JPH07198631A - スピン偏極電子線源特性ｘ線解析装置 - Google Patents
スピン偏極電子線源特性ｘ線解析装置Info
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- JPH07198631A JPH07198631A JP5336326A JP33632693A JPH07198631A JP H07198631 A JPH07198631 A JP H07198631A JP 5336326 A JP5336326 A JP 5336326A JP 33632693 A JP33632693 A JP 33632693A JP H07198631 A JPH07198631 A JP H07198631A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、スピン偏極電子線を試料に照射し
て発生させた特性Ｘ線を解析し、磁気偏極度などを測定
するスピン偏極電子源特性Ｘ線解析装置に関し、磁化し
た試料表面の磁化方向と平行にスピン偏極したスピン偏
極電子線および逆方向にスピン偏極したスピン偏極電子
線を照射したときの特性Ｘ線の強度Ｘｐおよび強度Ｘａ
をそれぞれ測定し、これら両者をもとに微小領域に含ま
れる元素の磁気偏極度や電子線の偏極度を測定すること
を目的とする。 【構成】 ある方向および逆方向にスピン偏極させたス
ピン偏極電子線（Ｋ）を磁性体である試料（Ｄ）にそれ
ぞれ照射して発生させた特性Ｘ線（Ｌ）の強度をそれぞ
れ求め、これら求めた両者の強度をもとに当該試料
（Ｄ）に含まれる元素の磁気偏極度を測定するように構
成する。
て発生させた特性Ｘ線を解析し、磁気偏極度などを測定
するスピン偏極電子源特性Ｘ線解析装置に関し、磁化し
た試料表面の磁化方向と平行にスピン偏極したスピン偏
極電子線および逆方向にスピン偏極したスピン偏極電子
線を照射したときの特性Ｘ線の強度Ｘｐおよび強度Ｘａ
をそれぞれ測定し、これら両者をもとに微小領域に含ま
れる元素の磁気偏極度や電子線の偏極度を測定すること
を目的とする。 【構成】 ある方向および逆方向にスピン偏極させたス
ピン偏極電子線（Ｋ）を磁性体である試料（Ｄ）にそれ
ぞれ照射して発生させた特性Ｘ線（Ｌ）の強度をそれぞ
れ求め、これら求めた両者の強度をもとに当該試料
（Ｄ）に含まれる元素の磁気偏極度を測定するように構
成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スピン偏極電子線を試
料に照射して発生させた特性Ｘ線を解析し、磁気偏極度
などを測定するスピン偏極電子線源特性Ｘ線解析装置に
関するものである。
料に照射して発生させた特性Ｘ線を解析し、磁気偏極度
などを測定するスピン偏極電子線源特性Ｘ線解析装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子線を試料に照射して当該試料
から発生する特性Ｘ線のスペクトルを測定する物理分析
法は、ＥＰＭＡ(Electron Probe Micro Analysis)とし
て確立し、定性組成分析や定量組成分析として一般に用
いられている。
から発生する特性Ｘ線のスペクトルを測定する物理分析
法は、ＥＰＭＡ(Electron Probe Micro Analysis)とし
て確立し、定性組成分析や定量組成分析として一般に用
いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電子源として
非偏極電子を用いるので、試料中の原子の磁気モーメン
トに関する情報は、全く得られない。
非偏極電子を用いるので、試料中の原子の磁気モーメン
トに関する情報は、全く得られない。
【０００４】一方、電子ビーム自身のスピン偏極度を測
定する手段として、モット散乱検出器がある。これは、
１００Ｋｅｖ程度の高電圧を用いなければならないた
め、放電に対する対策が大がかりなものとなり高価であ
る。他のスピン偏極度の測定法も提案されているが、い
ずれも試料の表面状態に極めて敏感でしかも超高真空を
必要とすることなどから取り扱いが難しいという問題が
ある。
定する手段として、モット散乱検出器がある。これは、
１００Ｋｅｖ程度の高電圧を用いなければならないた
め、放電に対する対策が大がかりなものとなり高価であ
る。他のスピン偏極度の測定法も提案されているが、い
ずれも試料の表面状態に極めて敏感でしかも超高真空を
必要とすることなどから取り扱いが難しいという問題が
ある。
【０００５】このため、下記の問題を解決することが望
まれている。 （１） 試料中に含まれている原子の種類を特定した上
でその磁気偏極度に関する情報を得る。
まれている。 （１） 試料中に含まれている原子の種類を特定した上
でその磁気偏極度に関する情報を得る。
【０００６】（２） スピン偏極電子線のスピン偏極度
を測定する。本発明は、これらの問題を解決するため、
磁化した試料表面の磁化方向と平行にスピン偏極したス
ピン偏極電子線および逆方向にスピン偏極したスピン偏
極電子線を照射したときの特性Ｘ線の強度Ｘｐおよび強
度Ｘａをそれぞれ測定し、これら両者をもとに微小領域
