JPH11111209A

JPH11111209A - 偏極分析器及び解析装置

Info

Publication number: JPH11111209A
Application number: JP27602397A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwasaki; 洋岩崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】散乱電子の電子検出器への単位時間当たり総
取り込み個数の上限値を高め、短時間で高精度の偏極測
定を達成する。【解決手段】被分析電子線を加速して衝突させる金属
のターゲット１０と、当該ターゲット１０によって散乱
された電子線を計数する電子検出器１〜６とを有してな
り、散乱電子線の角度分布を測定することに基づき被分
析電子線の偏極を測定する形式のものであって、１個の
ターゲット１０を有し且つ電子検出器１〜６の個数が、
ｎ＞２×ｍ（但し、ｎは電子検出器の個数であり、ｍ
は測定する偏極成分の数である。）の関係を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空中の自由電子
の偏極を測定する装置である偏極分析器及びそれを利用
した解析装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】真空中の自由電子の偏極（スピンの偏
り）を測定する装置として偏極分析器が知られている。
この偏極分析器の用途としては、走査電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）と組合わせて磁区観察を実現するスピンＳＥＭ（特
開昭６０−１７７５３９号公報）又は偏極ＳＥＭと呼ば
れる解析装置への応用が知られている。

【０００３】近年、磁気記録の高密度化が進み、磁気ヘ
ッドのサイズも記録パターンも微細化が加速されている
ので、そこにあらわれる微細な磁区構造を高分解能で観
察できる解析技術の需要が急激に高まっている。偏極Ｓ
ＥＭは、電子顕微鏡の優れた分解能で磁区像を得ること
ができ、しかも磁化ベクトルの方向も直接測定できるな
ど、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ：ＭａｇｎｅｔｉｃＦｏｒ
ｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）などにはない分析能力を
もっており、強力な磁区解析装置である。従来は特殊な
研究用装置と位置付けられていたが、今日では高密度磁
気記録研究用の実用的な道具へと認識が変化しており、
偏極ＳＥＭの商品化を目標にした開発の動きも報じられ
ている。

【０００４】以下に、偏極分析の原理について説明す
る。

【０００５】偏極分析器は、設計によって、Ｍｏｔｔ型
（Ｇ．Ｄ．Ｆｌｅｔｃｈｅｒ，ｔ．ｊ．Ｇａｙ，ａｎｄ
Ｍ．Ｓ．Ｌｕｂｅｌｌ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ３４，
９１１(１９８６)）、ＬＥＥＤ型（Ｊ．Ｋｉｒｓｃｈｎ
ｅｒａｎｄＲ．Ｆｅｄｅｒ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌ
ｅｔｔ．４２，１００８(１９７９)）、散漫散乱型
（Ｊ．Ｕｎｇｕｒｉｓ，Ｄ．Ｔ．Ｐｉｅｒｃｅ，ａｎｄ
Ｒ．Ｊ．Ｃｅｌｏｔｔａ，Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔ
ｒｕｍ．５７，１３１４(１９８６)）などの方式があ
る。これらの方式のいずれも、被測定電子線を金属標的
（ターゲット）に衝突させ、標的のまわりに配置された
複数個の電子検出器の計数を比較して、散乱された電子
の角度分布の非対称を測定する機能で成り立っている。
ここではモット検出器或いはモット型分析器（Ｍｏｔｔ
Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と呼ばれる形式のスピン分析器を
例にとって構成と機能を説明する。

【０００６】モット型偏極分析器は、図１１に示すよう
に、スピン分析をしたい電子束を２０ｋＶ乃至１２０ｋ
Ｖ程度に加速して重い金属（Ａｕ，Ｕなど）ターゲット
１０１に当て、後方散乱される電子の左右非対称を電子
検出器としての電子増倍管（いわゆるチャネルトロン）
１００にて測定するものである。

【０００７】散乱ポテンシャルが入射電子とターゲット
原子核との間に働く静電気力だけならば、散乱後の角分
布は入射軸のまわりに対称になる。しかし電子はスピン
磁気モーメントを持っているので、静電気力のほかに
「スピン−軸道相互作用」を余計に生じる。この相互作
用のため、スピンが散乱面に関して上向きか下向きかに
依存して後方１２０°付近への電子の散乱角が若干浅く
または深くなり、結果として下向きスピンの電子は左
側、上向きスピンの電子は右側に多く散乱される。この
散乱電子数の左右非対称がスピン分析の原理を与える。

【０００８】ある偏極（電子のスピンの揃い具合）をも
つ被分析電子線がターゲットに入射しているとき、右
（Ｒ），左（Ｌ）の電子検出器（電子増倍管１００）に
測定時間の間に受かる散乱電子数Ｎ_RとＮ_Lを用いて左右
の電子数の非対称Ａを次式（１）のように定義する。

【０００９】Ａ＝（Ｎ_R−Ｎ_L）／（Ｎ_R＋Ｎ_L）・・・（１）この非対称の値Ａに基づいて、被分析電子線の偏極成分
の値Ｐは次式（２）のようにあたえられる。

【００１０】Ｐ＝（１／Ｓ_eff）× Ａ・・・（２）ここに、式中のＳ_effは、電子エネルギ、散乱角、ター
ゲット材料その他に依存する係数で、実効シャーマン関
数（ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＳｈｅｒｍａｎＦｕｎｃｔ
ｉｏｎ）と呼ばれている。

【００１１】偏極ベクトルは３次元空間の任意方向を向
き得るので、被分析電子線の偏極も３つの成分をもつ
が、図１１のモット型偏極分析器ではその１成分のみを
測定できる。

【００１２】ここで図１１の電子検出器（電子増倍管）
を第１の組とし、さらにこの第１の組に対して入射電子
線を軸に９０度回転させた位置に第２の組の電子検出器
を設けて（１）式と同様な非対称をとると、第１の組の
電子検出器が測定したのとは９０度異なる方向の偏極成
分をこの第２の組の電子検出器にて測定することができ
る。すなわち、二つの成分を同時に測定するために、図
１２のように４個の電子検出器１１２，１１３，１１
４，１１５をｙｚ−，ｘｚ−面内に対称に配置して偏極
のｘ，ｙ成分を求める設計がよく用いられている。

【００１３】このような２成分の偏極分析器を使って構
成された偏極ＳＥＭでは、例えば磁性薄膜試料（ｘｙ−
面内）からの二次電子の偏極ベクトルのｘ，ｙ両成分を
定め、膜面内にある磁化ベクトルを一意的に決めること
ができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の図１
２のように電子検出器４個でｘ−，ｙ−成分を測定する
設計の偏極分析器には次の問題点がある。すなわち、４
個の電子検出器で数えられる二次電子の計数率（時間当
たりの計数）の最大値が限られているため、統計誤差を
抑えた高い精度の測定に限界があることである。以下、
具体的に数値を示して説明する。

