JP6173552B1 - 電子分光器 - Google Patents
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Description
半球分析デバイス型の光電子分光器では、中心となる部品は、電子のエネルギが、分析される測定領域である。測定領域は、ベースプレート上に取り付けられ、静電界がそれらの間に印加される2つの同心状半球によって形成される。電子は、入口を通って測定領域に入り、ベースプレートに垂直に近い方向で半球間の領域に入る電子は、静電界によって偏向され、偏向場によって規定されるある範囲の運動エネルギを有する電子は、半円を通って進んだ後に検出器構成に到達するだろう。典型的な測器では、電子は、それらの発生源(典型的に光子、電子または他の粒子を用いた励起後に電子を放出するサンプル)から、半球の入口へと、共通の実質的に真直の光学軸を有する複数のレンズを備える静電レンズシステムによって輸送される。
記録された画像の品質を向上させるために、本発明者は、サンプルマニピュレーションに対する必要性をまた除去し、加えてより少ない歪みを提供する新規デバイスを考案した。
図1は、本発明を具現化する電子分光器の一部、特に、サンプル10、光学軸13を有する電子レンズ12、デフレクタ14a、14bの対、半球状分析器Mの測定領域への入口スリット16a(破線で示されるのみ)、梁20を介してレンズ12の本体に堅く取り付けられており、多方向のピボットポイントにおいてレンズ12を吊るすヒンジ機構18とを概略的に図示する。ヒンジ18は、半球状分析器Mのベースプレート22に取り付けられる。測定領域の内部に、第2のスリット16bがある。
図4aは、少なくとも1つの方向へのレンズの傾動を可能とするためのデバイスを示す。
図5は、制御を概略的に図示する。
DTab(8)およびMTabテーブルは、それぞれ、スキャンされるべき電子のための開始角度Θx各々に対応する電圧値を含む。このため、テーブルは、上記開始角度Θxの関数である値を含む。
図6aは、放出サンプルスポットから放射される電子ビームと、ビームが簡略化されたレンズによってどのように影響されるかを概略的に示す。各ドットは、電子ビームが通過し屈折されるレンズ上の点、すなわちビームが方向を変化させるスポットを表す。この簡略化された図示では、右端部でスリット上へのフォーカスを有する単一のレンズ素子が示される。この簡略化された図に明らかに見られるように、真直の線状に走行する、すなわち0°の開始角度での電子は、スリット上でフォーカスされ、真直の線状に測定領域に入り、開始角度>0°(たとえば15°)を有する電子は、異なるスポットフォーカスされるだろう。
さらなる可能性は、レンズを屈曲させることであろう。実際には、レンズは複数のセグメントから構成され、2つのセグメント間の接合でわずかな屈曲を実際に引き起こすことが可能だろう。そのような屈曲は、全ての実用的目的に対して当然に、ここに開示された傾動と同等だろう。そのような屈曲は、図11に示され、以下にさらに説明される。
図10では、光学軸を変位させるための代替的な機構の1つ、特にレンズ全体を垂直に変位させるための機構が概略的に示される。
Claims (13)
- 粒子放出サンプル(10)を分析するための半球分析デバイス型の荷電粒子分光器であって、前記分光器は、
前記粒子が測定領域(M)に入ることを可能にする入口を有する測定領域(M)と、
前記荷電粒子の粒子ビームを形成し、前記粒子を前記粒子放出サンプルと前記測定領域の前記入口との間で輸送するレンズシステム(12)とを備え、前記レンズシステムは、実質的に真直の光学軸(13)を有し、前記分光器はさらに、
前記粒子ビームが前記測定領域(M)へと入る前に、前記粒子ビームを前記レンズシステムの前記光学軸(13)に垂直な少なくとも1つの座標方向(x、y)に偏向するように構成される、前記レンズ内のデフレクタ構成(14a、14b)と、
前記測定領域内の前記荷電粒子の位置を検出するための検出器構成(9)とを備え、
前記検出器構成(9)は、二次元での前記荷電粒子の位置を決定するように構成され、その1つは、前記粒子のエネルギの指標となり、その1つは、前記粒子の開始方向または開始位置の指標となり、
