JP6416199B2

JP6416199B2 - 検出器及び電子検出装置

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Publication number: JP6416199B2
Application number: JP2016504020A
Authority: JP
Inventors: 聡史大橋
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
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Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2018-10-31
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Description

本発明は、電子線を照射された試料から発生するＸ線と共に電子を検出するための検出器、及び電子検出装置に関する。

電子顕微鏡には、電子線を照射された試料から発生する二次電子及び反射電子を検出すると共に、試料から発生するＸ線を検出するものがある。電子顕微鏡でＸ線を検出することにより、試料の電子像の観察と試料の元素分析とを並行して行うことができる。但し、このような電子顕微鏡では、電子検出器とＸ線検出器とを備える必要があり、検出器の配置が困難である。

特許文献１には、Ｘ線検出器が反射電子検出器を兼ねている装置が開示されている。この装置では、Ｘ線及び電子が入射することによって検出器内に発生する電子・正孔対の量を測定し、スペクトルを生成する。Ｘ線のスペクトル形状と反射電子のスペクトル形状との違いに基づいて、Ｘ線のスペクトルと反射電子のスペクトルとを分離し、夫々の検出を行っている。

国際公開第２０１０／１１５８７３号

Ｘ線検出器で反射電子検出器を兼ねた装置では、次のような問題がある。十分な量のＸ線及び反射電子が検出器に入射しなければ、スペクトルが形成できず、Ｘ線と反射電子との分離ができない。このため、反射電子専用の検出器を用いる場合に比べて、反射電子の像を生成するために必要な時間が長大化する。また、検出されるＸ線と反射電子との比率は、検出器に設けられたＸ線透過窓の厚みで調整される。Ｘ線透過窓の厚みが適切でない場合は、一方のスペクトルに他方のスペクトルが埋没してＳ／Ｎ比が悪化し、スペクトルの分離ができないこともある。また、電子顕微鏡での加速電圧を変更することによってＸ線と反射電子との比率が変わるので、加速電圧に応じてＸ線透過窓を交換する必要があった。また、放射線の検出器では、検出前後に、放射線が入射しても検出を行うことができない不感時間が発生する。Ｘ線と反射電子とを同一の検出器で検出する場合には、検出の頻度が増加し、Ｘ線又は反射電子が入射しても不感時間のために検出ができない確率が高くなる。このため、Ｘ線又は反射電子の専用の検出器を用いた場合に比べて、スペクトルの分解能の悪化、検出効率の悪化、及び検出器の短寿命化を招く。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、Ｘ線と電子とを個別に検出することができる検出器、及び電子検出装置を提供することにある。

本発明に係る検出器は、Ｘ線を透過させるＸ線透過窓と、該Ｘ線透過窓を透過したＸ線を検出するＸ線検出素子とを備える検出器において、前記Ｘ線透過窓の外面は導電性を有しており、前記Ｘ線透過窓は、外面に電子が衝突することによって発生した吸収電子が電流として流出するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る検出器は、前記Ｘ線透過窓を支持する導電性の窓枠を更に備えることを特徴とする。

本発明に係る電子検出装置は、本発明に係る検出器と、該検出器が有するＸ線検出素子に電気的に接続されており、該Ｘ線検出素子が検出したＸ線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と、前記検出器が有するＸ線透過窓の外面に電気的に接続されており、該Ｘ線透過窓に衝突した電子に起因して発生する電流に基づいて、前記Ｘ線透過窓に衝突した電子の量を計測する計測部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る電子検出装置は、試料を電子線で走査する走査部と、本発明に係る検出器と、該検出器が有するＸ線検出素子に接続されており、電子線によって試料から発生して前記Ｘ線検出素子が検出したＸ線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と、前記検出器が有するＸ線透過窓に接続されており、電子線によって試料から発生して前記Ｘ線透過窓に衝突した電子に起因して発生する電流に基づいて、試料から発生した電子の量を計測する計測部と、該計測部が計測した電子の量に基づいて、前記走査部が走査した試料の電子像を生成する電子像生成部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る電子検出装置は、試料と前記Ｘ線透過窓との間に、試料に対して前記Ｘ線透過窓が正となるバイアス電圧を印加する電圧印加部を更に備えることを特徴とする。

