JPH01236567A - 表面解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （７）技術分野 この発明は、マグネットの中で複数種類の円弧軌道を描
くエネルギーの異なる陽子ビームにより、測定可能なエ
ネルギー範囲を広狭に切換える事ができるようにした表
面解析装置に関する。

表面解析装置は、超高真空中に於て、高速に加速された
陽子を試料に当て、原子によって散乱された陽子のエネ
ルギー損失分布を求めることにより、試料表面の元素の
存在量を求めるものである。

試料表面の原子と陽子の相互作用は、主にクーロン力で
あるが、相互作用がいかなるものであっても差支えない
。軽い原子によって散乱されると、エネルギー損失が大
きい。重い原子によって散乱されるとエネルギー損失が
小さい。エネルギー損失ΔＥと原子質量Ｍとが一対一に
対応する。このため、エネルギー損失分布Ｙ（ΔＥ）を
測ることにより、元素の分布が分ることになる。

陽子エネルギー損失分布から試料表面の元素存在量を求
メルノテあるから、Ｐｒｏｔｏｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｌｏ
ｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　Ｐ　Ｅ　Ｌ　Ｓという
事もある。

（イ）　ＰＥＬＳの原理 質量Ｍの静止した原子Ｋ、エネルギーＥＯの陽子（質量
ｍ）を衝突させる。散乱角をｅとし、散乱後のエネルギ
ーをＥｌとすると、 Ｅ、　＝　Ｋｚ□　　　　　　　　　　　　（１）とな
る。ｒは原子質量を陽子質量で割ったものであるので、
はぼ質量数に等しい。

散乱角θとしては、０〜１８０°の任意の角を選ぶこと
ができる。もしもＣ）＝１８０°とすると、となる。こ
れは各元素ごとに直ちに計算できる値で、１より小さい
正数である。減衰定数という。

入射エネルギーＥｏと散乱エネルギーＥ１の差をエネル
ギー損失ΔＥという。

ΔＥ　：　Ｅｏ−Ｅｌ　　　　　　　　　（５）＝（１
−Ｋ）Ｅｏ　　　　　　　（６）である。Ｅｏを一定に
すれば、ΔＥからＫが分り、Ｋからｒが分るので、ΔＥ
とＦを対応づける事ができる。

実際には、Ｅｌは大きすぎ、そのままでは精度よくエネ
ルギー測定できないから、−様な減速電圧により減速し
、低いエネルギーＥａにし、これを測定するのである。

ＥｅＬ＝＝　　Ｅｌ　　ｑＶａｃｃ　　　　　　　（７
１ｑは陽子の質量、Ｖａｃｃは減速電圧である。

（ロ）従来技術 第２図によって、従来の表面解析装置の概略を説明する
。

イオン源１によって、陽子イオンが作られる。

引出し電圧をＶｅｘとすると、エネルギーＥ、はＥ、　
　＝　Ｃ１’／１３Ｘ　　　　　　　　　　（８）であ
る。これが、マグネット２に入り円弧軌道ＪＫを描（。

こ°の後、加減速管３で、ＶａＣｃにより加速されて、
高速の陽子となる。

Ｅ□　＝　ｑ　Ｖｅｘ　−１−ｑ　ＶａＣＣ（９）この
陽子が試料４に当たる。散乱によって、ΔＥを失うので
、散乱陽子は Ｅｌ　＝　ｑ　Ｖｅｘ　＋ｑ　Ｖａｃｃ−ΔＥ　　　　
（１０）のエネルギーを持つ。θ＝１８０°のものだけ
を検出する事にする。反対向きに飛ぶ陽子は、加減速管
３で減速されるので、 Ｅ６　＝　ｑ　Ｖｅｘ−ΔＥ　　　　　　　　（１１）
というエネルギーを持つ。マグネット２に入り、Ｋ点か
ら半円軌道ＫＭ、ＫＮを描く。

試料４が、たとえばＧａＡｓのように二元の元素系から
なる場合、重い元素（Ａｓ）で散乱された陽子は、ΔＥ
が小さく、大きい軌道ＫＮを描く。軽い元素（Ｇａ　）
で散乱された陽子は、ΔＥが太き（、小さい軌道ＫＭを
描く。

これを位置検出器５で受けて、どの位置に入ったかとい
う事を検出する。

位置検出器５の長さＧＨが短いので、軌道ＫＮを飛んだ
陽子を検出できるが、軌道ＫＭを飛んだ陽子は検出でき
ない。

エネルギー損失スペクトルは右側に示すようＫ、Ｇａの
ピークがないものになる。

に）発明が解決すべき問題点 長い位置検出器を使えば、２種類の元素に対するエネル
ギー損失ピークを同時に検出する事ができる。

しかし、位置検出器は高価な検出器である。長手方向に
平坦な検出感度がなければならない。製造歩留りが悪い
ためＫ、長いものは特に高価になる。

たとえば、現在は９０朋の長さのものを使っているが、
これより長いものは入手し難く、特に高価である。

散乱減速後のエネルギーＥａを持つ陽子のマグネット中
でのサイクロトロン軌道半径Ｒａは、である。ＫＭ、Ｋ
Ｎのようにマグネット中で飛行する部分の直線距離をこ
こでは飛程りという。これは、 Ｌ　　＝　　２Ｒａ　　　　　　　　　　　（１３）で
ある。ＭＮを位置検出器５の長さｌの中に入れてしまえ
ばよいと考えられよう。すると、軌道半径Ｒａを小さく
すればよいのである。

Ｒ，を小さくするためには、磁場Ｂを大きくするという
方法と、Ｅａを小さくするという方法がある。

Ｂを大きくすると、入射陽子の円弧軌道ＪＫが変わって
しまう。この基本軌道半径Ｒｅ（ＯＫ、　ＯＪ）は、で
ある。ＪＫを不変にして、ＫＭｌＫＮだけを小さ（する
ためには、ＩのＲ，を一定にし、Ｒａを小さくしなけれ
ばならないということである。

Ｅａ＝＝　　Ｅｏ−ΔＥ　　　　　　　　（１５）であ
るから、Ｅｅを小さくし、Ｂをヤね−”ｋζ比例して小
さくすれば、上述の目的にそう事ができる。

Ｅ、を小さくするという事は、引出し電圧Ｖｅｘを小さ
くするという事である。こうすると、エネルギー損失の
分解能も増強される、という利点がある。

第３図にＶｅｘをパラメータとし、エネルギー損失ΔＥ
に対するエネルギー分解能の関係を示す。

ただし、陽子のビーム径がσ＝５朋とし、Ｒｅ＝３（１
０）朋とする。

ビーム径が大きい。これは、スリット２２の開口が広い
ためで、カウント率を上げて計測することができ、短時
間測定が可能となる。軌道半径は小さい。これは、広い
エネルギー損失範囲で、複数元素からの散乱ビームを同
時に測定しようとする場合に適した条件である。つまり
、分解能を落とした極限である。

横軸がエネルギー損失ΔＥ１　縦軸がエネルギー分解能
である。

エネルギー分解能を決めるものは、加減速電圧’Ｖａｃ
ｃの電源リップルによる分散、イオン引出電圧Ｖｅｘの
リップルによる分散、位置検出器の位置による感度のバ
ラツキ、マグネットの磁場下に於て描く半円軌道の飛程
りを位置検出器で弁別できる距離などである。このうち
、最後のものが、Ｖｅｘ。

