JP2603673B2 - 不均一電場を利用した重畳場エネルギー分析装置 - Google Patents
不均一電場を利用した重畳場エネルギー分析装置Info
- Publication number
- JP2603673B2 JP2603673B2 JP63012356A JP1235688A JP2603673B2 JP 2603673 B2 JP2603673 B2 JP 2603673B2 JP 63012356 A JP63012356 A JP 63012356A JP 1235688 A JP1235688 A JP 1235688A JP 2603673 B2 JP2603673 B2 JP 2603673B2
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- Japan
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- electric field
- field
- distance
- electrode
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は重畳場エネルギー分析装置に係わり、特に不
均一電場を利用して非点なし結像条件を達成するように
した重畳場エネルギー分析装置に関するものである。
均一電場を利用して非点なし結像条件を達成するように
した重畳場エネルギー分析装置に関するものである。
電場と磁場とを直交させ、重畳場に直交する方向に荷
電粒子を直進させることによりエネルギー分析を行う重
畳場エネルギー分析装置（Ｅ×Ｂ型エネルギーフィルタ
ー）においては、磁場方向にはレンズ作用がないために
ビームはその入射の開き角に応じて拡がり、丸いビーム
を入射させても出射ビームは細長くなり非点結像してし
まう。
電粒子を直進させることによりエネルギー分析を行う重
畳場エネルギー分析装置（Ｅ×Ｂ型エネルギーフィルタ
ー）においては、磁場方向にはレンズ作用がないために
ビームはその入射の開き角に応じて拡がり、丸いビーム
を入射させても出射ビームは細長くなり非点結像してし
まう。
これに対して非点なし結像をするＥ×Ｂ型エネルギー
フィルターには種々のアイデアのものが提案されてい
る。例えば第４図に示すような傾斜磁極を使用して磁場
にBy＝Bw（１＋x/Rm）なる式で表される勾配を持たせて
収束作用を行わせ、電場を一様とすることにより非点な
し結像を行わせている。ただし、Rmは磁極面中心におけ
る磁場の曲率半径で、磁極面の延長が交差する点と磁極
中心線との距離にほぼ等しい。
フィルターには種々のアイデアのものが提案されてい
る。例えば第４図に示すような傾斜磁極を使用して磁場
にBy＝Bw（１＋x/Rm）なる式で表される勾配を持たせて
収束作用を行わせ、電場を一様とすることにより非点な
し結像を行わせている。ただし、Rmは磁極面中心におけ
る磁場の曲率半径で、磁極面の延長が交差する点と磁極
中心線との距離にほぼ等しい。
また第５図に示すように傾斜磁極に加えて円筒電極を
使用し、Ex＝Ew（１＋x/Re）なる式で表される不均一電
場も加えるようにしたものも提案されている。ただしRe
は円筒電極の曲率半径である。この場合はRmとReとの組
み合わせにより非点なし結像条件を見出している。な
お、第４図は第５図においてRe＝∞の特別の場合であ
る。
使用し、Ex＝Ew（１＋x/Re）なる式で表される不均一電
場も加えるようにしたものも提案されている。ただしRe
は円筒電極の曲率半径である。この場合はRmとReとの組
み合わせにより非点なし結像条件を見出している。な
お、第４図は第５図においてRe＝∞の特別の場合であ
る。
ところで、第４図、第５図に示したものは、いづれも
Sb＞Seという関係にあり、電場を一般的に Ex＝Ew（１＋aex＋bex2＋cex3＋……） …（１） のように表現した時に、be、ce…項が存在しないという
ことが非点なし結像条件の暗黙の前提であった。２次以
上の項が無視出来ない時に、非点無し結像条件がくずれ
るのか、それともこれらの高次項は無視し得るのかにつ
いては、従来考察されることがなかった。又、SeがSbよ
りずっと小さく、従って、電極間隙が電極の幅よりずっ
と小さい電極においては、通常２次以上の項が著しく小
さく、その影響を考慮する必要がなかった。
Sb＞Seという関係にあり、電場を一般的に Ex＝Ew（１＋aex＋bex2＋cex3＋……） …（１） のように表現した時に、be、ce…項が存在しないという
ことが非点なし結像条件の暗黙の前提であった。２次以