【００１５】ある偏極成分の測定における統計誤差は、
その成分の測定に用いられる計数の総数に反比例する。
すなわち、偏極のｙ−成分を決定するためにｘｚ−面内
の二つの電子検出器でＮ_x+とＮ_x-の計数を得たとする
と、偏極のｙ−成分の値Ｐ_yは、Ｐ_y＝(１／Ｓ_eff)・Ａ_y＝(１／Ｓ_eff)・(Ｎ_x+−Ｎ_x-)／(Ｎ_x+＋Ｎ_x-) ・・・（３）偏極のｙ−成分の統計誤差δＰ_yは、 δＰ_y＝(１／Ｓ_eff)・δＡ_y＝(１／Ｓ_eff)・(Ｎ_x+＋Ｎ_x-)^-1/2 ・・・（４）のように求められ、統計誤差は全計数の平方根に反比例
する（Ｊ．Ｋｅｓｓｌｅｒ”ＰｏｌａｒｉｚｅｄＥｌ
ｅｃｔｒｏｎｓ”２ｎｄｅｄ．，Ｃｈａｐｔｅｒ
８，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，１９８５）。したがって、短い
積算時間τの測定で十分な精度を得るためには、短時間
で大きな計数が得られること、すなわち測定し得る計数
率の上限が高いことが要求される。

【００１６】しかるに、電子検出器が線型に応答する計
数率には上限が存在し、その値は１００ｋｃｐｓ（１０
⁵ｃｏｕｎｔｓ／ｓ）である。単位時間当たりそれ以上
の個数の入射電子に対しては数え落としが生じる。これ
は計数エレクトロニクスの問題ではなく、電子検出器の
中で二次電子のなだれ電流がある程度以上大きくなると
バイアス電圧が保たれず増倍率が下がることで制限され
ている。したがって、現在得られるチャネル増倍型電子
検出器（いわゆるチャネルトロン，セラトロンなど）に
根本的な改善があるか、新原理の電子検出器が開発され
ない限り、この１００ｋｃｐｓの限界は避けられない。
これに対応して、積算時間τ(s)の測定から非対称Ａ_yを
決定する時の統計誤差δＡ_yの下限は次式（５）のよう
に見積もられる。

【００１７】 δＡ_y＝(Ｎ_x+＋Ｎ_x-)^-1/2＞(１０⁵×τ＋１０⁵×τ)^-1/2＝(２τ×１０⁵)^-1/2 ・・・（５）なお、積算時間をτ＝５(ms)＝５×１０^-3(s)とした場
合には、δＡ_y＝（１０００）^-1/2＝１／３１＝０．０
３２となる。ｙ−方向に磁化された純鉄表面からの二次
電子について非対称Ａ_yを測定すると、普通０．０６程
度が得られるから、δＰ_y／Ｐ_y＝δＡ_y／Ａ_y＝０．５程
度となって、相対誤差５０％の測定ということになる。
また純鉄よりも磁化の小さいパーマロイ（磁気ヘッドに
使われるＮｉＦｅ合金）ではＡ_y＝０．０３程度と予想
されるので、統計誤差が目的の非対称の値を隠してしま
う。

【００１８】また、積算時間を長くして計数の総和を稼
げばＡ_yの統計誤差を小さくすることができる。例え
ば、τ＝５００(ms)＝０．５(s)にすれば、パーマロイ
試料に対してもδＰ_y／Ｐ_y＝δＡ_y／Ａ_y＝０．１と実用
的な精度が得られるが、今度は偏極ＳＥＭとして利用し
た場合には次のような不都合が生じる。すなわち例えば
磁区像の一画面が縦横１００×１００画素で構成される
とすると、この一画面のための積算時間は０．５(s)×
１００×１００＝５０００(s)＝８３(min)と長時間にな
る。二次電子の全数のみのマップで像を構成するＳＥＭ
ではテレビジョン並の速さで試料の変化の実時間観察が
できることと比較すると、偏極ＳＥＭは非常に時間のか
かる測定法である。

【００１９】偏極分析器の総計数率を上げる目的で、第
一のターゲットでは散乱されることなくこれを透過した
被分析電子線をさらに第二のターゲットに衝突させて後
方散乱の測定を繰り返す方法が既に提案されている（特
開平１−２１７２８８号公報）。しかし、複数の薄膜タ
ーゲットを被分析電子線の経路に沿って並べるこの方法
によれば、装置が複雑になり、排気の際のコンダクタン
スも低くなって真空の達成にも困難があった。

【００２０】そこで、本発明はこのような状況に鑑みて
なされたものであり、散乱電子の電子検出器への単位時
間当たり総取り込み個数の上限値を高め、短時間で高精
度の偏極測定を達成する実用的な偏極分析器と、またそ
の型式の偏極分析器を利用した解析装置として高い機能
の磁区観察顕微鏡などの解析分析装置、電子光学装置等
を提供することを目的とする。なお、本発明は、モット
型、散漫散乱型など、電子散乱の空間的非対称を測定原
理とする偏極分析器に適用されるもので、１偏極成分当
たり、且つまた１ターゲット当たり２個１組よりも多数
個の電子検出器を用いるものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の偏極分析器は、
被分析電子線を加速して衝突させる金属のターゲット
と、当該ターゲットによって散乱された電子線を計数す
る電子検出器とを有してなり、散乱電子線の角度分布を
測定することに基づき被分析電子線の偏極を測定する形
式のものであって、１個のターゲットにつき電子検出器
の個数が、ｎ＞２×ｍ（但し、ｎは電子検出器の個数
であり、ｍは測定する偏極成分の数である。）の関係を
満たすことにより、単位時間の計数を高め、短時間で高
精度の偏極測定を達成することを可能にしている。

【００２２】すなわち、本発明は、散乱線の左右非対称
を用いた電子の偏極分析器において、１個のターゲット
当たり、また１偏極成分当たり２個よりも多数個の電子
検出器を用い、これら多数個の電子検出器の利用によ
り、散乱電子の電子検出器への単位時間当たりの総取り
込み個数の上限値を高め、短時間で高精度の偏極測定を
達成するものである。

【００２３】ここで、本発明の偏極分析器は、多段式偏
極分析器に使用でき、また、本発明の偏極分析器を利用
した解析装置として、電子エネルギ分析器やウィーンフ
ィルタ又はその発展型スピン回転器或いは静電型９０度
偏向器の何れか若しくはそれらの組み合わせからなる電
子光学装置や、解析分析装置などに使用でき、さらに、
磁区観察用走査電子顕微鏡、被分析試料を電子銃からの
ビームでたたいて得られるＡｕｇｅｒ電子のエネルギを
分析する解析装置、励起用の電磁波によって被分析試料
から真空中へ励起された光電子のエネルギ分析機能を有
する光電子分光装置、被分析試料によって散乱された電
子のエネルギ損失を測定する機能を有する電子エネルギ
損失分光装置などと組み合わせることもできる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照しながら説明する。

