印加される第１の電圧は、前記第２
の連続円筒ミラー分析計の前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞ
れに電気的ポテンシャルを印加するための前記手段に印加される第２の電圧と比
べて同一の及びこれとは異なるものからなるグループから選択される。前記第１
の連続円筒ミラー分析計の環状空間の電界は、第２の連続円筒ミラー分析計の環
状空間の電界と比べて同一の及びこれより大きな及び小さなものからなるグルー
プから選択されたものとなる。典型的な印加にあっては、連続する段の環状空間
における電界は等しくなるが、連続する段における異なる電界の使用がより高い
荷電粒子検出分解能を可能とすることも分かっている。
連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムが有する、前記第１の連続円
筒ミラー分析計の前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加するための前記手段に印加される第１の電圧は、前記第２
の連続円筒ミラー分析計の前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞ
れに電気的ポテンシャルを印加するための前記手段に印加される第２の電圧と比
べて同一の及びこれとは異なるものからなるグループから選択される。前記第１
の連続円筒ミラー分析計の環状空間の電界は、第２の連続円筒ミラー分析計の環
状空間の電界と比べて同一の及びこれより大きな及び小さなものからなるグルー
プから選択されたものとなる。典型的な印加にあっては、連続する段の環状空間
における電界は等しくなるが、連続する段における異なる電界の使用がより高い
荷電粒子検出分解能を可能とすることも分かっている。
【００２０】 本発明に係るコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸
縮自在型小径円筒ミラー分析システムのすべての段は、第１及び第２の端部を有
する円筒ハウジングをさらに含んで構成される。ある１つの段に対応する円筒ハ
ウジングは、前記外側の本質的管状同心要素の外側かつその周囲に、同中心的に
配置される。前記複数の連続段のうち少なくとも第１の連続段の円筒ハウジング
は、その第１の端部において、荷電粒子の入口を形成するための本質的に中央に
配置されたアパーチャ（例えば、スリット）を有して設けられるキャップ（典型
的には円錐状であり、以下「キャップ」という。）をさらに含んで構成される。
円筒ハウジング（及びキャップ）のすべては、磁界を閉塞するミューメタルから
造られるのが好ましく、円筒ハウジング及びキャップの両方が設けられる場合に
は、前記要素は、連続する単一構造体とするか又は２つの結合要素とすることが
可能であることに留意される。
縮自在型小径円筒ミラー分析システムのすべての段は、第１及び第２の端部を有
する円筒ハウジングをさらに含んで構成される。ある１つの段に対応する円筒ハ
ウジングは、前記外側の本質的管状同心要素の外側かつその周囲に、同中心的に
配置される。前記複数の連続段のうち少なくとも第１の連続段の円筒ハウジング
は、その第１の端部において、荷電粒子の入口を形成するための本質的に中央に
配置されたアパーチャ（例えば、スリット）を有して設けられるキャップ（典型
的には円錐状であり、以下「キャップ」という。）をさらに含んで構成される。
円筒ハウジング（及びキャップ）のすべては、磁界を閉塞するミューメタルから
造られるのが好ましく、円筒ハウジング及びキャップの両方が設けられる場合に
は、前記要素は、連続する単一構造体とするか又は２つの結合要素とすることが
可能であることに留意される。
【００２１】 本発明に係るコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸
縮自在型小径円筒ミラー分析システムの重要な特徴は、前記複数の連続段のうち
最終の連続段の第２の端部が、コンパクト型・高分解能エネルギー検出・連続複
段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムを荷電粒子が前記第１の連続段に入
ることができる位置に操作するためのマニピュレータを、さらに含んで構成され
ることである。特に、前記マニピュレータには、ベローズ駆動型線形動作フィー
ドスルーにより運動を伝達することができる。
縮自在型小径円筒ミラー分析システムの重要な特徴は、前記複数の連続段のうち
最終の連続段の第２の端部が、コンパクト型・高分解能エネルギー検出・連続複
段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムを荷電粒子が前記第１の連続段に入
ることができる位置に操作するためのマニピュレータを、さらに含んで構成され
ることである。特に、前記マニピュレータには、ベローズ駆動型線形動作フィー
ドスルーにより運動を伝達することができる。
【００２２】 本発明に係るコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸
縮自在型小径円筒ミラー分析システムの代表的な寸法を洞察すると、各段におけ
る外側の本質的管状同心要素は、典型的には、３０〜５０ｍｍの範囲の内径を有
し、設けられるすべての外側の本質的管状同心要素は、必要ではないが典型的に
は、同じ内径を有する。同様に、設けられるすべての最中心の本質的管状同心要
素は、典型的には、１５〜４０ｍｍの範囲の外径を有し、設けられるすべての最
中心の本質的管状同心要素は、必要ではないが典型的には、同じ外径を有する。
現在までに実際に動作する本発明システムでは、段ごとの長さが、４５ｍｍのオ
ーダーで構成されていた。さらに、本発明に係るコンパクト型・高分解能荷電粒
子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの各段は
、典型的には、第１の最中心円筒の入口アパーチャ前に、ミリメートルの公称値
で、５〜１０ｍｍの焦点長さを有することに留意される。
縮自在型小径円筒ミラー分析システムの代表的な寸法を洞察すると、各段におけ
る外側の本質的管状同心要素は、典型的には、３０〜５０ｍｍの範囲の内径を有
し、設けられるすべての外側の本質的管状同心要素は、必要ではないが典型的に
は、同じ内径を有する。同様に、設けられるすべての最中心の本質的管状同心要
素は、典型的には、１５〜４０ｍｍの範囲の外径を有し、設けられるすべての最
中心の本質的管状同心要素は、必要ではないが典型的には、同じ外径を有する。
現在までに実際に動作する本発明システムでは、段ごとの長さが、４５ｍｍのオ
ーダーで構成されていた。さらに、本発明に係るコンパクト型・高分解能荷電粒
子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの各段は
、典型的には、第１の最中心円筒の入口アパーチャ前に、ミリメートルの公称値
で、５〜１０ｍｍの焦点長さを有することに留意される。
【００２３】 前述のように、本発明に係るコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出
・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの、前記複数の連続段のう
ち最終の連続段の第２の端部のマニピュレータは、線形動作フィードスルーであ
り、蛇腹式動作源に付加的に取り付けられ及びこれにより駆動される。本発明の
全構成要素を組み立てた結果、７０〜２００ｍｍ（すなわち、２．７５〜８イン
チ）の範囲の直径を有する真空フランジに容易に装着可能であり、この真空フラ
ンジは、コンフラット式とすることができる。
・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの、前記複数の連続段のう
ち最終の連続段の第２の端部のマニピュレータは、線形動作フィードスルーであ
り、蛇腹式動作源に付加的に取り付けられ及びこれにより駆動される。本発明の
全構成要素を組み立てた結果、７０〜２００ｍｍ（すなわち、２．７５〜８イン
チ）の範囲の直径を有する真空フランジに容易に装着可能であり、この真空フラ
ンジは、コンフラット式とすることができる。
【００２４】 荷電粒子エネルギーの検出を行う、本発明に係る単段式伸縮自在型円筒ミラー
分析計は、 ａ） 内表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有する同心の本質的管状
外側要素と、 ｂ） 外表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有し、該第１及び第２の
端部の双方の近傍に該管状壁を貫通する孔を設けた、同心の本質的管状最中心要
素であって、前記本質的管状外側要素の管状壁の内表面と、前記本質的管状最中
心要素の管状壁の外表面との間に環状空間が形成されるように、前記同心の本質
的管状外側要素の内部に設けられた本質的管状最中心要素と、 ｃ） 前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記管状空間に電界
を形成するべく、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加するための手段と、を含んで構成される。前記同心の外側
及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気的ポテンシャルを印加するための
前記手段が、本明細書の技術背景の項で引用したＤｏｗｂｅｎ等の‘４１０号特
許システムにおける場合や、 J. Vac. Sci. Tec-hnol. B, 13(5) Sep/Oct 1995
において明らかにされたMcllroy, Dowben & Ruhlによる文献（タイトル；「A No
vel Design For A Small Retractable Cylindri-cal Mirror Analyzer 」）に記
載されているように、本質的管状最中心要素に大地電位が作用することに限定さ
れないことは、特に明らかにされる。
分析計は、 ａ） 内表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有する同心の本質的管状
外側要素と、 ｂ） 外表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有し、該第１及び第２の
端部の双方の近傍に該管状壁を貫通する孔を設けた、同心の本質的管状最中心要
素であって、前記本質的管状外側要素の管状壁の内表面と、前記本質的管状最中
心要素の管状壁の外表面との間に環状空間が形成されるように、前記同心の本質
