JPS60144646A - カソ−ドルミネツセンス観察・分析装置 - Google Patents

カソ−ドルミネツセンス観察・分析装置

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JPS60144646A
JPS60144646A JP122384A JP122384A JPS60144646A JP S60144646 A JPS60144646 A JP S60144646A JP 122384 A JP122384 A JP 122384A JP 122384 A JP122384 A JP 122384A JP S60144646 A JPS60144646 A JP S60144646A
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JP
Japan
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mirror
sample
cathodoluminescence
current quantity
luminescence
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Pending
Application number
JP122384A
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English (en)
Inventor
Suketsugu Enomoto
祐嗣 榎本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Priority to JP122384A priority Critical patent/JPS60144646A/ja
Publication of JPS60144646A publication Critical patent/JPS60144646A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/225Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は走査型電子顕微鏡におけるカソードルミネッ
センス観察・分析装置に関するものである。
鉱物の分析、生体月利検査、セラミックスの損傷検査や
発光性半導体材料の検査等に用いられる走査型電子顕微
鏡において、電子線を試料の表面に照射り”るとXI!
j112次電子及びカソードルミネッセンス(cath
odeluminescence )などが試料の表面
から放出される。これらを検出して、ディスプレイ装置
に導き観察分析することによって試料についての情報を
得ることができる。
これら3つの放射線のうちX線はX線マイクロアナライ
ザによって分析され、また2次電了は2次電子像という
いわゆる電子顕微鏡写真に踊られる等、いずれも公知の
技術によって観察分析が可能である。
カソードルミネッ[ンスも同様に観察・分析に利用され
得る。但し、カソードルミネッセンスは非常に微弱な光
であるので、これを観察・分析に利用するには各方向に
反射される光を効率良く集光する必要があり、従来は放
物面鏡、楕円面鏡等の非球凹面反射鏡によって集光する
方法が用いられていた。第1図において1は従来のカソ
ードルミネッセンス検出装瞳の一例rある。電子Fi1
3が試料2の表面に照射されると各方向にカソードルミ
ネッ[ンス4が発旭られ、試料2の周囲の上、前後、左
右をドーム状に覆ってセットされた楕円凹面反射鏡5の
反射面6によって反射される。試料2は楕円凹面反射1
5の第1の焦点に置かれ、従って上記反射されたカソー
ドルミネッセンス4は全て楕円凹面反射鏡5の第2の焦
点7に集光される。これを第2の焦点7にその一端8a
をセットされたAプティカルガイド8によって取り出す
Aプティカルガイド8の他端8bはAブチイカルーノイ
ルター11を介して光電子増倍管12につながり、更に
観察・分析のための装置につながる。
ここで前記三種類の放射線による観察・分析装置が互い
に他の邪魔にならずに同時に使用でき、多角的、効率的
に観察・分析できることが望ましいが、従来装[′r−
は同時使用ができない。例えば上記のような従来のカソ
ードルミネッセンス検出I!装置においては、試料2は
楕円凹面反射115によって覆われてしまうため、X線
マイクロアナライザの併設ができない。
X線マイクロアナライザを併設できるようにしようとす
