JPH0581875B2 - - Google Patents
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- JPH0581875B2 JPH0581875B2 JP1185843A JP18584389A JPH0581875B2 JP H0581875 B2 JPH0581875 B2 JP H0581875B2 JP 1185843 A JP1185843 A JP 1185843A JP 18584389 A JP18584389 A JP 18584389A JP H0581875 B2 JPH0581875 B2 JP H0581875B2
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- JP
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- energy
- spherical
- charged particle
- particle beam
- analyzer
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/44—Energy spectrometers, e.g. alpha-, beta-spectrometers
- H01J49/46—Static spectrometers
- H01J49/48—Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter
- H01J49/484—Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter with spherical mirrors
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- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は荷電粒子ビームのエネルギーを分析す
る装置に関し、詳細には、荷電粒子ビームのエネ
ルギーの球状ミラー分析器に関する。
る装置に関し、詳細には、荷電粒子ビームのエネ
ルギーの球状ミラー分析器に関する。
本発明は光、Ｘ線およびオージエ電子分光技
術、特にラスター分光分析を使用して固形物の表
面を調査するための新規な電子分光計の製造に最
も有利に使用することができる。
術、特にラスター分光分析を使用して固形物の表
面を調査するための新規な電子分光計の製造に最
も有利に使用することができる。
また、本発明は、例えば後方散乱イオンのエネ
ルギーを分析することによる固形物のイオン質量
分光法における荷電粒子ビームの他のエネルギー
分析に適している。
ルギーを分析することによる固形物のイオン質量
分光法における荷電粒子ビームの他のエネルギー
分析に適している。
現在のところ、固体状態物理学の開発には、そ
の調査方法の改良を必要としている。電子分光法
では、二次電子のエネルギーおよび角方向分布を
測定する際の感度および精度を高めること、およ
びエネルギー分析器が分析要素として機能する電
子分光計の使用によつて試験物のミクロ走査領域
を増大することが一般に必要である。
の調査方法の改良を必要としている。電子分光法
では、二次電子のエネルギーおよび角方向分布を
測定する際の感度および精度を高めること、およ
びエネルギー分析器が分析要素として機能する電
子分光計の使用によつて試験物のミクロ走査領域
を増大することが一般に必要である。
固体状態ミクロ電子技術に関する製造方法の急
速の発展により、異なる製造段階におけるウエー
ハおよび集積回路の表面構造の敏速かつ正確な品
質管理を必要としている。使用技術のうちの１つ
は定常波の利用に基づく回折Ｘ線光電子分光法で
ある。このような方法において、使用する単色Ｘ
線の強さ、要するに突出光電子の密度は非常に小
さいので、分析時間を数10時間から数分まで短縮
するために新規な広孔のエネルギー分析器の製造
を必要としている。
速の発展により、異なる製造段階におけるウエー
ハおよび集積回路の表面構造の敏速かつ正確な品
質管理を必要としている。使用技術のうちの１つ
は定常波の利用に基づく回折Ｘ線光電子分光法で
ある。このような方法において、使用する単色Ｘ
線の強さ、要するに突出光電子の密度は非常に小
さいので、分析時間を数10時間から数分まで短縮
するために新規な広孔のエネルギー分析器の製造
を必要としている。
在来の静電球状ミラーエネルギー分析器は電位
差のある２つの球状電極を備えている。荷電粒子
ビームはミラーの反射界に入り、そこから出て内
側球状電極に貫通する。
差のある２つの球状電極を備えている。荷電粒子
ビームはミラーの反射界に入り、そこから出て内
側球状電極に貫通する。
点源および像が内側球状電極における直径方向
に反対の箇所に見られる静電球状ミラー回路
（Nucl.Instrum.Meth.、1966年、42巻の71〜76頁
のH.Z.Sar−El著の「分析器としての球状キヤパ
シタ上のモア」を参照せよ）が知られている。こ
のような回路構成は荷電粒子ビームの正確な空間
集束を特徴とする電子−光系のまれな例である。
上記の出版論文には、以下の事が示されている。
すなわち、粒子のエネルギーと、静電球状ミラー
の遅延電圧Ｖが qV／Ｅ＝２（１−R1／R2） ……(1) （上記式中、ｑは粒子の電荷であり、R1、R2は
