JPS5878360A - 荷電粒子エネルギ−分析装置 - Google Patents
荷電粒子エネルギ−分析装置Info
- Publication number
- JPS5878360A JPS5878360A JP56175178A JP17517881A JPS5878360A JP S5878360 A JPS5878360 A JP S5878360A JP 56175178 A JP56175178 A JP 56175178A JP 17517881 A JP17517881 A JP 17517881A JP S5878360 A JPS5878360 A JP S5878360A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grid
- energy
- reflective surface
- particles
- charged particles
- 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.)
- Granted
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Classifications
-
- 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
- H01J49/488—Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter with retarding grids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はローパスフィルタ及びバイパスフィルタを組合
せた荷電粒子エネルギー分析装置に関する。こ\でロー
パスフィルタと云うのは成るエネルギー値よりも低いエ
ネルギーの荷電粒子だけを選択的に反射する装置であり
、バイパスフィルタは成る工□ネルギー値よりも高いエ
ネルギーを持つ1− た荷電粒子だけを透過させる装置である。O−パスフィ
ルタは反射面とその前面に反射面と平行して張設された
グリッドよりなっており、グリッドを基準にして反射面
を分析対象の荷電粒子と同極性に荷電しである。グリッ
ドと反射面間の電位差をVとすると荷電粒子中、(ト)
eV(V電子ボルト)以上のエネルギーを有するものは
反射面に入射して吸収され(至)eV以下のエネルギー
を有する荷電粒子が取出される。バイパスフィルタは平
行に張設された2重グリッドで、荷電粒子の入射側のグ
リッドを基準にしてその後のグリッドを荷電粒子と同極
性に荷電し、両者間の電位差をVとすると、(至)87
以上の荷電粒子は両グリッドを透過し、(至)eVより
低いエネルギーの粒子は入射t11[へ反射さレル。そ
こでバイパスフィルタとローパスフィルタを組合せて任
意に設定したせまいエネルギー幅内に含まれるエネルギ
ーを持った粒子が選別して取出される。
せた荷電粒子エネルギー分析装置に関する。こ\でロー
パスフィルタと云うのは成るエネルギー値よりも低いエ
ネルギーの荷電粒子だけを選択的に反射する装置であり
、バイパスフィルタは成る工□ネルギー値よりも高いエ
ネルギーを持つ1− た荷電粒子だけを透過させる装置である。O−パスフィ
ルタは反射面とその前面に反射面と平行して張設された
グリッドよりなっており、グリッドを基準にして反射面
を分析対象の荷電粒子と同極性に荷電しである。グリッ
ドと反射面間の電位差をVとすると荷電粒子中、(ト)
eV(V電子ボルト)以上のエネルギーを有するものは
反射面に入射して吸収され(至)eV以下のエネルギー
を有する荷電粒子が取出される。バイパスフィルタは平
行に張設された2重グリッドで、荷電粒子の入射側のグ
リッドを基準にしてその後のグリッドを荷電粒子と同極
性に荷電し、両者間の電位差をVとすると、(至)87
以上の荷電粒子は両グリッドを透過し、(至)eVより
低いエネルギーの粒子は入射t11[へ反射さレル。そ
こでバイパスフィルタとローパスフィルタを組合せて任
意に設定したせまいエネルギー幅内に含まれるエネルギ
ーを持った粒子が選別して取出される。
上述したローパスフィルタ及びバイパスフィルタを用い
て構成された荷電粒子エネルギー分析装2− 置で従来提案されているものは第1図に示すような構造
になっている。Mは0点を曲率中心とする球面反射面で
その前側に同心的にグリッドG1が配置され、両者でロ
ーパスフィルタを構成している。Mからみて0点の反対
側に0点を曲率中心とする2重球面グリッドG2.G3
があって、G2、G3によりノ・イパスフイルダを構成
している。
て構成された荷電粒子エネルギー分析装2− 置で従来提案されているものは第1図に示すような構造
になっている。Mは0点を曲率中心とする球面反射面で
その前側に同心的にグリッドG1が配置され、両者でロ
ーパスフィルタを構成している。Mからみて0点の反対
側に0点を曲率中心とする2重球面グリッドG2.G3
があって、G2、G3によりノ・イパスフイルダを構成
