JPH04284344A - 同心半球型電子エネルギー分光器による多重検出法 - Google Patents

同心半球型電子エネルギー分光器による多重検出法

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JPH04284344A
JPH04284344A JP3049602A JP4960291A JPH04284344A JP H04284344 A JPH04284344 A JP H04284344A JP 3049602 A JP3049602 A JP 3049602A JP 4960291 A JP4960291 A JP 4960291A JP H04284344 A JPH04284344 A JP H04284344A
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JP
Japan
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detectors
detection method
energy
value
electron energy
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Withdrawn
Application number
JP3049602A
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English (en)
Inventor
Satoru Sekine
関根哲
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/44Energy spectrometers, e.g. alpha-, beta-spectrometers
    • H01J49/46Static spectrometers
    • H01J49/48Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter
    • H01J49/484Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter with spherical mirrors

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、同心半球型電子エネル
ギー分光器を用いて電子のエネルギー分光を行う場合の
検出感度を上げる方法に関し、特に、同心半球型電子エ
ネルギー分光器の入射レンズ系により分光電子を一定の
比率で減速する一定減速率モードで分光検出する際に多
重検出法による計数率の向上を図る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】同心半球型電子エネルギー分光器(以下
、HSAと言う。)は、光電子分光装置(ESCA)や
オージェ電子分光装置(AES)等の表面分析機器のア
ナライザーとして広く用いられている。HSAは、通常
、図1に概略の構成を示すように、入射レンズ系1と球
面アナライザー部2とから構成されており、入射レンズ
系1は、試料Sより放出された電子を必要なレベルまで
減速しかつその電子を球面アナライザー部2の入口に設
けられた入射スリット3へ収束させる作用をする。球面
アナライザー部2は、入射スリット3を通過した電子を
エネルギー分別して、これを検出器4で受けて取り出す
ものである。
【0003】HSAの検出感度を上げるために、検出器
4としてエネルギー分散方向に複数の検出器を並べたも
のを用いる、多重検出法が行われている。これは、エネ
ルギー分散方向の複数の検出器により異なるエネルギー
の電子を同時に検出し、それぞれの検出器で検出された
電子強度をそのエネルギーに対応したデータ格納領域へ
加算して行くことにより、通常の測定法よりS/N比の
良いスペクトルを得ることができる方法である。
【0004】ところで、HSAの制御には、一定分析エ
ネルギー(Constant  Analyzing 
 Energy:CAE)モードと一定減速率(Con
stant  Retarding  Ratio:C
RR)モードの2つがある。上記のような多重検出法に
は、通常CAEモードが用いられる。CAEモードでは
、入射スリット3へ収束される電子のエネルギーが一定
の値(Pass  energy:Ea )になるまで
入射レンズ系1で減速した後、球面アナラシザー部2内
に導く。したがって、分光エネルギーの調節は、この減
速量を変えることにより行う。CAEモードでは、図4
に模式的に示したように、等間隔で設置された複数の検
出器4が検出する電子エネルギーは、隣接検出器間でΔ
Eずつ異なり、ΔEの値はほぼ一定とみなせる。例えば
、ある設計条件の下では、Ea =100eVのときΔ
E=1eVとすると、分光エネルギー値を入射レンズ系
1での減速量を変えながら1eVずつ送って行くと、図
5に示すように、どの検出器もエネルギー軸上で同じ足
跡をたどることができる(図5において、■のときの各
検出器の位置は、前回■の各検出器の位置に対して検出
器間の間隙分だけ右へズラした位置になる。)。したが
って、検出器間のエネルギーのズレを考慮して、各検出
器で測定されたデータをそのエネルギーに対応したデー
タ格納領域(スペクトル格納バッファ)へ順に加算する
ことにより、1本のスペクトルを得ることができる。こ
のようにして、使用する検出器の数に比例して計数率を
増加することができ、検出感度を上げることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CRR
モードでは事情が異なる。CRRモードでは、入射レン
ズ系1による分光電子の減速は、その運動エネルギーに
対して入射スリット3へ収束する電子のエネルギーが一
定の比率となるように行われる。エネルギー軸上で検出
スペクトルを変えるためには、球面アナライザー部2の
内球5と外球6の間に印加する電圧を変更するが、この
印加電圧を変化させると、図6に模式的に示すように、
分光エネルギーが小さいときは検出器間のエネルギー間
隔は実効的に小さく、逆に、分光エネルギーが大きいと
きは検出器間のエネルギー間隔は大きくなる。このため
、各検出器は、エネルギー軸上を図5のCAEモードの
場合のように同じ足跡をたどることができず、図5のよ