内側および外側球状電極の半径である） として関係ずけられている場合、点源は球状収差
なしに直径方向反対の箇所で反射される。
に反対の箇所に見られる静電球状ミラー回路
（Nucl.Instrum.Meth.、1966年、42巻の71〜76頁
のH.Z.Sar−El著の「分析器としての球状キヤパ
シタ上のモア」を参照せよ）が知られている。こ
のような回路構成は荷電粒子ビームの正確な空間
集束を特徴とする電子−光系のまれな例である。
上記の出版論文には、以下の事が示されている。
すなわち、粒子のエネルギーと、静電球状ミラー
の遅延電圧Ｖが qV／Ｅ＝２（１−R1／R2） ……(1) （上記式中、ｑは粒子の電荷であり、R1、R2は
内側および外側球状電極の半径である） として関係ずけられている場合、点源は球状収差
なしに直径方向反対の箇所で反射される。
この公知回路はそこにおける線形分散が分析さ
れる荷電粒子ビームの勾配に依存し、軸方向のビ
ーム行路が無分散を特徴とするため、満足すべき
ものではなかつた。かくして、上記回路は高エネ
ルギー解像力を有するエネルギー分析器に使用す
るには適していない。
れる荷電粒子ビームの勾配に依存し、軸方向のビ
ーム行路が無分散を特徴とするため、満足すべき
ものではなかつた。かくして、上記回路は高エネ
ルギー解像力を有するエネルギー分析器に使用す
るには適していない。
また、2πまでの立体角で放出される光電子の
エネルギーおよび角分布を測定するためのデイス
クプレー型分析器（Rev.Sci.Instrum.、1988年、
59巻、第４版、545頁のヒロチダイモン著の「荷
電粒子のエネルギー及び角分散の新規なデイスプ
レー型分析器」を参照）が知られている。この公
知な分析器はSar−Elによる上記出版論文に述べ
られている静電球状ミラーの正確な角集束を行う
ことができる。
エネルギーおよび角分布を測定するためのデイス
クプレー型分析器（Rev.Sci.Instrum.、1988年、
59巻、第４版、545頁のヒロチダイモン著の「荷
電粒子のエネルギー及び角分散の新規なデイスプ
レー型分析器」を参照）が知られている。この公
知な分析器はSar−Elによる上記出版論文に述べ
られている静電球状ミラーの正確な角集束を行う
ことができる。
このような分析器では、分散は荷電粒子行路の
勾配に大いに依存しており、そのエネルギー解像
力を実質的に制限してしまうという欠点がある。
しかも、分析器の良好な電子−光特性を得るの
に、試験中の荷電粒子ビームを通す内球窓が厳し
い要件を満たさなければならない。在来の微細メ
ツシユの窓を使用すると、分析器の解像力を悪く
するメツシユに及ぼす回折作用およびレンズ作用
により、広く発散する荷電粒子ビームが集束しな
くなる。
勾配に大いに依存しており、そのエネルギー解像
力を実質的に制限してしまうという欠点がある。
しかも、分析器の良好な電子−光特性を得るの
に、試験中の荷電粒子ビームを通す内球窓が厳し
い要件を満たさなければならない。在来の微細メ
ツシユの窓を使用すると、分析器の解像力を悪く
するメツシユに及ぼす回折作用およびレンズ作用
により、広く発散する荷電粒子ビームが集束しな
くなる。
また、荷電粒子ビームのエネルギーのケプラト
ロン型分析器が知られており（Nucl.Instrum.
Meth.、1960年、６巻、157頁のR.H.リツチイー、
J.S.シエカ、R.D.バークノフ著の「高伝達粒子分
光計としての球状キヤパシタ」を参照）、この分
析器は本質的に、２つの同心の球状電極間に設定
された界により形成される静電ミラーである。荷
電粒子源はデイスクとして成形され、内側球状電
極の表面に配置されている。この源から出る荷電
粒子ビームは静電球状界により反射され、検出ダ
イヤフラムのスリツトに集束されて回路像を形成
する。この像は公知のエネルギー分析器を特徴づ
ける分散のため、粒子のエネルギーに依存してい
る。しかも、このケプラトン型分析器は非常に大
きな受入れ角度を有している。
ロン型分析器が知られており（Nucl.Instrum.
Meth.、1960年、６巻、157頁のR.H.リツチイー、
J.S.シエカ、R.D.バークノフ著の「高伝達粒子分
光計としての球状キヤパシタ」を参照）、この分
析器は本質的に、２つの同心の球状電極間に設定
された界により形成される静電ミラーである。荷
電粒子源はデイスクとして成形され、内側球状電
極の表面に配置されている。この源から出る荷電
粒子ビームは静電球状界により反射され、検出ダ
イヤフラムのスリツトに集束されて回路像を形成
する。この像は公知のエネルギー分析器を特徴づ
ける分散のため、粒子のエネルギーに依存してい
る。しかも、このケプラトン型分析器は非常に大
きな受入れ角度を有している。
しかしながら、上記の分析器は、下記の要因：
(1)その解像力をかなり制限する不適当な集束（ビ
ームの初めの散角度についての第１近似としての
み行なわれる）、および(2)ミラー界に設置された
円形スリツトダイヤフラムを検出手段として使用
する必要があり、作用界をゆがめたり、荷電粒子
の検出を悪化したりする欠点により、一般に満足
すべきものではなかつた。
(1)その解像力をかなり制限する不適当な集束（ビ
ームの初めの散角度についての第１近似としての
み行なわれる）、および(2)ミラー界に設置された
円形スリツトダイヤフラムを検出手段として使用
する必要があり、作用界をゆがめたり、荷電粒子
の検出を悪化したりする欠点により、一般に満足
すべきものではなかつた。
これらの公知装置すべての望ましくない特徴は
