JPH0339724Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上に利用分野） 本考案は、試料に対して低速の電子線を二次元
的に走査しながら試料表面から放出されるオージ
エ電子を検出することにより、特定元素の二次元
分布像を得る走査オージエ電子分光分析装置に関
する。

（従来技術） 一般に、走査オージエ電子分光分析装置
（SAM）において、特定元素の二次元分布像を得
るには、オージエ電子のエネルギ選別を行うアナ
ライザの印加電圧を特定元素の検出に敵した所定
の値に設定する必要がある。そのためには、予め
分析対象となる元素を含む標準試料などを用いて
アナライザ電圧Ｖを走査し、第１図に示すような
オージエスペクトルを求めた後、特定元素の検出
ピークP₁（またはP₂）が得られるアナライザ電圧
V_A1（またはV_A2）を決定する。

（従来技術の課題） ところで、第１図に示したオージエスペクトル
は、次のような特徴を有する。すなわち、オージ
エ電子を得るための励起源は低速電子線であるた
め、オージエ電子の他に二次電子線が多量に放出
される。したがつて、本来信号Ｉには、本来必要
なオージエ電子に基づいオージエ信号成分A₁，
A₂、……の他に、二次電子線に起因するバツク
グラウンド信号成分B₁，B₂，……が存在し、か
つ、さのバツクグラウンド信号成分B₁，B₂，…
…の占める割合が大きい。したがつて、このまま
検出信号Ｉを増幅すると、バツクグラウンド信号
成分B₁，B₂，……も増幅されることになつて大
きなダイナミツクレンジを有する増幅器が必要と
なる。しかも、増幅後にバツクグラウンド信号成
分B₁，B₂，……を除去してオージエ信号成分A₁，
A₂，……のみを取り出すには多くの困難さを伴
う。そのため、従来技術では、ロツクイン増幅器
を適用してバツクグラウンド信号成分B₁，B₂，
……を除いたオージエ信号成分A₁，A₂，……の
みが得られるようにしている。すなわち、検出信
号Ｉに対して10KHz程度の交流信号を付加してこ
の信号を変調し、これを同期検波して第２図に示
すような微分出力を求める。この微分出力により
分析対象元素に対応するアナライザ電圧V_Aを決
定することができる。そして、アナライザ電圧
V_Aを特定元素の検出ピークに対応する電圧V_A1
（あるいはV_A2）に固定した後、電子線を二次元
走査しつつオージエ電子を検出器で検出し、その
検出信号Ｉをロツクイン増幅器を介して輝度変調
信号としてCRTに出力するようにしている。

このようにすれば、バツクグラウンド信号成分
B₁，B₂，……を有効に除くことができるが、し
かし、ロツクイン増幅器から出力されるオージエ
信号成分たとえばA′₁の信号レベルか小さいので、
蛍光塗料等を塗布したCRT画面上に特定元素の
二次元分布像を表示するには、遅い速度でラスタ
走査を行わねばならず、このため、画像形成時間
が長くなる等の不具合がある。

この不具合を解消するため、コンピユータを適
用し、検出信号Ｉのレベルをロツクイン増幅器を
介することなく直接コンピユータに記憶させてバ
ツクグラウンド信号成分B₁，B₂，……を除去す
ることも試みられている。しかしながら、分析試
料が異なれば、そのたびにバツクグラウンド信号
成分B₁，B₂，……のレベルや形状も異なつたも
のとなるので、分析試料ごとにバツクグラウンド
信号成分を除く補正が必要になつて、分析手順が
非常に複雑になるという問題がある。

（課題を解決するための手段） アナライザ電圧を走査して得られるオージエス
ペトクル（第１図参照）に着目すると、特定元素
に対応する検出ピークのレベルはその試料中の元
素含有量によつて変化し、また、バツクグラウン
ド信号成分B₁，B₂，……のレベルも試料ごとに
変動する。しかしながら、検出信号に含まれるオ
ージエ信号成分A₁，A₂，……が示すピークの位
置は元素固有のものである。さらに、このオージ
エ信号成分A₁，A₂，……のピーク幅も元素固有
のものであつて、バツクグラウンド信号成分B₁，
B₂，……の大きさや元素含有量によつて影響さ
れることなく殆ど一定である。