に含まれる元素の磁気偏極度や電子線のスピン偏極度を
測定することを目的としている。
を測定する。本発明は、これらの問題を解決するため、
磁化した試料表面の磁化方向と平行にスピン偏極したス
ピン偏極電子線および逆方向にスピン偏極したスピン偏
極電子線を照射したときの特性Ｘ線の強度Ｘｐおよび強
度Ｘａをそれぞれ測定し、これら両者をもとに微小領域
に含まれる元素の磁気偏極度や電子線のスピン偏極度を
測定することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理構
成図を示す。図１において、光電子発生源Ａは、ある方
向および逆方向にスピン偏極したスピン偏極電子線Ｋを
発生するものであって、例えば円偏光光線（右、左周
り）Ｊを照射してスピン偏極したスピン偏極電子線Ｋを
発生するものである。
成図を示す。図１において、光電子発生源Ａは、ある方
向および逆方向にスピン偏極したスピン偏極電子線Ｋを
発生するものであって、例えば円偏光光線（右、左周
り）Ｊを照射してスピン偏極したスピン偏極電子線Ｋを
発生するものである。
【０００８】静電レンズＢは、光電子発生源Ａから放射
されたスピン偏極電子線Ｋを試料Ｄの表面に結像するも
のである。偏向器Ｃは、スピン偏極電子線Ｋを偏向して
試料Ｄ上の任意の部位に照射するためのものである。
されたスピン偏極電子線Ｋを試料Ｄの表面に結像するも
のである。偏向器Ｃは、スピン偏極電子線Ｋを偏向して
試料Ｄ上の任意の部位に照射するためのものである。
【０００９】試料Ｄは、磁性体の試料であって、微小部
位に含まれる元素の磁気偏極度の測定対象の試料であ
る。磁化用電磁石または永久磁石Ｄ’は、試料Ｄに磁束
を印加するものであって、ここではコイルに電流を流し
て一定方向および逆方向の磁束を試料Ｄに供給するもの
である。
位に含まれる元素の磁気偏極度の測定対象の試料であ
る。磁化用電磁石または永久磁石Ｄ’は、試料Ｄに磁束
を印加するものであって、ここではコイルに電流を流し
て一定方向および逆方向の磁束を試料Ｄに供給するもの
である。
【００１０】Ｘ線検出器Ｅは、試料Ｄから放射された特
性Ｘ線を検出するものである。円偏光発生装置Ｆは、右
周りおよび左周りの円偏光光線Ｊを発生するものであ
る。
性Ｘ線を検出するものである。円偏光発生装置Ｆは、右
周りおよび左周りの円偏光光線Ｊを発生するものであ
る。
【００１１】計測制御装置Ｇは、円偏光発生装置Ｆを制
御して円偏光光線Ｊを発生させたり、Ｘ線検出器Ｅによ
って検出した特性Ｘ線の強度を計数したりなどし、試料
Ｄの磁気偏極度などを算出するものである。
御して円偏光光線Ｊを発生させたり、Ｘ線検出器Ｅによ
って検出した特性Ｘ線の強度を計数したりなどし、試料
Ｄの磁気偏極度などを算出するものである。
【００１２】超高真空排気装置Ｈは、図中で囲んだ容器
を超高真空に排気する排気装置である。円偏光光線Ｊ
は、円偏光発生装置Ｆによって発生された右周りあるい
は左周りの円偏光光線である。
を超高真空に排気する排気装置である。円偏光光線Ｊ
は、円偏光発生装置Ｆによって発生された右周りあるい
は左周りの円偏光光線である。
【００１３】スピン偏極電子線Ｋは、右周りあるいは左
周りの円偏光光線Ｊを光電子発生源Ａに照射してある方
向あるいは逆方向にスピン偏極して発生されたスピン偏
極電子線である。
周りの円偏光光線Ｊを光電子発生源Ａに照射してある方
向あるいは逆方向にスピン偏極して発生されたスピン偏
極電子線である。
【００１４】
【作用】本発明は、図１に示すように、光電子発生源Ａ
がある方向および逆方向にスピン偏極したスピン偏極電
子線Ｋを発生し、静電レンズＢによって加速および集束
して試料Ｄにスピン偏極電子線Ｋを照射すると共に偏向
器Ｃによって任意の試料Ｄの部位を照射し、この部位か
ら放射された特性Ｘ線をＸ線検出器Ｅが検出し、これら
検出した信号を計測制御装置が計測してその強さを求め
て磁気偏極度を算出するようにしている。
がある方向および逆方向にスピン偏極したスピン偏極電
子線Ｋを発生し、静電レンズＢによって加速および集束
して試料Ｄにスピン偏極電子線Ｋを照射すると共に偏向
器Ｃによって任意の試料Ｄの部位を照射し、この部位か
ら放射された特性Ｘ線をＸ線検出器Ｅが検出し、これら
検出した信号を計測制御装置が計測してその強さを求め
て磁気偏極度を算出するようにしている。
【００１５】この際、ある方向および逆方向のスピン偏
極として、試料Ｄの磁性原子のスピンの方向に平行およ
び逆方向とし、そのときの特性Ｘ線の強度を検出して磁
気偏極度を算出するようにしている。
極として、試料Ｄの磁性原子のスピンの方向に平行およ
び逆方向とし、そのときの特性Ｘ線の強度を検出して磁
気偏極度を算出するようにしている。
【００１６】また、試料Ｄに含まれる元素の磁気偏極度
ｍを下式によって測定するようにしている。 ここで、 Ｘｐ：スピン偏極したスピン偏極電子線Ｋの電子スピン
の方向が上記試料Ｄの磁性原子のスピン方向と同一の場
合の特性Ｘ線Ｌの強度 Ｘａ：スピン偏極したスピン偏極電子線Ｋの電子スピン
の方向が上記試料Ｄの磁性原子のスピン方向と逆の場合