している。
グリッドGl、G2は同電位に保たれ、Gl、M間及び
G2,03間に夫々適当な電圧が印加されている。0点
の傍のS点に荷電粒子の放射点を置くと、成るエネルギ
ーv1以下の荷電粒子はMで反射されて0点の傍に一旦
集束した後発散してノ・イパスフィルタであるグリッド
G2’、G3に入射し、成るエネルギーv2以下の粒子
が反射され、エネルギーがVlとv2との間にある粒子
だけがグリッドG3を通過するから、これを検出する。
G2,03間に夫々適当な電圧が印加されている。0点
の傍のS点に荷電粒子の放射点を置くと、成るエネルギ
ーv1以下の荷電粒子はMで反射されて0点の傍に一旦
集束した後発散してノ・イパスフィルタであるグリッド
G2’、G3に入射し、成るエネルギーv2以下の粒子
が反射され、エネルギーがVlとv2との間にある粒子
だけがグリッドG3を通過するから、これを検出する。
この構成によるときは、取出されたエネルギー■1とv
2との間の荷電粒子は発散していて、荷電粒子放射源の
像を形成していないから、成る特定のエネルギーを持っ
た放射電子による試料の像を観測すると云うようなこと
ができない。寸だ実際問題としてS点はローパスフィル
タとノ1イパスフィルタで囲まれた中にあり、こ\に試
料をセットすることはできなくて、具体的には側方に試
料励起部があり、試料から放射された荷電粒子を電子光
学系でS点に導き、S点からMに向けて放射している(
特公昭51−2396号)ので、装置構成として複雑で
あり、更に曲率中心0点をd:さんで両側ニローパスフ
ィルタとバイパスフィルタカ配置されているので装置が
大型となる。
2との間の荷電粒子は発散していて、荷電粒子放射源の
像を形成していないから、成る特定のエネルギーを持っ
た放射電子による試料の像を観測すると云うようなこと
ができない。寸だ実際問題としてS点はローパスフィル
タとノ1イパスフィルタで囲まれた中にあり、こ\に試
料をセットすることはできなくて、具体的には側方に試
料励起部があり、試料から放射された荷電粒子を電子光
学系でS点に導き、S点からMに向けて放射している(
特公昭51−2396号)ので、装置構成として複雑で
あり、更に曲率中心0点をd:さんで両側ニローパスフ
ィルタとバイパスフィルタカ配置されているので装置が
大型となる。
本発明は上述した既提案の装置の欠点を解消し、単純化
された小型な構成で試料の像観察が可能であり性能的に
も優れた荷電粒子エネルギー分□析装置を提供しようと
するものである。以下実施例によって本発明を説明する
。
された小型な構成で試料の像観察が可能であり性能的に
も優れた荷電粒子エネルギー分□析装置を提供しようと
するものである。以下実施例によって本発明を説明する
。
第2図は本発明の一実施例を示す。Al、A2は荷電粒
子の入射口及び出射口でこの装置は左右対称な構造なの
でどちらを入射口としてもよい。
子の入射口及び出射口でこの装置は左右対称な構造なの
でどちらを入射口としてもよい。
Mは反射面でA1及びA2の中心を焦点とする回転楕円
面である。装置全体は双頭の円錐形のような形の外壁W
で囲まれている。反射面Mの前面には反射面と平行にグ
リッドG1が設けられている0この反射面Mとグリッド
G1とでローノくスフイルりが構成されている。外壁の
双頭部には夫々グリッドG2.G3及びG4.G5が設
けられている0グリッドG2.G3は開口A1の中心を
曲率中心とする同心球面になっている。同様にしてグリ
・ノドG4.G5も開口A2の中心を曲率中心とする同
心球面になっている。GRは反射面Mとグリ・ノドG1
間及びグリッドG2,03間及びグリ・ノドG4,05
間夫々の端縁部の電界の乱れを防ぐだめのガードリング
である0 開口A1を荷電粒子の入射開口、A2を出射開口として
各部に与えられる電位と作用について説明する。グリッ
ドG2及び開口Alからグリ・ノドG2に至る外壁の双
頭部は同電位であり、荷電粒子源と同電位で一般にアー
ス電位とする。グリ・ノドG3は荷電粒子を反射する極
性でその電位をVaとする。入射荷電粒子のエネルギー
を電子ボルトで表わしてVとするとVがvaより小さな
粒子はG3によって反撥され、■〉Vaなるエネルギー
の荷電粒子だけがグリッドG3を通過する。グリッドG
l、G3.G4及びこれらのグリッドの間の外壁Wは全
部同電位にしである。従ってこれグリッドG1の面に入
射する。反射面Mは荷電粒子を反撥する方向に電位が与
えられ、その電位をVlとし、Vl)Vaとする。そう
するとグリノれは反射面MがAI、A2を焦点とする楕
円だからである。グリッドG5は荷電粒子を反撥する方
向で電位v2が与えである。従ってグリッドG4を通過
した粒子でエネルギーがv2より小さな粒子はグリッド
G5で反射され■2より犬なる粒子がグリッドG5を通
過して開口A2の中央に集束する。そこでA2の所に検
出器を置いておくと、エネルギーがG2とvlとの間に
ある粒子だけが検出されることになる。第3図は各グリ
ッド及び反射面に与える電位の関係と、グリッドG2.
