JP2003257361A - High resolution electron energy analyzer - Google Patents

High resolution electron energy analyzer

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JP2003257361A
JP2003257361A JP2002052402A JP2002052402A JP2003257361A JP 2003257361 A JP2003257361 A JP 2003257361A JP 2002052402 A JP2002052402 A JP 2002052402A JP 2002052402 A JP2002052402 A JP 2002052402A JP 2003257361 A JP2003257361 A JP 2003257361A
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deflection electrode
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Koichiro Mitsuke
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron energy analyzer capable of dispensing with rotation of an analyzer body and exhibiting enhanced angle resolution and a large drawing angle. <P>SOLUTION: The electron energy analyzer is constituted by a cylindrical electron collecting lens, a conic deflection electrode, and a rotation type position sensitive electron multiplying plate. The conic deflection electrodes are constituted by two pieces of conic deflection electrodes, and an inlet slit and an outlet slit for an electron is opened to the inner conic deflection electrode. The rotation type position sensitive electron multiplying plate is housed in a shield box, and the shield box is rotated around a rotation shaft by rotations of a worm gear. A sample is ionized in a gas cell at a lower part. The emitted electron passes the cylindrical electron collecting lens and a space between two pieces of the conic deflection electrodes. The electron having specified energy is selected, and is detected by the position sensitive electron multiplying plate in the shield box after passing the outlet slit. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気相分子・表面・
固体・クラスター等の評価法の1つとして利用される電
子エネルギー分析器に関し、特に気相分子用の高い角度
分解能をもつ電子エネルギー分析器に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to gas phase molecules, surfaces,
The present invention relates to an electron energy analyzer used as one of evaluation methods for solids, clusters, etc., and particularly to an electron energy analyzer having a high angular resolution for gas phase molecules.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子状態、分子構造、表面配向等
について精密な議論を行う目的で、また、ナノテクノロ
ジーの研究のために、放出電子の運動エネルギーを分析
するだけでなく、入射ビームの進行方向や光の偏光方向
に対する放出電子の角度分布を観測したい要望が高まっ
ている。そのために従来の代表的な分析器として、半球
型分析器、127度扇型分析器、円筒鏡型分析器(CM
A)が存在する。
2. Description of the Related Art In recent years, for the purpose of carrying out precise discussions on electronic states, molecular structures, surface orientations, etc., and for the study of nanotechnology, in addition to analyzing the kinetic energy of emitted electrons, There is an increasing demand for observing the angular distribution of emitted electrons with respect to the traveling direction and the polarization direction of light. Therefore, as typical conventional analyzers, hemispherical analyzers, 127-degree fan analyzers, cylindrical mirror analyzers (CM
A) is present.

【0003】最も利用実績が豊富な半球型分析器は2重
収束性をもち高いエネルギー分解能が望めるが、入口ス
リットを帯状にして角度分解能をもたせようとしても、
大きな収差が生ずるために困難である。次に、127度
扇型分析器では1方向にしか収束性がなく、測定角度範
囲を広く取れず、出口像が湾曲する欠点があった。
The hemispherical type analyzer, which has been used the most, is expected to have double energy convergence and high energy resolution. However, even if an entrance slit is formed in a strip shape to provide angular resolution,
Difficult due to large aberrations. Next, the 127-degree fan-type analyzer has a drawback that it has a converging property only in one direction, it cannot take a wide measurement angle range, and the exit image is curved.

【0004】また、円筒鏡型分析器(CMA)は電子の
軌道が中心軸上に収束してしまうため、角度分布の情報
が失われてしまう欠点があった。そして、以上3種類の
分析器を用いる場合、分析器本体を回転させて角度分布
を測定するのが普通である。
Further, the cylindrical mirror type analyzer (CMA) has a drawback that the information of the angular distribution is lost because the orbits of electrons converge on the central axis. When the above three types of analyzers are used, it is usual to rotate the analyzer body to measure the angular distribution.