的管状外側要素の内部に設けられた本質的管状最中心要素と、 ｃ） 前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記管状空間に電界
を形成するべく、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加するための手段と、を含んで構成される。前記同心の外側
及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気的ポテンシャルを印加するための
前記手段が、本明細書の技術背景の項で引用したＤｏｗｂｅｎ等の‘４１０号特
許システムにおける場合や、 J. Vac. Sci. Tec-hnol. B, 13(5) Sep/Oct 1995
において明らかにされたMcllroy, Dowben & Ruhlによる文献（タイトル；「A No
vel Design For A Small Retractable Cylindri-cal Mirror Analyzer 」）に記
載されているように、本質的管状最中心要素に大地電位が作用することに限定さ
れないことは、特に明らかにされる。
【００２５】 複段式の場合ついて説明したように、使用時において、前記同心の外側及び最
中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に、前記円筒ミラー分析計の前記本質
的管状最中心要素の第１の端部において管状壁を貫通する孔を介して取り込まれ
た荷電粒子は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気的
ポテンシャルを印加するための前記手段に電圧を印加することにより発生する電
界により決定される軌道を有し、また、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記
本質的管状最中心要素の第２の端部において前記本質的管状最中心要素を貫通す
る孔を介して、前記第１の連続円筒ミラー分析計の環状空間から出る。前記伸縮
自在型円筒ミラー分析計に取り込まれた荷電粒子は、この荷電粒子が、ユーザが
設定したエネルギー検出範囲内のエネルギーを有し、かつ、前記伸縮自在型円筒
ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の前記第１の端部において管状壁を貫
通する前記孔を通過するために、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計に対して受入
角度範囲内の角度で接近した場合にのみ、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計から
出て、前記エネルギー検出範囲は、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記同心
の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに印加される前記電気的ポテンシ
ャルにより、少なくとも部分的に決定される。本発明に係る単段式伸縮自在型円
筒ミラー分析計の改良点は、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記第２の端部
において、伸縮自在型円筒ミラー分析システムを荷電粒子が前記第１の端部に入
ることができる位置に操作する際に使用するためのマニピュレータを設けたこと
にある。前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の第２の端部への装着は、マニピュレ
ータと共線形（co-linear ）である必要がなく、また、多方向のマニピュレータ
の装着がともに可能であり、適用に応じてその必要があることに留意される。複
数段の場合についてと同じく、単段式伸縮自在型円筒ミラー分析計は、第１及び
第２の端部を有する円筒ハウジングをさらに含んで構成され、この円筒ハウジン
グは、前記外側の本質的管状同心要素の外側かつその周囲に、同中心的に配置さ
れ、また、その第１の端部には、使用時において荷電粒子の入口を形成するため
に設けられたアパーチャを備えるキャップが設けられる。実用的には、本発明に
係る前記単段式伸縮自在型円筒ミラー分析計の第２の端部に設けられるマニピュ
レータは、前記円筒ハウジングに取り付けられるのが好ましい。また、キャップ
及び円筒ハウジングは、連続の単一体及び相互に連結された別要素からなるグル
ープから選択される。
中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に、前記円筒ミラー分析計の前記本質
的管状最中心要素の第１の端部において管状壁を貫通する孔を介して取り込まれ
た荷電粒子は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気的
ポテンシャルを印加するための前記手段に電圧を印加することにより発生する電
界により決定される軌道を有し、また、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記
本質的管状最中心要素の第２の端部において前記本質的管状最中心要素を貫通す
る孔を介して、前記第１の連続円筒ミラー分析計の環状空間から出る。前記伸縮
自在型円筒ミラー分析計に取り込まれた荷電粒子は、この荷電粒子が、ユーザが
設定したエネルギー検出範囲内のエネルギーを有し、かつ、前記伸縮自在型円筒
ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の前記第１の端部において管状壁を貫
通する前記孔を通過するために、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計に対して受入
角度範囲内の角度で接近した場合にのみ、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計から
出て、前記エネルギー検出範囲は、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記同心
の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに印加される前記電気的ポテンシ
ャルにより、少なくとも部分的に決定される。本発明に係る単段式伸縮自在型円
筒ミラー分析計の改良点は、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記第２の端部
において、伸縮自在型円筒ミラー分析システムを荷電粒子が前記第１の端部に入
ることができる位置に操作する際に使用するためのマニピュレータを設けたこと
にある。前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の第２の端部への装着は、マニピュレ
ータと共線形（co-linear ）である必要がなく、また、多方向のマニピュレータ
の装着がともに可能であり、適用に応じてその必要があることに留意される。複
数段の場合についてと同じく、単段式伸縮自在型円筒ミラー分析計は、第１及び
第２の端部を有する円筒ハウジングをさらに含んで構成され、この円筒ハウジン
グは、前記外側の本質的管状同心要素の外側かつその周囲に、同中心的に配置さ
れ、また、その第１の端部には、使用時において荷電粒子の入口を形成するため
に設けられたアパーチャを備えるキャップが設けられる。実用的には、本発明に
係る前記単段式伸縮自在型円筒ミラー分析計の第２の端部に設けられるマニピュ
レータは、前記円筒ハウジングに取り付けられるのが好ましい。また、キャップ
及び円筒ハウジングは、連続の単一体及び相互に連結された別要素からなるグル
ープから選択される。
【００２６】 すべての形態において、円筒ハウジング及び、随意に、前記キャップは、磁界
を閉塞するミューメタルから造られるのが好ましい。 本発明に係る単段式伸縮自在型円筒ミラー分析計のための代表的な寸法は、本
発明に係るコンパクト型・高分解能粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型
小径円筒ミラー分析システムの各段について後述するものと、同じである。また
、本発明に係るコンパクト型・高分解能粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自
在型小径円筒ミラー分析システムのための、マニピュレータ線形フィードスルー
蛇腹式動作手段、真空フランジの装着及び焦点長さに関連して後述する説明は、
第２の端部のマニピュレータが線形動作フィードスルーである、本発明に係る単
段式伸縮自在型円筒ミラー分析計について一般的に適用する。
を閉塞するミューメタルから造られるのが好ましい。 本発明に係る単段式伸縮自在型円筒ミラー分析計のための代表的な寸法は、本
発明に係るコンパクト型・高分解能粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型
小径円筒ミラー分析システムの各段について後述するものと、同じである。また
、本発明に係るコンパクト型・高分解能粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自
在型小径円筒ミラー分析システムのための、マニピュレータ線形フィードスルー
蛇腹式動作手段、真空フランジの装着及び焦点長さに関連して後述する説明は、
第２の端部のマニピュレータが線形動作フィードスルーである、本発明に係る単
段式伸縮自在型円筒ミラー分析計について一般的に適用する。
【００２７】 荷電粒子の検出方法は： ａ） 後述のようにして単段式伸縮自在型円筒ミラー分析計を提供するステッ
プと、 ｂ） 前記マニピュレータの操作により、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の
前記第１の端部を、検出されるべきエネルギーの荷電粒子近傍に位置させるステ
ップと、 ｃ） 荷電粒子が前記伸縮自在型円筒ミラー分析計に入り、この中を進み及び
これから出て、もって、検出器への入力が可能となるように、円筒ミラー分析計
の各段の環状空間に電界を発生させるステップと、を含んで構成される。
プと、 ｂ） 前記マニピュレータの操作により、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の
前記第１の端部を、検出されるべきエネルギーの荷電粒子近傍に位置させるステ
ップと、 ｃ） 荷電粒子が前記伸縮自在型円筒ミラー分析計に入り、この中を進み及び
これから出て、もって、検出器への入力が可能となるように、円筒ミラー分析計
の各段の環状空間に電界を発生させるステップと、を含んで構成される。
【００２８】 この方法には、蛇腹式動作源により適宜に駆動される線形動作フィードスルー
により、前記マニピュレータの運動を付加するステップを含めることが可能であ