ΔＥに依存する。

Ｖｅｘが大きいほど分解能が悪い。Ｖ６Ｘが小さいほど
分解能がよくなる。Ｖｅｘ　＝　５　ｋＶであれば、分
解能は１（１０）ｅｖより小さくなる。

この位置検出器の検出感度をｖＯ＝０．５　ｋ’／とじ
ている。

そうすると、Ｖｅｘを小さくすればよい、という事にな
るが、そう単純でない。（Ｖｅｘ−ΔＥ）はｖ。

より大きくな（てはならない。Ｖｅｘが小さいと、ΔＥ
のとりつる値の範囲が狭くなる、測定できる元素の種類
が限られるという問題がある。

またエネルギー分解能そのものが高くても、ΔＥが小さ
いのであるから、微細なスペクトル構造全正確に知る事
ができない。

これは、分解能の話であるが、次に軌道について説明す
る。第４図は基本半径Ｒ６＝　３（１０）ｍｍの場合で
、Ｖａｃｃ　＝　９９．５　ｋＶｌＶｅｘ　＝　２０　
ｋＶ、　ＥＯ＝　１１９．５　ｋｅＶとした時の、元素
ごとの陽子軌道を示す。

エネルギー損失ΔＥは、Ｋから ΔＥ＝（ｌ　　Ｋ）Ｅｏ　　　　　　　Ｑｅによって求
められる。軌道半径Ｒａは（１２１と（１４））から、
によって求められる。

エネルギー損失はＩｎ、　Ａｓ％Ｇａ、　Ｐ％ｋｌにつ
いて、それぞれ４．１２ｋｅＶ、　６．２６ｋｅＶ、　
６．７１ｋｅＶ１１４．５９ｋｅＶ。

１６．６ｋｅＶである。磁場中でのエネルギーＥａは、
Ｅｅ　（２０ｋｅＶ　）からΔＥを引いたものであるか
ら、それぞれ１５．８８　ｋｅｙ、　１３．７４　ｋｅ
ｙ、　１３．２９　ｋｅＶ、　５．４１　ｋｅｙ。

３．４ｋｅＶである。

これに対する軌道を図示した。

これでは、ＡｓとＧａによる散乱陽子が、位置検出器上
で、約１　ｃｍ離れた地点に入る。

長さ８　ｃｍの位置検出器を用いれば、Ｉｎ、　Ａｓ、
　Ｇａからの散乱陽子を、同時に検出することができる
。

しかし、反面、Ａｓ、Ｇａの散乱陽子のピーク間隔が狭
いので、両者による信号を十分に分離する事ができない
。

重い元素による散乱は、エネルギー損失が小さく、散乱
減速後のエネルギーＥａが、引出しエネルギーＥ、に近
い。αηにより、この２つの値の比の平方根によってＲ
ａが求まる。平方根依存性である。

このため、ΔＥが小さく、Ｅａ、が大きいと、軌道半径
の差が少なくなる。軌道が近似してくる。

反面、Ｖｅｘが大きいと、ΔＥの範囲（Ｖｅｘ≧ΔＥ）
も広くなる。ΔＥの大きくなる軽い元素からの散乱陽子
を検出できる。

Ｐ、　Ａｌからの散乱陽子も小さい半円軌道を描いて飛
ぶ。２５０　ｍｍ、３１５　間程度の飛程を持つ。長さ
８ｃｍの位置検出器でＰ、　Ａｌからの散乱陽子を同時
に測定できる。

しかし、重い元素による散乱に対しては、分解能が悪い
。Ｇａ、Ａｓに対しては、ΔＥがほぼ１３ｋｅ’Ｖであ
るので、第３図から分解能が３（１０）　ｅＶ程度とな
る。

３（１０）ｅＶというのは、後に説明するが、位置検出
器の設けられる辺上に於て０．７ｃｍのスペクトル幅に
対応する。ＧａとＡｓのスペクトル中心の差が約１ｃｍ
であり、位置分解能が０．５ｃｍであるから両者を分離
する事は可能である。

しかし、分離は不完全である。微細なスペクトル変化も
分らない。

これを改善し、重い元素からの散乱を区別したければ（
１０式よりＥ６　＝　ｑ　Ｖｅｘを小さくすればよいと
いう事が分る。そこで、Ｖｅｘを２０　ｋｅＶではなく
、１０ｋｅＶにしてみる。

この場合の軌道半径は、（ｌｌｎから前述の場合より小
きくなり、相互）２区別しやすくなっている。

第５図にこれを示す。Ｖｅｘ　＝　１０　ｋＶ％ｖａｃ
ｅ　＝９９．５ｋＶ、　　ＥＯ＝　１０９．５　ｋｅ’
／、　Ｒ６＝　３（１０）　ｍｍである。

Ｖｅｘを小さくすると分解能が上る事はすでに述べた。

しかし、ΔＥの方がＶｅｘより大きくなってしまう軽い
元素がある。これらに対しては、ＰＥＬＳ測定ができな
い。Ｐｌｋｌに対するΔＥは１０　ｋｅＶより大きく、
減速されて運動エネルギーを失い、マグネットまで到達
しない。

Ｉｎ％Ａｓ、　Ｇａに対するエネルギー損失ΔＥが、３
．７７９　ｋｅｙ、　５．７３７　ｋｅＶ、　６．１５
０　ｋａＶであるｏ　Ｅａは６．２２ｋａＶ、　４．２
６ｋｅＶ、　３．８５ｋｅＶである。Ｉｎ、Ａｓ、　Ｇ
ａの飛程の差が、第３図に示したものより広くなってい
る。Ａｓ、Ｇａからの散乱陽子の飛程の差が約２　ｃｍ
である。

Ａｓ１Ｇａに対しては、損失が約６　ｋｅＶであるので
、第３図から、分解能が約ＩＱＱ１５Ｖである事が分る
。これは後に説明するようＫ、０．５ｃｍのスペクトル
幅に対応する。Ａｓ、　Ｇａのピーク位置の距離が２ｃ
ｍで、位置分解能が０．７ｃｍである。Ａｓ５Ｇａのピ
ークを十分に分離する事ができる。

目的によっては、単にＡｓとＧａのように似がよつな質
量数をもつ元素からの散乱陽子のスペクトルを、分離す
るというだけでは足りない場合もある。

あるひとつの元素に対するエネルギー損失スペクトルの
微細構造を知りたいという事もある。この場合、小さい
基本半径Ｒｅ　（例えば３（１０）＋ｘ）を持つような
ビーム系では、十分満足できる測定結果を得る事ができ
ない。

（４）磁場下に於ける飛程とΔＥ 陽子飛程りは、２Ｒａであるが、これと、基本半径Ｒｅ
との関係は（１８より となる。位置検出器の検出限界をｖｏ　＝　０．５　ｋ
Ｖとすル。第６図にＲ６＝３（１０）　ｍｍ、Ｖａｃｃ
　＝　９９．５　ｋ’ｉ’とした時の、エネルギー損失
ΔＥと飛程りの関係を、引出し電圧Ｖｅｘをパラメータ
として示した。

これは、単に としｋものである。位置分解能δＬと、エネルギー損失
分解能δ（ΔＥ）の比は、（イ）から、ソレユえ、δ（
ΔＥ）がＱ、３ｋｅＶであると、Ｅ６　＝　２０ｋｅＶ
　、　Ｅａ；　１４　ｋｅＶとして、位置分解能が０．
５ｃｍとなる。