【００２５】本発明は、被分析電子線を加速して衝突さ
せる金属のターゲットと、当該ターゲットによって散乱
された電子線を計数する電子検出器とを有してなり、散
乱電子線の角度分布を測定することに基づき被分析電子
線の偏極を測定する形式のもので、１個のターゲットに
つき電子検出器の個数が、ｎ＞２×ｍ（但し、ｎは電
子検出器の個数、ｍは測定する偏極成分の数）の関係を
満たす偏極分析器であって、図１には、本発明の第１の
実施の形態として、１成分の偏極分析器であり１成分当
たり２個１組よりも多数個の電子検出器を持つ構成を示
している。この図１の例では、上記多数個の電子検出器
として６個の電子検出器１〜６を持つものを挙げ、これ
ら６個の電子検出器１〜６を３個づつに分けて被分析電
子の左右に配置した例を示している。なお、この図１の
例では、紙面に平行なターゲット１０に対して被分析電
子線が垂直に照射されている状態を示している。

【００２６】また図２には、本発明の第２の実施の形態
として、２成分の偏極分析器で４個よりも多数個の電子
検出器を持つもの、すなわち１成分当たりでは２個１組
よりも多数個の電子検出器を持つ構成を示している。こ
の図２の例では、上記多数個の電子検出器として８個の
電子検出器１１〜１８を持つものを挙げている。なお、
この図２の例では、紙面に平行なターゲット１２に対し
て被分析電子線が垂直に照射され、上記８個の電子検出
器１１〜１８は、ターゲット２０上への被分析電子線の
照射位置を中心として、それぞれ等角度に配置（４５度
づつずらして配置）した例を示している。

【００２７】さらに図３には、本発明の第３の実施の形
態として、２成分の偏極分析器で且つ１成分当たりでは
２個１組よりも多数個の電子検出器を持つものであっ
て、さらに異なる散乱角の電子を受けるように電子検出
器が設置された構成を示している。この第３の実施の形
態では、複数の電子検出器を、図３の（Ａ）のように電
子検出器２１₁〜２１₄の組と電子検出器２２₁〜２２₄の
組とに分け、図３の（Ｂ）のように電子検出器２１（２
１₁〜２１₄）の組と電子検出器２２（２２₁〜２２₄）の
組とでそれぞれ異なる散乱角の電子を受けるような配置
にしている。すなわち、これら８個の電子検出器２１₁
〜２１₄と２２₁〜２２₄は、ターゲット３０上へ垂直に
入射する被分析電子線を軸としてその周りに等角度に配
置（４５度づつずらして配置）され、さらに、電子検出
器２１₁〜２１₄の各検出面とターゲット中心を結ぶ直線
とターゲット３０の表面との角度が、電子検出器２２₁
〜２２₄の各検出面とターゲット中心を結ぶ直線とター
ゲット３０の表面との角度と異なるように配置されてい
る。なお、図３の（Ａ）では、紙面に平行なターゲット
３０に対して被分析電子線が垂直に照射されている状態
を示し、図３の（Ｂ）では紙面に垂直なターゲット３０
に対して被分析電子線が垂直に照射されている状態を示
している。

【００２８】図４には、本発明の第４の実施の形態とし
て、２成分の偏極分析器で且つ１成分当たりでは２個１
組よりも多数個の電子検出器を持つものであって、特に
被分析電子線の経路近くに現れる散乱線を検出するため
のマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）５１を設けた
構成を示している。この第４の実施の形態では、複数の
電子検出器として、図４の（Ａ）のように６個の電子検
出器４１₁〜４１₆を設け、これら６個の電子検出器４１
₁〜４１₆を、ターゲット５０上への被分析電子線の照射
位置を中心としてそれぞれ等角度に配置（６０度づつず
らして配置）している。さらに、図４の（Ａ）及び
（Ｂ）に示すように、この第４の実施の形態では、被分
析電子線が通る円形穴を有するマイクロチャンネルプレ
ート５１を、被分析電子線の経路上で且つ電子検出器４
１₁〜４１₆での散乱線検出の妨げにならない位置に配置
している。これにより、当該第４の実施の形態では、被
分析電子線の経路近くに現れる散乱線を検出することが
可能になっている。なお、図４の（Ａ）では、紙面に平
行なターゲット５０に対して被分析電子線が垂直に照射
されている状態を示し、図４の（Ｂ）では紙面に垂直な
ターゲット５０に対して被分析電子線が垂直に照射され
ている状態を示している。図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、
同じ配置を９０度異なる方向から示したものである。

【００２９】なお、上述した第１〜第４の実施の形態で
は、各電子検出器をターゲットの表面側だけに配置する
と共に、堅牢かつ保持・取扱いの容易な厚膜（例えば厚
さ１０μｍ以上）又は板状のターゲットを用いた例を挙
げているが、次に述べる第５の実施の形態では、被分析
電子線が透過する薄膜ターゲットを用い、当該薄膜ター
ゲットの表裏両側に電子検出器を配置して前方散乱電子
と後方散乱電子の両方を測定に利用するようにしてい
る。

【００３０】図５には、第５の実施の形態として、１成
分又は２成分の偏極分析器で、被分析電子線が透過する
薄膜ターゲット７０を用い、当該薄膜ターゲット７０の
表側に電子検出器６１を、裏側に電子検出器６２を配置
して、上記電子検出器６１にて後方散乱電子を検出し、
上記電子検出器６２にて前方散乱電子を検出すること
で、前方散乱電子と後方散乱電子の両方を測定に利用す
る構成を示している。なお、この図５の例では、上記電
子検出器６１及び６２として、それぞれ図２の例のよう
に８個づつの合計１６個を設けることにする。勿論、電
子検出器６１及び６２を、それぞれ図３のように異なる
散乱角の電子を受けるように配置することも可能であ
る。

【００３１】上述の第１から第５の実施の形態では、タ
ーゲットを１個としているが、第６の実施の形態とし
て、２個以上のターゲットを有する偏極分析器を構成す
ることも可能である。すなわち、偏極分析器を多段式に
することも可能である。例えば、前段として例えば第５
の実施の形態のような薄膜ターゲットを用いた偏極分析
器を用い、後段として前記第１又は第２又は第３又は第
４の実施の形態のような偏極分析器を用いたような多段
式偏極分析器も考えられる。勿論、前段の偏極分析器と
しては例えば第５の実施の形態のような薄膜ターゲット
を用いた偏極分析器を更に多段に配置することも可能で
ある。

【００３２】なお、上記第１〜第６の実施の形態におい
て、被分析電子線のターゲットへの入射エネルギとして
は５０ｋＶ乃至２００ｋＶが考えられる。

【００３３】また、被分析電子線のターゲットへの入射
エネルギとしては１０ｋＶ以上５０ｋＶ以下のものを用
いることもできる。これは、特に減速電場型中間エネル
ギのモット分析器（Ｌ．Ｇ．Ｇｒａｙ，Ｍ．Ｗ．Ｈａｒ
ｔ，Ｆ．Ｂ．Ｄｕｎｎｉｎｇ，ａｎｄＧ．Ｋ．Ｗａｌ
ｔｅｒｓ，Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．５５，８
８(１９８４)）を含むものである。被分析電子線のター
ゲットへの入射エネルギが１０ｋＶ以下のものとして
は、散漫散乱型偏極分析器（Ｊ．Ｕｎｇｕｒｉｓ，Ｄ．
Ｔ．Ｐｉｅｒｃｅ，ａｎｄＲ．Ｊ．Ｃｅｌｏｔｔａ，Ｒ
ｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．５７，１３１４(１９
８６)）を含む。

