JP2006133019A - Method and apparatus for analyzing sample using transmission electron microscope or scanning type transmission electron microscope - Google Patents

Method and apparatus for analyzing sample using transmission electron microscope or scanning type transmission electron microscope Download PDF

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壮俊 渡邉
Mitsuru Otsuka
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the state analysis of a sample in a two-dimensional image with an improved S/N ratio by the amount of irradiation of electron rays for restraining damage by irradiating the sample with electron rays. <P>SOLUTION: A method for analyzing a sample using the energy filter of a transmission electron microscope or a scanning type transmission electron microscope comprises a step for irradiating a desired observation region with electrons; a process for obtaining an EELS spectrum by making the spectral diffraction of the energy of electrons through the sample by the energy filter; a step for obtaining the position and intensity of peaks by plasmon loss electrons in the EELS spectrum; and a step for obtaining the two-dimensional image with the position and intensity of peaks in the plasmon loss electrons as color information and luminance information. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、透過電子顕微鏡(TEM)又は走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いて、透過した電子のエネルギーを分光して試料を分析する方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for analyzing a sample by analyzing the energy of transmitted electrons using a transmission electron microscope (TEM) or a scanning transmission electron microscope (STEM).

透過電子顕微鏡及び走査型透過電子顕微鏡におけるエネルギーフィルターを用いた分析では、試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光して電子エネルギー損失分光スペクトル(Electron Energy Loss Spectroscopy,以下、「EELSスペクトル」)を得ることで、元素分析やその状態分析が可能である。EELSスペクトルには、エネルギー損失なしに試料を透過したゼロ・ロス電子、価電子や自由電子のプラズモンを励起させたプラズモン・ロス電子、試料中の原子の内殻電子を励起させたコア・ロス電子、連続X線を励起させた連続エネルギー・ロス電子等を含む。   In the analysis using the energy filter in the transmission electron microscope and the scanning transmission electron microscope, the energy of the electrons transmitted through the sample is dispersed by the energy filter, and the electron energy loss spectroscopy spectrum (hereinafter referred to as “EELS spectrum”). Therefore, elemental analysis and state analysis are possible. The EELS spectrum includes zero-loss electrons that have passed through the sample without energy loss, plasmon-loss electrons that have excited plasmons of valence electrons and free electrons, and core-loss electrons that have excited core electrons of atoms in the sample. , Including continuous energy loss electrons excited by continuous X-rays.

したがって、元素分析では元素固有のコア・ロス電子のピークを分析することで元素同定を行うことが可能である。また、状態分析ではコア・ロス吸収端から数十eV程度のエネルギー損失を受けた電子による微細構造を持つようなピーク(Energy Loss Near Edge Structure,以下、「ELNESピーク」)は、その元素の価電子状態を反映することを利用して結合状態を評価することが可能である。更に、プラズモン・ロス電子のピークは主にバルクプラズモンや表面プラズモンの励起により、これらプラズモン励起から結合状態に係わる価電子や自由電子の密度や複素誘電関数などの物性値を評価することが可能である。   Therefore, in elemental analysis, element identification can be performed by analyzing the core loss electron peak specific to the element. In the state analysis, peaks that have a fine structure due to electrons that have received energy loss of several tens of eV from the core loss absorption edge (Energy Loss Near Edge Structure, hereinafter referred to as “ELNES peak”) It is possible to evaluate the binding state using the reflection of the electronic state. Furthermore, the plasmon loss electron peak can be evaluated mainly by excitation of bulk plasmon and surface plasmon, and physical properties such as valence and free electron density and complex dielectric function related to the bonding state can be evaluated from plasmon excitation. is there.

一般に、透過電子顕微鏡におけるエネルギーフィルターを用いた分析方法には、(1)所望の観察領域に電子を照射し、透過した電子のEELSスペクトルを測定し、そのスペクトル解析から照射領域全体の分析を行う方法と、(2)所望の観察領域に電子を照射し、透過した電子をエネルギーフィルターで分光し、任意のエネルギー幅の任意の損失エネルギーを持つ電子を結像させたTEM像(以下、「エネルギーフィルターTEM像」)をシンチレーターと冷却CCDカメラなどによる高感度2次元検出器で取得する方法がある。   In general, in an analysis method using an energy filter in a transmission electron microscope, (1) an electron is irradiated on a desired observation region, an EELS spectrum of the transmitted electron is measured, and the entire irradiation region is analyzed from the spectrum analysis. And (2) a TEM image (hereinafter referred to as “energy”) in which electrons are irradiated to a desired observation region, the transmitted electrons are dispersed with an energy filter, and electrons having an arbitrary loss energy with an arbitrary energy width are imaged. There is a method of acquiring a filter TEM image ") with a highly sensitive two-dimensional detector such as a scintillator and a cooled CCD camera.

また、走査型透過電子顕微鏡におけるエネルギーフィルターを用いた分析方法には、電子を試料上に照射・走査し、各照射点を透過した電子のEELSスペクトルをエネルギーフィルターによって取得することで、微小領域でのEELSスペクトルのスペクトル解析や、任意のエネルギー幅を持つ電子によるラインプロファイル及びマッピング像を得る方法がある。   In addition, the analysis method using an energy filter in a scanning transmission electron microscope irradiates and scans a sample with electrons, and acquires an EELS spectrum of the electrons transmitted through each irradiation point by an energy filter. There are spectral analysis of the EELS spectrum and a method of obtaining a line profile and mapping image by electrons having an arbitrary energy width.

通常、上記の分析方法によるEELSスペクトルを用いた2次元イメージの取得方法は任意のエネルギー幅の強度を用いた方法であり、固有の損失エネルギーに現れる各元素のコア・ロス吸収端のマッピング像を得ることは有効である。しかし、価電子状態の違いはELNESピークにおいてピークシフトとして現れるため、任意のエネルギーでのELNESピークの強度マッピングでは価電子状態の違いが正確に反映されない。これを解決する方法として、着目する元素のコア・ロス吸収端近傍のELNESピークを検出し、そのコア・ロス吸収端からELNESピークまでのエネルギー差を求め、その値のマッピング像を得る方法が考案されている(下記特許文献1参照)。
特開2001−124709号公報
Usually, the method for acquiring a two-dimensional image using the EELS spectrum by the above analysis method is a method using an intensity of an arbitrary energy width, and a mapping image of the core loss absorption edge of each element appearing in a specific loss energy is obtained. It is effective to get. However, since the difference in valence state appears as a peak shift in the ELNES peak, the intensity mapping of the ELNES peak at an arbitrary energy does not accurately reflect the difference in valence state. As a method for solving this problem, a method is proposed in which an ELNES peak in the vicinity of the core loss absorption edge of the element of interest is detected, an energy difference from the core loss absorption edge to the ELNES peak is obtained, and a mapping image of the value is obtained. (See Patent Document 1 below).
JP 2001-124709 A

