JPH08220243A - スピン検出器 - Google Patents
スピン検出器Info
- Publication number
- JPH08220243A JPH08220243A JP2909795A JP2909795A JPH08220243A JP H08220243 A JPH08220243 A JP H08220243A JP 2909795 A JP2909795 A JP 2909795A JP 2909795 A JP2909795 A JP 2909795A JP H08220243 A JPH08220243 A JP H08220243A
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- JP
- Japan
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- electron
- detector
- spin
- electrons
- equation
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- Pending
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大きな電流値を有する電子線でも検出効率を
低下させること無く、そのスピン状態を検出できるスピ
ン検出器を提供すること。 【構成】 電子線を重原子薄膜によって散乱させ、該電
子線に対して対称な方向に散乱された電子を、電子線を
取り巻く形で配置された電子検出器で検出し、その数の
非対称性から該電子線のスピン状態を検出する。
低下させること無く、そのスピン状態を検出できるスピ
ン検出器を提供すること。 【構成】 電子線を重原子薄膜によって散乱させ、該電
子線に対して対称な方向に散乱された電子を、電子線を
取り巻く形で配置された電子検出器で検出し、その数の
非対称性から該電子線のスピン状態を検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスピン偏極走査電子顕微
鏡などに用いられているスピン検出器に係り、特に大き
い電流値を有する電子線でも効率良くスピン状態を検出
できるスピン検出器に関する。
鏡などに用いられているスピン検出器に係り、特に大き
い電流値を有する電子線でも効率良くスピン状態を検出
できるスピン検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子線を重原子薄膜によって散乱させ、
その散乱のスピン依存性を利用して該電子線のスピン状
態を検出するスピン検出器については、例えばW.Gleich
他、Pyscal Review Letters 27,1066(1971)に開示され
ている。
その散乱のスピン依存性を利用して該電子線のスピン状
態を検出するスピン検出器については、例えばW.Gleich
他、Pyscal Review Letters 27,1066(1971)に開示され
ている。
【０００３】この例に代表される従来のスピン検出器を
図１に示す。図１（ａ）は座標軸を（ｂ）は検出器構成
を示す。被測定電子線１を金薄膜２に垂直入射させ、後
方散乱電子３を２対、４個の電子検出器Ｄxp、Ｄxm、Ｄ
ypおよびＤymで検出する。これら検出電子数をそれぞれ
Ｎxp、Ｎxm、ＮypおよびＮymとすると、該電子線の偏極
ベクトル成分のうち該電子線に垂直で互いに直交する２
成分Ｐx、Ｐyは、それぞれ次の（数１）および（数２）
で与えられる。
図１に示す。図１（ａ）は座標軸を（ｂ）は検出器構成
を示す。被測定電子線１を金薄膜２に垂直入射させ、後
方散乱電子３を２対、４個の電子検出器Ｄxp、Ｄxm、Ｄ
ypおよびＤymで検出する。これら検出電子数をそれぞれ
Ｎxp、Ｎxm、ＮypおよびＮymとすると、該電子線の偏極
ベクトル成分のうち該電子線に垂直で互いに直交する２
成分Ｐx、Ｐyは、それぞれ次の（数１）および（数２）
で与えられる。
【０００４】
【数１】
【０００５】
【数２】
【０００６】ここでＳx，Ｓyは、それぞれ偏極ベクトル
がｉ（ｘ方向の単位ベクトルおよびｙ方向の単位ベクト
ル）の電子線を入射したときの成分ＰxおよびＰyであ
る。偏極度の測定誤差をそれぞれδＰx、δＰyとする
と、これらは
がｉ（ｘ方向の単位ベクトルおよびｙ方向の単位ベクト
ル）の電子線を入射したときの成分ＰxおよびＰyであ
る。偏極度の測定誤差をそれぞれδＰx、δＰyとする
と、これらは
【０００７】
【数３】
【０００８】
【数４】
【０００９】で与えられ、ここで
【００１０】
【数５】
【００１１】
【数６】
【００１２】
【数７】
【００１３】
【数８】
【００１４】である。Ｆx、Ｆyは各電子検出器対が偏極
度を検出するときの効率、Ｎ0はスピン検出器に入射す
る電子の数である。