また、Ｅｅ＝１０ｋｅｖ％Ｅａ＝６ｋｅｖとして、δ（
ΔＥ）が０、ｌ　ｋｅＶであると、位置分解能が０．７
ｃｍとなる。

位置分解能を高めるためには、（１５）から、基本半径
Ｒｅ（＝ＯＫ＝ＯＪ）を大きくすればよいという事が分
る。

しかし、Ｒｅはビーム系の基本的な値である。イオン源
１、スリット２１．２２の関係が決まっている限り、Ｒ
ｅは変えることができない。

これまで、引出し電圧Ｖｅｘをパラメータとしていたが
、Ｒｅは定数でなければならない。このため、Ｒｅが一
定になるよう、ＢをＶｅｘの平方根に比例するように変
化させていたわけである。

（１０）　　目　　　　　　　的 イオン源から出た陽子が磁場に入った時に描く円弧軌道
ＪＫの半径Ｒ，を、複数の値に変える事のできる表面解
析装置を提供する事が本発明の目的である。

（１）構　成 イオン源から出た陽子ビームが、マグネットに入った際
に２とおりの円弧軌道を描くことができるようにした事
が本発明の特徴である。

第１図によって、本発明の表面解析装置の構成を説明す
る。

イオン源１は、水素ガスをイオン化して、加速し、イオ
ンビームとするものである。水素ボンベ（図示せず）か
ら水素ガスが供給される。真空中で、熱陰極から熱電子
を出し、電子との衝突により水素分子がイオン化する。

イオン引出し電源の電圧Ｖｅｘは、自由に調節できる。

Ｅ、　　：　ｑＶｅｘ　　　　　　　　　　（２２１の
運動エネルギーを持った陽子は、従来とは異なり、２と
おりの経路をたどって、マグネット２に二速する。

ひとつは、そのまま直進して、５点に入る経路Ｉである
。円弧ＪＫを描き、マグネット２を抜ける。

イオン源１とマグネットの間には、ふたつの静電偏向器
６．７が設けである。平行な電極板の間に静電界をかけ
、陽子ビームを、いずれかの方向に偏向させるものであ
る。

第１静電偏向器６に適当な静電圧を加えると、２点から
直線軌道を外れて、第２静電偏向器７の方向は飛ぶ。さ
らに第２静電偏向器７に静電圧を印加しておくと、Ｇ点
で反対向きに軌道が曲る。

そしてマグネット２の中へＨ点から入射する。この経路
を経路■という。

Ｈ点に於て軌道に対して垂線を引き、マグネットの辺Ｋ
ＭＨの延長線との交点を０２とする。

０２Ｈ＝　０２Ｋ　＝　Ｒ２（２３） となるようにする。こうすると、Ｈ点でマグネットに入
った陽子ビームは、Ｂ、Ｖｅｘがある適当な値の時Ｋ、
円弧軌道ＨＫを描くことができる。

経路Ｉに於ても、５点に於て軸道に対して垂線を引きマ
グネット辺ＫＭＮの延長線との交点を０１とすると ０Ｊ＝Ｏ□Ｋ　　＝　　Ｒ１（２４） となるようにする。Ｒ２はＲ１より小さい。

Ｒ２＜　Ｒ１（２５） たとえば、Ｒ１の％程度にＲ２を設定する事ができる。

経路■を通ったビームは大きい半径Ｒ１を描きスリット
２１．２２を通る。経路■を通ったビームは小さい半径
Ｒ２を描きスリット２３．２２を通る。

これより後段の装置の構成は従来のものと同一である。

陽子ビームの通る空間は全て高真空に保たれている。　
。

陽子ビームは加減速管３により、ｑＶａｃｃの加速エネ
ルギーを得て、Ｅｏの入射陽子となる。さらにＱレンズ
９を通り、超高真空チャンバ１０に入る。

超高真空チャンバ１０に於ては、試料４を貼りつけたホ
ルダ１２が、マニピュレータ１１によって、回転昇降自
在に設けられている。これにより、試料４の任意の場所
へ、任意の角度で陽子ビームを当てることができるよう
になっている。

陽子ビームを遮断し或は通過させるためＫ、シャッタ８
が開閉自在に設けられる。

超高真空チャンバ１０は、真空排気装置３４により、１
０−”　〜１０−”　Ｔｏｒｒの超高真空に引カレる。

陽子ビームが試料に当ると、表面の原子によって散乱さ
れる。散乱角ｅは任意である。θが９０゜より小さいも
のは、試料の中へ入つそしまう。θが９０°よ怜大きい
ものは試料の外へ出る。

これらのうちｅ’ａ１８０°の散乱陽子ビームのみが、
Ｑレンズ９、加減速管３を反対方向に抜ける。

散乱直後のエネルギーＥ１は、すでに述べたように Ｅｌ　＝　ｑ　Ｖｅｘ　＋ｑ　Ｖａｃｃ−ΔＥ　　　　
’１２６）である。加減速管で減速された後の運動エネ
ルギー　Ｅａは Ｅａ＝　ｑＶｅｘ−ΔＥ　　　　　　　　（２７）であ
る。これがコリメータスリット２２を反対向きに通る。

さらにに点からマグネット２の磁場下に入る。マグネッ
トの中で半円軌道を描く。マグネット２を出たものは、
位置検出器５に入る。ここでエネルギーＥ、の異なる陽
子が、位置検出器の異なるマイクロチャンネルに入射す
る。

マイクロチャンネルの端点Ｇとに点のマグネットに沿う
距離をＬｏとする。陽子が位置検出器の端点Ｇから距離
Ｘの点に入射したとする。陽子のマグネット中での飛程
（ＫＭｌＫＮなど）をＬとするとＬ　＝　Ｌ□　＋ｘ　
　　　　　　　　　（２８）である。位置検出器５は高
倍率の増幅機能をもつ。

陽子のエネルギーが検出限界ｖｏ以上であれば、（例え
ばＱ、　５　ｋｅＶ　）、ひとつの陽子入射を検出でき
る。

位置ごとの入射陽子数を測定し、分布をｆ’　（ｘ）と
する。これはある時間間隔に於て、位置検出器の（Ｘ）
と（ｘ−）−ｄｘ）の間に入射した陽子数がｆ’　（ｘ
）　ｄｘであるということである。そして、求めたいの
は、ΔＥを変数とする陽子入射数である。これをイール
ドＹ（ΔＥ）という。この関係は Ｙ（ΔＥ）ｄ（ΔＥ　）　＝　ｆ’（ｘ）ｄｘ　　　　
（２９）であるが、ΔＥとＸの間には、（１！ＩＩ、　
（２８）の関係があるので、イールドＹ（ΔＥ）を求め
る事ができるのである。

第１図に示す例では、２つの静電偏重器を通った陽子は
、マグネット中で、小さい基本半径Ｒ２を描くようにな
っている。直進したものは、大きい基本半径Ｒ１を描く
ようになっている。

しかし、この関係は逆であってもよい。すなわち、静電
偏向器６．７を直進ビームに関して反対側に設けて、静
電偏向器によって曲げられた陽子ビームの方が、マグネ
ット中でより大きい基本半径を持つようにしてもよい。

そして、ヤグネット磁場下から出射する点には同一でな
ければならない。出射点Ｋに於ける運動方向も同一でな
ければならない。

このような条件が満足されれば、マグネットの形状、静
電偏向器の配置、数は任意である。

出射点Ｋを同じく、しかもここで運動方向が同じなので
あるから、イオン源１を出てマグネット２に入るまでの
、２つの陽子ビームのうち、ひとつが直進ビームとする
と、他のひとつは、２つの変曲点を持たなければならな
い。