本考案は、かかる事実に着目してなされたもの
であつて、検出信号に含まれるバツクグラウンド
信号成分を有効に取り除いて必要なオージエ信号
成分のみを取り出せるようにし、これによつて、
信号レベルが大きく、高速走査が可能で試料に含
まれる特定元素の二次元分布像が鮮明に得られる
ようするものである。

そのため、本考案では、試料表面から低速の電
子線励起により放出されるオージエ電子のエネル
ギを選別するアナライザと、このアナライザでエ
ネルギ選別されたオージエ電子を検出する検出器
と、この検出器からの検出信号に基づく画像を表
示するCRTとを備え、前記電子線の二次元走査
に基づいて試料に含まれる特定元素の分布像を表
示するようにした走査オージエ電子分光分析装置
において、次の構成を採る。

すなわち、本考案の走査オージエ電子分光分析
装置では、 CRTの水平走査信号の帰線消去期間において
予めアナライザ電圧を走査して得られる元素固有
のオージエ信号成分に基づく検出ピークの近傍部
分に対応する第１アナライザ電圧の設定するとと
もに、前記第１アナライザ電圧の設定に同期して
スイツチ信号を出力する一方、水平走査信号の水
平走査期間において特定元素のピーク位置に対応
する第２アナライザ電圧に設定する同期切換手段
と、 この同期切換手段からの前記スイツチ信号に応
答して前記検出器からの検出信号をオン・オフす
るスイツチ、このスイツチに接続されて前記検出
信号を充電するコンデンサからなる記憶手段と、 前記記憶手段から与えられるバツクグラウンド
相殺信号のレベルと前記検出器から与えられられ
る検出信号のレベルとを比較し、その両者のレベ
ル差を輝度変調信号として前記CRTへ出力する
出力手段とを備えている。

（作用） 上記構成において、アナライザ電圧を走査して
得られる検出信号に含まれる特定元素に対応する
オージエ信号成分のピーク位置とピーク幅は元素
固有のものであつて、バツクグラウンド信号成分
の大きさや元素含有量によつて影響されることな
く一定であるから、予め、検出ピークのピーク位
置に対応する第２アナライザ電圧、ならびにピー
クの裾野の部分に対応する第１アナライザ電圧を
それぞれ決定して同期切換手段にプリセツト値と
して与えておく。

特定元素の二次元分布像を得る場合には、同期
切換手段が、CRTの水平走査信号の帰線消去期
間内に第１アナライザ電圧を設定し、さらに、同
期切換手段は、これらの第１アナライザ電圧の設
定に同期して記憶手段のスイツチに対してスイツ
チ信号を出力する一方、CRTの水平走査期間で
は特定元素のピーク位置に対応する第２アナライ
ザ電圧に設定する。

スイツチは、同期切換手段からのスイツチ信号
に応答して検出器からの検出信号をオン・オフ
し、検出信号がコンデンサに充電される。

次に、CRTの水平走査期間内になると、同期
切換手段によつてアナライザ電圧が特定元素のオ
ージエ信号成分のピーク位置に対応する第３アナ
ライザ電圧に設定されるので、このアナライザ電
圧の下で得られる検出信号と記憶手段から与えら
れるバツクグラウンド相殺信号とが共に出力手段
に加えられる。出力手段は両者のレベルを比較
し、そのレベル差を輝度変調信号としてCRTに
出力する。

これにより、CRTのラスター走査ごとにオー
ジエ電子の検出信号に含まれるバツクグラウンド
信号成分が除去され、必要なオージエ信号成分の
みが抽出される。そして、この信号レベルの大き
いオージエ信号がCRTに対して輝度変調信号と
して加えられることになる。