本発明に係る電子検出装置は、前記電圧印加部が前記バイアス電圧を印加した場合と印加しなかった場合とで前記計測部が計測した電子の量の差を計算する計算部を更に備えることを特徴とする。

本発明に係る電子検出装置は、前記Ｘ線透過窓の厚みは、前記走査部が試料へ照射する電子線のエネルギーに応じて、前記電子線によって試料から発生した電子が前記Ｘ線透過窓を透過する確率が所定値以下になるように定められていることを特徴とする。

本発明に係る電子検出装置は、前記検出器は、貫通孔を有しており、前記走査部が試料へ照射する電子線が前記貫通孔を通過する位置に配置されていることを特徴とする。

本発明においては、検出器は、Ｘ線透過窓とＸ線検出素子とを備え、Ｘ線透過窓は外面が導電性を有している。電子線を照射された試料から発生したＸ線は、Ｘ線透過窓を透過してＸ線検出素子で検出される。電子線を照射された試料から発生した反射電子等の電子は、Ｘ線透過窓に衝突し、電子の衝突により発生した吸収電子は電流となる。検出器を備える電子検出装置は、Ｘ線のスペクトルを生成し、Ｘ線透過窓に衝突した電子に起因した電流に基づいて、電子の量を計測する。

本発明においては、Ｘ線透過窓を支持する窓枠が導電性を有している。電子検出器は、窓枠に衝突した電子を含む電子の量を計測する。

本発明においては、Ｘ線検出装置は、試料に対してＸ線透過窓が正となるバイアス電圧を印加し、電子の量を計測する。バイアス電圧によって電子が加速され、効率的に電子が計測される。

本発明においては、Ｘ線検出装置は、試料とＸ線透過窓との間にバイアス電圧を印加した状態と印加しない状態とで電子の量を計測し、電子の量の差を計算する。バイアス電圧無しの状態で計測した電子の量は、試料から発生した反射電子の量である。バイアス電圧を印加した状態では、試料から発生した反射電子及び二次電子がＸ線透過窓に衝突する。Ｘ線検出装置は、電子の量の差を計算することにより、二次電子の量を計測する。

本発明においては、Ｘ線透過窓の厚みは、電子線によって試料から発生した電子がＸ線透過窓を透過する確率が所定値以下になるように定められている。Ｘ線と電子とが分離され、個別に検出される。

本発明においては、電子検出装置は、Ｘ線検出器に、試料へ照射するための電子線を通過させるための貫通孔を設けてある。電子線源と試料との間にＸ線検出器を配置して、Ｘ線検出器を可及的に試料へ近づけることが可能となる。

本発明にあっては、電子検出装置は、Ｘ線透過窓を透過したＸ線を検出し、Ｘ線透過窓に電子が衝突して発生した電流に基づいて電子の量を計測することにより、試料から発生したＸ線と電子とを個別に検出することが可能である。従って、Ｘ線検出器で電子の検出器を兼ねた従来の装置での問題が発生しない等、本発明は優れた効果を奏する。

実施の形態１に係る電子顕微鏡の構成を示すブロック図である。制御部の内部構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る電子顕微鏡の構成を示すブロック図である。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電子顕微鏡の構成を示すブロック図である。電子顕微鏡は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）であり、本発明の電子検出装置に対応する。電子顕微鏡は、試料５に電子線を照射する電子銃４１と、電子レンズ系４２と、試料５が載置される試料台４３とを備えている。電子レンズ系４２は、電子線の方向を変更させる走査コイルを含んでいる。電子銃４１及び電子レンズ系４２は、Ｘ線分析装置全体を制御する制御部３に接続されている。

