JPS60172156A - エネルギ−分析装置 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は、試料よシ放出された電子やイオン等の荷電粒
子をエネルギー分析することによシ、試料の元素分析等
を行うエネルギー分析装置に関し。

特に、該エネルギー分析装置のエネルギー分解能の変更
手段に関するものである。

〔従来技術〕

一般に、エネルギー分析装置は、入射してくる荷電粒子
のエネ・ルギー分析を行うためのエネルギー分析器（例
えば静電円筒鏡面エネルギー分゛祈器即ちシリンドリカ
ルミラー型エネルギー分析器や。

静電同心半球型エネルギー分析器など）と、該エネルギ
ー分析器を通った荷電粒子を受け、増倍された電子流を
放出する電子増倍器と、該電子流を集め取るコレクター
とを有し、該コレクターの出力信号として荷電粒子のエ
ネルギー分析結果が得られるものである。

例えば、シリンドリカルミラー型エネルギー分析器では
、ある特定エネルギーを持つ荷電粒子は静電場によシ偏
向され２分析器の軸上の１点に焦点を結び、また、その
前後のエネルギーを持つ荷電粒子は、そのエネルギー差
に対応してその点を中心にした同心円状の焦点を持つよ
うな特性がある。そこで、測定の際のエネルギー幅、す
なわちエネルギー分解能は、同心円状焦点のうちの検出
にかける領域によシ決められる。

そこで、従来のエネルギー分析装置においては。

遮蔽板のアｉＪ？−チャーをその焦点位置に設置し。

そのアパーチャーの穴径を機械的に変更することによシ
、荷電粒子が電子増倍器に入る領域を変えて、エネルギ
ー分解能を変更していた。しかしながら、この方法では
、装置中心部に設置され、かつ高い位置精度を必要とす
る。アノＪ？−チャーを有する遮蔽板を、遠く真空外か
ら高精度に動かさなければならず、構造が非常に複雑と
なシ、信頼性にも問題があるという欠点があった。

以下余白 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上述した欠点を除去し、簡単な構造で
高信頼度で容易にかつ高速で、エネルギー分解能を変え
ることができるようにしたエネルギー分析装置を提供す
ることにある。

〔発明の構成〕

本発明によれば、入射してくる荷電粒子のエネルギー分
析を行うためのエネルギー分析器と、該エネルギー分析
器を通った荷電粒子を受け、増倍された電子流を放出す
る電子増倍器と、該電子流を集め取る電子収集手段とを
有し、該電子収集手段の出力信号として荷電粒子のエネ
ルギー分析結果が得られるエネルギー分析装置において
、前記電子増倍器として、荷電粒子の受面に平行な面内
における二次元方向の位置分解能を持ったまま電子増倍
が可能な電子増倍器を用いると共に、前記電子収集手段
として実質的に電子流の受面の面積を可変とした電子収
集手段を用い、これによってエネルギー分解能を変更す
ることができるようにしたことを特徴とするエネルギー
分析装置が得られる。

次に本発明について図面を参照して説明する。

〔従来例〕

まず１本発明の理解を容易にするため、第１図及び第２
図を参照して従来のエネルギー分析装置について説明す
る。

第１図は上述した従来のエネルギー分析装置を示してい
る。このエネルギー分析装置は真空容器（図示せず）内
に設けられる。第１図において。

１は静電内筒鏡面エネルギー分析器、即ちシリンドリカ
ルミラー型エネルギー分析器であシ、２はフ 狭いエネルギー幅をもφ荷電粒子の軌道を示している。

また、３は前記エネルギー分析器１を通った荷電粒子を
検出するだめの検出部である。

この検出部３は、第２図に詳細は示したように。

大きさの異なる複数個のアパーチャー４ａ、４ｂを有す
る遮蔽板４と、該遮蔽板４のアパーチャーを通った′前
記エネルギー分析器１からの荷電粒子を受け、増倍され
た電子流を放出する電子増倍器５と、該電子流を集め取
るコレクター６とを有している。電子増倍器５は、荷電
粒子の受面に平行な面内における二次元方向の位置分解
能を有していない。

この従来のエネルギー分析装置では、遮蔽板４を上下方
向（第２図囚に矢印７で示した方向）に機械的に移動さ
せて異なる穴径のアパーチャーを電子増倍器５の荷電粒
子の受面に位置ずけることによシ、荷電粒子が電子増倍
器５に入る領域を変えて、エネルギー分解能を変更して
いた。このだめ、この従来のエネルギー分析装置では、
前述したとお）、装置中心部に設置され、かつ高い位置
−精度を必要とする。アパーチャーを有する遮蔽板４を
、遠く真空外から高精度に動かさなければならず、構造
が非常に複雑となシ、信頼性にも問題があるという欠点
があった。