の特性Ｘ線Ｌの強度 ｐ：スピン偏極度（装置固有の定数） Ａ：非対称因子（磁性体である試料Ｄに含まれるの元素
に固有な定数） ｍ：磁気偏極度（磁性体である試料Ｄに含まれる元素が
その試料中で持つ定数） また、非対称因子Ａおよび磁気偏極度ｍが既知の試料Ｄ
を用いて、電子線のスピン偏極度ｐを測定するようにし
ている。
ｍを下式によって測定するようにしている。 ここで、 Ｘｐ：スピン偏極したスピン偏極電子線Ｋの電子スピン
の方向が上記試料Ｄの磁性原子のスピン方向と同一の場
合の特性Ｘ線Ｌの強度 Ｘａ：スピン偏極したスピン偏極電子線Ｋの電子スピン
の方向が上記試料Ｄの磁性原子のスピン方向と逆の場合
の特性Ｘ線Ｌの強度 ｐ：スピン偏極度（装置固有の定数） Ａ：非対称因子（磁性体である試料Ｄに含まれるの元素
に固有な定数） ｍ：磁気偏極度（磁性体である試料Ｄに含まれる元素が
その試料中で持つ定数） また、非対称因子Ａおよび磁気偏極度ｍが既知の試料Ｄ
を用いて、電子線のスピン偏極度ｐを測定するようにし
ている。
【００１７】また、右周りの円偏光光線Ｊおよび左周り
の円偏光光線Ｊを光電子発生源Ａに照射して上記ある方
向および逆方向にスピン偏極したスピン偏極電子線Ｋを
それぞれ発生するようにしている。
の円偏光光線Ｊを光電子発生源Ａに照射して上記ある方
向および逆方向にスピン偏極したスピン偏極電子線Ｋを
それぞれ発生するようにしている。
【００１８】従って、磁化した試料Ｄの表面の磁化方向
と平行にスピン偏極したスピン偏極電子線Ｋおよび逆方
向にスピン偏極したスピン偏極電子線Ｋを照射したとき
の特性Ｘ線の強度Ｘｐおよび強度Ｘａをそれぞれ測定
し、これら両者をもとに微小領域に含まれる元素の磁気
偏極度ｍやスピン偏極電子線Ｋのスピン偏極度ｐを測定
することが可能となる。
と平行にスピン偏極したスピン偏極電子線Ｋおよび逆方
向にスピン偏極したスピン偏極電子線Ｋを照射したとき
の特性Ｘ線の強度Ｘｐおよび強度Ｘａをそれぞれ測定
し、これら両者をもとに微小領域に含まれる元素の磁気
偏極度ｍやスピン偏極電子線Ｋのスピン偏極度ｐを測定
することが可能となる。
【００１９】
【実施例】次に、図２を用いて本発明の実施例の構成お
よび動作を順次詳細に説明する。図２は、本発明の１実
施例構成図を示す。
よび動作を順次詳細に説明する。図２は、本発明の１実
施例構成図を示す。
【００２０】図２の（ａ）は、全体構成図を示す。図２
の（ａ）において、レーザー光発生器１２は、レーザー
光線２１を発生させるものである。
の（ａ）において、レーザー光発生器１２は、レーザー
光線２１を発生させるものである。
【００２１】直線偏光器１１は、レーザー光線２１を直
線偏光光線２２にするものである。１／４波長板１０
は、直線偏光光線２２を円偏光光線２３にするものであ
る。この際に、１／４波長板１０の回転方向によって、
Ａに示すように右周りの円偏光光線２３あるいはＢに示
すように左周りの円偏光光線２３にすることができる。
線偏光光線２２にするものである。１／４波長板１０
は、直線偏光光線２２を円偏光光線２３にするものであ
る。この際に、１／４波長板１０の回転方向によって、
Ａに示すように右周りの円偏光光線２３あるいはＢに示
すように左周りの円偏光光線２３にすることができる。
【００２２】レーザー光線取り入れウィンドウ８は、円
偏光光線２３を真空容器１内に取り込むためのウィンド
ウである。この取り込んだ円偏光光線２３は、ＧａＡｓ
光電子発生源２を照射する。
偏光光線２３を真空容器１内に取り込むためのウィンド
ウである。この取り込んだ円偏光光線２３は、ＧａＡｓ
光電子発生源２を照射する。
【００２３】ＧａＡｓ光電子発生源２は、円偏光光線２
３を照射してスピン偏極電子線２４を発生するものであ
る。この際、Ａの右周り円偏光光線２３が照射された場
合、Ａ’の右向きのスピン偏極電子線２４を発生する。
Ｂの左周り円偏光光線２３が照射された場合、Ｂ’の左
向きのスピン偏極電子線２４を発生する。
３を照射してスピン偏極電子線２４を発生するものであ
る。この際、Ａの右周り円偏光光線２３が照射された場
合、Ａ’の右向きのスピン偏極電子線２４を発生する。
Ｂの左周り円偏光光線２３が照射された場合、Ｂ’の左
向きのスピン偏極電子線２４を発生する。
【００２４】加速静電レンズ３は、ＧａＡｓ光電子発生
源２から発生されたスピン偏極電子線２４を加速すると
共に試料５の表面に微小スポットとして集束するもので
ある。特性Ｘ線を発生させるのに必要なエネルギーまで
の加速は、この加速静電レンズおよび試料に加えられた
電位によってなされる。発生されたスピン偏極電子線２
４のスピンの向きＡ’あるいはＢ’は、試料５に到達す
る迄保存される。
源２から発生されたスピン偏極電子線２４を加速すると
共に試料５の表面に微小スポットとして集束するもので
ある。特性Ｘ線を発生させるのに必要なエネルギーまで
の加速は、この加速静電レンズおよび試料に加えられた
電位によってなされる。発生されたスピン偏極電子線２
４のスピンの向きＡ’あるいはＢ’は、試料５に到達す
る迄保存される。
【００２５】静電偏向器４は、加速静電レンズ３を出射
したスピン円偏極電子線２４を偏向して試料５上のＣ点
に結像させるものである。試料５は、微小領域に含まれ