源の表面上のミクロ走査領域が小さいことにより
分析速度が遅く、これば穴が試験物の所定領域か
らのみ逃げる荷電粒子を通す検出器の前方に設置
された検出ダイヤフラムを使用することに基因し
ている。ダイヤフラムの穴を大きくすると、バツ
クグラウンドを増大し、分析器の解像力を悪くし
てしまう。
源の表面上のミクロ走査領域が小さいことにより
分析速度が遅く、これば穴が試験物の所定領域か
らのみ逃げる荷電粒子を通す検出器の前方に設置
された検出ダイヤフラムを使用することに基因し
ている。ダイヤフラムの穴を大きくすると、バツ
クグラウンドを増大し、分析器の解像力を悪くし
てしまう。
本発明は定分散および広幅孔の条件下の正確な
角集束および試験中の表面のより大きい走査領域
を確保する荷電粒子ビームのエネルギーの球状ミ
ラー分析器を提供することにある。
角集束および試験中の表面のより大きい走査領域
を確保する荷電粒子ビームのエネルギーの球状ミ
ラー分析器を提供することにある。
本発明によれば、上記目的は、荷電粒子ビーム
源と、減速電子源に接続された２つの同心の球状
電極とを備え、内側の電極が荷電粒子のビームを
通すようになつている窓を有しており、また検出
手段を備えている荷電粒子ビームのエネルギーの
球状ミラー分析器において、荷電粒子ビーム源お
よび検出手段は球状電極の中心に対して中心対称
に配置された球体のセグメントとして成形されて
おり、これらのセグメントのうちの少なくとも１
つが内側球状電極の表面に配置されていることを
特徴とする球状ミラー分析器によつて達成され
る。
源と、減速電子源に接続された２つの同心の球状
電極とを備え、内側の電極が荷電粒子のビームを
通すようになつている窓を有しており、また検出
手段を備えている荷電粒子ビームのエネルギーの
球状ミラー分析器において、荷電粒子ビーム源お
よび検出手段は球状電極の中心に対して中心対称
に配置された球体のセグメントとして成形されて
おり、これらのセグメントのうちの少なくとも１
つが内側球状電極の表面に配置されていることを
特徴とする球状ミラー分析器によつて達成され
る。
本発明によれば、分散がビーム行路の勾配に無
関係である、すなわち、行路の同一分散性として
知られている状態である荷電粒子ビームの理想的
な角集束を得ることである。しかも、エネルギー
スペクトルの任意の領域における無秩序に成形さ
れたセグメントを表わす源の像は収差がなく、内
側球状電極の直径方向に反対の部分またはその幾
何学的延長部に１対１の大きさで写され、像の確
実性を与えるという利点がある。
関係である、すなわち、行路の同一分散性として
知られている状態である荷電粒子ビームの理想的
な角集束を得ることである。しかも、エネルギー
スペクトルの任意の領域における無秩序に成形さ
れたセグメントを表わす源の像は収差がなく、内
側球状電極の直径方向に反対の部分またはその幾
何学的延長部に１対１の大きさで写され、像の確
実性を与えるという利点がある。
かくして、このエネルギー分析器は源の収差の
ない像またはより大きな部分を与える条件で非常
に大きい受入れ角度で解像力を可成り増大するこ
とができる。
ない像またはより大きな部分を与える条件で非常
に大きい受入れ角度で解像力を可成り増大するこ
とができる。
本発明の一実施例では、検出手段は内側球状電
極のセグメント穴を表わす検出ダイヤフラムと、
上記穴の背後に配置され、ミクロチヤンネル板を
形成した検出器とを備えている。この分析器は、
一般的には、内球の幾何学的延長部に配置された
球状セグメントである試験物の表面から出る荷電
粒子のエネルギーを分析し、この際、あらゆる行
路が同一分散性であり、源像は無収差である。従
つて、高い解像力が本質的に不変である場合、源
の作用領域および試験中の荷電粒子ビームを囲む
立体角を数倍増大させることができる。源に対し
て中心対称に配置された検出ダイヤフラムが内球
のセグメント穴を表わし、表面が内球と整合した
ミクロチヤンネル板を受入れる場合、高い解像力
が本質的に不変である一次ビーム走査モードで、
試験物のより大きい領域がミクロ走査される。
極のセグメント穴を表わす検出ダイヤフラムと、
上記穴の背後に配置され、ミクロチヤンネル板を
形成した検出器とを備えている。この分析器は、
一般的には、内球の幾何学的延長部に配置された
球状セグメントである試験物の表面から出る荷電
粒子のエネルギーを分析し、この際、あらゆる行
路が同一分散性であり、源像は無収差である。従
つて、高い解像力が本質的に不変である場合、源
の作用領域および試験中の荷電粒子ビームを囲む
立体角を数倍増大させることができる。源に対し
て中心対称に配置された検出ダイヤフラムが内球
のセグメント穴を表わし、表面が内球と整合した
ミクロチヤンネル板を受入れる場合、高い解像力
が本質的に不変である一次ビーム走査モードで、
試験物のより大きい領域がミクロ走査される。
本発明の他の実施例では、検出手段は同様にダ
イヤフラム穴と整合され、位置感知性検出器を備
えている。例えば、励磁をＸ線管から得る場合、
幅狭い集束ビームで試験物の表面を走査していけ
ないときに、上記位置感知検出器の使用が必要で
ある。この場合、Ｘ線は源のセグメント部分の全
領域に入射される。ミクロチヤンネル板を備えた
位置感知検出器は像の確実性のため、試験物の所
定箇所における求める量（要素）の位置について
の情報を与え、試験中の表面のミクロ走査分析を
行う際に速度を高めるという特徴がある。
イヤフラム穴と整合され、位置感知性検出器を備