G3及びG4,5及び反射面M〆とグリッドG1で構成
されるフィルターの性能を示すグラフである。
面である。装置全体は双頭の円錐形のような形の外壁W
で囲まれている。反射面Mの前面には反射面と平行にグ
リッドG1が設けられている0この反射面Mとグリッド
G1とでローノくスフイルりが構成されている。外壁の
双頭部には夫々グリッドG2.G3及びG4.G5が設
けられている0グリッドG2.G3は開口A1の中心を
曲率中心とする同心球面になっている。同様にしてグリ
・ノドG4.G5も開口A2の中心を曲率中心とする同
心球面になっている。GRは反射面Mとグリ・ノドG1
間及びグリッドG2,03間及びグリ・ノドG4,05
間夫々の端縁部の電界の乱れを防ぐだめのガードリング
である0 開口A1を荷電粒子の入射開口、A2を出射開口として
各部に与えられる電位と作用について説明する。グリッ
ドG2及び開口Alからグリ・ノドG2に至る外壁の双
頭部は同電位であり、荷電粒子源と同電位で一般にアー
ス電位とする。グリ・ノドG3は荷電粒子を反射する極
性でその電位をVaとする。入射荷電粒子のエネルギー
を電子ボルトで表わしてVとするとVがvaより小さな
粒子はG3によって反撥され、■〉Vaなるエネルギー
の荷電粒子だけがグリッドG3を通過する。グリッドG
l、G3.G4及びこれらのグリッドの間の外壁Wは全
部同電位にしである。従ってこれグリッドG1の面に入
射する。反射面Mは荷電粒子を反撥する方向に電位が与
えられ、その電位をVlとし、Vl)Vaとする。そう
するとグリノれは反射面MがAI、A2を焦点とする楕
円だからである。グリッドG5は荷電粒子を反撥する方
向で電位v2が与えである。従ってグリッドG4を通過
した粒子でエネルギーがv2より小さな粒子はグリッド
G5で反射され■2より犬なる粒子がグリッドG5を通
過して開口A2の中央に集束する。そこでA2の所に検
出器を置いておくと、エネルギーがG2とvlとの間に
ある粒子だけが検出されることになる。第3図は各グリ
ッド及び反射面に与える電位の関係と、グリッドG2.