上の項が無視出来ない時に、非点無し結像条件がくずれ
るのか、それともこれらの高次項は無視し得るのかにつ
いては、従来考察されることがなかった。又、SeがSbよ
りずっと小さく、従って、電極間隙が電極の幅よりずっ
と小さい電極においては、通常２次以上の項が著しく小
さく、その影響を考慮する必要がなかった。
しかし、この種のフィルターにおいて、縁端場の影響
を少なくする１つの有効な方法として、例えば第６図に
示すようにSb≒Seなるフィルターがあるが、Sb≒Seで
は、電場分布をコントロールすることが極めて困難とな
る。即ち、１次の係数aeを丁度良い値に合わせこむこと
の困難さに加え２次以上の項を零にすることがほとんど
不可能である。
を少なくする１つの有効な方法として、例えば第６図に
示すようにSb≒Seなるフィルターがあるが、Sb≒Seで
は、電場分布をコントロールすることが極めて困難とな
る。即ち、１次の係数aeを丁度良い値に合わせこむこと
の困難さに加え２次以上の項を零にすることがほとんど
不可能である。
本発明は上記課題を解決するためのもので、Sb≒Seの
フィルターにおいて、前述の困難を取り除き、非点なし
結像を与えることのできる不均一電場を利用した重畳場
エネルギー分析装置を提供することを目的とする。
フィルターにおいて、前述の困難を取り除き、非点なし
結像を与えることのできる不均一電場を利用した重畳場
エネルギー分析装置を提供することを目的とする。
そのために本発明の不均一電場を利用した重畳場エネ
ルギー分析装置は、磁極間距離がSmの一様磁場を発生す
る一対の磁極と、前記磁場の方向をｙとした時これと直
交するｘ方向の電場を発生し、磁極間距離Smとほぼ等し
い電極間距離Seを有し、電場をｘの多項式で展開したと
きのｘに対する１次、２次の項を発生するように電極の
幅heが電極間距離Seより小さい円筒型の一対の電極とを
有する重畳場型分析装置であって、電極間距離Se、電極
の幅heの条件の組み合わせで規定される電場をｘの多項
式で展開したとき、前記条件の各組み合わせに対応して
得られる前記多項式のｘの１次の項の係数をａ、２次の
項の係数をｂとしたとき、係数ａ、ｂが、 ａ＝a0＋0.224b（a0:定数） の関係を満足するように電極間距離Se、電極の幅heを設
定したことを特徴とする。
ルギー分析装置は、磁極間距離がSmの一様磁場を発生す
る一対の磁極と、前記磁場の方向をｙとした時これと直
交するｘ方向の電場を発生し、磁極間距離Smとほぼ等し
い電極間距離Seを有し、電場をｘの多項式で展開したと
きのｘに対する１次、２次の項を発生するように電極の
幅heが電極間距離Seより小さい円筒型の一対の電極とを
有する重畳場型分析装置であって、電極間距離Se、電極
の幅heの条件の組み合わせで規定される電場をｘの多項
式で展開したとき、前記条件の各組み合わせに対応して
得られる前記多項式のｘの１次の項の係数をａ、２次の
項の係数をｂとしたとき、係数ａ、ｂが、 ａ＝a0＋0.224b（a0:定数） の関係を満足するように電極間距離Se、電極の幅heを設
定したことを特徴とする。
本発明の不均一電場を利用した重畳場エネルギー分析
装置は、磁場を一様とし、これと直交する電場が３次以
上の項を無視し得るとき、電場の１次の項と２次の項と
を所定の傾きの直線関係とすることにより磁極間隙と電
極間隙とがほぼ等しい場合においても容易に非点なし結
像条件を与えることが可能となる。
装置は、磁場を一様とし、これと直交する電場が３次以
上の項を無視し得るとき、電場の１次の項と２次の項と
を所定の傾きの直線関係とすることにより磁極間隙と電
極間隙とがほぼ等しい場合においても容易に非点なし結
像条件を与えることが可能となる。
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明における不均一電場の１次、２次の係
数の関係を示す図、第２図は本発明で得られた電子軌道
を示す図、第３図は本発明の重畳場エネルギー分析装置
の電極、磁極形状の一実施例を示す図である。
数の関係を示す図、第２図は本発明で得られた電子軌道
を示す図、第３図は本発明の重畳場エネルギー分析装置
の電極、磁極形状の一実施例を示す図である。
第３図において、電極は円筒形で、その中心部の曲率
半径はReであり、また磁極の形状はここでは特に限定し
ないが、ほぼ一様で１次、２次等の項が極めて小さく無
視することが可能なような磁場分布を与える形状をして
いる。そして電極間距離Seと磁極間距離Smとは、Se＝Sm
であり、従って電極の幅をheとしたとき、Se＜heの関係