上記のように、透過電子顕微鏡及び走査型透過電子顕微鏡とエネルギーフィルターを組み合わせることによって取得したEELSスペクトルから、ナノメートルオーダーの元素分析並びに状態分析が可能である。更に近年、高感度2次元検出器や電子線走査の機能によってEELSスペクトルの強度マッピングによる2次元イメージの取得が実現されている。   As described above, elemental analysis and state analysis on the nanometer order are possible from an EELS spectrum obtained by combining a transmission electron microscope and a scanning transmission electron microscope with an energy filter. Furthermore, in recent years, acquisition of a two-dimensional image by intensity mapping of an EELS spectrum has been realized by a high-sensitivity two-dimensional detector and an electron beam scanning function.

しかしながら、EELSスペクトルの強度のマッピングによる2次元イメージは、コア・ロス吸収端による元素分析のように、特定の損失エネルギーにおいて強度に違いのある場合には有効であるが、ELNESピークによる状態分析のように、状態の差がピークシフトとして現れる場合には、積分強度の差が無ければコントラストとして検出出来ない。   However, the two-dimensional image by mapping the intensity of the EELS spectrum is effective when there is a difference in intensity at a specific loss energy, such as elemental analysis by the core loss absorption edge, but the state analysis by the ELNES peak is effective. Thus, when the difference in state appears as a peak shift, it cannot be detected as contrast unless there is a difference in integrated intensity.

図8は、従来の分析方法におけるEELSスペクトルからのプラズモン・ロス電子の信号抽出を説明する為の図であり、図9は、従来の分析方法により取得した2次元イメージを説明する為の図である。   FIG. 8 is a diagram for explaining signal extraction of plasmon loss electrons from an EELS spectrum in a conventional analysis method, and FIG. 9 is a diagram for explaining a two-dimensional image acquired by a conventional analysis method. is there.

積分強度(Sα,Sβ)に差が有ったとしても、図8及び図9に示すようにその状態の違いを正確に反映した2次元イメージを得ることが出来ない。 Even if there is a difference in the integral intensities (S α , S β ), a two-dimensional image that accurately reflects the difference in the state cannot be obtained as shown in FIGS.

また、EELSスペクトルはその強度が損失エネルギーに対して指数関数的に減少する為に、コア・ロス吸収端においても、着目する元素によって損失エネルギーが大きい場合は、そのピーク強度も同様に信号が弱くなる。更に、そこからELNESのピークを検出し、そのエネルギー差をマッピングするにはS/Nが低い。また、コア・ロス吸収端を用いた元素マッピングを行うにも数%以上の濃度が必要となってくる。   In addition, since the intensity of the EELS spectrum decreases exponentially with respect to the loss energy, when the loss energy is large depending on the element of interest at the core loss absorption edge, the signal is also weak in the peak intensity as well. Become. Furthermore, the S / N is low for detecting the peak of ELNES from there and mapping the energy difference. In addition, a concentration of several percent or more is required to perform element mapping using the core-loss absorption edge.

したがって、上記特許文献1で提案されているコア・ロス吸収端からELNESピークまでのエネルギー差から結合状態の2次元イメージを得る方法では、元素やその濃度によっては不向きな場合がある。着目する元素のコア・ロス吸収端の損失エネルギーが大きく、強度を必要とする場合、(1)電子線照射量を増やすことによって、試料の電子線損傷により状態変化が発生してしまうことや、(2)測定時間を増やすことによって、装置のシステムドリフトによりエネルギー分解能が低下し、ピーク位置の揺らぎやその検出が困難となることが懸念される。また、微量元素が状態に係わる場合、(1)微量の為に短時間や低電子照射量ではコア・ロス吸収端自体が検出されないことや、(2)強度が得られずコア・ロス吸収端及びそのELNESピークが明瞭にピーク検出されないことで、微量元素の状態に違いがあったとしても、状態分析が出来ないことが懸念される。   Therefore, the method for obtaining a two-dimensional image of the bonded state from the energy difference from the core-loss absorption edge to the ELNES peak proposed in Patent Document 1 may not be suitable depending on the element and its concentration. When the loss energy of the core loss absorption edge of the element of interest is large and requires strength, (1) by increasing the electron beam irradiation amount, a state change may occur due to electron beam damage of the sample, (2) By increasing the measurement time, there is a concern that the energy resolution is lowered due to the system drift of the apparatus, and the fluctuation of the peak position and the detection thereof become difficult. In addition, when trace elements are related to the state, (1) the core loss absorption edge itself is not detected in a short time or with a low electron irradiation amount due to the trace amount, and (2) the core loss absorption edge cannot be obtained because of no strength. In addition, since the ELNES peak is not clearly detected, there is a concern that the state analysis cannot be performed even if there is a difference in the state of the trace element.

本発明は、試料への電子線照射ダメージが抑えられる電子線照射量で、S/Nが良く試料の状態分析を2次元イメージとして得ることである。   The present invention is to obtain a two-dimensional image of a state analysis of a sample with a good S / N with an electron beam irradiation dose that can suppress electron beam irradiation damage to the sample.

上記課題を解決する為の本出願に係わる透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡を用いた分析方法の発明は、透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してEELSスペクトルを得る工程と、前記EELSスペクトルにおけるプラズモン・ロス電子によるピークの位置及び強度を得る工程と、前記プラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を色情報及び輝度情報として2次元イメージを得る工程とを有することを特徴とする。
The invention of an analysis method using a transmission electron microscope or a scanning transmission electron microscope according to the present application for solving the above problems is a sample analysis method using an energy filter of a transmission electron microscope or a scanning transmission electron microscope. And
A step of irradiating a desired observation region with electrons, a step of obtaining an EELS spectrum by dispersing the energy of electrons transmitted through the sample with an energy filter, and a position and intensity of a peak due to plasmon loss electrons in the EELS spectrum are obtained. And a step of obtaining a two-dimensional image using the peak position and intensity of the plasmon loss electrons as color information and luminance information.

