JPH1050250A - Photoelectron spectrometry device - Google Patents
Photoelectron spectrometry deviceInfo
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- JPH1050250A JPH1050250A JP8207366A JP20736696A JPH1050250A JP H1050250 A JPH1050250 A JP H1050250A JP 8207366 A JP8207366 A JP 8207366A JP 20736696 A JP20736696 A JP 20736696A JP H1050250 A JPH1050250 A JP H1050250A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光電子分光装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectron spectroscopy device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来この種の装置では、光電子放出励起
源として、パルスレーザー光を標的固体表面上に集光し
て標的材料をプラズマ化し、そのプラズマから輻射され
るＸ線（レーザープラズマＸ線源）を試料上に照射し、
試料表面から放出された光電子を飛行時間法を用いて、
光電子のエネルギーを特定していた（近藤、富江、清
水：第４２回応用物理学関係連合会講演会講演予稿集、
ｐ５６７、１９９５年３月２９日）。2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of apparatus, as a photoelectron emission excitation source, a pulsed laser beam is focused on a target solid surface to turn a target material into plasma, and X-rays radiated from the plasma (laser plasma X-rays) Source) onto the sample,
Photoelectrons emitted from the sample surface are calculated using the time-of-flight method.
The energy of photoelectrons was specified (Kondo, Tomie, Shimizu: Proceedings of the 42nd Federation of Applied Physics,
p567, March 29, 1995).
【０００３】また、エネルギー分解能を上げるために、
飛行管中において飛行管に平行に電界を印加し、光電子
の速度を低下させることにより検出器までの到達時間を
長くしていた（近藤、富江、清水：第５６回応用物理学
会学術講演会講演予稿集、ｐ４９４、１９９５年８月２
６日）。In order to increase the energy resolution,
An electric field was applied parallel to the flight tube in the flight tube to reduce the speed of the photoelectrons, thereby increasing the time to reach the detector. Proceedings, p494, August 2, 1995
6th).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、光電子のエネルギー分解能を高めるために
試料と光電子検出器の距離を離すと、光電子が検出器に
取り込まれる立体角が小さくなり、その結果、検出光電
子数が減少してＳ／Ｎを悪化させていた。In the prior art as described above, when the distance between the sample and the photoelectron detector is increased in order to increase the energy resolution of photoelectrons, the solid angle at which photoelectrons are captured by the detector decreases. As a result, the number of detected photoelectrons is reduced and S / N is deteriorated.
【０００５】また、飛行管内において飛行管の軸に対し
て平行に電界を印加し、光電子の速度を減速させること
により検出器までの到達時間を長くし、エネルギー分解
能を高める場合、光電子の放出が発散性であるため、光
電子の飛行管軸方向の速度成分は減速されるが、垂直方
向成分は何も影響されない。Further, when an electric field is applied in the flight tube in parallel with the axis of the flight tube to reduce the speed of the photoelectrons, thereby increasing the time to reach the detector and increasing the energy resolution, the emission of the photoelectrons is increased. Because of the divergence, the velocity component of the photoelectrons in the direction of the flight tube is reduced, but the vertical component is not affected.
【０００６】そのため、電界を印加しない場合には検出
器に到達していた電子でも、電界を印加する事により光
電子の軌道が曲げられ、検出器に到達しなくなる電子も
現れるようになる。[0006] Therefore, even if the electrons reach the detector when no electric field is applied, the orbit of the photoelectrons is bent by applying the electric field, and some electrons do not reach the detector.
【０００７】従って、エネルギー分解能を高めるために
電界強度を大きくすればするほど、検出器に到達する光
電子数は減少し、Ｓ／Ｎ比を悪化させていた。Therefore, as the electric field intensity is increased to increase the energy resolution, the number of photoelectrons reaching the detector decreases, and the S / N ratio is deteriorated.
【０００８】また、試料を発散性の磁界のなかに置き、
試料表面から放出された光電子を磁力線にトラップし、
検出器まで磁力線に沿って導くようにする手法が考えら
れている（例えば、P.Kruit and F.H.Read, J. Phys.
E, 16, p313, (1983)）。Also, placing the sample in a divergent magnetic field,
Photoelectrons emitted from the sample surface are trapped in the lines of magnetic force,
Techniques have been considered to guide the magnetic field to the detector along the lines of magnetic force (for example, P. Kruit and FHRead, J. Phys.
E, 16, p313, (1983)).
【０００９】この方式を用いると、全空間に放出された
光電子のほとんどを収集することができるとともに、磁
力線に沿って検出器まで導かれる間に光電子束は拡大さ
れ、しかも光電子の運動方向が飛行管の軸に対してほぼ
平行に揃えられるので、上述の様に阻止電界を印加する
ことによって、検出光電子数が減少することもないと考
えられる。With this method, most of the photoelectrons emitted to the entire space can be collected, and the photoelectron flux is expanded while being guided to the detector along the lines of magnetic force, and the direction of movement of the photoelectrons is increased. Since the alignment is made substantially parallel to the axis of the tube, it is considered that the number of detected photoelectrons does not decrease by applying the blocking electric field as described above.
