JP2005201781A - Analysis method and analysis apparatus - Google Patents
Analysis method and analysis apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005201781A JP2005201781A JP2004008677A JP2004008677A JP2005201781A JP 2005201781 A JP2005201781 A JP 2005201781A JP 2004008677 A JP2004008677 A JP 2004008677A JP 2004008677 A JP2004008677 A JP 2004008677A JP 2005201781 A JP2005201781 A JP 2005201781A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- characteristic
- ray
- analysis
- sample
- wavelength sweep
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、試料に含まれる元素について分析するための分析方法及び分析装置に関する。 The present invention relates to an analysis method and an analysis apparatus for analyzing elements contained in a sample.
試料に電子ビームを照射し、そのとき試料から発生する特性X線を検出して試料に含まれる元素分析を行う分析装置として電子プローブマイクロアナライザ(以下、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)という)がある。 There is an electron probe microanalyzer (hereinafter referred to as EPMA (Electron Probe Micro Analyzer)) as an analysis device for irradiating a sample with an electron beam and detecting elemental X-rays generated from the sample at that time to analyze the elements contained in the sample. .
このようなEPMAの代表的な構成が特開平2−47543号公報(特許文献1)に記載されており、以下、図面を参照しながら当該特許文献1に示されたEPMAの構成について説明する。
A typical configuration of such an EPMA is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-47543 (Patent Document 1), and the configuration of the EPMA shown in the
図7は、従来技術におけるEPMAを示す概略構成図である。同図において、101は電子銃、102は加速電極、103及び104は集束レンズ、105は電子ビーム、106は分光結晶、107は検出器、108は処理装置、109は試料、110は制御装置、111は表示装置、112は記憶装置、113はプリンタを示す。 FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing EPMA in the prior art. In the figure, 101 is an electron gun, 102 is an accelerating electrode, 103 and 104 are focusing lenses, 105 is an electron beam, 106 is a spectral crystal, 107 is a detector, 108 is a processing device, 109 is a sample, 110 is a control device, Reference numeral 111 denotes a display device, 112 denotes a storage device, and 113 denotes a printer.
電子銃101から放射された電子ビーム105は、加速電極102、集束レンズ103,104により加速、集束されて試料109に照射される。このとき、図示しない走査コイルにより、電子ビーム105を2次元あるいは直線的に走査することもできるし、また、走査を行わず試料109上の任意に選択した一点に照射することもできる。ここで、試料109側に位置する集束レンズ104は、一般に対物レンズと呼ばれている。
The
電子ビーム105が照射された試料109からは、試料109に含まれる元素に応じて特性X線が発生し、当該特性X線を分光結晶106と検出器107とにより検出する。特性X線を検出する際には、分光結晶106を低速移動させる。このとき、分光結晶106及び検出器107がローランド円の円周上に位置するように位置制御され、短波長側から長波長側、又は長波長側から短波長側に分光結晶106を低速移動させながらX線の検出が行われる。
From the
図7においては、分光結晶106と検出器107は一組しか示されていないが、1個の分光結晶では特性X線の広い波長範囲をカバーできないので、通常は複数組の分光結晶及び検出器が配置されるようになされている。
In FIG. 7, only one set of the
検出器107の出力信号は、処理装置108で増幅、波形整形等が行われた後、制御装置110に送られる。制御装置110は、取り込んだデータを基にスペクトルを求めて、試料109に含有された元素の同定(定性分析)を行うことができる。また、試料中に含有されている元素の特性X線のピーク位置に分光結晶106を設定して、ピーク強度を測定することから、元素の濃度測定(定量分析)を行うことができる。また、分光結晶106を該特性X線のピーク位置に設定しておき、電子ビーム105や試料109の位置を2次元または1次元に走査しながら、該特性X線のピーク強度を測定することによって、該元素の試料上の2次元分布の測定(面分析)や1次元分布の測定(線分析)を行うことができる。なお、これらの分析結果は、表示装置111に表示され、また必要に応じてプリンタ113によって印刷される。
The output signal from the
そして、定性分析を行う場合には、検出したスペクトルのピーク位置と、記憶装置112に格納されている波長テーブルとを参照することによりスペクトルの各ピーク位置に対応する元素名、特性X線名、回折次数等を検索して元素の同定を行うこととなる。
When performing a qualitative analysis, by referring to the detected peak position of the spectrum and the wavelength table stored in the
また、定量分析を行う場合には、検出対象となっている元素の濃度100%からなる標準試料に基づく検出感度データを測定しておき、当該元素のピーク強度と対応する検出感度データとを参照することにより当該元素の濃度を算出する。 In addition, when quantitative analysis is performed, detection sensitivity data based on a standard sample having a concentration of 100% of an element to be detected is measured, and the peak intensity of the element and the corresponding detection sensitivity data are referred to. To calculate the concentration of the element.