G3及びG4,5及び反射面M〆とグリッドG1で構成
されるフィルターの性能を示すグラフである。
厳密に云うと各フィルターで反射される粒子の限界エネ
ルギーはフィルターに入射するときの入射角0によって
変化する。第4図でPI、P2がグリッド或は反射面で
あり、Plの電位をO,P2の電位を■、入射する荷電
粒子のエネルギーをVoとし、入射角をθとする。粒子
がPI、P2間の電界の影響を受けるのはその運動速度
の電界方向の成分であるから、反射の条件はV ’;2
V’ cosθである。θが小さいときはcosθ−
1−G2/2 でG2の項が無視でき反射条件はv 〉
v’である。またθ の項が無視できない場合でもθが
一定であればエネルギー選別の閾値に広りは生じない。
ルギーはフィルターに入射するときの入射角0によって
変化する。第4図でPI、P2がグリッド或は反射面で
あり、Plの電位をO,P2の電位を■、入射する荷電
粒子のエネルギーをVoとし、入射角をθとする。粒子
がPI、P2間の電界の影響を受けるのはその運動速度
の電界方向の成分であるから、反射の条件はV ’;2
V’ cosθである。θが小さいときはcosθ−
1−G2/2 でG2の項が無視でき反射条件はv 〉
v’である。またθ の項が無視できない場合でもθが
一定であればエネルギー選別の閾値に広りは生じない。
第4図は第2図における開口Al付近の図の紙面に垂直
な面による断面を示す。Sは試料でXはX線源である。
な面による断面を示す。Sは試料でXはX線源である。
試料SはX線により励起され、光電子を放出する。この
光電子が上述した作用によってエネルギー分析される。
光電子が上述した作用によってエネルギー分析される。
エネルギー値の走査はグリッド01.G3.G4を同電
位にし、反射面Ml及びグリッドG5のグリッド01等
との間の電位差を一定に保って01等の電位を変化させ
ることによって行われる。開口A2には試料Sから放射
された光電子のうち成るエネルギー幅内に入るものだけ
が集束してそれらの光電子による試料の像を作る。グリ
ッドGlを透過した粒子はきわめて低速になっているが
、単にエネルギー選別された粒子を検出して試料から放
射される粒子のエネルギースペクトルを測定するだけで
あればグリッドG5と開口A2との間に加速用グリッド
を設ける必要はない。この場合荷電粒子はA2の位置に
置かれた検出器の電位によって吸引され加速される。試
料の特定エネルギー粒子による像を観察する場合は、G
5と開口A2との間に05と同心的に加速用グリッドを
配置し、開口A2の面に形成された粒子像を更に電子光
学系で拡大して螢光面、写真フィルム、撮像管等に投影
する。なお試料の励起方法は第4図に示す型に限らず任
意であり、試料から放出された荷電粒子を電子光学系を
介して開口A1に入射させるようにすることも妨げない
。
位にし、反射面Ml及びグリッドG5のグリッド01等
との間の電位差を一定に保って01等の電位を変化させ
ることによって行われる。開口A2には試料Sから放射
された光電子のうち成るエネルギー幅内に入るものだけ
が集束してそれらの光電子による試料の像を作る。グリ
ッドGlを透過した粒子はきわめて低速になっているが
、単にエネルギー選別された粒子を検出して試料から放
射される粒子のエネルギースペクトルを測定するだけで
あればグリッドG5と開口A2との間に加速用グリッド
を設ける必要はない。この場合荷電粒子はA2の位置に
置かれた検出器の電位によって吸引され加速される。試
料の特定エネルギー粒子による像を観察する場合は、G
5と開口A2との間に05と同心的に加速用グリッドを
配置し、開口A2の面に形成された粒子像を更に電子光
学系で拡大して螢光面、写真フィルム、撮像管等に投影
する。なお試料の励起方法は第4図に示す型に限らず任
意であり、試料から放出された荷電粒子を電子光学系を
介して開口A1に入射させるようにすることも妨げない
。
Al、A2間の距離は試料励起系及び荷電粒子検出系が
納まる範囲でなるべく接近させるのが好ましく、Al、
A2間が近い程反射面の各点における前述θの差が小さ
くなる。また上述実施例では反射面Mは回転楕円面であ
るが、AI、A2間距離がA1及びA2から反射面まで
の距離に比し小さいときは反射面はAl、A2間の中点
に曲率中心を持つ球面でよい。
納まる範囲でなるべく接近させるのが好ましく、Al、
A2間が近い程反射面の各点における前述θの差が小さ
くなる。また上述実施例では反射面Mは回転楕円面であ
るが、AI、A2間距離がA1及びA2から反射面まで
の距離に比し小さいときは反射面はAl、A2間の中点
に曲率中心を持つ球面でよい。
エネルギーフィルタを用いた荷電粒子エネルギー分析装
置は静電半球型エネルギー分析装置に比し広い立体角内
に対射される荷電粒子を扱うことができるから感度が高
いと云う特徴が期待されるのであるが、前述したように
既提案の装置はエネルギー分析器内に分析しようとする
荷電粒子を電子光学系を用いて導入しているので、この
電子光学系によって試料から放射される荷電粒子の導入
9− 立体角が制限されたり、電子光学系が一般に粒子のエネ
ルギーの通過特性が異なるので、偏ったエネルギーの粒
子を通過させるという欠点をもっており、本来の特徴を
充分発揮し得ていない。
置は静電半球型エネルギー分析装置に比し広い立体角内
に対射される荷電粒子を扱うことができるから感度が高
いと云う特徴が期待されるのであるが、前述したように
既提案の装置はエネルギー分析器内に分析しようとする
荷電粒子を電子光学系を用いて導入しているので、この