【００１０】一方、この発散性磁界による横方向の拡大
率は高々１００倍程度であり、例えば、試料上の１μｍ
の領域にＸ線を集光した場合、検出器上での光電子束の
直径は約１００μｍ程度にしかならないので、光電子検
出器としてマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）を使
用している場合には、光電子は僅か１５本程度のチャン
ネルにしか入射しないことになる。On the other hand, the magnification in the lateral direction due to the divergent magnetic field is at most about 100 times.
When the X-rays are focused on the region, the diameter of the photoelectron flux on the detector is only about 100 μm. Therefore, when a microchannel plate (MCP) is used as the photoelectron detector, the photoelectrons are It will be incident on only about 15 channels.
【００１１】ところが、この僅かなチャンネルに多量の
光電子が入射すると、局所的に大電流が流れるため、Ｍ
ＣＰの応答速度が劣化する、ゲインが変動する、損傷を
与える（ＭＣＰの性能を低下させる）という問題点が発
生しやすくなる。However, when a large amount of photoelectrons is incident on this small channel, a large current flows locally.
Problems such as deterioration of the response speed of the CP, fluctuation of the gain, and damage (deterioration of the performance of the MCP) are likely to occur.
【００１２】この様に、ＭＣＰに限らず、検出器の検出
面に局所的に多量の電子が入射することは、検出器の性
能を低下させるので大きな問題点である。As described above, not only the MCP but also a large amount of electrons locally incident on the detection surface of the detector is a serious problem since the performance of the detector is deteriorated.
【００１３】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、光電子検出器の性能低下を防止して、その結
果、安定かつ正確に光電子のエネルギー分析を行うこと
ができる光電子分光装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a photoelectron spectroscopy apparatus capable of preventing deterioration of the performance of a photoelectron detector and thereby performing stable and accurate photoelectron energy analysis. The purpose is to do.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「試料にパルスＸ線源からのＸ線をＸ線光学素子を用
いて照射したときに試料表面から放出される光電子が飛
行管内を飛行する時間の分布を光電子検出器を用いて計
測することにより、光電子のエネルギー分析を行う光電
子分光装置において、前記試料表面から放出される光電
子を収集して光電子束を前記飛行管内に形成するための
磁界発生部を前記試料の近傍に設け、かつ、前記飛行管
の終端部近傍の位置であって、しかも前記光電子検出器
よりも前段の位置に、前記収集された光電子束を発散さ
せて、その光電子束が前記光電子検出器の光電子検出面
に入射する面積を増大させるための偏向電極、静電レン
ズ、磁界によるレンズおよび電磁レンズのいずれかひと
つを設けるか、または、偏向電極、静電レンズ、磁界に
よるレンズおよび電磁レンズのうち少なくとも二つ以上
を組合せて設けることを特徴とする光電子分光装置（請
求項１）」を提供する。Therefore, the present invention firstly provides a method of "irradiating a sample with X-rays from a pulsed X-ray source using an X-ray optical element to emit photoelectrons from the surface of the sample into a flight tube. In a photoelectron spectroscopy apparatus that performs photoelectron energy analysis by measuring the distribution of time of flight using a photoelectron detector, photoelectrons emitted from the sample surface are collected to form a photoelectron flux in the flight tube. A magnetic field generator for the vicinity of the sample, and at a position near the end of the flight tube, and at a position prior to the photoelectron detector, to diverge the collected photoelectron flux A deflection electrode, an electrostatic lens, a lens using a magnetic field, or an electromagnetic lens for increasing an area where the photoelectron flux enters the photoelectron detection surface of the photoelectron detector; Provides deflection electrodes, the electrostatic lens, a photoelectron spectrometer, wherein the providing a combination of at least two of the lenses and the electromagnetic lens by magnetic field (claim 1). "
【００１５】また、本発明は第二に、「前記光電子検出
面に入射する光電子束における各光電子の行路長が等し
くなるように、前記光電子検出器の光電子検出面の形状
を設定したことを特徴とする請求項１記載の光電子分光
装置（請求項２）」を提供する。[0015] The present invention is secondly characterized in that "the shape of the photoelectron detection surface of the photoelectron detector is set so that the path length of each photoelectron in the photoelectron flux incident on the photoelectron detection surface is equal. The photoelectron spectroscopy device according to claim 1 (claim 2) is provided.
【００１６】また、本発明は第三に、「前記飛行管の内
部に、光電子の速度を低減することにより光電子検出器
までの到達時間を長くして、エネルギー分解能を増大さ
せるための阻止電界印加用の電極を設けたことを特徴と
する請求項１または２記載の光電子分光装置（請求項
３）」を提供する。Further, the present invention provides, in a third aspect, the application of a blocking electric field inside the flight tube to reduce the speed of the photoelectrons to increase the time to reach the photoelectron detector and to increase the energy resolution. The photoelectron spectroscopy device according to claim 1 or 2 (claim 3), further comprising:
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】本発明（請求項１、２）の光電子
分光装置においては、Ｘ線源としてパルスＸ線源（例え
ば、レーザープラズマＸ線源ＬＰＸやＸ線レーザーな
ど）を用いている。パルスＸ線源から放出されたＸ線
は、Ｘ線光学素子（例えば、シュバルツシルドミラーや
ウォルターミラーなど）により試料上（例えば、微小領
域）に集光される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a photoelectron spectrometer according to the present invention (claims 1 and 2), a pulsed X-ray source (for example, a laser plasma X-ray source LPX or an X-ray laser) is used as an X-ray source. . X-rays emitted from the pulsed X-ray source are collected on a sample (for example, a minute area) by an X-ray optical element (for example, a Schwarzschild mirror or a Walter mirror).