また、上記分析方法のうち透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してEELSスペクトルを得る工程が、エネルギーフィルターTEM像をエネルギーフィルターの中心エネルギーを掃引しながら連続静止画像又は動画像として取得する工程と、前記取得した連続静止画像又は動画像における各画素での強度変化からEELSスペクトルを形成する工程であることを特徴とする。
Further, among the above analysis methods, a sample analysis method using a transmission electron microscope energy filter,
The step of obtaining the EELS spectrum by dispersing the energy of electrons transmitted through the sample with an energy filter, acquiring the energy filter TEM image as a continuous still image or moving image while sweeping the center energy of the energy filter, and the acquisition This is a step of forming an EELS spectrum from the intensity change at each pixel in the continuous still image or moving image.

また、上記分析方法のうち走査型透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してEELSスペクトルを得る工程が、電子を微少領域上へ照射し観察領域を走査する工程と、透過した電子をエネルギーフィルターにより各照射領域のEELSスペクトルを取得する工程であることを特徴とする。
Further, among the above analysis methods, a sample analysis method using an energy filter of a scanning transmission electron microscope,
A step of irradiating the desired observation region with electrons, a step of obtaining an EELS spectrum by dispersing the energy of electrons transmitted through the sample with an energy filter, a step of irradiating electrons onto a minute region and scanning the observation region; This is a step of acquiring EELS spectra of each irradiation region by using an energy filter for the transmitted electrons.

また、上記分析方法のうち透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してEELSスペクトルを得る工程が、観察領域にライン状の電子ビームを照射し、エネルギーフィルターによりラインに垂直方向にエネルギー分散させたEELSスペクトルイメージを取得する工程と、ライン状の電子ビームをライン垂直方向に走査し全ラインの観察領域のEELSスペクトルを取得する工程であることを特徴とする。
Further, among the above analysis methods, a sample analysis method using a transmission electron microscope energy filter,
The step of irradiating the desired observation region with electrons and the step of obtaining an EELS spectrum by dispersing the energy of electrons transmitted through the sample with an energy filter irradiate the observation region with a line-shaped electron beam. These are a step of acquiring an EELS spectrum image in which energy is dispersed in a direction perpendicular to the line, and a step of acquiring a EELS spectrum in the observation region of all lines by scanning a line-shaped electron beam in the line vertical direction.

更に、上記課題を解決する為の本出願に係わる透過電子顕微鏡装置又は走査型透過電子顕微鏡装置の発明は、試料を透過した電子のエネルギーを分光する分光器、前記分光電子を検出する2次元検出器、及び前記分光電子を2次元検出器表面に結像する電磁レンズ系を有し、エネルギーフィルターTEM像又はEELSスペクトルを得るエネルギーフィルター装置と、前記エネルギーフィルター装置の分光器、電磁レンズ系、及び2次元検出器を駆動して上記EELSスペクトル又は上記TEM像から得られたEELSスペクトルからプラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を得る制御装置と、前記プラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を色情報及び輝度情報に変換し2次元イメージとして形成・表示させるコンピューターとを備えたことを特徴とする。   Further, the invention of a transmission electron microscope apparatus or a scanning transmission electron microscope apparatus according to the present application for solving the above-mentioned problems is a spectroscope for dispersing the energy of electrons transmitted through a sample, and a two-dimensional detection for detecting the spectroscopic electrons. And an energy filter device having an electromagnetic lens system for imaging the spectral electrons on the surface of the two-dimensional detector, obtaining an energy filter TEM image or an EELS spectrum, a spectrometer of the energy filter device, an electromagnetic lens system, and A controller for driving a two-dimensional detector to obtain the peak position and intensity of plasmon loss electrons from the EELS spectrum obtained from the EELS spectrum or the TEM image, and the peak position and intensity of the plasmon loss electron as color information. And a computer that converts to luminance information and forms and displays it as a two-dimensional image Characterized in that was.

本発明の分析方法及び分析装置により、結合状態に係わる価電子や自由電子の密度や複素誘電関数などの物性値に係わるプラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を測定することで、試料への電子線照射ダメージが抑えた電子線照射量で、S/Nが良く試料のプラズモン励起に係わる状態分析を2次元イメージとして得ることが出来る。   By measuring the peak position and intensity of plasmon loss electrons related to physical properties such as the density and complex dielectric function of valence electrons and free electrons related to the bonded state by the analysis method and analyzer of the present invention, A state analysis related to plasmon excitation of a sample can be obtained as a two-dimensional image with a good S / N with an electron beam irradiation dose suppressed by a beam irradiation damage.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の分析方法は、EELSスペクトルのプラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度を色情報並びに輝度情報として取得し、それを2次元イメージとして得る方法である。   The analysis method of the present invention is a method for obtaining the peak position and intensity of plasmon loss electrons in the EELS spectrum as color information and luminance information and obtaining them as a two-dimensional image.

図1は、本発明の分析方法におけるEELSスペクトルからのプラズモン・ロス電子の信号抽出を説明する為の図である。   FIG. 1 is a diagram for explaining signal extraction of plasmon loss electrons from an EELS spectrum in the analysis method of the present invention.

図1において、状態の異なる2つの領域(A,B)におけるEELSスペクトルを併せて示してある。EELSスペクトルには、主にゼロ・ロス電子、プラズモン・ロス電子、コア・ロス電子によるピークが現れるが、本発明では、図1に示すようにゼロ・ロス電子と状態分析に使用する為のプラズモン・ロス電子のピーク(位置δE,δE、強度I,I)を用いる。プラズモン・ロス電子のピーク位置は、コア・ロス吸収端よりも低いエネルギーレベルである。プラズモン・ロス電子には、バルクプラズモンや表面プラズモンの励起によるピークがあり、バルク或いは表面における価電子や自由電子の密度や複素誘電関数などの物性値に係わる。プラズモン励起は、自由電子を有する金属に限らず、半導体や絶縁体でも観測され、これは価電子全体が自由電子のように振動することでプラズモンが励起されることによる。その励起エネルギーEpは、価電子や自由電子の密度n、素電荷e、真空の誘電率ε、電子の質量m、プランク定数hを用いて次式のように表され、電子密度の平方根に比例する。 In FIG. 1, EELS spectra in two regions (A, B) in different states are shown together. In the EELS spectrum, peaks mainly due to zero-loss electrons, plasmon-loss electrons, and core-loss electrons appear. In the present invention, as shown in FIG. 1, plasmons for use in state analysis as shown in FIG. • Loss electron peaks (positions δE A , δE B , intensities I A , I B ) are used. The peak position of plasmon loss electrons is at an energy level lower than that of the core loss absorption edge. The plasmon-loss electron has a peak due to excitation of bulk plasmon or surface plasmon, and is related to a physical property value such as a density of valence electrons or free electrons in the bulk or surface or a complex dielectric function. Plasmon excitation is observed not only in metals having free electrons but also in semiconductors and insulators, and this is because plasmons are excited by oscillation of the entire valence electrons like free electrons. The excitation energy Ep is expressed by the following equation using the density n of valence electrons and free electrons, the elementary charge e, the dielectric constant ε 0 of vacuum, the mass m of electrons, and the Planck constant h, and is expressed as the square root of the electron density. Proportional.