度を検出するときの効率、Ｎ0はスピン検出器に入射す
る電子の数である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記スピン検出器に使
われる電子検出器は検出電子１個当たり１個の電気パル
スを出力するが、この電気パルスの幅は最小でも１００
ナノ秒程度であり、１０6個／秒以上の入射電子に対し
ては出力電気パルスの重なりが起こり、検出電子の数え
落しが生じて、（数５）〜（数８）で与えられるスピン
検出器の検出効率の低下を招く。本発明が解決しようと
する課題は、大電流の入射電子線に対しても、散乱電子
の数え落しを防ぎ、スピン検出器の検出効率を維持する
ことにある。
われる電子検出器は検出電子１個当たり１個の電気パル
スを出力するが、この電気パルスの幅は最小でも１００
ナノ秒程度であり、１０6個／秒以上の入射電子に対し
ては出力電気パルスの重なりが起こり、検出電子の数え
落しが生じて、（数５）〜（数８）で与えられるスピン
検出器の検出効率の低下を招く。本発明が解決しようと
する課題は、大電流の入射電子線に対しても、散乱電子
の数え落しを防ぎ、スピン検出器の検出効率を維持する
ことにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題はこれまで２対
の電子検出器で検出していた散乱電子をそれより多い電
子検出器対で検出することで解決できる。このとき各電
子検出器対がほぼ同数の電子を検出するよう、散乱電子
数が多い方向に配置した電子検出器の有効検出面積は小
さく、散乱電子数が少ない方向に配置した電子検出器の
有効検出面積は大きくなるよう、電子検出器の有効検出
面積を調整すると、検出可能な全電子数をさらに増やす
ことができる。
の電子検出器で検出していた散乱電子をそれより多い電
子検出器対で検出することで解決できる。このとき各電
子検出器対がほぼ同数の電子を検出するよう、散乱電子
数が多い方向に配置した電子検出器の有効検出面積は小
さく、散乱電子数が少ない方向に配置した電子検出器の
有効検出面積は大きくなるよう、電子検出器の有効検出
面積を調整すると、検出可能な全電子数をさらに増やす
ことができる。
【００１７】
【作用】１個の電子検出器が単位時間内に数え落し無し
に検出できる最大電子数Ｎeは、その電子検出器の出力
パルス幅で決まり一定となるから、各電子検出器対にほ
ぼ等しい数の電子が入射する場合、スピン検出器内で検
出できる全散乱電子数Ｎtの最大値はそのスピン検出器
内の電子検出器対の数をＮdとすると、
に検出できる最大電子数Ｎeは、その電子検出器の出力
パルス幅で決まり一定となるから、各電子検出器対にほ
ぼ等しい数の電子が入射する場合、スピン検出器内で検
出できる全散乱電子数Ｎtの最大値はそのスピン検出器
内の電子検出器対の数をＮdとすると、
【００１８】
【数９】
【００１９】となる。
【００２０】したがって、散乱電子検出器対の数を従来
のｎ倍にすることにより、被測定電子線の電流値が従来
のｎ倍になっても、検出効率の低下なしに偏極度を検出
することができる。
のｎ倍にすることにより、被測定電子線の電流値が従来
のｎ倍になっても、検出効率の低下なしに偏極度を検出
することができる。
【００２１】一般に単位立体角当たりに散乱される電子
数は、散乱方位に依存する。したがって各電子検出器の
有効検出面積が同じであれば、散乱強度が大きくなる方
向に配置した電子検出器ほど多くの電子を数えることに
なり、スピン検出器内で検出できる最大電子数はこの電
子検出器によって制限され、（数９）の値よりも小さく
なる。そこで電子検出器の面積をその方向の散乱強度に
反比例するよう変え、各電子検出器がほぼ同時じ数の電
子を検出するようにすると、（数１）で与えられる電子
を検出することができる。
数は、散乱方位に依存する。したがって各電子検出器の
有効検出面積が同じであれば、散乱強度が大きくなる方
向に配置した電子検出器ほど多くの電子を数えることに
なり、スピン検出器内で検出できる最大電子数はこの電
子検出器によって制限され、（数９）の値よりも小さく
なる。そこで電子検出器の面積をその方向の散乱強度に
反比例するよう変え、各電子検出器がほぼ同時じ数の電
子を検出するようにすると、（数１）で与えられる電子
を検出することができる。
【００２２】
【実施例】以下図を用いて、本発明によるスピン検出器
の構成を詳細に説明する。
の構成を詳細に説明する。
【００２３】図２は本発明によるスピン検出器の電子散
乱検出部の第１の実施例の見取図を示したものである。
図２（ａ）は座標軸を（ｂ）は検出器構成を示す。
乱検出部の第１の実施例の見取図を示したものである。
図２（ａ）は座標軸を（ｂ）は検出器構成を示す。
【００２４】本発明の電子散乱検出部は、金薄膜２と、
φ方向に環状に配列された１２個の電子検出器Ｄ1〜Ｄ
12群からなる。それぞれの電子検出器は台形状の検出面