【００１８】試料（微小領域）から様々な方向に放出さ
れた光電子は、試料の近傍に設けた磁界発生部の発散性
の磁界により収集、拡大、平行化（光電子束化）され、
飛行管内を光電子検出器に向けて飛行する。Photoelectrons emitted from the sample (small area) in various directions are collected, expanded, and parallelized (photoelectron flux) by a divergent magnetic field of a magnetic field generator provided near the sample.
Fly in the flight tube toward the optoelectronic detector.
【００１９】即ち、試料（微小領域）から様々な方向に
放出された光電子は、この発散性磁界内の磁力線に絡み
つくように螺旋運動をしながら光電子検出器の方向に移
動するので、試料上の微小領域から放出された光電子は
効率よく光電子検出器に取り込まれる。That is, the photoelectrons emitted from the sample (small area) in various directions move in the direction of the photoelectron detector while making a spiral motion so as to be entangled with the magnetic field lines in the divergent magnetic field. Photoelectrons emitted from the minute region are efficiently captured by the photoelectron detector.
【００２０】そして、エネルギー分布を有する光電子束
が飛行管内を光電子検出器に向けて飛行する際の飛行時
間の分布を光電子検出器を用いて計測することにより、
即ち飛行時間法により光電子のエネルギー分析（エネル
ギー分布の分析）を行う。The distribution of the flight time when the photoelectron flux having the energy distribution flies in the flight tube toward the photoelectron detector is measured by using the photoelectron detector.
That is, photoelectron energy analysis (energy distribution analysis) is performed by the time-of-flight method.
【００２１】本発明（請求項１、２）の光電子分光装置
においては、飛行管の終端部近傍の位置であって、しか
も前記光電子検出器よりも前段の位置には、偏向電極、
静電レンズ、磁界によるレンズおよび電磁レンズのいず
れかひとつ、あるいはこれらのうちの少なくとも二つ以
上を組合せたものが設けられ、これにより、光電子束を
発散させて、その光電子束が前記光電子検出器の光電子
検出面に入射する面積を増大させている。In the photoelectron spectroscopy device according to the present invention (claims 1 and 2), a deflection electrode and a deflection electrode are provided at a position near the terminal end of the flight tube and at a stage prior to the photoelectron detector.
An electrostatic lens, a lens using a magnetic field, and an electromagnetic lens, or a combination of at least two of them are provided, whereby a photoelectron flux is diverged, and the photoelectron flux is emitted by the photoelectron detector. The area incident on the photoelectron detection surface is increased.
【００２２】即ち、本発明（請求項１、２）の光電子分
光装置によれば、試料から放出された光電子を効率よく
取り込むことができるとともに、光電子検出器の光電子
検出面上の広い領域に光電子束が入射するため、光電子
検出面への単位面積当たりの入射光電子数が低減され、
前述のような従来の光電子分光装置において問題点とな
っていた性能低下を引き起こすことがない。That is, according to the photoelectron spectroscopy apparatus of the present invention (claims 1 and 2), the photoelectrons emitted from the sample can be efficiently taken in, and the photoelectrons can cover a wide area on the photoelectron detection surface of the photoelectron detector. Since the bundle is incident, the number of incident photoelectrons per unit area on the photoelectron detection surface is reduced,
It does not cause performance degradation which has been a problem in the conventional photoelectron spectroscopy device as described above.
【００２３】従って、本発明（請求項１、２）の光電子
分光装置によれば、光電子検出器の性能低下を防止し
て、その結果、安定かつ正確に光電子のエネルギー分析
を行うことができる。Therefore, according to the photoelectron spectroscopy device of the present invention (claims 1 and 2), it is possible to prevent the performance of the photoelectron detector from deteriorating, and as a result, to stably and accurately analyze the photoelectron energy.
【００２４】なお、このように、光電子束が光電子検出
器の光電子検出面に入射する面積を増大させるために、
エネルギー分布を有する光電子束を発散させた場合に
は、発散の程度に応じて各エネルギーの光電子の行路長
がそれぞれ異なることになり、例えば運動エネルギーが
小さい光電子ほど良く曲げられて光電子検出面までの行
路長が長くなり、行路長の差に起因する飛行時間のずれ
が発生してしまう。As described above, in order to increase the area where the photoelectron flux is incident on the photoelectron detection surface of the photoelectron detector,
If a photoelectron flux having an energy distribution is diverged, the path lengths of photoelectrons of each energy will differ depending on the degree of divergence.For example, a photoelectron having a smaller kinetic energy is better bent and reaches a photoelectron detection surface. The path length becomes longer, and a flight time shift occurs due to the difference in path length.