えている。例えば、励磁をＸ線管から得る場合、
幅狭い集束ビームで試験物の表面を走査していけ
ないときに、上記位置感知検出器の使用が必要で
ある。この場合、Ｘ線は源のセグメント部分の全
領域に入射される。ミクロチヤンネル板を備えた
位置感知検出器は像の確実性のため、試験物の所
定箇所における求める量（要素）の位置について
の情報を与え、試験中の表面のミクロ走査分析を
行う際に速度を高めるという特徴がある。
荷電粒子ビームのエネルギーの球状ミラー分析
器の両実施例では、内側電極の表面の窓は源およ
び像の球状セグメントの中心を通る対称軸線上に
集束する子午線平面に配置された複数の長さ方向
スロツトよりなる。このような窓系は遅延界への
入口（又はこれからの出口）に及ぼす子午線平面
における荷電粒子ビームの回折作用を本質的に防
ぎ、これはビームの角集束を大幅に向上させ、か
つ球状ミラーエネルギー分析器の解像力を増大す
る利点となる。
器の両実施例では、内側電極の表面の窓は源およ
び像の球状セグメントの中心を通る対称軸線上に
集束する子午線平面に配置された複数の長さ方向
スロツトよりなる。このような窓系は遅延界への
入口（又はこれからの出口）に及ぼす子午線平面
における荷電粒子ビームの回折作用を本質的に防
ぎ、これはビームの角集束を大幅に向上させ、か
つ球状ミラーエネルギー分析器の解像力を増大す
る利点となる。
〔実施例〕
荷電粒子ビームのエネルギー用の球状ミラー分
析器（第１図）は２つの球状の同心電極、すなわ
ち、半径R1を有しかつ粒子を通過さけるように
位置した窓部２を備えている内側電極１と、半径
R2を有しかつ対応する源（図示せず）からの減
速用電圧を受ける外側電極３と、荷電粒子ビーム
４と、タイヤフラム５′および検出器６より構成
される検出手段５と、励磁用放射線発生器７（電
子ガンまたはＸ−線またはイオンユニツト）とを
備えている。中心を点Ａとした球状セグメントを
表わす荷電粒子ビーム源４は第１図に示すよう
に、電極１の内球の表面またはその幾何学的延長
部に配置されている。中心Ｂを有する内側球状電
極１のセグメント穴を表わすダイヤフラム５′は
源４に対して中心対称をなして配置されている。
荷電粒子検出器６はダイヤフラム５′の背後に設
置されている。
析器（第１図）は２つの球状の同心電極、すなわ
ち、半径R1を有しかつ粒子を通過さけるように
位置した窓部２を備えている内側電極１と、半径
R2を有しかつ対応する源（図示せず）からの減
速用電圧を受ける外側電極３と、荷電粒子ビーム
４と、タイヤフラム５′および検出器６より構成
される検出手段５と、励磁用放射線発生器７（電
子ガンまたはＸ−線またはイオンユニツト）とを
備えている。中心を点Ａとした球状セグメントを
表わす荷電粒子ビーム源４は第１図に示すよう
に、電極１の内球の表面またはその幾何学的延長
部に配置されている。中心Ｂを有する内側球状電
極１のセグメント穴を表わすダイヤフラム５′は
源４に対して中心対称をなして配置されている。
荷電粒子検出器６はダイヤフラム５′の背後に設
置されている。
この球状ミラーエネルギー分析器は、源４をこ
の分析器の内側球状電極１の箇所Ｂに設置し、検
出用ダイヤフラム５′を内側電極１の球面の幾何
学的延長部に源４の直径方向反対側に配置した逆
の回路を使用してもよい。後者の場合、検出器６
はまた内側球状電極１を越えて配置される。この
ような回路構成では、エネルギー分析器のパラメ
ータは本質的に変わらない。一般に、源４および
検出用ダイヤフラム５′の穴は無秩序に成形され
た球状セグメント、詳細には、丸いまたは四角形
の球状セグメントすなわち狭幅ストリツプであ
る。
の分析器の内側球状電極１の箇所Ｂに設置し、検
出用ダイヤフラム５′を内側電極１の球面の幾何
学的延長部に源４の直径方向反対側に配置した逆
の回路を使用してもよい。後者の場合、検出器６
はまた内側球状電極１を越えて配置される。この
ような回路構成では、エネルギー分析器のパラメ
ータは本質的に変わらない。一般に、源４および
検出用ダイヤフラム５′の穴は無秩序に成形され
た球状セグメント、詳細には、丸いまたは四角形
の球状セグメントすなわち狭幅ストリツプであ
る。
作動中、このエネルギー分析器は理想の集束を
伴う球状ミラーの２つの特性、すなわち、ビーム
行路のエネルギー同一分散性および像の確実性を
使用する。例示上、理想の角集束を伴う静電球状
ミラーを通る電子−光関係を特徴づける荷電粒子
ビームの通過を考えてみる。第２図は静電球状ミ
ラーからの内部反射における荷電粒子ビームの行
路を示している。点源および像が点Ａ、Ｂのとこ
ろで対称軸線上に配置されていると想定する。図
面について説明すると、座標X1、X2、αおよび
α1は内側球状電極１の表面上の入口および出口点
の位置および内側球状電極１における対称軸線に
対する行路勾配を示している。エネルギーおよび
運転量の保存法則によれば、下記式が得られる。
伴う球状ミラーの２つの特性、すなわち、ビーム
行路のエネルギー同一分散性および像の確実性を
使用する。例示上、理想の角集束を伴う静電球状
ミラーを通る電子−光関係を特徴づける荷電粒子
ビームの通過を考えてみる。第２図は静電球状ミ
ラーからの内部反射における荷電粒子ビームの行
路を示している。点源および像が点Ａ、Ｂのとこ
ろで対称軸線上に配置されていると想定する。図
面について説明すると、座標X1、X2、αおよび
α1は内側球状電極１の表面上の入口および出口点
の位置および内側球状電極１における対称軸線に
対する行路勾配を示している。エネルギーおよび