【0005】最近、角度分布測定専用の分析器としてト
ロイダル型が提案された。2重収束性と大きな取込み角
(約0.5sr)が特徴であり、粒子計測の技術革新が
期待された。しかし、形状が複雑であるため軌道解析や
工作精度に関する困難が伴うこと、市販の位置敏感型電
子増倍板(マルチアノード型、遅延ライン型、CCD
型、電荷分配型など)との相性が悪いことなどの理由か
ら実用化された例は国内はもとより世界でも数例に留ま
っている。
Recently, a toroidal type analyzer has been proposed as an analyzer exclusively for measuring angular distribution. It features double convergence and a large take-in angle (about 0.5 sr), and is expected to be a technological innovation in particle measurement. However, since the shape is complicated, there are difficulties in orbit analysis and machining accuracy, and commercially available position-sensitive electron multipliers (multi-anode type, delay line type, CCD
Type, charge distribution type, etc.) It has been put to practical use due to its poor compatibility with other types, and it is only a few examples in Japan and in the world.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電子
エネルギー分析器を放出電子の角度分布測定に用いる場
合は、分析器本体を回転させて角度分布を図るため、分
析器の取り込み角度を大きくできないので効率が悪く、
測定時間が極めて長くなり、更に分析器と検出部を回す
ため、装置全体が複雑で大掛かりになり、角度分解能が
低い、電子の取り込み角度域が小さい、回転機構が複
雑、かつ脆弱となる等の問題があった。そこで本発明
は、分析器本体の回転が不要で、設計時の軌道解析が容
易であり、高い機械工作精度が図れ、高い角度分解能と
大きな取込み角をもつ電子エネルギー分析器を実現する
ことを目的とする。
When such a conventional electron energy analyzer is used to measure the angular distribution of emitted electrons, the analyzer main body is rotated to achieve the angular distribution, so that the angle at which the analyzer is taken in is large. I can't do it, so efficiency is poor,
Since the measurement time is extremely long and the analyzer and the detector are turned, the whole device becomes complicated and large-scale, and the angular resolution is low, the electron capture angle range is small, the rotation mechanism is complicated, and it becomes fragile. There was a problem. Therefore, it is an object of the present invention to realize an electronic energy analyzer that does not require rotation of the analyzer body, facilitates trajectory analysis during design, achieves high machining accuracy, and has high angular resolution and large take-in angle. And

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の請求項1に係る高分解能電子エネルギー
分析器は、試料のイオン化を行なうセルと、円筒形の電
子補集レンズと、円錐形の偏向電極及び回転式の位置敏
感型電子増倍板で構成した。
In order to solve the above problems, a high resolution electron energy analyzer according to claim 1 of the present invention comprises a cell for ionizing a sample, a cylindrical electron collecting lens, It consisted of a conical deflection electrode and a rotary position-sensitive electron multiplier.

【0008】この発明の請求項2に係る高分解能電子エ
ネルギー分析器は、試料のイオン化を行なうセルと、円
筒形の電子補集レンズと、円錐形の偏向電極及び回転式
の位置敏感型電子増倍板で構成された電子エネルギー分
析器において、前記円筒形の電子補集レンズは間隔が保
持されて配置されるアインツェルレンズで構成され、前
記円錐形の偏向電極は2枚の外側及び内側の円錐状偏向
電極で構成され、内側の円錐状偏向電極には電子が通り
抜けられるように入口スリット及び出口スリットが、夫
々、前記電子補集レンズの電子出射口と前記回転式の位
置敏感型電子増倍板の電子導入路に対向して配置されて
いる構成とした。
A high resolution electron energy analyzer according to claim 2 of the present invention is a cell for ionizing a sample, a cylindrical electron collecting lens, a conical deflection electrode, and a rotary position-sensitive electron multiplier. In an electron energy analyzer composed of a double plate, the cylindrical electron collection lens is composed of an Einzel lens arranged with a space therebetween, and the conical deflection electrode is composed of two outer and inner electrodes. It is composed of a conical deflection electrode, and an entrance slit and an exit slit are respectively provided in the inner conical deflection electrode so that electrons can pass therethrough, and an electron exit port of the electron collecting lens and the rotary position-sensitive electron multiplier, respectively. It is arranged to face the electron introduction path of the double plate.

【0009】これにより、円筒形の電子補集レンズ、新
規な円錐形の偏向電極及び回転式の位置敏感型電子増倍
板でエネルギー分析器を構成することにより、高い角度
分解能と大きな取込み角を持つ電子エネルギー分析器を
実現することができ、この分析器は、本体の回転が不要
で、位置敏感型電子増倍板のみの回転により、設計時の
軌道解析が容易な、高い機械工作精度が図れる等の特長
をもつので、従来の角度分解型エネルギー分析器の問題
点が解消される。
Thus, by constructing the energy analyzer with the cylindrical electron collection lens, the novel conical deflection electrode, and the rotary position-sensitive electron multiplier, a high angular resolution and a large acquisition angle can be obtained. It is possible to realize a built-in electron energy analyzer. This analyzer does not require rotation of the main body, and only the position-sensitive electron multiplier plate rotates, which facilitates trajectory analysis during design and has high machining accuracy. Since it has features such as being able to be achieved, the problems of the conventional angle-resolved energy analyzer can be solved.

【0010】この発明の請求項3に係る高分解能電子エ
ネルギー分析器は、試料のイオン化を行なうセルと、間
隔が保持されて配置されるアインツェルレンズで構成さ
れる円筒形の電子補集レンズと、偏向電極が2枚の外側
及び内側の円錐状偏向電極で構成され、内側の円錐状偏
向電極には電子が通り抜けられるように入口スリット及
び出口スリットが設けられ、該入口スリットは前記電子
補集レンズの電子出射口に対向して配置された円錐形の
偏向電極と、該出口スリットの全域をカバーする電子導
入路を有する長方形又は長円形の位置敏感型電子増倍板
で構成した。
A high resolution electron energy analyzer according to a third aspect of the present invention comprises a cell for ionizing a sample, and a cylindrical electron collection lens composed of an Einzel lens arranged at a distance. The deflecting electrode is composed of two outer and inner conical deflecting electrodes, and the inner conical deflecting electrode is provided with an entrance slit and an exit slit so that electrons can pass through, and the entrance slit is provided with the electron collecting electrode. The lens was composed of a conical deflection electrode arranged to face the electron emission port of the lens, and a rectangular or oval position-sensitive electron multiplication plate having an electron introduction path covering the entire area of the exit slit.