（実施例） 第３図は、本考案の実施例に係る走査オージエ
電子分光分析装置の要部な示す構成図である。同
図において、符号１はアナライザ８でエネルギ選
別された特定元素のオージエ電子を検出する検出
器で、この検出器１から出力される検出信号Ｉに
は、本来必要なオージエ電子に基づくオージエ信
号成分の他に二次電子に起因するバツクグラウン
ド信号成分が含まれている。２は検出器１からの
検出信号Ｉに基づいて特定元素の二次元分布像を
表示するための画像形成装置であり、検出信号Ｉ
に含まれるバツクグラウンド信号成分のみを記憶
する記憶手段３と、検出信号Ｉからバツクグラウ
ンド信号成分を除いたオージエ信号成分のみを出
力する出力手段４とを備える。そして、記憶手段
３は、後述する同期切換手段９から与えられる第
１、第２スイツチ切換信号の応答して検出器１か
らの検出信号をオン・オフする第１、第２スイツ
チS₁，S₂，この両スイツチS₁．S₂にそれぞれ接続
されて検出信号を充電する第１、第２コンデンサ
C₁，C₂および両コンデンサC₁，C₂の充電電圧の
平均値をとつてその平均出力をバツクグラウンド
相殺信号として出力する出力レベル調整回路とし
ての各抵抗R₁，R₂，R₃から構成されている。ま
た、出力手段４は、記憶手段２から与えられるバ
ツクグラウンド相殺信号のレベルと検出器１から
与えられられる検出信号Ｉのレベルとを比較し、
その両者のレベル差を輝度変調信号として図外の
CRTに出力するものであつて、そして、差動増
幅器６の正相入力端子（＋）の記憶手段３の一端
が、また、逆相入力端子（−）に検出器１からの
信号路５の一端がそれぞれ接続されている。

また、９はCRTの水平走査信号の帰線消去期
間内にアナライザ８の電圧を走査して得られる検
出信号に含まれる元素固有のオージエ信号成分に
基づく検出ピークの両端部分にそれぞれ対応する
第１、第２アナライザ電圧V_A1，V_A2を交互に切
り換えるとともに、前記第１、第２アナライザ電
圧の切り換えに同期して第１、第２スイツチ切換
信号を前記第１、第２スイツチS₁，S₂にそれぞれ
出力する一方、前記CRTの水平走査期間では特
定元素のピーク位置に対応する第３アナライザ電
圧V_A3に設定する同期切換手段である。

なお、１０は検出器１の出力部に接続されたロ
ツクイン増幅器である。

次に、上記構成を有する走査オージエ電子分光
分析装置により、特定元素の二次元分布を得る場
合の作用について説明する。

特定元素の二次元分布像を得るには、オージエ
電子のエネルギ選別を行うアナライザ８の印加電
圧を特定元素のオージエ電子のピーク検出に適し
た所定の値に設定する必要がある。そのために
は、予め分析対象となる元素を含む標準試料など
を用いて、特定元素のオージエ電子が検出される
所定のエネルギ範囲にわたつてアナライザ８の電
圧Ｖを走査する、そして、これに応じて検出器１
で検出される検出信号Ｉ（積分出力）をロツクイ
ン増幅器１０を通した後、その出力信号Ｊを
CRTに表示する。検出器１から出力される検出
信号Ｉは、たとえば、第４図ｂに示すような信号
波形であるが、これがロツクイン増幅器１０を通
ると、第４図ａに示すような信号波形となる。

ここで、第４図ｂに示すオージエスペトクルに
着目すると、検出信号Ｉが示す検出ピークP₁の
レベルｄは試料に含まれる元素の含有量およびバ
ツクグラウンド信号成分のレベルによつて変化
し、また、バツクグラウンドのレベルb₁，b₂，b₃
自体も試料の種類によつて変動する。しかしなが
ら、検出信号Ｉに含まれるオージエ信号成分が示
すピークP₁の位置V_A3自体は元素固有のものであ
つて変動しない。さらに、このオージエ信号成分
のピーク幅（＝V_A2−V_A1）も変わらないから、
両端の裾野部分の位置V_A1，V_A2も元素固有のも
のであつて、バツクグラウンド信号成分の大きさ
や元素含有量によつて変動することなく殆ど一定
である。