このため、静電偏向器は２つ以上必要である。

３つあっても４つあっても、それ以上であってもよい。

しかし、本質的には２つの変曲点があればよいのである
から、静電偏向器は本質的には２つでよい。

第１図の例では、第１静電偏向器６が、下に凸のビーム
とし、第２静電偏向器７が、上に凸のビームとしている
。

（２）作　用 ふたとおりの経路■、■にそ゛つて、陽子をマグネット
の中へ導入できる。

（１）まず、経路■にそって陽子をマグネット２へ入れ
る。すると、小さい基本半径Ｒ２を描く。基本半径Ｒ２
が小さいのであるから、散乱陽子のマグネット下で描く
軌道の半径の拡りも小さい。

この場合、２つの元素からの散乱陽子ビームが、半円軌
道ＫＭ、ＫＮを描いて、同一の位置検出器５に入射でき
る。距離ＭＮが、位置検出器の長さｌよりも小さいから
である。

つまり、小基本半径Ｒ２の軌道を用いて、全体的な測定
を行なう。この場合、たとえばＡｓ、Ｇａのピークが同
時に測定される。

全体的測定は短時間で行わなければならない。

このため、コリメータスリット２２を広くする。

たとえば５１１１１！程度に拡開する。

位置検出器へ入射する散乱陽子数が増えるから、測定時
間は短かくてよい。

測定時間が限定されるのは、陽子が試料へ打ち込まれて
ゆくので、試料の組成が変化してゆくからである。照射
量が１０１５個／ｃｎｌになると、試料の結晶構造が破
壊される（表面だけ）と考えられる。

ｌｎＡ１１ｍ１！Ｌφノ陽子ヒームハ、１秒で約１０′
２〜１０１３／ｃｎｉの照射量になる。

すると、１０２〜１０３ｓｅｃの照射しか許されないと
いう事である。

全体的測定はそれゆえ、Ｒ２を使い、広いスリット２２
を用いて、たとえば１　ｓｅｃ程度の測定時間とする。

全体測定が終るとシャッタ８を閉じる。

（１１）次ビ、広い軌道半径Ｒ１を用いて、ひとつの元
素の近傍のみの微細スペクトルを測定する。

このとき、ＶｅｘｌＢの比がかわる。Ｊ九マ／　ＢがＲ
１／Ｒ２になるように変わる。２つの変数があるので、
変化の態様について任意性がある。

単にＢを変えるだけであれば、ＫＭ、ＫＮなとの半円軌
道がＲ１／　Ｒ２に拡大されるだけである。

この場合、位置検出器５を、よりＬｏが大きくなる方向
へ動ければよい。

しかし、より望ましいのは、この元素のいずれかのピー
クが、そのまま位置検出器の中心に存在する、という事
であろう。

この場合は、Ｂを減するだけでな（Ｖｅｘも減少させ、
ＫＭ％ＫＮに対応する軌道半径を減少させるようにする
。

Ｂ、Ｖｅｘの変化をどのようにすればよいがという事は
、元素の種類が分っているのであるがら予め計算する事
ができる。

二種類の元素Ａ、Ｂが試料表面を構成しているとする。

質量はＡ（Ｂであるとする。それぞれの減衰定数をＫａ
ｌＫｂとする。

加減速電圧Ｖａｃｃを定数とする。Ｂ、Ｖｅｘなどが変
数であるとする。

全体測定の時のＶｅｘ　ｆ　Ｕとする。

微細測定の時のＭｅをＷとする。

全体測定の時の元素人％Ｂからの散乱陽子のマグネット
中での飛程ＫＭ、　ＫＮ　ｆ：Ｌａ％Ｌｂとする。微細
測定の時の元素人％Ｂからの散乱陽子のマグネット中で
の飛程をＬａ′、Ｌｂ′とする。

Ｌａ′＝　　（Ｌａ　＋　Ｌｂ）／２　　　　　　Ｃ３
０）又は Ｌｂ’　＝　　（Ｌａ＋Ｌｂ）／２　　　　　　　Ｃ３
１）とすると便利である。

（３０）は、微細測定にした時、軽い方の元素からの散
乱陽子の入射点が、全体測定の時の２つの元素からの散
乱陽子の入射点の中点にくるというものである。軽い元
素について微細測定したいという場合、位置検出器を動
かす必要がない。

マグネットの磁束密度Ｂは、全体測定の時にｘ１微細測
定の時にＺであるとする。

複雑になるので、ノーチージョンを第１表に示す。

第１表　全体測定、微細測定の変数の表示このうち、Ｒ
１、Ｒ２は既知である。Ｕ、　Ｘも既知でＷ、Ｚを未知
とするか、或は逆にＷｌＺを既知として、Ｕ、Ｘを未知
とするかいずれかである。

いずれであってもよい。

であるから、 である。

ΔＥａ　＝ｑ（Ｕ−１−Ｖａｃｃ）（Ｉ　　Ｋａ）　　
　（３６）である。Ｃ’３５１．　（３６）から、とな
る。同様に さらＫ、微細測定について、 となる。（３０）を満足させたいとすればとなる。

（２）数値例 一例を述べる。試料はＧａＡｓ基板であるとする。

第４図に示すものが全体測定の場合の軌道であるとする
。これに対する微細測定のＶｅｘなどを求める。

Ｋａ＝　　Ｋ（Ｇｉ）＝０．９４４２ Ｋｂ＝　　Ｋ　（Ａｓ　）　＝　０．９４８０Ｖａｃｃ
　＝　　９９．５　ｋＶ Ｕ　　：　　２０ｋｖ Ｒ９＝　　３（１０）朋 である。微細測定での半径は、これの倍であるＲ１　＝
　６（１０）＋＋＋ｍであるとする。

これらを（４０に入れると、 Ｗ　＝　７．１６６５　ｋＶ　　　　　　　　　　（４
１）となる。

Ｒ２＝　３（１０）ｕｔからＲ１＝　６（１０）　ｍｍ
にかえる場合、趣を２０ｋＶから７．１６６５ｋＶに切
り換えたとすると、劾、Ｇａのスペクトルの中間の位置
に新しく　Ｇａのピークが現われるという事になる。

もちろん磁束密度Ｂも変化している。

全体測定に対するＢは（至）より Ｂ　＝　Ｘ　＝　６．８１　Ｘ　１Ｏ−２Ｗ／ｍｓ　　
　　（４３微細測定に対するＢはＣ３Ｚより Ｂ　＝　Ｚ　＝　２．０３８　Ｘ　１Ｏ−２Ｗ／ｍ’　
　　（４３である。

全体測定に於て、Ｇａ、　Ａｓによる散乱陽子の飛程は
４８．９８７ｃｍ１４９．８１４ｃｍであり、その差は
約Ｉ　Ｃｍである。

微細測定において、Ｇａによる散乱陽子の飛程は４９．
４（１０）　ｃｍである。全体測定のＧａ、、　Ａｓの
ピークツ中間にくることがわかる。

一方、微細測定に於て、Ａｓによる散乱陽子の飛程は５
７．０５ｃｍである。飛程の差が８　ｃｍになる。さき
ほどの約８倍になる。つまり、エネルギー分解能が高く
なり、微細測定が可能だということである。

こうではなくて、微細測定に於て、ＡＳによる散乱陽子
が、全体測定のＧａ、Ａｓのピークの中間にくるために
は、 Ｗ　＝　Ｖｅｘ　＝　６．６４６　ｋＶ　　　　　　　
（４４）Ｚ　＝　Ｂ　＝　１．９６３Ｘ１０−２Ｗ／ｍ
’　　　（４５１である。