【0011】これにより、円筒形の電子補集レンズ、新
規な円錐形の偏向電極と長方形又は長円形の位置敏感型
電子増倍板でエネルギー分析器を構成することにより、
高い角度分解能と大きな取込み角を持つ電子エネルギー
分析器を実現することができ、この分析器は、本体の回
転はもとより、位置敏感型電子増倍板の回転も不要とな
り、100度の範囲で角度分布を同時に測定が可能とな
り、設計時の軌道解析が容易な、高い機械工作精度が図
れる等の特長をもつので、従来の角度分解型エネルギー
分析器の問題点を解消できる。
Thus, by constructing the energy analyzer with the cylindrical electron collection lens, the novel conical deflection electrode, and the rectangular or oval position-sensitive electron multiplying plate,
It is possible to realize an electron energy analyzer with high angular resolution and a large acquisition angle. This analyzer eliminates the need to rotate the position sensitive electron multiplier plate as well as the rotation of the main body, and the angle within the range of 100 degrees. Since the distributions can be measured at the same time, the trajectory analysis at the time of design is easy, and high machining accuracy can be achieved. Therefore, the problems of the conventional angle-resolved energy analyzer can be solved.

【0012】この発明の請求項4に係る高分解能電子エ
ネルギー分析器は、上記請求項2又は請求項3記載の回
転式の位置敏感型電子増倍板もしくは長方形又は長円形
の位置敏感型電子増倍板を用いるものにおいて、前記円
錐形の偏向電極の入口スリットは所定間隔で開けた円形
のスリット又は帯状のスリットであり、出口スリットは
前記回転式の位置敏感型電子増倍板の回転範囲にわたっ
て、もしくは前記長方形又は長円形の位置敏感型電子増
倍板の測定範囲にわたって形成される帯状スリットにな
るような構成とした。
A high resolution electron energy analyzer according to a fourth aspect of the present invention is a rotary position-sensitive electron multiplying plate or a rectangular or oval position-sensitive electron multiplying plate according to the second or third aspect. In the case of using a double plate, the entrance slit of the conical deflection electrode is a circular slit or a band-shaped slit opened at a predetermined interval, and the exit slit covers the rotation range of the rotary position-sensitive electron multiplier plate. Alternatively, the configuration is such that it becomes a strip slit formed over the measurement range of the rectangular or oval position-sensitive electron multiplier plate.

【0013】この発明の請求項5に係る高分解能電子エ
ネルギー分析器は、上記請求項2乃至請求項4記載の高
分解能電子エネルギー分析器において、前記円錐形の偏
向電極の入口スリット及び出口スリット付近には扇型の
補正電極が配置され、該偏向電極の角度方向両末端側に
は補正電極が配置される構成とした。
A high resolution electron energy analyzer according to claim 5 of the present invention is the high resolution electron energy analyzer according to any one of claims 2 to 4, wherein the conical deflection electrode has an entrance slit and an exit slit. A sector-shaped correction electrode is arranged on the side of the deflection electrode, and correction electrodes are arranged on both ends in the angular direction of the deflection electrode.

【0014】この発明の請求項6に係る高分解能電子エ
ネルギー分析器は、上記請求項2乃至請求項5記載の高
分解能電子エネルギー分析器において、前記回転式の位
置敏感型電子増倍板の電子導入路の近傍に加速電子レン
ズが配置される構成とした。
The high resolution electron energy analyzer according to claim 6 of the present invention is the high resolution electron energy analyzer according to any one of claims 2 to 5, wherein the electrons of the rotary position-sensitive electron multiplier are An accelerating electron lens is arranged near the introduction path.