運転量の保存法則によれば、下記式が得られる。
X1−α＝α1−X2 ……(2)
sinＸ／２＝sin2（X1−α）／２√ω ……(3)
上記式中、
ω＝S2−（2S−１）sin2（X1−α）＝qV／2E
・１／１−R1／R2……(4) 但し、Ｓは静電球状ミラーの反射パラメータであ
り、ｑおよびＥは粒子の電荷および運動エネルギ
ー、Ｖはミラーの電極１，３間の反射電位であ
る。
・１／１−R1／R2……(4) 但し、Ｓは静電球状ミラーの反射パラメータであ
り、ｑおよびＥは粒子の電荷および運動エネルギ
ー、Ｖはミラーの電極１，３間の反射電位であ
る。
再び第２図を参照すると、源からの距離および
球中心への像は夫々 11＝sin（X1−α）／sinα ……(5) 12＝sin（X1−α）／sinα1 ……(6) である。
球中心への像は夫々 11＝sin（X1−α）／sinα ……(5) 12＝sin（X1−α）／sinα1 ……(6) である。
線値は内側球状電極１の半径の分数で表わされ
る。理想の角集束の場合、Ｓ＝１である。式(3)か
ら下記式(7)が得られる。
る。理想の角集束の場合、Ｓ＝１である。式(3)か
ら下記式(7)が得られる。
Ｘ＝２（X1−α） ……(7)
式(7)を式(2)に置換えると、式(5)、(6)を参照して
α＝α1および11＝12＝１が得られる。Ｓ＝１で
は、球状領域を越える無秩序行路の両枝路は対称
軸線に対して同じ角度αで傾斜され、源Ａおよび
像Ｂは球中心のまわりに対称である。理想の角集
束を特徴とする条件のために球状ミラーのエネル
ギー分散を行うことを考えてみる。この場合、エ
ネルギー分散Ｄはビームエネルギーが変化すると
きのエネルギー分析器における像移動を特徴づけ
る。従つて、下記式が得られる。
α＝α1および11＝12＝１が得られる。Ｓ＝１で
は、球状領域を越える無秩序行路の両枝路は対称
軸線に対して同じ角度αで傾斜され、源Ａおよび
像Ｂは球中心のまわりに対称である。理想の角集
束を特徴とする条件のために球状ミラーのエネル
ギー分散を行うことを考えてみる。この場合、エ
ネルギー分散Ｄはビームエネルギーが変化すると
きのエネルギー分析器における像移動を特徴づけ
る。従つて、下記式が得られる。
Δ1＝Ｄ（ΔE／Ｅ） ……(8)
この場合、対称軸線に沿つた分散はエネルギー
に対して式(6)を微分したものである。すなわち、 Ｄ＝212cosα／√１−12sin2α ……(9) 式(9)から、１＜１の場合、分散は大いに行路勾
配角度αに依存している。しかしながら、１が増
大すると、関数Ｄ（α）は本質的に段階関数とな
る。１→１の場合、Ｄ（α）曲線は高さの２倍の
段階になる。従つて、源４およびその像が内側球
状電極１の表面に存在する場合、理想の角集束
（すなわち、Ｓ＝１）では、球状ミラーのエネル
ギー分散は最大になり、（内側球状電極１の半径
の２倍に等しい）、源４から粒子が逃げる角度
（球状ミラーの行路の同一分散性として知られる
特性）とは無関係である。理想の角集束では、増
分因数は１に等しいものである。従つて、内側球
状電極１の表面またはその幾何学的延長部に配置
された無秩序形状の球状セグメントを表わす源４
の像は電極１の直径方向反対の部分に１対１の大
きさで中心対称に写される（像の確実性）。
に対して式(6)を微分したものである。すなわち、 Ｄ＝212cosα／√１−12sin2α ……(9) 式(9)から、１＜１の場合、分散は大いに行路勾
配角度αに依存している。しかしながら、１が増
大すると、関数Ｄ（α）は本質的に段階関数とな
る。１→１の場合、Ｄ（α）曲線は高さの２倍の
段階になる。従つて、源４およびその像が内側球
状電極１の表面に存在する場合、理想の角集束
（すなわち、Ｓ＝１）では、球状ミラーのエネル
ギー分散は最大になり、（内側球状電極１の半径
の２倍に等しい）、源４から粒子が逃げる角度
（球状ミラーの行路の同一分散性として知られる
特性）とは無関係である。理想の角集束では、増
分因数は１に等しいものである。従つて、内側球
状電極１の表面またはその幾何学的延長部に配置
された無秩序形状の球状セグメントを表わす源４
の像は電極１の直径方向反対の部分に１対１の大
きさで中心対称に写される（像の確実性）。
第３図は本発明による球状ミラーにおける像の
確実性の特性を示している。図面を参照すると、
エネルギーが球状ミラーの理想の角集束の場合の
整合エネルギーに相当する荷電粒子の空間ビーム
の集中が起る。その結果、中心対称点a′、b′、
c′に点源ａ、ｂ、ｃの像が形成され、これらの像
は収差がない。この場合、ab＝a′b′およびbc＝
d′c′である。
確実性の特性を示している。図面を参照すると、
エネルギーが球状ミラーの理想の角集束の場合の
整合エネルギーに相当する荷電粒子の空間ビーム
の集中が起る。その結果、中心対称点a′、b′、
c′に点源ａ、ｂ、ｃの像が形成され、これらの像
は収差がない。この場合、ab＝a′b′およびbc＝
d′c′である。
本発明の課題をなす荷電粒子ビームのエネルギ
ーの球状ミラー分析器は次のように作用する。遅
延電位Ｖが電極１，３間に印加される。発生器７
から一次ビームによつて励磁された源４は対称軸
線に対して異なる角度αで荷電粒子を放出し、こ
れらの粒子は窓２を通して静電球状場へ導びかれ
る。条件(1)を満足する場合、源４から出る荷電粒
子すべてが上記静電場で反射され、勾配αにかか
わらず、ダイヤフラム５′のセグメント穴に入り、
そこで検出器６により検出される。第１図は源４