る。 荷電粒子エネルギーの改善された検出分解能を提供する荷電粒子の検出方法は
、 ａ） 後述のようにしてコンパクト型・高荷電粒子エネルギー検出分解能・連
続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムを提供するステップと、 ｂ） 前記マニピュレータの操作により、前記第１の連続段の円筒ミラー分析
計の前記第１の端部を、検出されるべきエネルギーの荷電粒子近傍に位置させる
ステップと、 ｃ） 荷電粒子がコンパクト型・高エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自
在型小径円筒ミラー分析システムのうち前記第１段目の円筒ミラー分析計に入り
、そのすべての段を進み及びその最終段を出て、もって、検出器への入力が可能
となるように、円筒ミラー分析計の各段の環状空間に電界を発生させるステップ
と、を含んで構成される。
により、前記マニピュレータの運動を付加するステップを含めることが可能であ
る。 荷電粒子エネルギーの改善された検出分解能を提供する荷電粒子の検出方法は
、 ａ） 後述のようにしてコンパクト型・高荷電粒子エネルギー検出分解能・連
続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムを提供するステップと、 ｂ） 前記マニピュレータの操作により、前記第１の連続段の円筒ミラー分析
計の前記第１の端部を、検出されるべきエネルギーの荷電粒子近傍に位置させる
ステップと、 ｃ） 荷電粒子がコンパクト型・高エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自
在型小径円筒ミラー分析システムのうち前記第１段目の円筒ミラー分析計に入り
、そのすべての段を進み及びその最終段を出て、もって、検出器への入力が可能
となるように、円筒ミラー分析計の各段の環状空間に電界を発生させるステップ
と、を含んで構成される。
【００２９】 前記荷電粒子エネルギーの検出方法には、コンパクト型・高エネルギー検出分
解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムのうち異なる段の環状
空間に、同様であるか又は異なる電界を発生させるステップを含めることが可能
である。後述のように、異なる段において異なる電界を利用することにより、荷
電粒子エネルギー検出分解能を改善することができる。
解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムのうち異なる段の環状
空間に、同様であるか又は異なる電界を発生させるステップを含めることが可能
である。後述のように、異なる段において異なる電界を利用することにより、荷
電粒子エネルギー検出分解能を改善することができる。
【００３０】 前記方法には、蛇腹式動作源により適宜に駆動される線形動作フィードスルー
により、前記マニピュレータの運動を付加することにより、前記第１の連続段の
円筒ミラー分析計の前記第１の端部を荷電粒子近傍に位置させるステップを含め
ることも可能である。 本発明は、添付の図面とともに本明細書の詳細な説明の項を参照して、より理
解することができるであろう。
により、前記マニピュレータの運動を付加することにより、前記第１の連続段の
円筒ミラー分析計の前記第１の端部を荷電粒子近傍に位置させるステップを含め
ることも可能である。 本発明は、添付の図面とともに本明細書の詳細な説明の項を参照して、より理
解することができるであろう。
【００３１】 （発明の要旨） 従って、本発明の第１の目的は、コンパクト型・高エネルギー検出分解能・連
続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムを教示することである。 （発明を実施するための最良の形態） ここで、図面を参照すると、図１には、本発明に係るコンパクト型・高荷電粒
子エネルギー検出分解能・単段式又は連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析
システムＰＩの外部斜視図が示されている。マニピュレータ手段ＭＰと、磁界の
影響を閉塞するように作用する外部のミューメタル保護円筒ハウジングＭＵと、
磁界を閉塞するミューメタルから造られるのが好ましいキャップＣＣと、が示さ
れている。キャップＣＣにはアパーチャＡが設けられており、使用時において荷
電粒子はこのアパーチャを通って入ることが可能である。便宜的に、図２は、蛇
腹式駆動型線形動作フィードスルーに取り付けられた本発明に係るコンパクト型
・高荷電粒子エネルギー検出分解能・単段式又は連続複段式伸縮自在型小径円筒
ミラー分析システムＰＩの側面図を示している。
続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムを教示することである。 （発明を実施するための最良の形態） ここで、図面を参照すると、図１には、本発明に係るコンパクト型・高荷電粒
子エネルギー検出分解能・単段式又は連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析
システムＰＩの外部斜視図が示されている。マニピュレータ手段ＭＰと、磁界の
影響を閉塞するように作用する外部のミューメタル保護円筒ハウジングＭＵと、
磁界を閉塞するミューメタルから造られるのが好ましいキャップＣＣと、が示さ
れている。キャップＣＣにはアパーチャＡが設けられており、使用時において荷
電粒子はこのアパーチャを通って入ることが可能である。便宜的に、図２は、蛇
腹式駆動型線形動作フィードスルーに取り付けられた本発明に係るコンパクト型
・高荷電粒子エネルギー検出分解能・単段式又は連続複段式伸縮自在型小径円筒
ミラー分析システムＰＩの側面図を示している。
【００３２】 図２には、本発明に係る２段（ＳＳ１）（ＳＳ２）式のコンパクト型・高荷電
粒子エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システム
ＰＩが示されており、その機能が表されている。 本発明に係るこの複数の連続段ＳＳ１，ＳＳ２のそれぞれは、円筒ミラー分析
計であって、 ａ） 内表面と第１（Ｅ１）及び第２（Ｅ２）の端部とを伴う管状壁を有する
同心の本質的管状外側要素ＣＯと、 ｂ） 管状壁と第１（Ｅ１）及び第２（Ｅ２）の端部とを有し、該第１（Ｈ１
）及び第２（Ｈ２）の端部の双方の近傍に該管状壁を貫通する孔を設けた、同心
の本質的管状最中心要素ＣＣＭであって、前記本質的管状外側要素の管状壁の内
表面と、前記本質的管状最中心要素の管状壁の外表面との間に環状空間ＡＳが形
成されるように、前記同心の本質的管状外側要素ＣＣの内部に設けられた、本質
的管状最中心要素ＣＣＭと、 ｃ） 前記同心の外側（ＣＯ）及び最中心（ＣＭＭ）の本質的管状要素の間の
前記環状空間ＡＳに電界を形成すべく、前記同心の外側（ＣＯ）及び最中心（Ｃ
ＣＭ）の本質的管状要素のそれぞれに電気的ポテンシャルＶ１，Ｖ２を印加する
ための手段と、を含んで構成される円筒ミラー分析計である。
粒子エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システム
ＰＩが示されており、その機能が表されている。 本発明に係るこの複数の連続段ＳＳ１，ＳＳ２のそれぞれは、円筒ミラー分析
計であって、 ａ） 内表面と第１（Ｅ１）及び第２（Ｅ２）の端部とを伴う管状壁を有する
同心の本質的管状外側要素ＣＯと、 ｂ） 管状壁と第１（Ｅ１）及び第２（Ｅ２）の端部とを有し、該第１（Ｈ１
）及び第２（Ｈ２）の端部の双方の近傍に該管状壁を貫通する孔を設けた、同心
の本質的管状最中心要素ＣＣＭであって、前記本質的管状外側要素の管状壁の内
表面と、前記本質的管状最中心要素の管状壁の外表面との間に環状空間ＡＳが形
成されるように、前記同心の本質的管状外側要素ＣＣの内部に設けられた、本質
的管状最中心要素ＣＣＭと、 ｃ） 前記同心の外側（ＣＯ）及び最中心（ＣＭＭ）の本質的管状要素の間の
前記環状空間ＡＳに電界を形成すべく、前記同心の外側（ＣＯ）及び最中心（Ｃ
ＣＭ）の本質的管状要素のそれぞれに電気的ポテンシャルＶ１，Ｖ２を印加する
ための手段と、を含んで構成される円筒ミラー分析計である。
【００３３】 第１の連続円筒ミラー分析計の第２の端部ＳＥは、第２の連続円筒ミラー分析
計の第１の端部ＦＥに取り付けられる。使用時において、荷電粒子（ｅ−）は、
前記同心の外側（ＣＯ）及び最中心（ＣＣＭ）の本質的管状要素の間の前記環状
空間ＡＳに、前記第１の連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素ＣＭ
Ｍの第１の端部において管状壁を貫通する孔Ｈ１を介して取り込まれ、前記同心
の外側（ＣＯ）及び最中心（ＣＭＭ）の本質的管状要素のそれぞれに電気的ポテ
ンシャルを印加するための前記手段に第１の電圧Ｖ１を印加することにより発生
する電界により決定される軌道を有し、前記第１の連続円筒ミラー分析計の前記
本質的管状最中心要素ＣＭＭの第２の端部ＳＥにおいて前記本質的管状最中心要
素ＣＭＭを貫通する孔Ｈ２を介して、前記第１の連続円筒ミラー分析計の環状空
間から出る。そして、この荷電粒子は、前記同心の外側（ＣＯ）及び最中心（Ｃ
ＭＭ’）の本質的管状要素の間の環状空間ＡＳ’に、前記第２の連続円筒ミラー
分析計ＳＳ２の前記本質的管状最中心要素ＣＭＭの第１の端部Ｅ１’において管
状壁を貫通する孔Ｈ１’を介して入り、前記同心の外側（ＣＯ’）及び最中心（
ＣＭＭ’）の本質的管状要素のそれぞれに電気的ポテンシャルを印加するための
前記手段に第２の電圧Ｖ２を印加することにより発生する電界により決定される
軌道を有し、前記第２の連続円筒ミラー分析計ＳＳ２の第２の端部Ｅ２’におい
て前記本質的管状最中心要素ＣＣＭ’を貫通する孔Ｈ２’を介して、前記第２の
連続円筒ミラー分析計ＳＳ２の環状空間から出る。仮に、孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ１’
及びＨ２’がないとすれば、荷電粒子（ｅ−）は、環状空間ＡＳ及びＡＳ’に入
ることができない。図示のように、孔Ｈ１において前記第１の連続円筒ミラー分
析計ＳＳ１に取り込まれた荷電粒子（ｅ−）は、その荷電粒子（ｅ−）が、ユー
ザが設定したエネルギー検出範囲内のエネルギーを有し、かつ、前記第１の連続
円筒ミラー分析計ＳＳ１の前記本質的管状最中心要素ＣＣＭの前記第１の端部Ｅ
１において管状壁を貫通する前記孔Ｈ１を通過するために、前記第１の連続円筒
ミラー分析計ＳＳ１に対して受入角度範囲内の角度で接近した場合に、孔Ｈ２’
を介して前記第２の連続円筒ミラー分析計ＳＳ２を出る。このエネルギー検出範
囲は、前記第１及び第２の連続円筒ミラー分析計ＳＳ１，ＳＳ２のそれぞれにお
いて、前記同心の外側（ＣＯ）及び最中心（ＣＣＭ）の本質的管状要素のそれぞ