る元素の磁気偏極度を測定する対象の試料である。この
試料５は、スピン偏極電子線２４のスピンの方向と同一
の方向を持つ磁束、あるいは逆方向を持つ磁束を印加す
るように、試料励磁コイル７およびヨーク６を図示のよ
うに構成している。磁束の向きは、試料励磁コイル７に
流す励磁電流の向きによって、任意の励磁方向を選択で
きる。試料励磁コイル７に電流を流すと、磁束の流れ
は、コイル内磁性体−ヨーク−試料−ヨーク−コイル内
磁性体と閉ループを描き、この磁束が試料５の元素の磁
気偏極度の向き（Ａ’’’あるいはＢ’’’）を定め
る。ここで、既述した、１／４波長板によって、試料５
上に到達したスピン偏極電子線２４のスピンの向き
Ａ’’あるいはＢ’’の任意に設定できる。これらによ
って、 （Ａ） スピン偏極電子線２４のスピンの向きと、試料
５の元素のスピンの向きとを同じ方向にすることができ
る（Ａ’’とＡ’’’、あるいはＢ’’とＢ’’’の組
み合わせの場合）。
したスピン円偏極電子線２４を偏向して試料５上のＣ点
に結像させるものである。試料５は、微小領域に含まれ
る元素の磁気偏極度を測定する対象の試料である。この
試料５は、スピン偏極電子線２４のスピンの方向と同一
の方向を持つ磁束、あるいは逆方向を持つ磁束を印加す
るように、試料励磁コイル７およびヨーク６を図示のよ
うに構成している。磁束の向きは、試料励磁コイル７に
流す励磁電流の向きによって、任意の励磁方向を選択で
きる。試料励磁コイル７に電流を流すと、磁束の流れ
は、コイル内磁性体−ヨーク−試料−ヨーク−コイル内
磁性体と閉ループを描き、この磁束が試料５の元素の磁
気偏極度の向き（Ａ’’’あるいはＢ’’’）を定め
る。ここで、既述した、１／４波長板によって、試料５
上に到達したスピン偏極電子線２４のスピンの向き
Ａ’’あるいはＢ’’の任意に設定できる。これらによ
って、 （Ａ） スピン偏極電子線２４のスピンの向きと、試料
５の元素のスピンの向きとを同じ方向にすることができ
る（Ａ’’とＡ’’’、あるいはＢ’’とＢ’’’の組
み合わせの場合）。
【００２６】（Ｂ） スピン偏極電子線２４のスピンの
向きと、試料５の元素のスピンの向きとを逆方向にする
ことができる（Ａ’’とＢ’’’、あるいはＢ’’と
Ａ’’’の組み合わせの場合）。
向きと、試料５の元素のスピンの向きとを逆方向にする
ことができる（Ａ’’とＢ’’’、あるいはＢ’’と
Ａ’’’の組み合わせの場合）。
【００２７】特性Ｘ線２６は、スピン偏極電子線２４を
照射した試料５から放射された特性Ｘ線である。Ｘ線取
り出しウィンドウ９は、真空容器１から真空外に特性Ｘ
線２６を取り出すウィンドウである。Ｘ線検出器１３を
真空容器１内に配置する場合には、Ｘ線取り出しウィン
ドウ９は、不要である。
照射した試料５から放射された特性Ｘ線である。Ｘ線取
り出しウィンドウ９は、真空容器１から真空外に特性Ｘ
線２６を取り出すウィンドウである。Ｘ線検出器１３を
真空容器１内に配置する場合には、Ｘ線取り出しウィン
ドウ９は、不要である。
【００２８】Ｘ線検出器１３は、特性Ｘ線を検出するも
のであって、例えば半導体検出器であるＳＳＤである。
このＸ線検出器１３によって一定時間内に発生する特性
Ｘ線２６の個数を計測してＸ線計測パルス信号を生成す
るものである。
のであって、例えば半導体検出器であるＳＳＤである。
このＸ線検出器１３によって一定時間内に発生する特性
Ｘ線２６の個数を計測してＸ線計測パルス信号を生成す
るものである。
【００２９】パルス計測器１４は、Ｘ線計測パルス信号
を入力として、一定時間内のパルス数を計測するもので
ある。ここでは、Ｘ線計測パルス信号２７を計測したパ
ルス数信号２８を、 上記（Ａ）の場合、Ｘｐ個 上記（Ｂ）の場合、Ｘａ個 とする。
を入力として、一定時間内のパルス数を計測するもので
ある。ここでは、Ｘ線計測パルス信号２７を計測したパ
ルス数信号２８を、 上記（Ａ）の場合、Ｘｐ個 上記（Ｂ）の場合、Ｘａ個 とする。
【００３０】計数値メモリ１５は、パルス数信号２８を
記憶するものであって、上記（Ａ）のパルス数信号Ｘｐ
および（Ｂ）のパルス数信号Ｘａを記憶するものであ
る。計数値演算回路および表示器１６は、計数値メモリ
１５に記憶したパルス数信号Ｘｐおよびパルス数信号Ｘ
ａを下式に代入し、その結果や磁気偏極度ｍなどを表示
するものである。
記憶するものであって、上記（Ａ）のパルス数信号Ｘｐ
および（Ｂ）のパルス数信号Ｘａを記憶するものであ
る。計数値演算回路および表示器１６は、計数値メモリ
１５に記憶したパルス数信号Ｘｐおよびパルス数信号Ｘ
ａを下式に代入し、その結果や磁気偏極度ｍなどを表示
するものである。
【００３１】 Ｘｐ−Ｘａ ───── ＝ ｐ・Ａ・ｍ （式１） Ｘｐ＋Ｘａ ここで、 Ｘｐ：スピン偏極電子線１５のスピンの方向が、試料５
の磁化方向に一致する場合の特性Ｘ線の数である。
の磁化方向に一致する場合の特性Ｘ線の数である。
【００３２】Ｘａ：スピン偏極電子線１５のスピンの方
向が、試料５の磁化方向と逆方向の場合の特性Ｘ線の数
である。 ｐ：スピン偏極度（ＧａＡｓ光電子発生源２に固有な定
数） Ａ：非対称因子（試料５に含まれる元素に固有の定数） ｍ：磁気偏極度（試料５に含まれる元素がその試料中で