【００２５】このことは、試料面から放出された光電子
のエネルギー分析を飛行時間法により行う場合、光電子
エネルギーの不確定さや分解能の低下を引き起こす。This causes uncertainty in photoelectron energy and a reduction in resolution when the energy analysis of photoelectrons emitted from the sample surface is performed by the time-of-flight method.
【００２６】そこで、これを防止するために、光電子検
出面に入射する光電子束における各（エネルギーを有す
る）光電子の行路長が等しくなるように、光電子検出器
の光電子検出面の形状を設定することが好ましい（請求
項２）。In order to prevent this, the shape of the photoelectron detection surface of the photoelectron detector is set so that the path length of each photoelectron (having energy) in the photoelectron flux incident on the photoelectron detection surface becomes equal. Is preferable (claim 2).
【００２７】例えば、光電子検出器の光電子検出面を湾
曲させ、どのエネルギーの光電子に対しても、その行路
長がほぼ等しくなるようにすることにより、光電子エネ
ルギーの不確定さ、分解能低下を防ぐことができる（請
求項２）。For example, the photoelectron detection surface of a photoelectron detector is curved so that the path length of photoelectrons of any energy is substantially equal, thereby preventing the uncertainty of the photoelectron energy and the reduction in resolution. (Claim 2).
【００２８】また、本発明の光電子分光装置において
は、飛行管の内部に光電子の速度を低減することにより
光電子検出器までの到達時間を長くして、エネルギー分
解能を増大させるための阻止電界印加用の電極を設ける
ことが好ましい（請求項３）。Further, in the photoelectron spectroscopy apparatus of the present invention, the speed of the photoelectrons in the flight tube is reduced so that the arrival time at the photoelectron detector is lengthened, and the stopping electric field is applied to increase the energy resolution. It is preferable to provide the above electrode (claim 3).
【００２９】以下、本発明を実施例により更に具体的に
説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものでは
ない。Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
【００３０】[0030]
【実施例１】図１は実施例１の光電子分光装置を示す概
略構成図である。パルスレーザー発生器１００から発せ
られたレーザー光１０２はレンズ１０３により、真空容
器１０１内に配置された標的部材１０４上に集光され
る。Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic structural view showing a photoelectron spectroscopy apparatus of Embodiment 1. Laser light 102 emitted from the pulse laser generator 100 is focused by a lens 103 onto a target member 104 arranged in a vacuum vessel 101.
【００３１】そして、標的材料がプラズマ化されて、該
プラズマからＸ線がパルス状に輻射される。このような
Ｘ線源は、レーザープラズマＸ線源とよばれる。Then, the target material is turned into plasma, and X-rays are radiated from the plasma in a pulsed manner. Such an X-ray source is called a laser plasma X-ray source.
【００３２】真空容器１０１内は予め、Ｘ線が十分透過
する圧力まで排気系１１７により排気されている。The inside of the vacuum vessel 101 is previously evacuated to a pressure at which X-rays are sufficiently transmitted by the exhaust system 117.
【００３３】プラズマ１０５から放出されたＸ線は、可
視光をカットしてＸ線を透過させるフィルター（可視光
カット・Ｘ線透過フィルター）１０６を透過した後、シ
ュバルツシルドミラー（Ｘ線光学素子の一例）１０７に
より試料１０８上の微小領域に集光される。The X-rays emitted from the plasma 105 pass through a filter (visible light cut / X-ray transmission filter) 106 that cuts visible light and transmits the X-rays, and then a Schwarzschild mirror (of an X-ray optical element). The light is condensed on a minute area on the sample 108 by one example) 107.
【００３４】試料１０８は、試料近傍に配置された電磁
石１０９による強磁場内に置かれている。また、電磁石
１０９とそれに続くコイル１１０及び磁気シールド材に
よる均一な弱磁場は、全体として発散性の磁界（磁力線
１１１）を飛行管（コイル１１０や磁気シールド材など
により構成される）内に形成する。The sample 108 is placed in a strong magnetic field by an electromagnet 109 arranged near the sample. Further, the uniform weak magnetic field generated by the electromagnet 109, the coil 110, and the magnetic shield material subsequent to the electromagnet 109 forms a divergent magnetic field (lines of magnetic force 111) as a whole in the flight tube (formed of the coil 110, the magnetic shield material, and the like). .
【００３５】試料１０８から様々な方向に放出された光
電子は、この発散性磁界内の磁力線１１１に絡みつくよ
うに螺旋運動をしながら光電子検出器１１６の方向に移
動するので、試料上の微小領域から放出された光電子は
効率よく光電子検出器１１６に取り込まれる。Photoelectrons emitted from the sample 108 in various directions move in the direction of the photoelectron detector 116 while helically moving so as to be entangled with the magnetic field lines 111 in the divergent magnetic field. The emitted photoelectrons are efficiently captured by the photoelectron detector 116.