れに印加される前記電気的ポテンシャルにより、少なくとも部分的に決定される
。
計の第１の端部ＦＥに取り付けられる。使用時において、荷電粒子（ｅ−）は、
前記同心の外側（ＣＯ）及び最中心（ＣＣＭ）の本質的管状要素の間の前記環状
空間ＡＳに、前記第１の連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素ＣＭ
Ｍの第１の端部において管状壁を貫通する孔Ｈ１を介して取り込まれ、前記同心
の外側（ＣＯ）及び最中心（ＣＭＭ）の本質的管状要素のそれぞれに電気的ポテ
ンシャルを印加するための前記手段に第１の電圧Ｖ１を印加することにより発生
する電界により決定される軌道を有し、前記第１の連続円筒ミラー分析計の前記
本質的管状最中心要素ＣＭＭの第２の端部ＳＥにおいて前記本質的管状最中心要
素ＣＭＭを貫通する孔Ｈ２を介して、前記第１の連続円筒ミラー分析計の環状空
間から出る。そして、この荷電粒子は、前記同心の外側（ＣＯ）及び最中心（Ｃ
ＭＭ’）の本質的管状要素の間の環状空間ＡＳ’に、前記第２の連続円筒ミラー
分析計ＳＳ２の前記本質的管状最中心要素ＣＭＭの第１の端部Ｅ１’において管
状壁を貫通する孔Ｈ１’を介して入り、前記同心の外側（ＣＯ’）及び最中心（
ＣＭＭ’）の本質的管状要素のそれぞれに電気的ポテンシャルを印加するための
前記手段に第２の電圧Ｖ２を印加することにより発生する電界により決定される
軌道を有し、前記第２の連続円筒ミラー分析計ＳＳ２の第２の端部Ｅ２’におい
て前記本質的管状最中心要素ＣＣＭ’を貫通する孔Ｈ２’を介して、前記第２の
連続円筒ミラー分析計ＳＳ２の環状空間から出る。仮に、孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ１’
及びＨ２’がないとすれば、荷電粒子（ｅ−）は、環状空間ＡＳ及びＡＳ’に入
ることができない。図示のように、孔Ｈ１において前記第１の連続円筒ミラー分
析計ＳＳ１に取り込まれた荷電粒子（ｅ−）は、その荷電粒子（ｅ−）が、ユー
ザが設定したエネルギー検出範囲内のエネルギーを有し、かつ、前記第１の連続
円筒ミラー分析計ＳＳ１の前記本質的管状最中心要素ＣＣＭの前記第１の端部Ｅ
１において管状壁を貫通する前記孔Ｈ１を通過するために、前記第１の連続円筒
ミラー分析計ＳＳ１に対して受入角度範囲内の角度で接近した場合に、孔Ｈ２’
を介して前記第２の連続円筒ミラー分析計ＳＳ２を出る。このエネルギー検出範
囲は、前記第１及び第２の連続円筒ミラー分析計ＳＳ１，ＳＳ２のそれぞれにお
いて、前記同心の外側（ＣＯ）及び最中心（ＣＣＭ）の本質的管状要素のそれぞ
れに印加される前記電気的ポテンシャルにより、少なくとも部分的に決定される
。
【００３４】 本発明によると、同心の外側（ＣＯ）（ＣＯ’）又は最中心（ＣＣＭ）（ＣＭ
Ｍ’）の本質的管状要素のすべてを、外側のミューメタル保護円筒ハウジングＭ
Ｕと電気的に連続させたり、これらのすべてを不連続としたり、または、１つを
連続させかつ他を不連続としたりすることができることが強調される。このこと
は、図４及び５に示される実施形態についても、同様に適用される。
Ｍ’）の本質的管状要素のすべてを、外側のミューメタル保護円筒ハウジングＭ
Ｕと電気的に連続させたり、これらのすべてを不連続としたり、または、１つを
連続させかつ他を不連続としたりすることができることが強調される。このこと
は、図４及び５に示される実施形態についても、同様に適用される。
【００３５】 図３は、本発明に係る好ましい２段（ＳＳ１）（ＳＳ２）式の、コンパクト型
・高荷電粒子エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析
システムＰＩの内部構造の側面断面図である。外側のミューメタル保護円筒ハウ
ジングＭＵと、アパーチャＡと、キャップＣＯと、第１の段（ＳＳ１）の同心の
本質的管状外側要素ＣＯと、前記管状壁を貫通する孔Ｈ１及びＨ２を有する同心
の本質的管状最中心要素ＣＣＭと、第２の段（ＳＳ２）の同心の本質的管状外側
要素ＣＯ’と、前記管状壁を貫通する孔Ｈ１’及びＨ２’を有する同心の本質的
管状最中心要素ＣＣＭ’と、が示されている。同心の本質的管状外側要素ＣＯ及
びＣＯ’は、外側のミューメタル保護円筒ハウジングＭＵからの突起部に、サフ
ァイアオフセット等の絶縁手段Ｉを介して取り付けられていることに留意すべき
である。ねじ付の結合ロッドＲ、背面板ＢＰ及び位置決めマニピュレータＭＰも
典型的に示されている。キャップＣＣ及び背面板ＢＰは、外側のミューメタル保
護円筒ハウジングＭＵ又は、これらに締結手段を介して取り付けられる、分離手
段と連続させることが可能であることが理解されるであろう。ＣＯ及びＣＭＭの
間には、ＣＯ’及びＣＭＭ’の間に作用する電界に対して独立した電界が作用す
るように、図３において、同心の本質的管状外側要素ＣＯ及びＣＯ’は、相互に
電気的に不連続に示されている（それぞれが外側のミューメタル保護円筒ハウジ
ングＭＵに絶縁手段Ｉを介して固定されている）ことが、特に強調される。また
、同心の本質的管状最中心要素ＣＣＭ及びＣＣＭ’は、相互に電気的に連続であ
ってもよいし、不連続であってもよい。図３は、本質的管状要素ＣＯ，ＣＯ’，
ＣＣＭ及びＣＣＭ’のいずれの間にも電気的な連続性がない場合を表している。
本発明に係る複数の段のうち異なる段において異なる又は同様な電界を独立に働
かせることが可能であること、及び、使用時おいて、分離した管状要素ＣＯ，Ｃ
Ｏ’，ＣＣＭ及びＣＣＭ’のうちいずれをも大地電位に又はこれより高いか若し
くは低い電位に設定してよいことは、本発明の特徴を提供する顕著な利便である
。
・高荷電粒子エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析
システムＰＩの内部構造の側面断面図である。外側のミューメタル保護円筒ハウ
ジングＭＵと、アパーチャＡと、キャップＣＯと、第１の段（ＳＳ１）の同心の
本質的管状外側要素ＣＯと、前記管状壁を貫通する孔Ｈ１及びＨ２を有する同心
の本質的管状最中心要素ＣＣＭと、第２の段（ＳＳ２）の同心の本質的管状外側
要素ＣＯ’と、前記管状壁を貫通する孔Ｈ１’及びＨ２’を有する同心の本質的
管状最中心要素ＣＣＭ’と、が示されている。同心の本質的管状外側要素ＣＯ及
びＣＯ’は、外側のミューメタル保護円筒ハウジングＭＵからの突起部に、サフ
ァイアオフセット等の絶縁手段Ｉを介して取り付けられていることに留意すべき
である。ねじ付の結合ロッドＲ、背面板ＢＰ及び位置決めマニピュレータＭＰも
典型的に示されている。キャップＣＣ及び背面板ＢＰは、外側のミューメタル保
護円筒ハウジングＭＵ又は、これらに締結手段を介して取り付けられる、分離手
段と連続させることが可能であることが理解されるであろう。ＣＯ及びＣＭＭの
間には、ＣＯ’及びＣＭＭ’の間に作用する電界に対して独立した電界が作用す
るように、図３において、同心の本質的管状外側要素ＣＯ及びＣＯ’は、相互に
電気的に不連続に示されている（それぞれが外側のミューメタル保護円筒ハウジ
ングＭＵに絶縁手段Ｉを介して固定されている）ことが、特に強調される。また
、同心の本質的管状最中心要素ＣＣＭ及びＣＣＭ’は、相互に電気的に連続であ
ってもよいし、不連続であってもよい。図３は、本質的管状要素ＣＯ，ＣＯ’，
ＣＣＭ及びＣＣＭ’のいずれの間にも電気的な連続性がない場合を表している。
本発明に係る複数の段のうち異なる段において異なる又は同様な電界を独立に働
かせることが可能であること、及び、使用時おいて、分離した管状要素ＣＯ，Ｃ
Ｏ’，ＣＣＭ及びＣＣＭ’のうちいずれをも大地電位に又はこれより高いか若し
くは低い電位に設定してよいことは、本発明の特徴を提供する顕著な利便である
。
【００３６】 図５は、本発明に係る単段（ＳＳ１）式の、コンパクト型・高荷電粒子エネル
ギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムＰＩの側面
断面図である。符号ＭＵ，ＢＰ，ＭＰ，Ｒ，ＳＳ１，Ａ，，ＣＯ，ＣＣＭ，Ｈ１
及びＨ２は、図３に関連して記述されたものと同様であり、ここでは説明を省略
する。図３に示したシステムとの相違は、１つの段ＳＳ１のみが設けられている
ことである。
ギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムＰＩの側面
断面図である。符号ＭＵ，ＢＰ，ＭＰ，Ｒ，ＳＳ１，Ａ，，ＣＯ，ＣＣＭ，Ｈ１
及びＨ２は、図３に関連して記述されたものと同様であり、ここでは説明を省略
する。図３に示したシステムとの相違は、１つの段ＳＳ１のみが設けられている
ことである。
【００３７】 図３（及び４）の孔（すなわち、環状空間の“開口”ＣＣＨ又はＣＣＨ’手段
）Ｈ１，Ｈ２，Ｈ１’及びＨ２’は、ＣＣＭ及びＣＣＭ’の端部からオフセット
した位置に示されていることに留意される。図２は、このことが必要とされるも
のではないことを示している。 本発明に係るコンパクト型・高荷電粒子エネルギー検出分解能・連続複段式伸
縮自在型小径円筒ミラー分析システムの重要な特徴は、このコンパクト型・高エ
ネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムＰＩを
、荷電粒子がその第１の連続段に入ることができる位置に操作するためのマニピ
ュレータＭＰをさらに含んで、上記複数の連続段のうち最終の連続段（図３のＳ
Ｓ２）の第２の端部を構成することが可能なことである。このマニピュレータＭ
Ｐは、必要ではないが典型的には、外側のミューメタル保護円筒ハウジングＭＵ
に取り付けられるか又はこれと連続する基板ＢＰに取り付けられる。このマニピ
ュレータＭＰを、蛇腹式駆動型線形動作フィードスルーに取り付けるか又はその
一部とすることが可能であることは、重要である（その機能を表す図２を参照）
。
）Ｈ１，Ｈ２，Ｈ１’及びＨ２’は、ＣＣＭ及びＣＣＭ’の端部からオフセット
した位置に示されていることに留意される。図２は、このことが必要とされるも
のではないことを示している。 本発明に係るコンパクト型・高荷電粒子エネルギー検出分解能・連続複段式伸
縮自在型小径円筒ミラー分析システムの重要な特徴は、このコンパクト型・高エ
ネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムＰＩを
、荷電粒子がその第１の連続段に入ることができる位置に操作するためのマニピ
ュレータＭＰをさらに含んで、上記複数の連続段のうち最終の連続段（図３のＳ
Ｓ２）の第２の端部を構成することが可能なことである。このマニピュレータＭ
Ｐは、必要ではないが典型的には、外側のミューメタル保護円筒ハウジングＭＵ
に取り付けられるか又はこれと連続する基板ＢＰに取り付けられる。このマニピ
ュレータＭＰを、蛇腹式駆動型線形動作フィードスルーに取り付けるか又はその
一部とすることが可能であることは、重要である（その機能を表す図２を参照）