にある。即ち、第４図、第５図の場合のような磁場分布
にｘの一次に比例する項は作らない磁極形状とし、電極
形状は、aex項を作るように、同心円形状をなすものと
する。ただし、電極の幅heが小さいため、（１）式にお
けるbex2項が必然的に発生する。即ち、本発明において
は電場の１次項aexと２次項bex2とを組合せて非点なし
結像の条件を実現するものである。
半径はReであり、また磁極の形状はここでは特に限定し
ないが、ほぼ一様で１次、２次等の項が極めて小さく無
視することが可能なような磁場分布を与える形状をして
いる。そして電極間距離Seと磁極間距離Smとは、Se＝Sm
であり、従って電極の幅をheとしたとき、Se＜heの関係
にある。即ち、第４図、第５図の場合のような磁場分布
にｘの一次に比例する項は作らない磁極形状とし、電極
形状は、aex項を作るように、同心円形状をなすものと
する。ただし、電極の幅heが小さいため、（１）式にお
けるbex2項が必然的に発生する。即ち、本発明において
は電場の１次項aexと２次項bex2とを組合せて非点なし
結像の条件を実現するものである。
従来、非点なし結像を与える条件は、磁場又は電場の
１次の勾配（即ち、ｘの正、負において符号を反転す
る）によって与えられると考えられて来た。しかし、種
々の電場、磁場の下で電子の軌道を計算した所、電場、
磁場の２次項（ｘの正、負に拘らず同符号）によっても
非点なし結像の条件を作り出すことが出来ることがわか
った。
１次の勾配（即ち、ｘの正、負において符号を反転す
る）によって与えられると考えられて来た。しかし、種
々の電場、磁場の下で電子の軌道を計算した所、電場、
磁場の２次項（ｘの正、負に拘らず同符号）によっても
非点なし結像の条件を作り出すことが出来ることがわか
った。
即ち、Ex＝Ew（１＋aex＋bex2）とおいた時、非点な
し結像を行うaeとbeとの組合せについて調べた結果、次
式で示すように係数aeとbeを所定の傾きの直線関係で与
えればよいことが判明した。
し結像を行うaeとbeとの組合せについて調べた結果、次
式で示すように係数aeとbeを所定の傾きの直線関係で与
えればよいことが判明した。
ae＝ae0＋0.224be …（２） ここで、定数項ae0は２次項beが存在しない場合の条
件で、 ae0＝−（1/2R0−1/Rf） …（３） と表わすことが出来る。R0はサイクロトロン半径で、 と表わされる値であり有効なフィルター長Ｌによって決
まる。フィルター長Ｌ＝70mmの場合、2R0＝31.51であ
り、ae0＝−1/34であり、Rfは縁端場の存在による小さ
い補正項である。第２図はフィルター長Ｌ＝70mmの場合
についての（２）式を表示したものである。ここで用い
たフィルタの場合、Rf＝428（mm-1）である。
件で、 ae0＝−（1/2R0−1/Rf） …（３） と表わすことが出来る。R0はサイクロトロン半径で、 と表わされる値であり有効なフィルター長Ｌによって決
まる。フィルター長Ｌ＝70mmの場合、2R0＝31.51であ
り、ae0＝−1/34であり、Rfは縁端場の存在による小さ
い補正項である。第２図はフィルター長Ｌ＝70mmの場合
についての（２）式を表示したものである。ここで用い
たフィルタの場合、Rf＝428（mm-1）である。
なお、 の場合について計算してみると、ae0＝−1/27となり、b
e＝0.02と仮定すると、ae0＝−0.0324となる。この値を
用いて、電子の軌道を計算してみると、第２図に示すよ
うに、Ｚ＝67mmにおいて両方向の軌道が共にフォーカス
した。従って、beの係数0.224は、フィルター長Ｌに無
関係の定数であることが分かる。
e＝0.02と仮定すると、ae0＝−0.0324となる。この値を
用いて、電子の軌道を計算してみると、第２図に示すよ
うに、Ｚ＝67mmにおいて両方向の軌道が共にフォーカス
した。従って、beの係数0.224は、フィルター長Ｌに無
関係の定数であることが分かる。
したがって、（２）、（３）式を満足するように電場
の１次と２次の係数を与えるように条件を設定すれば、
磁極間隙と電極間隙とがほぼ等しい条件においても非点
なし結像を与えることができる。
の１次と２次の係数を与えるように条件を設定すれば、
磁極間隙と電極間隙とがほぼ等しい条件においても非点
なし結像を与えることができる。
〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、磁場分布を一様とし、
磁場分布がｘと２次の項まで無視し得ない場合、１次と
２次の係数を所定の傾きの直線関係に選ぶことにより非
