JPH06310063A - 並行検出形エネルギー損失分析器 - Google Patents
並行検出形エネルギー損失分析器Info
- Publication number
- JPH06310063A JPH06310063A JP5094099A JP9409993A JPH06310063A JP H06310063 A JPH06310063 A JP H06310063A JP 5094099 A JP5094099 A JP 5094099A JP 9409993 A JP9409993 A JP 9409993A JP H06310063 A JPH06310063 A JP H06310063A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- energy loss
- spectrum
- detection type
- parallel detection
- type energy
- Prior art date
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- Pending
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- Measurement Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】単純な構造の並行検出型エネルギー損失分析器
を提供すること。 【構成】セクター・タイプのプリズムの入口と出口に、
それぞれ一つの四極子レンズを備え、フォト・ダイオー
ド・アレーやＣＣＤリニア・センサーなど、エネルギー
損失スペクトルを並行して検出する手段を具備した並行
検出形エネルギー損失分析器。 【効果】従来の並行検出形エネルギー損失分析器より単
純な構造で、同時にスペクトルの測定が可能である。レ
ンズ条件を選択することによって、感度を落して同じ分
散でも測定することができる。
を提供すること。 【構成】セクター・タイプのプリズムの入口と出口に、
それぞれ一つの四極子レンズを備え、フォト・ダイオー
ド・アレーやＣＣＤリニア・センサーなど、エネルギー
損失スペクトルを並行して検出する手段を具備した並行
検出形エネルギー損失分析器。 【効果】従来の並行検出形エネルギー損失分析器より単
純な構造で、同時にスペクトルの測定が可能である。レ
ンズ条件を選択することによって、感度を落して同じ分
散でも測定することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、透過形電子顕微鏡，走
査透過形電子顕微鏡，電子線回折装置など、電子線源を
備え、そこから放出された電子を試料に照射し、試料を
透過したり、弾性散乱や、非弾性散乱された電子を利用
して結像，分析などを行うための装置に関する。
査透過形電子顕微鏡，電子線回折装置など、電子線源を
備え、そこから放出された電子を試料に照射し、試料を
透過したり、弾性散乱や、非弾性散乱された電子を利用
して結像，分析などを行うための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】逐次検出型エネルギー損失分析器は磁界
セクター・タイプのプリズムによって、電子線を、その
エネルギー損失によって分散させる。プリズムの出口に
はスリットが設けられていて、特定のエネルギー損失を
した電子のみが通過できるようになっている。プリズム
の発生させている磁場を順次変化させエネルギー損失ス
ペクトルを１チャンネルずつ区切りながら測定してい
た。スペクトル全体が1024チャンネルである場合は、１
チャンネル測定している間に他の１０２３チャンネル分
の信号を捨てていることになり非常に効率が悪かった。
セクター・タイプのプリズムによって、電子線を、その
エネルギー損失によって分散させる。プリズムの出口に
はスリットが設けられていて、特定のエネルギー損失を
した電子のみが通過できるようになっている。プリズム
の発生させている磁場を順次変化させエネルギー損失ス
ペクトルを１チャンネルずつ区切りながら測定してい
た。スペクトル全体が1024チャンネルである場合は、１
チャンネル測定している間に他の１０２３チャンネル分
の信号を捨てていることになり非常に効率が悪かった。
【０００３】この欠点を克服するためにアメリカ合衆国
特許第4,743,756 号に示されているような並行検出形エ
ネルギー損失分析器が開発された。この分析機はセクタ
ー・タイプのプリズムで電子線をエネルギー損失によっ
て分散させる。プリズムの出口には複数の四極子レンズ
を備え、そのうちの少なくとも２つはスペクトルのエネ
ルギー幅を調整し、かつ他の１つのレンズで検出器１チ
ャンネルの幅に電子が収束して検出効率を低下させない
ように機能している。そのようにして並行検出器上にエ
ネルギー損失スペクトルを結像して同時に測定するもの
である。
特許第4,743,756 号に示されているような並行検出形エ
ネルギー損失分析器が開発された。この分析機はセクタ
ー・タイプのプリズムで電子線をエネルギー損失によっ