電子レンズ系４２と試料台４３との間には、Ｘ線検出器（検出器）１が配置されている。Ｘ線検出器１は、電子線を通すための貫通孔１４を設けた形状に形成されている。図１中には、Ｘ線検出器１の断面を示している。また、Ｘ線検出器１は、ＳＤＤ（Silicon Drift Detector）等の複数のＸ線検出素子１１を含んで構成されている。Ｘ線検出器１は、貫通孔１４を囲んで複数のＸ線検出素子１１が配置された構成となっている。また、Ｘ線検出器１は、Ｘ線透過窓１２を備えており、Ｘ線透過窓１２はＸ線検出素子１１の正面に被さる位置に配置されている。貫通孔１４はＸ線透過窓１２にも形成されており、Ｘ線透過窓１２の形状は環状になっている。Ｘ線検出器１は、Ｘ線透過窓１２を支持する窓枠１３を備えている。窓枠１３は、Ｘ線透過窓１２の周縁と、Ｘ線透過窓１２に形成された貫通孔１４の縁とに設けられている。また、Ｘ線検出器１は、ペルチェ素子等の図示しない冷却機構を備えている。Ｘ線検出器１は、Ｘ線透過窓１２によって封止されている。Ｘ線検出器１内は、減圧されているか、又は所定のガスが封入されている。Ｘ線検出器１は、貫通孔１４を電子線が通る位置に配置され、Ｘ線透過窓１２が電子線の軸に交差し、Ｘ線透過窓１２が試料台４３に対向するように配置されている。試料５が試料台４３に載置された状態では、試料５の電子線が照射される面の前面にＸ線検出器１が配置され、Ｘ線透過窓１２は試料５に対向している。

Ｘ線透過窓１２の面の内、Ｘ線検出器１外に面した外面は、試料台４３に対向している。試料５が試料台４３に載置された状態では、Ｘ線透過窓１２の外面は試料５に対向している。Ｘ線透過窓１２は、少なくとも外面が導電性を有している。例えば、Ｘ線透過窓１２は、ベリリウム箔等の導電性材で構成されている。また、例えば、Ｘ線透過窓１２は、ポリマー等の絶縁性材で形成されており、外面に導電性材で導体層が設けられている。Ｘ線透過窓１２に用いられる導電性材は、ベリリウム、カーボン、アルミニウム又はシリコン等の軽元素であることが望ましい。導電性材として軽元素を用いた場合は、Ｘ線透過窓１２をＸ線が透過する効率が高く、Ｘ線透過窓１２に衝突した電子が再放出される確率が低い。また、窓枠１３は、導電性材で構成されている。Ｘ線透過窓１２の外面と窓枠１３とは電気的に接触しており、互いに導通可能になっている。一方で、Ｘ線透過窓１２の外面及び窓枠１３とＸ線検出素子１１との間は、電気的に絶縁されている。例えば、Ｘ線検出素子１１はＸ線検出器１のケーシング内に配置されており、ケーシングが絶縁材で構成されているか、又は、ケーシングとＸ線透過窓１２及び窓枠１３との間に絶縁材が設けられている。

Ｘ線検出素子１１は、Ｘ線検出用プリアンプ２１に電気的に接続されている。Ｘ線検出用プリアンプ２１はパルスシェーパ２２に接続されており、パルスシェーパ２２は制御部３に接続されている。Ｘ線透過窓１２の外面及び窓枠１３は、導線を通じて電子検出用プリアンプ２３に電気的に接続されている。例えば、Ｘ線透過窓１２の外面に接触した窓枠１３に、電子検出用プリアンプ２３につながる導線が接続されている。電子検出用プリアンプ２３は制御部３に接続されている。更に、電子顕微鏡は、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３と試料５との間にバイアス電圧を印加する電圧印加部２４を備えている。試料台４は接地されており、電圧印加部２４は、接地電位に対して正のバイアス電圧をＸ線透過窓１２及び窓枠１３に印加する。これにより、試料５に対して正のバイアス電圧がＸ線透過窓１２及び窓枠１３に印加される。バイアス電圧は数十〜数百Ｖである。電圧印加部２４は、制御部３の制御によって、バイアス電圧の印加のオンとオフとを切り替える。電子顕微鏡の構成の内、少なくとも電子銃４１、電子レンズ系４２、Ｘ線検出器１及び試料台４３は、図示しない真空箱の中に納められている。真空箱は、電子線及びＸ線を遮蔽する材料で構成されており、Ｘ線分析装置の動作中には真空箱の内部は真空に保たれている。