微細測定の場合は、コリメータスリットを絞って、細い
ビームとし、時間をかけて測定する。

第７図はＲｅ＝　６（１０）ｍｍ　（最大飛程１２（１
０）ｍｍ）ビーム幅σ＝０．５關とした時、ｖｅｘをパ
ラメータとして、分解能を示すグラフである。Ｖｅｘが
小さいほど分解能が上る。Ｖｅｘが１５ｋＶであっても
２０ｅｖ以下になる。

（ロ）　他の構成例Ｉ　（複数イオン源）本発明に於て
は、マグネットの中で複数の基本半径が存在するように
陽子ビームをマグネットへ入射させる事を特徴としてい
る。

このための他の構成例を次に説明する。

第８図、第９図は複数のイオン源１１、工２、・・・、
Ｉｎを用いるものである。

イオン源を互に離隔して設け、平行の陽子ビームを出す
ようにする。陽子ビームとマグネット入射辺のなす角を
Φ／２とする。マグネット内で陽子ビームが描く円弧の
中心角をΦとする。

そして、イオン源１１、工２、・・・、Ｉｎから出た陽
子イオンは、基本半径がＲ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎであ
る円弧を描き、同一のに点で出射する。出射点にで、全
てのビームの方向は同一である。

マグネット入射辺が直線であれば、これにΦ／２の角を
なして入射した陽子ビームは、中心角中の円弧を描いて
、Φ／２の角をなして出射してゆく。

第８図はΦ＝１８０°の例を示す。第９図はΦ＝９（１
０）の例を示す。Φは９０゜、１８０°に限らず、４５
°〜２７（１０）程度であればよい。

イオンの引出電圧Ｖｅｘはイオン源工１、・・・、Ｉｎ
について独立に定める事ができ、マグネットへの入射点
も違うから、異なる軌道を描かせることができる。

であり、陽子の入射点と出射点にの距離は２Ｒ１、ｉｎ
Φ／２である。イオン源の位置が決まる。

これは特許請求の範囲（２）〜（４）項に対応する。

（イ）他の構成例■（複数の静電偏向器）第１０図、第
１１図には他の構成例を示す。

これらはひとつのイオン源１がら出た陽子ビームを複数
の静電偏向器ｅ１、ｅ２、・・・、ｅｎで、曲げて、平
行な陽子ビームを作りだすものである。

静電偏向器は、イオン源１がら出た陽子ビームの軸線上
に並んでいる。偏向板に穴が穿いているので、電圧がか
かつていない時は、陽子ビームが静電偏向器を通り抜け
るようになっている。

いずれかの静電偏向器で角度φだけ曲げられる。

この陽子ビームがマグネット２となす角をΦ／２とする
。マグネットの磁場下で中心角がΦの円弧を描き、出射
点Ｋに至る。出射点Ｋが同一であって、かつここで運動
方向が同一である。

基本半径Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎは（４４）’式で与
えられるとおりである。マグネットへの入射点と出射点
にの距離は２Ｒ１、ｉｎΦ／２であるので、静電偏向器
の位置が決まる。

これは、イオン源がひとつでよいという利点がある。第
１０図はΦ＝１８０゜、第１１図はΦ＝９（１０）の例
である。特許請求の範囲（５）〜（７）に対応する。

（ロ）他の構成例■（マグネットを２つにする）第１２
図に示す。これは、２つのマグネットＭ１、Ｍ２を用い
る。イオン源１から出た陽子ビームは第１マグネットＭ
１の入射辺とΦ／２の角度をなす。ここで中心角が中の
円弧を描いてＭｌを出る。第２マグネットＭ２の入射辺
は、第１マグネットＭ工の入射辺と平行である。

第２マグネットＭ２の磁場の方向は、第１マグネットＭ
１と反対である。第２マグネットＭ２へ入った陽子ビー
ムは入射辺とｃｐ　／　２０角をなし、中心角ｃ。

の円弧を描いて、出射点Ｋから出て、試料に当たる。

これは、Ｍｌの磁束密度Ｂ１、イオン引出電圧−Ｍ２の
磁束密度Ｂ２を変えて、Ｍ２における陽子ビームの基本
半径Ｒを連続的に変える事ができる。

Ｍｌにおける陽子の円弧の半径をＱとすると。

ｌｐ　　：　　Φ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（４ηＲ＋　Ｑ　＝　ｃｏｎｓｔ　　　　　　　　　
（４８）という拘束状態がある。Ｖｅｘを一定として、
Ｂ１、Ｂ２を変化させれば、Ｒを任意に変化させる事が
できる。

或はＢ２を一定にして、Ｖｅｘ　Ｂｌを変化させれば、
Ｒを任意に変化させる事ができる。

これは特許請求の範囲（８）、（９）項に対応する。

に）　他の構成例ＩＶ　（マグネット２つ、加減速）第
１３図に示す。これは、第１２図のものに減速部りと加
速部Ａとを付加したものである。

イオン源１から出た陽子ビームを減速する。これは、平
行電極板に穴をあけたものである。減速電圧をＶｄとす
る。これが第１マグネットＭ１に入る。速度が減ってい
るので第１マグネットＭ１を小さくすることができる。

加速部Ａは、第１マグネットＭ１を出た陽子を加速する
。これも平行電極板に穴をあけたものであるが、陽子ビ
ームに拡がりがあるので、横に広い穴になっている。

第２マグネットＭ２は、第１マグネットＭ１と磁場の方
向が反対である。

Ｑ　−）−Ｒ＝　ｃｏｎｓｔ　　　　　　　　　　（５
１）である。Ｂ１、Ｂ２、Ｖｄ、　Ｖａを変えると、Ｒ
を任意連続的に変化させる事ができる。Ｖｄ　＝　Ｖａ
としてもヨイ。ｉりＢ１、ｖｅＸ１ｖｄ＝ｖａヲ変エテ
、Ｒを変化させることもできる。

これは特許請求の範囲（１０）、（１１）に対応する。

（→　他の構成例（マグネット２つ） 第１４図に示す。

マグネットＭ１、Ｍ２の磁場の方向が同一である。

このため陽子ビームは、Ｍｌ、Ｍ２の中で同じ方向に曲
る。マグネットＭ１、Ｍ２の入射辺は反対方向に傾いて
いる。

イオン源１から出た陽子ビームは、Ｍｌに対して、Φ／
２の角をなして入射し、中心角中の円弧を描ぎＭｌを出
る。これは、Ｍ２に対しΦ／２の角をなして入射し、中
心角中の円弧を描き、出射点Ｋに至る。

これは中＝Φ＝９０°の例である。

マグネットＭ１での陽子の円弧半径をＱとするＲ　−Ｑ
　＝　ｃｏｎｓｔ　　　　　　　　　（５４）という関
係がある。Ｂ１、Ｂ２、ＶｅｘによりＲを任意に変えら
れる。

これは、特許請求の範囲０２、（１３）に対応する。

（ン）他の実施例（マグネット２つ、加減速）第１５図
に示す。イオン源から出た陽子ビームを、減速部りで減
速してから、ＭＩに入れる。ここで中心角中の円弧を描
く。これが加速部Ａで加速でれて、Ｍ２に入る。Ｍｌ、
Ｍ２の磁場の方向は同一である。

Ｑ　−Ｒ＝　　ｃｏｎｓｔ　　　　　　　　　　　（５
７）という関係がある。Ｂ１、Ｂ２、Ｖｅｘ、　Ｖｄ、
　Ｖａのうちの３つの変数を変えて、Ｒを任意に変える
事ができる。Ｖｄ　＝　Ｖａとしてもよい。独立にして
もよい。