〔実施例〕

本発明はこの欠点を除去するためのものであシ。

以下本発明の実施例について説明する。

第３図を参照すると１本発明の第１の実施例によるエネ
ルギー分析装置における検出部３が示されている。本実
施例における検出部３も、第１図の静電円筒鏡面エネル
ギー分析器（即ち、シリンドリカルミラー型エネルギー
分析器）１を通った荷電粒子を受けるものであ不。本実
施例における検出部３は、荷電粒子の受面に平行な面内
における二次元方向の位置分解能を持ったまま電子増倍
が可能な電子増倍器８と、互に電子流の受面の面積が異
なる２つの円板状コレクター９及び１０と。

リレー接点１１．とを有している。まだ、２は前記エネ
ルギー分析器１からの狭いエネルギー幅を持つ荷電粒子
の軌道を示し、１２は前記エネルギー分析器１からの広
いエネルギー幅を持つ荷電粒子の軌道を示している。ま
た、１３は狭いエネルギー幅を持つ荷電粒子の軌道２に
対応した電子増倍器８から放出される電子の軌道を示’
Ｌ、１４は広いエネルギー幅を持つ荷電粒子の軌道１２
に対応した電子増倍器８から放出される電子の軌道を示
している。

電子増倍器８としては１例えば浜松フォトニクス社で売
られているマイクロチャンネルプレート型電子増倍器を
用いることができる。このマイクロチャンネルプレート
型電子増倍器は、ｌＯμｍ程度の径を持つ細いチューブ
が二次元的に数多く並んでおシ、この各々のチーーブが
単独の電子増倍が出来るものである。すなわち、入射面
での荷電粒子の強度分布が、電子に変換されて増幅され
。

コレクター面での電子の強度分布にそのまま、写し変え
られる。

したがって、第３図において、リレー接点１１が開状態
の時は、電子増倍器８の入射面上のコレクター９に対応
した領域に入射した荷電粒子・数。

すなわち狭いエネルギー幅を持つ荷電粒子数に対応した
信号が出力信号線１５において検出される。

また、リレー接点１１が閉状態の時は、電子増倍器８の
入射面上のコレクター１０に対応した領域に入射した荷
電粒子数、すなわち、広いエネルギー幅を持つ荷電粒子
数に対応した信号が出力信号線１５において検出される
。すなわち、リレー接点１１の開／閉によシ実質的にコ
レクターの大きさを変え、エネルギー分解能を変えるこ
とが出来る。

以上のように９本実施例は、電子増倍器として。

荷電粒子の受面に平行な面内における二次元方向の位置
分解能を持ったまま電子増倍が可能な電子増倍器８を用
いると共に、該電子増倍器８からの増倍された電子流を
集め取る電子収集手段として。

実質的に電子流の受面の面積を可変とした電子収集手段
（コレクター９，１０及びリレー接点１１を含む）を用
いることによシアエネルギー分解能を変更することがで
きるようにしたことを特徴とする。

第３図の実施例に限らず２例えば大きさの異なるコレク
ター及びリレー接点を数多く設置すれば伺段階にもエネ
ルギー分解能を変えることが出来る。まだ、コレクター
の形状も円板のみならず。

円環状でもよ＜、１だ、同一基板上に複数のコレクター
がパターン形成されたものでもよい。更に。

コレクター９，１００両方の信号を同時にデータとして
取シ込んでおき、測定後にどちらかを選択して記録する
ことも出来、このようにしても、実質的に電子流の受面
の面積を可変とした電子収集手段を達成することが出来
る。

第４図を参照すると２本発明の第２の実施例によるエネ
ルギー分析装置は、実質的に電子流の受面の面積を可変
とした電子収集手段として、電界によシミ子ビームの集
束の度合を変えることができる電子レンズ１６と２円板
状のコレクター１７とを組合せたものを用いている。ま
た、電子増倍器としては、第３図の実施例と同様に、荷
電粒子の受面に平行な面内における二次元方向の位置分
解能を持ったまま電子増倍が可能な電子増倍器８を用い
ている。