Ep=h/2π・(ne/εm)1/2
したがって、プラズモン・ロス電子のピーク位置から損失エネルギーを求めることで結合状態に係わる価電子や自由電子の密度を評価することが出来る。更に、プラズモン・ロス電子のピークは、励起効率が高く、電子損失エネルギー数十eV以内に観測されるので、S/Nの良い測定が可能であり、またコア・ロス吸収端の測定のように元素によってエネルギーフィルターの分光範囲を変える必要が無い利点がある。また、表面及び界面領域やナノ構造体による固有の電子バンドや量子サイズ効果の反映した違いも評価することが可能である。
Ep = h / 2π · (ne 2 / ε 0 m) 1/2
Therefore, the density of valence electrons and free electrons related to the bonding state can be evaluated by obtaining the loss energy from the peak position of plasmon loss electrons. Furthermore, since the peak of plasmon loss electrons has high excitation efficiency and is observed within an electron loss energy of several tens of eV, it is possible to measure with a good S / N, as in the measurement of the core loss absorption edge. There is an advantage that it is not necessary to change the spectral range of the energy filter depending on the element. It is also possible to evaluate differences reflecting the intrinsic electronic bands and quantum size effects due to the surface and interface regions and nanostructures.

図3は、本発明の分析方法を行う為の分析装置を説明する為の図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining an analysis apparatus for performing the analysis method of the present invention.

先ず、本発明の分析方法では、図3に示すようなエネルギーフィルター装置10を有する透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡01を用いることで、図1に示すようなゼロ・ロス電子とプラズモン・ロス電子のピークを有するEELSスペクトルを測定する。   First, in the analysis method of the present invention, by using a transmission electron microscope or a scanning transmission electron microscope 01 having an energy filter device 10 as shown in FIG. 3, zero loss electrons and plasmon loss as shown in FIG. An EELS spectrum having an electron peak is measured.

図4は、2次元イメージとEELSスペクトルの3次元データを説明する概念図、
図5は、透過電子顕微鏡によるエネルギーフィルターTEM像を説明する概念図、
図6は、走査型透過電子顕微鏡によるSTEM−EELSを説明する概念図、
図7は、位置分解EELS法を説明する概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a two-dimensional image and three-dimensional data of an EELS spectrum.
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an energy filter TEM image by a transmission electron microscope.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating STEM-EELS using a scanning transmission electron microscope.
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating the position-resolved EELS method.

EELSスペクトルの取得方法は、図4に示すように、観察領域X−Y面と損失エネルギー方向Eで表現される3次元データを取得出来れば特に限定は無く、その3次元データから各領域のEELSスペクトルを形成することが可能である。例えば図5に示すように、任意のエネルギー幅(δE)による任意の損失エネルギーのエネルギーフィルターTEM像について、損失エネルギー方向に連続的に撮像することで3次元データを取得する方法や、図6に示すように、観察領域上における任意の位置(δX,δY)のEELSスペクトルについて、観察領域で電子を走査し各照射点で得ることで、3次元データを取得する方法や、図7に示すように、エネルギー分散方向に対して90°の方向(Y方向)の電子のラインビーム(δX)の照射により得られるEELSスペクトルイメージについて、電子のラインビームをエネルギー分散方向(X方向)に観察領域上を走査することで、3次元データを得る方法が挙げられる。   The EELS spectrum acquisition method is not particularly limited as long as the three-dimensional data represented by the observation region XY plane and the loss energy direction E can be acquired as shown in FIG. 4, and the EELS of each region is obtained from the three-dimensional data. It is possible to form a spectrum. For example, as shown in FIG. 5, an energy filter TEM image of an arbitrary loss energy with an arbitrary energy width (δE) is obtained by continuously capturing three-dimensional data in the loss energy direction. As shown in FIG. 7, the EELS spectrum at an arbitrary position (δX, δY) on the observation region is obtained by scanning the electron in the observation region and obtaining it at each irradiation point. Furthermore, for an EELS spectrum image obtained by irradiation of an electron line beam (δX) in a direction 90 ° (Y direction) with respect to the energy dispersion direction, the electron line beam is placed on the observation region in the energy dispersion direction (X direction). There is a method of obtaining three-dimensional data by scanning.

次に、取得したEELSスペクトルから図1に示すようにゼロ・ロス電子のピーク位置からプラズモン・ロス電子のピーク位置までのエネルギー差とそのプラズモン・ロス電子のピーク強度を求める。プラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度を求める方法に限定はなく、極大値を求める演算処理や微分処理やスムージング処理などの公知の数値計算方法を用いればよい。また、複素誘電関数などの物性値を詳しく求める場合、EELSスペクトルのデコンボリューションやフィッティングを行ってもよい。   Next, as shown in FIG. 1, the energy difference from the peak position of the zero-loss electron to the peak position of the plasmon-loss electron and the peak intensity of the plasmon-loss electron are obtained from the acquired EELS spectrum. There is no limitation on the method for obtaining the peak position and intensity of plasmon / loss electrons, and a known numerical calculation method such as arithmetic processing for obtaining a maximum value, differentiation processing or smoothing processing may be used. In addition, when a physical property value such as a complex dielectric function is obtained in detail, EELS spectrum deconvolution or fitting may be performed.

図2は、本発明の分析方法により取得した2次元イメージを説明する為の図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining a two-dimensional image acquired by the analysis method of the present invention.

上記のようにして求めたプラズモン・ロス電子によるピーク位置並びに強度について、それぞれ色情報並びに輝度情報に変換し、図2に示すように2次元イメージを形成させる。   The peak position and intensity due to plasmon loss electrons determined as described above are converted into color information and luminance information, respectively, and a two-dimensional image is formed as shown in FIG.

この時、色情報はプラズモンの励起エネルギーすなわち価電子密度の情報が反映され、輝度情報は同じ価電子密度をもつ原子及び分子の量が反映される。   At this time, the color information reflects the plasmon excitation energy, that is, the information of valence electron density, and the luminance information reflects the amount of atoms and molecules having the same valence electron density.