。
【００３８】 外側（ＣＯ）（ＣＯ’）の本質的管状同心要素は、典型的には、３０〜５０ｍ
ｍの範囲の内径を有し、また、外側の本質的管状同心要素は、必要ではないが典
型的には、同じ内径を有することに留意される。また、最中心（ＣＣＭ）（ＣＣ
Ｍ’）の本質的管状同心要素は、典型的には、１５〜４０ｍｍの範囲の外径を有
し、また、最中心の本質的管状同心要素は、必要ではないが典型的には、同じ外
径を有する。現在までに実際に動作する本発明システムは、１つの段（ＳＳ１）
（ＳＳ２）当たり４．５ｃｍのオーダーで、かつ全体の外径がおよそ２．２５ｃ
ｍで構成されている。さらに、本発明に係るコンパクト型・高荷電粒子エネルギ
ー検出分解能・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システムの各段は、第１の
最中心円筒の入口アパーチャ前に、典型的には、公称値を６ｍｍとして、５〜１
０ｍｍの焦点長さを有することに留意される。
ｍの範囲の内径を有し、また、外側の本質的管状同心要素は、必要ではないが典
型的には、同じ内径を有することに留意される。また、最中心（ＣＣＭ）（ＣＣ
Ｍ’）の本質的管状同心要素は、典型的には、１５〜４０ｍｍの範囲の外径を有
し、また、最中心の本質的管状同心要素は、必要ではないが典型的には、同じ外
径を有する。現在までに実際に動作する本発明システムは、１つの段（ＳＳ１）
（ＳＳ２）当たり４．５ｃｍのオーダーで、かつ全体の外径がおよそ２．２５ｃ
ｍで構成されている。さらに、本発明に係るコンパクト型・高荷電粒子エネルギ
ー検出分解能・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システムの各段は、第１の
最中心円筒の入口アパーチャ前に、典型的には、公称値を６ｍｍとして、５〜１
０ｍｍの焦点長さを有することに留意される。
【００３９】 前述のように、本発明に係るコンパクト型・高荷電粒子エネルギー検出分解能
・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの、複数の連続段のうち最
終の連続段の第２の端部のマニピュレータは、線形動作フィードスルーであり、
蛇腹式動作源に適宜に取り付けられ及びこれにより駆動される（例えば、図２を
参照）。本発明のすべての構成要素は、２０３ｍｍより小さい直径を有する真空
フランジに容易に装着できるように構成することが可能であり、また、この真空
フランジは、コンフラット式であってよい。
・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの、複数の連続段のうち最
終の連続段の第２の端部のマニピュレータは、線形動作フィードスルーであり、
蛇腹式動作源に適宜に取り付けられ及びこれにより駆動される（例えば、図２を
参照）。本発明のすべての構成要素は、２０３ｍｍより小さい直径を有する真空
フランジに容易に装着できるように構成することが可能であり、また、この真空
フランジは、コンフラット式であってよい。
【００４０】 図６を参照すると、本発明にとって好ましい電気的バイアス制御及び検出器の
スキームが示されている。本発明の一部を本来的に構成するものではないが、荷
電粒子のソースＭＳＳと、この荷電粒子（電子又は陽イオンとすることができる
。）を受けるように配向された、本発明に係るコンパクト型・高荷電粒子エネル
ギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムＰＩと、が
示されている（図面の混雑を減らすため、単段の構成要素ＰＩのみが示されてお
り、適当な場合に、複数の前記構成要素の段がシステムＰＩに設けられると仮定
すべきであることに留意する。）。さらに、最中心（ＣＣＭ’）（ＣＭＭ’）の
本質的管状要素は、典型的には、大地電位に保持され、同心の外側（ＣＯ）（Ｃ
Ｏ’）の本質的管状要素は、電圧範囲をスイープされる。例えば、スイープジェ
ネレータ３４が示されており、０．０〜１０ボルトの間の鋸刃状の電圧が形成さ
れ、レコーダ（図示せず）に参照出力が提供される。この鋸刃状の出力電圧は、
０．０〜−１．５ＫＶにランプされた鋸刃状出力を発生する−１. ５ＫＶのＥＨ
Ｔ（extremely high tension）ジェネレータ３６を駆動し、その出力は、シグナ
ルモジュレータ３８に供給される。シグナルモジュレータ３８は、周波数がおよ
そ５ＫＺの２０ボルトの正弦波状の信号で、ＥＨＴジェネレータの出力信号を調
整する。この正弦波は、オシレータ３８により発生される。モジュレータ３８の
出力は、同心の外側（ＣＯ）（ＣＯ’）の本質的管状要素と、増幅器４０とに供
給される。これにより、荷電粒子流れの軌道３０は影響を受けるが、これについ
ては後述する。商用チャネルトロン４２は、ＰＩを出た荷電粒子流れ３０を受け
入れる。
スキームが示されている。本発明の一部を本来的に構成するものではないが、荷
電粒子のソースＭＳＳと、この荷電粒子（電子又は陽イオンとすることができる
。）を受けるように配向された、本発明に係るコンパクト型・高荷電粒子エネル
ギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムＰＩと、が
示されている（図面の混雑を減らすため、単段の構成要素ＰＩのみが示されてお
り、適当な場合に、複数の前記構成要素の段がシステムＰＩに設けられると仮定
すべきであることに留意する。）。さらに、最中心（ＣＣＭ’）（ＣＭＭ’）の
本質的管状要素は、典型的には、大地電位に保持され、同心の外側（ＣＯ）（Ｃ
Ｏ’）の本質的管状要素は、電圧範囲をスイープされる。例えば、スイープジェ
ネレータ３４が示されており、０．０〜１０ボルトの間の鋸刃状の電圧が形成さ
れ、レコーダ（図示せず）に参照出力が提供される。この鋸刃状の出力電圧は、
０．０〜−１．５ＫＶにランプされた鋸刃状出力を発生する−１. ５ＫＶのＥＨ
Ｔ（extremely high tension）ジェネレータ３６を駆動し、その出力は、シグナ
ルモジュレータ３８に供給される。シグナルモジュレータ３８は、周波数がおよ
そ５ＫＺの２０ボルトの正弦波状の信号で、ＥＨＴジェネレータの出力信号を調
整する。この正弦波は、オシレータ３８により発生される。モジュレータ３８の
出力は、同心の外側（ＣＯ）（ＣＯ’）の本質的管状要素と、増幅器４０とに供
給される。これにより、荷電粒子流れの軌道３０は影響を受けるが、これについ
ては後述する。商用チャネルトロン４２は、ＰＩを出た荷電粒子流れ３０を受け
入れる。
【００４１】 チャネルトロン４２は、出力信号がアテニュエータ４６により減衰される２Ｋ
ＶのＥＨＴジェネレータ４４により発生された、０〜５００ボルトの直流信号を
受ける。また、ＥＨＴジェネレータ４４は、２ＫＶの直流信号が重畳される変動
カットプット信号を提供するチャネルトロン４２の出力に、その出力が接続され
る。このチャネルトロン４２の出力は、ここから直流成分を除去する信号調整器
４８を通過する。出力信号は、増幅器４０から参照入力信号をも受けるロックイ
ン増幅器５０に受け入れられる。ロックイン増幅器５０の出力信号は、実験結果
の解析のためのレコーダ（図示せず）に送られる。
ＶのＥＨＴジェネレータ４４により発生された、０〜５００ボルトの直流信号を
受ける。また、ＥＨＴジェネレータ４４は、２ＫＶの直流信号が重畳される変動
カットプット信号を提供するチャネルトロン４２の出力に、その出力が接続され
る。このチャネルトロン４２の出力は、ここから直流成分を除去する信号調整器
４８を通過する。出力信号は、増幅器４０から参照入力信号をも受けるロックイ
ン増幅器５０に受け入れられる。ロックイン増幅器５０の出力信号は、実験結果
の解析のためのレコーダ（図示せず）に送られる。
【００４２】 図７は、本発明に係る（図４に示すような）単段式バージョンを利用して得ら
れたアルゴンＬＭＭオージェスペクトル粒子解析結果を示しており、一方、図８
は、本発明に係る小径円筒ミラー分析計の（図２及び３に示すような）２段式バ
ージョンが採用された場合に、分解能が改善されることを示している。各プロッ
トは、３つのエネルギーレベルにおいて得られた結果を示す。３つのスペクトル
のうちおよそ２１０ｅＶのエネルギに集中する特徴は、アルゴンオージェ電子に
相当し、一方、スペクトルのうち１２０ｅＶ及び１５０ｅＶにおける特徴は、光
子エネルギーが３７０ｅＶ及び４００ｅＶのときに夫々得られたものであり、ア
ルゴンの２Ｐコア電子励起から生ずる。繰り返すと、留意すべき重要なことは、
図８の結果が、ピーク（ＬＭＭ）幅の減少により明らかなように、改善された分
解能を表していることである。
れたアルゴンＬＭＭオージェスペクトル粒子解析結果を示しており、一方、図８
は、本発明に係る小径円筒ミラー分析計の（図２及び３に示すような）２段式バ
ージョンが採用された場合に、分解能が改善されることを示している。各プロッ
トは、３つのエネルギーレベルにおいて得られた結果を示す。３つのスペクトル
のうちおよそ２１０ｅＶのエネルギに集中する特徴は、アルゴンオージェ電子に
相当し、一方、スペクトルのうち１２０ｅＶ及び１５０ｅＶにおける特徴は、光
子エネルギーが３７０ｅＶ及び４００ｅＶのときに夫々得られたものであり、ア
ルゴンの２Ｐコア電子励起から生ずる。繰り返すと、留意すべき重要なことは、
図８の結果が、ピーク（ＬＭＭ）幅の減少により明らかなように、改善された分
解能を表していることである。
【００４３】 先に指摘した‘４１０号特許において述べたように、オージェスペクトルの分
解能の限界は、原子ビーム実験から得られる信号が、原子ビームと光子ビームと
の交差点にあるサンプルボリュームからのものである場合には、小径円筒ミラー
分析計に固有のものである。それは、このような調査ボリュームの焦点長さが、
表面領域の効果が調査される場合のようにはうまく形成されていないからである
。これにより、スペクトル的な特徴が広がることとなり、分析計の器械的分解能
に悪影響を及ぼす。しかしながら、分析計が一定のエネルギーモードで運転され
る場合には、ＬＭＭオージェ電子収率測定は、より高い器械的分解能で行われる
。単一通路（段）式の小径円筒ミラー分析計が、一斉減少した寸法及び充分な器
械的分解能を提供し、この組合せにより、線形動作フィードスルー（多用性が向
上される。）装着用に適する荷電粒子分析計に多用性を持たせることが可能とな
ることは、‘４１０号特許おいて、そこで述べられている単一通路（段）式の小
径円筒ミラー分析計に関して推断されたことである。これと同様な結論は、本発
明に係る２重通路の２段式小径円筒ミラー分析計についても適用することができ
る。しかしながら、本発明に係る２重通路の２段式小径円筒ミラー分析計は、‘
４１０号特許において開示されたシステムに対してより高く改善された分解能を
提供することも可能である。
解能の限界は、原子ビーム実験から得られる信号が、原子ビームと光子ビームと