を持ち、金薄膜１によって散乱された電子のうち、散乱
の極角θ及び方位角φが、100°≦θ≦140°、30n°≦
φ≦30(n+1)°（n=0,…,11）のものを検出する。
φ方向に環状に配列された１２個の電子検出器Ｄ1〜Ｄ
12群からなる。それぞれの電子検出器は台形状の検出面
を持ち、金薄膜１によって散乱された電子のうち、散乱
の極角θ及び方位角φが、100°≦θ≦140°、30n°≦
φ≦30(n+1)°（n=0,…,11）のものを検出する。
【００２５】ここで、Ｄ1〜Ｄ12が検出する電子数をそ
れぞれＮ1〜Ｎ12とすると、これらの電子数から以下の
２実施例のうちどちらかの方法によって偏極度を算出す
ることができる。
れぞれＮ1〜Ｎ12とすると、これらの電子数から以下の
２実施例のうちどちらかの方法によって偏極度を算出す
ることができる。
【００２６】実施例１
【００２７】
【数１０】
【００２８】
【数１１】
【００２９】
【数１２】
【００３０】
【数１３】
【００３１】と置くと、偏極ベクトルのｘ成分Ｐx及び
ｙ成分Ｐyは、
ｙ成分Ｐyは、
【００３２】
【数１４】
【００３３】
【数１５】
【００３４】で与えられる。ここで
【００３５】
【数１６】
【００３６】
【数１７】
【００３７】であり、Ｓxk、Ｎxk（ｋ＝１・・・４）
は、それぞれ電子検出器対（Ｄ2，Ｄ11)、(D3，Ｄ10）、
（Ｄ4，Ｄ9）、（Ｄ5，Ｄ8）に対するＳおよびこれらが
検出した電子数であり、Ｓyk、Ｎyk（ｋ＝１・・・４）
は、それぞれ電子検出器対（Ｄ2，Ｄ5）、（Ｄ1，
Ｄ6）、（Ｄ12，Ｄ7）、（Ｄ11，Ｄ8）に対するＳおよ
びこれらが検出した電子数である。
は、それぞれ電子検出器対（Ｄ2，Ｄ11)、(D3，Ｄ10）、
（Ｄ4，Ｄ9）、（Ｄ5，Ｄ8）に対するＳおよびこれらが
検出した電子数であり、Ｓyk、Ｎyk（ｋ＝１・・・４）
は、それぞれ電子検出器対（Ｄ2，Ｄ5）、（Ｄ1，
Ｄ6）、（Ｄ12，Ｄ7）、（Ｄ11，Ｄ8）に対するＳおよ
びこれらが検出した電子数である。
【００３８】実施例２
【００３９】
【数１８】
【００４０】
【数１９】
【００４１】
【数２０】
【００４２】
【数２１】
【００４３】
【数２２】
【００４４】
【数２３】
【００４５】
【数２４】
【００４６】
【数２５】
【００４７】とおき、
【００４８】
【数２６】
【００４９】
【数２７】
【００５０】によって各偏極度を求めることができる。
【００５１】ここでＦxk（Ｋ＝１・・・４）はそれぞれ
電子検出器対（Ｄ2，Ｄ11）、（Ｄ3，Ｄ10）、（Ｄ4，
Ｄ9）、（Ｄ5，Ｄ8）に対するＦであり、Ｆyk（Ｋ＝１
・・・４）はそれぞれ電子検出器対（Ｄ2，Ｄ5）、（Ｄ
1，Ｄ6）、（Ｄ12，Ｄ7）、（Ｄ11，Ｄ8）に対するＦで
ある。
電子検出器対（Ｄ2，Ｄ11）、（Ｄ3，Ｄ10）、（Ｄ4，
Ｄ9）、（Ｄ5，Ｄ8）に対するＦであり、Ｆyk（Ｋ＝１
・・・４）はそれぞれ電子検出器対（Ｄ2，Ｄ5）、（Ｄ
1，Ｄ6）、（Ｄ12，Ｄ7）、（Ｄ11，Ｄ8）に対するＦで
ある。
【００５２】これにより従来の３倍の電流値を有する電
子線でも、検出効率を低下させること無く、その編極度
を検出することができる。
子線でも、検出効率を低下させること無く、その編極度
を検出することができる。
【００５３】図３は本発明によるスピン検出器の電子散
乱検出部の第２の実施例の見取図を示したものである。
図３では、図２と対照して容易に分かるので、各構成要
素に対する参照符号を省略した。
乱検出部の第２の実施例の見取図を示したものである。
図３では、図２と対照して容易に分かるので、各構成要
素に対する参照符号を省略した。
【００５４】この実施例では、２４個の電子検出器をθ
方向に２段、φ方向に１２列配列してある。金薄膜によ
って散乱された電子の数は、散乱角θの減少関数であ
り、散乱角が大きいほど少なくなる。そこで、θの小さ
い散乱電子を検出する電子検出器の検出面積は、θの大
きい散乱電子を検出する電子検出器の検出面積より小さ
し、各電子検出器が検出する電子数には極端な差がでな
い様にしている。これにより従来の６倍の電流値を有す
る電子線でも、検出効率を低下させること無く、その偏
極度を検出することができる。
方向に２段、φ方向に１２列配列してある。金薄膜によ
って散乱された電子の数は、散乱角θの減少関数であ
り、散乱角が大きいほど少なくなる。そこで、θの小さ
い散乱電子を検出する電子検出器の検出面積は、θの大
きい散乱電子を検出する電子検出器の検出面積より小さ
し、各電子検出器が検出する電子数には極端な差がでな
い様にしている。これにより従来の６倍の電流値を有す
る電子線でも、検出効率を低下させること無く、その偏
極度を検出することができる。
【００５５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればス
ピン検出器の検出効率を低下させることなく、従来より