の表面が放出した複数の荷電粒子ビームのうちの
たつた１つのビームを示している。このビームは
ミラーから反射され、検出手段５の窓の中心対称
点に理想的に集束される。遅延電位Ｖの所定値で
は、式(1)に対応する運動エネルギーＥを有する粒
子が検出ダイヤフラム５′の穴に集束される。勾
配αにかかわらず、すべての行路について2R1と
なる線形エネルギー分散のため、他のエネルギー
値を有する粒子はダイヤフラム５′の穴には集束
されず、分散され、その少量がダイヤフラム５′
の穴に入る。遅延電位Ｖを変化させることによつ
て、分析された荷電粒子ビームにおける全運動エ
ネルギースペクトルを夫々の部分に記録すること
ができる。
ーの球状ミラー分析器は次のように作用する。遅
延電位Ｖが電極１，３間に印加される。発生器７
から一次ビームによつて励磁された源４は対称軸
線に対して異なる角度αで荷電粒子を放出し、こ
れらの粒子は窓２を通して静電球状場へ導びかれ
る。条件(1)を満足する場合、源４から出る荷電粒
子すべてが上記静電場で反射され、勾配αにかか
わらず、ダイヤフラム５′のセグメント穴に入り、
そこで検出器６により検出される。第１図は源４
の表面が放出した複数の荷電粒子ビームのうちの
たつた１つのビームを示している。このビームは
ミラーから反射され、検出手段５の窓の中心対称
点に理想的に集束される。遅延電位Ｖの所定値で
は、式(1)に対応する運動エネルギーＥを有する粒
子が検出ダイヤフラム５′の穴に集束される。勾
配αにかかわらず、すべての行路について2R1と
なる線形エネルギー分散のため、他のエネルギー
値を有する粒子はダイヤフラム５′の穴には集束
されず、分散され、その少量がダイヤフラム５′
の穴に入る。遅延電位Ｖを変化させることによつ
て、分析された荷電粒子ビームにおける全運動エ
ネルギースペクトルを夫々の部分に記録すること
ができる。
第４図に示す回路を参照して本エネルギー分析
器の作用を例として説明する。検出器６は外面が
内側球状電極１の表面と整合されるようにダイヤ
フラム５′の穴に嵌合された球状セグメントを表
わすミクロチヤンネル板である。図示の実施例で
は、理想の集束を特徴とするミラーにおけるビー
ム行路の同一分散性および像の確実性のような特
性を使用している。
器の作用を例として説明する。検出器６は外面が
内側球状電極１の表面と整合されるようにダイヤ
フラム５′の穴に嵌合された球状セグメントを表
わすミクロチヤンネル板である。図示の実施例で
は、理想の集束を特徴とするミラーにおけるビー
ム行路の同一分散性および像の確実性のような特
性を使用している。
本エネルギー分析器の作用は本質的に次の如く
である。
である。
１ 走査モード。第４図に示すように、発生器７
からの薄いビーム（電子、イオン又は光子）を
表わす励磁ミクロプローブが源４の全セグメン
ト表面を一線ずつ走査する。例えば求めるべき
化学元素の原子の或るオージエ遷移に相応する
設定運動エネルギーを有する電子の理想的角集
束のために調整された球状ミラーに二次電子が
達する。この球状ミラーを特徴づける像確実性
の移動の特性により、設定運動エネルギーを有
する二次電子の集束ビームはミクロプローブが
セグメント４の表面上を移動するのと同期して
ミクロチヤンネル板６の表面を走査する。中心
対称像は源４の走査領域を再現する。各時点
で、ミクロチヤンネル板６に局部的にのみ、す
なわち、断定時に二次電子ビームが集束する部
分に記録を行う。ミクロチヤンネル板６から出
力される信号を増幅し、これを使用して、セグ
メント４の表面上のミクロプローブの移動と同
期してビーム走査を行うビデオ信号処理構造で
電子ビームの強さを調整する。このビデオ信号
処理構造のスクリーンに形成された像はセグメ
ントの走査領域全体にわたる設定エネルギーを
有する二次電子源の分布を示す。
からの薄いビーム（電子、イオン又は光子）を
表わす励磁ミクロプローブが源４の全セグメン
ト表面を一線ずつ走査する。例えば求めるべき
化学元素の原子の或るオージエ遷移に相応する
設定運動エネルギーを有する電子の理想的角集
束のために調整された球状ミラーに二次電子が
達する。この球状ミラーを特徴づける像確実性
の移動の特性により、設定運動エネルギーを有
する二次電子の集束ビームはミクロプローブが
セグメント４の表面上を移動するのと同期して
ミクロチヤンネル板６の表面を走査する。中心
対称像は源４の走査領域を再現する。各時点
で、ミクロチヤンネル板６に局部的にのみ、す
なわち、断定時に二次電子ビームが集束する部
分に記録を行う。ミクロチヤンネル板６から出
力される信号を増幅し、これを使用して、セグ
メント４の表面上のミクロプローブの移動と同
期してビーム走査を行うビデオ信号処理構造で
電子ビームの強さを調整する。このビデオ信号
処理構造のスクリーンに形成された像はセグメ
ントの走査領域全体にわたる設定エネルギーを
有する二次電子源の分布を示す。
２ 静止モード。発生器７は二次電子を励磁する
広い放射線ビーム（電子、イオン、光子）を放
出する。このビームはセグメント４を一様に照
明するために使用するものである。設定運動エ
ネルギー（例えば、或るオージエ遷移のエネル
ギー、または励磁用量子と内部原子レベルの結
合用エネルギーとの示差エネルギー）を有する
二次電子の理想的集束に球状ミラーを調整す
る。セグメント４の異なる部分から逃げる二次
電子ビームを位置感知検出器の表面に集束さ
せ、かくしてセグメント４の露出領域の中心対
称像を形成する。他のエネルギー値を有する未