て分散させる。プリズムの出口には複数の四極子レンズ
を備え、そのうちの少なくとも２つはスペクトルのエネ
ルギー幅を調整し、かつ他の１つのレンズで検出器１チ
ャンネルの幅に電子が収束して検出効率を低下させない
ように機能している。そのようにして並行検出器上にエ
ネルギー損失スペクトルを結像して同時に測定するもの
である。
【０００４】エネルギー損失スペクトルは、ゼロ・ロス
・ピーク(エネルギー損失＝０ｅＶ)，低エネルギー領域
（エネルギー損失＜５０ｅＶ），高エネルギー領域（エ
ネルギー損失≧５０ｅＶ）に大別される。ゼロ・ロス・
ピークはエネルギーを失うことなく試料を透過した電子
によるピークである。低エネルギー領域には価電子帯の
束縛電子の遷移や電離による構造や伝導電子の集団励起
によるプラズモン・ピークが現われる。高エネルギー領
域には内殻電子の電離によるピークやエッジなどの構造
が現われる。通常最も強度が強いのはゼロ・ロス・ピー
クで、次に強度の強いプラズモンの約１０倍で、内殻励
起スペクトルの１０7 倍にも及ぶことがある。エネルギ
ー損失スペクトルの強度分布は検出器のダイナミックレ
ンジを超えてしまっている。内殻励起スペクトルの測定
には問題ないが、ゼロ・ロス・ピークやプラズモンを測
定する場合、検出器が飽和してしまい、正しい形状のス
ペクトルが測定できない場合があった。
・ピーク(エネルギー損失＝０ｅＶ)，低エネルギー領域
（エネルギー損失＜５０ｅＶ），高エネルギー領域（エ
ネルギー損失≧５０ｅＶ）に大別される。ゼロ・ロス・
ピークはエネルギーを失うことなく試料を透過した電子
によるピークである。低エネルギー領域には価電子帯の
束縛電子の遷移や電離による構造や伝導電子の集団励起
によるプラズモン・ピークが現われる。高エネルギー領
域には内殻電子の電離によるピークやエッジなどの構造
が現われる。通常最も強度が強いのはゼロ・ロス・ピー
クで、次に強度の強いプラズモンの約１０倍で、内殻励
起スペクトルの１０7 倍にも及ぶことがある。エネルギ
ー損失スペクトルの強度分布は検出器のダイナミックレ
ンジを超えてしまっている。内殻励起スペクトルの測定
には問題ないが、ゼロ・ロス・ピークやプラズモンを測
定する場合、検出器が飽和してしまい、正しい形状のス
ペクトルが測定できない場合があった。
【０００５】この問題の対策には、アメリカ合衆国特許
第4,831,255 号公報に示されている装置（アテニュエイ
ター）が取付けられている。この装置は最終の四極子レ
ンズと並行検出器の間に取り付けられ、交流磁場または
電場によってスペクトルを検出器列に垂直方向に大きく
偏向させ、実質的に検出器に照射している時間が１mse
c．程度になるようにすることで、強度の強いスペクト
ル飽和することなく測定しようというものである。本装
置はまた、強いビームによって検出器の焼損を防ぐ働き
もある。
第4,831,255 号公報に示されている装置（アテニュエイ
ター）が取付けられている。この装置は最終の四極子レ
ンズと並行検出器の間に取り付けられ、交流磁場または
電場によってスペクトルを検出器列に垂直方向に大きく
偏向させ、実質的に検出器に照射している時間が１mse
c．程度になるようにすることで、強度の強いスペクト
ル飽和することなく測定しようというものである。本装
置はまた、強いビームによって検出器の焼損を防ぐ働き
もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、より
単純な構造の並行検出型エネルギー損失分析機器を提供
することにある。
単純な構造の並行検出型エネルギー損失分析機器を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、透過形電子顕
微鏡，走査透過形電子顕微鏡，電子線回折装置など、電
子線源を備え、そこから放出された電子を試料に照射
し、試料を透過したり、弾性散乱や、非弾性散乱された
電子を利用して結像，分析などを行うための装置に、そ
れらの電子の通過する場所に置かれた磁場形のセクター
・タイプのプリズムの入口と出口にそれぞれ一つの四極
子レンズを備えつける。スペクトルの検出は、フォト・
ダイオード・アレーやＣＣＤリニア・センサーなどエネ
ルギー損失スペクトルを並行して検出する手段を用いて
行う。
微鏡，走査透過形電子顕微鏡，電子線回折装置など、電
子線源を備え、そこから放出された電子を試料に照射
し、試料を透過したり、弾性散乱や、非弾性散乱された
電子を利用して結像，分析などを行うための装置に、そ
れらの電子の通過する場所に置かれた磁場形のセクター
・タイプのプリズムの入口と出口にそれぞれ一つの四極
子レンズを備えつける。スペクトルの検出は、フォト・
ダイオード・アレーやＣＣＤリニア・センサーなどエネ
ルギー損失スペクトルを並行して検出する手段を用いて
行う。
【０００８】
【作用】電子線源を備え、そこから放出された電子を試
料に照射し、試料を透過したり、弾性散乱や、非弾性散
乱された電子の通路に置かれた磁場形のセクター・タイ
プのプリズムは電子線を、そのエネルギー損失によって
分散させる。
料に照射し、試料を透過したり、弾性散乱や、非弾性散