うな単純シフト加算により1本のスペクトルを得ること
はできない。したがって、CRRモードでは多重検出に
よるメリットを享受することができない。
【0006】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、同心半球型電子エネルギー分
光器を用いてその入射レンズ系により分光電子を一定の
比率で減速する一定減速率モードで分光検出する際に、
多重検出法による計数率の向上を図る方法を提供するこ
とである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の同心半球型電子エネルギー分光器による多重検出法
は、エネルギー分散方向に等間隔で配置された複数の検
出器を備えた同心半球型電子エネルギー分光器を用いて
、その入射レンズ系により分光電子を一定の比率で減速
する一定減速率モードで分光検出する際に、複数の検出
器の中央の位置における検出値を、各検出器で測定され
た値に最も良く適合する適合多項式を求め、その式の対
応する位置の値とすることを特徴とする方法である。
【0008】
【作用】本発明のおいては、複数の検出器の中央の位置
における検出値を、各検出器で測定された値に最も良く
適合する適合多項式を求め、その式の対応する位置の値
とするので、CRRモードでも多重検出法によるS/N
比向上のメリットを享受できるようになる。S/N比は
、使用する検出器の数の平方根倍だけ改善される。
【0009】
【実施例】次に、本発明の同心半球型電子エネルギー分
光器による多重検出法の実施例について、図面を参照に
しながら説明する。図2にこの方法を実施するための構
成の主要部を示す。図1のHSAの球面アナライザー部
2の出口に、エネルギー分散方向に沿って一定間隔で複
数の検出器4を設置する。各検出器4からの信号は、プ
リアンプを介して、それぞれ演算器10に入力される。 演算器10においては、全検出器4の検出強度値から、
多重検出器4の中央の検出器において検出されるべき強
度値を計算して出力する。
【0010】この中央値を計算する原理を図3の説明図
を参照して説明する。いま、5個の検出器で測定された
強度値がそれぞれI−2、I−1、I0 、I+1、I
+2であるとする。I0が中央の検出器て測定された値
である。これらの値に最も良く適合する2次曲線を定め
、I0 と同じエネルギー値での2次曲線の値I0 ’
 を求める。直接測定されたI0 に比べて、計算値I
0 ’ は5倍多い信号量から決められたものであり、
S/N比が51/2 倍改善される。したがって、I0
 の代りにI0 ’ を採用してスペクトルを形成すれ
ば、S/N比の良いスペクトルが得られる。
【0011】上記の適合2次曲線の中央値を計算する簡
便な方法は、サヴィツキー(A.Savitzky)と
ゴレイ(M.J.E.Golay)により提案されてい
る(Ana.Chem.36(1964)pp.162
7〜1639)。これは、計測されたそれぞれの信号強
度に対応する例えば表−1(2次、3次の係数)に示し
たような係数kn (この場合、データ点数5のk−2
、k−1、k0 、k+1、k+2)を掛け、それらの
総和をとり、これを規格化定数N(この場合、35)で
割って、適合2次曲線の中央値を求めるものである。
【0012】 表−1    係数kn  データ点数   25   23    21    
19   17    15   13   11  
  9    7    5−12        −
253  −11        −138  −42−10  
       −33  −21  −171−09 
         62   −2   −76  −
136−08         147   15  
   9   −51  −21 −07      
   222   30    84    24  
 −6   −78 −06         287
   43   149    89    7   
−13  −11−05         342  
 54   204   144   18    4
2    0  −36 −04         3
87   63   249   189   27 
   87    9    9  −21−03  
       422   70   284   2
24   34   122   16   44  
 14   −2 −02         447 
  75   309   249   39   1
47   21   69   39    3   
−3  −01         462   78 
  324   264   42   162   
24   84   54    6   12   
00         467   79   329
   269   43   167   25   
89   59    7   17   01   
      462   78   324   26
4   42   162   24   84   
54    6   12   02        
 447   75   309   249   3
9   147   21   69   39   
 3   −3   03         422 
  70   284   224   34   1
22   16   44   14   −2  0
4         387   63   249 
  189   27    87    9    
9  −21 05         342   5
4   204   144   18    42 
   0  −36  06         287
   43   149    89    7   
−13  −11 07         222  
 30    84    24   −6   −7
8  08         147   15   
  9   −51  −21  09       
   62   −2   −76  −136 10
         −33  −21  −171 1
1        −138  −42 12    
    −253  規格化 定数N     5175  805  3059  
2261  323  1105  143  429
  231   21   35                          
                         