の交差点にあるサンプルボリュームからのものである場合には、小径円筒ミラー
分析計に固有のものである。それは、このような調査ボリュームの焦点長さが、
表面領域の効果が調査される場合のようにはうまく形成されていないからである
。これにより、スペクトル的な特徴が広がることとなり、分析計の器械的分解能
に悪影響を及ぼす。しかしながら、分析計が一定のエネルギーモードで運転され
る場合には、ＬＭＭオージェ電子収率測定は、より高い器械的分解能で行われる
。単一通路（段）式の小径円筒ミラー分析計が、一斉減少した寸法及び充分な器
械的分解能を提供し、この組合せにより、線形動作フィードスルー（多用性が向
上される。）装着用に適する荷電粒子分析計に多用性を持たせることが可能とな
ることは、‘４１０号特許おいて、そこで述べられている単一通路（段）式の小
径円筒ミラー分析計に関して推断されたことである。これと同様な結論は、本発
明に係る２重通路の２段式小径円筒ミラー分析計についても適用することができ
る。しかしながら、本発明に係る２重通路の２段式小径円筒ミラー分析計は、‘
４１０号特許において開示されたシステムに対してより高く改善された分解能を
提供することも可能である。
【００４４】 本発明に係る使用方法は、本明細書の発明の開示の項で説明したので、ここで
の説明は、省略する。 本発明の主題について説明したので、それらの教示を考慮すれば、本発明に係
る多くの修正、代用又は変更が可能であることは明らかである。従って、本発明
は、明示的に説明したもの限らず実施することができ、また、請求の範囲のみに
より特定されることが理解されるであろう。
の説明は、省略する。 本発明の主題について説明したので、それらの教示を考慮すれば、本発明に係
る多くの修正、代用又は変更が可能であることは明らかである。従って、本発明
は、明示的に説明したもの限らず実施することができ、また、請求の範囲のみに
より特定されることが理解されるであろう。
【図１】 本発明に係るコンパクト型・高荷電粒子エネルギー検出分解能・単段式又は連
続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの外部斜視図である。
続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの外部斜視図である。
【図２】 蛇腹式駆動型線形動作フィードスルーに取り付けられた本発明に係るコンパク
ト型・高荷電粒子エネルギー検出分解能・単段式又は連続複段式伸縮自在型小径
円筒ミラー分析システムの側面図である。
ト型・高荷電粒子エネルギー検出分解能・単段式又は連続複段式伸縮自在型小径
円筒ミラー分析システムの側面図である。
【図３】 ２つの段を含んで構成される、本発明に係る好ましいコンパクト型・高荷電粒
子エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの
内部要素の機能的な断面図である。
子エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの
内部要素の機能的な断面図である。
【図４】 ２つの段を含んで構成される、本発明に係る好ましいコンパクト型・高荷電粒
子エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの
内部要素の断面図である。
子エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの
内部要素の断面図である。
【図５】 １つの段を含んで構成される、本発明に係るコンパクト型・高荷電粒子エネル
ギー検出分解能・伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの内部要素の断面図で
ある。
ギー検出分解能・伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムの内部要素の断面図で
ある。
【図６】 本発明とともに使用される好ましい電気的バイアス制御及び検出器のスキーム
回路図である。
回路図である。
【図７】 本発明に係る単段式のコンパクト型・高荷電粒子エネルギー検出分解能・伸縮
自在型小径円筒ミラー分析システムを利用して得られる様々なエネルギーでのＬ
ＭＭオージェスペクトルを示す。
自在型小径円筒ミラー分析システムを利用して得られる様々なエネルギーでのＬ
ＭＭオージェスペクトルを示す。
【図８】 本発明に係る２段式のコンパクト型・高荷電粒子エネルギー検出分解能・伸縮
自在型小径円筒ミラー分析システムを利用して得られる様々なエネルギーでのＬ
ＭＭオージェスペクトルを示し、本発明に係る複段式システムにより分解能が改
善可能であることを表している。
自在型小径円筒ミラー分析システムを利用して得られる様々なエネルギーでのＬ
ＭＭオージェスペクトルを示し、本発明に係る複段式システムにより分解能が改
善可能であることを表している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワルドフライド，カルロ アメリカ合衆国、バージニア 22205、ア ーリントン、5800エヌ．フィフティーンス ストリート（番地無し) (72)発明者 マキャボイ，タラ，ジェイ． アメリカ合衆国、カリフォルニア 93110、 サンタ バーバラ、120エヌ． ラキュン ブレ ロード 45 (72)発明者 マシィルロイ，デービット，エヌ． アメリカ合衆国、アイダホ 83843、モス クワ、リューレン ストリート 245 Ｆターム(参考） 5C038 KK08
Claims (37)
- 【請求項１】 単段式の円筒ミラー分析計のみが設けられる場合に可能なものに比べて改善さ
れた分解能で荷電粒子エネルギーの検出を行う、コンパクト型・高分解能荷電粒
子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システムであって、 前記複数の連続段のそれぞれが、 ａ） 内表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有する同心の本質的管状
外側要素と、 ｂ） 外表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有し、該第１及び第２の
端部の双方の近傍に該管状壁を通ずる開口を設けた、同心の本質的管状最中心要
素であって、前記本質的管状外側要素の管状壁の内表面と、該本質的管状最中心
要素の管状壁の外表面との間に環状空間が形成されるように、前記同心の本質的
管状外側要素の内部に設けられた本質的管状最中心要素と、 ｃ） 前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に電界
を形成すべく、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気的
ポテンシャルを印加するための手段と、を含んで構成される円筒ミラー分析計で
あり、 第１の連続円筒ミラー分析計の第２の端部は、第２の連続円筒ミラー分析計の
第１の端部に固定され、 荷電粒子が、ユーザが設定したエネルギー検出範囲内のエネルギーを有し、か
つ、前記第１の連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の前記第１の
端部において管状壁を通ずる開口を通過するために、前記第１の連続円筒ミラー
分析計に対して受入角度範囲内の角度で接近したこと条件として、 前記第１の連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の第１の端部に
おいて前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に取り込
まれた荷電粒子は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電
気的ポテンシャルを印加するための前記手段に第１の電圧を印加することにより
発生する電界により決定される軌道を有し、前記第１の連続円筒ミラー分析計に
おける前記本質的環状最中心要素の第２の端部において前記第１の連続円筒ミラ
ー分析計の環状空間から出た後、 さらに、前記第２の連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の第１
の端部において前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の環状空間に入
り、その軌道は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加するための前記手段に第２の電圧を印加することにより発
生する電界により決定され、前記第２の連続円筒ミラー分析計の第２の端部にお
いて前記第２の連続円筒ミラー分析計の環状空間から出ることができ、 前記エネルギー検出範囲は、前記各第１及び第２の連続円筒ミラー分析計の前
記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに印加される前記電気的ポ
テンシャルにより、少なくとも部分的に決定されることを特徴とするコンパクト
型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析シ
ステム。 - 【請求項２】 少なくとも第３段目の連続円筒ミラー分析計をさらに含んで構成され、該第３
の連続円筒ミラー分析段は、 ａ） 内表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有する同心の本質的管状
外側要素と、 ｂ） 外表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有し、該第１及び第２の
端部の双方の近傍に該管状壁を通ずる開口を設けた、同心の本質的管状最中心要
素であって、前記本質的管状外側要素の管状壁の内表面と、該本質的管状最中心
要素の管状壁の外表面との間に環状空間が形成されるように、前記同心の本質的
管状外側要素の内部に設けられた本質的管状最中心要素と、 ｃ） 前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に電界
を形成すべく、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気的
ポテンシャルを印加するための手段と、を含んで構成され、 前記第２の連続円筒ミラー分析計の第２の端部を、前記第３の連続円筒ミラー
分析計の第１の端部に固定したことを特徴とする請求項１に記載のコンパクト型
・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析シス
テム。 - 【請求項３】 前記第１の連続円筒ミラー分析計の環状空間の電界が、前記第２の連続円筒ミ
