JPH039287A - 電子線センサ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等に用いられる
電子線センサに関係し、特にその酸化物単結晶素子の製
造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、電子線センサとしては、螢光体粉末（例えばＰ−
４６等）が用いられていた。第３図に示すように螢光体
粉末電子線センサ１０はガラス基板２１上に粉末螢光体
２２を沈降させて、その表面にＡｐ被膜２３などをメタ
ルバックコートして作られる。比較的電子線が透過しや
すい原子番子の小さい金属がメタルバラ−り材料として
用いられている。このメタルバック２３を透過した電子
線２４によって、螢光体から螢光２５が発生する。

発生した光２５は、粉末内を乱反射しながらガラス基板
２１内入射し、真空中に出射した後２図示しないフォト
マルに達して電気信号に変換される。

このとき、ガラス基板（ｎ２）と真空（ｎｌ）の屈折率
及び異なるため１次の第１式で表わされるような反射ロ
スが生じる。

Ｒ＝　（ｎ２　ｎｌ　／ｎｚ　＋ｎｌ　）　２・＝　（
第１式）また１次のような入射角度θ′以上の場合、全
反射条件が成立するために臨界角度Ｒ以上の角度で進む
光はすべてガラス基板１の側面から外部に出射する。

θ’　−５ｉｎ　−’　（ｎｌ　／ｎ２）　　　　・・
・（第２式）粉末内で螢光が発生した場合、粉末体で散
乱拡散あるいはメタルでの反射によって、はとんどの螢
光がガラス内に入射するが、前記の理由により５０％程
度しかガラス板から出射できない。一方第４図に示すよ
うに螢光体が単結晶の場合、入射する電子線２９による
螢光３１は螢光体単結晶内２６で５０％程度のロスがあ
って、さらにガラス基板２７内で５０％のロスがあるた
め１図示しないフォトマルで検出される螢光は、実際に
発光した螢光の１／４以下になる。したがって第３図の
ように光を多く取り出せる螢光体粉末を用いた電子線セ
ンサ２０の方が有利である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、螢光体粉末を用いた電子線センサでは、
真空中に接するガラスの表面で反射した光が再度螢光体
面で散乱を次々くり返すために見掛上螢光寿命が長くな
り、解像度が低下する。また、螢光体粉末２２は、紫外
線や電子線によって劣化するために、数年ごとに交換し
なければならなかった。

そこで１本発明の技術的課題は、電子線センサとして耐
久力のある酸化物単結晶の電子線センサの改良により高
効率化し、耐久力のある高効率電子線センサを提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の電子線センサは、螢光イオンをドープした酸化
物単結晶を用いた電子線センサにおいて。

前記酸化物単結晶の板は、磨ガラス状の一面と該一面に
対向する鏡面とを有し、前記鏡面は無反射コーティング
が施されていることを特徴とする。

［実施例コ 次に１本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明に係る電子線センサを示す図である。

この図において、電子線センサは螢光イオンとしてＣｅ
’＋イオンを含有する酸化物単結晶１と。

この酸化物単結晶の粗面加工された一面を覆うメタル２
と、この酸化物単結晶の鏡面加工された他面を覆う誘電
体３とにより構成されている酸化物単結晶１内を透過し
た電子線４によって発生した螢光５のうち電子線センサ
の表面に垂直な方向に進む光５ａは、この電子センサ１
０表面に誘電体３の無反射コーティングがなされている
ため、はとんどが出射する。水平方向に近い角度にに進
む光５ｃ、５ｄは磨ガラス状の面で反射して垂直な方向
へと修正された光となり外部に出る。誘電体３の無反射
コーティングとしてはセンサ材料の屈折率の１／２乗に
近い値の材質のものが選ばれるため、全反射を起す臨界
角θが大きくなり１表面で反射してから再び磨ガラス状
の面で散乱を起す光が螢光体粉末に比べて少なくなる。

したがって。

粉末体よりも螢光寿命が短くなる。また、酸化物単結晶
１の場合、粉末に比べて、結晶欠陥が少ないので、この
単結晶中でのエネルギーの伝播がスムーズになり、有効
に発光イオンを励起できるため、螢光体粉末を用いた電
子線センサよりも発光効率の良い素子が得られる。

本発明の実施例に係る電子線センサを次のように製造し
た。

直径３１ｍｍ、厚さ１龍のＣｅｘＹ＋　３−ｘ　）Ａｌ
１５０．２単結晶素材片面を４４００番の研磨材で荒削
りして、もう一面をメカツボリジング法で鏡面研磨した
後、熱リン酸で数分間熱エツチングして加工歪み層を取
り除いてから、鏡面側に誘導体ＭｇＦ２をλ／４（λ＞
５１０ｎｍ）だけ蒸着して試料１とした。この試料１を
電子線螢光強度（カソードルミネッセンス）をＥＰＭＡ
装置で評価した。

比較の為に、実施例１と同様の単結晶素材の両面をメカ
ノケミカルボリジングしたもの（試料２）。

と従来の螢光体粉末素子（試料３）についても。

同様に評価した。このときの電子線のビーム径は１００
μＩで、繰り返しが１００Ｈｚ、加速電圧１０ｋＶで測
定した。ＥＰＭＡ装置でカソードルミネッセンスを評価
した結果を第２図に示す。両面を鏡面研磨した単結晶素
子試料２■の発光強度を１とした場合２本発明による素
子（試料１）で６、螢光体粉末（試料３）で５であった
。また。

５　Ｘ　１０　””　Ｗ／　ｃＩｉｔのエネルギー密度
の電子線で試料を照射した場合においては、単結晶（試
料１゜及び２）では劣化による発光強度の低下が見られ
なかった。一方、粉末では電子線による焼けが生じるた
めに、電子線照射５分後には１発光強度が１／２に低下
した。

［発明の効果コ 以上述べたごとく１本発明によれば、電子線センサの片
面を荒れた面にして、もう一面を発光波長に対して無反
射コーティングをした鏡面にすることによって、螢光体
粉末に比べて耐久性のある高効率な電子線センサが得ら
れる。

線センサ、２１はガラス、２２は螢光体粉末。

２３はメタル、２４は電子線、２５は螢光、２６は螢光
体単結晶、２７はガラス、２８はメタル。

２９は電子線、３０は螢光体単結晶を用いた電子線セン
サ、３１は螢光である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る電子線センサの断面図、
第２図はカソードルミネッセンスの時間変化を示す図、
第３図は従来の螢光体粉末を用いた電子線センサの一例
を示す図、第４図は従来の螢光体単結晶を用いた電子線
センサの一例を示す図である。 図中、１は酸化物単結晶、２はメタル、３は誘電体、４
は電子線、５は螢光、１０は酸化物単結晶電子線センサ
、２０は螢光体粉末を用いた電子第３図 第４図 ｅ−２７電強 ６１０−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、螢光イオンをドープした酸化物単結晶を用いた電子
   線センサにおいて、前記酸化物単結晶の板は、磨ガラス
   状の一面と該一面に対向する鏡面とを有し、前記鏡面は
   、螢光に対する無反射コーティングが施されていること
   を特徴とする電子線センサ。