なお、定量分析、面分析、及び線分析は、上述の定性分析によって試料109に含有された元素を同定した後に行うこともできるし、また試料109に含有された元素が予めわかっている場合には、その当該元素の情報を取得した後に行うことができる。
The quantitative analysis, the surface analysis, and the line analysis can be performed after the elements contained in the
試料の定量分析、面分析、及び線分析において、試料に含有された元素が予めわかっており、当該元素の情報を取得している場合では、広い波長範囲でのスペクトルの検出することはせずに、当該情報に含まれた分析対象とされている元素に対応する特性X線のピーク強度のみを検出している。この場合、分光結晶106を移動させる際に、分析対象の元素の特性X線が検出される波長範囲のみを分光結晶106を低速移動させながらX線を計数して、ピークの検出を行う。
In quantitative analysis, surface analysis, and line analysis of a sample, if the element contained in the sample is known in advance and information about the element is acquired, the spectrum in a wide wavelength range is not detected. In addition, only the peak intensity of the characteristic X-ray corresponding to the element to be analyzed included in the information is detected. In this case, when the
上記のように、試料に含有された元素が予めわかっており、当該元素の定量分析、面分析及び線分析を行う場合においては、当該元素に対応する特性X線のみを検出(測定)する。検出(測定)可能な当該特性X線としては、1次の特性X線(以下、1次線という)及びそれより高い回折次数となる高次の特性X線(以下、高次線という)がある。 As described above, an element contained in a sample is known in advance, and when performing quantitative analysis, surface analysis, and line analysis of the element, only characteristic X-rays corresponding to the element are detected (measured). The characteristic X-rays that can be detected (measured) include a first-order characteristic X-ray (hereinafter referred to as a primary line) and a higher-order characteristic X-ray (hereinafter referred to as a high-order line) having a higher diffraction order. is there.
定量分析、面分析、及び線分析の場合、通常は最も強度の大きな1次線が用いられる。しかしながら、分析の対象となった元素の1次線のピークに他の元素の特性X線のピークが重なる場合があり、そのような場合には、測定対象元素の1次線のピーク強度を求めても、当該強度データの信頼性は低いものとなる。この場合には、分析対象の当該元素の1次線より高次となる特性X線(例えば、2次の特性X線(以下、2次線という))のピーク強度を取得して分析を行う必要がある。 In the case of quantitative analysis, surface analysis, and line analysis, the primary line with the highest intensity is usually used. However, there is a case where the peak of the primary line of another element overlaps with the peak of the primary line of the element to be analyzed. In such a case, the peak intensity of the primary line of the element to be measured is obtained. However, the reliability of the intensity data is low. In this case, the analysis is performed by obtaining the peak intensity of characteristic X-rays that are higher than the primary line of the element to be analyzed (for example, secondary characteristic X-rays (hereinafter referred to as secondary lines)). There is a need.
このように、当該元素の1次線ではなく高次線を用いる必要がでてくる場合としては、上記のように当該1次線が他の元素の特性X線と重なり合ったときの他に、当該1次線のピーク強度の検出値が、検出器や処理装置の適正使用範囲を超えて高すぎる場合も考えられる。 As described above, in the case where it is necessary to use a higher order line instead of the primary line of the element, in addition to the case where the primary line overlaps with the characteristic X-ray of another element as described above, It is also conceivable that the detected value of the peak intensity of the primary line is too high exceeding the proper use range of the detector and the processing device.
定量分析、面分析、及び線分析の対象とされた元素の1次線又は高次線を検出する際に、従来技術においては、各回折次数における特性X線のピーク波形の半価幅(FWHM)が回折次数が高くなるにつれて狭くなるにもかかわらず、1次線のピーク検出時に用いられる分光結晶の波長掃引幅を、高次線のピーク検出時にもそのまま適用して波長掃引を行っていた。そのため、高次線のピーク検出時には、不必要な範囲まで波長掃引することとなり、無駄な測定時間が発生して効率良く分析を行うことができなかった。 When detecting a primary line or a high-order line of an element subjected to quantitative analysis, surface analysis, and line analysis, in the conventional technique, the half-value width (FWHM) of the peak waveform of the characteristic X-ray in each diffraction order ) Is narrower as the diffraction order increases, but the wavelength sweep width of the spectral crystal used when detecting the peak of the primary line is applied as it is when detecting the peak of the higher order line. . For this reason, at the time of detecting the peak of the higher order line, the wavelength is swept to an unnecessary range, and a wasteful measurement time is generated and the analysis cannot be performed efficiently.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、無駄な測定時間をなくすことにより、分析を効率良く行うことのできる分析方法及び分析装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide an analysis method and an analysis apparatus capable of performing analysis efficiently by eliminating useless measurement time.
本発明における分析方法は、試料に荷電粒子ビームを照射し、試料から発生する特性X線を分光結晶に入射させるとともに当該特性X線ごとに設定された波長掃引幅で分光結晶を移動させ、これにより当該特性X線を分光して分光後の特性X線を検出する分析方法であって、当該特性X線の回折次数に応じて、分光結晶の波長掃引幅を変化させることを特徴とする。 The analysis method according to the present invention irradiates a sample with a charged particle beam, causes the characteristic X-rays generated from the sample to enter the spectroscopic crystal, and moves the spectroscopic crystal with a wavelength sweep width set for each characteristic X-ray. Is a method of analyzing the characteristic X-rays to detect the characteristic X-rays after the spectroscopy, wherein the wavelength sweep width of the spectral crystal is changed according to the diffraction order of the characteristic X-rays.