ラー分析計の環状空間の電界と比較して同一の、それより大きい及びそれより小
さいグループから選択されたものとなるように、前記第１の連続円筒ミラー分析
計の前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気的ポテンシャ
ルを印加するための前記手段に印加される前記第１の電圧は、前記第２の連続円
筒ミラー分析計の前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加するための前記手段に印加される前記第２の電圧と比べて
同一の及びそれとは異なるものからなるグループから選択されることを特徴とす
る請求項１に記載のコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段
式伸縮自在型円筒ミラー分析システム。 - 【請求項４】 前記第１及び第２の連続円筒ミラー分析計における外側の本質的管状同心要素
は、グランド電位、グランドより高電位及びグランドより低電位からなるグルー
プから選択されて印加されるポテンシャルを夫々有し、 前記第１及び第２の連続円筒ミラー分析計のそれぞれにおいて環状空間に電界
が形成されるように、前記ポテンシャルは、前記第１及び第２の連続円筒ミラー
分析計のそれぞれにおける各対応の最中心の本質的管状同心要素に印加されるポ
テンシャルとは異なることを特徴とする請求項１に記載のコンパクト型・高分解
能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システム。 - 【請求項５】 前記複数段の各段が、第１及び第２の端部を有する円筒ハウジングをさらに含
んで構成され、１つの段に対応する円筒ハウジングを、前記外側の本質的管状同
心要素の外側かつその周囲に、同中心的に配置したことを特徴とする請求項１に
記載のコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型
円筒ミラー分析システム。 - 【請求項６】 前記複数の連続段のうち第１の連続段の円筒ハウジングは、その第１の端部に
おいて、そこに本質的に位置されたアパーチャを設けたキャップをさらに含んで
構成されることを特徴とする請求項５に記載のコンパクト型・高分解能荷電粒子
エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システム。 - 【請求項７】 前記複数の連続段のうち最終の連続段の第２の端部は、コンパクト型・高エネ
ルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムを荷電粒
子がその第１の連続段に入ることができる位置に操作するためのマニピュレータ
を、さらに含んで構成されることを特徴とする請求項６に記載のコンパクト型・
高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システ
ム。 - 【請求項８】 前記複数の連続段のうち最終の連続段の第２の端部は、コンパクト型・高エネ
ルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型小径円筒ミラー分析システムを荷電粒
子がその第１の連続段に入ることができる位置に操作するためのマニピュレータ
を、さらに含んで構成され、 該マニピュレータは、蛇腹式駆動型線形動作フィードスルーに取り付けられる
ことを特徴とする請求項１に記載のコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー
検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システム。 - 【請求項９】 前記各円筒ハウジング及び、適宜に、前記キャップは、磁界を閉塞するミュー
メタルを材料とすることを特徴とする請求項６に記載のコンパクト型・高分解能
荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システム。 - 【請求項１０】 すべての外側の本質的管状同心要素は、３０〜５０ｍｍの間の内径を有するこ
とを特徴とする請求項１に記載のコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検
出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システム。 - 【請求項１１】 すべての外側の本質的管状同心要素は、同じ内径を有することを特徴とする請
求項１に記載のコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸
縮自在型円筒ミラー分析システム。 - 【請求項１２】 すべての最中心の本質的管状同心要素は、１５〜４０ｍｍの間の外径を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー
検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システム。 - 【請求項１３】 すべての最中心の本質的管状同心要素は、同じ外径を有することを特徴とする
請求項１に記載のコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式
伸縮自在型円筒ミラー分析システム。 - 【請求項１４】 前記複数の連続段のうち最終の連続段の第２の端部のマニピュレータは、線形
動作フィードスルーに取り付けられ、また、適宜に、蛇腹式動作源に取り付けら
れ及びこれにより駆動されることを特徴とする請求項７に記載のコンパクト型・
高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システ
ム。 - 【請求項１５】 ７０〜２００ｍｍの範囲の直径を有する真空フランジに装着したことを特徴と
する請求項１４に記載のコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続
複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システム。 - 【請求項１６】 真空フランジは、コンフラット型であることを特徴とする請求項１４に記載の
コンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミ
ラー分析システム。 - 【請求項１７】 前記複数の段のうち少なくとも１つの段は、第１の最中心円筒前に、公称値を
６ｍｍとして、５〜１０ｍｍの焦点長さを有することを特徴とする請求項１に記
載のコンパクト型・高分解能荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型円
筒ミラー分析システム。 - 【請求項１８】 荷電粒子エネルギーの検出を行う伸縮自在型円筒ミラー分析計であって、 ａ） 内表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有する同心の本質的管状
外側要素と、 ｂ） 外表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有し、該第１及び第２の
端部の双方の近傍に該管状壁を通ずる開口を設けた、同心の本質的管状最中心要
素であって、前記本質的管状外側要素の管状壁の内表面と、該本質的管状最中心
要素の管状壁の外表面との間に環状空間が形成されるように、前記同心の本質的
管状外側要素の内部に設けられた本質的管状最中心要素と、 ｃ） 前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に電界
を形成すべく、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気的
ポテンシャルを印加するための手段と、を含んで構成され、 前記円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の第１の端部において前記
同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に取り込まれた荷電
粒子は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気的ポテン
シャルを印加するための前記手段に電圧を印加することにより発生する電界によ
り決定される軌道を有し、 荷電粒子は、ユーザが設定したエネルギー検出範囲内のエネルギーを有し、か
つ、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の前記第１の
端部において管状壁を通ずる前記開口を通過するために、受入角度範囲内の角度
で前記伸縮自在型円筒ミラー分析計に接近した場合にのみ、前記伸縮自在型円筒
ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の第２の端部において前記円筒ミラー
分析計の環状空間から出ることが可能であり、 前記エネルギー検出範囲は、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記同心の外
側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに印加された前記電気的ポテンシャル
により少なくとも部分的に決定され、 荷電粒子が前記第１の端部に入ることができる位置に伸縮自在型円筒ミラー分
析システムを操作する際に使用するため、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の前
記第２の端部にマニピュレータを設けたことを特徴とする伸縮自在型円筒ミラー
分析計。 - 【請求項１９】 第１及び第２の端部を有する円筒ハウジングをさらに含んで構成され、該円筒
ハウジングを、前記外側の本質的管状同心要素の外側かつその周囲に、同中心的
に配置したことを特徴とする請求項１８に記載の伸縮自在型円筒ミラー分析計。 - 【請求項２０】 前記円筒ハウジングは、その第１の端部において本質的に配置されたアパーチ
ャを設けたキャップをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１９に記
載の伸縮自在型円筒ミラー分析計。 - 【請求項２１】 前記第２の端部のマニピュレータを、前記円筒ハウジングに取り付けたことを
特徴とする請求項１９に記載の伸縮自在型円筒ミラー分析計。 - 【請求項２２】 前記キャップ及び円筒ハウジングを、単一の連続体及び連結された別要素から
なるグループから選択したことを特徴とする請求項２０に記載の伸縮自在型円筒
ミラー分析計。 - 【請求項２３】 前記円筒ハウジング及び、適宜に、前記キャップは、磁界を閉塞するミューメ