持つ定数）を表す。
向が、試料５の磁化方向と逆方向の場合の特性Ｘ線の数
である。 ｐ：スピン偏極度（ＧａＡｓ光電子発生源２に固有な定
数） Ａ：非対称因子（試料５に含まれる元素に固有の定数） ｍ：磁気偏極度（試料５に含まれる元素がその試料中で
持つ定数）を表す。
【００３３】図２の（ｂ）は、試料付近の部分図を示
す。これは、左側から試料５にスピン偏極電子線２５を
照射し、下方向に特性Ｘ線２６を放射する様子を示す。
ここで、 スピン偏極電子線２５のスピンがＡ’’の右
向あるいはスピンがＢ’’の左向きで試料５を照射す
る。試料５の元素の磁気偏極度ｍの方向をＡ’’’ある
いはＢ’’’とする。
す。これは、左側から試料５にスピン偏極電子線２５を
照射し、下方向に特性Ｘ線２６を放射する様子を示す。
ここで、 スピン偏極電子線２５のスピンがＡ’’の右
向あるいはスピンがＢ’’の左向きで試料５を照射す
る。試料５の元素の磁気偏極度ｍの方向をＡ’’’ある
いはＢ’’’とする。
【００３４】スピン偏極電子線２５のスピンの向きと、
試料５の元素の磁気偏極度ｍの向きとが一致する場合に
発生した特性Ｘ線の個数をＸｐとし、試料５の元素の磁
気偏極度ｍの向きとが逆の場合に発生した特性Ｘ線の個
数をＸａとする。そして、既述した（式１）に代入して
試料５の微小領域に含まれる元素の磁気偏極度ｍなどを
算出する。
試料５の元素の磁気偏極度ｍの向きとが一致する場合に
発生した特性Ｘ線の個数をＸｐとし、試料５の元素の磁
気偏極度ｍの向きとが逆の場合に発生した特性Ｘ線の個
数をＸａとする。そして、既述した（式１）に代入して
試料５の微小領域に含まれる元素の磁気偏極度ｍなどを
算出する。
【００３５】次に、動作を説明する。 （１） レーザー光発生器１２によってレーザー光線２
１を発生し、直線偏光器１１によって直線偏光光線２２
にする。この直線偏光光線２２を１／４波長板１０の回
転方向によってＡの右周りの円偏光光線２３あるいはＢ
の左周りの円偏光光線２３にする。このＡの右周りの円
偏光光線２３あるいはＢの左周りの円偏光光線２３をレ
ーザー光取り入れウィンドウ８を通して真空容器１に入
射させ、ＧａＡｓ光電子発生源２を照射する。
１を発生し、直線偏光器１１によって直線偏光光線２２
にする。この直線偏光光線２２を１／４波長板１０の回
転方向によってＡの右周りの円偏光光線２３あるいはＢ
の左周りの円偏光光線２３にする。このＡの右周りの円
偏光光線２３あるいはＢの左周りの円偏光光線２３をレ
ーザー光取り入れウィンドウ８を通して真空容器１に入
射させ、ＧａＡｓ光電子発生源２を照射する。
【００３６】（２） Ａの右周りの円偏光光線２３ある
いはＢの左周りの円偏光光線２３によって照射されたＧ
ａＡｓ光電子発生源２は、Ａ’の右向きのスピンを有す
るスピン偏極電子線２４あるいはＢ’の左向きのスピン
を有するスピン偏極電子線２４を発生し、これは加速静
電レンズ３によって加速されると共に集束し、静電偏向
器４によって試料５上に結像する。ここで、ＧａＡｓ光
電子発生源２は、スピン偏極電子線２４を発生するＧａ
Ａｓ単結晶で、表面を清浄にした後にＣｓ（セシウム）
とＯ（酸素）とを微量つけ、適当なエネルギの円偏光光
線２３を照射し、スピン偏極電子線２４を発生させる。
いはＢの左周りの円偏光光線２３によって照射されたＧ
ａＡｓ光電子発生源２は、Ａ’の右向きのスピンを有す
るスピン偏極電子線２４あるいはＢ’の左向きのスピン
を有するスピン偏極電子線２４を発生し、これは加速静
電レンズ３によって加速されると共に集束し、静電偏向
器４によって試料５上に結像する。ここで、ＧａＡｓ光
電子発生源２は、スピン偏極電子線２４を発生するＧａ
Ａｓ単結晶で、表面を清浄にした後にＣｓ（セシウム）
とＯ（酸素）とを微量つけ、適当なエネルギの円偏光光
線２３を照射し、スピン偏極電子線２４を発生させる。
【００３７】（３） スピン偏極電子線２４によって照
射された試料５は、試料励磁コイル７およびヨーク８に
よって磁束が供給されて磁化されている。この際、スピ
ン偏極電子線２４を試料５面に低角で入射させて磁化方
向とほぼ平行あるいは逆方向となるようにする。スピン
偏極電子線２４の回転方向は、１／４波長板１０を回転
させる回転方向によって右向きあるいは左向きに任意に
変えることができる。
射された試料５は、試料励磁コイル７およびヨーク８に
よって磁束が供給されて磁化されている。この際、スピ
ン偏極電子線２４を試料５面に低角で入射させて磁化方
向とほぼ平行あるいは逆方向となるようにする。スピン
偏極電子線２４の回転方向は、１／４波長板１０を回転
させる回転方向によって右向きあるいは左向きに任意に
変えることができる。
【００３８】（３） 試料５から発生した特性Ｘ線２６
は、Ｘ線取り出しウィンドウ９、例えばＢｅ板のウィン
ドウを通って真空容器１外に取り出す。この取り出した
特性Ｘ線２６をＸ線検出器１３によって測定する。この
際、一定間隔で円偏光光線２３の向きを右向きおよび左
向きを交互に逆転させてスピン偏光電子線２４のスピン
を反転させ、それぞれのときの特性Ｘ線のパルス数信号
Ｘｐ、Ｘａを計測する。これら測定したパルス数信号Ｘ