これは特許請求の範囲０．０．０５）に対応する。

０）効　果 基本曲率半径が異なる複数種類の陽子ビームを作り利用
する事ができる。曲率半径の小さいビームによって、広
いエネルギー範囲について測定を行なう事ができる。曲
率半径の大きいビームによって、エネルギー分解能を高
め、微細構造を測定することができる。

このため、エネルギー計測範囲を自由に選ぶことができ
、目的にそった計測を容易に行う事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の表面解析装置の概略構成図。 第２図は従来例の表面解析装置の要部構成図。 第３図は基本半径Ｒ，を３（１０）ｍ−ビーム径を５龍
とし、Ｖｅｘをパラメータとして、エネルギー損失ΔＥ
に対する分解能を与えるグラフ。 第４　図ハＶａｃｃ＝９９．ｓｋＶ、　Ｖｅｘ　＝２０
ｋＶ　トＬり場合、Ｒ６＝　３（１０）　ｍｍに設定し
、マグネット磁場下での、ＩＨ，Ａｓ、　Ｇａ、　Ｐ、
　Ａｌによって散乱された陽子の軌跡を示す図。 第５図はＶａｃｃ　＝　９９．５　ｋ’Ｖ、　Ｖｅｘ　
＝　’ＩＱ　ｋＶ、　Ｒｅ＝３（１０）ｍｍとした場合
、マグネット磁場下での、Ｉｎ。 Ａｓ、Ｇａによって散乱された陽子の軌跡を示す図。 第６　図ハＶａｃｃ　＝：９９．５　ｋＶ１Ｖｏ＝０．
５　ｋＶ、　　Ｒｅ　−３（１０）朋とした場合の、Ｖ
ｅｘをパラメータとしたマグネット磁場下での陽子飛程
りとエネルギー損失ΔＥの関係を示すグラフ。 第７図はＲ６＝　６（１０）　ｍｙＩＬ％　ビーム径ａ
＝０．５ｍｍ、Ｖ’ａｃｃ　＝　９９．５　ｋＶとした
場合の、Ｖｅｘをパラメータとする、エネルギー損失Δ
Ｅとエネルギー分解能の関係を示すグラフ。 第８図は複数のイオン源を用いる事によりマグネット中
で中心角中＝　１８０’の半円軌道を複数個設けるよう
にした本発明の例を示す構成図。 第９図は複数のイオン源を用いる事によりマグネット中
で中心角中＝９０°の四分円軌道を複数個設けるように
した本発明の例を示す構成図。 第１０図は複数の静電偏向器により陽子ビームを曲げて
マグネットへ入射させる事により、マグネット中で中心
角中＝１８０°の半円軌道を複数個設けるようにした本
発明の例を示す構成図。 第１１図は複数の静電偏向器により陽子ビームを曲げて
マグネットに入射させる事により、マグネット中で中心
角中＝９０°の四分円軌道を複数個設けるようにした本
発明の例を示す構成図。 第１２図は磁場の方向が反対であるもうひとつのマグネ
ットにイオン源からの陽子ビームを入れ半円軌道を描か
せた後、次のマグネットに陽子ビームを入射させここで
も半円軌道を描かせるようにした本発明の例を示す構成
図。 第１３図は第１２図の構成Ｋ、減速部、加速部を付加し
た本発明の例を示す構成図。 第１４図は磁場の方向が同一であるもうひとつのマグネ
ットにイオン源からの陽子ビームを入れ四分円軌道を描
かせた後、次のマグネットに陽子ビームを入射させここ
でも四分円軌道を描かせるようにした本発明の例を示す
構成図。 第１５図は第１２図の構成Ｋ、減速部、加速部を付加し
た本発明の例を示す構成図。 １・・・・・・イオ、源 ２°°°°°°マグネット ３・・・・・・加減速管 ４・・・・・・試　料 ５・・・・・・位置検出器 ６・・・・・・第１静電偏向器 ７゛°°°゛°第２静電偏向器 ８・・・・・・シャッタ ９・・・・・・Ｑレンズ １０・・・・・・超高真空チャンバ １１・曲・マニピュレータ １２・・・・・・ホルダ ２１〜２３・・・・・・スリット ３１〜３４゛°°°゛真空排気装置 第　　　　　４　　　　　図 △Ｅ（ｋｅＶ）　　　　Ｖ、、、＝　　９９．５ｋｖＩ
ｎ　　４．１２　　　　　　　Ｖ、、　　＝　　２０　
　ｋＶＡｓ　　６．２６　　　　　　　Ｆ（）　　＝１
１９，５ｋｅＶＧａ　　６．７１　　　　　　　Ｒ，＝
３（１０）ｆｆＰ　　１４．５９ Ａｌ　　１６．６ ”Ｏ＝”ｌｘ　＋　’ａｃｃ −−ｑｖｏｘ−ΔＥ 第　　　５　　　図 第　　　７　　　図 エネルギー損失　ΔＥ　　　（ｋｅｙ）第　　　６　　
　図 第　　　　　８　　　　　図 第　　　１０　　　図 第　　　　　９　　・　　図 第　　　　１１　　　　　図 第　　　　　１２　　　　　図 第　　　　　１４　　　　　図 第　　　　１３−　　　図 第　　　　　１５　　　　　図