図２は、制御部３の内部構成を示すブロック図である。制御部３は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いて構成されている。制御部３は、演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit ）３１と、演算に伴って発生する一時的なデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）３２と、光ディスク等の記録媒体６から情報を読み取るドライブ部３３と、ハードディスク等の不揮発性の記憶部３４とを備えている。また制御部３は、使用者の操作を受け付けるキーボード又はマウス等の操作部３５と、液晶ディスプレイ等の表示部３６と、インタフェース部３７とを備えている。インタフェース部３７には、電子銃４１、電子レンズ系４２、電圧印加部２４、パルスシェーパ２２及び電子検出用プリアンプ２３が接続されている。ＣＰＵ３１は、記録媒体６に記録されたコンピュータプログラム６１をドライブ部３３に読み取らせ、読み取ったコンピュータプログラム６１を記憶部３４に記憶させる。コンピュータプログラム６１は必要に応じて記憶部３４からＲＡＭ３２へロードされ、ＣＰＵ３１は、ロードされたコンピュータプログラム６１に従って必要な処理を実行する。なお、コンピュータプログラム６１は、制御部３の外部からダウンロードされてもよい。また、制御部３は、インタフェース部３７に接続された電子銃４１、電子レンズ系４２及び電圧印加部２４の動作を制御する。

制御部３からの制御信号に従って、電子銃４１が電子線を放出し、電子レンズ系４２が電子線の方向を定め、電子線はＸ線検出器１の貫通孔１４を通過して試料台４３上の試料５へ照射される。試料５上で、電子線を照射された部分では、Ｘ線が発生し、更に、反射電子及び二次電子が発生する。Ｘ線は、Ｘ線透過窓１２を透過してＸ線検出器１内へ入射し、Ｘ線検出素子１１で検出される。反射電子は、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３に衝突する。二次電子は、反射電子よりも低エネルギーであり、電圧印加部２４がバイアス電圧を印加していない状態では、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３へは達しない。電圧印加部２４がバイアス電圧をＸ線透過窓１２及び窓枠１３に印加している状態では、二次電子はＸ線透過窓１２及び窓枠１３に衝突する。図１中には、電子線を含む電子の経路を実線矢印で示し、Ｘ線を破線矢印で示している。

Ｘ線透過窓１２の厚みは、可及的にＸ線が透過し反射電子が透過しない大きさになっている。試料へ照射する電子線のエネルギーが大きいほど、反射電子のエネルギーが大きくなり、Ｘ線透過窓１２を透過しやすくなる。電子線のエネルギーは、電子銃４１及び電子レンズ系４２で用いられる加速電圧で決定される。Ｘ線透過窓１２の厚みは、使用される電子線のエネルギーに応じて、反射電子がＸ線透過窓１２を透過する確率が０．１％等の所定値以下となるような大きさに予め定められている。例えば、Ｘ線透過窓１２の材料がベリリウム箔であり、厚みが０．５μｍであり、電子線のエネルギーが５ｋｅＶである場合は、反射電子はほとんどＸ線透過窓１２を透過することは無い。電子線のエネルギーを調整できる電子顕微鏡では、最大のエネルギーで電子線が照射された場合に反射電子がＸ線透過窓１２を透過する確率が所定値以下となるように、Ｘ線透過窓１２の厚みを定めておけばよい。

Ｘ線検出素子１１は、検出したＸ線のエネルギーに比例した信号を、Ｘ線検出用プリアンプ２１へ出力する。Ｘ線検出用プリアンプ２１は、Ｘ線検出素子１１からの信号を増幅・変換し、パルスシェーパ２２へ出力する。パルスシェーパ２２は、Ｘ線検出素子１１からの信号に基づいて、Ｘ線検出素子１１で検出したＸ線のエネルギーを計算し、計算したエネルギーを示す信号を制御部３へ出力する。

Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３に反射電子が衝突することにより、反射電子が散乱過程でエネルギーを失ってＸ線透過窓１２及び窓枠１３に吸収された吸収電子が発生する。Ｘ線透過窓１２の外面及び窓枠１３は導電性を有するので、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３に発生した吸収電子は、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３を通じて移動する。吸収電子が移動することによって、電流が発生する。発生した電流は、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３に接続された導線を通じて流れ、電子検出用プリアンプ２３へ入力される。このように、吸収電子は電流となってＸ線検出器１から流出する。電子検出用プリアンプ２３は、入力された電流を電圧信号へ変換し、電圧信号を増幅し、電圧信号を制御部３へ出力する。また、電圧印加部２４がバイアス電圧をＸ線透過窓１２及び窓枠１３に印加した場合は、反射電子及び二次電子がＸ線透過窓１２及び窓枠１３に衝突する。反射電子及び二次電子の衝突によって発生した吸収電子は、電流となって電子検出用プリアンプ２３へ入力される。電子検出用プリアンプ２３は、同様に、反射電子及び二次電子に起因する電圧信号を制御部３へ出力する。

制御部３は、パルスシェーパ２２から出力されたＸ線のエネルギーを示す信号をインタフェース部３７で受け付け、信号をエネルギー別にカウントし、Ｘ線のエネルギーとカウント数とを対応付けたＸ線のスペクトルを生成する。Ｘ線検出用プリアンプ２１、パルスシェーパ２２及び制御部３は、スペクトル生成部に相当する。また、制御部３は、電子検出用プリアンプ２３から出力された電圧信号をインタフェース部３７で受け付け、電圧信号から電子の量を計算する処理を行う。電子検出用プリアンプ２３から出力された電圧信号は、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３に発生した吸収電子の量に対応しており、更に、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３に衝突した電子の量に対応している。ＣＰＵ３１は、電圧信号の値から電子の量を計算する。このとき、制御部３は、電圧印加部２４にバイアス電圧の印加をオフにさせ、バイアス電圧が印加されていない状態で電子の量を計算することにより、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３に衝突した反射電子の量を計測する。電子検出用プリアンプ２３及び制御部３は計測部に相当する。制御部３は、次に、電圧印加部２４にバイアス電圧の印加をオンにさせ、バイアス電圧が印加されている状態で電子の量を計算することにより、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３に衝突した反射電子及び二次電子の合計量を計測する。ＣＰＵ３１は、次に、バイアス電圧が印加されている状態で計算した電子の量から、バイアス電圧が印加されていない状態で計算した電子の量を減算することにより、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３に衝突した二次電子の量を計測する。このようにして、電子顕微鏡は、電子線を照射された試料５から発生したＸ線と、反射電子と、二次電子とを検出する。

電子レンズ系４２が電子線の方向を順次変更することにより、電子線は試料５を走査する。制御部３は、電子レンズ系４２の動作を制御し、試料５上で電子線を照射された部分の位置を特定する。電子線が試料５を走査することに伴い、試料５上で電子線を照射された部分から発生したＸ線、反射電子及び二次電子が順次検出される。制御部３は、試料５上の電子線を照射された複数の部分で発生したＸ線のスペクトルを順次生成し、ＣＰＵ３１は、試料５上で電子線を照射された部分の位置とＸ線のスペクトルとを関連付けて、Ｘ線スペクトルの分布を生成する。また、制御部３は、試料５上の電子線を照射された複数の部分で発生した反射電子の量を順次計測し、ＣＰＵ３１は、試料５上で電子線を照射された部分の位置と反射電子の量とを関連付けて、反射電子像を生成する。反射電子像は、試料５上で発生した反射電子の量の分布である。同様に、制御部３は、試料５上の電子線を照射された複数の部分で発生した二次電子の量を順次計測し、ＣＰＵ３１は、試料５上で電子線を照射された部分の位置と二次電子の量とを関連付けて、二次電子像を生成する。ＣＰＵ３１は、Ｘ線スペクトルの分布を表すデータ、反射電子像を表すデータ、及び二次電子像を表すデータを記憶部３４に記憶させる。