                。
【0013】したがって、図2に示した演算器10の中
味として、例えば、■サヴィツキー・ゴレイの重畳係数
と規格化定数を具備し、■各検出器の測定強度値と対応
する係数との積をとり、■積の総和及び総和を規格化定
数で規格化し、これを出力する、機能を備えることによ
り、CRRモードでも多重検出によるS/N比向上のメ
リットが享受できる。
【0014】なお、この方法において、各検出器間にゲ
インの“バラツキ”があると、誤差の原因となるので、
バラツキが大きい場合には、測定強度値と係数の積をと
る前にゲインの補正が必要となる。いま、中央の検出器
のゲインをG0 として、両端に配置された検出器のゲ
インをG+i及びG−iとするとき、それぞれの検出強
度I+i及びI−iに対し、次の補正を行った後に適合
値の計算を行えばよい。
【0015】I+i→(G0 /G+i)I+iI−i
→(G0 /G−i)I−i また、適合関数は2次曲線では限らずn次曲線でもよい
。一般に、曲線の次数が高い方が精度が上がる。さらに
、多重検出器4により得られた強度値から、その中央の
値を求めるには、上記のサヴィツキー・ゴレイの方法に
よらず、他の適合多項式による方法によってもよい、例
えば、最小自乗法によってもよいのはもちろんである。
【0016】以上のようにして、エネルギー軸上を順次
走査しながらその時々の中央値を求めることにより、S
/N比のよいスペクトルを得ることができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の同心半球
型電子エネルギー分光器による多重検出法によると、複
数の検出器の中央の位置における検出値を、各検出器で
測定された値に最も良く適合する適合多項式を求め、そ
の式の対応する位置の値とするので、CRRモードでも
多重検出法によるS/N比向上のメリットを享受できる
ようになる。S/N比は、使用する検出器の数の平方根
倍だけ改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】同心半球型電子エネルギー分光器の概略の構成
を示す図である。
【図2】本発明の多重検出法を実施するための構成の1
例の主要部を示す図である。
【図3】全検出器の検出強度値から中央の強度値を計算
する原理の説明図である。
【図4】等間隔で設置された複数の検出器の検出エネル
ギーに関する模式図である。
【図5】CAEモードにおける多重検出法を説明するた
めの図である。
【図6】CRRモードにおいて検出エネルギーを変更す
ると検出器間のエネルギー間隔が変化することを示すた
めの図である。
【符号の説明】
S…試料 1…入射レンズ系 2…球面アナライザー部 3…入射スリット 4…検出器 5…内球 6…外球 10…演算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  エネルギー分散方向に等間隔で配置さ
    れた複数の検出器を備えた同心半球型電子エネルギー分
    光器を用いて、その入射レンズ系により分光電子を一定
    の比率で減速する一定減速率モードで分光検出する際に
    、複数の検出器の中央の位置における検出値を、各検出
    器で測定された値に最も良く適合する適合多項式を求め
    、その式の対応する位置の値とすることを特徴とする同
    心半球型電子エネルギー分光器による多重検出法。
JP3049602A 1991-03-14 1991-03-14 同心半球型電子エネルギー分光器による多重検出法 Withdrawn JPH04284344A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0772102A (ja) * 1993-09-03 1995-03-17 Jeol Ltd 電子エネルギー分析器
JP2008020386A (ja) * 2006-07-14 2008-01-31 Jeol Ltd オージェ電子分光による化学状態分析法及び装置
JP2012002775A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Jeol Ltd オージェ像収集方法及び装置
JP2016170015A (ja) * 2015-03-12 2016-09-23 日本電子株式会社 電子分光装置および測定方法
JP2017204425A (ja) * 2016-05-13 2017-11-16 日本電子株式会社 電子分光装置および測定方法

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