そこで、第４図ａに示すロツクイン増幅器１０
の信号波形に基づいて、各アナライザ電圧V_A1，
V_A2，V_A3をそれぞれ決定し、これらの各アナラ
イザ電圧V_A1，V_A2，V_A3を同期切換手段９にプリ
セツト値として与えておく。

そして、CRTの画像表示を分析対象となる特
定元素の二次元分布像の表示モードに切り換え
る。すると、試料表面上を低速電子線が二次元走
査される一方、同期切換手段９は、第５図に示す
ように、CRTの水平同期信号V_Sの水平走査期間
t₂ではアナライザ電圧V_Aを特定元素のピーク位
置に対応する第３アナライザ電圧V_A3に設定し、
また、水平帰線消去期間t₁では第１アナライザ電
圧V_A1とA₁と、第２アナライザ電圧V_A2とに交互
に切り換える。しかも、同期切換手段９は、これ
らの第１、第２アナライザ電圧V_A1，V_A2の切り
換えに同期して記憶手段３の第１、第２スイツチ
S₁、S₂に対して第１、第２スイツチ切換信号を出
力する。

この信号に応答して、第１スイツチS₁は、一方
のアナライザ電圧V_A1に設定された場合にのみオ
ンとなる。また第２スイツチS₂は、他方のアナラ
イザ電圧V_A2に設定された場合にのみオンとな
る。また、水平走査期間t₂では、両スイツチS₁，
S₂は共にオフとなる。したがつて、CRTの水平
帰線消去期間t₁中は、第４図ｂに示すように、ま
ず、同期間t₁の前半において、検出器１からは、
ピークP₁の一方端の第１アナライザ電圧V_A1に対
応したほぼバツクグラウンド信号成分からなる検
出信号I₁が出力される。この出力タイミングで
は、第１スイツチS₁がオンしているので、その検
出信号I₁の信号レベルb₁が第１コンデンサC₁に記
憶される。続いて、同期間t₁の後半においては、
検出器１からは、ピークP₁の他方端の第２アナ
ライザ電圧V_A2に対応したほぼバツクグラウンド
信号成分からなる検出信号I₂が出力される。この
出力タイミングでは、第２信号S₂がオンしている
ので、その検出信号I₂の信号レベルb₂が第２コン
デンサC₂に記憶される。そして、各信号レベル
b₁，b₂がそれぞれのコンデンサC₁，C₂に記憶され
ると、差動増幅器６の正相入力端子（＋）に対し
ては、両コンデンサC₁，C₂の充電電圧の平均値
をとつた平均出力b₃（これは記憶手段３の各抵抗
R₁，R₂，R₃により調整される）がバツクグラウ
ンド相殺信号として出力される。なお、記憶手段
３の各コンデンサC₁，C₂に充電中、各検出信号
I₁，I₂は、信号路５から差動増幅器６の逆相入力
端子（−）に加えられるが、記憶手段３の出力と
のレベル差が無いので、差動増幅器６からCRT
には何等信号が出力されない。

CRTの水平同期信号V_Sが水平走査期間t₂にな
ると、アナライザ電圧は、分析対象となる特定元
素のピークに対応する第３アナライザ電圧V_A3に
設定される。したがつて、水平走査期間t₂中、検
出器１から出力される検出信号I₃のレベルは、分
析対象となる元素が存在する箇所では第４図ｂの
符号ｄで示す高さとなる。この検出信号I₃には、
バツクグラウンド信号成分b₃が重畳されている。
記憶手段３の両スイツチS₁，S₂は、水平走査期間
t₂中は、共にオフになつているので、上記の検出
信号I₃は、信号路５からそのまま差動増幅器６の
逆相入力端子（−）に入力される。これに対して
差動増幅器６の正相入力端子（＋）には、水平帰
線消去期間t₁に記憶された各バツクグラウンド信
号成分b₁，b₂に基づく平均入力b₃がバツクグラウ
ンド相殺信号として既に加えられている。したが
つて、差動増幅器６からは、検出信号I₃のピーク
のレベルｄからバツクグラウンド相殺信号のレベ
ルb₃を差し引いたもの、すなわち、両者のレベル
差a₃（＝ｄ−b₃）がオージエ信号成分として得ら
れる。分析対象となる試料や、試料表面上を二次
元走査される低速電子線の照射位置によつてバツ
クグラウンド信号成分b₁，b₂，b₃のレベルは変化
するが、上記のように、検出信号I₃のピークのレ
ベルｄからバツクグラウンド相殺信号のレベルb₃
を差し引くので、オージエ信号成分a₃のみが抽出
される。そして、このオージエ信号成分a₃が
CRTに対して輝度変調信号として加えられる。
このため、CRTには、バツクグラウンド信号成
分を除いたオージエ信号成分a₃のみに基づく特定
元素の二次元走査像が表示されることになる。