【００３４】さらに、上記第１〜第６の実施の形態にお
いて、偏極分析器に入射される被分析電子線としては、
電子エネルギ分析器、ウィーンフィルタまたはその発展
型スピン回転器（特開昭５８−１９３５００号公報）、
静電型９０度偏向器などを通過した後のものとすること
もでき、これらを通過したものを偏極分析器に入射する
ように組み合わされた電子光学系を構成することもでき
る。

【００３５】上述した第１〜第６の実施の形態の偏極分
析器は、それを利用する解析装置として、解析分析装
置、例えば磁区観察に共されるスピン偏極ＳＥＭなどに
適用することができる。このスピン偏極ＳＥＭは、特に
上記ウィーンフィルタまたはその発展型スピン回転器
（特開昭５８−１９３５００号公報）、静電型９０度偏
向器などの手段と組合わされて、被分析電子線の偏極ベ
クトルの３成分すべてを測定できる装置とすること、或
いは、特に被分析試料からのＡｕｇｅｒ電子のエネルギ
分析の機能を有するスピン偏極ＡＥＳ（Ａｕｇｅｒ電子
分光装置）とすることが可能である。このスピン偏極Ａ
ＥＳ（Ａｕｇｅｒ電子分光装置）としては、特に上記ウ
ィーンフィルタまたはその発展型スピン回転器、静電型
９０度偏向器などの手段と組合わされて、被分析電子線
の偏極ベクトルの３成分すべてを測定できる装置があ
る。さらに、上記解析分析装置としては、特に電磁波に
よって被分析試料から真空中へ励起された光電子のエネ
ルギ分析機能を有するスピン偏極光電子分光装置（可視
光、紫外光、Ｘ線励起の光電子分光装置）とすることも
でき、このスピン偏極光電子分光装置（可視光、紫外
光、Ｘ線励起の光電子分光装置）は、特に、上記ウィー
ンフィルタまたはその発展型スピン回転器、静電型９０
度偏向器などの手段と組合わされて、被分析電子線の偏
極ベクトルの３成分すべてを測定できる装置とすること
ができる。また、上記解析分析装置としては、特に被分
析試料によって散乱される電子のエネルギ損失を測定す
る機能を有するスピン偏極ＥＥＬＳ（電子エネルギー損
失分光装置）とすることもでき、このスピン偏極ＥＥＬ
Ｓ（電子エネルギー損失分光装置）では、特に上記ウィ
ーンフィルタまたはその発展型スピン回転器、静電型９
０度偏向器などの手段と組合わされて、被分析電子線の
偏極ベクトルの３成分すべてを測定できる装置とするこ
とができる。

【００３６】その他、上記第１〜第６の実施の形態にお
いて、ターゲットの材質としては、Ｉｒ，Ａｕ，Ｐｔ，
Ｔｈ，Ｕのいずれかを用いるものを挙げることができ
る。

【００３７】上述したように、本発明の鍵は多数個の電
子検出器を活用するところにある。

【００３８】以下に、本発明の各実施の形態のように、
多数個の電子検出器がどのようにして偏極分析の高速化
・高精度化に寄与するのか、原理を説明する。この原理
説明として、「多数個の電子検出器の計数値から偏極成
分を求める手続」、「最大総計数率の増大」、「測定精
度の向上」、「積算時間の短縮」、「精密測定での利
点」、「エネルギ分析付き偏極分析での利点」、「単純
な装置構成」の順に説明する。その後、本発明のさらに
具体的な例について説明する。

【００３９】「多数個の電子検出器の計数値から偏極成
分を求める手続き」図６に示すように試料Ｓからの被分
析電子線の経路をｚ軸にとり、ｚ−軸に垂直なｘｙ−面
内にターゲットを置く。ｚ−軸のまわりに計った方位角
φに散乱角θの電子を検出するように電子検出器Ｄを置
いて偏極分析器を構成する。ここで、この電子検出器Ｄ
が見る散乱電子束Ιは、散乱面（試料Ｓの中心位置とタ
ーゲットの中心位置Ｏと電子検出器Ｄの検出面の中心位
置とを含む面、以下散乱面ＳＯＤとする）に垂直な方向
の偏極成分を反映する。以下、被分析電子線の偏極ベク
トルはｘｙ−面内にあるものとする。散乱角がつくる円
錐面上に電子検出器を並べ、散乱電子束の角度依存Ι
（φ）を測定すると図７のように、平均強度Ｉ₀のまわ
りに振幅Ｉ₁で変動する分布が得られる。なお、偏極ベ
クトルの方位角はφ_pとして示している。

【００４０】Ｉ（φ）＝Ｉ₀＋Ｉ₁・sin（φ−φ_p) ・・・（６）方向φの偏極成分はφとは垂直の方向、φ＋π／２およ
びφ−π／２の方向で測った散乱線束の非対称と次のよ
うに結ばれる。

【００４１】Ｐ(φ)＝(1/S_eff)・{(I(φ+π/2)−I(φ-π/2))/(I(φ+π/2)＋I(φ-π/2))｝＝(1/S_eff)・(I₁/Ｉ₀)・cos(φ-φ_p) ＝Ｐ₀・cos(φ-φ_p) ・・・（７）方向φ＝φ_pでは偏極ベクトルの絶対値Ｐ₀が得られる。

【００４２】Ｐ₀＝(1/S_eff)・(I₁/Ｉ₀) ・・・（８）また、Ｐ（φ）は図８のように変化し、偏極ベクトルの
方向からのずれの角の余弦に比例する式（７）の自然な
角度依存が式（６）から導かれていることがわかる。

【００４３】以上のように、偏極ベクトルの決定は散乱
線束の方位分布の極値の位置と振幅（式（６）のパラメ
ータＩ₀とＩ₁及びφ_p）を定めることにほかならない。
したがって、式（６）で記述される図８の分布をうまく
決められさえすれば、なにも普通の設計のように＋ｘ，
−ｘ方向に２個、＋ｙ，−ｙ方向に２個対称に電子検出
器を配置する必要はないことは明らかである。より多く
の方位φ_i（ｉ＝１，２，３，・・・）で散乱電子束を
測定し、図７の曲線がそれらの結果に最もよく合うよう
に式（６）のパラメータを最適化をする数値処理手順を
いくつか考えることができる。それぞれの電子検出器の
統計誤差が同程度ならば、電子検出器の個数が多く多数
点の測定値があるほど、曲線合わせ込みの信頼性すなわ
ち偏極分析の精度が高まることはいうまでもない。