【００３６】この螺旋運動の課程において、光電子の速
度ベクトルは飛行管の軸に略平行な方向に揃えられるの
で、飛行管内では飛行管の軸に略平行な光電子束１１２
が形成される。In the course of the spiral movement, the velocity vector of the photoelectrons is aligned in a direction substantially parallel to the axis of the flight tube, so that the photoelectron flux 112 substantially parallel to the axis of the flight tube in the flight tube.
Is formed.
【００３７】前記発散性磁界における電子の拡大率は、
試料上での磁束密度をBi、飛行管の終端部近傍での磁束
密度をBfとすると、（Bi/Bf）1/2 となる。The magnification of the electrons in the divergent magnetic field is
If the magnetic flux density on the sample is Bi and the magnetic flux density near the end of the flight tube is Bf, then (Bi / Bf) 1/2 .
【００３８】例えば、試料上での磁束密度を１Ｔとし、
飛行管の終端部近傍での磁束密度を１０-4Ｔとすると、
拡大率は１００となる。つまり、試料上の１μｍの領域
にＸ線を集光した場合には、飛行管の終端部では直径１
００μｍのほぼ平行に近い光電子束が形成される。For example, when the magnetic flux density on the sample is 1T,
Assuming that the magnetic flux density near the end of the flight tube is 10 -4 T,
The magnification is 100. That is, when X-rays are focused on a 1 μm region on the sample, the diameter of the flight tube is 1 at the end.
A nearly parallel photoelectron flux of 00 μm is formed.
【００３９】飛行管の内部には、光電子の速度を低減す
ることにより光電子検出器までの到達時間を長くして、
エネルギー分解能を増大させるための電極（阻止電界印
加用電極）１１３、１１４が取り付けられている。Inside the flight tube, by reducing the speed of the photoelectrons, the time to reach the photoelectron detector is lengthened,
Electrodes (electrodes for applying a blocking electric field) 113 and 114 for increasing the energy resolution are attached.
【００４０】また、飛行管の終端部近傍の位置であっ
て、しかもマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ、光電
子検出器の一例）１１６よりも前段の位置に、前記略平
行な光電子束を発散させて、その光電子束がＭＣＰ１１
６の光電子検出面に入射する面積を増大させるためのア
パーチャー型静電レンズ１１５が取り付けられており、
略平行化された光電子束を広げる（発散させる）ように
電圧がかけられている。The substantially parallel photoelectron flux is diverged at a position near the end of the flight tube and at a position prior to the microchannel plate (MCP, an example of a photoelectron detector) 116, and Photoelectron flux is MCP11
An aperture-type electrostatic lens 115 for increasing the area incident on the photoelectron detection surface of No. 6 is attached,
A voltage is applied so as to spread (diverge) the almost collimated photoelectron flux.
【００４１】静電レンズ１１５により広げられた（発散
された）光電子束は、マイクロチャンネルプレート（Ｍ
ＣＰ）１１６により検出される。The photoelectron flux spread (diverged) by the electrostatic lens 115 is transferred to the microchannel plate (M
CP) 116.
【００４２】実施例１の光電子分光装置によれば、試料
から放出された光電子を効率よく取り込むことができる
とともに、光電子検出器であるＭＣＰの光電子検出面上
の広い領域に光電子束が入射するため、光電子検出面へ
の単位面積当たりの入射光電子数が低減され、前述のよ
うな従来の光電子分光装置において問題点となっていた
性能低下を引き起こすことがない。According to the photoelectron spectroscopy apparatus of the first embodiment, the photoelectrons emitted from the sample can be efficiently taken in, and the photoelectron flux enters a wide area on the photoelectron detection surface of the MCP which is a photoelectron detector. In addition, the number of incident photoelectrons per unit area on the photoelectron detection surface is reduced, and the performance degradation which has been a problem in the conventional photoelectron spectroscopy device as described above does not occur.
【００４３】従って、実施例１の光電子分光装置によれ
ば、光電子検出器の性能低下を防止して、その結果、安
定かつ正確に光電子のエネルギー分析を行うことができ
る。Therefore, according to the photoelectron spectroscopy apparatus of the first embodiment, the performance of the photoelectron detector is prevented from deteriorating, and as a result, the photoelectron energy analysis can be performed stably and accurately.
【００４４】ところで、実施例１では、試料近傍におけ
る前記発散性の磁界を電磁石１０９により形成したが、
電磁石１０９に替えて磁石や超伝導磁石を用いてもよ
い。In the first embodiment, the divergent magnetic field near the sample is formed by the electromagnet 109.
A magnet or a superconducting magnet may be used instead of the electromagnet 109.