タルを材料とすることを特徴とする請求項２０に記載の伸縮自在型円筒ミラー分
析計。 - 【請求項２４】 前記外側の本質的管状同心要素は、３０〜５０ｍｍの間の内径を有することを
特徴とする請求項１８に記載の伸縮自在型円筒ミラー分析計。 - 【請求項２５】 前記最中心の本質的管状同心要素は、１５〜４０ｍｍの間の外径を有すること
を特徴とする請求項１８に記載の伸縮自在型円筒ミラー分析計。 - 【請求項２６】 前記外側の本質的管状同心要素は、３０〜５０ｍｍの間の内径を有し、かつ、
前記最中心の本質的管状同心要素は、１５〜４０ｍｍの間の外径を有することを
特徴とする請求項１８に記載の伸縮自在型円筒ミラー分析計。 - 【請求項２７】 前記第２の端部のマニピュレータは、線形動作フィードスルーであることを特
徴とする請求項１８に記載の伸縮自在型円筒ミラー分析計。 - 【請求項２８】 前記第２の端部のマニピュレータは、線形動作フィードスルーであり、運動伝
達用のベローズに取り付けられることを特徴とする請求項１８に記載の伸縮自在
型円筒ミラー分析計。 - 【請求項２９】 ７０〜２００ｍｍの範囲の直径を有する真空フランジに装着したことを特徴と
する請求項１８に記載の伸縮自在型円筒ミラー分析計。 - 【請求項３０】 前記真空フランジは、コンフラット型であることを特徴とする請求項２９に記
載の伸縮自在型円筒ミラー分析計。 - 【請求項３１】 前記第１の最中心円筒前に、公称値を６ｍｍとして、５〜１０ｍｍの焦点長さ
を有することを特徴とする請求項１８に記載の伸縮自在型円筒ミラー分析計。 - 【請求項３２】 特定エネルギーの荷電粒子の検出方法であって、 ａ） 単段式の円筒ミラー分析計のみが設けられる場合に可能なものに比べて
改善された分解能で荷電粒子エネルギーの検出を行う、コンパクト型・高分解能
荷電粒子エネルギー検出・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システムを提供
するステップであって、 複数の連続段のそれぞれが、 １） 内表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有する同心の本質的管
状外側要素と、 ２） 外表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有し、該第１及び第２
の端部の双方の近傍に該管状壁を通ずる開口を設けた、同心の本質的管状最中心
要素であって、前記本質的管状外側要素の管状壁の内表面と、該本質的管状最中
心要素の管状壁の外表面との間に環状空間が形成されるように、前記同心の本質
的管状外側要素の内部に設けられた本質的管状最中心要素と、 ３） 前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に電
界を形成すべく、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素に電気的ポテンシ
ャルを印加するための手段と、を含んで構成される円筒ミラー分析計であり、 第１の連続円筒ミラー分析計の第２の端部は、第２の連続円筒ミラー分析計の
第１の端部に固定され、 荷電粒子が、ユーザが設定したエネルギー検出範囲内のエネルギーを有し、か
つ、前記第１の連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の前記第１の
端部において管状壁を通ずる前記開口を通過するために、前記第１の連続円筒ミ
ラー分析計に対して受入角度範囲内の角度で接近したこと条件として、 前記第１の連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の第１の端部に
おいて前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に取り込
まれた荷電粒子は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電
気的ポテンシャルを印加するための前記手段に第１の電圧を印加することにより
発生する電界により決定される軌道を有し、前記第１の連続円筒ミラー分析計の
前記本質的環状最中心要素の第２の端部において前記第１の連続円筒ミラー分析
計の環状空間から出た後、 さらに、前記第２の連続円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の第１
の端部において前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の環状空間に入
り、その軌道は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加するための前記手段に第２の電圧を印加することにより発
生する電界により決定され、前記第２の連続円筒ミラー分析計の第２の端部にお
いて前記第２の連続円筒ミラー分析計の環状空間から出ることができ、 前記エネルギー検出範囲は、前記各第１及び第２の連続円筒ミラー分析計の前
記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに印加される前記電気的ポ
テンシャルにより、少なくとも部分的に決定されるステップと、 ｂ） マニピュレータの操作により、前記第１の連続段の円筒ミラー分析計の
前記第１の端部を、エネルギーを検出すべき荷電粒子近傍に位置させるステップ
と、 ｃ） 各段の円筒ミラー分析計の環状空間に電界を発生させるステップと、を
含んで構成され、 所望の特定エネルギーの荷電粒子は、コンパクト型・高エネルギー検出分解能
・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析システムの前記第１段目の円筒ミラー分
析計に入り、そのすべての段を通過し、また、その最終段を出て、もって、検出
器の入力に利用されることを特徴とする特定エネルギーの荷電粒子の検出方法。 - 【請求項３３】 前記各段の円筒ミラー分析計の環状空間に電界を発生させるステップは、コン
パクト型・高エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析シス
テムの異なる段において、異なる大きさの電界を発生させることを含むことを特
徴とする請求項３２に記載の特定エネルギーの荷電粒子の検出方法。 - 【請求項３４】 前記各段の円筒ミラー分析計の環状空間に電界を発生させるステップは、コン
パクト型・高エネルギー検出分解能・連続複段式伸縮自在型円筒ミラー分析シス
テムのうち少なくとも２つの異なる段において、同じ大きさの電界を発生させる
ことを含むことを特徴とする請求項３２に記載の特定エネルギーの荷電粒子の検
出方法。 - 【請求項３５】 前記マニピュレータを操作して前記第１の連続段の円筒ミラー分析計の前記第
１の端部を荷電粒子近傍に位置させるステップは、蛇腹式動作源により適宜に駆
動される線形動作フィードスルーにより、前記マニピュレータの運動を付加する
ことを含むことを特徴とする請求項３２に記載の特定エネルギーの荷電粒子の検
出方法。 - 【請求項３６】 特定エネルギーの荷電粒子の検出方法であって、 ａ） 荷電粒子エネルギーの検出を行う伸縮自在型円筒ミラー分析計を提供す
るステップであって、 該円筒ミラー分析計は、 １） 内表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有する同心の本質的管
状外側要素と、 ２） 外表面と第１及び第２の端部とを伴う管状壁を有し、該第１及び第２
の端部の双方の近傍において該管状壁を通ずる開口を設けた、同心の本質的管状
最中心要素であって、前記本質的管状外側要素の管状壁の内表面と、該本質的管
状最中心要素の管状壁の外表面との間に環状空間が形成されるように、前記同心
の本質的管状外側要素の内部に設けられた本質的管状最中心要素と、 ３） 前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の前記環状空間に電
界を形成すべく、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気
的ポテンシャルを印加するための手段と、を含んで構成され、 前記円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の第１の端部において前記
同心の外側及び最中心の本質的管状要素の間の環状空間に取り込まれた荷電粒子
は、前記同心の外側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに電気的ポテンシャ
ルを印加するための前記手段に電圧を印加することにより発生する電界により決
定される軌道を有し、 また、その荷電粒子がユーザが設定したエネルギー検出範囲内のエネルギーを
有し、かつ、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の前
記第１の端部において管状壁を通ずる前記開口を通過するために、前記伸縮自在
型円筒ミラー分析計に対して受入角度範囲内の角度で接近した場合にのみ、前記
伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記本質的管状最中心要素の第２の端部において
前記円筒ミラー分析計の環状空間から出ることができ、 前記エネルギー検出範囲は、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記同心の外
側及び最中心の本質的管状要素のそれぞれに印加される前記電気的ポテンシャル
により少なくとも部分的に決定され、 荷電粒子が前記第１の端部に入ることができる位置に伸縮自在型円筒ミラー分
析システムを操作する際に使用するために、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計の
前記第２の端部にマニピュレータを備えるステップと、 ｂ） 前記マニピュレータの操作により、伸縮自在型円筒ミラー分析計の前記
第１の端部を、エネルギーを検出すべき荷電粒子近傍に位置させるステップと、 ｃ） 前記環状空間に電界を発生させるステップと、を含んで構成され、 特定エネルギーの荷電粒子は、前記伸縮自在型円筒ミラー分析計に入り、これ
を通過し及びこれから出て、もって、検出器の入力に利用されることを特徴とす
る特定エネルギーの荷電粒子の検出方法。 - 【請求項３７】 前記マニピュレータを操作して前記第１の連続段の円筒ミラー分析計の前記第
１の端部を荷電粒子近傍に位置させるステップは、蛇腹式動作源により適宜に駆
動される線形動作フィードスルーにより前記マニピュレータに運動を付加するこ
とを含むことを特徴とする請求項３６に記載の特定エネルギーの荷電粒子の検出
方法。
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