JPH08240697A - スピン回転器 - Google Patents
スピン回転器Info
- Publication number
- JPH08240697A JPH08240697A JP7045250A JP4525095A JPH08240697A JP H08240697 A JPH08240697 A JP H08240697A JP 7045250 A JP7045250 A JP 7045250A JP 4525095 A JP4525095 A JP 4525095A JP H08240697 A JPH08240697 A JP H08240697A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spin
- electron beam
- orbit
- electron
- electric field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 スピンの方向が既知の偏極電子線による煩雑
な校正無しに、回転角を容易に設定できるスピン回転器
を提供すること。 【構成】 球面偏向電極１１とこれを挾みつける形で配
置された励磁コイル５を巻いた不均一磁場印加用ヨーク
１２より構成される。 【効果】 電子軌道を９０°偏向した場合の、電子軌道
に対するスピンの回転角は、この偏向を磁場のみで行う
ことによって０°、電場のみで行うことによって９０
°、双方を同時に用いることによって任意とすることが
できる。
な校正無しに、回転角を容易に設定できるスピン回転器
を提供すること。 【構成】 球面偏向電極１１とこれを挾みつける形で配
置された励磁コイル５を巻いた不均一磁場印加用ヨーク
１２より構成される。 【効果】 電子軌道を９０°偏向した場合の、電子軌道
に対するスピンの回転角は、この偏向を磁場のみで行う
ことによって０°、電場のみで行うことによって９０
°、双方を同時に用いることによって任意とすることが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁区観察用スピン偏極走
査電子顕微鏡において、磁化ベクトルの３成分を観察す
るために必要なスピン回転器に関し、特にスピンの回転
角の校正が不要もしくは容易なスピン回転器に関する。
査電子顕微鏡において、磁化ベクトルの３成分を観察す
るために必要なスピン回転器に関し、特にスピンの回転
角の校正が不要もしくは容易なスピン回転器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子線に適当な強度比の電磁場を印加し
てそのスピンを任意の角度回転するスピン回転器につい
ては、孝橋他、特願平05-217204に開示されている。こ
の例に代表される従来のスピン回転器は、適当な大きさ
の電場と磁場を同時に印加し、電子線の方向を一定に保
ったままそのスピンを回転させていた。
てそのスピンを任意の角度回転するスピン回転器につい
ては、孝橋他、特願平05-217204に開示されている。こ
の例に代表される従来のスピン回転器は、適当な大きさ
の電場と磁場を同時に印加し、電子線の方向を一定に保
ったままそのスピンを回転させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記スピン回転器によ
って電子スピンを希望の角度回転するためには、予めス
ピンの方向が既知の電子線によって、回転角と印加電磁
場および通過電子エネルギーの関係を校正をしなければ
ならない。本発明が解決しようとする課題は、この煩雑
な校正を無くすことにある。
って電子スピンを希望の角度回転するためには、予めス
ピンの方向が既知の電子線によって、回転角と印加電磁
場および通過電子エネルギーの関係を校正をしなければ
ならない。本発明が解決しようとする課題は、この煩雑
な校正を無くすことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、スピン回転
器内部を通過する電子線を偏向させ、該スピン回転器に
入射する電子線に対し該スピン回転器から出射する電子
線の方向を変えることにより解決できる。
器内部を通過する電子線を偏向させ、該スピン回転器に
入射する電子線に対し該スピン回転器から出射する電子
線の方向を変えることにより解決できる。
【０００５】
【作用】図１（ａ）に示すように、電場Ｅ中を運動する
電子のスピン１の方向は、軌道２と無関係に一定に保た
れ、また図１（ｂ）に示すように、磁場Ｂ中を運動する
電子のスピン１と軌道２のなす角αは、電子がどのよう
な軌道をとろうと常に一定で、その軌道の回転とともに
回転することが知られている。従って、図２（ａ）に示
すように、スピン回転器３に速度ｖ、点Ｏからの距離ｒ
で入射した電子の軌道を、該スピン回転器内部の点Ｏを
中心とする球対称もしくは軸対称電場Ｅ0＝ｍｖ2／（ｅ
ｒ）（ｍ：電子の質量、ｅ：電子の電荷）で角度α0だ
け偏向した場合、出射電子線のスピン１は、該出射電子