第４図において、電子増倍器８から出た電子は電子レン
ズ１６によシ投影され、コレクター１７上に結像される
。この投影の倍率を変えることによシ、電子ビーム１３
及び１４のいずれをもコレクター１７の受面いっばいに
結像させることができる。すなわち、電子レンズ１６及
びコレクターｌ７によシ、実質的に電子流の受面の面積
を可変とした電子収集手段を実現することが出来る。そ
して、電子増倍器８とこの電子収集手段とにより。

エネルギー分解能を連続的に変えることが出来る。

第４図の実施例に限らず２例えば、コレクター１７のす
ぐ前面にもう一枚の電子増倍器８を置くことも出来るし
、これを更に第４図の実施例と組み合せることも出来る
。これらの場合には、全体の電子増倍率を増加させるこ
とが出来るだけではなく、電子増倍器８の１個あたシの
出力電流密度を下げることによジ、電子増倍作用の際の
飽和現象を低減させることができる。

また、電子レンズ１６に偏向機能を持たすことによシ、
検出部３の位置精度を大幅に緩和することが出来る。す
なわち、コレクター゛１７上の投影像を位置調整するこ
とによシ、電子増倍器８上の適正焦点領域のみの信号を
コレクター１７へ投影させ、検出することが出来る。

本発明の実施に際して、静電円筒鏡面エネルギー分析器
１は必ずしも、完全な円筒型である必要はなく、一部に
切欠きがあっだシ、半円筒型であってもよい。更に、エ
ネルギー分散を１段で行うシングルノＲス型のみでなく
、２段にて行うダブルパス型でもよい。

またｐ検出部３のコレクター９，１０．１７は完全な円
状である必要はなく、その他の形状１例えば円環形状で
あってもよい。特に、静電円筒鏡面エネルギー分析器１
への荷電粒子の入射開き角が大きい時は２本来の焦点の
手前に円環状の最小錯乱面が存在することが知られてい
るので、この場合には円環状コレクターが有利となる。

更に。

検出部３の検出過程において、螢光面による電子から光
子への変換過程を入れると共に光電面たよる光子から電
子への変換過程を入れること、まだコレクターとして光
に感じる素子を使うことも出来る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば２機械的に動く機構
を必要とせず、容易にかつ高速でエネルギー分解能を変
えることが出来る。更に１本発明によれば、構造が簡単
となシ、低価格かつ高信頼性が実現する１部品点数が減
シ、真空性能が向上する。測定を中断することなく、エ
ネルギー分解能を変えることが出来る。コンピー−ター
等を併用して測定条件や検出ピークに応じて自動的に適
切なエネルギー分解能を選ぶことが出来る等の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のエネルギー分析装置の概略構成を示した
正面図である。第２図は第１図のエネルギー分析装置に
おける検出部を示し、（４）は検出部の側面図、ω）は
検出部の正面図である。第３図は本発明の第１の実施例
によるエネルギー分析装置の検出部を示し、（Ａ）は側
面図、（Ｂ）は正面図である。 第４図は本発明の第２の実施例によるエネルギー分析装
置の検出部を示した正面図である。 １・・・静電円筒鏡面エネルギー分析器、２・・・狭い
エネルギー幅を持つ荷電粒子の軌道、３・・・検出部。 ４・・・遮蔽板、４ａ及び４ｂ・・・アノ４−チャー、
５・°。 電子増倍器、６・・・コレクター、８・・・二次方向の
位置分解能を持ったまま電子増倍が可能な電子増倍器、
９及びｌＯ・・・コレクター、１１・・・リレー接点。 １２・・・広いエネルギー幅を持つ荷電粒子の軌道。 １３及び１４・・・荷電粒子の軌道２及び１２に対応し
た電子増倍器８から放出される電子の軌道。 １６・・・電子レンズ、１７・・・コレクター。 第１図 （Ａ） （Ａ）（β） 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入射してくる荷電粒子のエネルギー分析を行うだめ
   のエネルギー分析器と、該エネルギー分析器を通った荷
   電粒子を受け、増倍された電子流を放出する電子増倍器
   と、該電子流を集め取る電子収集手段とを有し、該電子
   収集手段の出力信号として荷電粒子のエネルギー分析結
   果が得られるエネルギー分析装置において、前記電子増
   倍器として°、荷電粒子の受面に平行な面内における二
   次元方向の位置分解能を持ったまま電子増倍が可能な電
   子増倍器を用いると共に、前記電子収集手段として実質
   的に電子流の受面の面積を可変とした電子収集手段を用
   い。 これによってエネルギー分解□能を変更するととができ
   るようにしたことを特徴とするエネルギー分析装置。