【0015】これにより、内側の偏向電極の入口スリッ
ト及び出口スリット付近に補正電極を配置することによ
り、入口および出口スリット付近の“縁(フリンジ)効
果”による電場の乱れを1%以下に減らし、同様に偏向
電極の角度方向両末端側4枚の補正電極は、偏向電極の
両端での電場の乱れを防ぐ効果を有している。更に、位
置敏感型電子増倍板への電子導入路に配置した加速電子
レンズを用いて出口スリットから出た電子を均一に加速
することで、1度を切る角度分解能が達成できる。
Thus, by disposing the correction electrode near the entrance slit and the exit slit of the inner deflection electrode, the disturbance of the electric field due to the "fringe (fringe) effect" near the entrance slit and the exit slit is reduced to 1% or less, Similarly, the four correction electrodes on both ends in the angular direction of the deflection electrode have an effect of preventing disturbance of the electric field at both ends of the deflection electrode. Further, by accelerating the electrons emitted from the exit slit uniformly by using an accelerating electron lens arranged in the electron introduction path to the position-sensitive electron multiplier, an angular resolution of less than 1 degree can be achieved.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図に基づいて
以下に詳述する。図1は気相分子用の電子エネルギー分
析器の上面図と側面断面図、図2は側面断面拡大図、図
3は上面拡大図である。図において、1はベース、2,
6は2枚の円錐状偏向電極、3,4,7,8は4枚の補
正電極、5は2枚の円錐状偏向電極2,6を分離するセ
ラミック等の絶縁物、9は保持部材、10,11,12
はアインツェルレンズ、13はガスセル、14は入口ス
リット、25は出口スリットであり、入口スリット14
は所定間隔で開けた円形のスリット又は帯状のスリット
で形成される。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view and a side sectional view of an electron energy analyzer for gas phase molecules, FIG. 2 is a side sectional enlarged view, and FIG. 3 is a top enlarged view. In the figure, 1 is a base, 2,
Reference numeral 6 is two conical deflection electrodes, 3, 4, 7, and 8 are four correction electrodes, 5 is an insulator such as ceramic separating the two conical deflection electrodes 2 and 6, and 9 is a holding member. 10, 11, 12
Is an Einzel lens, 13 is a gas cell, 14 is an entrance slit, and 25 is an exit slit.
Are formed by circular slits or band-shaped slits opened at predetermined intervals.

【0017】15は階段状のセラミック絶縁板、16は
出口スリット25から出た電子の導入路、17は回転ア
ーム、18は位置敏感型電子増倍板を収納したシールド
箱、19はシールド箱の取付板、20はシールド箱の取
付板19と回転アーム17の取付用ネジ、21は旋回心
軸、22はウオーム歯車付シャフト保持ブロック、23
はウオーム機構の基台、24は基台23の支柱、26,
27は補正電極、28はウオーム歯車である。
Reference numeral 15 is a step-like ceramic insulating plate, 16 is an electron introduction path from the exit slit 25, 17 is a rotating arm, 18 is a shield box containing a position-sensitive electron multiplier, and 19 is a shield box. A mounting plate, 20 is a mounting plate for the shield box and a mounting screw for the rotating arm 17, 21 is a swivel shaft, 22 is a shaft holding block with a worm gear, and 23.
Is a base of the worm mechanism, 24 is a pillar of the base 23, 26,
Reference numeral 27 is a correction electrode, and 28 is a worm gear.

【0018】このように、本発明の実施形態の1つは
(a)円筒形の電子補集レンズ、(b)円錐形の偏向電
極、及び(c)回転式の位置敏感型電子増倍板で電子エ
ネルギー分析器を構成し、円筒形の電子補集レンズは、
間隔が保持されて配置されるアインツェルレンズ10,
11,12で構成され、入口スリット14の前段に設け
られる。
As described above, one of the embodiments of the present invention is (a) a cylindrical electron collecting lens, (b) a conical deflection electrode, and (c) a rotary position-sensitive electron multiplier plate. An electron energy analyzer is composed of, and the cylindrical electron collection lens is
Einzel lens 10, which is arranged so as to maintain a distance,
11 and 12, and is provided in front of the entrance slit 14.

【0019】また、円錐形の偏向電極は、2枚の円錐状
偏向電極2,6で構成され、内側の円錐状偏向電極6に
は電子が通り抜けられるように帯状の入口スリット14
及び出口スリット25が開口されており、これらスリッ
トの開き角は120度である。その入口スリット14付
近に補正電極7,8を、出口スリット25付近に補正電
極3,4を備えて略140度の扇型を形成している。更
に、角度方向両末端側4枚の補正電極26,27を有し
ている。そして、補正電極7,8と偏向電極2,6は互
いに干渉しないように階段状のセラミック絶縁板15に
ネジ止めされている。
The cone-shaped deflection electrode is composed of two cone-shaped deflection electrodes 2 and 6, and a strip-shaped entrance slit 14 is provided so that electrons can pass through the inner cone-shaped deflection electrode 6.
And the exit slit 25 is opened, and the opening angle of these slits is 120 degrees. The correction electrodes 7 and 8 are provided near the entrance slit 14 and the correction electrodes 3 and 4 are provided near the exit slit 25 to form a fan shape of approximately 140 degrees. Further, it has four correction electrodes 26 and 27 on both ends in the angular direction. The correction electrodes 7 and 8 and the deflection electrodes 2 and 6 are screwed to the stepwise ceramic insulating plate 15 so as not to interfere with each other.