制御部３は、記憶部３４に記憶したデータに基づいて、Ｘ線スペクトルの分布を表す画像、反射電子像を表す画像、及び二次電子像を表す画像を表示部３６に表示することができる。制御部３は、操作部３５で使用者からの操作を受け付け、受け付けた操作に従って、使用者が所望する画像を表示する。また、制御部３は、Ｘ線のスペクトルから試料５に含まれる元素の種類及び量を特定し、試料５上の元素分布を生成する処理を行ってもよい。この制御部３は、試料５上の元素分布を表す画像を表示部３６に表示する。

以上詳述した如く、本実施の形態においては、Ｘ線検出器１が備えるＸ線透過窓１２の外面及び窓枠１３に導電性を持たせており、Ｘ線透過窓１２とＸ線検出素子１１とは電気的に絶縁されている。電子線の照射により試料５からＸ線及び反射電子が発生する。Ｘ線は、Ｘ線透過窓１２を透過し、Ｘ線検出器１内のＸ線検出素子１１で検出される。反射電子は、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３に衝突し、吸収電子が電流となって流れ、反射電子の量が検出される。このように、本実施の形態に係る電子顕微鏡は、Ｘ線検出器１とは別に反射電子検出器を備える事無く、Ｘ線と反射電子とを個別に検出することが可能である。Ｘ線と反射電子とを個別に検出するので、Ｘ線検出器で反射電子検出器を兼ねた従来の装置での問題は発生しない。例えば、Ｘ線のスペクトルと反射電子のスペクトルとを分離する必要が無いので、スペクトルが分離できるような十分な量の反射電子を検出する必要は無い。このため、検出に最低限必要な反射電子の量が抑制され、反射電子像を生成するために必要な時間の長大化が防止される。また、スペクトルが分離できるようにＳ／Ｎ比又はＸ線及び反射電子の比率を調整するべくＸ線透過窓の厚みを調整する必要が無くなる。また、Ｘ線検出素子１１ではＸ線のみを検出し、反射電子を検出しないので、Ｘ線及び反射電子を同一の検出器で検出する場合に比べて、不感時間が短くなる。このため、スペクトルの分解能の悪化、検出効率の悪化、及び検出器の短寿命化が防止される。

また、本実施の形態においては、Ｘ線透過窓１２の厚みを、反射電子が透過する確率が所定値以下になるように定めていることによって、Ｘ線と反射電子とがＸ線透過窓１２によって分離され、確実に個別に検出されることになる。また、本実施の形態においては、電子顕微鏡は、Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３に正のバイアス電圧を印加した場合と印加しない場合とで電子の量を計測し、計測した電子の量の差を計算することで二次電子の量を計測する。これにより、電子顕微鏡は、二次電子をも個別に検出することが可能となる。二次電子検出器を別に備える必要が無くなり、電子顕微鏡の各部の配置が容易となる。また、本実施の形態においては、Ｘ線検出器１は電子線を通過させるための貫通孔１４が形成されている。これにより、図１に示すように、電子レンズ系４２と試料台４３との間にＸ線検出器１を配置して、Ｘ線検出器１を可及的に試料５へ近づけることが可能となる。試料５から発生するＸ線及び電子はいずれも、検出位置が試料５に近いほど強度が大きくなる。Ｘ線及び電子を同じ位置で検出することができるＸ線検出器１を可及的に試料へ近づけることによって、Ｘ線、反射電子及び二次電子の検出効率が向上する。