乱された電子の通路に置かれた磁場形のセクター・タイ
プのプリズムは電子線を、そのエネルギー損失によって
分散させる。
【０００９】プリズムの入口と出口にそれぞれ一つの四
極子レンズが取付けられていて、出口の四極子レンズは
検出器列の方向にスペクトルを発散させて分散を調整で
きる機能を有し、入口の四極子レンズは検出器の１チャ
ンネルの幅の方向（チャンネルの並びに垂直方向）にス
ペクトルを収束させる機能を有する。
極子レンズが取付けられていて、出口の四極子レンズは
検出器列の方向にスペクトルを発散させて分散を調整で
きる機能を有し、入口の四極子レンズは検出器の１チャ
ンネルの幅の方向（チャンネルの並びに垂直方向）にス
ペクトルを収束させる機能を有する。
【００１０】ゼロ・ロス・ピークやプラズモンなどが飽
和するような場合、検出器のダイナミックレンジの不足
を補うため、四極子レンズを強く励起した条件で、エネ
ルギー分散は同じでも、分散と垂直な方向は検出器の１
チャンネルの幅のよりも広い範囲にスペクトルを発散さ
せうる。
和するような場合、検出器のダイナミックレンジの不足
を補うため、四極子レンズを強く励起した条件で、エネ
ルギー分散は同じでも、分散と垂直な方向は検出器の１
チャンネルの幅のよりも広い範囲にスペクトルを発散さ
せうる。
【００１１】スペクトルの測定を行う際、オペレーター
が設定した積算時間によらずに、検出器固有の最短の積
算時間でスペクトルを測定することによっても検出器の
飽和を避けうる。必要ならばこの方法を併用してもよ
い。
が設定した積算時間によらずに、検出器固有の最短の積
算時間でスペクトルを測定することによっても検出器の
飽和を避けうる。必要ならばこの方法を併用してもよ
い。
【００１２】検出器上のビーム電流を検出して、電流が
敷居値を超えると自動的に四極子レンズを強く励起し、
検出器の１チャンネルの幅のよりも広い範囲にスペクト
ルを発散させうる。これにより検出器を保護することが
可能となる。
敷居値を超えると自動的に四極子レンズを強く励起し、
検出器の１チャンネルの幅のよりも広い範囲にスペクト
ルを発散させうる。これにより検出器を保護することが
可能となる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を示す。電子
源１から放出された電子は照射系２によって制御されて
試料３上に照射される。試料３を透過した電子は場合に
よっては結像系４によって拡大結像される。エネルギー
損失分析器主要部は図２にも示されている。磁場形セク
ター・タイプのプリズム６は紙面に垂直な方向に磁場を
発生させる。磁場によって、大きくエネルギーを損失し
た電子１５は小さい曲率半径で、小さくエネルギーを損
失した電子１６は大きい曲率半径で軌道が曲げられるの
で、試料を透過した電子はエネルギー分散される。四極
子レンズ７はスペクトルの分散を任意に調整して並行検
出器８に投影する。四極子レンズ５は並行検出器８上で
フォーカス合わせをする。図３はエネルギー分散に垂直
な方向のレイ・ダイアグラムを示す。
源１から放出された電子は照射系２によって制御されて
試料３上に照射される。試料３を透過した電子は場合に
よっては結像系４によって拡大結像される。エネルギー
損失分析器主要部は図２にも示されている。磁場形セク
ター・タイプのプリズム６は紙面に垂直な方向に磁場を
発生させる。磁場によって、大きくエネルギーを損失し
た電子１５は小さい曲率半径で、小さくエネルギーを損
失した電子１６は大きい曲率半径で軌道が曲げられるの
で、試料を透過した電子はエネルギー分散される。四極
子レンズ７はスペクトルの分散を任意に調整して並行検
出器８に投影する。四極子レンズ５は並行検出器８上で
フォーカス合わせをする。図３はエネルギー分散に垂直
な方向のレイ・ダイアグラムを示す。
【００１４】並行検出器８はフォト・ダイオード・アレ
ーなど検出素子が一列に配列した構造になっていて、ス
ペクトル全体を同時に測定することが可能である。
ーなど検出素子が一列に配列した構造になっていて、ス
ペクトル全体を同時に測定することが可能である。
【００１５】磁場形セクター・タイプのプリズム６，四
極子レンズ５，四極子レンズ７はそれぞれプリズム制御
装置１３，プリズム入口四極子レンズ制御装置１２，プ
リズム出口四極子レンズ制御装置１４によってコンピュ
ーター１１によって統合されて最適な条件に制御されて
いる。
極子レンズ５，四極子レンズ７はそれぞれプリズム制御
装置１３，プリズム入口四極子レンズ制御装置１２，プ
リズム出口四極子レンズ制御装置１４によってコンピュ
ーター１１によって統合されて最適な条件に制御されて
いる。
【００１６】図４は四極子レンズの励起と速度分散の関
係の一例を示す。エネルギー分散は、レンズ常数が−３
５０で極大になるまで増大し、それより強い条件では減
少する。従って例えば−３１０と−４００では同一の速
度分散の値を取る。
係の一例を示す。エネルギー分散は、レンズ常数が−３
５０で極大になるまで増大し、それより強い条件では減
少する。従って例えば−３１０と−４００では同一の速
度分散の値を取る。