【0020】回転式の位置敏感型電子増倍板は、シール
ド箱18に収納配置され、2個のウオーム歯車付シャフ
ト保持ブロック22のウオーム歯車28を回転させるこ
とにより、旋回心軸21を中心に回転アーム17及びシ
ールド箱18の取付板19を回転させ、シールド箱18
を円錐状偏向電極2,6で構成される略140度の扇型
上を回動させる。回転アーム17には精密なポンチ孔が
複数箇所開けてあり、指定位置まで電子増倍板が回転し
た時にウオーム機構の基台23にネジ止めされているボ
ールプランジャがポンチ孔にはまることで、角度精度と
再現性が保証されている。
The rotary position-sensitive electron multiplying plate is housed in the shield box 18, and the worm gears 28 of the two shaft holding blocks 22 with worm gears are rotated so that the gyration shaft 21 is centered. The rotating arm 17 and the mounting plate 19 of the shield box 18 are rotated to move the shield box 18
Is rotated on a fan shape of approximately 140 degrees composed of the conical deflection electrodes 2 and 6. The rotary arm 17 has a plurality of precision punch holes, and when the electron multiplier plate is rotated to the designated position, the ball plunger screwed to the base 23 of the worm mechanism is fitted into the punch hole, so that the angle Accuracy and repeatability are guaranteed.

【0021】測定に際しては、下部のガスセル13に試
料気体を導入し、光・高速電子・イオン等のビームを入
射して試料をイオン化する。放出された電子は円筒形の
アインツェルレンズ10,11,12で捕集され、続い
て内側の円錐状偏向電極6の入口スリット14から投入
され、2枚の円錐状偏向電極2,6の間を通過する。
At the time of measurement, a sample gas is introduced into the lower gas cell 13 and a beam of light, high-speed electrons, ions or the like is incident to ionize the sample. The emitted electrons are collected by the cylindrical Einzel lenses 10, 11 and 12, and subsequently injected from the entrance slit 14 of the inner conical deflection electrode 6, and between the two conical deflection electrodes 2 and 6. Pass through.

【0022】2枚の偏向電極2,6間で特定のエネルギ
ーをもつ電子が選別され、出口スリット25を出たのち
シールド箱18内の位置敏感型電子増倍板によって検出
される。回転式の位置敏感型電子増倍板は、ウオーム歯
車28を回転させることにより、旋回心軸21を中心に
回転アーム17及びシールド箱18の取付板19を回転
させ、シールド箱18を円錐状偏向電極2,6で構成さ
れる略140度の扇型上を回動され、約100度に渡っ
て角度分布を測定する。
Electrons having a specific energy are selected between the two deflection electrodes 2 and 6, and after exiting the exit slit 25, they are detected by the position-sensitive electron multiplier plate in the shield box 18. The rotary position-sensitive electron multiplication plate rotates the worm gear 28 to rotate the rotating arm 17 and the mounting plate 19 of the shield box 18 about the pivot axis 21 to deflect the shield box 18 into a conical shape. It is rotated on a fan shape of about 140 degrees composed of the electrodes 2 and 6, and the angular distribution is measured over about 100 degrees.

【0023】このように、この実施形態の位置敏感型電
子増倍板は、電子の検出に大型(直径40mm)で、そ
れ自体が25度の広い角度範囲を覆っているうえ、回転
させることで約100度にわたって角度分布を測定する
ことができ、この場合の取込み角は0.14srとなる
等、高い角度分解能と大きな取込み角が同時に実現され
ている。
As described above, the position-sensitive electron multiplier plate of this embodiment is large (40 mm in diameter) for detecting electrons, and itself covers a wide angle range of 25 degrees and can be rotated. The angular distribution can be measured over about 100 degrees, and the acquisition angle in this case is 0.14 sr, so that a high angular resolution and a large acquisition angle are realized at the same time.

【0024】2枚の偏向電極2,6の電位差は、電子の
通過エネルギーの正確に1.4分の1でなければならな
い。この比率は本発明の電子エネルギー分析器のエネル
ギー分散条件から導かれ、この比率からずれると電子が
偏向電極2,6の間を通過できないことが実験からも確
かめられている。
The potential difference between the two deflection electrodes 2 and 6 must be exactly one-quarter of the electron passing energy. This ratio is derived from the energy dispersion condition of the electron energy analyzer of the present invention, and it has been confirmed from experiments that electrons cannot pass between the deflection electrodes 2 and 6 if deviated from this ratio.

【0025】内側の偏向電極6の入口スリット14付近
に配置された補正電極7,8と、出口スリット25付近
に配置された補正電極3,4は略140度の扇型を形成
し、この4枚の補正電極3,4,7,8は、入口および
出口スリット付近の“縁(フリンジ)効果”による電場
の乱れを1%以下に減らす効果を有している。
The correction electrodes 7 and 8 arranged near the entrance slit 14 of the inner deflection electrode 6 and the correction electrodes 3 and 4 arranged near the exit slit 25 form a fan shape of about 140 degrees. The correction electrodes 3, 4, 7 and 8 have the effect of reducing the disturbance of the electric field to 1% or less due to the "fringe (fringe) effect" near the entrance and exit slits.