また、本発明における分析装置は、試料に荷電粒子ビームを照射する手段と、試料から発生する特性X線が入射する分光結晶を有し、当該特性X線ごとに設定された波長掃引幅で分光結晶を移動して当該特性X線を分光する手段と、分光後の特性X線を検出する手段とを備えた分析装置であって、当該特性X線の回折次数に応じて、分光結晶の波長掃引幅を変化させることを特徴とする。 The analysis apparatus according to the present invention includes means for irradiating a sample with a charged particle beam and a spectral crystal on which characteristic X-rays generated from the sample are incident, and spectral analysis is performed with a wavelength sweep width set for each characteristic X-ray. An analyzer comprising a means for moving the crystal to split the characteristic X-ray and a means for detecting the characteristic X-ray after the spectroscopy, and the wavelength of the spectral crystal according to the diffraction order of the characteristic X-ray It is characterized by changing the sweep width.
本発明においては、試料から発生する特性X線の回折次数に応じて、分光結晶の波長掃引幅を変化させるようにする。 In the present invention, the wavelength sweep width of the spectral crystal is changed in accordance with the diffraction order of the characteristic X-ray generated from the sample.
よって、高次の特性X線のピーク検出時には分光結晶の波長掃引幅を狭く設定することができ、効率良く分析を行うことができる。 Therefore, the wavelength sweep width of the spectroscopic crystal can be set narrow at the time of peak detection of high-order characteristic X-rays, and analysis can be performed efficiently.
以下、図面を参照して本発明における分析方法及び分析装置について説明する。 Hereinafter, an analysis method and an analysis apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1を参照して、本発明における分析装置であるEPMAで用いられる波長分散形直進集光式X線分光器の原理を説明する。ここで、図1は、波長分散形直進集光式X線分光器の原理を説明するための概略図である。 First, with reference to FIG. 1, the principle of a wavelength dispersion type linearly converging X-ray spectrometer used in EPMA which is an analyzer according to the present invention will be described. Here, FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the principle of a wavelength dispersion type linearly converging X-ray spectrometer.
このX線分光器は、湾曲形X線分光結晶Cを備えており、当該分光結晶Cが、電子ビームによる試料上でのX線発生点Sから一定取出し角度αだけ傾斜した直線(図中のl)上を移動する。このとき、X線発生点S、分光結晶C、及びX線検出器の検出部Dは、常に一定半径Rのローランド円上に位置するようにされている。そして、距離SCと距離CDとが等しくなるように保たれている。また、分光結晶Cは結晶格子面が曲率半径2Rに湾曲されており、当該結晶格子面は常にローランド円の中心Oを向くようになっている。 The X-ray spectrometer includes a curved X-ray spectroscopic crystal C, and the spectroscopic crystal C is a straight line (in the drawing, inclined by a fixed extraction angle α from an X-ray generation point S on the sample by an electron beam. l) Move up. At this time, the X-ray generation point S, the spectroscopic crystal C, and the detection unit D of the X-ray detector are always positioned on a Roland circle having a constant radius R. The distance SC and the distance CD are kept equal. The spectral crystal C has a crystal lattice plane curved with a curvature radius of 2R, and the crystal lattice plane always faces the center O of the Roland circle.
ここで、距離SCを分光位置Lという。また、試料上のX線発生点Sからの特性X線の分光結晶Cへの入射角をΘとすると、図1より明らかなように次式の関係がある。 Here, the distance SC is referred to as a spectral position L. Assuming that the incident angle of the characteristic X-ray from the X-ray generation point S on the sample to the spectral crystal C is Θ, there is a relationship represented by the following equation as apparent from FIG.
L=2R*sinΘ …1式
また、分光結晶Cの回折条件は、特性X線の波長をλ、分光結晶Cの格子面間隔をdとすると次式となる。
L = 2R * sinΘ (1) The diffraction condition of the spectral crystal C is expressed by the following formula, where the wavelength of the characteristic X-ray is λ and the lattice spacing of the spectral crystal C is d.
2d*sinΘ=nλ …2式
ここで、上記nは、正の整数で回折次数である。
2d * sin Θ = nλ (2) where n is a positive integer and a diffraction order.
よって、上記1式及び2式より、次式が導かれる。
Therefore, the following formula is derived from the
L=(2R/2d)*nλ …3式
すなわち、分光位置Lを測定することにより、回折された特性X線の波長λを知ることができる。定性分析を行う場合には、これにより試料に含まれる元素の同定をすることができる。
L = (2R / 2d) * nλ (3) That is, by measuring the spectral position L, the wavelength λ of the diffracted characteristic X-ray can be known. In the case of performing qualitative analysis, it is possible to identify elements contained in the sample.
さらに、波長分解能をΔλ/λとすると、上記2式より、Δλ/λは次式として導かれる。 Further, when the wavelength resolution is Δλ / λ, Δλ / λ is derived from the above two equations as the following equation.
Δλ/λ=ΔΘ*cotΘ …式4
ここで、(ΔΘ)2=(Δω)2+(Δy)2であって、Δωは分光結晶C自身の固有反射幅、Δyは分光結晶C上の入射角度誤差幅(分光結晶Cへの特性X線の入射角度幅)である。
Δλ / λ = ΔΘ *
Here, (ΔΘ) 2 = (Δω) 2 + (Δy) 2 , where Δω is the intrinsic reflection width of the spectral crystal C itself, and Δy is the incident angle error width on the spectral crystal C (characteristic to the spectral crystal C). X-ray incident angle width).