ればカソードルミネッセンスの集光装置は試料から、一
定の距離をおき、かつ試料の周囲には邪魔になるものを
配置しないことが必要になる。こうした条件を満たす方
法として従来BkTJの第2の例として直径はぼ2cm
の複数の集光用レンズを一直線上に配置し、試料に一番
近いレンズを試料から上記一定距離をmtt、、た状態
で集光するという方法が考えられる。しかし、この方法
では、集光用のレンズと試料の間の距離が大きいため、
集光立体角が小さくなり、従って集光効率が低下するた
め、試料に照射する電子線を強くしなりれば観察・分析
に必要な強さのカソードルミネッセンスが発生せず、試
料への吸収電流間を例えば、アルミナセラミックスの損
−検査の場合では107ないし10アンペアにしなけれ
ばならない。
ところが電流量を上記の如く増ヤリと他の2つの線によ
る観察・分析がやはり同時併用できない。
即ち、2次電子による画像は鮮明でなくなる。またxm
マイクロアナライザの分析は10−’1.pら10−1
゜アンペアという、1桁ないし2指手さな電流でないと
できない。
そこで3つの線♀うちカソードルミネッセンスによる装
置を使用する時だけ電流量を切換えて増や1ことになる
が、電流量を切換えることには問題がある。即ち、T方
の装置により試料のある箇所を観察・分析し工いて、同
じ箇所を他方の装置により観察・分析して関坪を調べよ
うとすれば、電流量を切換えるため電子ビームの絞りの
再調整が必要である。またiImコイルで絞るため画像
の位置も狂ってしまい、同じ箇所を観察・分析できず、
何回もやり直1’Wで手間と時間もかかり、幼牛的な観
察・分析ができない。また、電流mを増やづ゛ことは、
試料の汚*、帯電、電子線損傷等の原因となり、また電
流−を元に戻した時に、非点が出て焦点を合わすこと、
が出来なくな、ることがあり、また、視野が狭くなって
低倍率の写真が撮れなくなる等の問題があり、対策技術
の開発が望まれていた。
この発明は上記や如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、微弱なカソードルミネッセンスを効率よく集光でき
て試料の電子線m傷等ら少なくかつxI!マイク[]ア
ナライザど同一吸収電流量の条件下で同時併用できるカ
ソードルミネッセンス観察・分析装置を提供することを
目的どしくいる。
この目的に対応して、この発明のカソードルミネタセン
ス観察・分析装置は試料と電子銃の間にミラーと反射対
物鏡を配置し前記電子銃からの電子線を前記ミラー及び
前記反射対物鏡の細孔を通して前記試料に照射し、前記
試料からの光を前記反射対物鏡で集光したのち、前記ミ
ラーで光路変更させて光取出し部に導くように構成し/
jことを特徴としている。
以下、この発明の詳細を一実施例を示9図面について説
明する。
第2図において21はカソードルミネッセンス観察・分
析装置である。カソードルミネッセンス観察・分析装置
21においては電子#c22、ミラー23、反射対物鏡
24及び試料台25がこの順に一直線上に配置されてい
る。
ミラー23は電子銃22から試わ1台25に向かってか
つ試別台25に照剣される電子Fi126を細孔を通し
て通過さulかつ、逆に試料台25から光lられるルミ
ネッセンス光を電子線26の方向とイ白な一つのツノ向
に進路変更ざけ得るように、電子線26の方向と45°
の角度をなすように配置されでいる。
反射対物鏡24は2個の反射鏡を組み合Vて一体的に、
抜ぎ差し可能に構成したものである。
二個のうら一方は凹面鏡24aであり、その頂点には電
子線26を通過させる穴29aをもち、ぞの鏡面27a
が試料台25と対向しかつ試別台25とは一定距離をお
きX線マイクロアナライザの併設を可能としCいる。
他方は凸面鏡2 /l bであって、凹面鏡24.8よ
り小さく、その中心に電子I!i!26を通過さUる穴
291)をもち、凹面鏡2’ 4 aど試お1台25の
間の試r1台25に接近した位置にその鏡面27 t+
が前記鏡面27aとス・1向Jるように配置されている
凹面鏡24 aと凸面鏡24bとは、次のような条件を
満たり鏡面形状と大きさと位置関係をbつように構成さ
れている。即ら、試料台25にレットされた試料28に
電子線26が当たることにより各方向に向かって発せら
れるカソードルミネッセンスのうち凸面鏡2411の周
縁部J:り外側に出るカソードルミネッセンス31が、
四面1124 aの鏡面27aで反射されて凸面tQ 
24 t+の鏡面27b上に達し、更にここで反射され
て凹面鏡24aの中心の穴29aに向かい、ここで試別