【0026】同様に偏向電極2,6の角度方向両末端側
4枚の補正電極26,27は、偏向電極2,6の両末端
での電場の乱れを防いでいる。以上の補正電極は必要に
して十分な枚数が設置されている。補正電極の形状は電
子の軌道解析に基づき最適化され、特に、入口スリット
14付近に配置された補正電極7,8のツバの長さの最
適値7mmは、中心軸(イオン化光などのビームの通過
軸)から入口スリット14までの距離24mmによって
決まる重要なパラメータである。
Similarly, the four correction electrodes 26 and 27 on both ends of the deflection electrodes 2 and 6 in the angular direction prevent disturbance of the electric field at both ends of the deflection electrodes 2 and 6. The above correction electrodes are installed in a necessary and sufficient number. The shape of the correction electrode is optimized based on the electron trajectory analysis, and in particular, the optimum value of the brim length of the correction electrodes 7 and 8 arranged near the entrance slit 14 of 7 mm is determined by the central axis (beam of ionized light or the like). It is an important parameter determined by the distance 24 mm from the passage axis) to the entrance slit 14.

【0027】図4に本発明で完成した電子エネルギー分
析器を用いて測定されたアルゴン原子の光電子スペクト
ルを示す。ここでは、2mm径の円形の入口スリットを
4.5度〜8度間隔で開けた試験用の円錐状偏向電極を
製作し、これを用いて角度分解能とエネルギー分解能の
検査を同時に行った。通過エネルギーは1.4eVに設
定した。また、イオン化には非偏光のヘリウム共鳴線を
用いているので、放出電子の運動エネルギーEK は5.
2〜5.5eVとなり、光軸に垂直な面内で電子角度分
布は等方的となる。
FIG. 4 shows a photoelectron spectrum of argon atoms measured by the electron energy analyzer completed by the present invention. Here, a test cone-shaped deflection electrode having circular entrance slits with a diameter of 2 mm opened at intervals of 4.5 to 8 degrees was manufactured, and using this, the angular resolution and the energy resolution were simultaneously examined. The passing energy was set to 1.4 eV. Since the unpolarized helium resonance line is used for ionization, the kinetic energy E K of the emitted electrons is 5.
It becomes 2 to 5.5 eV, and the electron angle distribution becomes isotropic in the plane perpendicular to the optical axis.

【0028】図4において、光電子の速度が遅いタイプ
のアルゴン原子のスペクトルは低いピークの曲線であ
り、光電子の速度が速いタイプのアルゴン原子のスペク
トルは高いピークの曲線である。このスペクトルと位置
敏感型電子増倍板上の画像データから良好なエネルギー
分解能(△E≒0.06eV)と高い角度分解能(2度
以下)が達成されていることがわかる。
In FIG. 4, the spectrum of argon atoms of the type having slow photoelectrons has a low peak curve, and the spectrum of argon atoms of the type having fast photoelectrons has a high peak curve. From this spectrum and the image data on the position-sensitive electron multiplier, it can be seen that a good energy resolution (ΔE≈0.06 eV) and a high angular resolution (2 degrees or less) are achieved.

【0029】本電子エネルギー分析器のエネルギー分解
能は、図4に示すように、2mm径の円形の入口スリッ
トの場合は△E≒0.06eVであったが、0.5mm幅
の帯状の入口スリットに置き換えることで△E≒0.0
12eVまで向上した。 これは半球型エネルギー分析
器の分解能に匹敵する値である。
As shown in FIG. 4, the energy resolution of this electron energy analyzer was ΔE≈0.06 eV in the case of a circular entrance slit with a diameter of 2 mm, but it was a strip-like entrance slit with a width of 0.5 mm. By replacing with △ E ≒ 0.0
It improved to 12 eV. This is a value comparable to the resolution of a hemispherical energy analyzer.

【0030】電子の取込み角は位置敏感型電子増倍板の
大きさで決まり、今回の試作品の場合は約0.035s
rとなる。本電子エネルギー分析器を、従来の高感度・
高分解の半球型エネルギー分析器と比較すると、角度分
解能は約3倍、取込み角は約1桁優れている。更に、図
5に示す加速電子レンズ系29を用いて出口スリット2
5から出た電子を均一に加速することで、1度を切る角
度分解能が達成できた(理論的限界値は0.3度であ
る)。
The electron capture angle is determined by the size of the position-sensitive electron multiplier, and in the case of this prototype, it is about 0.035 s.
r. This electron energy analyzer is
Compared to a high resolution hemispherical energy analyzer, the angular resolution is about 3 times better and the uptake angle is about an order of magnitude better. Furthermore, the exit slit 2 is formed using the accelerating electron lens system 29 shown in FIG.
By accelerating the electrons emitted from 5 uniformly, an angular resolution of less than 1 degree could be achieved (theoretical limit value is 0.3 degree).