また、波長分散形直進集光式X線分光器においては、上記3式より、Δλ/λ=ΔL/Lであるから、スペクトルのピーク波形の半価幅ΔLは、上記1式及び4式から次式として導かれる。
In addition, in the wavelength dispersion type linearly converging X-ray spectrometer, Δλ / λ = ΔL / L from the
ΔL=2R*ΔΘ*cosΘ …5式
よって、1次線とn次線(回折次数n次の特性X線)の回折角度をそれぞれΘ1,Θnとし、また1次線とn次線の半価幅をそれぞれΔL1,ΔLnとすると、ΔL1とΔLnは次式で表現される。
ΔL = 2R * ΔΘ * cosΘ (5) Therefore, the diffraction angles of the primary line and the n-th line (diffractive order n-order characteristic X-ray) are Θ 1 and Θ n , respectively, Assuming that the half widths are ΔL 1 and ΔL n , respectively, ΔL 1 and ΔL n are expressed by the following equations.
ΔL1=2R*ΔΘ1*cosΘ1
ΔLn=2R*ΔΘn*cosΘn
従って、n次線と1次線の半価幅の比ΔLn/ΔL1は、次式となる。
ΔL 1 = 2R * ΔΘ 1 * cos Θ 1
ΔL n = 2R * ΔΘ n * cos Θ n
Therefore, the ratio ΔL n / ΔL 1 of the half width of the n-order line and the primary line is expressed by the following expression.
ΔLn/ΔL1=(cosΘn/cosΘ1)*(ΔΘn/ΔΘ1) …6式
波長分散形直進集光式X線分光器においては、上記Δωは一定であるが、回折次数の高い高次線ほど分光位置Lが大きくてΔyは小さいので、ΔΘn<ΔΘ1となる。
ΔL n / ΔL 1 = (cos Θ n / cos Θ 1 ) * (ΔΘ n / ΔΘ 1 ) (6) In the chromatic dispersion type linearly converging X-ray spectrometer, Δω is constant, but the diffraction order is high. As the higher order line, the spectral position L is larger and Δy is smaller, so ΔΘ n <ΔΘ 1 .
従って、ΔLn<(cosΘn/cosΘ1)*ΔL1となる。 Therefore, ΔLn <(cos Θn / cos Θ1) * ΔL1.
ここで、一例として、検出対象の元素がSi(シリコン)の場合での特性X線のピーク波形を図2及び図3に示す。図2は、分光結晶がTAPのときでのSiKαの1次線の波形を示す図である。図3は、同じく分光結晶がTAPのときでのSiKαの2次線の波形を示す図である。なお、図2及び図3において、縦軸は、各回折次数でのピーク強度で規格化したX線強度で、横軸は分光位置Lである。 Here, as an example, the peak waveform of the characteristic X-ray when the element to be detected is Si (silicon) is shown in FIGS. FIG. 2 is a diagram showing the waveform of the primary line of SiKα when the spectral crystal is TAP. FIG. 3 is a diagram showing the waveform of the secondary line of SiKα when the spectroscopic crystal is TAP. 2 and 3, the vertical axis represents the X-ray intensity normalized by the peak intensity at each diffraction order, and the horizontal axis represents the spectral position L.
図2に示された1次線の波形と図3に示された2次線の波形とを比較してわかるように、回折次数が高くなるほど半価幅(FWHM)が狭くなり、波長分解能が良くなることがわかる。 As can be seen by comparing the waveform of the primary line shown in FIG. 2 and the waveform of the secondary line shown in FIG. 3, the higher the diffraction order, the narrower the half width (FWHM) becomes, and the wavelength resolution becomes smaller. You can see that it gets better.
さらに、簡単にするためΔLn/ΔL1=cosΘn/cosΘ1として、n次線と1次線の半価幅比を計算した結果を図4に示す。ここで、図4は、分光位置及び回折次数に対する半価幅比と波長分解能比(Δλ/λ)とを示す図である。 Further, for the sake of simplicity, FIG. 4 shows the result of calculating the half width ratio of the n-th order line and the primary line as ΔL n / ΔL 1 = cos Θ n / cos Θ 1 . Here, FIG. 4 is a diagram showing the half-value width ratio and the wavelength resolution ratio (Δλ / λ) with respect to the spectral position and the diffraction order.
同図から、波形の半価幅が、1次線よりも高次となる回折次数の高いものほど狭くなり、波長分解能が小さくて良いことがわかる。 From this figure, it can be seen that the half-value width of the waveform is narrower as the diffraction order is higher than the primary line, and the wavelength resolution may be small.
ここで、分光結晶がTAPのときでのSiKαの半価幅比と波長分解能比とを抽出して示したものを図5に示す。同図から明らかなように、SiKαの2次線は1次線と比べて、半価幅が約0.87(0.867)、波長分解能が約0.43(0.433)となることがわかる。また、SiKαの3次線は1次線に比べて、半価幅が約0.58(0.581)となり、波長分解能が約0.19(0.194)となることがわかる。 Here, FIG. 5 shows the extracted half-value width ratio and wavelength resolution ratio of SiKα when the spectral crystal is TAP. As is clear from the figure, the secondary line of SiKα has a half width of about 0.87 (0.867) and a wavelength resolution of about 0.43 (0.433) compared to the primary line. I understand. In addition, it can be seen that the third line of SiKα has a half width of about 0.58 (0.581) and a wavelength resolution of about 0.19 (0.194) compared to the primary line.