点なし結像を行なわせることが可能となり、縁端場の影
響を少なくした磁極間隙と電極間隙とがほぼ等しい場合
においても非点なしの結像条件を与えることが可能とな
る。
磁場分布がｘと２次の項まで無視し得ない場合、１次と
２次の係数を所定の傾きの直線関係に選ぶことにより非
点なし結像を行なわせることが可能となり、縁端場の影
響を少なくした磁極間隙と電極間隙とがほぼ等しい場合
においても非点なしの結像条件を与えることが可能とな
る。
第１図は非点なし結像の条件を説明するための図、第２
図は軌道を示す図、第３図は本発明の不均一電場を利用
した重畳場エネルギー分析装置の電極、磁極形状の一実
施例を示す図、第４図は従来の傾斜磁極を用いた重畳場
エネルギー分析装置を示す図、第５図は不均一電場を用
いた従来のエネルギー分析装置を示す図、第６図は電極
間距離と磁極間距離を略等しくした従来のエネルギー分
析装置を示す図である。 Se……電極間隙、Sm……磁極間隙、he……電極幅。
図は軌道を示す図、第３図は本発明の不均一電場を利用
した重畳場エネルギー分析装置の電極、磁極形状の一実
施例を示す図、第４図は従来の傾斜磁極を用いた重畳場
エネルギー分析装置を示す図、第５図は不均一電場を用
いた従来のエネルギー分析装置を示す図、第６図は電極
間距離と磁極間距離を略等しくした従来のエネルギー分
析装置を示す図である。 Se……電極間隙、Sm……磁極間隙、he……電極幅。
Claims (1)
- 【請求項１】磁極間距離がSmの一様磁場を発生する一対
の磁極と、前記磁場の方向をｙとした時これと直交する
ｘ方向の電場を発生し、磁極間距離Smとほぼ等しい電極
間距離Seを有し、電場をｘの多項式で展開したときのｘ
に対する１次、２次の項を発生するように電極の幅heが
電極間距離Seより小さい円筒型の一対の電極とを有する
重畳場型分析装置であって、電極間距離Se、電極の幅he
の条件の組み合わせで規定される電場をｘの多項式で展
開したとき、前記条件の各組み合わせに対応して得られ
る前記多項式のｘの１次の項の係数をａ、２次の項の係
数をｂとしたとき、係数ａ、ｂが、 ａ＝a0＋0.224b（a0:定数） の関係を満足するように電極間距離Se、電極の幅heを設
定したことを特徴とする不均一電場を利用した重畳場エ
ネルギー分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012356A JP2603673B2 (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 不均一電場を利用した重畳場エネルギー分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012356A JP2603673B2 (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 不均一電場を利用した重畳場エネルギー分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01187753A JPH01187753A (ja) | 1989-07-27 |
| JP2603673B2 true JP2603673B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=11802998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63012356A Expired - Lifetime JP2603673B2 (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 不均一電場を利用した重畳場エネルギー分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2603673B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59837A (ja) * | 1982-06-23 | 1984-01-06 | Fujitsu Ltd | ウイ−ン・フイルタ |
-
1988
- 1988-01-21 JP JP63012356A patent/JP2603673B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01187753A (ja) | 1989-07-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |