JP5582469B2 - 電子光学機器 - Google Patents
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Description
本発明は、陰極軸方向(スピン偏極電子の進行方向)への磁気異方性を発現することができ、もってスピン偏極率の測定や磁性体試料の解析・表面分析などを効率よく行うことが可能な電子光学機器を提供することを目的とする。
また、本発明に係る電子光学機器は、前記スリットを通過した電子ビームの形状を円形状に戻す非点補正器をさらに備えていてもよい。さらに、本発明に係る電子光学機器は、前記スリットを通過した電子ビームを収束させる静電レンズをさらに備えていてもよい。
本発明に係る電子スピン偏極度評価装置は、スピン偏極をした電子を放出するスピン偏極電子源と、前記スピン偏極電子源から放出されたスピン偏極電子のスピンの方向を電子の進行方向を含む面内に回転させるスピン回転器と、前記スピン回転器を通過したスピン偏極電子のエネルギーを選別するスリットと、前記スリットにより選別した電子エネルギーのスピン偏極率を測定する測定器と、を備え、前記スピン回転器は、電場・磁場重畳型の90°偏向器であり、前記スピン偏極電子のエネルギー分布を測定できることを特徴とする。
図1は、本発明の一実施形態として説明する電子光学機器の概略構成を示す図である。電子光学機器1000は、例えば、電子ビームの解析・性能評価装置や磁性体試料の解析・表面分析装置などである。電子ビームの解析・性能評価装置としては、例えば、スピン偏極電子源を備えた電子スピン偏極度評価装置などを挙げることができ、磁性体試料の解析・表面分析装置としては、例えば、電子ビームを試料に照射し、試料から反射した電子ビームを拡大投影する磁性体磁区構造観察電子顕微鏡、電界放出型顕微鏡、質量分析装置などを挙げることができる。
電子光学機器1000は、スピン回転器100、スリット200、スピン偏極率測定器300、絞り(アパチャー)400、静電レンズ500,600などを備えている。
図1中のa−a’断面におけるスピン回転器100の概略構成を図2に示す。スピン回転器100は、磁場発生用電磁石10と電極20,30を備えており、磁場発生用電磁石10のギャップ中に電極20と電極30がはめ込まれている。図2中のポテンシャル線は電場の作るものである。なお、図2においては電磁石のコイルを示していないが、コイルは上下の磁極ポールピース1,2に設けられたポール部分にはめ込まれる。
静電レンズ600は、スリット200を通過した電子ビームを収束させる作用を有するレンズである。スピン回転器100においてスピン回転角を調整すると電場と磁場の比率が変化する。この変化に伴って電子ビームのフォーカス位置がずれる。そうすると、スリット位置でのビームの横幅が変化して、エネルギー分解能がスピン回転角と共に変化し、エネルギー分解能を低下させる結果となる。このようなエネルギー分解能の低下は、スピン回転角にかかわらず常に電子ビームのフォーカスを維持できる静電レンズ600を電子光学機器1000に備えることにより、抑制することができる。
図8に8極子スティグメータ700に電圧印加することにより、90°偏向器の通過後の横に伸びた形状をした電子ビームを修正した結果を示す。このように縦横比をほぼ等しくしてから後段のスピン偏極率測定器300に入射させれば効率よくビームをカウントすることが可能となる。
3 コイル
10 磁場発生用電磁石
20,30 電極
100 スピン回転器
200 スリット
300 スピン偏極率測定器
400 絞り(アパチャー)
500,600 静電レンズ
510,520,530,610,620,630 電極
540,550,640,650 静電偏向・非点補正器
700 8極子スティグメータ
1000 電子光学機器
Claims (15)
- スピン偏極電子のスピンの方向を磁場により電子の進行方向を含む面内に回転させ、且つ前記スピン偏極電子の進行方向を電場、磁場により偏向させるスピン回転器と、
前記スピン回転器を通過したスピン偏極電子の電子エネルギーを選別するスリットと、
を備え、
前記スピン回転器は、電場・磁場重畳型の90°偏向器であり、前記スピン偏極電子のエネルギー分布を測定することを特徴とする電子光学機器。 - 前記スピン回転器は、電場、磁場を制御し、前記スリットを通過する前記スピン偏極電子を測定することにより、前記スピン偏極電子のエネルギー分布を測定することを特徴とする請求項1記載の電子光学機器。
- 前記スリットにより選別した電子エネルギーのスピン偏極率を測定する測定器を備えることを特徴とする請求項2に記載の電子光学機器。
- 前記スピン回転器への電子ビームの入射角度を制限する絞りを備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子光学機器。
- 前記絞りが、該絞りの直径を変更できる可動絞りであることを特徴とする請求項4に記載の電子光学機器。
- 前記スリットは、前記スピン回転器の出射側フォーカス位置に置かれることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の電子光学機器。
- 前記90°偏向器は、電場と磁場とを同一場所に重畳するように、二方向収束型電場偏向器と一方向収束型磁場偏向器とを設けたものであって、電子ビームが通過する前記スリットの面に対して楕円形状の電子ビームを形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子光学機器。
- 前記スリットを通過した電子ビームの形状を円形状に戻す第1の非点補正器を備えることを特徴とする請求項7に記載の電子光学機器。
- 前記スリットを通過した電子ビームを収束させる第1の静電レンズを備えることを特徴とする請求項8に記載の電子光学機器。
- 前記第1の静電レンズは、第1の静電偏向器及び前記第1の非点補正器を内蔵することを特徴とする請求項9に記載の電子光学機器。
- 前記スピン回転器の入射側に第2の非点補正器を備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電子光学機器。
- 前記スピン回転器の入射側に第2の静電レンズを備えることを特徴とする請求項11に記載の電子光学機器。
- 前記第2の静電レンズは、第2の静電偏向器及び前記第2の非点補正器を内蔵することを特徴とする請求項12に記載の電子光学機器。
- 前記スピン偏極電子の電子源を超高真空中に設置する場合、前記スピン回転器の磁場発生のコイルは前記超高真空外に設けることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の電子光学機器。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の電子光学機器を備え、
前記スリットを通過した電子ビームを試料に照射し、試料から反射した電子ビームを拡大投影することを特徴とする磁性体磁区構造観察電子顕微鏡。
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