本発明においては、試料に含有された元素が予めわかっており、当該元素の定量分析、面分析、及び線分析を行う場合において、当該元素に対応する特性X線のピークを検出する際に、n次線に対応する分光結晶の波長掃引幅Wnを、1次線対応する分光結晶の波長掃引幅W1に対して次式のように設定する。 In the present invention, the element contained in the sample is known in advance, and when performing quantitative analysis, surface analysis, and line analysis of the element, when detecting a characteristic X-ray peak corresponding to the element, The wavelength sweep width W n of the spectral crystal corresponding to the n-th order line is set as follows with respect to the wavelength sweep width W 1 of the spectral crystal corresponding to the primary line.
Wn=(cosΘn/cosΘ1)*W1 …7式
例えば、分光結晶がTAPのときでのSiKαの2次線に対応する分光結晶の波長掃引幅W2は、1次線に対応する分光結晶の分析範囲W1の0.87倍となる。また、SiKαの3次線に対応する分光結晶の波長掃引幅W3は、1次線に対応する分光結晶の分析範囲W1の0.58倍となる。なお、実際にはΔLn<(cosΘn/cosΘ1)*ΔL1であるので、上記7式で設定されるn次線に対応する分光結晶の波長掃引幅Wnは十分にカバーされた範囲となっている。そして、通常この波長掃引幅Wnは、n次線のピーク位置の理論値を中心に設定される。
W n = (cos Θ n / cos Θ 1 ) * W 1 (7) For example, the wavelength sweep width W 2 of the spectral crystal corresponding to the secondary line of SiKα when the spectral crystal is TAP corresponds to the primary line. This is 0.87 times the analytical range W 1 of the spectral crystal. Further, the wavelength sweep width W 3 of the spectral crystal corresponding to the tertiary line of SiKα is 0.58 times the analysis range W 1 of the spectral crystal corresponding to the primary line. Note that since ΔL n <(cos Θ n / cos Θ 1 ) * ΔL 1 in practice, the wavelength sweep width W n of the spectral crystal corresponding to the nth-order line set by the above equation 7 is in a sufficiently covered range. It has become. Usually, this wavelength sweep width W n is set around the theoretical value of the peak position of the n-th order line.
以上が、本発明におけるn次線に対応する分光結晶の波長掃引幅の算出方法について説明したものである。次いで、以下に、本発明における分析装置の構成について説明する。 The above is the description of the method for calculating the wavelength sweep width of the spectral crystal corresponding to the nth-order line in the present invention. Next, the configuration of the analyzer in the present invention will be described below.
図6は、本発明における分析装置を示す概略構成図である。同図において、1は電子銃であり、この電子銃1から放出された電子ビーム(荷電粒子ビーム)6は、加速電極1aで加速され、集束レンズ2及び対物レンズ4により、試料7上に細く集束されて照射される。このとき、走査コイル3によって電子ビーム6が適宜偏向され、これにより電子ビーム6が試料7上を走査したり、試料7上での所定位置にスポット照射される。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an analyzer in the present invention. In the figure,
電子ビーム6が照射された試料7からは、試料7に含まれている元素に応じた特性X線8が発生する。試料7から発生した特性X線8は、分光結晶9を介して検出器11により検出される。
A characteristic X-ray 8 corresponding to an element contained in the sample 7 is generated from the sample 7 irradiated with the
検出器11は、特性X線8の検出結果に基づいて検出信号を処理部17に出力する。検出器11からの検出信号は、処理部17において、増幅や波形整形等の処理が施され、演算制御部18に送られる。
The detector 11 outputs a detection signal to the
電子銃1、加速電極1a、集束レンズ2、走査コイル3、及び対物レンズ4は、装置を構成する鏡筒12内に配置されている。また、試料7は、試料室13内に配置された試料ステージ機構5に載置されている。そして、鏡筒12と試料室13は、それぞれ図示しない排気手段によって内部が排気されて真空引きされる。電子ビーム6が試料7に照射される際には、鏡筒12内及び試料室13内は、それぞれ所定の真空度に真空引きされた状態となっている。
The
鏡筒12内の集束レンズ2、走査コイル3、及び対物レンズ4によって電子光学系23が構成されている。そして、電子銃1、加速電極1a、及び当該電子光学系23は、駆動部14によってそれぞれ駆動される。
An electron
分光結晶9と検出器11は、駆動機構10に取り付けられている。この駆動機構10によって、分光結晶9及び検出器11は、連動して所定の方向に動かされることとなる。そして、駆動機構10は、駆動部15によって駆動される。
The spectroscopic crystal 9 and the detector 11 are attached to a
分光結晶9の動きについて詳述すると、定性分析、面分析、及び線分析の対象とされた元素の特性X線のピーク強度が得られる位置に対応して分光結晶9の波長掃引幅が設定されており、この波長掃引幅内において分光結晶9が低速移動しながら検出器11で検出されたX線を計数して、ピークの検出が行われることとなる。そして、当該波長掃引幅から外れた領域においては、X線の計数は行われることなく分光結晶9は高速移送されることとなる。なお、当該波長掃引幅は、検出される特性X線の回折次数に応じて上記7式により算出されて設定される。 The movement of the spectroscopic crystal 9 will be described in detail. The wavelength sweep width of the spectroscopic crystal 9 is set corresponding to the position where the peak intensity of the characteristic X-ray of the element subjected to the qualitative analysis, the surface analysis, and the line analysis is obtained. The X-rays detected by the detector 11 are counted while the spectral crystal 9 moves at a low speed within the wavelength sweep width, and the peak is detected. And in the area | region remove | deviated from the said wavelength sweep width | variety, the spectral crystal 9 will be transferred at high speed, without counting X-rays. The wavelength sweep width is calculated and set according to the above equation 7 according to the diffraction order of the characteristic X-ray to be detected.