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空中に於て陽子ビームを発生させるイオン源１
   と、イオン源１から出て直進した陽子ビームをある第１
   基本半径Ｒ＿１の円弧軌道を描くように曲げるマグネッ
   ト２と、イオン源１から出た陽子ビームを直進路から外
   れさせるための第１静電偏向器６と、第１静電偏向器６
   を通つた陽子ビームを反対向きに曲げて前記マグネット
   ２の磁場中に入射させ磁場下に於てＲ＿１と異なる第２
   基本半径Ｒ＿２を描くように曲げる第２静電偏向器７と
   、マグネット２を通つた陽子ビームを真空中に於て加速
   しかつ試料４に衝突し散乱角Θ≧１８０゜の方向に散乱
   された陽子ビームを減速する加減速管３と、試料４を超
   高真空中に保持する超高真空チャンバ１０と、超高真空
   チャンバ１０の中にあつて加減速管３から試料４に向う
   陽子ビームを通過させ或は遮断するシャッタ８と、散乱
   角Θ≧１８０゜の方向に散乱され減速された陽子ビーム
   がマグネット２へ入り半円軌道を描いた後に入射する位
   置に設けられ入射位置ごとの陽子入射数を計数する位置
   検出器５と、陽子の通る空間を真空に排気する真空排気
   装置とよりなり、第１静電偏向器６、第２静電偏向器７
   の静電圧、イオン源１の引出電圧Ｖｅｘ、マグネット２
   の磁束密度Ｂをふたとおりに切換える事により、マグネ
   ット磁場下での出射点Ｋ、及び出射点Ｋでの運動方向と
   を同一とした２種類の基本半径Ｒ＿１、Ｒ＿２の陽子ビ
   ームを択一的に発生させ、基本半径の小さいビームによ
   り広いエネルギー範囲の陽子エネルギー損失分布を測定
   でき、基本半径の大きいビームにより狭いエネルギー範
   囲のエネルギー損失分布をより高分解能で測定できるよ
   うにした事を特徴とする表面解析装置。
2. （２）真空中に於て平行な陽子ビームを発生させる複数
   のイオン源Ｉ＿１、Ｉ＿２、・・・Ｉ＿ｎと陽子ビーム
   に対してΦ／２の角度をなす入射辺を有し陽子ビームを
   中心角Φをなす円弧状になつた軌道にそうように曲げる
   マグネット２と、マグネット２を通つた陽子ビームを真
   空中に於て加速しかつ試料４に衝突し散乱角Θ≧１８０
   ゜の方向に散乱された陽子ビームを減速する加減速管３
   と、試料４を超高真空中に保持する超高真空チャンバ１
   ０と、散乱角Θ≧１８０゜の方向に散乱され減速された
   陽子ビームがマグネット２に入り半円軌道を描いた後に
   入射する位置に設けられ入射位置ごとの陽子入射数を計
   数する位置検出器５と、陽子の通る空間を真空に排気す
   る真空排気装置とよりなり、マグネット磁場下での出射
   点Ｋ、及び出射点Ｋでの運動方向を同一としたｎ種類の
   基本半径Ｒ＿１、Ｒ＿２、・・・、Ｒ＿ｎの陽子ビーム
   を択一的に発生させ、基本半径の小さいビームにより広
   いエネルギー範囲の陽子エネルギー損失分布を測定でき
   、基本半径の大きいビームにより狭いエネルギー範囲の
   エネルギー損失分布をより高分解能で測定できるように
   した事を特徴とする表面解析装置。
3. （３）マグネット２の作る磁場の形状が長方形状であつ
   て、複数のイオン源Ｉ＿１、・・・、Ｉ＿ｎから出た陽
   子ビームがマグネット入射辺と交わる角Φ／２が９０゜
   であつて、陽子ビームがマグネット２で描く円弧が中心
   角１８０゜の半円状であることを特徴とする特許請求の
   範囲第（２）項記載の表面解析装置。
4. （４）マグネット２の作る磁場の形状が４５゜、１３５
   ゜の斜角を有する台形状であつて、複数のイオン源Ｉ＿
   １、・・・、Ｉ＿ｎから出た陽子ビームがマグネット入
   射辺と交わる角Φ／２が４５゜であつて、陽子ビームが
   マグネット２で描く円弧が中心角９０゜の四分円状であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の表
   面解析装置。
5. （５）真空中に於て陽子ビームを発生させるイオン源１
   と、イオン源１の前方に一直線上に設けられイオン源１
   から出た陽子ビームを中心角Ψをなすように曲げて平行
   なビームとする複数の静電偏向器ｅ＿１、ｅ＿２、・・
   ・、ｅ＿ｎと、静電偏向器で曲げられた平行な陽子ビー
   ムに対してΦ／２の角度をなす入射辺を有し陽子ビーム
   を中心角Φをなす円弧状になつた軌道にそうように曲げ
   るマグネット２と、マグネット２を通つた陽子ビームを
   真空中に於て加速しかつ試料４に衝突し散乱角Θ≧１８
   ０゜の方向に散乱された陽子ビームを減速する加減速管
   ３と、試料４を超高真空中に保持する超高真空チャンバ
   １０と、散乱角Θ≧１８０゜の方向に散乱され減速され
   た陽子ビームがマグネット２に入り半円軌道を描いた後
   に入射する位置に設けられ入射位置ごとの陽子入射数を
   計数する位置検出器５と、陽子の通る空間を真空に排気
   する真空排気装置とよりなり、マグネット磁場下での出
   射点Ｋ、及び出射点Ｋでの運動方向を同一としたｎ種類
   の基本半径Ｒ＿１、Ｒ＿２、・・・、Ｒ＿ｎの陽子ビー
   ムを択一的に発生させ、基本半径の小さいビームにより
   広いエネルギー範囲の陽子エネルギー損失分布を測定で
   き、基本半径の大きいビームにより狭いエネルギー範囲
   のエネルギー損失分布をより高分解能で測定できるよう
   にした事を特徴とする表面解析装置。
6. （６）マグネット２の作る磁場の形状が長方形状であつ
   て、複数の静電偏向器ｅ＿１、・・・、ｅ＿ｎによつて
   曲げられた陽子ビームがマグネット入射辺と交わる角Φ
   ／２が９０゜であつて、陽子ビームがマグネット２で描
   く円弧が中心角１８０゜の半円状である事を特徴とする
   特許請求の範囲第（５）項記載の表面解析装置。
7. （７）マグネット２の作る磁場の形状が４５゜、１３５
   ゜の斜角を有する台形状であつて、複数の静電偏向器ｅ
   ＿１、・・・、ｅ＿ｎによつて曲げられた陽子ビームが
   マグネット入射辺と交わる角Φ／２が４５゜であつて、
   陽子ビームがマグネット２で描く円弧が中心角９０゜の
   四分円状であることを特徴とする特許請求の範囲第（５
   ）項記載の表面解析装置。
8. （８）真空中に於て陽子ビームを発生させるイオン源１
   と、長方形状の磁場を作り陽子ビームに対し入射辺がΨ
   ／２の角度をなすように設けられ陽子ビームがその中で
   中心角Ψの円弧を描いて曲げられるようにした第１マグ
   ネットＭ＿１と、第１マグネットＭ＿１の入射辺と平行
   な入射辺を有し第１マグネットＭ＿１から出た陽子ビー
   ムが入射辺とΦ／２の角度をなすように設けられ陽子ビ
   ームがその中で中心角Φの円弧を描くようにした第１マ
   グネットＭ＿１と反対向きの磁場を有する。 第２マグネットＭ＿２と、第２マグネットを通つた陽子
   ビームを真空中に於て加速しかつ試料４に衝突し散乱角
   Θ≧１８０゜の方向に散乱された陽子ビームを減速する
   加減速管３と、試料４を超高真空中に保持する超高真空
   チャンバ１０と、散乱角Θ≧１８０゜の方向に散乱され
   減速された陽子ビームが第２マグネットＭ＿２に入り半
   円軌道を描いた後に入射する位置に設けられる入射位置
   ごとの陽子入射数を計数する位置検出器５と、陽子の通
   る空間を真空に排気する真空排気装置とよりなり、第１
   マグネットＭ＿１、第２マグネットＭ＿２の磁束密度Ｂ
   ＿１、Ｂ＿２、イオン源１の引出電圧Ｖｅｘを連続的に
   変化させる事により、第２マグネット磁場下での出射点
   Ｋ、及び出射点Ｋでの運動方向を同一とした連続的に基
   本半径Ｒを変えられる陽子ビームを択一的に発生させ、
   基本半径の小さいビームにより広いエネルギー範囲の陽