【００１７】図５は四極子レンズの励起とエネルギー分
散に垂直な方向の収差係数との関係の一例を示す。レン
ズ常数が−３５０までは収差が少ないが、それを超える
と急増しているのがわかる。−３１０では収差が小さい
ので、スペクトルは検出器８の幅に収まる。ところが−
４００では収差がかなり大きく、スペクトルは検出器８
の幅以上に発散してしまう。従ってこの分散でスペクト
ルの測定を行う場合、通常はレンズ常数を−３１０にし
て測定する。ところが、スペクトルの強度がつよすぎて
検出器が飽和してしまうような場合は、レンズ常数を−
４００に切り換え、信号の多くが検出器に入射しないよ
うにして測定することもできる。
散に垂直な方向の収差係数との関係の一例を示す。レン
ズ常数が−３５０までは収差が少ないが、それを超える
と急増しているのがわかる。−３１０では収差が小さい
ので、スペクトルは検出器８の幅に収まる。ところが−
４００では収差がかなり大きく、スペクトルは検出器８
の幅以上に発散してしまう。従ってこの分散でスペクト
ルの測定を行う場合、通常はレンズ常数を−３１０にし
て測定する。ところが、スペクトルの強度がつよすぎて
検出器が飽和してしまうような場合は、レンズ常数を−
４００に切り換え、信号の多くが検出器に入射しないよ
うにして測定することもできる。
【００１８】図１の実施例においては、並行検出器８上
のビーム電流を増幅器９を通して、微小電流計１０によ
って検出することによって、レンズ条件切り替えの制御
信号に利用している。レンズ条件の切り替えは、手動で
選択できるようにしておいてもよい。
のビーム電流を増幅器９を通して、微小電流計１０によ
って検出することによって、レンズ条件切り替えの制御
信号に利用している。レンズ条件の切り替えは、手動で
選択できるようにしておいてもよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、合衆国特許第4,743,756 号公
報により記載されているものより、単純な構造で、エネ
ルギー損失スペクトルの同時測定が可能であり、また、
合衆国特許第4,831,255 号公報に記載されているような
装置を取付けなくても、四極子レンズ条件だけで、同様
に機能を有する効果がある。
報により記載されているものより、単純な構造で、エネ
ルギー損失スペクトルの同時測定が可能であり、また、
合衆国特許第4,831,255 号公報に記載されているような
装置を取付けなくても、四極子レンズ条件だけで、同様
に機能を有する効果がある。
【図１】本発明実施例の構成図である。
【図２】エネルギー損失分析器の主要部を示す図であ
る。
る。
【図３】水平方向レイダイヤグラム通常時を示す図であ
る。
る。
【図４】四極子レンズの励起と速度分散の関係の一例を
示す図である。
示す図である。
【図５】四極子レンズの励起と分散に垂直な方向の収差
係数との関係の一例を示す図である。
係数との関係の一例を示す図である。
１…電子源、２…照射系、３…試料、４…結像系、５…
四極子レンズ、６…磁場形セクター・タイプのプリズ
ム、７…四極子レンズ、８…並行検出器、９…増幅器、
１０…微小電流計、１１…コンピューター、１２…プリ
ズム入口四極子レンズ制御装置、１３…プリズム制御装
置、１４…プリズム出口四極子レンズ制御装置、１５…
エネルギー損失の大きい電子ビーム、１６…エネルギー
損失の小さい電子ビーム。
四極子レンズ、６…磁場形セクター・タイプのプリズ
ム、７…四極子レンズ、８…並行検出器、９…増幅器、
１０…微小電流計、１１…コンピューター、１２…プリ
ズム入口四極子レンズ制御装置、１３…プリズム制御装
置、１４…プリズム出口四極子レンズ制御装置、１５…
エネルギー損失の大きい電子ビーム、１６…エネルギー
損失の小さい電子ビーム。
Claims (7)
- 【請求項１】セクター・タイプのプリズムの入口と出口
にそれぞれ一つの四極子レンズを備え、フォト・ダイオ
ード・アレーやＣＣＤリニア・センサーなどエネルギー
損失スペクトルを並行して検出する手段を具備したこと
を特徴とする並行検出形エネルギー損失分析器。 - 【請求項２】請求項１において、出口の四極子レンズは
検出器列の方向にスペクトルを発散させて分散を調整で
きる機能を有し、入口の四極子レンズは検出器の１チャ
ンネルの幅の方向（チャンネルの並びに垂直方向）にス
ペクトルを収束させる機能を有することを特徴とする並
行検出形エネルギー損失分析器。 - 【請求項３】請求項２において、四極子レンズをさらに
強く励起してゆくと、検出器の１チャンネルの幅の方向
に広くスペクトルを発散させうるレンズ条件が存在し、
そのようなレンズ条件を利用することを特徴とする並行
検出形エネルギー損失分析器。 - 【請求項４】請求項２のレンズ条件と同じエネルギー分
散の、請求項３のレンズ条件を対にして記憶させ、通常
の場合は前者を用いるが、スペクトル強度が強すぎる場
合は後者の条件に切り替えられる機能を有することを特
徴とする並行検出形エネルギー損失分析器。 - 【請求項５】請求項３において、スペクトルの測定を行
う際、オペレーターが設定した積算時間によらずに、検