したがって、本発明の分析方法により、状態分析の2次元イメージを得ることが出来る。   Therefore, a two-dimensional image of state analysis can be obtained by the analysis method of the present invention.

更に、本発明の分析方法を行う為の分析装置を説明する。図3はその一例でポストコラム(Post-Column)型エネルギーフィルター装置10を備えた分析装置の実施形態であり、透過電子顕微鏡及び走査型透過電子顕微鏡として使用することが出来る。   Furthermore, an analyzer for performing the analysis method of the present invention will be described. FIG. 3 shows an embodiment of an analyzer equipped with a post-column type energy filter device 10 as an example, and can be used as a transmission electron microscope and a scanning transmission electron microscope.

電子顕微鏡鏡筒01は、電子を発生させる為の電子銃と加速させる為の加速管02と、電子を集束させる為の集束レンズ03と、走査型透過電子顕微鏡として使用する場合の電子を試料05上で走査させる為の偏向コイル04と、試料05に照射された電子を結像させる為の対物レンズ06と、試料を透過した電子を蛍光板09上に結像させる為の中間レンズ07並びに投影レンズ08と、透過電子顕微鏡像により試料05を観察する為の蛍光板09と、走査型透過電子顕微鏡像を取得する為のHAADF(High-angle annular dark-field,高角度環状暗視野)検出器18とで構成されている。   The electron microscope barrel 01 includes an electron gun for generating electrons, an acceleration tube 02 for accelerating, a focusing lens 03 for focusing the electrons, and electrons used for a scanning transmission electron microscope as a sample 05. A deflection coil 04 for scanning above, an objective lens 06 for imaging the electron irradiated to the sample 05, an intermediate lens 07 and a projection lens for imaging the electron transmitted through the sample on the fluorescent screen 09 08, a fluorescent screen 09 for observing the sample 05 with a transmission electron microscope image, and a HAADF (High-angle annular dark-field) detector 18 for acquiring a scanning transmission electron microscope image It consists of

また、透過電子をエネルギー分光する為のエネルギーフィルター装置10は、電子顕微鏡鏡筒01の下に取付けるポストコラム型のエネルギーフィルターで、入射電子を制限する為の入射絞り11と、透過した電子のエネルギー分光を行う為の磁気プリズムによる分光器12と、分光された電子のエネルギーを選択する為のエネルギースリット13と、分光された電子を2次元検出器15上に結像させる為の電磁レンズ系である多極子レンズ系14と、分光された透過電子顕微鏡像やEELSスペクトルを検出するための2次元検出器15から構成されている。更に、このエネルギーフィルター装置10には、エネルギーフィルター装置10を駆動させる為のエネルギーフィルター制御装置16と2次元検出器15により得られる画像を処理するための画像処理用コンピューター17が接続されている。尚、電子顕微鏡鏡筒01内にエネルギーフィルター装置を組み込んだインコラム(In-Column)型のエネルギーフィルター装置であっても構わない。   The energy filter device 10 for energy spectroscopy of the transmitted electrons is a post column type energy filter attached under the electron microscope barrel 01. The incident aperture 11 for limiting the incident electrons and the energy of the transmitted electrons. A spectroscope 12 using a magnetic prism for performing spectroscopy, an energy slit 13 for selecting the energy of the dispersed electrons, and an electromagnetic lens system for forming an image of the dispersed electrons on the two-dimensional detector 15. A multipole lens system 14 and a two-dimensional detector 15 for detecting a dispersed transmission electron microscope image and an EELS spectrum are included. Further, an energy filter control device 16 for driving the energy filter device 10 and an image processing computer 17 for processing an image obtained by the two-dimensional detector 15 are connected to the energy filter device 10. An in-column type energy filter device in which the energy filter device is incorporated in the electron microscope barrel 01 may be used.

以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、EELSスペクトルの測定方法やプラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度の測定方法、また、本発明の分析方法を実施する為の分析装置の構成には自由に変えることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. However, the present invention is not limited to the examples, and the EELS spectrum measurement method, the plasmon loss electron peak position and intensity measurement method, and the present invention. It is possible to freely change the configuration of the analysis apparatus for performing the analysis method.

(第1の実施例)
本実施例は、透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用い、金属微粒子並びに部分的にダイヤモンドライクカーボン(以下、DLC)を含むアモルファスカーボン膜について、プラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度から状態分析の2次元イメージとして得た一例である。
(First embodiment)
In this example, an energy filter of a transmission electron microscope is used, and an amorphous carbon film containing metal fine particles and partially diamond-like carbon (hereinafter referred to as DLC) is analyzed in two dimensions from the peak position and intensity of plasmon loss electrons. It is an example obtained as an image.

実施例において本発明の分析方法を実施する為に、図3と同様の透過電子顕微鏡を用いた。本実施例で使用した透過電子顕微鏡は、電子顕微鏡鏡筒01内に、電子を発生させる為の電界放出型の電子銃並びに300keVに加速する為の加速管02、電子を集束させる為の集束レンズ03と、走査電子顕微鏡として使用する場合の電子を試料05上で走査させる為の偏向コイル04と、試料05に照射された電子を結像させる為の対物レンズ06と、試料を透過した電子を蛍光板09上に結像させる為の中間レンズ07並びに投影レンズ08と、透過電子顕微鏡像により試料05を観察する為の蛍光板09から構成されている。   In order to carry out the analysis method of the present invention in the examples, the same transmission electron microscope as in FIG. 3 was used. The transmission electron microscope used in the present embodiment includes a field emission electron gun for generating electrons, an acceleration tube 02 for accelerating to 300 keV, and a focusing lens for focusing electrons in an electron microscope barrel 01. 03, a deflection coil 04 for scanning electrons on the sample 05 when used as a scanning electron microscope, an objective lens 06 for imaging the electrons irradiated on the sample 05, and electrons transmitted through the sample It comprises an intermediate lens 07 and a projection lens 08 for forming an image on the fluorescent screen 09, and a fluorescent screen 09 for observing the sample 05 with a transmission electron microscope image.

また、本実施例で用いたエネルギーフィルター装置10は、電子顕微鏡鏡筒01の下に取付けるポストコラム型のエネルギーフィルターで、入射電子を制限する為の入射絞り11と、透過した電子のエネルギー分光を行う為の磁気プリズムによる分光器12と、分光された電子のエネルギーを選択する為のエネルギースリット13と、分光された電子を2次元検出器15上に結像させる為の多極子レンズ系14と、シンチレーターと光ファイバープレートと冷却CCDカメラ(2048×2048)で構成された2次元検出器15から構成されている。   The energy filter device 10 used in this embodiment is a post-column type energy filter attached under the electron microscope barrel 01, and includes an entrance diaphragm 11 for limiting incident electrons and energy spectroscopy of transmitted electrons. A spectroscope 12 by a magnetic prism for performing, an energy slit 13 for selecting the energy of the dispersed electrons, a multipole lens system 14 for forming an image of the dispersed electrons on the two-dimensional detector 15, and The two-dimensional detector 15 includes a scintillator, an optical fiber plate, and a cooled CCD camera (2048 × 2048).