集束二次電子により発生される背景信号および
真正信号を記録手段の増幅器／コレクタ装置に
入力し、背景を抑制し、セグメント４の露出領
域における設定エネルギーを有する二次電子の
源の分布を特徴づける位置データを得る。
広い放射線ビーム（電子、イオン、光子）を放
出する。このビームはセグメント４を一様に照
明するために使用するものである。設定運動エ
ネルギー（例えば、或るオージエ遷移のエネル
ギー、または励磁用量子と内部原子レベルの結
合用エネルギーとの示差エネルギー）を有する
二次電子の理想的集束に球状ミラーを調整す
る。セグメント４の異なる部分から逃げる二次
電子ビームを位置感知検出器の表面に集束さ
せ、かくしてセグメント４の露出領域の中心対
称像を形成する。他のエネルギー値を有する未
集束二次電子により発生される背景信号および
真正信号を記録手段の増幅器／コレクタ装置に
入力し、背景を抑制し、セグメント４の露出領
域における設定エネルギーを有する二次電子の
源の分布を特徴づける位置データを得る。
両モードとも、球状ミラーを特徴づける像確実
性の特性のため、露出すべき領域は本エネルギー
分析器では限定されない。この領域は公知の電子
スペクトロメータにおける走査領域を広さ２倍程
度、越える内側球状電極１の表面のかなりの部分
をなしてもよい。内側球状電極１の直径が源４の
大きさに対して十分大きいとき、上記源４のデイ
スク形であり、検出器６の表面は平らであつても
よい。この場合、集束性および分散値は本質的に
影響されない。
性の特性のため、露出すべき領域は本エネルギー
分析器では限定されない。この領域は公知の電子
スペクトロメータにおける走査領域を広さ２倍程
度、越える内側球状電極１の表面のかなりの部分
をなしてもよい。内側球状電極１の直径が源４の
大きさに対して十分大きいとき、上記源４のデイ
スク形であり、検出器６の表面は平らであつても
よい。この場合、集束性および分散値は本質的に
影響されない。
第５図は球状ミラーエネルギー分析器の別の実
施例を概略的に示しており、この実施例では、内
側球状電極１の孔窓２は対称軸線上に収束する子
午線平面に配列された複数の長さ方向のスロツト
よりなる。
施例を概略的に示しており、この実施例では、内
側球状電極１の孔窓２は対称軸線上に収束する子
午線平面に配列された複数の長さ方向のスロツト
よりなる。
また、このエネルギー分析器は界の作用領域を
保護すべき電位にある円形導体の系を備えてい
る。この図示のエネルギー分析器は上記と同様に
作動する。別々のスロツトの縁界は極の角度に関
係のない２次元界である。従つて、孔窓２を通る
経路では、ビーム行路は子午線平面で屈折され
ず、広く発散するビームの集束はゆがめられな
い。これらのスロツトは内側球状電極１の表面で
の界乱が最小であるのに十分狭くなつているべき
である。スロツト間の隙間は孔窓の透明性が悪く
ならないように小さくなつているべきである。
保護すべき電位にある円形導体の系を備えてい
る。この図示のエネルギー分析器は上記と同様に
作動する。別々のスロツトの縁界は極の角度に関
係のない２次元界である。従つて、孔窓２を通る
経路では、ビーム行路は子午線平面で屈折され
ず、広く発散するビームの集束はゆがめられな
い。これらのスロツトは内側球状電極１の表面で
の界乱が最小であるのに十分狭くなつているべき
である。スロツト間の隙間は孔窓の透明性が悪く
ならないように小さくなつているべきである。
本発明は光、Ｘ線およびオージエ電子分光分析
技術、特にラスタ分光分析を使用して固形物の表
面を調査するための新規な電子分光計の製造に使
用することができる。
技術、特にラスタ分光分析を使用して固形物の表
面を調査するための新規な電子分光計の製造に使
用することができる。
第１図は本発明による荷電粒子ビームのエネル
ギー用の球状ミラー分析器の概略図；第２図は本
発明による静電球状ミラーからの内部反射におけ
る荷電粒子ビーム行路を示す図；第３図は本発明
による球状ミラーにおける像確実性の特性を示す
図；第４図は本発明による荷電粒子ビームのエネ
ルギー用の球状ミラー分析器の実施例の図；第５
図は本発明による球状ミラーエネルギー分析器の
別の実施例の概略図である。 １……内側電極、２……窓、３……外側電極、
４……荷電粒子ビーム源、５……検出手段、５′
……ダイヤフラム、６……検出器、７……励磁放
射線発生器、R1……内側電極１の半径、R2……
外側電極３の半径。
ギー用の球状ミラー分析器の概略図；第２図は本
発明による静電球状ミラーからの内部反射におけ
る荷電粒子ビーム行路を示す図；第３図は本発明
による球状ミラーにおける像確実性の特性を示す
図；第４図は本発明による荷電粒子ビームのエネ
ルギー用の球状ミラー分析器の実施例の図；第５
図は本発明による球状ミラーエネルギー分析器の
別の実施例の概略図である。 １……内側電極、２……窓、３……外側電極、
４……荷電粒子ビーム源、５……検出手段、５′
……ダイヤフラム、６……検出器、７……励磁放
射線発生器、R1……内側電極１の半径、R2……
外側電極３の半径。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 荷電粒子ビーム源４と、減速電圧源に接続さ
れた２つの同心の球状電極１，３とを備え、内側
の電極１が荷電粒子のビームを通すようになつて
いる窓を有しており、また検出手段５を備えてい
る荷電粒子ビームのエネルギーの球状ミラー分析
器において、荷電粒子ビーム源４および検出手段
５は球状電極の中心に対して中心対称に配置され