なお、本実施例においては、記憶手段３のスイ
ツチS₁，S₂とコンデンサC₁，C₂を各２個ずつ設
けたが、検出信号Ｉのバツクグラウンド信号成分
がアナライザ電圧V_Aに対してごく僅かしか変化
しない場合には、片方のみ設けることもできる。
その際、CRTの水平帰線消去期間t₁中、アナラ
イザ電圧V_Aは、ピークP₁端の電圧V_A1，V_A2のい
ずれか一方に保持される。

（考案の効果） 本考案によれば、試料表面上を低速電子線を走
査して特定元素の二次元分布像を得る場合に、
CRTの水平帰線期間ごとに検出信号に含まれる
バツクグラウンド信号レベルが求められるので、
CRTの水平走査期間には、オージエ電子の検出
信号からバツクグラウンド信号成分を除いたオー
ジエ信号成分のみを取り出すことができる。した
がつて、信号レベルが大きく、また変調波を含ま
ないので高速走査が可能となるため、鮮明な特定
元素の二次元分布像を得ることができる。さら
に、コンピユータで処理するのではないので、安
価に実現できるという実用上優れた効果が発揮さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は走査オージエ電子分光分析装置で得ら
れるオージエスペクトルの検出信号の特性図、第
２図はロツクインアンプの微分出力信号波形を示
す特性図、第３図は本考案の実施例に係る走査オ
ージエ電子分光分析装置の要部を示す構成図、第
４図はアナライザ電圧の設定のための説明図、第
５図はCRTの水平同期信号とアナライザ電圧の
切り換えタイミングの関係を示すタイミングチヤ
ートである。 １……検出器、２……画像形成装置、３……記
憶手段、４……出力手段、８……アナライザ、９
……同期切換手段、Ｉ……検出信号、V_A……ア
ナライザ電圧、V_S……水平同期信号。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 試料表面から低速の電子線励起により放出され
   るオージエ電子のエネルギを選別するアナライザ
   と、このアナライザでエネルギ選別されたオージ
   エ電子を検出する検出器と、この検出器からの検
   出信号に基づく画像を表示するCRTとを備え、
   前記電子線の二次元走査に基づいて試料に含まれ
   る特定元素の分布像を表示するようにした走査オ
   ージエ電子分光分析装置において、 前記CRTの水平走査信号の帰線消去期間にお
   いて予めアナライザ電圧を走査して得られる元素
   固有のオージエ信号成分に基づく検出ピークの近
   傍部分に対応する第１アナライザ電圧を設定する
   とともに、前記第１アナライザ電圧の切り換えに
   同期してスイツチ信号を出力する一方、水平走査
   信号の水平走査期間において特定元素のピーク位
   置に対応する第２アナライザ電圧に設定する同期
   切換手段と、 この同期切換手段からの前記スイツチ信号に応
   答して前記検出器からの検出信号をオン・オフす
   るスイツチ、このスイツチに接続されて前記検出
   信号を充電するコンデンサとからなる記憶手段
   と、 前記記憶手段から与えられるバツクグラウンド
   相殺信号のレベルと前記検出器から与えられられ
   る検出信号のレベルとを比較し、その両者のレベ
   ル差を輝度変調信号として前記CRTへ出力する
   出力手段と、 を備えていることを特徴とする走査オージエ電子
   分光分析装置。