JP2007505308A - 例えばexafs(広帯域x線吸収微細構造)測定での蛍光収率(fy)と全電子収率(tey)との分離を可能にする電離粒子分析器 - Google Patents
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Abstract
Description
放出電子の全電子収率(TEY)には、光電子効果により放出された電子と、オージェ効果により放出された電子との両方を含んでいる。放出されたオージェ電子のエネルギーは、原子エネルギーレベルに固有なものであり、表面の成分と特性の測定方法を提供している。しかしながら、オージェ電子の放出の代わりに、エネルギーがX線として材料から失われる場合がある。この蛍光収率(FY)は、オージェ電子よりも光子を優先して放出する特有の励起原子の確率である。
検出器からの波高の分布(例えばスペクトル)を分析することによって、表層から制御深さまでの分析を行なうことが出来る。
本発明の実施形態の1つの目的は特に、試料の構造について、好ましくは表面下の様々な深さにおいて、更なる情報を得ることが出来る粒子分析器を提供することである。
電離源からの荷電粒子の通過を妨害するために配置された装置を加えることによって、改善された電離粒子分析器を実現している。例えば、放出EXAFSでは、この様な装置の実装によって、信号の蛍光収率(FY)成分と全電子収率(TEY)成分との分離が可能になり、FY成分を単独で測定可能になる。該FY信号は、オージェ電子の代わりにX線を放出した源に起因した信号である。低エネルギーX線のために低Z(原子番号)試料に関しては、FY信号が特に小さくなり、通常、FY信号はTEY信号に埋もれてしまう。
従って、半独立のFYとTEYの測定が可能な技術の提供は、表面下様々な深さでの試料の構造に関するより一層の情報を引き出す。
図1に示す様に、試料1は、平板状のベース2上に位置している。検出器3は、試料1とベース2の真上に具えられている。検出器3は平板状であり、試料1とベース2の平面と平行な平面に置かれている。
陽極4Aは、互いに同じ幅であり、電極4を5μm程度の幅に作製するためには、リソグラフィー技術を用いることが出来る。それぞれの電極は、電極4Aからの電気信号を観測する検出回路6に接続されている。
好ましくは、図5に示す様に、ビーム7が格子9に衝突する様に配置されているのであれば、不要な粒子の検出から検出器を遮蔽するために、少なくとも1つの保護電極13を、格子9と検出器3の間に配置する。保護電極13は、導電性材料製の硬いシートの形態をとっている。保護電極13は、通常、格子9と同じ電位に保持されている。保護電極13は、少なくともビームが格子9を通り抜ける部分を覆って配置される。好ましくは、ビーム進路と実質的に平行に電極13を配置する。電極13を、格子9と検出器3間のビームの全部を覆う様に配置することも可能である。
ビームは、ガスを電離するか、或いは、格子9に衝突した場合には粒子の放出を引き起こすこととなる。保護電極13は、通常、粒子、或いはその様な粒子によって生じる2次電子の何れか一方を阻止することによって、その様な粒子が検出器3に検出されることを防止することが出来る。
必要であれば、図5に示す様に、試料1上のビームフットプリントから放出された粒子のみが検出器3に至ることが許容される様に、保護電極13を配置することが出来、例えば、反射されたビームが格子/ガスを通過して検出器に至ることによる不要な信号を防ぐ様に、電極13を配置することも出来る。
(i)格子9が−1410Vに設定され、そしてTEYとFYの両方の検出が許容されたとき(円と左側の縦軸)。
(ii)格子9が−1550Vに設定され、TEYが略全体的に抑制され、且つ、従来は隠れていたチタンのFYピークが明瞭に観測されたとき(四角と右側の縦軸)。
スペクトルは、300秒間の、チャンネル毎の計数を示している。図4のチャンネル番号は、図中でヒストグラム化された1次粒子のそれぞれのエネルギーに比例している。縦軸の目盛の違いに注意するべきである。
更に、実施形態は、任意のガス電離検出器(例えば、ワイヤーコンバータ)と併せても使用することが出来る。
(3) 検出器
(4) 電極
(8) 電子の集団
(7) ビーム
(9) 格子
(10) 光子
(11) 電子
(13) 保護電極
Claims (19)
- 1つの電離1次粒子源と、
1つの荷電粒子検出器と、
前記粒子源と前記検出器の間に存在する電離可能なガス
とを有する電離粒子分析器であって、