更に、透過電子顕微鏡の駆動させる為の制御装置(不図示)以外に、このエネルギーフィルター装置10を駆動させる為のエネルギーフィルター制御装置16と2次元検出器15により得られる画像を処理するための画像処理用コンピューター17が接続されている。   Further, in addition to a control device (not shown) for driving the transmission electron microscope, an image for processing an image obtained by the energy filter control device 16 for driving the energy filter device 10 and the two-dimensional detector 15. A processing computer 17 is connected.

以下に、上記透過電子顕微鏡を用いて実施した分析について説明する。本実施例は、図5に示すように、任意のエネルギー幅(δE)による任意の損失エネルギーのエネルギーフィルターTEM像について、損失エネルギー方向に連続的に撮像することで3次元データを取得する方法である。   Below, the analysis implemented using the said transmission electron microscope is demonstrated. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, an energy filter TEM image of an arbitrary loss energy with an arbitrary energy width (δE) is acquired by continuously capturing three-dimensional data in the loss energy direction. is there.

先ず、通常の蛍光板09上でのTEM観察により所望の観察領域を選択し、蛍光板09を電子光路上から退避させ、透過電子をエネルギーフィルター装置10へ導入し、分光器12により電子をエネルギー分光し、ゼロ・ロス像を観察しエネルギーフィルターTEM像が観察されることを確認した。   First, a desired observation region is selected by TEM observation on a normal fluorescent screen 09, the fluorescent screen 09 is retracted from the electron optical path, transmitted electrons are introduced into the energy filter device 10, and the spectrometer 12 performs energy spectroscopy of the electrons. The zero-loss image was observed to confirm that the energy filter TEM image was observed.

次に、エネルギーフィルターTEM像を、エネルギースリット13によるエネルギー幅1eV、一つの撮像時間を5秒で取得する条件において、損失エネルギーを−2eVから98eVまで、1eVステップでエネルギースリット13の中心エネルギーを掃引(スウィープ)しながら連続静止画像(2×2のビニング)を取得した。   Next, on the condition that the energy filter TEM image is acquired with an energy width of 1 eV by the energy slit 13 and one imaging time in 5 seconds, the loss energy is swept from -2 eV to 98 eV in 1 eV step, and the center energy of the energy slit 13 is swept. A continuous still image (2 × 2 binning) was acquired while (sweep).

そして、全ての画像を画像処理用コンピューター17に保存し、全ての画像から損失エネルギーに対する各画素での強度変化を抽出し、各画素でのEELSスペクトルを形成した。更に、各EELSスペクトルからゼロ・ロス電子のピークとプラズモン・ロス電子のピーク位置を微分により求め、そこからプラズモン・ロス電子の強度を求めた。   Then, all images were stored in the image processing computer 17, and intensity changes at each pixel with respect to loss energy were extracted from all images to form an EELS spectrum at each pixel. Further, the peak of zero-loss electron and the peak position of plasmon-loss electron were obtained from each EELS spectrum by differentiation, and the intensity of plasmon-loss electron was obtained therefrom.

最後に、プラズモン・ロス電子のピーク位置を色情報に変換し、そのピーク強度をその色の輝度情報に変換することで、試料の価電子及び自由電子の密度を反映させた2次元イメージとして得ることが出来た。   Finally, the peak position of plasmon-loss electrons is converted into color information, and the peak intensity is converted into luminance information of the color, thereby obtaining a two-dimensional image reflecting the density of valence electrons and free electrons of the sample. I was able to.

上記分析によってアモルファスカーボン膜中の金属微粒子並びにアモルファスカーボン膜中に部分的に存在するDLCについて、状態の違いとして2次元イメージとして観察することが出来た。   According to the above analysis, the metal fine particles in the amorphous carbon film and the DLC partially existing in the amorphous carbon film could be observed as a two-dimensional image as a difference in state.

(第2の実施例)
本実施例は、走査型透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用い、第1の実施例と同じ金属微粒子並びに部分的にDLCを含むアモルファスカーボン膜について、プラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度から状態分析の2次元イメージとして得た一例である。
(Second embodiment)
In this example, an energy filter of a scanning transmission electron microscope is used to analyze the state of the same metal fine particle as in the first example and an amorphous carbon film partially containing DLC from the peak position and intensity of plasmon loss electrons. It is an example obtained as a two-dimensional image.

本実施例においても第1の実施例と同じ透過電子顕微鏡を用い、偏向コイル04及びHAADF検出器18を駆動し走査型透過電子顕微鏡として使用した。   Also in this example, the same transmission electron microscope as in the first example was used, and the deflection coil 04 and the HAADF detector 18 were driven and used as a scanning transmission electron microscope.

以下に、走査型透過電子顕微鏡を用いて実施した分析について説明する。本実施例は、図6に示すように、観察領域上における任意の位置(δX,δY)の微少領域のEELSスペクトルについて、観察領域で電子を走査し微少領域の各照射点で得ることで、3次元データを取得する方法である。   Below, the analysis performed using the scanning transmission electron microscope is demonstrated. In this example, as shown in FIG. 6, an EELS spectrum of a minute region at an arbitrary position (δX, δY) on the observation region is obtained by scanning electrons in the observation region and obtaining each irradiation point in the minute region. This is a method for acquiring three-dimensional data.

先ず、試料05表面上に細く絞った電子を照射並びに偏向コイル04による走査を行い、高角度に散乱・透過した電子をHAADF検出器18により検出し、通常の走査型透過電子顕微鏡観察によって所望の観察領域を選択した。また、散乱を受けていない透過電子をエネルギーフィルター装置10へ導入し、分光器12により電子をエネルギー分光し、EELSスペクトルを2次元検出器15により測定されることを確認した。尚、蛍光板09は走査型透過電子顕微鏡観察では使用しないため、電子光路上から退避させてある。   First, finely focused electrons on the surface of the sample 05 are irradiated and scanned by the deflection coil 04, and electrons scattered and transmitted at a high angle are detected by the HAADF detector 18, and a desired scanning electron microscope observation is performed. The observation area was selected. In addition, the transmitted electrons that were not scattered were introduced into the energy filter device 10, the electrons were subjected to energy spectroscopy by the spectrometer 12, and it was confirmed that the EELS spectrum was measured by the two-dimensional detector 15. Since the fluorescent screen 09 is not used in the scanning transmission electron microscope observation, it is retracted from the electron optical path.