ｐ、Ｘａを（式１）に代入し、ｐ（スピン偏極度）およ
びＡ（非対称因子）を予め求めておいた値を代入して磁
気偏極度ｍを算出する。
は、Ｘ線取り出しウィンドウ９、例えばＢｅ板のウィン
ドウを通って真空容器１外に取り出す。この取り出した
特性Ｘ線２６をＸ線検出器１３によって測定する。この
際、一定間隔で円偏光光線２３の向きを右向きおよび左
向きを交互に逆転させてスピン偏光電子線２４のスピン
を反転させ、それぞれのときの特性Ｘ線のパルス数信号
Ｘｐ、Ｘａを計測する。これら測定したパルス数信号Ｘ
ｐ、Ｘａを（式１）に代入し、ｐ（スピン偏極度）およ
びＡ（非対称因子）を予め求めておいた値を代入して磁
気偏極度ｍを算出する。
【００３９】尚、スピン偏極度ｐの判ったＧａＡｓ光電
子発生源２を用いて測定を行えば、試料５中の元素を特
性Ｘ線の波長で特定した上で、その元素（原子）の磁気
偏極度ｍと非対称因子Ａの積を求めることができる。磁
気偏極度ｍが既知である試料５により非対称因子Ａを求
めておけば、種々の環境下でのその原子の磁気偏極度ｍ
を測定することができる。
子発生源２を用いて測定を行えば、試料５中の元素を特
性Ｘ線の波長で特定した上で、その元素（原子）の磁気
偏極度ｍと非対称因子Ａの積を求めることができる。磁
気偏極度ｍが既知である試料５により非対称因子Ａを求
めておけば、種々の環境下でのその原子の磁気偏極度ｍ
を測定することができる。
【００４０】また、非対称因子Ａおよび磁気偏極度ｍが
既知の標準の試料５を用いれば、スピン偏極電子線２４
のスピン偏極度ｐを測定することができる。この手法で
は、１０〜２０Ｋｅｖという手頃な加速電圧を用いれば
よいので、装置は扱い易く、しかも標準試料の表面状態
に敏感ではないので、安定した測定を行うことが可能と
なる。
既知の標準の試料５を用いれば、スピン偏極電子線２４
のスピン偏極度ｐを測定することができる。この手法で
は、１０〜２０Ｋｅｖという手頃な加速電圧を用いれば
よいので、装置は扱い易く、しかも標準試料の表面状態
に敏感ではないので、安定した測定を行うことが可能と
なる。
【００４１】以上によって、右向きあるは左向きのスピ
ン偏極電子線２４を試料５上に照射してそのときに放射
された特性Ｘ線の強度を測定し、スピン偏極電子線１５
のスピンの方向と試料５の磁化方向とが一致する場合の
特性Ｘ線の強度をＸｐとし、スピン偏極電子線１５のス
ピンの方向と試料５の磁化方向とが逆の場合の特性Ｘ線
の強度をＸａとして計測し、これらを（式１）に代入
し、ｐＡｍの積を算出し、ｐ（スピン偏極度）およびＡ
（非対称因子）を予め求めておけば、試料５上の微小領
域に含まれる元素の磁気偏極度ｍを測定することが可能
となる。
ン偏極電子線２４を試料５上に照射してそのときに放射
された特性Ｘ線の強度を測定し、スピン偏極電子線１５
のスピンの方向と試料５の磁化方向とが一致する場合の
特性Ｘ線の強度をＸｐとし、スピン偏極電子線１５のス
ピンの方向と試料５の磁化方向とが逆の場合の特性Ｘ線
の強度をＸａとして計測し、これらを（式１）に代入
し、ｐＡｍの積を算出し、ｐ（スピン偏極度）およびＡ
（非対称因子）を予め求めておけば、試料５上の微小領
域に含まれる元素の磁気偏極度ｍを測定することが可能
となる。
【００４２】上述した実施例の他に、下記のようであっ
てもよい。 （１） ＧａＡｓをスピン偏極電子線源として用いると
き、照射する右または左周り円偏光のエネルギーはＥｇ
より大きく（光電子励起可能とするため）、Ｅｇ＋δよ
りも小さく（スピン偏極させるため）する。
てもよい。 （１） ＧａＡｓをスピン偏極電子線源として用いると
き、照射する右または左周り円偏光のエネルギーはＥｇ
より大きく（光電子励起可能とするため）、Ｅｇ＋δよ
りも小さく（スピン偏極させるため）する。
【００４３】ただし、ＥｇはＧａＡｓの伝導帯の準位で
Γ6と価電子帯の準位Γ8のエネルギー差であり、δは価
電子帯Γ8とその下の価電子帯Γ7の間のエネルギー差で
ある。 （２） スピン偏極電子線の進行方向を静電偏向によっ
て変えても、そのスピンの方向は変化しないので、試料
の磁化方向に平行または反平行のスピン方向を保ったま
ま、試料面に対して任意の角度で電子線を入射すること
ができる（図１、図２参照）。また、磁場で電子線を曲
げた場合は、その進行方向に従ってスピンの方向も回転
する。従って、静電偏向と磁場偏向とを組み合わせ、電
子線の進行方向を不変に保てばスピンの方向のみを任意
の方向に向けることができるので、任意の方向から任意
のスピン方向を持ったスピン偏極電子線を試料に入射さ
せることが可能となる。 （３） 試料に入射するスピン偏極電子線の運動エネル
ギーは試料に含まれる元素の特性Ｘ線を発生させるのに
十分なだけの大きさが必要である。これを得るためにに
は、ＧａＡｓ電子源と試料の間に十分な電位差をかけて
加速すればよい。装置チェンバーの電位を０電位（グラ
ンドレベル）とし、 （ａ）電子源を負、試料をゼロ電位にした場合、試料の
扱いが簡単となる。
Γ6と価電子帯の準位Γ8のエネルギー差であり、δは価
電子帯Γ8とその下の価電子帯Γ7の間のエネルギー差で
ある。 （２） スピン偏極電子線の進行方向を静電偏向によっ