該分析器は、更に、前記粒子源と前記検出器の間に位置すると共に、第1の構成では、荷電1次粒子が前記ガスを電離して生成した2次電子の通過を妨害すると共に非荷電粒子を通す様な電位に維持される様に構成されている1つの荷電粒子妨害装置を具えている電離粒子分析器。 - 前記荷電粒子が電子を含むと共に、前記非荷電粒子は光子を含む請求項1に記載の電離粒子分析器。
- 前記荷電粒子妨害装置は、前記1次粒子によって前記ガス中に生成された前記荷電2次電子を斥ける様な電位が維持されている請求項1又は請求項2に記載の電離粒子分析器。
- 前記荷電粒子妨害装置は、試料の1つの表面に実質的に平行な1つの平面に位置する少なくとも1つの棒状片を具えている上記請求項の何れかに記載の電離粒子分析器。
- 前記荷電粒子妨害装置は、複数の実質的に平行な棒状片を具える格子を具えている上記請求項の何れかに記載の電離粒子分析器。
- 前記荷電粒子妨害装置は、更に、荷電粒子と非荷電粒子の両方の十分にスムーズな通過を許容する第2の構成に維持される様に構成されている上記請求項の何れかに記載の電離粒子分析器。
- 前記荷電粒子妨害装置は、前記電離可能なガス中に位置すると共に、前記粒子源から放出された荷電粒子の実質的に全部が、前記荷電粒子妨害装置上に入射する前に電離ガス電子に変わる様に、前記粒子源から離れている上記請求項の何れかに記載の電離粒子分析器。
- 前記粒子源は1つの試料であり、輻射のビームに前記試料を露出させるための手段が設けられ、該ビームのエネルギーは、前記試料から電離粒子が放出されることを引き起こすために十分である上記請求項の何れかに記載の電離粒子分析器。
- 前記露出手段は、X線源を具えている請求項8に記載の電離粒子分析器。
- 前記試料は実質的に平面状の表面を有し、前記ビームは、前記試料表面の法線に対して傾いた方向で前記試料に向けられる請求項8又は請求項9に記載の電離粒子分析器。
- 前記ビームは、試料表面に対する視射角で向けられる請求項10に記載の電離粒子分析器。
- 前記ビームは、前記粒子源と前記荷電粒子妨害装置の間を通過する様に配置されて、前記ビームが前記装置により塞がれない様になっている請求項8乃至請求項11の何れかに記載の電離粒子分析器。
- 前記ビームは、前記荷電粒子妨害装置を通り抜ける様に配置され、前記分析器は更に、前記荷電粒子妨害装置と前記荷電粒子検出器の間に位置する1つの保護電極を具え、該保護電極は、少なくとも前記ビームが前記荷電粒子妨害装置を通り抜ける領域を覆っている請求項8乃至請求項11の何れかに記載の電離粒子分析器。
- 前記検出器は、少なくとも一対の電極を具え、該一対の電極は、前記粒子源と前記検出器の間の間隔よりも十分に狭い距離の間隙を介して配置されており、該一対の電極が異なる電位に維持されていると共に、前記粒子源は、何れの電極の電位とも異なる電位に維持されており、これらの電位は、検出器近傍の2次荷電粒子がガスを電離するために十分なエネルギーまで加速される様に、前記粒子源によって放出された荷電粒子が、前記粒子源から前記一対の電極のそれぞれに向けて引きつけられる様に選択されている上記請求項の何れかに記載の電離粒子分析器。
- 粒子源により放出された電離1次粒子を分析する方法であり、前記粒子源と1つの荷電粒子検出器の間に電離可能なガスが存在すると共に、前記粒子源と前記検出器の間に荷電粒子妨害装置が位置しており、
荷電1次粒子が前記ガスを電離して生成された2次電子の通過を妨害すると共に非荷電1次粒子を通過させる様な電位に荷電粒子妨害装置を維持することと、
荷電粒子検出器において、少なくとも前記非荷電1次粒子による前記ガスの電離によって生成された荷電粒子を検出すること
とを含む方法。 - 前記荷電粒子妨害装置が異なる電位域に維持されている状態で、荷電粒子を検出するステップが繰り返される請求項15に記載の電離1次粒子分析方法。
- 更に、荷電粒子と非荷電粒子の両方の十分にスムーズな通過を許容する電位に荷電粒子妨害装置を維持するステップと、
前記荷電電離粒子と前記非荷電電離粒子の両方による前記ガスの電離によって生成された荷電粒子を荷電粒子検出器において検出するステップ
とを具えている請求項15又は請求項16に記載の電離1次粒子分析方法。 - 添付図面を参照して実質的に以上に詳述した様な電離粒子分析器。
- 添付図面を参照して実質的に以上に詳述した様な電離粒子分析方法。
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