【００４４】また、電子検出器がすべて軸対称に配置さ
れている必要はなく、異なる散乱角やターゲットから異
なる距離にある電子検出器にもそれぞれ適切なＳ_eff，
Ｓ_eff’，Ｓ_eff''，・・・を用いて組合わせることもで
きる。この自由度は、偏極分析器の限られた空間にいく
つもの電子検出器を様々な姿勢で組込む設計を可能にす
る。

【００４５】「最大総計数率の増大」測定の統計誤差は
全計数値の平方根に反比例するから、全計数値を大きく
とることが誤差の小さな高精度の測定のために必要であ
る。４個の電子検出器を持つモット型偏極分析器が偏極
ＳＥＭで使われる場合には、普通は電子検出器一個当た
り数十ｋｃｐｓという、飽和の限界１００ｋｃｐｓから
遠くない計数率で稼働している。したがって、一次電子
ビーム強度を上げて二次電子数を稼いでも、電子検出器
の飽和に近付くばかりで大きな改善は見込めない。

【００４６】電子検出器の個数を増やすことは、個々の
電子検出器を飽和の心配のない領域で使いながら、かつ
端的に総計数率の増大を実現するものである。電子検出
器を８個利用すると、総計数率が在来の４個の場合に２
倍になるので有意の改善となる。

【００４７】「測定精度の向上」総計数率の増大の直接
の結果として、一定の積算時間で得られる計数の総数が
高まる。偏極分析結果の統計誤差は総計数の平方根に反
比例して小さくなるので、同じ積算時間の測定であって
も従来の偏極分析器を用いた場合に比べて統計誤差が小
さく精度の高い測定結果が得られる。

【００４８】「積算時間の短縮」偏極測定の精度が十分
になるように積算時間は定められる。精度は総計数値に
よって決まるから、計数率が２倍なら同じ精度を得るた
めの積算時間は半分でよくなる。

【００４９】「精度測定での利点」精密測定では統計誤
差を小さくするため全計数値を大きくとる必要がある。
従来の４個の電子検出器配置で計数を大きくするために
開口を大きくとると、個々の電子検出器はそれだけ広い
範囲の平均的な散乱電子線強度を得るので、曲線の真の
形状よりもなまった形を見ることになる。

【００５０】本発明によれば、個々の検出器の開口は小
さくして、角度の関数として散乱線強度分布を忠実に測
定できる。同時にまた、個別の検出器の測定を無駄のな
い方法で組合わせて、多数個の検出器で得られる高い全
計数値を利用できるので、より高精度の測定が可能にな
る。

【００５１】「エネルギ分析付き偏極分析での利点」試
料から偏極分析器に向かう電子の経路の途中にエネルギ
分析器を挿入して、特定のエネルギの電子のみを選択し
て偏極分析を行う場合がある。特にオージェ電子や光電
子を選択して、試料中の特定元素の偏極情報を得る方法
として活用されている。このような場合にはエネルギ分
析器を通過する電子束は小さくなるので、試料側での励
起率を高めるとともに偏極分析器側の検出効率も高める
ことが重要である。本発明は検出効率向上に最適の手段
である。

【００５２】「単純な装置構成」すでに触れたように、
偏極分析器の総計数率を上げる目的で薄膜ターゲットを
用い、ターゲットで散乱されることなくこれを透過した
被測定電子線をさらに第二のターゲットに衝突させて後
方散乱の測定を繰り返す方法が提案されている。（特開
平１−２１７２８８号公報）。この提案と本発明を比較
すると、ターゲットの個数が少なくできるという構造の
単純さが利点である。

【００５３】この単純さは、装置の排気効率を高め、測
定に必要な高真空を達成維持する上で非常な便宜とな
る。

【００５４】また、ターゲットの個数を１枚に限り、透
過した電子の測定を採用しなければ、薄膜ターゲットよ
りも堅牢な板金ターゲットを用いることもできることは
実用上有用である。

【００５５】上述した原理に基づき、本発明実施の形態
をより具体的な例に挙げて以下に説明する。

【００５６】例えば前記第２の実施の形態のように、タ
ーゲットの片面側でそれぞれ同じ散乱角の電子を受ける
８個の電子検出器を有する第１の具体例の偏極分析器の
実際の装置構成は、図９のようになる。

【００５７】この図９に示す偏極分析器は、直径２５ｍ
ｍの円盤状の純金板を散乱用ターゲット９０とし、当該
ターゲット９０の面に平行で且つ３０ｍｍ離れた面内に
８個の電子検出器（チャンネル型電子倍増管）８１〜８
８を設け、各電子検出器８１〜８８は、ターゲット９０
の中心からの散乱角１２０度の電子を見込むように配置
されている。ターゲット９０はｘｙ−面内に置かれ、被
分析電子線はｚ−軸に沿って入射される。

【００５８】ここで、図１０に示すように、ｘ−軸、ｙ
−軸方向（正確には、ｘ−軸、ｙ−軸を含む散乱面内）
に置いた４個の電子検出器（第１組の電子検出器）をＤ
_x，Ｄ_-x，Ｄ_y，Ｄ_-yとし、ｘ−軸、ｙ−軸から４５度回
転した方向の４個の電子検出器（第２組の電子検出器）
をＤ_x+45，Ｄ_-x+45，Ｄ_y+45，Ｄ_-y+45とする。同じ散乱
面内の電子検出器で得た電子数Ｎの非対称から、散乱面
に垂直な偏極成分が得られる。たとえば、第１組の電子
検出器のうちＤ_+xとＤ_-xの組からは偏極のｙ−成分が得
られ、電子検出器Ｄ_+yとＤ_-yの組からは偏極のｘ−成分
が得られる。

【００５９】Ｐ_x＝(１／Ｓ_eff)・(Ｎ_-y−Ｎ_+y)／(Ｎ_-y＋Ｎ_+y）Ｐ_y＝(１／Ｓ_eff)・(Ｎ_+x−Ｎ_-x)／(Ｎ_+x＋Ｎ_-x）同様に第２組から、ｘ，ｙ−軸から４５度回転した軸方
向の成分も、Ｐ_x+45＝(１／Ｓ_eff)・(Ｎ_-y+45−Ｎ_+y+45)／(Ｎ_-y+45
＋Ｎ_+y+45）Ｐ_y+45＝(１／Ｓ_eff)・(Ｎ_+x+45−Ｎ_-x+45)／(Ｎ_+x+45
＋Ｎ_-x+45）のように得られる。

【００６０】第２組の測定結果、Ｐ_x+45、Ｐ_y+45を次の
ように偏極のｘ，ｙ−成分の変換することができる。

【００６１】Ｐ_x’＝２^-1/2（Ｐ_x+45−Ｐ_y+45）Ｐ_y’＝２^-1/2（Ｐ_x+45＋Ｐ_y+45）これらは第１組の測定結果Ｐ_x，Ｐ_yと同じ物理量を別の
測定に基づいて求めたものである。両方の組の測定結果
を組合わせてより測定値の信頼性を高める一法として、
双方の結果の平均値をとることにする。