次に、各照射領域のEELSスペクトルの測定時間を0.01秒とし、所望の観察領域512×512に分割し、全ての照射領域についてEELSスペクトルを取得した。   Next, the measurement time of the EELS spectrum of each irradiation region was set to 0.01 seconds, and the EELS spectrum was acquired for all irradiation regions by dividing the observation region into desired observation regions 512 × 512.

そして、全てのEELSスペクトルを画像処理用コンピューター17に保存し、全てのEELSスペクトルからゼロ・ロス電子のピークとプラズモン・ロス電子のピーク位置を微分により求め、そこからプラズモン・ロス電子の強度を求めた。   Then, all the EELS spectra are stored in the image processing computer 17, and the zero-loss electron peak and the plasmon-loss electron peak position are obtained from all the EELS spectra by differentiation, and the intensity of the plasmon-loss electron is obtained therefrom. It was.

最後に、第1の実施例と同様に、プラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度から試料の価電子及び自由電子の密度を反映させた2次元イメージとして得ることが出来た。また、HAADF検出器を用いたZコントラスト像と比較することで、状態の量と平均原子数密度を比較することが出来た。   Finally, as in the first embodiment, it was possible to obtain a two-dimensional image reflecting the density of valence electrons and free electrons of the sample from the peak position and intensity of plasmon loss electrons. Moreover, by comparing with a Z contrast image using a HAADF detector, it was possible to compare the amount of state and the average atom number density.

(第3の実施例)
本実施例は、透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用い、第2の実施例と同じ金属微粒子並びに部分的にDLCを含むアモルファスカーボン膜について、プラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度から状態分析の2次元イメージとして得た一例である。
(Third embodiment)
This example uses a transmission electron microscope energy filter, and the two-dimensional state analysis of the same fine metal particles as in the second example and an amorphous carbon film partially containing DLC from the peak position and intensity of plasmon loss electrons. It is an example obtained as an image.

本実施例においても第1の実施例と同じ透過電子顕微鏡を使用した。以下に、実施した分析方法について説明する。本実施例は、図7に示すように、エネルギー分散方向に対して90°の方向(Y方向)の電子のラインビーム(δX)の照射により得られるEELSスペクトルイメージについて、電子のラインビームをエネルギー分散方向(X方向)に観察領域上を走査することで、3次元データを得る方法である。   Also in this example, the same transmission electron microscope as in the first example was used. Below, the implemented analysis method is demonstrated. In this embodiment, as shown in FIG. 7, an electron line beam is converted into energy for an EELS spectrum image obtained by irradiation of an electron line beam (δX) in a direction 90 ° (Y direction) with respect to the energy dispersion direction. This is a method of obtaining three-dimensional data by scanning the observation region in the dispersion direction (X direction).

先ず、通常の蛍光板09上でのTEM観察により所望の観察領域を選択した後、集束レンズ03の非点収差補正を用いて、電子ビームをエネルギーフィルター装置のエネルギー分散方向に対して垂直なラインビームに整形した。更に、蛍光板09を電子光路上から退避させ、透過電子をエネルギーフィルター装置10へ導入し、分光器12により電子をエネルギー分光し、2次元検出器15によってEELSスペクトルのイメージが観察されることを確認した。   First, after selecting a desired observation region by TEM observation on a normal fluorescent screen 09, the astigmatism correction of the focusing lens 03 is used to change the electron beam into a line beam perpendicular to the energy dispersion direction of the energy filter device. Shaped. Further, the fluorescent screen 09 is withdrawn from the electron optical path, the transmitted electrons are introduced into the energy filter device 10, the electrons are subjected to energy spectroscopy by the spectroscope 12, and it is confirmed that the image of the EELS spectrum is observed by the two-dimensional detector 15. did.

次に、各照射領域のEELSスペクトルイメージの測定時間を0.01秒とし、所望の観察領域を512ラインに分割し、ラインビームをライン垂直方向に走査し、全照射領域についてEELSスペクトルイメージを取得した。更に、ラインビームの強度校正を行う為に、試料に照射しない場合のEELSスペクトルイメージも取得した。   Next, the measurement time of the EELS spectrum image of each irradiation area is set to 0.01 seconds, the desired observation area is divided into 512 lines, the line beam is scanned in the line vertical direction, and the EELS spectrum image is acquired for all irradiation areas. did. Furthermore, in order to calibrate the intensity of the line beam, an EELS spectrum image when the sample was not irradiated was also acquired.

そして、全てのEELSスペクトルイメージを画像処理用コンピューター17に保存し、各EELSスペクトルイメージからラインビームの強度校正を行った512のEELSスペクトルを形成し、ゼロ・ロス電子のピークとプラズモン・ロス電子のピーク位置を微分により求め、そこからプラズモン・ロス電子の強度を求めた。   Then, all the EELS spectrum images are stored in the image processing computer 17, and 512 EELS spectra are formed from each EELS spectrum image with the line beam intensity calibrated. The peak position was determined by differentiation, from which the intensity of plasmon loss electrons was determined.

最後に、第1の実施例と同様に、プラズモン・ロス電子のピーク位置を色情報に変換し、そのピーク強度をその色の輝度情報に変換することで、試料の価電子及び自由電子の密度を反映させた2次元イメージとして得ることが出来た。   Finally, as in the first embodiment, the plasmon-loss electron peak position is converted into color information, and the peak intensity is converted into the luminance information of the color. It was possible to obtain as a two-dimensional image reflecting the above.