試料7を載置する試料ステージ機構5は、駆動部16によって駆動される。これにより、試料7は、水平方向、垂直方向、傾斜方向、及び回転方向に移動することとなる。
The sample stage mechanism 5 on which the sample 7 is placed is driven by the
上記各駆動部14〜16及び処理部17は、演算制御部18に接続されている。さらに、この演算制御部18には記憶部19が接続されているとともに、表示部21及び入力部22が接続されている。演算制御部18は、本分析装置の各構成要素の制御を行うとともに、当該制御を実行する上で必要となる演算を行う。
The drive units 14 to 16 and the
記憶部19には、分析実行時に必要とされる分析対象元素の特性X線の波長と分光位置L(高次のものを含む)、分析対象の元素ごとの1次線の波長掃引幅W1、及び上記7式等の必要な演算式が格納されている。 The storage unit 19 stores the characteristic X-ray wavelength and spectral position L (including higher-order elements) of the analysis target element required when performing the analysis, the wavelength sweep width W1 of the primary line for each analysis target element, In addition, necessary arithmetic expressions such as the above seven expressions are stored.
表示部21は、LCDやCRT等の表示装置からなり、実行された分析の分析結果等を必要に応じて表示する。また、入力部22は、マウスやジョイスティック等のポインティングデバイス及びキーボード等を備えている。本分析装置を使用して試料7の分析を行うオペレータは、入力部22を操作することにより、検出対象となる試料を指定したり、分析条件を設定したりすることができる。
The
このような構成からなる分析装置を用いて試料7を定性分析する分析方法について、以下に説明する。 An analysis method for qualitatively analyzing the sample 7 using the analyzer configured as described above will be described below.
まず、鏡筒12内及び試料室13内を、それぞれ所定の真空度に真空引きしておく。その後、演算制御部18によって駆動部14を制御することにより、電子銃1、加速電極1a、及び電子光学系23をそれぞれ所定条件にて駆動する。これにより、試料ステージ機構5に載置された試料7の所定位置に電子ビーム6がスポット照射される。
First, the inside of the
電子ビーム6がスポット照射された試料7からは、特性X線8が発生する。この特性X線8は分光結晶9に入射する。駆動機構10による駆動により、分光結晶9及び検出器11は、連動して所定の方向に動かされ、分光結晶9に入射した特性X線8は分光結晶9の回折条件を満たす位置で回折され、回折後の特性X線8は検出器11によって検出される。
A characteristic X-ray 8 is generated from the sample 7 spot-irradiated with the
分光結晶9は、通常、分析対象となっている元素の1次線のピーク強度が得られる波長掃引幅の起点に高速で移送される。当該起点に分光結晶9が到達した後、分光結晶9は当該波長掃引幅内においてその終点まで低速で移動しながら検出器11で検出したX線を計数する。これにより、当該1次線のピーク位置を見つけることができ、該ピーク位置に分光結晶9を設定して、所定時間計数することにより、当該1次線のピーク強度を取得することができる。 The spectroscopic crystal 9 is usually transferred at high speed to the starting point of the wavelength sweep width where the peak intensity of the primary line of the element to be analyzed is obtained. After the spectroscopic crystal 9 reaches the starting point, the spectroscopic crystal 9 counts X-rays detected by the detector 11 while moving at a low speed to the end point within the wavelength sweep width. Thereby, the peak position of the primary line can be found, and the peak intensity of the primary line can be acquired by setting the spectroscopic crystal 9 at the peak position and counting for a predetermined time.
得られた1次線のピーク強度を基に、当該元素の濃度を適切に算出することができる場合には、この元素に関する定量分析は終了することとなるが、当該1次線のピーク強度が他の元素の特性X線強度と重なり合っていたり、検出値が高すぎたりして当該濃度を適切に算出することができない場合がある。 If the concentration of the element can be appropriately calculated based on the obtained peak intensity of the primary line, the quantitative analysis for this element is completed, but the peak intensity of the primary line is In some cases, the concentration cannot be calculated properly because it overlaps with the characteristic X-ray intensity of another element or the detection value is too high.