なお、本実施の形態においては、Ｘ線検出器１が複数のＸ線検出素子１１を備えた形態を示したが、Ｘ線検出器１は単一のＸ線検出素子１１を備えた形態であってもよい。また、本実施の形態においては、Ｘ線透過窓１２が一体である形態を示したが、Ｘ線検出器１は複数のＸ線透過窓１２を備えた形態であってもよい。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る電子顕微鏡の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る電子顕微鏡は、複数のＸ線検出器１を備えている。図中にはＸ線検出器１の断面を示している。Ｘ線検出器１は、電子レンズ系４２と試料台４３との間の位置から外れた位置に配置されている。Ｘ線検出器１は、実施の形態１と同様に、Ｘ線検出素子１１と、Ｘ線透過窓１２と、窓枠１３とを備えており、Ｘ線透過窓１２の少なくとも外面と窓枠１３とは導電性を有している。Ｘ線透過窓１２及び窓枠１３は、Ｘ線検出素子１１から電気的に絶縁されている。また、Ｘ線検出器１には、貫通孔１４が形成されていない。複数のＸ線検出器１は、夫々に、Ｘ線透過窓１２を試料台４３に対向させて配置されている。電子顕微鏡は、実施の形態１と同様に、Ｘ線検出用プリアンプ２１、パルスシェーパ２２、電子検出用プリアンプ２３、電圧印加部２４及び制御部３を備えているが、図３中では省略している。夫々のＸ線検出器１が備えるＸ線検出素子１１はＸ線検出用プリアンプ２１に電気的に接続されており、Ｘ線透過窓１２の外面及び窓枠１３は電子検出用プリアンプ２３に電気的に接続されている。

電子銃４１は、試料台４３上の試料５へ電子線を照射する。試料５から発生したＸ線は、各Ｘ線検出器１のＸ線透過窓１２を通過してＸ線検出器１で検出される。電圧印加部２４は夫々のＸ線透過窓１２及び窓枠１３に正のバイアス電圧を印加し、電子線の照射により試料５から発生した反射電子及び二次電子は、各Ｘ線検出器１のＸ線透過窓１２に衝突する。また、電圧印加部２４が夫々のＸ線透過窓１２及び窓枠１３に正のバイアス電圧を印加していない状態で、電子線の照射により試料５から発生した反射電子は、各Ｘ線検出器１のＸ線透過窓１２に衝突する。図３中には、電子の経路を実線矢印で示し、Ｘ線を破線矢印で示している。Ｘ線検出用プリアンプ２１、パルスシェーパ２２、電子検出用プリアンプ２３、電圧印加部２４及び制御部３は実施の形態１と同様の処理を実行し、制御部３は、Ｘ線スペクトルの分布、反射電子像及び二次電子像を生成し、夫々を表すデータを記憶部３４に記憶する。

本実施の形態においても、電子顕微鏡は、Ｘ線検出器１とは別に反射電子検出器を備える事無く、Ｘ線、反射電子及び二次電子を個別に検出することが可能である。従って、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、反射電子像を生成するために必要な時間の長大化が防止され、スペクトルの分解能の悪化、検出効率の悪化、及び検出器の短寿命化が防止される。

なお、本実施の形態においては、同形状の複数のＸ線検出器１を対称な位置に配置した形態を示したが、電子顕微鏡は、これに限るものではなく、形状の異なる複数のＸ線検出器１を備えた形態であってもよく、複数のＸ線検出器１を非対称な位置に配置した形態であってもよい。また、複数のＸ線検出器１は、試料台４３からの距離が異なる位置に配置されていてもよい。また、電子顕微鏡は、電子レンズ系４２と試料台４３との間の位置から外れた位置に単一のＸ線検出器１を配置した形態であってもよい。