【００４５】また、光電子束が光電子検出面に入射する
面積を増大させるためにアパーチャー型の静電レンズを
用いたが、円筒型の静電レンズを用いても良いし、電磁
レンズを用いても良い。さらに、これら静電レンズ、電
磁レンズなどの電子レンズに替えて偏向電極や磁界によ
るレンズにより、或いはこれら（静電レンズ、電磁レン
ズ、偏向電極、磁界によるレンズ）のうち、すくなくと
も２つの組合せにより、光電子束が光電子検出面に入射
する面積を増大させてもよい。Although the aperture type electrostatic lens is used to increase the area where the photoelectron flux enters the photoelectron detection surface, a cylindrical type electrostatic lens or an electromagnetic lens may be used. good. Furthermore, instead of the electronic lens such as an electrostatic lens or an electromagnetic lens, a lens using a deflecting electrode or a magnetic field, or a combination of at least two of these (an electrostatic lens, an electromagnetic lens, a deflecting electrode, and a lens using a magnetic field) The area where the photoelectron flux enters the photoelectron detection surface may be increased.
【００４６】また、光電子検出器にはＭＣＰを用いた
が、ＭＣＰに替えて電子増倍管やチャンネルトロンを使
用してもよく、光電子を検出できるものであれば特に限
定されない。Although the MCP is used for the photoelectron detector, an electron multiplier or a channeltron may be used instead of the MCP, and there is no particular limitation as long as the photoelectrons can be detected.
【００４７】[0047]
【実施例２】図２は実施例２の光電子分光装置を示す概
略構成図である。実施例２の光電子分光装置は、光電子
検出面に入射する光電子束における各（エネルギーを有
する）光電子の行路長が等しくなるように、光電子検出
器の光電子検出面を湾曲させた他は、実施例１の光電子
分光装置の構成と同じである。Embodiment 2 FIG. 2 is a schematic structural view showing a photoelectron spectroscopy apparatus of Embodiment 2. The photoelectron spectroscopy apparatus of the second embodiment is different from that of the second embodiment in that the photoelectron detection surface of the photoelectron detector is curved so that the path length of each photoelectron (having energy) in the photoelectron flux incident on the photoelectron detection surface is equal. The configuration is the same as that of the first photoelectron spectroscopy device.
【００４８】前述したように、偏向電極や磁界によるレ
ンズや電子レンズ（静電レンズ、電磁レンズ）などを用
いて光電子束を発散させることにより、この光電子束が
光電子検出面に入射する面積を増大させると、光電子束
の中に様々な運動エネルギーの電子が含まれている（光
電子束がエネルギー分布を有する）場合には、各エネル
ギーの光電子の行路長がそれぞれ異なることになる。As described above, the area where the photoelectron flux enters the photoelectron detection surface is increased by dispersing the photoelectron flux using a lens or an electron lens (electrostatic lens or electromagnetic lens) using a deflection electrode or a magnetic field. Then, when electrons of various kinetic energies are included in the photoelectron flux (the photoelectron flux has an energy distribution), the path lengths of the photoelectrons of each energy are different from each other.
【００４９】即ち、運動エネルギーの小さい光電子ほど
良く曲げられるので、光電子検出面までの到達距離（行
路長）が長くなり、行路長の差に起因する飛行時間のず
れが発生してしまう。That is, since photoelectrons with smaller kinetic energy are better bent, the reaching distance (path length) to the photoelectron detection surface becomes longer, and a flight time shift due to a difference in path length occurs.
【００５０】このことは、試料面から放出された光電子
のエネルギー分析を飛行時間法により行う場合、光電子
エネルギーの不確定さや分解能の低下を引き起こす。This causes uncertainty of the photoelectron energy and lowers the resolution when the energy analysis of the photoelectrons emitted from the sample surface is performed by the time-of-flight method.
【００５１】これを防止するためには、光電子検出面に
入射する光電子束における各（エネルギーを有する）光
電子の行路長が等しくなるように、光電子検出器の光電
子検出面の形状を設定することが好ましい。In order to prevent this, the shape of the photoelectron detection surface of the photoelectron detector should be set so that the path length of each photoelectron (having energy) in the photoelectron flux incident on the photoelectron detection surface becomes equal. preferable.
【００５２】そこで、実施例２の光電子分光装置は、光
電子検出面に入射する光電子束中のどのエネルギーの光
電子に対しても、その行路長が等しくなるように、光電
子検出器であるＭＣＰ２１６の光電子検出面を湾曲させ
た。Therefore, the photoelectron spectroscopy apparatus of the second embodiment uses the photoelectrons of the MCP 216 which is a photoelectron detector so that the path length of photoelectrons of any energy in the photoelectron flux incident on the photoelectron detection surface is equal. The detection surface was curved.
【００５３】即ち、実施例２の光電子分光装置によれ
ば、実施例１で述べた効果を奏するとともに、光電子エ
ネルギーの不確定さ、分解能低下を防ぐことができる。That is, according to the photoelectron spectroscopy apparatus of the second embodiment, the effects described in the first embodiment can be obtained, and the uncertainty of the photoelectron energy and the reduction of the resolution can be prevented.
【００５４】なお、実施例２では、光電子検出器にＭＣ
Ｐを用いたが、ＭＣＰに替えて電子増倍管やチャンネル
トロンを使用しても良く、光電子を検出できるものであ
れば特に限定されない。In the second embodiment, the photoelectron detector is provided with MC
Although P was used, an electron multiplier or a channeltron may be used instead of the MCP, and there is no particular limitation as long as photoelectrons can be detected.