電子光学系によって試料から放射される荷電粒子の導入
9− 立体角が制限されたり、電子光学系が一般に粒子のエネ
ルギーの通過特性が異なるので、偏ったエネルギーの粒
子を通過させるという欠点をもっており、本来の特徴を
充分発揮し得ていない。
本発明は上述したような構成で凹面反射面の共役な2点
に荷電粒子の入射開口と出射開口を設けたから、試料か
ら放射される荷電粒子を直接エネルギー分析系内に入射
させることができ、かつ試料及び試料励起系及び荷電粒
子検出系がエネルギー分析系の外に配置できるので、エ
ネルギー分析系内に荷電粒子線束を遮蔽する異物がなく
、試料から広い立体角内に放射される荷電粒子を損失な
く扱えるから、前述既提案の装置に比し高感度であり、
装置の大きさとしては既定案装置の半分(エネルギー分
析系が反射面の曲率中心の一方側だけであるから)です
み、分析された荷電粒子は集束しているので、単に荷電
粒子を検出する場合及び加速して再結像系に導き写像す
る場合の何れにも対応できる特長を有する。
に荷電粒子の入射開口と出射開口を設けたから、試料か
ら放射される荷電粒子を直接エネルギー分析系内に入射
させることができ、かつ試料及び試料励起系及び荷電粒
子検出系がエネルギー分析系の外に配置できるので、エ
ネルギー分析系内に荷電粒子線束を遮蔽する異物がなく
、試料から広い立体角内に放射される荷電粒子を損失な
く扱えるから、前述既提案の装置に比し高感度であり、
装置の大きさとしては既定案装置の半分(エネルギー分
析系が反射面の曲率中心の一方側だけであるから)です
み、分析された荷電粒子は集束しているので、単に荷電
粒子を検出する場合及び加速して再結像系に導き写像す
る場合の何れにも対応できる特長を有する。
第1図は既提案装置の側面略図、第2図は本発明の一実
施例装置の水平断面図、第3図は各グリッド及び反射面
に与える電位の関係とフィルター特性を示すグラフ、第
4図は粒子反射部の拡大図、第5図は第2図における開
口Al付近の垂直断面図である。 M・・・反射面、01〜G5・・・グリッド、AI、A
2・・・荷電粒子の入射或は出射開口。 代理人 弁理士 林 浩 介 11−
施例装置の水平断面図、第3図は各グリッド及び反射面
に与える電位の関係とフィルター特性を示すグラフ、第
4図は粒子反射部の拡大図、第5図は第2図における開
口Al付近の垂直断面図である。 M・・・反射面、01〜G5・・・グリッド、AI、A
2・・・荷電粒子の入射或は出射開口。 代理人 弁理士 林 浩 介 11−
Claims (1)
- 凹面反射面の中心線に対し交叉する方向に並ぶ2つの共
役点に荷電粒子の入射及び出射用の開口を設け、上記反
射面の前面に同面と平行してグリッドを張設して、同凹
面反射面と共にローパスフィルタを構成し、上記2つの
開口の一方に対し、その開口と上記反射面との間で同開
口の中心を曲率中心として同心球的に2つのグリッドを
張設してバイパスフィルターを構成したことを特徴とす
る荷電粒子エネルギー分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56175178A JPS5878360A (ja) | 1981-10-31 | 1981-10-31 | 荷電粒子エネルギ−分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56175178A JPS5878360A (ja) | 1981-10-31 | 1981-10-31 | 荷電粒子エネルギ−分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5878360A true JPS5878360A (ja) | 1983-05-11 |
| JPS637656B2 JPS637656B2 (ja) | 1988-02-17 |
Family
ID=15991627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56175178A Granted JPS5878360A (ja) | 1981-10-31 | 1981-10-31 | 荷電粒子エネルギ−分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5878360A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5962850A (en) * | 1998-03-04 | 1999-10-05 | Southwest Research Institute | Large aperture particle detector with integrated antenna |
-
1981
- 1981-10-31 JP JP56175178A patent/JPS5878360A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5962850A (en) * | 1998-03-04 | 1999-10-05 | Southwest Research Institute | Large aperture particle detector with integrated antenna |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS637656B2 (ja) | 1988-02-17 |
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