出器固有の最短の積算時間でスペクトルを測定すること
を特徴とする並行検出形エネルギー損失分析器。 - 【請求項６】請求項３のレンズ条件と請求項４の積算時
間を併用することを特徴とする並行検出形エネルギー損
失分析器。 - 【請求項７】請求項１において、検出器上のビーム電流
を検出して、電流が敷居値を超えると請求項３の機能が
自動的に作動することを特徴とする並行検出形エネルギ
ー損失分析器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5094099A JPH06310063A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 並行検出形エネルギー損失分析器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5094099A JPH06310063A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 並行検出形エネルギー損失分析器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310063A true JPH06310063A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14101005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5094099A Pending JPH06310063A (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 並行検出形エネルギー損失分析器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06310063A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000041206A1 (fr) * | 1999-01-04 | 2000-07-13 | Hitachi, Ltd. | Dispositif de mappage d'elements, microscope electronique a transmission et a balayage, et procede associe |
| CZ306268B6 (cs) * | 2014-06-02 | 2016-11-09 | Delong Instruments A.S. | Způsob měření energiového rozdělení emise elektronů z katod s malým virtuálním zdrojem a energiový spektrometr pro provádění tohoto způsobu |
| KR20240021132A (ko) * | 2022-08-09 | 2024-02-16 | 에프이아이 컴파니 | 전자 이미징 응용 분야의 센서 보호를 위한 시스템 |
-
1993
- 1993-04-21 JP JP5094099A patent/JPH06310063A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000041206A1 (fr) * | 1999-01-04 | 2000-07-13 | Hitachi, Ltd. | Dispositif de mappage d'elements, microscope electronique a transmission et a balayage, et procede associe |
| US7928376B2 (en) | 1999-01-04 | 2011-04-19 | Hitachi, Ltd. | Element mapping unit, scanning transmission electron microscope, and element mapping method |
| CZ306268B6 (cs) * | 2014-06-02 | 2016-11-09 | Delong Instruments A.S. | Způsob měření energiového rozdělení emise elektronů z katod s malým virtuálním zdrojem a energiový spektrometr pro provádění tohoto způsobu |
| KR20240021132A (ko) * | 2022-08-09 | 2024-02-16 | 에프이아이 컴파니 | 전자 이미징 응용 분야의 센서 보호를 위한 시스템 |
| JP2024024615A (ja) * | 2022-08-09 | 2024-02-22 | エフ イー アイ カンパニ | 電子撮像用途におけるセンサ保護のためのシステム |
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