本発明の分析方法におけるEELSスペクトルからのプラズモン・ロス電子の信号抽出を説明する為の図The figure for demonstrating the signal extraction of the plasmon loss electron from the EELS spectrum in the analysis method of this invention 本発明の分析方法により取得した2次元イメージを説明する為の図The figure for demonstrating the two-dimensional image acquired by the analysis method of this invention 本発明の分析方法を行う為の分析装置を説明する為の図The figure for demonstrating the analyzer for performing the analysis method of this invention 2次元イメージとEELSスペクトルの3次元データを説明する概念図Conceptual diagram explaining 2D image and 3D data of EELS spectrum 透過電子顕微鏡によるエネルギーフィルターTEM像を説明する概念図Conceptual diagram explaining energy filter TEM image by transmission electron microscope 走査型透過電子顕微鏡によるSTEM−EELSを説明する概念図Conceptual diagram for explaining STEM-EELS using a scanning transmission electron microscope 位置分解EELS法を説明する概念図Conceptual diagram explaining position-resolved EELS method 従来の分析方法におけるEELSスペクトルからのプラズモン・ロス電子の信号抽出を説明する為の図The figure for demonstrating the signal extraction of the plasmon loss electron from the EELS spectrum in the conventional analysis method 従来の分析方法により取得した2次元イメージを説明する為の図Diagram for explaining a two-dimensional image acquired by a conventional analysis method

符号の説明Explanation of symbols

01…電子顕微鏡鏡筒
02…電子銃並びに加速管
03…集束レンズ
04…偏向コイル
05…試料
06…対物レンズ
07…中間レンズ
08…投影レンズ
09…蛍光板
10…ポストコラム型エネルギーフィルター装置
11…入射絞り
12…分光器
13…エネルギースリット
14…多極子レンズ系
15…2次元検出器
16…エネルギーフィルター制御装置
17…画像処理用コンピューター
18…HAADF検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 01 ... Electron microscope barrel 02 ... Electron gun and acceleration tube 03 ... Focusing lens 04 ... Deflection coil 05 ... Sample 06 ... Objective lens 07 ... Intermediate lens 08 ... Projection lens 09 ... Fluorescent plate 10 ... Post column type energy filter device 11 ... Incident Aperture 12 ... Spectrometer 13 ... Energy slit 14 ... Multipole lens system 15 ... Two-dimensional detector 16 ... Energy filter controller 17 ... Computer for image processing 18 ... HAADF detector

Claims (5)

透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してEELSスペクトルを得る工程と、前記EELSスペクトルにおけるプラズモン・ロス電子によるピークの位置及び強度を得る工程と、前記プラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を色情報及び輝度情報として2次元イメージを得る工程とを有することを特徴とする透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡を用いた試料の分析方法。
A method for analyzing a sample using an energy filter of a transmission electron microscope or a scanning transmission electron microscope,
A step of irradiating a desired observation region with electrons, a step of obtaining an EELS spectrum by dispersing the energy of electrons transmitted through the sample with an energy filter, and a position and intensity of a peak due to plasmon loss electrons in the EELS spectrum are obtained. And a method for analyzing a sample using a transmission electron microscope or a scanning transmission electron microscope, comprising: obtaining a two-dimensional image using the peak position and intensity of the plasmon loss electron as color information and luminance information .
透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してEELSスペクトルを得る工程が、エネルギーフィルターTEM像をエネルギーフィルターの中心エネルギーを掃引しながら連続静止画像又は動画像として取得する工程と、前記取得した連続静止画像又は動画像における各画素での強度変化からEELSスペクトルを形成する工程であることを特徴とする請求項1に記載の透過電子顕微鏡を用いた試料の分析方法。
A method for analyzing a sample using an energy filter of a transmission electron microscope,
The step of obtaining the EELS spectrum by dispersing the energy of electrons transmitted through the sample with an energy filter, acquiring the energy filter TEM image as a continuous still image or moving image while sweeping the center energy of the energy filter, and the acquisition 2. The method for analyzing a sample using a transmission electron microscope according to claim 1, wherein the EELS spectrum is formed from an intensity change at each pixel in the continuous still image or moving image.
走査型透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してEELSスペクトルを得る工程が、電子を微少領域上へ照射し観察領域を走査する工程と、透過した電子をエネルギーフィルターにより各照射領域のEELSスペクトルを取得する工程であることを特徴とする請求項1に記載の走査型透過電子顕微鏡を用いた試料の分析方法。
A method for analyzing a sample using an energy filter of a scanning transmission electron microscope,
A step of irradiating the desired observation region with electrons, a step of obtaining an EELS spectrum by dispersing the energy of electrons transmitted through the sample with an energy filter, a step of irradiating electrons onto a minute region and scanning the observation region; 2. The method for analyzing a sample using a scanning transmission electron microscope according to claim 1, wherein the EELS spectrum of each irradiation region is obtained with an energy filter for the transmitted electrons.
透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してEELSスペクトルを得る工程が、観察領域にライン状の電子ビームを照射し、エネルギーフィルターによりラインに垂直方向にエネルギー分散させたEELSスペクトルイメージを取得する工程と、ライン状の電子ビームをライン垂直方向に走査し全ラインの観察領域のEELSスペクトルを取得する工程であることを特徴とする請求項1に記載の透過電子顕微鏡を用いた試料の分析方法。
A method for analyzing a sample using an energy filter of a transmission electron microscope,
The step of irradiating the desired observation region with electrons and the step of obtaining the EELS spectrum by dispersing the energy of electrons transmitted through the sample with an energy filter irradiate the observation region with a line electron beam, A process of acquiring an EELS spectrum image in which energy is dispersed in a direction perpendicular to a line, and a process of acquiring an EELS spectrum in an observation region of all lines by scanning a line-shaped electron beam in a direction perpendicular to the line. Item 8. A method for analyzing a sample using the transmission electron microscope according to Item 1.
試料を透過した電子のエネルギーを分光する分光器、前記分光電子を検出する2次元検出器、及び前記分光電子を2次元検出器表面に結像する電磁レンズ系を有し、エネルギーフィルターTEM像又はEELSスペクトルを得るエネルギーフィルター装置と、前記エネルギーフィルター装置の分光器、電磁レンズ系、及び2次元検出器を駆動して上記EELSスペクトル又は上記TEM像から得られたEELSスペクトルからプラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を得る制御装置と、前記プラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を色情報及び輝度情報に変換し2次元イメージとして形成・表示させるコンピューターとを備えたことを特徴とする透過電子顕微鏡装置又は走査型透過電子顕微鏡装置。   A spectroscope that separates the energy of electrons transmitted through the sample, a two-dimensional detector that detects the spectroscopic electrons, and an electromagnetic lens system that forms an image of the spectroscopic electrons on the surface of the two-dimensional detector, An energy filter device for obtaining an EELS spectrum, and a peak of plasmon loss electrons from the EELS spectrum obtained from the EELS spectrum or the TEM image by driving a spectroscope, an electromagnetic lens system, and a two-dimensional detector of the energy filter device A transmission electron microscope apparatus comprising: a control device that obtains position and intensity; and a computer that converts the peak position and intensity of the plasmon loss electrons into color information and luminance information to form and display a two-dimensional image. Or a scanning transmission electron microscope apparatus.
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