【００６２】それらを、Ｐ_x ^*及びＰ_y ^*とすると、Ｐ_x ^*＝(1/2)・(Ｐ_x＋Ｐ_x’)＝(1/2)・{Ｐ_x＋２^-1/2(Ｐ
_x+45−Ｐ_y+45)} Ｐ_y ^*＝(1/2)・(Ｐ_y＋Ｐ_y’)＝(1/2)・{Ｐ_y＋２^-1/2(Ｐ
_x+45＋Ｐ_y+45)} ここで、略々同等の統計誤差をもつ量、Ｐ_xとＰ_y及びＰ
_x’とＰ_y’の平均操作がなされるので、最終結果Ｐ_x ^*と
Ｐ_y ^*の統計誤差は第１又は第２の何れか一方の組のみの
測定結果に比べて、２^-1/2倍に改善される。

【００６３】図９に戻って、被分析電子線は、電子銃(E
lectron Gun)９２で磁性金属試料９３を照射し、そこ
からの二次電子を加速して用いるようにしている。一次
電子ビームの加速電圧は１５ｋＶ、ビーム電流は１ｎＡ
とする。試料９３からの二次電子は、７５０Ｖのコレク
タ電極で集めて複数の電極からなる加速管（電子レンズ
９１）に導入し、最終的に３０ｋＶに加速して金ターゲ
ット９０に衝突させる。電子検出器８１〜８８の電子取
り込み口は、７５０Ｖにバイアス電圧を印加している。
観測対象には、ＭｇＯ（００１）基板上に堆積された厚
さ２００ｎｍの純鉄薄膜試料を用いている。実効シャー
マン関数は０．２６と見積もった。

【００６４】積算時間１(s)の測定を１００回繰り返し
た結果から見積もった測定値のばらつきは、第１組だけ
を用いた場合にはδＰ₁＝０．０１１であったが、すべ
ての電子検出器を利用した場合にはδＰ＝０．００７６
になった。同じ統計精度を得るためには、従来のように
４個の電子検出器を使った場合にくらべて半分の時間で
済み、実用的な改善であることがわかる。

【００６５】次に、前記第３の実施の形態のように、タ
ーゲットの片面で異なる散乱角の電子を受ける８個の電
子検出器を有する第２の具体例の偏極分析器の場合は、
以下のようになる。なお、ここでは前記図３を用いて説
明する。

【００６６】この第２の具体例の偏極分析器では、直径
２５ｍｍで厚さ０．５ｍｍの円盤状の純金板を散乱用タ
ーゲット３０とし、前記図３に示すように、当該ターゲ
ット３０の面に平行で且つ２５ｍｍ離れた面内に４個の
電子検出器（第１組の電子検出器２１₁、２１₂、２
１₃、２１₄）を散乱角１１５度の電子を見るように配置
し、また、ターゲット３０から３５ｍｍ離れた面内に散
乱角１４０度の電子を見込むように４個の電子検出器
（第２組の電子検出器２２₁、２２₂、２２₃、２２₄）を
配置している。

【００６７】被分析電子線は、前記図９の場合と同様で
あり、図示は省略するが、電子銃で磁性金属試料を照射
し、そこからの二次電子を加速して用いるようにしてい
る。一次電子ビームの加速電圧は１５ｋＶ、ビーム電流
は１ｎＡとする。試料からの二次電子は、７５０Ｖのコ
レクタ電極で集めて複数の電極（この例では７段の電極
とした）からなる加速管に導入し、最終的に３０ｋＶに
加速して金ターゲット３０に衝突させる。電子検出器の
電子取り込み口は、７５０Ｖにバイアス電圧を印加して
いる。観測対象には、ＭｇＯ（００１）基板上に堆積さ
れた厚さ２００ｎｍの純鉄薄膜試料を用いている。

【００６８】ここで、電子検出器１個当たりの計数率
は、第１組では６０ｋｃｐｓ、第２組では５６ｋｃｐｓ
程度であった。また、第１組のみ、または第２組のみを
個別に用いて偏極測定を行った場合、第１組の実効シャ
ーマン関数Ｓ_eff-1は０．２５、第２組の実効シャーマ
ン関数Ｓ_eff-2は０．２２と評価された。

【００６９】偏極測定の統計誤差は次のように、実効シ
ャーマン関数と、用いられた総計数値Ｎ_totの両方に依
存する。

【００７０】 δＰ_i＝(１／Ｓ_eff)・δＡ_i＝(１／Ｓ_eff)・Ｎ_tot ^-1/2 したがって、実効シャーマン関数の値が大きく、計数の
値も大きな第１組の電子検出器からの測定値の方が統計
誤差が小さく信頼度の高い数値を与えることがわかる。
この違いを考慮して、第１組と第２組の測定結果を組合
わせてより信頼できる数値をもとめる手続きとして、そ
れぞれの組の与える偏極の値の加重平均をとる。すなわ
ち、第１組が与えた偏極成分の値Ｐ_x-1と第２組からの
値Ｐ_x-2の平均値としてつぎの値を採用する。

【００７１】Ｐ_x＝ｗ₁・Ｐ_x-1＋ｗ₂・Ｐ_x-2 Ｐ_y＝ｗ₁・Ｐ_y-1＋ｗ₂・Ｐ_y-2 ただし、重み係数ｗ₁，ｗ₂は、ｗ₁＝δＰ₂／(δＰ₁＋δＰ₂) ｗ₂＝δＰ₁／(δＰ₁＋δＰ₂) によって定めた。

【００７２】積算時間１(s)の測定を１００回繰り返し
た結果から見積もった測定値のばらつきは、第１組だけ
を用いた場合にはδＰ₁＝０．０１２であったが、すべ
ての電子検出器を利用した場合にはδＰ＝０．００９に
なった。電子検出器の個数が２倍になっても２^-1/2倍の
改善がないのは、第２組の統計誤差が第１組に較べて大
きいためである。両方の組の８個の検出器を利用する
と、第１組の４個だけを用いた場合に比べ、約６０％の
積算時間で統計誤差を同等の大きさに抑えられることが
わかった。

【００７３】この第２の具体例では、前記第１の具体例
に較べると、電子検出器の個数を増した効果が小さい
が、電子検出器の配置を同一円周上に８個でなく互い違
いにして重なりを避けたため、装置の小型化が達成され
ている。第１の具体例では偏極分析器の真空容器とし
て、内径１４４ｍｍのステンレス・パイプ（外径２０４
ｍｍフランジ）を要したのに対して、第２の具体例で
は、ひとまわり小さい内径９４ｍｍのパイプ（外径１５
２ｍｍフランジ）に組込むことができた。

【００７４】次に、第３の具体例として、前記第５の実
施の形態のように、ターゲット両面で後方散乱電子と前
方散乱電子を受ける合計１６個の電子検出器を有する偏
極分析器の場合は、以下のようになる。なお、ここでは
前記図５を用いて説明する。