この場合には、当該元素の1次線より高次となる高次線のピーク強度を取得して濃度分析を行うこととなる。そして、高次線として2次線(2次の特性X線)のピーク強度を検出する際には、分光結晶9は当該元素の2次線のピーク強度が得られる波長掃引幅の起点に高速で移送される。当該起点に分光結晶9が到達した後、分光結晶9は当該波長掃引幅内においてその終点まで低速で移動しながら検出器11で検出したX線を計数する。これにより、当該2次線のピーク強度を見つけることができ、該ピーク強度に分光結晶9を設定して、所定時間計数することにより、当該2次線のピーク強度を取得することができる。 In this case, the concentration analysis is performed by obtaining the peak intensity of the higher order line that is higher than the primary line of the element. When detecting the peak intensity of a secondary line (secondary characteristic X-ray) as a high-order line, the spectroscopic crystal 9 is fast at the starting point of the wavelength sweep width at which the peak intensity of the secondary line of the element is obtained. It is transported by. After the spectroscopic crystal 9 reaches the starting point, the spectroscopic crystal 9 counts X-rays detected by the detector 11 while moving at a low speed to the end point within the wavelength sweep width. Thereby, the peak intensity of the secondary line can be found, and the peak intensity of the secondary line can be acquired by setting the spectral crystal 9 to the peak intensity and counting for a predetermined time.
当該2次線のピーク強度でも当該濃度を適切に算出することができない場合には、上述と同様にして、3次線(3次の特性X線)のピーク強度の検出を行う。 If the concentration cannot be calculated appropriately even with the peak intensity of the secondary line, the peak intensity of the tertiary line (third characteristic X-ray) is detected in the same manner as described above.
そして、分析の対象とされた元素の特性X線の適正なピーク強度を取得できる回折次数の特性X線を用いて取得された適正なピーク値を基に、当該元素の濃度を適切に算出する。 Then, the concentration of the element is appropriately calculated based on the appropriate peak value acquired using the characteristic X-ray of the diffraction order that can acquire the appropriate peak intensity of the characteristic X-ray of the element to be analyzed. .
なお、線分析と面分析は、分析の対象とされた元素の特性X線のピーク位置に分光結晶9を設定した状態で、試料7上の所定の位置に電子ビーム6をスポット照射しておき、試料ステージ機構5を駆動部16によって駆動することにより、試料7を1次元(線分析)又は2次元(面分析)に走査しながら、該特性X線のピーク強度を測定するものである。これによって、該元素の試料7上の1次元分布の測定(線分析)や2次元分布の測定(面分析)を行うことができる。
In the line analysis and the surface analysis, the
線分析と面分析においても定量分析と同様に、分析対象とされた元素の適正な回折次数の特性X線を用いる。そして、回折次数に応じた波長掃引幅で分光結晶9を起点から終点まで低速で移動しながら検出器11で検出したX線を計数し、対応する回折次線の特性X線のピーク位置を見つけるが、このピーク位置の見つけ方は、上述した定量分析で用いたものと同一の方法である。 In the line analysis and the surface analysis, similarly to the quantitative analysis, characteristic X-rays having appropriate diffraction orders of the elements to be analyzed are used. The X-rays detected by the detector 11 are counted while moving the spectroscopic crystal 9 at a low speed from the start point to the end point with a wavelength sweep width corresponding to the diffraction order, and the peak position of the characteristic X-ray of the corresponding diffraction order line is found. However, the method for finding this peak position is the same as that used in the quantitative analysis described above.
ここで、上記の各回折次数での特性X線のピーク強度の検出時における分光結晶9の波長掃引幅は、当該特性X線の回折次数に応じて変化させることとする。すなわち、この波長掃引幅は、当該元素の特性X線の回折次数が高くなるのに応じて狭く設定することとなる。 Here, the wavelength sweep width of the spectral crystal 9 at the time of detecting the peak intensity of the characteristic X-ray at each diffraction order is changed according to the diffraction order of the characteristic X-ray. That is, the wavelength sweep width is set narrower as the diffraction order of the characteristic X-ray of the element increases.
具体的には、1次の特性X線に対応する分光結晶9の波長掃引幅をW1、n次の特性X線に対応する分光結晶9の波長掃引幅をWn、1次と該n次の特性X線の分光結晶による回折角度をそれぞれΘ1,Θnとしたときに、当該n次の特性X線に対応する分光結晶9の波長掃引幅Wnを、上記7式である
Wn=(cosΘn/cosΘ1)*W1
の式に基づいて設定する。
Specifically, the wavelength sweep width of the spectral crystal 9 corresponding to the primary characteristic X-ray is W 1 , the wavelength sweep width of the spectral crystal 9 corresponding to the n-order characteristic X-ray is W n , the primary and the n When the diffraction angle of the next characteristic X-ray by the spectral crystal is Θ 1 and Θ n , respectively, the wavelength sweep width W n of the spectral crystal 9 corresponding to the n-th characteristic X-ray is expressed by the above-mentioned equation (7). n = (cos Θ n / cos Θ 1 ) * W 1
Set based on the formula.
