JPH0578137B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明はＸ線光電子分析装置とかオージエ電子
分析装置等に用いられる荷電粒子線エネルギー分
析装置に関する。

ロ 従来技術 従来、荷電粒子線のエネルギー分析装置は電場
を利用したものであり、球面電場等を利用した収
束性の装置は高分解能であるが、分析装置の前段
にレンズ系を設ける必要があり、そのため低エネ
ルギーの領域で感度が低下する欠点があつた。メ
ツシユ電極を用いたエネルギーフイルタは明るい
ものであるが分解能は上述収束性のものより劣
る。

ハ 目的 本発明は磁場を利用してエネルギー分析装置を
構成することにより、エネルギー分析装置前段の
レンズ系を不要にして明るさを上げ磁場の収束作
用によつて高分解能を得ようとするものである。

ニ 構成 本発明荷電粒子エネルギー分析装置は、荷電粒
子線源の前面にメツシユ電極よりなるエネルギー
ハイパスフイルタと荷電粒子加速用電極を配置
し、この加速電極を通過した荷電粒子線束をこの
線束と同方向の磁場内に入射させ、同磁場内に配
置した絞り位置に収束する荷電粒子を絞りの後方
で検出するようにした点に特徴を有する。

一様な磁場内の一点から磁場方向に小角範囲で
発散する荷電粒子は夫々螺旋を画いて進行し、螺
旋の一回転の所要時間は粒子の質量によつて決ま
るので、同種粒子であれば全て同一であり、磁場
方向の速度が同じ粒子は、螺旋運動の一回転の後
同一点に収束する。発散角が小さければ同一エネ
ルギーの粒子は２次以上の項を無視する近似で一
点に収束する。本発明は磁場と荷電粒子の運動と
の上述関係を利用してエネルギー分析を行うもの
である。

ホ 実施例 第１図に本発明の実施例を示す。１は試料であ
つて、Ｘ線或は電子線等の励起線の照射を受け、
Ｘ線光電子或はオージエ電子等を放出する。Ｆが
これらの電子の線束である。試料１の前面には試
料を曲率中心とする球面状の二重メツシユ電極Ｖ
１，Ｖ２が配置され、Ｖ１は試料と同電位Ｖ２に
は電源Ｅ１によつて負電位が与えられており、メ
ツシユ電極Ｖ１，Ｖ２によつてエネルギーハイパ
スフイルタが形成されている。メツシユ電極Ｖ２
と凸側で向い合つた球面状メツシユ電極Ｖ３は加
速電極であつて、電極Ｖ２との間に電源Ｅ２が接
続されて、両電極間に電子加速場を形成してい
る。メツシユ電極Ｖ２を透過する電子は同電極面
に対して略垂直に出射し、電極Ｖ２，Ｖ３間の加
速電界に略沿つて運動しながら加速され、加速電
極面に略垂直に入射するので、加速電極Ｖ３の球
面の曲率中心付近に集中する。Ｓ１はこの集中点
に位置させた入射スリツトであり、Ｍはその後方
に図で左右方向の磁場Ｈを形成するコイルであ
る。コイルＭの軸上丁度中間位置に絞りＳ２配置
してある。スリツトＳ１の位置に収束した電子線
はＳ１を透過して磁場Ｈ内に入射し、全述したよ
うに螺旋を画いて進行し、或る特定エネルギーを
持つた電子が絞りＳ２の位置に再収束し、他のエ
ネルギーの電子は他の位置に収束する。上記特定
エネルギーの電子は絞りＳ２を透過した後再び同
じ距離だけ進行して再び収束する。この収束位置
に出射スリツトＳ３が配置してある。上記特定エ
ネルギーの電子はこの出射スリツトＳ３を透過し
てチヤンネルトロンのような電子検出器Ｄに入射
する。

上記特定のエネルギー以外のエネルギーの電子
は絞りＳ２と異る位置に収束するので、絞りＳ２
に対する透過率が低く、同じ関係がＳ２，Ｓ３間
でも成立つので、検出器Ｄには上記特定のエネル
ギーの電子だけが選択されて入射することにな
る。

上記特定のエネルギー以外の電子でも第２図に
鎖線で示すように絞りＳ２に至る間に丁度２回収
束するようなエネルギーを持つた電子は上記特定
エネルギーの電子と同じ感度で検出されることに
なる。しかし本発明においては、磁場Ｈに入射す
る前の段階でハイパスフイルターによつて、この
ような低エネルギーの電子は除去するのである。

上述荷電粒子エネルギー分析装置でエネルギー
走査を行うには磁場Ｈの強度を一定にしておい
て、メツシユ電極Ｖ２の電位を変化させる。メツ
シユ電極Ｖ２の電位をＥ１とすると、ハイパスフ
イルタを透過する電子のエネルギーはeE１以上
であり、加速電界の電位差は電源Ｅ２の電圧であ
り、加速電界で電子が獲得するエネルギーはeE
２である。エネルギーがeE１の電子はメツシユ
電極Ｖ２を速度０で透過するから、この電子が磁
場Ｈに入射するときのエネルギーはeE２で、Ｅ
２は固定してあるので、eE２のエネルギーの電
子が丁度Ｓ２の位置に収束するように磁場Ｈを設
定しておくことによつて、Ｖ２の電位を変えてエ
ネルギー走査が行えるのである。

なお本発明装置で電場を一定にしておいて磁場
Ｈを変化させると、荷電粒子の質量分布が測定で
きる。

また上の実施例でコイルＭの長さｌは電源Ｅ２
の電圧即ち加速電圧が1KV、磁束密度が0.004T
とすると約33cm程度である。

へ 効果 本発明荷電粒子エネルギー分析装置は上述した
ような構成で、レンズを使用しないため、きわめ
て明るい分析装置が実現でき、メツシユ電極によ
るハイパス、ローパスフイルタを組合せたエネル
ギー分析装置に比し分解能が優れている。またメ
ツシユ電極電位を変えることでエネルギー走査が
行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の側面図、第２
図は磁場内の荷電粒子の運動軌跡の図である。 １……試料、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３……メツシユ電
極、Ｓ１……入射スリツト、Ｓ２……絞り、Ｓ３
……出射スリツト、Ｄ……電子検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 試料の前面にメツシユ電極よりなるハイパス
   エネルギーフイルタを配置し、このハイパスエネ
   ルギーフイルタと対向させて荷電粒子加速電極を
   配置し、同加速電極の後方に、荷電粒子の進行方
   向に磁場を形成し両端に入射スリツトと出射スリ
   ツトを有し、中間に絞りを設けた磁場発生用コイ
   ルを配置し、上記出射スリツトの後方に荷電粒子
   検出器を配置した荷電粒子エネルギー分析装置。