【００７５】この第３の具体例の偏極分析器は、前記図
５のように、電子が透過する薄膜ターゲット７０を用い
て、ターゲット７０の前面に散乱角１２０度の電子を受
ける８個の電子検出器６１（第１組の電子検出器）と、
ターゲット７０の背面に散乱角６０度の電子を受ける８
個の電子検出器６２（第２組の電子検出器）を配置した
ものである。ターゲット７０には、内径１０ｍｍのステ
ンレス環で支持された厚さ０．０２ｍｍのマイラー箔に
真空蒸着で堆積した膜厚１００ｎｍの金薄膜を使用し
た。

【００７６】被分析電子線は、前記図９の場合と同様
に、電子銃で磁性金属試料を照射し、そこからの二次電
子を加速して用いる。一次電子ビームの加速電圧は１５
ｋＶで運転し、試料からの二次電子は７５０Ｖのコレク
タ電極で集めて７段の電極からなる加速管に導入し、最
終的に３０ｋＶに加速して金ターゲットに衝突させる。
電子検出器の電子取り込み口は７５０Ｖにバイアス電圧
を印加している。観測対象にはＭｇＯ（００１）基板上
に堆積された厚さ２００ｎｍの純鉄薄膜試料を用いた。

【００７７】この第３の具体例は、一次ビーム電流を第
１の具体例及び第２の具体例の１ｎＡに較べて小さい
０．２ｎＡとし、披分析電子線が弱い場合（電子エネル
ギ分析器を併用した場合などに相当する）の偏極分析の
実験とした。この条件下で、第１組の電子検出器１個当
たりの計数率は、入射した電子線が薄膜ターグットを透
過する効果のためもあって、１０ｋｃｐｓであった。一
方、第２組では、前方散乱が強いことに助けられて８５
ｋｃｐｓ程度であった。また、第１組のみ、または第２
組のみを個別に用いて偏極測定を行った場合、第１組の
実効シャーマン関数Ｓ_eff-1は０．３１、第２組の実効
シャーマン関数Ｓ_eff-2は０．１０と評価された。

【００７８】積算時間１(s)の測定を１００回繰り返し
た結果から見積もった測定値のばらつきは、従来型の偏
極分析器と同じように４個の電子検出器（第１組８個の
うち１／２）だけを用いた場合には、δＰ_1/2＝０．０
２３であった。第１の具体例にならって第１組の８個の
電子検出器全部を用いた測定を行うと、δＰ₁＝０．０
１６、また第２組の８個の電子検出器全部を用いた測定
を行うと、δＰ₂＝０．０１７であった。１６個すべて
の電子検出器を利用した測定の場合には、第１組の８個
の電子検出器による測定結果と第２組の８個の電子検出
器の測定結果を第２の具体例にならって加重平均した。
１６個の電子検出器を利用の場合のばらつきはδＰ＝
０．０１２になった。従来型に相当する４個の電子検出
器を利用した測定の場合のδＰ_1/2＝０．０２３に較べ
ると、同じ積算時間でのばらつきが略々半分に減り、ま
た同等の統計誤差を得るために必要な積算時間は約１／
４と著しく短縮されることがわかった。また本発明の場
合、電子検出器の数は多いものの、ターゲットが１枚な
ので、複数のターゲットを用いる多段式偏極分析器に較
べて偏極分析器の長さが短く、真空容器（試料室など）
への取り付け時に他の装置構成要素と干渉がなく、複合
分析装置に用いる際に取付け姿勢の自由度が高い。

【００７９】次に、第４の具体例として、第１の具体例
として説明した８個の電子検出器を有する偏極分析器を
利用した磁区観察用偏極ＳＥＭについて説明する。

【００８０】第１の具体例で述べた偏極分析器を用い
て、前記図９のような磁区観察用走査型電子顕微鏡を作
製した。この第４の具体例では、一次電子ビームの加速
電圧は１５ｋＶ、ビーム電流は１ｎＡであり、試料から
の二次電子は７５０Ｖのコレクタ電極で集めて７段の電
極からなる加速管に導入し、最終的に３０ｋＶに加速し
て金ターゲットに衝突させた。

【００８１】第１の観測対象には、ガラス基板上に堆積
された厚さ２００ｎｍの純鉄薄膜試料を用いた。このと
き電子検出器１個（１チャンネル）当たりの計数率は略
々６０ｋｃｐｓであった。１測定点当たりの積算時間を
２５ｍｓとして２成分の偏極測定を行い、１．０ｍｍ×
１．０ｍｍの領域を走査し、１００×１００画素の磁区
像に表した。全積算時間は約１０分で、従来の４個の電
子検出器を持つ偏極分析器で２０分を要した画質の磁区
像を得ることができた。

【００８２】第２の観測対象には、ＭｇＯ（１１１）基
板上に堆積された厚さ２０ｎｍのパーマロイ薄膜試料を
用いた。このとき電子検出器１個（１チャンネル）当た
りの計数率はほぼ６０ｋｃｐｓであった。１測定点当た
りの積算時間を２００ｍｓとして２成分の偏極測定を行
い、１．５ｍｍ×１．５ｍｍの領域を走査し１００×１
００画素の磁区像に表した。全積算時間は約１時間で、
必ずしも短い時間ではないが、飽和磁束密度が鉄の半分
の値をもつパーマロイの磁区を明瞭に観察することがで
きた。同等の画質を従来の４個の電子検出器を持つ偏極
分析器で得るためには全積算時間は２時間程度が必要で
あったので、大きな改善である。

【００８３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
偏極分析器においては、被分析電子線を加速して衝突さ
せる金属のターゲットと、当該ターゲットによって散乱
された電子線を計数する電子検出器とを有してなり、散
乱電子線の角度分布を測定することに基づき被分析電子
線の偏極を測定する形式のものであって、１個のターゲ
ットにつき電子検出器の個数が、ｎ＞２×ｍ（但し、
ｎは電子検出器の個数であり、ｍは測定する偏極成分の
数である。）の関係を満たすことにより、散乱電子の電
子検出器への単位時間当たり総取り込み個数の上限値を
高め、短時間で高精度の偏極測定を達成することが可能
である。

【００８４】また、本発明の偏極分析器は、多段式偏極
分析器とすることもでき、これら偏極分析器を利用する
解析装置としては、電子エネルギ分析器やウィーンフィ
ルタ又はその発展型スピン回転器或いは静電型９０度偏
向器の何れか若しくはそれらの組み合わせからなる電子
光学装置や解析分析装置など、さらに、磁区観察用走査
電子顕微鏡、被分析試料を電子銃からのビームでたたい
て得られるＡｕｇｅｒ電子のエネルギを分析する解析装
置、励起用の電磁波によって被分析試料から真空中へ励
起された光電子のエネルギ分析機能を有する光電子分光
装置、被分析試料によって散乱された電子のエネルギ損
失を測定する機能を有する電子エネルギ損失分光装置な
どと組み合わせることもでき、これら各種装置において
も高精度且つ短時間の測定が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の偏極分析器の概略
構成を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の偏極分析器の概略
構成を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の偏極分析器の概略
構成を示す図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態の偏極分析器の概略
構成を示す図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態の偏極分析器の概略
構成を示す図である。