【００５５】ところで、実施例２では、試料近傍におけ
る前記発散性の磁界を電磁石２０９により形成したが、
電磁石２０９に替えて磁石や超伝導磁石を用いてもよ
い。In the second embodiment, the divergent magnetic field near the sample is formed by the electromagnet 209.
A magnet or a superconducting magnet may be used instead of the electromagnet 209.
【００５６】また、光電子束が光電子検出面に入射する
面積を増大させるためにアパーチャー型の静電レンズを
用いたが、円筒型の静電レンズを用いても良いし、電磁
レンズを用いてもよい。さらに、これら静電レンズ、電
磁レンズなどの電子レンズに替えて偏向電極や磁界によ
るレンズにより、或いはこれら（静電レンズ、電磁レン
ズ、偏向電極、磁界によるレンズ）のうち、少なくとも
２つの組合せにより、光電子束が光電子検出面に入射す
る面積を増大させてもよい。Although the aperture type electrostatic lens is used to increase the area where the photoelectron flux enters the photoelectron detection surface, a cylindrical electrostatic lens or an electromagnetic lens may be used. Good. Further, by using a lens using a deflecting electrode or a magnetic field instead of an electronic lens such as an electrostatic lens or an electromagnetic lens, or using a combination of at least two of these (an electrostatic lens, an electromagnetic lens, a deflecting electrode, and a lens using a magnetic field). The area where the photoelectron flux enters the photoelectron detection surface may be increased.
【００５７】また、以上の実施例２では、パルスＸ線源
にレーザープラズマＸ線源を用いたが、これはＸ線レー
ザーやレーザー光の高調波等でも良い。In the second embodiment, a laser plasma X-ray source is used as the pulse X-ray source, but this may be an X-ray laser or a harmonic of laser light.
【００５８】また、Ｘ線集光用光学素子としてシュバル
ツシルドミラーを用いたが、これに替えて多層膜楕円ミ
ラー、ウォルターミラーなどの全反射ミラー、またはゾ
ーンプレートを用いても良い。Although a Schwarzschild mirror is used as the X-ray focusing optical element, a total reflection mirror such as a multilayer elliptical mirror or a Walter mirror or a zone plate may be used instead.
【００５９】[0059]
【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項
１、２）の光電子分光装置によれば、試料から放出され
た光電子を効率よく取り込むことができるとともに、光
電子検出器の光電子検出面上の広い領域に光電子束が入
射するため、光電子検出面への単位面積当たりの入射光
電子数が低減され、前述のような従来の光電子分光装置
において問題点となっていた性能低下を引き起こすこと
がない。従って、本発明（請求項１、２）の光電子分光
装置によれば、光電子検出器の性能低下を防止して、そ
の結果、安定かつ正確に光電子のエネルギー分析を行う
ことができる。また、本発明（請求項２）の光電子分光
装置によれば、前記請求項１にかかる効果を奏するとと
もに、光電子エネルギーの不確定さ、分解能低下を防ぐ
ことができる。また、本発明（請求項３）の光電子分光
装置によれば、前記請求項１、２にかかる効果を奏する
とともに、光電子の速度を低減することにより光電子検
出器までの到達時間を長くして、エネルギー分解能を増
大させることができる。As described above, according to the photoelectron spectroscopy device of the present invention (claims 1 and 2), the photoelectrons emitted from the sample can be efficiently taken in, and the photoelectron detection surface of the photoelectron detector can be obtained. Since the photoelectron flux is incident on the upper wide area, the number of incident photoelectrons per unit area on the photoelectron detection surface is reduced, which may cause performance degradation which has been a problem in the conventional photoelectron spectroscopy apparatus described above. Absent. Therefore, according to the photoelectron spectroscopy device of the present invention (claims 1 and 2), it is possible to prevent the performance of the photoelectron detector from deteriorating, and as a result, to stably and accurately perform the photoelectron energy analysis. Further, according to the photoelectron spectroscopy device of the present invention (claim 2), the effect according to claim 1 can be obtained, and uncertainty of photoelectron energy and reduction of resolution can be prevented. Further, according to the photoelectron spectroscopy apparatus of the present invention (claim 3), the effects according to claims 1 and 2 can be obtained, and the arrival time at the photoelectron detector can be lengthened by reducing the speed of photoelectrons. Energy resolution can be increased.
【図１】実施例１の光電子分光装置を示す概略構成図で
ある。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a photoelectron spectroscopy apparatus according to a first embodiment.
【図２】実施例２の光電子分光装置を示す概略構成図で
ある。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a photoelectron spectroscopy apparatus according to a second embodiment.