て変えても、そのスピンの方向は変化しないので、試料
の磁化方向に平行または反平行のスピン方向を保ったま
ま、試料面に対して任意の角度で電子線を入射すること
ができる（図１、図２参照）。また、磁場で電子線を曲
げた場合は、その進行方向に従ってスピンの方向も回転
する。従って、静電偏向と磁場偏向とを組み合わせ、電
子線の進行方向を不変に保てばスピンの方向のみを任意
の方向に向けることができるので、任意の方向から任意
のスピン方向を持ったスピン偏極電子線を試料に入射さ
せることが可能となる。 （３） 試料に入射するスピン偏極電子線の運動エネル
ギーは試料に含まれる元素の特性Ｘ線を発生させるのに
十分なだけの大きさが必要である。これを得るためにに
は、ＧａＡｓ電子源と試料の間に十分な電位差をかけて
加速すればよい。装置チェンバーの電位を０電位（グラ
ンドレベル）とし、 （ａ）電子源を負、試料をゼロ電位にした場合、試料の
扱いが簡単となる。
【００４４】（ｂ）電子線源をゼロ電位に近くし、試料
を正とすれば、電子線源であるＧａＡｓが正イオンでた
たかれてダメージを受ける度合いが減り、光電子放出の
寿命が延びる利点がある。
を正とすれば、電子線源であるＧａＡｓが正イオンでた
たかれてダメージを受ける度合いが減り、光電子放出の
寿命が延びる利点がある。
【００４５】（ｃ）本装置のＧａＡｓ電子源を除いて、
スピン偏極度を測定したい他の電子線源につないでスピ
ン偏極度測定器として用いる場合は、入射電子線の運動
エネルギーに応じて、、試料の電位を任意の適当な値に
設定する。 （４） ＧａＡｓ光電子発生源の代わりに、他の電子線
源からの電子線を入射させて、その電子線のスピン偏極
度ｐを測定するスピン偏極検出装置として用いるように
してもよい。
スピン偏極度を測定したい他の電子線源につないでスピ
ン偏極度測定器として用いる場合は、入射電子線の運動
エネルギーに応じて、、試料の電位を任意の適当な値に
設定する。 （４） ＧａＡｓ光電子発生源の代わりに、他の電子線
源からの電子線を入射させて、その電子線のスピン偏極
度ｐを測定するスピン偏極検出装置として用いるように
してもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁化した試料の表面の磁化方向と平行にスピン偏極した
スピン偏極電子線および逆方向にスピン偏極したスピン
偏極電子線を照射したときの特性Ｘ線の強度Ｘｐおよび
強度Ｘａをそれぞれ測定し、これら両者をもとに試料の
微小領域に含まれる元素の磁気偏極度ｍや電子線のスピ
ン偏極度ｐを測定することができる。これらにより、従
来なかった上述の全く新しい原理により、ミクロ領域の
各元素の磁気偏極度を測定することが可能となった。ま
た、電子線のスピン偏極度を測定する上述の新しい原理
によるスピン検出器として用いることができる。
磁化した試料の表面の磁化方向と平行にスピン偏極した
スピン偏極電子線および逆方向にスピン偏極したスピン
偏極電子線を照射したときの特性Ｘ線の強度Ｘｐおよび
強度Ｘａをそれぞれ測定し、これら両者をもとに試料の
微小領域に含まれる元素の磁気偏極度ｍや電子線のスピ
ン偏極度ｐを測定することができる。これらにより、従
来なかった上述の全く新しい原理により、ミクロ領域の
各元素の磁気偏極度を測定することが可能となった。ま
た、電子線のスピン偏極度を測定する上述の新しい原理
によるスピン検出器として用いることができる。
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】本発明の１実施例構成図である。
Ａ：光電子発生源 Ｂ：静電レンズ Ｃ：偏向器 Ｄ：試料 Ｄ’：磁化用電磁石 Ｅ：Ｘ線検出器 Ｆ：円偏光発生装置 Ｇ：計測制御装置 Ｈ：超高真空排気装置 Ｊ：円偏光光線 Ｋ：スピン偏極電子線 Ｌ：特性Ｘ線 １：真空容器 ２：ＧａＡｓ光電子発生源 ３：加速静電レンズ ４：静電偏光器 ５：試料 ６：ヨーク ７：試料励磁コイル ８：レーザー光取り入れウィンドウ ９：Ｘ線取り出しウィンドウ １０：１／４波長板 １１：直線偏光器 １２：レーザー光発生器 １３：Ｘ線検出器 １４：パルス計数器 １５：計数値メモリ １６：計数値演算回路及び表示器 ２１：レーザー光線 ２２：直線偏光光線 ２３：円偏光光線 ２４：スピン偏極電子線 ２５：偏光されたスピン偏極電子線 ２６：特性Ｘ線 ２７：Ｘ線計数パルス信号 ２８：パルス数信号 ２９：パルス数信号Ｘｐ ３０：パルス数信号Ｘａ
Claims (5)
- 【請求項１】ある方向および逆方向にスピン偏極させた
スピン偏極電子線（Ｋ）を磁性体である試料（Ｄ）にそ
れぞれ照射して発生させた特性Ｘ線（Ｌ）の強度をそれ
ぞれ求め、これら求めた両者の強度をもとに当該試料
（Ｄ）に含まれる元素の磁気偏極度を測定するように構
成したことを特徴とするスピン偏極電子線源特性Ｘ線解
析装置。 - 【請求項２】上記ある方向および逆方向のスピン偏極と
して、上記試料（Ｄ）の磁性原子のスピンの方向に平行
および逆方向としたことを特徴とする請求項１記載のス
ピン偏極電子線源特性Ｘ線解析装置。 - 【請求項３】上記試料（Ｄ）に含まれる元素の磁気偏極
度ｍを下式によって測定することを特徴とする請求項１