28の面から穴26bを直接通過しC来たカソードルミ
ネッセンス32と合流し、合流した全庁のカソードルミ
ネッセンス33がX線マイクロアナライザ分析時と同じ
吸収電流mの条件下(°、観察・分析を可能とする十分
な強さをもつという条イ!1である。更に凸面鏡241
1と試別28との位置(よX線マイクロアナライザによ
るX線の分析、更には2次電子検出器による2次電子の
補集に邪魔にならない距離を有している。
ミラー23で進路変更されIこカソードルミネッセンス
33は必要によりミラー34並びにレンズ3つで進路変
更並びに集光され、分光器35で分光された後、光電子
増倍@36に入れられC波長毎に増幅され、処Iq1回
路37にa3いて電気信号に換えられて処理され、表示
!!i 1138に特定の波長(の画像や波艮分イ11
弯として表示され得るJ、うに(j4成されている。
このように41へ1戊されたカソードルミネッセンス観
察・分析装置21においては電子銃22から発けられI
c電子線2Gはミラー23を細孔を通しC通過し、凹面
鏡24a及び凸面鏡241)の穴27f1及び271+
を通過して試別台25の」二の試オ′1128に当たり
、これらよって発せられたカソードルミネッセンスは反
射対物鏡24によ・)−C集められて、X線ンイク[,
1アナライザにJ、る分析と同吸収電流耶の条イ!1下
で、観察・分析用0しな強さでミラー23に向かい、こ
こで進路変更されてミラー34に達して更に進路変更さ
れた後レンズ39で集光され、分光器35、光電子増倍
管36、処I11回路37を軽で表示装置38に鮮明な
画像等とし【表示される。反射対物鏡24 GJ試料2
8にかなり近接しUni!置するこができ、したがつC
集光立体角が大きく、集光効率がよいため、この際、電
流量を11すやす必要がな(、試別の電子線1(i傷等
も少ない。
この実施例では分光器を用いているが分光器35及び光
電子増倍管36からなる出力部△を、光電子増倍管36
のみとして、カソードルミネッセンス33の強弱により
明暗を示す画像を表;]ミ装置38上に得るように構成
づ″ることもでざる。
出力部Aとして分光器35と光電子増倍管36を組合け
たもの、及び光電子指18管36だtノのものの両方を
準備し−C一方を選択できるようトニ構成することもで
きる。
以上の説明から明らかな通りこの発明によれば、微弱な
カソードルミネッセンスを効率良く集光(゛きて試料の
電子線損傷等も少なく、かつX線マーイクロアナライザ
と同−吸収電流団の条件下で同時併用できるカソードル
ミネッセンス観察・分411装置を得ることができる。
く実験例〉 ■この発明のカソードルミネッセンスl!察・分析装置
により2 X 1 o9Aの吸収電流量で観察されたア
ルミナヒラミックスの摩擦面の試料のカソードルミネッ
センスによる画像番よ経用であった。
Q)従来の装置の第2例とし′Cあけた装置により■と
同じ吸収電流量で観察された■と同一のアルミ、LL7
ラミツクスの摩擦面の試料のカソードルミネッセンスに
よる画像は不鮮明であった。
0この発明のカソードルミネッセンスI!察・分41i
装置と同時471用した2次電子観寮分析装置により■
と同じ吸収雷流聞′c観察された■と同一の)′ルミ′
)t?ラミックスの摩擦面の試料の2次電r像は1明C
あった。
【図面の簡単な説明】
第1図は従ヌ(のカソードルミネッセンス観察・分4打
装置の断面説明図、第2図はこの発明のカソードルミネ
ッセンス観察・分析装置の構成説明図ぐある。 22・・・電子銃 23・・・ミラー 24・・・反則
文・1物It 24a−・・凹面a 24b・・・凸1
(ij GA25・・・試料台 26・・・電子線 2
7a・・・鏡面27()・・・鏡面 28・・・試$3
1 29a・・・穴29b・・・穴

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 試料と電子銃の間にミラーと反射対物鏡を配置し前記電
    子銃からの電子線を前記ミラー及び前記反射対物鏡の細
    孔を通して前記試料に黒用1ノ、前記試料からの光を前
    記反射対物鏡で集光したのち、前記ミラーで光路変更さ
    けて光取出し部に導くように構成したことを特徴とする
    カソードルミネッセンス観察・分析装置
JP122384A 1984-01-07 1984-01-07 カソ−ドルミネツセンス観察・分析装置 Pending JPS60144646A (ja)

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