軌道に対して角度α0だけ相対的に回転する。また、図
２（ｂ）に示すように、スピン回転器３に入射した電子
線を該スピン検出器内部の磁場Ｂ0で偏向して出射電子
線を電場の場合と同じ軌道をとるようにすると、出射電
子線のスピン１は空間内で電子軌道の偏向角α0と同じ
α0だけ回転し、電子軌道に対するスピンの相対的回転
は起こらない。電子線の偏向角は容易に知ることができ
るため、電場のみで電子線を偏向した場合の電子軌道に
対するスピンの相対回転角は、スピンの方向が既知の電
子線による校正を行わなくても容易に知ることができ
る。
電子のスピン１の方向は、軌道２と無関係に一定に保た
れ、また図１（ｂ）に示すように、磁場Ｂ中を運動する
電子のスピン１と軌道２のなす角αは、電子がどのよう
な軌道をとろうと常に一定で、その軌道の回転とともに
回転することが知られている。従って、図２（ａ）に示
すように、スピン回転器３に速度ｖ、点Ｏからの距離ｒ
で入射した電子の軌道を、該スピン回転器内部の点Ｏを
中心とする球対称もしくは軸対称電場Ｅ0＝ｍｖ2／（ｅ
ｒ）（ｍ：電子の質量、ｅ：電子の電荷）で角度α0だ
け偏向した場合、出射電子線のスピン１は、該出射電子
軌道に対して角度α0だけ相対的に回転する。また、図
２（ｂ）に示すように、スピン回転器３に入射した電子
線を該スピン検出器内部の磁場Ｂ0で偏向して出射電子
線を電場の場合と同じ軌道をとるようにすると、出射電
子線のスピン１は空間内で電子軌道の偏向角α0と同じ
α0だけ回転し、電子軌道に対するスピンの相対的回転
は起こらない。電子線の偏向角は容易に知ることができ
るため、電場のみで電子線を偏向した場合の電子軌道に
対するスピンの相対回転角は、スピンの方向が既知の電
子線による校正を行わなくても容易に知ることができ
る。
【０００６】さらに、図２（ｃ）示すように、電場強度
Ｅを図２（ａ）のｋ（−∞＜ｋ＜∞）倍であるｋＥ0に
し、出射電子線の軌道が図２と同じになるような磁場Ｂ
を印加する。このとき ｅＥ0＝ｅｖＢ0＝ｅｋＥ0＋ｅｖＢ （１） が成り立つ。空間内でのスピンの回転角は磁場に比例す
るから、このときの出射電子のスピンの回転角αは α＝（Ｂ／Ｂ0）α0＝（１−ｋ）α0 （２） となり、出射電子軌道に対するスピンの相対回転角βは β＝α0−α＝α0ｋ （３） となる。
Ｅを図２（ａ）のｋ（−∞＜ｋ＜∞）倍であるｋＥ0に
し、出射電子線の軌道が図２と同じになるような磁場Ｂ
を印加する。このとき ｅＥ0＝ｅｖＢ0＝ｅｋＥ0＋ｅｖＢ （１） が成り立つ。空間内でのスピンの回転角は磁場に比例す
るから、このときの出射電子のスピンの回転角αは α＝（Ｂ／Ｂ0）α0＝（１−ｋ）α0 （２） となり、出射電子軌道に対するスピンの相対回転角βは β＝α0−α＝α0ｋ （３） となる。
【０００７】したがって、スピンを角度β回転させる場
合、まず電場のみで電子軌道を偏向させて出射電子軌道
の偏向角がα0となる電場強度をＥ0をもとめ、次に電場
強度をＥ0のｋ＝β／α倍とし、出射電子軌道の偏向角
がα0となるよう磁場を調整すれば良い。
合、まず電場のみで電子軌道を偏向させて出射電子軌道
の偏向角がα0となる電場強度をＥ0をもとめ、次に電場
強度をＥ0のｋ＝β／α倍とし、出射電子軌道の偏向角
がα0となるよう磁場を調整すれば良い。
【０００８】
【実施例】以下図を用いて、本発明によるスピン偏極走
査電子顕微鏡の構成を詳細に説明する。
査電子顕微鏡の構成を詳細に説明する。
【０００９】図３は本発明によるのスピン回転器の第１
の実施例を示したものである。
の実施例を示したものである。
【００１０】本実施例のスピン回転器は円筒偏向電極
４、励磁コイル５を巻いた均一磁場印加用ヨーク６、出
射電子線７をスティグマティックに収束するための四重
極レンズ８より構成される。円筒偏向電極４は、そのヨ
ーク側両端面が非磁性金属板（図では省略）で支持され
ている。入射電子線９を円筒偏向電極４による電場だけ
で９０°偏向させることによって、スピンを出射電子軌
道に対して相対的に９０°回転させることができ、また
ヨーク６による磁場だけで９０°偏向させることによっ
て、出射電子線の軌道を前記電場による場合と同じにし
て、スピンの出射電子軌道に対する相対回転をなくする
ことができる。さらに前者の０．５倍の電場を印加する
とともに、出射電子線の軌道が前記２者の場合と同じに
なるよう適当な大きさの磁場を印加することによって、
スピンを出射電子軌道に対して４５°回転させることが
できる。
４、励磁コイル５を巻いた均一磁場印加用ヨーク６、出
射電子線７をスティグマティックに収束するための四重
極レンズ８より構成される。円筒偏向電極４は、そのヨ
ーク側両端面が非磁性金属板（図では省略）で支持され
ている。入射電子線９を円筒偏向電極４による電場だけ
で９０°偏向させることによって、スピンを出射電子軌
道に対して相対的に９０°回転させることができ、また
ヨーク６による磁場だけで９０°偏向させることによっ
て、出射電子線の軌道を前記電場による場合と同じにし
て、スピンの出射電子軌道に対する相対回転をなくする