【0031】本発明の他の実施形態として、上記した実
施形態の位置敏感型電子増倍板の代わりに、図6に示す
ように、出口スリット25の全域をカバーする50×1
50mm2 の長方形又は同等以上の有効面積をもつ長円
形をした位置敏感型電子増倍板を用いれば、位置敏感型
電子増倍板を回転することなく全角度領域の計測を行な
うことができる。この結果、100度の範囲で角度分布
を同時測定することが可能となり、更に効率の良い電子
エネルギー分析器が製作できる。
As another embodiment of the present invention, instead of the position-sensitive electron multiplying plate of the above-mentioned embodiment, as shown in FIG. 6, 50 × 1 which covers the entire area of the exit slit 25.
If a 50 mm 2 rectangular or oval position-sensitive electron multiplier having an effective area equal to or larger than 50 mm 2 is used, it is possible to measure the entire angular range without rotating the position-sensitive electron multiplier. As a result, it becomes possible to simultaneously measure the angular distribution in the range of 100 degrees, and a more efficient electron energy analyzer can be manufactured.

【0032】なお、この長方形又は同等以上の有効面積
をもつ長円形の位置敏感型電子増倍板を用いるにあたっ
ては、図5の加速電子加速レンズ29に代えて、図7に
示す、帯状の電子加速レンズ30を出口スリット25の
後に接続することにより角度分解能1度が達成される。
When using this rectangular or elliptical position-sensitive electron multiplier having an effective area equal to or larger than that, instead of the accelerating electron accelerating lens 29 shown in FIG. 5, the band-shaped electron shown in FIG. 7 is used. By connecting the accelerating lens 30 after the exit slit 25, an angular resolution of 1 degree is achieved.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように、本発明の高分解能電子エ
ネルギー分析器は、円筒形の電子補集レンズ、円錐形の
偏向電極及び回転式の位置敏感型電子増倍板もしくは長
方形又は長円形の位置敏感型電子増倍板でエネルギー分
析器を構成することにより、従来の角度分解電子エネル
ギー分析器より、角度分解能と取込み角度が勝ってお
り、放出電子の角度分布測定に極めて有用である。そし
て、エネルギー分解能も同サイズの半球型エネルギー分
析器に匹敵する高い角度分解能と大きな取込み角を持つ
電子エネルギー分析器を実現することができる。
As described above, the high-resolution electron energy analyzer of the present invention comprises a cylindrical electron collecting lens, a conical deflection electrode, and a rotary position-sensitive electron multiplier or a rectangular or oval shape. By constructing the energy analyzer with the position-sensitive electron multiplying plate, the angular resolution and the taking-in angle are superior to those of the conventional angle-resolved electron energy analyzer, and it is extremely useful for measuring the angular distribution of emitted electrons. Further, it is possible to realize an electron energy analyzer having a high angular resolution and a large acquisition angle comparable to those of a hemispherical energy analyzer having the same energy resolution.

【0034】また、従来のトロイダル型分析器と異な
り、本発明の高分解能電子エネルギー分析器は本体の回
転が不要となり、本発明装置の偏向電極と補正電極の形
状と配置は、電子の軌道解析に基づいて容易に決定する
ことができ、高精度の切削加工が可能となる。
Further, unlike the conventional toroidal analyzer, the high resolution electron energy analyzer of the present invention does not require rotation of the main body, and the shape and arrangement of the deflection electrode and the correction electrode of the device of the present invention are electron orbit analysis. Can be easily determined based on the above, and high-precision cutting is possible.

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

【図1】本発明の電子エネルギー分析器の上面図と側面
断面図。
FIG. 1 is a top view and a side sectional view of an electron energy analyzer of the present invention.

【図2】本発明の電子エネルギー分析器の側面断面拡大
図。
FIG. 2 is an enlarged side sectional view of an electron energy analyzer of the present invention.

【図3】本発明の電子エネルギー分析器の上面拡大図。FIG. 3 is an enlarged top view of the electron energy analyzer of the present invention.

【図4】本発明装置によるAr原子の光電子スペクトル
図。
FIG. 4 is a photoelectron spectrum diagram of Ar atoms by the device of the present invention.

【図5】本発明の電子エネルギー分析器の他の実施形態
図。
FIG. 5 shows another embodiment of the electron energy analyzer of the present invention.

【図6】本発明の電子エネルギー分析器の他の実施形態
図。
FIG. 6 is a diagram of another embodiment of the electron energy analyzer of the present invention.

【図7】本発明の他の電子加速レンズの上面図。FIG. 7 is a top view of another electron acceleration lens of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベース 2,6 円錐状偏向電極 3,4,7,8 補正電極 5 絶縁物 9 保持部材 10,11,12 アインツェルレンズ 13 ガスセル 14 入口スリット 15 階段状のセラミック絶縁板 16 電子の導入路 17 回転アーム 18 位置敏感型電子増倍板を収納したシ
ールド箱 19 シールド箱の取付板 20 取付用ネジ 21 旋回心軸 22 ウオーム歯車付シャフトの保持ブロ
ック 23 ウオーム機構の基台 24 基台の支柱 25 出口スリット 26,27 補正電極 28 ウオーム歯車 29,30 電子加速レンズ
1 Base 2, 6 Conical Deflection Electrode 3, 4, 7, 8 Correction Electrode 5 Insulator 9 Holding Member 10, 11, 12 Einzel Lens 13 Gas Cell 14 Entrance Slit 15 Stepped Ceramic Insulation Plate 16 Electron Introduction Path 17 Rotating arm 18 Shield box containing position-sensitive electron multiplication plate 19 Shield box mounting plate 20 Mounting screw 21 Revolving mandrel 22 Shaft holding block with worm gear 23 Worm mechanism base 24 Base stanchion 25 Exit Slits 26, 27 Correction electrode 28 Worm gear 29, 30 Electron acceleration lens