   子エネルギー損失分布を測定でき、基本半径の大きいビ
   ームにより狭いエネルギー範囲のエネルギー損失分布を
   より高分解能で測定できるようにした事を特徴とする表
   面解析装置。
9. （９）第１マグネットＭ＿１に入射する陽子ビームの入
   射辺となす角Ψ／２が９０゜であり、第１マグネットＭ
   ＿１中で描く円弧が半円であつて、第２マグネットＭ＿
   ２に入射する陽子ビームの入射辺となす角Φ／２が９０
   ゜であり、第２マグネットＭ＿２で描く円弧が半円であ
   る事を特徴とする特許請求の範囲第（８）項記載の表面
   解析装置。
10. （１０）真空中に於て陽子ビームを発生させるイオン源
    １と、イオン源１から生じた陽子ビームを減速させる減
    速部Ｄと、長方形状の磁場を作り陽子ビームに対し入射
    辺がΨ／２の角度をなすように設けられ陽子ビームがそ
    の中で中心角中の円弧を描いて曲げられるようにした第
    １マグネットＭ＿１と、第１マグネットＭ＿１を出た陽
    子ビームを加速する加速部Ａと、第１マグネットＭ＿１
    の入射辺と平行な入射辺を有し第１マグネットＭ＿１か
    ら出た陽子ビームが入射辺とΦ／２の角度をなすよう設
    けられ陽子ビームがその中で中心角Φの円弧を描くよう
    にし第１マグネットと反対向きの磁場を有する第２マグ
    ネットＭ＿２と第２マグネットＭ＿２を通つた陽子ビー
    ムを真空中に於て加速しかつ試料に衝突し散乱角Θ≧１
    ８０゜の方向に散乱された陽子ビームを減速する加減速
    管３と、試料４を超高真空中に保持する超高真空チャン
    バ１０と、散乱角Θ≧１８０゜の方向に散乱され減速さ
    れた陽子ビームが第２マグネットＭ＿２に入り半円軌道
    を描いた後に入射する位置に設けられる入射位置ごとの
    陽子入射数を計数する位置検出器５と、陽子の通る空間
    を真空に排気する真空排気装置とよりなり、減速部Ｄ、
    加速部Ａの減速、加速電圧、イオン源の引出電圧Ｖｅｘ
    、第１マグネットＭ＿１の磁束密度Ｂ＿１、第２マグネ
    ットＭ＿２の磁束密度Ｂ＿２のいずれか３以上の変数を
    連続的に変化させる事により第２マグネットＭ＿２磁場
    下での出射点Ｋ、及び出射点Ｋでの運動方向を同一とし
    た連続的に基本半径Ｒを変えられる陽子ビームを択一的
    に発生させ、基本半径の小さいビームにより広い範囲の
    陽子エネルギー損失分布を測定でき、基本半径の大きい
    ビームにより狭いエネルギー範囲のエネルギー損失分布
    をより高分解能で測定できるようにした事を特徴とする
    表面解析装置。
11. （１１）第１マグネットＭ＿１に入射する陽子ビームの
    入射辺となす角Ψ／２が９０゜であり、第１マグネット
    Ｍ＿１中で描く円弧が半円であつて、第２マグネットＭ
    ＿２に入射する陽子ビームの入射辺となす角Φ／２が９
    ０゜であり第２マグネットＭ＿２で描く円弧が半円であ
    る事を特徴とする特許請求の範囲第（１０）項記載の表
    面解析装置。
12. （１２）真空中に於て陽子ビームを発生させるイオン源
    １と、陽子ビームに対して入射辺がΨ／２の角度をなす
    ように設けられ陽子ビームがその中で中心角中の円弧を
    描いて曲げられるようにした第１マグネットＭ＿１と、
    第１マグネットＭ＿１の入射辺と反対の方向に傾いた入
    射辺を有し第１マグネットＭ＿１から出た陽子ビームが
    入射辺とΦ／２の角度をなすように設けられ陽子ビーム
    がその中で中心角Φの円弧を描くようにした第１マグネ
    ットＭ＿１と同じ向きの磁場を有する第２マグネットＭ
    ＿２と、第２マグネットＭ＿２を通つた陽子ビームを真
    空中に於て加速しかつ試料４に衝突し散乱角Θ≧１８０
    ゜の方向に散乱された陽子ビームを減速する加減速管３
    と、試料４を超高真空中に保持する超高真空チャンバ１
    ０と、散乱角Θ≧１８０゜の方向に散乱され減速された
    陽子ビームが第２マグネットＭ＿２に入り半円軌道を描
    いた後に入射する位置に設けられる入射位置ごとの陽子
    入射数を計数する位置検出器５と、陽子の通る空間を真
    空に排気する真空排気装置とよりなり、第１マグネット
    Ｍ＿１、第２マグネットＭ＿２の磁束密度Ｂ＿１、Ｂ＿
    ２、イオン源１の引出電圧Ｖｅｘを連続的に変化させる
    事により第２マグネットＭ＿２の磁場下での出射点Ｋ、
    及び出射点Ｋでの運動方向を同一とした連続的に基本半
    径Ｒを変えられる陽子ビームを択一的に発生させ、基本
    半径の小さいビームにより広いエネルギー範囲の陽子エ
    ネルギー損失分布を測定でき、基本半径の大きいビーム
    により狭いエネルギー範囲のエネルギー損失分布をより
    高分解能で測定できるようにした事を特徴とする表面解
    析装置。
13. （１３）第１マグネットＭ＿１に入射する陽子ビームの
    入射辺となす角Ψ／２が４５゜であり、第１マグネット
    Ｍ＿１中で描く円弧が四分円であつて、第２マグネット
    Ｍ＿２に入射する陽子ビームの入射辺となす角Φ／２が
    ４５゜であり第２マグネットＭ＿２で描く円弧が四分円
    である事を特徴とする特許請求の範囲第（１２）項記載
    の表面解析装置。
14. （１４）真空中に於て陽子ビームを発生させるイオン源
    １と、イオン源１から生じた陽子ビームを減速させる減
    速部Ｄと、陽子ビームに対して入射辺がΨ／２の角度を
    なすように設けられ陽子ビームがその中で中心角Ψの円
    弧を描いて曲げられるようにした第１マグネットＭ＿１
    と、第１マグネットＭ＿１を出た陽子ビームを加速する
    加速部Ａと、第１マグネットＭ＿１の入射辺と反対の方
    向に傾いた入射辺を有し第１マグネットＭ＿１から出た
    陽子ビームが入射辺とΦ／２の角度をなすように設けら
    れ陽子ビームがその中で中心角Φの円弧を描くようにし
    た第１マグネットＭ＿１と同じ向きの磁場を有する第２
    マグネットＭ＿２と、第２マグネットＭ＿２を通つた陽
    子ビームを真空中に於て加速しかつ試料４に衝突し散乱
    角Θ≧１８０゜の方向に散乱された陽子ビームを減速す
    る加減速管３と、試料４を超高真空中に保持する超高真
    空チャンバ１０と、散乱角Θ≧１８０゜の方向に散乱さ
    れ減速された陽子ビームが第２マグネットＭ＿２に入り
    半円軌道を描いた後に入射する位置に設けられる入射位
    置ごとの陽子入射数を計数する位置検出器５と、陽子の
    通る空間を真空に排気する真空排気装置とよりなり、第
    １マグネットＭ＿１、第２マグネットＭ＿２の磁束密度
    Ｂ＿１、Ｂ＿２、イオン源の引出電圧Ｖｅｘ、減速部Ｄ
    の減速電圧、加速部Ａの加速電圧のうち３つ以上を連続
    的に変化させる事により、第２マグネットＭ＿２の磁場
    下での出射点Ｋ、及び出射点Ｋでの運動方向を同一とし
    た連続的に基本半径Ｒを変えられる陽子ビームを択一的
    に発生させ、基本半径の小さいビームにより広いエネル
    ギー範囲の陽子エネルギー損失分布を測定でき、基本半
    径の大きいビームにより狭いエネルギー範囲のエネルギ
    ー損失分布をより高分解能で測定できるようにした事を
    特徴とする表面解析装置。
15. （１５）第１マグネットＭ＿１に入射する陽子ビームの
    入射辺となす角Ψ／２が４５゜であり、第１マグネット
    Ｍ＿１中で描く円弧が四分円であつて、第２マグネット
    Ｍ＿２に入射する陽子ビームの入射辺となす角Φ／２が
    ４５゜であり第２マグネットＭ＿２で描く円弧が四分円
    である事を特徴とする特許請求の範囲第（１４）項記載
    の表面解析装置。