１００、２００・・・ パルスレーザー装置 １０１、２０１・・・ 真空容器 １０２、２０２・・・ レーザー光 １０３、２０３・・・ レンズ １０４、２０４・・・ 標的部材 １０５、２０５・・・ プラズマ １０６、２０６・・・ 可視光カット・Ｘ線透過フィル
ター １０７、２０７・・・ シュバルツシルドミラー（Ｘ線
光学素子の一例） １０８、２０８・・・ 試料 １０９、２０９・・・ 電磁石 １１０、２１０・・・ コイル １１１、２１１・・・ 磁力線 １１２、２１２・・・ 光電子束 １１３、１１４、２１３、２１４・・・阻止電界印加用
電極 １１５、２１５・・・ 静電レンズ １１６、２１６・・・ マイクロチャンネル・プレート
（ＭＣＰ）（光電子検出器の一例） １１７、２１７・・・ 真空排気装置100, 200 ... Pulse laser device 101, 201 ... Vacuum container 102, 202 ... Laser beam 103, 203 ... Lens 104, 204 ... Target member 105, 205 ... Plasma 106, 206 ... Visible light cut / X-ray transmission filter 107, 207 Schwarzschild mirror (an example of an X-ray optical element) 108, 208 ... Sample 109, 209 ... Electromagnet 110, 210 ... Coil 111 , 211 ... Magnetic field lines 112, 212 ... Photoelectron flux 113, 114, 213, 214 ... Electrode for applying a blocking electric field 115, 215 ... Electrostatic lens 116, 216 ... Micro channel plate (MCP) ) (Example of photoelectron detector) 117, 217 ... Vacuum exhaust device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 秀明 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 近藤 洋行 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 神高 典明 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideaki Shimizu 1-1-4 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref. Institute of Technology, Electronic Technology Research Institute (72) Inventor Hiroyuki Kondo 3-2-2, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Nikon Corporation (72) Inventor Noriaki Kamitaka 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation
Claims (3)
光学素子を用いて照射したときに試料表面から放出され
る光電子が飛行管内を飛行する時間の分布を光電子検出
器を用いて計測することにより、光電子のエネルギー分
析を行う光電子分光装置において、 前記試料表面から放出される光電子を収集して光電子束
を前記飛行管内に形成するための磁界発生部を前記試料
の近傍に設け、かつ、前記飛行管の終端部近傍の位置で
あって、しかも前記光電子検出器よりも前段の位置に、
前記収集された光電子束を発散させて、その光電子束が
前記光電子検出器の光電子検出面に入射する面積を増大
させるための偏向電極、静電レンズ、磁界によるレンズ
および電磁レンズのいずれかひとつを設けるか、また
は、偏向電極、静電レンズ、磁界によるレンズおよび電
磁レンズのうち少なくとも二つ以上を組合せて設けるこ
とを特徴とする光電子分光装置。An X-ray beam from a pulsed X-ray source is irradiated on a sample using an X-ray optical element, and the distribution of the time during which photoelectrons emitted from the sample surface fly in a flight tube is measured using a photoelectron detector. A magnetic field generator for collecting photoelectrons emitted from the surface of the sample and forming a photoelectron flux in the flight tube is provided in the vicinity of the sample. And at a position near the end of the flight tube, and at a position prior to the photoelectron detector,
By diverging the collected photoelectron flux, a deflection electrode for increasing the area where the photoelectron flux is incident on the photoelectron detection surface of the photoelectron detector, an electrostatic lens, one of a magnetic field lens and an electromagnetic lens. A photoelectron spectroscopy device provided, or provided by combining at least two or more of a deflection electrode, an electrostatic lens, a lens using a magnetic field, and an electromagnetic lens.
おける各光電子の行路長が等しくなるように、前記光電
子検出器の光電子検出面の形状を設定したことを特徴と
する請求項１記載の光電子分光装置。2. The photoelectron according to claim 1, wherein the shape of the photoelectron detection surface of the photoelectron detector is set such that the path length of each photoelectron in the photoelectron flux incident on the photoelectron detection surface is equal. Spectroscopy device.
減することにより光電子検出器までの到達時間を長くし
て、エネルギー分解能を増大させるための阻止電界印加
用の電極を設けたことを特徴とする請求項１または２記
載の光電子分光装置。3. An electrode for applying a blocking electric field for reducing the speed of photoelectrons to increase the time to reach a photoelectron detector and increasing energy resolution is provided inside the flight tube. The photoelectron spectroscopy device according to claim 1 or 2, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8207366A JPH1050250A (en) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | Photoelectron spectrometry device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8207366A JPH1050250A (en) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | Photoelectron spectrometry device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050250A true JPH1050250A (en) | 1998-02-20 |
Family
ID=16538548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8207366A Pending JPH1050250A (en) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | Photoelectron spectrometry device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1050250A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6604417B1 (en) | 1998-08-18 | 2003-08-12 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Flow sensor and strainer integrated flowmeter |
| JP2008140723A (en) * | 2006-12-05 | 2008-06-19 | Horiba Ltd | Analyzer |
-
1996
- 1996-08-06 JP JP8207366A patent/JPH1050250A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6604417B1 (en) | 1998-08-18 | 2003-08-12 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Flow sensor and strainer integrated flowmeter |
| JP2008140723A (en) * | 2006-12-05 | 2008-06-19 | Horiba Ltd | Analyzer |
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