および請求項２記載のスピン偏極電子線源特性Ｘ線解析
装置。 ここで、 Ｘｐ：スピン偏極したスピン偏極電子線（Ｋ）の方向が
上記試料（Ｄ）の磁化方向と同一の場合の特性Ｘ線
（Ｌ）の強度 Ｘａ：スピン偏極したスピン偏極電子線（Ｋ）の方向が
上記試料（Ｄ）の磁化方向と逆の場合の特性Ｘ線（Ｌ）
の強度 ｐ：スピン偏極度（装置固有の定数） Ａ：非対称因子（磁性体である試料（Ｄ）に含まれる元
素に固有な定数） ｍ：磁気偏極度（磁性体である試料（Ｄ）に含まれる元
素がその試料中で持つ定数） - 【請求項４】上記非対称因子Ａおよび磁気偏極度ｍが既
知の試料（Ｄ）を用いて、電子線のスピン偏極度ｐを測
定することを特徴とする請求項１から請求項３記載のス
ピン偏極電子線源特性Ｘ線解析装置。 - 【請求項５】右周りの円偏光光線（Ｊ）および左周りの
円偏光光線（Ｊ）を照射して上記ある方向および逆方向
にスピン偏極したスピン偏極電子線（Ｋ）をそれぞれ発
生する光電子発生源（Ａ）を備えたことを特徴とする請
求項１から請求項４記載のスピン偏極電子線源特性Ｘ線
解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5336326A JPH07198631A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | スピン偏極電子線源特性ｘ線解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5336326A JPH07198631A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | スピン偏極電子線源特性ｘ線解析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198631A true JPH07198631A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=18297968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5336326A Pending JPH07198631A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | スピン偏極電子線源特性ｘ線解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07198631A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009216387A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-09-24 | National Institute For Materials Science | 磁気構造解析方法とそれに使用するスピン偏極イオン散乱分光装置 |
| JPWO2019182097A1 (ja) * | 2018-03-22 | 2021-03-25 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | 磁性体観察方法および磁性体観察装置 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5336326A patent/JPH07198631A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009216387A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-09-24 | National Institute For Materials Science | 磁気構造解析方法とそれに使用するスピン偏極イオン散乱分光装置 |
| JPWO2019182097A1 (ja) * | 2018-03-22 | 2021-03-25 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | 磁性体観察方法および磁性体観察装置 |
| EP3770591A4 (en) * | 2018-03-22 | 2021-12-22 | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology | MAGNETIC BODY OBSERVATION METHOD AND MAGNETIC BODY OBSERVATION DEVICE |
| US11474169B2 (en) | 2018-03-22 | 2022-10-18 | National Institutes for Quantum Science and Technology | Magnetic material observation method, and magnetic material observation apparatus |
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