また、以上の実施の形態１及び２においては、窓枠１３が導電性を有している形態を示したが、電子顕微鏡は、これに限るものではなく、窓枠１３が導電性を有していない形態であってもよい。この形態では、Ｘ線透過窓１２の外面に電子検出用プリアンプ２３が電気的に接続されており、電子顕微鏡は、Ｘ線透過窓１２に衝突した電子の量を計測する。また、実施の形態１及び２においては、試料５に対して正のバイアス電圧をＸ線透過窓１２に印加する形態を示したが、電子顕微鏡は、Ｘ線透過窓１２に対して負のバイアス電圧を試料５に印加する形態であってもよい。また、実施の形態１及び２においては、電圧印加部２４を利用して二次電子を検出する形態を示したが、電子顕微鏡は、これに限るものではなく、電圧印加部２４を備えておらず、Ｘ線検出器１を用いた二次電子検出を行わない形態であってもよい。この形態では、電子顕微鏡は、Ｘ線検出器１とは別に、二次電子検出器を備えている。また、実施の形態１及び２においては、Ｘ線検出素子１１はＳＤＤであるとしたが、Ｘ線検出素子１１はＳＤＤ以外の検出素子であってもよい。また、実施の形態１及び２においては、本発明の電子検出装置はＳＥＭであるとしたが、これに限るものではなく、本発明の電子検出装置はその他の装置であってもよい。例えば、電子検出装置は、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）又はマイクロアナライザーにＸ線検出器１が組み込まれた形態であってもよい。また、電子検出装置は、自身では試料５へ電子線を照射する機能を備えていない形態であってもよい。

１Ｘ線検出器
１１Ｘ線検出素子
１２Ｘ線透過窓
１３窓枠
２１Ｘ線検出用プリアンプ
２２パルスシェーパ
２３電子検出用プリアンプ
２４電圧印加部
３制御部
４１電子銃
４２電子レンズ系
４３試料台
５試料

Claims

Ｘ線を透過させるＸ線透過窓と、該Ｘ線透過窓を透過したＸ線を検出するＸ線検出素子とを備える検出器において、
前記Ｘ線透過窓の外面は導電性を有しており、
前記Ｘ線透過窓は、外面に電子が衝突することによって発生した吸収電子が電流として流出するように構成してあること
を特徴とする検出器。
前記Ｘ線透過窓を支持する導電性の窓枠を更に備えること
を特徴とする請求項１に記載の検出器。
請求項１又は２に記載の検出器と、
該検出器が有するＸ線検出素子に電気的に接続されており、該Ｘ線検出素子が検出したＸ線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と、
前記検出器が有するＸ線透過窓の外面に電気的に接続されており、該Ｘ線透過窓に衝突した電子に起因して発生する電流に基づいて、前記Ｘ線透過窓に衝突した電子の量を計測する計測部と
を備えることを特徴とする電子検出装置。
試料を電子線で走査する走査部と、
請求項１又は２に記載の検出器と、
該検出器が有するＸ線検出素子に接続されており、電子線によって試料から発生して前記Ｘ線検出素子が検出したＸ線のスペクトルを生成するスペクトル生成部と、
前記検出器が有するＸ線透過窓に接続されており、電子線によって試料から発生して前記Ｘ線透過窓に衝突した電子に起因して発生する電流に基づいて、試料から発生した電子の量を計測する計測部と、
該計測部が計測した電子の量に基づいて、前記走査部が走査した試料の電子像を生成する電子像生成部と
を備えることを特徴とする電子検出装置。
試料と前記Ｘ線透過窓との間に、試料に対して前記Ｘ線透過窓が正となるバイアス電圧を印加する電圧印加部を更に備えること
を特徴とする請求項４に記載の電子検出装置。
前記電圧印加部が前記バイアス電圧を印加した場合と印加しなかった場合とで前記計測部が計測した電子の量の差を計算する計算部を更に備えること
を特徴とする請求項５に記載の電子検出装置。
前記Ｘ線透過窓の厚みは、前記走査部が試料へ照射する電子線のエネルギーに応じて、前記電子線によって試料から発生した電子が前記Ｘ線透過窓を透過する確率が所定値以下になるように定められていること
を特徴とする請求項４乃至６のいずれか一つに記載の電子検出装置。
前記検出器は、貫通孔を有しており、前記走査部が試料へ照射する電子線が前記貫通孔を通過する位置に配置されていること
を特徴とする請求項４乃至７のいずれか一つに記載の電子検出装置。