少なくとも第1の機構(26;26’;26’’)は、少なくとも前記レンズ(12)の一部を、サンプルスポットと分析器の前記入口との間の軸に対して少なくとも第1の座標方向に前記粒子ビームの偏向と同期して変位させるように構成され、
前記レンズは、前記測定領域の前記入口に隣接する前記レンズの端部で多方向のピボットポイントにおいて吊るされ、これにより、前記レンズは、前記ピボットポイントの周りで前記座標方向(x、y)に傾けられることができ、
少なくとも前記レンズシステム(12)の入口領域を動かすための前記機構は、傾動機構である、分光器。 - 前記レンズを傾動させるための前記機構は、モータと、前記モータに接続されたアクチュエータロッドと、前記レンズが前記傾動機構(26;26’;26’’)との接触を保つように配置されるばね負荷式デバイス(35、36、37、38)とを備える、請求項1に記載の分光器。
- 前記第1の傾動機構(26、26’)と直角に配置され、前記レンズを第2の座標方向(x、y)に前記粒子ビームの偏向と同期して傾けるように構成されるさらなる傾動機構(26’’)を備え、
前記ばね負荷式デバイス(35)は、前記第1および第2の傾動機構に対して対称的に対向し、135°の角度距離で配置される、請求項2に記載の分光器。 - メモリからデータを取り出すように構成されるプロセッサ(P)を備える制御ユニット(CU)をさらに備え、
前記データは、デフレクタへの電圧設定を行い、前記電圧設定に同期して前記傾動機構においてモータを作動させるための、アナログ信号に変換される、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の分光器。 - 前記データは、テーブル(DTab(8)、MTab)として提供され、テーブルの1つの組は、前記デフレクタ構成内の各デフレクタプレート(1〜8)用であり、1つのテーブルは、前記モータ用であり、特定の電圧設定は、前記レンズの特定の傾動を提供するために、特定のモータ設定と相関する、請求項4に記載の分光器。
- 粒子放出サンプル(10)を分析するための半球分析デバイス型の荷電粒子分光器であって、前記分光器は、
前記粒子が測定領域(M)に入ることを可能にする入口を有する測定領域(M)と、
前記荷電粒子の粒子ビームを形成し、前記粒子を前記粒子放出サンプルと前記測定領域の前記入口との間で輸送するレンズシステム(12)とを備え、前記レンズシステムは、実質的に真直の光学軸(13)を有し、前記分光器はさらに、
前記粒子ビームが前記測定領域(M)へと入る前に、前記粒子ビームを前記レンズシステムの前記光学軸(13)に垂直な少なくとも1つの座標方向(x、y)に偏向するように構成される、前記レンズ内のデフレクタ構成(14a、14b)と、
前記測定領域内の前記荷電粒子の位置を検出するための検出器構成(9)とを備え、
前記検出器構成(9)は、二次元での前記荷電粒子の位置を決定するように構成され、その1つは、前記粒子のエネルギの指標となり、その1つは、前記粒子の開始方向または開始位置の指標となり、
少なくとも第1の機構(26;26’;26’’)は、少なくとも前記レンズ(12)の一部を、サンプルスポットと分析器の前記入口との間の軸に対して少なくとも第1の座標方向に前記粒子ビームの偏向と同期して変位させるように構成され、
少なくとも前記レンズ(12)の一部を前記サンプルスポットと前記分析器入口との間の前記軸に対して少なくとも第1の座標方向に動かすための前記機構は、前記レンズ(12)を前記座標方向(x、y)に屈曲させる機構である、分光器。 - 前記機構は、前記アクチュエータロッド(27’)を前記レンズ本体に接続するボールジョイント(29)を備える、請求項2に記載の分光器。
- 粒子放出サンプル(10)から放出される荷電粒子に関する少なくとも1つのパラメータを決定するための方法であって、
実質的に真直の光学軸(13)を有するレンズシステム(12)によって、前記荷電粒子の粒子ビームを形成し、前記粒子を前記粒子放出サンプル(10)と測定領域(3)の入口(8)との間で輸送するステップと、
前記粒子ビームが前記測定領域に入る前に、前記粒子ビームを前記レンズシステムの前記光学軸に垂直な少なくとも第1の座標方向(x、y)に偏向するステップと、