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料のイオン化を行なうセルと、円筒形
の電子補集レンズと、円錐形の偏向電極及び回転式の位
置敏感型電子増倍板で構成されることを特徴とする高分
解能電子エネルギー分析器。
1. A high-resolution electron comprising a cell for ionizing a sample, a cylindrical electron collecting lens, a conical deflection electrode, and a rotary position-sensitive electron multiplying plate. Energy analyzer.
【請求項2】 前記円筒形の電子補集レンズは間隔が保
持されて配置されるアインツェルレンズで構成され、前
記円錐形の偏向電極は2枚の外側及び内側の円錐状偏向
電極で構成され、内側の円錐状偏向電極には電子が通り
抜けられるように入口スリット及び出口スリットが、夫
々、前記電子補集レンズの電子出射口と前記回転式の位
置敏感型電子増倍板の電子導入路に対向して配置されて
いることを特徴とする請求項1記載の高分解能電子エネ
ルギー分析器。
2. The cylindrical electron collection lens is composed of an Einzel lens which is arranged with a space therebetween, and the conical deflection electrode is composed of two outer and inner conical deflection electrodes. An entrance slit and an exit slit are provided in the inner conical deflection electrode so that electrons can pass through the electron exit port of the electron collection lens and the electron introduction path of the rotary position-sensitive electron multiplier plate, respectively. The high resolution electron energy analyzer according to claim 1, wherein the high resolution electron energy analyzers are arranged to face each other.
【請求項3】 試料のイオン化を行なうセルと、間隔が
保持されて配置されるアインツェルレンズで構成される
円筒形の電子補集レンズと、偏向電極が2枚の外側及び
内側の円錐状偏向電極で構成され、内側の円錐状偏向電
極には電子が通り抜けられるように入口スリット及び出
口スリットが設けられ、該入口スリットは前記電子補集
レンズの電子出射口に対向して配置された円錐形の偏向
電極と、該出口スリットの全域をカバーする電子導入路
を有する長方形又は長円形の位置敏感型電子増倍板で構
成されることを特徴とする高分解能電子エネルギー分析
器。
3. A cell for ionizing a sample, a cylindrical electron collection lens composed of an Einzel lens arranged at a distance, and an outer and inner conical deflection with two deflection electrodes. The inner conical deflection electrode is provided with an entrance slit and an exit slit so that electrons can pass therethrough, and the entrance slit is a conical shape arranged to face the electron exit port of the electron collection lens. And a rectangular or oval position-sensitive electron multiplying plate having an electron introduction path that covers the entire area of the exit slit, and a high resolution electron energy analyzer.
【請求項4】 前記円錐形の偏向電極の入口スリットは
所定間隔で開けた円形のスリット又は帯状のスリットで
あり、出口スリットは前記回転式の位置敏感型電子増倍
板の回転範囲にわたって、もしくは前記長方形又は長円
形の位置敏感型電子増倍板の測定範囲にわたって形成さ
れる帯状スリットであることを特徴とする請求項2又は
請求項3記載の高分解能電子エネルギー分析器。
4. The entrance slit of the conical deflection electrode is a circular slit or a band-shaped slit opened at a predetermined interval, and the exit slit is over the rotation range of the rotary position-sensitive electron multiplier plate, or The high resolution electron energy analyzer according to claim 2 or 3, wherein the high resolution electron energy analyzer is a band-shaped slit formed over a measurement range of the rectangular or oval position-sensitive electron multiplier plate.
【請求項5】 前記円錐形の偏向電極の入口スリット及
び出口スリット付近には扇型の補正電極が配置され、該
偏向電極の角度方向両末端側には補正電極が配置される
ことを特徴とする請求項2乃至請求項4記載の高分解能
電子エネルギー分析器。
5. A fan-shaped correction electrode is arranged near the entrance slit and the exit slit of the conical deflection electrode, and correction electrodes are arranged on both ends in the angular direction of the deflection electrode. The high resolution electron energy analyzer according to claim 2.
【請求項6】 前記回転式の位置敏感型電子増倍板の電
子導入路の近傍に加速電子レンズが配置されることを特
徴とする請求項2乃至請求項5記載の高分解能電子エネ
ルギー分析器。
6. The high resolution electron energy analyzer according to claim 2, wherein an accelerating electron lens is arranged in the vicinity of an electron introduction path of the rotary position-sensitive electron multiplier. .
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