た球体のセグメントとして成形されており、これ
らのセグメントのうちの少なくとも１つが内側球
状電極１の表面に配置されていることを特徴とす
る荷電粒子ビームのエネルギーの球状ミラー分析
器。 ２ 検出手段５には、内側球状電極１のセグメン
ト穴を表わす検出ダイヤフラム５′と、ミクロチ
ヤンネル板よりなる検出器６が形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビームの
エネルギーの球状ミラー分析器。 ３ 検出手段５は本質的に位置感知検出器である
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム
のエネルギーの球状ミラー分析器。 ４ 内側電極１の表面上の窓２は対称軸線上に収
束する子午線平面に配列された複数の長さ方向ス
ロツトよりなることを特徴とする請求項１、２又
は３記載の荷電粒子ビームのエネルギーの球状ミ
ラー分析器。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4463270 | 1988-07-18 | ||
| SU4463270 | 1988-07-18 | ||
| SU4478794 | 1988-09-05 | ||
| SU4478794 | 1988-09-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0269692A JPH0269692A (ja) | 1990-03-08 |
| JPH0581875B2 true JPH0581875B2 (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=26666180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1185843A Granted JPH0269692A (ja) | 1988-07-18 | 1989-07-18 | 荷電粒子ビームのエネルギーの球状ミラー分析器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0269692A (ja) |
| DE (1) | DE3913043C2 (ja) |
| FR (1) | FR2634286B1 (ja) |
| GB (1) | GB2221082B (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5032723A (en) * | 1989-03-24 | 1991-07-16 | Tosoh Corporation | Charged particle energy analyzer |
| GB2244369A (en) * | 1990-05-22 | 1991-11-27 | Kratos Analytical Ltd | Charged particle energy analysers |
| US5962850A (en) * | 1998-03-04 | 1999-10-05 | Southwest Research Institute | Large aperture particle detector with integrated antenna |
| CN109142409B (zh) * | 2018-10-15 | 2023-10-27 | 中国科学院高能物理研究所 | 高、低温环境中材料二次电子特性参数的测量装置和方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8322017D0 (en) * | 1983-08-16 | 1983-09-21 | Vg Instr Ltd | Charged particle energy spectrometer |
-
1989
- 1989-04-13 FR FR8904924A patent/FR2634286B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1989-04-14 GB GB8908504A patent/GB2221082B/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-04-20 DE DE19893913043 patent/DE3913043C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-18 JP JP1185843A patent/JPH0269692A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8908504D0 (en) | 1989-06-01 |
| GB2221082B (en) | 1992-09-23 |
| FR2634286A1 (fr) | 1990-01-19 |
| FR2634286B1 (fr) | 1993-10-01 |
| GB2221082A (en) | 1990-01-24 |
| DE3913043C2 (de) | 1994-11-24 |
| DE3913043A1 (de) | 1990-01-25 |
| JPH0269692A (ja) | 1990-03-08 |
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