この波長掃引幅Wnの算出及び設定は、演算制御部18が、記憶部19から必要なデータ及び上記7式を読み出して実行する。ここで、記憶部19には、上述のごとく、分析実行時に必要とされる分析対象元素の特性X線の波長と分光位置L(高次のものを含む)、分析対象の元素ごとの1次線の波長掃引幅W1、及び上記7式等の必要な演算式が格納されている。
The calculation and setting of the wavelength sweep width W n is executed by the
演算制御部18は、特性X線の回折次数に応じて設定された分光結晶9の波長掃引幅Wnに基づいて駆動部15を制御する。これにより駆動機構10が駆動制御され、分光結晶9が、回折次数nに対応する当該波長掃引幅Wnに基づいて移動することとなり、検出器11もこれに対応して動かされる。
The
このように本発明においては、試料から発生する特性X線の回折次数に応じて、分光結晶の波長掃引幅を変化させるようにする。 Thus, in the present invention, the wavelength sweep width of the spectral crystal is changed according to the diffraction order of the characteristic X-ray generated from the sample.
よって、高次の特性X線のピーク強度検出時には分光結晶の波長掃引幅を狭く設定することができ、効率良く分析を行うことができる。 Therefore, the wavelength sweep width of the spectroscopic crystal can be set narrow when detecting the peak intensity of high-order characteristic X-rays, and analysis can be performed efficiently.
1…電子銃、1a…加速電極、2…集束レンズ、3…走査コイル、4…対物レンズ、5…試料ステージ機構、6…電子ビーム(荷電粒子ビーム)、7…試料、8…特性X線、9…分光結晶、10…駆動機構、11…検出器、15…駆動部、17…処理部、18…演算処理部、19…記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Wn=(cosΘn/cosΘ1)*W1
の式に基づいて設定することを特徴とする請求項1記載の分析方法。 The wavelength sweep width corresponding to the first-order characteristic X-ray is W 1 , the diffraction angle of the first-order characteristic X-ray by the spectral crystal is Θ 1 , the wavelength sweep width corresponding to the n-th-order characteristic X-ray is W n , When the diffraction angle of the n-order characteristic X-ray by the spectral crystal is Θ n , the wavelength sweep width W n corresponding to the n-order characteristic X-ray is
W n = (cos Θ n / cos Θ 1 ) * W 1
The analysis method according to claim 1, wherein the analysis method is set based on the following formula.
Wn=(cosΘn/cosΘ1)*W1
の式に基づいて設定することを特徴とする請求項4記載の分析装置。 The wavelength sweep width corresponding to the first-order characteristic X-ray is W 1 , the diffraction angle of the first-order characteristic X-ray by the spectral crystal is Θ 1 , the wavelength sweep width corresponding to the n-th-order characteristic X-ray is W n , When the diffraction angle of the n-order characteristic X-ray by the spectral crystal is Θ n , the wavelength sweep width W n corresponding to the n-order characteristic X-ray is
W n = (cos Θ n / cos Θ 1 ) * W 1
The analyzer according to claim 4, wherein the analyzer is set based on the following formula.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004008677A JP4365687B2 (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | Analysis method and analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004008677A JP4365687B2 (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | Analysis method and analyzer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005201781A true JP2005201781A (en) | 2005-07-28 |
JP4365687B2 JP4365687B2 (en) | 2009-11-18 |
Family
ID=34821926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004008677A Expired - Lifetime JP4365687B2 (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | Analysis method and analyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4365687B2 (en) |
-
2004
- 2004-01-16 JP JP2004008677A patent/JP4365687B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4365687B2 (en) | 2009-11-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5320807B2 (en) | Wavelength dispersive X-ray spectrometer | |
JP5159068B2 (en) | Total reflection X-ray fluorescence analyzer | |
US10613043B2 (en) | Method and apparatus for sample analysis | |
JP2004184314A (en) | X-ray fluorescence analytical device | |
JP6025857B2 (en) | Spectroscopic element and charged particle beam apparatus using the same | |
EP3671191B1 (en) | Calibration method executed in an analysis device | |
US20090052620A1 (en) | Apparatus and Method for X-Ray Analysis of Chemical State | |
JP2009121841A (en) | Combined electron spectrometer and electron spectroscopy method | |
WO2017006383A1 (en) | X-ray fluorescence analysis device, and spectrum display method used in same | |
EP3745122B1 (en) | X-ray analyzer | |
JP2002189004A (en) | X-ray analyzer | |
JPH05113418A (en) | Surface analyzing apparatus | |
US20150012229A1 (en) | Sample analysis apparatus, non-transitory computer-readable recording medium and sample analysis method | |
JP6808693B2 (en) | X-ray analyzer and counting rate correction method | |
JP5069078B2 (en) | Analysis method using X-ray spectrum | |
JP4365687B2 (en) | Analysis method and analyzer | |
JP4349146B2 (en) | X-ray analyzer | |
JP2006118940A (en) | Method and device for detecting obliquely emitted x-ray | |
JP5373368B2 (en) | X-ray analyzer using electron beam | |
WO2018100873A1 (en) | X-ray fluorescence analyzer | |
JP2010286288A (en) | Control method for x-ray spectrometer, and x-ray spectrometer using the same | |
JP2002062270A (en) | Method of displaying face analysis data in surface analyzer using electron beam | |
JP2006275901A (en) | Device and method for crystal evaluation | |
JP7457607B2 (en) | Soft X-ray spectrometer and analysis method | |
JPH0719969A (en) | Method and device for measuring stress |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060721 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080707 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090428 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090623 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090811 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090821 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120828 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4365687 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120828 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130828 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130828 Year of fee payment: 4 |