前記測定領域内の前記荷電粒子の位置を検出するステップとを備え、前記位置は、前記少なくとも1つのパラメータの指標となり、
前記荷電粒子の位置を前記検出するステップは、二次元での位置の検出を伴い、その1つは、前記粒子のエネルギの指標となり、その1つは、前記粒子の開始方向または開始位置の指標となり、前記方法はさらに、
少なくとも前記レンズ(12)の一部をサンプルスポットと分析器の前記入口との間の軸に対して前記座標方向に前記粒子ビームの前記偏向に同期して変位させるステップを備え、これにより前記荷電粒子の軌跡が前記測定領域に入り、
前記レンズは、前記測定領域の前記入口に隣接する前記レンズの端部で多方向のピボットポイントにおいて吊るされ、
前記レンズを前記座標方向(x、y)に傾動させるステップを備える、方法。 - 前記変位させるステップは、漸増的である、請求項8に記載の方法。
- 粒子放出サンプル(10)から放出される荷電粒子に関する少なくとも1つのパラメータを決定するための方法であって、
実質的に真直の光学軸(13)を有するレンズシステム(12)によって、前記荷電粒子の粒子ビームを形成し、前記粒子を前記粒子放出サンプル(10)と測定領域(3)の入口(8)との間で輸送するステップと、
前記粒子ビームが前記測定領域に入る前に、前記粒子ビームを前記レンズシステムの前記光学軸に垂直な少なくとも第1の座標方向(x、y)に偏向するステップと、
前記測定領域内の前記荷電粒子の位置を検出するステップとを備え、前記位置は、前記少なくとも1つのパラメータの指標となり、
前記荷電粒子の位置を前記検出するステップは、二次元での位置の検出を伴い、その1つは、前記粒子のエネルギの指標となり、その1つは、前記粒子の開始方向または開始位置の指標となり、前記方法はさらに、
少なくとも前記レンズ(12)の一部をサンプルスポットと分析器の前記入口との間の軸に対して前記座標方向に前記粒子ビームの前記偏向に同期して変位させるステップを備え、これにより前記荷電粒子の軌跡が前記測定領域に入り、
前記レンズは、ある点で屈曲されることにより、前記変位が行われる、方法。 - 粒子放出サンプルを分析するための半球分析デバイス型の荷電粒子分光器であって、
前記荷電粒子分光器は、
前記粒子放出サンプルから放出され、かつ粒子ビームを構成する荷電粒子が入る入口を有する測定領域と、
前記荷電粒子を前記粒子放出サンプルと前記測定領域の前記入口との間で輸送し、かつ実質的に真直の光学軸を有するレンズと、
前記レンズ内に配置され、かつ前記粒子ビームが前記測定領域へと入る前に前記粒子ビームを少なくとも前記レンズの前記光学軸に垂直な第1の座標方向に偏向するデフレクタ構成と、
前記測定領域内の前記荷電粒子の位置を検出するための検出器構成と、
少なくとも前記レンズの一部を、サンプルスポットと前記荷電粒子分光器の入口との間の軸に対して少なくとも前記第1の座標方向に前記粒子ビームの偏向と同期して変位させるように構成される機構とを備え、
前記検出器構成は、二次元での前記荷電粒子の位置を決定するように構成され、
二次元での前記荷電粒子の位置の一方は、前記荷電粒子のエネルギの指標となり、
二次元での前記荷電粒子の位置の他方は、前記荷電粒子の開始方向又は開始位置の指標となり、
前記レンズは、前記測定領域の前記入口に隣接する前記レンズの端部で多方向のピボットポイントにおいて吊るされることにより、前記ピボットポイントの周りで前記第1の座標方向に傾けられるように構成され、
前記機構は、前記レンズの入口領域を動かすための第1の傾動機構を含む、荷電粒子分光器。 - 前記機構は、モータと、前記モータに接続されたアクチュエータロッドと、前記レンズが前記第1の傾動機構との接触を保つように配置されるばね負荷式デバイスとをさらに含む、請求項11に記載の荷電粒子分光器。
- 前記機構は、前記第1の傾動機構と直角に配置され、かつ前記レンズを第2の座標方向に前記粒子ビームの偏向と同期して傾ける第2の傾動機構をさらに含む、請求項12に記載の荷電粒子分光器。
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