ことができる。さらに前者の０．５倍の電場を印加する
とともに、出射電子線の軌道が前記２者の場合と同じに
なるよう適当な大きさの磁場を印加することによって、
スピンを出射電子軌道に対して４５°回転させることが
できる。
【００１１】ここで、電子線が９０°偏向されたか否か
は、後段に配置されたスピン検出器１０が電子を数える
か否かで容易に判断できる。円筒偏向電極４が作る電場
及び均一磁場による収束作用は１次元的であり、出射電
子線は図３のｘ方向には収束されるがｙ方向には収束さ
れないため、四重極レンズ８によってｙ方向にも収束さ
せ、出射電子線の断面形状を円形にして、スピン検出器
に至る過程で電子の損失が無いようにする。
は、後段に配置されたスピン検出器１０が電子を数える
か否かで容易に判断できる。円筒偏向電極４が作る電場
及び均一磁場による収束作用は１次元的であり、出射電
子線は図３のｘ方向には収束されるがｙ方向には収束さ
れないため、四重極レンズ８によってｙ方向にも収束さ
せ、出射電子線の断面形状を円形にして、スピン検出器
に至る過程で電子の損失が無いようにする。
【００１２】図４は本発明によるのスピン回転器の第２
の実施例を示したものである。
の実施例を示したものである。
【００１３】本実施例のスピン回転器は球面偏向電極１
１、励磁コイル５を巻いた不均一磁場印加用ヨーク１２
より構成される。ここで、球面偏向電極１１は、その両
側面（ヨークの磁極面）が非磁性金属板によって支持さ
れている。
１、励磁コイル５を巻いた不均一磁場印加用ヨーク１２
より構成される。ここで、球面偏向電極１１は、その両
側面（ヨークの磁極面）が非磁性金属板によって支持さ
れている。
【００１４】ヨーク１２の磁極は、その発生不均一磁場
が電子軌道の回転軸に対して近似的に軸対称で、対称軸
から遠い程その強度が強くなるような形状を有する。こ
のスピン回転器の基本動作は第１の実施例と同様である
が、球面偏向電極１１及びヨーク１２による不均一磁場
は２次元収束特性を有するため、第１の実施例の四重極
レンズ８は不要となる。
が電子軌道の回転軸に対して近似的に軸対称で、対称軸
から遠い程その強度が強くなるような形状を有する。こ
のスピン回転器の基本動作は第１の実施例と同様である
が、球面偏向電極１１及びヨーク１２による不均一磁場
は２次元収束特性を有するため、第１の実施例の四重極
レンズ８は不要となる。
【００１５】図５は本発明によるのスピン回転器の第３
の実施例を示したものである。
の実施例を示したものである。
【００１６】本実施例のスピン回転器は第２の実施例の
球面偏向電極１１を、同じく２次元収束特性を有する円
筒反射電極１３で置き換えたものである。円筒反射電極
１３は、非磁性金属板で作成されており、上部電極の電
位を下部電極の電位よりも高くすることによって、偏向
作用を持たせ、開き角が大きな電子線に対して、球面偏
向電極１１より良好な収束特性を有するため、このよう
な電子線を対象とする場合は有利である。
球面偏向電極１１を、同じく２次元収束特性を有する円
筒反射電極１３で置き換えたものである。円筒反射電極
１３は、非磁性金属板で作成されており、上部電極の電
位を下部電極の電位よりも高くすることによって、偏向
作用を持たせ、開き角が大きな電子線に対して、球面偏
向電極１１より良好な収束特性を有するため、このよう
な電子線を対象とする場合は有利である。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
予めスピンの方向が既知の電子線による校正を行わなく
ても、回転角を容易に設定することができ、スピン回転
器の取り扱いを容易にすることができる。
予めスピンの方向が既知の電子線による校正を行わなく
ても、回転角を容易に設定することができ、スピン回転
器の取り扱いを容易にすることができる。
【図１】電場及び磁場中における電子とそのスピンの振
る舞いを示す図。
る舞いを示す図。
【図２】本発明によるスピン回転器の動作原理を示す
図。
図。
【図３】本発明によるスピン回転器の第１の実施例を示
す図。
す図。
【図４】本発明によるスピン回転器の第２の実施例を示
す図。
す図。
【図５】本発明によるスピン回転器の第３の実施例を示
す図。
す図。
１…スピン、２…電子軌道、３…スピン回転器、４…円
筒偏向電極、５…コイル、６…均一磁場印加用ヨーク、
７…出射電子線、８…四重極レンズ、９…入射電子線、
１０…スピン検出器、１１…球面偏向電極、１２…不均
一磁場印加用ヨーク、１３…円筒反射電極。
筒偏向電極、５…コイル、６…均一磁場印加用ヨーク、
７…出射電子線、８…四重極レンズ、９…入射電子線、
１０…スピン検出器、１１…球面偏向電極、１２…不均
一磁場印加用ヨーク、１３…円筒反射電極。
Claims (2)
- 【請求項１】電子線に適当な強度の電場と磁場を印加す
ることによって電子線のスピンを任意の角度回転するス
ピン回転器において、内部を通過する電子線が偏向し、
該スピン回転器に入射する電子線と該スピン回転器から
出射する電子線の方向が異なることを特徴とするスピン