【図６】多数個の電子検出器の計数値から偏極成分を求
める手続きの説明に用いる図である。

【図７】散乱電子束の方位依存の説明に用いる図であ
る。

【図８】偏極成分の方位依存の説明に用いる図である。

【図９】第１の具体例の偏極分析器の構成を示す図であ
る。

【図１０】第１の具体例の８検出器式偏極分析器の構成
説明に用いる図である。

【図１１】従来の１成分偏極分析器の構成を示す図であ
る。

【図１２】従来の２成分偏極分析器の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１〜６，１１〜１８，２１，２２，４１，６１，６２，
８１〜８８電子検出器、１０，２０，３０，５０，
７０，９０ターゲット、５１マイクロチャンネル
プレート、９１電子レンズ、９２電子銃、９
３試料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被分析電子線を加速して衝突させる金属
のターゲットと、当該ターゲットによって散乱された電
子線を計数する電子検出器とを有してなり、上記散乱電
子線の角度分布を測定することに基づき上記被分析電子
線の偏極を測定する形式の偏極分析器において、１個のターゲットにつき、電子検出器の個数が下記式の
関係を満たすことを特徴とする偏極分析器。ｎ＞２×ｍ但し、ｎは電子検出器の個数であり、ｍは測定する偏極
成分の数である。
【請求項２】異なる散乱角の電子を受けるように電子
検出器が配置されてなることを特徴とする請求項１記載
の偏極分析器。
【請求項３】被分析電子線の経路近くに現れる散乱線
を検出するための検出器としてマイクロチャンネルプレ
ートを設けることを特徴とする請求項２記載の偏極分析
器。
【請求項４】上記電子検出器をターゲットの表側だけ
に配置すると共に、堅牢且つ保持、取り扱いの容易な厚
膜又は板状のターゲットを用いることを特徴とする請求
項１記載の偏極分析器。
【請求項５】上記被分析電子線が透過する薄膜ターゲ
ットを用い、ターゲットの表裏両側に電子検出器を配置
して前方散乱電子と後方散乱電子の両方を測定に利用す
ることを特徴とする請求項１記載の偏極分析器。
【請求項６】被分析電子線を加速して衝突させる金属
のターゲットを２個以上備えると共に、上記ターゲット
によって散乱された電子線を計数する電子検出器を１タ
ーゲットについて２個よりも多数個又は４個よりも多数
個備えてなる偏極分析器を多段に構成し、特に前段の偏
極分析器に備えた薄膜ターゲットを透過した被分析電子
線成分を後段の偏極分析器に入射させ、二つ以上のター
ゲットを用いて偏極測定を行う多段式偏極分析装置であ
って、要素となる個々の偏極分析器は、１個のターゲットにつ
き電子検出器の個数が下記式の関係を満たすことを特徴
とする多段式偏極分析装置。ｎ＞２×ｍ但し、ｎは電子検出器の個数であり、ｍは測定する偏極
成分の数である。
【請求項７】被分析電子線を、電子エネルギ分析器、
ウィーンフィルタ又はその発展型スピン回転器、静電型
９０度偏向器の何れか若しくはそれらの組み合わせを通
過させた後に、被分析電子線を加速して衝突させる金属のターゲット
と、当該ターゲットによって散乱された電子線を計数す
る電子検出器とを有してなり、上記散乱電子線の角度分
布を測定することに基づき上記被分析電子線の偏極を測
定する形式であり且つ、１個のターゲットにつき電子検
出器の個数が下記式の関係を満たす偏極分析器に入射す
るように組み合わせてなることを特徴とする電子光学装
置。ｎ＞２×ｍ但し、ｎは電子検出器の個数であり、ｍは測定する偏極
成分の数である。
【請求項８】被分析電子線を加速して衝突させる金属
のターゲットと、当該ターゲットによって散乱された電
子線を計数する電子検出器とを有してなり、上記散乱電
子線の角度分布を測定することに基づき上記被分析電子
線の偏極を測定する形式であり且つ、１個のターゲット
につき電子検出器の個数が下記式の関係を満たす偏極分
析器を利用することを特徴とする解析分析装置。ｎ＞２×ｍ但し、ｎは電子検出器の個数であり、ｍは測定する偏極
成分の数である。
【請求項９】被分析試料を照射する電子銃を備え、上
記被分析試料から放出される二次電子の偏極分析に、被分析電子線を加速して衝突させる金属のターゲット
と、当該ターゲットによって散乱された電子線を計数す
る電子検出器とを有してなり、上記散乱電子線の角度分
布を測定することに基づき上記被分析電子線の偏極を測
定する形式であり且つ、１個のターゲットにつき電子検
出器の個数が下記式の関係を満たす偏極分析器を利用す
ることを特徴とする磁区観察用走査電子顕微鏡。ｎ＞２×ｍ但し、ｎは電子検出器の個数であり、ｍは測定する偏極
成分の数である。
【請求項１０】被分析試料を電子銃からのビームでた
たいて得られるＡｕｇｅｒ電子のエネルギを分析する機
能を有する解析装置であって、被分析電子線を加速して
衝突させる金属のターゲットと、当該ターゲットによっ
て散乱された電子線を計数する電子検出器とを有してな
り、上記散乱電子線の角度分布を測定することに基づき
上記被分析電子線の偏極を測定する形式であり且つ、１
個のターゲットにつき電子検出器の個数が下記式の関係
を満たす偏極分析器を利用して、Ａｕｇｅｒ電子のスピ
ンも測定することを特徴とする解析装置。ｎ＞２×ｍ但し、ｎは電子検出器の個数であり、ｍは測定する偏極
成分の数である。
【請求項１１】励起用の電磁波源を備え、その電磁波
によって被分析試料から真空中へ励起された光電子のエ
ネルギ分析機能を有する光電子分光装置であって、被分
析電子線を加速して衝突させる金属のターゲットと、当
該ターゲットによって散乱された電子線を計数する電子
検出器とを有してなり、上記散乱電子線の角度分布を測
定することに基づき上記被分析電子線の偏極を測定する
形式であり且つ、１個のターゲットにつき電子検出器の
個数が下記式の関係を満たす偏極分析器を利用して、光
電子のスピンも測定することを特徴とする光電子分光装
置。ｎ＞２×ｍ但し、ｎは電子検出器の個数であり、ｍは測定する偏極
成分の数である。
【請求項１２】試料を照射する電子源を備え被分析試
料によって散乱された電子のエネルギ損失を測定する機
能を有する電子エネルギ損失分光装置であって、被分析電子線を加速して衝突させる金属のターゲット
と、当該ターゲットによって散乱された電子線を計数す
る電子検出器とを有してなり、上記散乱電子線の角度分
布を測定することに基づき上記被分析電子線の偏極を測
定する形式であり且つ、１個のターゲットにつき電子検
出器の個数が下記式の関係を満たす偏極分析器を利用し
て、散乱された電子のスピンも測定することを特徴とす
る電子エネルギ損失分光装置。ｎ＞２×ｍ但し、ｎは電子検出器の個数であり、ｍは測定する偏極
成分の数である。