大きな電流値を有する電子線のスピン偏極度を測定する
ことができる。例えば、スピン偏極走査電子顕微鏡にお
いて、プロ−ブ電流を従来の６倍にして放出２次電子量
を６倍にし、このスピン検出器を適用すると、磁区像取
得時間を従来の３０分から５分に短縮することができ、
工業的価値は非常に高いものである。
ピン検出器の検出効率を低下させることなく、従来より
大きな電流値を有する電子線のスピン偏極度を測定する
ことができる。例えば、スピン偏極走査電子顕微鏡にお
いて、プロ−ブ電流を従来の６倍にして放出２次電子量
を６倍にし、このスピン検出器を適用すると、磁区像取
得時間を従来の３０分から５分に短縮することができ、
工業的価値は非常に高いものである。
【図１】従来のスピン検出器の電子散乱検出部の見取
図。
図。
【図２】本発明によるスピン検出器の電子散乱検出部の
見取図。
見取図。
【図３】本発明によるスピン検出器の電子散乱検出部の
見取図。
見取図。
１…被測定電子線、２…金薄膜、３…散乱電子、Ｄ1・
・Ｄ8…電子検出器。
・Ｄ8…電子検出器。
Claims (2)
- 【請求項１】電子線を重原子薄膜によって散乱させ、該
電子線に対して対称な方向に散乱された電子を電子検出
器で検出し、その数の非対称性から該電子線のスピン状
態を検出するスピン検出器において、スピン偏極ベクト
ルの１成分を検出するのに２対以上の電子検出器を用い
ることを特徴とするスピン検出器。 - 【請求項２】散乱強度の散乱角依存性に応じて、電子検
出器の検出面積を変え、各電子検出器対の検出電子数に
極端な差がでないようにした請求項１記載のスピン検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2909795A JPH08220243A (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | スピン検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2909795A JPH08220243A (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | スピン検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08220243A true JPH08220243A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12266859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2909795A Pending JPH08220243A (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | スピン検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08220243A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008269967A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Apco:Kk | 電子線スピン検出器 |
| JP2011095150A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Fujitsu Ltd | スピン検出器、表面分析装置及びターゲット |
| CN104345331A (zh) * | 2013-07-24 | 2015-02-11 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 图像型电子自旋分析器 |
-
1995
- 1995-02-17 JP JP2909795A patent/JPH08220243A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008269967A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Apco:Kk | 電子線スピン検出器 |
| JP2011095150A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Fujitsu Ltd | スピン検出器、表面分析装置及びターゲット |
| CN104345331A (zh) * | 2013-07-24 | 2015-02-11 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 图像型电子自旋分析器 |
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