回転器。 - 【請求項２】電子線に適当な強度の電場と磁場を印加す
ることによって電子線のスピンを任意の角度回転するス
ピン回転器において、電子線を電場のみで偏向させるこ
とによって、電子軌道の偏向角だけ、スピンを出射電子
軌道に対して相対回転させ、また磁場のみで偏向させる
ことによって、出射電子線の軌道を前記電場による場合
と実質的に同じにして、スピンの出射電子軌道に対する
相対回転をなくし、さらに前者のｋ倍の電場を印加する
とともに、出射電子線の軌道が前記２者の場合と実質的
に同じになるよう適当な大きさの磁場を印加することに
よって、スピンを出射電子軌道に対して、前記電場の場
合のｋ倍相対回転させることを特徴とするスピン回転
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7045250A JPH08240697A (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | スピン回転器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7045250A JPH08240697A (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | スピン回転器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08240697A true JPH08240697A (ja) | 1996-09-17 |
Family
ID=12714032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7045250A Pending JPH08240697A (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | スピン回転器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08240697A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011181223A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Mie Univ | 電子光学機器 |
| WO2011122171A1 (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-06 | 国立大学法人名古屋大学 | 電子顕微鏡 |
| US9453893B2 (en) | 2010-11-17 | 2016-09-27 | Specs Surface Nano Analysis Gmbh | Spin detector arrangement for measuring the vector component of a spin vector predominating in a particle beam |
| JP2017162645A (ja) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 浜松ホトニクス株式会社 | 帯電処理装置及び電子源ユニット |
-
1995
- 1995-03-06 JP JP7045250A patent/JPH08240697A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011181223A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Mie Univ | 電子光学機器 |
| WO2011122171A1 (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-06 | 国立大学法人名古屋大学 | 電子顕微鏡 |
| US8841615B2 (en) | 2010-03-29 | 2014-09-23 | National University Corporation Nagoya University | Electron microscope |
| US9453893B2 (en) | 2010-11-17 | 2016-09-27 | Specs Surface Nano Analysis Gmbh | Spin detector arrangement for measuring the vector component of a spin vector predominating in a particle beam |
| JP2017162645A (ja) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 浜松ホトニクス株式会社 | 帯電処理装置及び電子源ユニット |
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