JPS6276249A

JPS6276249A - 荷電粒子エネルギ−分析装置

Info

Publication number: JPS6276249A
Application number: JP60218462A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamauchi; 洋山内
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1987-04-08

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】（産業上の利用分野）本発明は表面分析の分野において、電子やイオンの粒子
エネルギーを測定するエネルギー分析装置に関するもの
である。

このようなエネルギー分析装置は、Ｘ線励起によって物
質表面から放出された光電子を分析するＸ線光電子分光
装置（ＥＳＣＡ、ＸＰＳ’）を初め、オージェ電子分光
装置（ＡＥＳ）、二次イオン質量分析装置（Ｓ　Ｉ　Ｍ
Ｓ）などにおいて使用されている。

（従来の技術）従来のエネルギーアナライザの１種である静電球面形エ
ネルギーアナライザでは、第６図に示されるように、通
常はエネルギーアナライザ２の前段に収束レンズ系４を
必要とする。第６図はＸ線光電子分光装置に用いられる
場合を例示している。

６はＸ線源、８は試料、１０は入口スリット、１２は出
口スリット、１４は検出器である。

このような静電球面形エネルギーアナライザの１つの利
点は三次元立体収束性をもつことである。

すなわち、入口スリット１０から入射した電子（Ｘ線光
電子分光の場合は電子であるが、他の場合にはイオンの
こともある）は、紙面内のθの広がりを持つものだけで
はなく、紙面に垂直の方向においては１８０°近く広が
って入射した電子も収集可能である。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、前述したようにレンズ系４があるため、紙面に
垂直な方向でも角度θの範囲の電子しか入射させること
しかできず、強度的には数分の−から十分の一程度とな
っており、効率よく電子を利用していない。

収束レンズ系４はまた、電子などの粒子のエネルギーに
対する感度変化の問題を発生する。レンズ系４による感
度のエネルギー依存性は第５図の破線の曲線１６で示さ
れるようになり、特に低エネルギー電子の通過特性は極
めて悪い。これは定量性に大きな影響を与える。

本発明は、レンズ系のないエネルギーアナライザにより
試料から放出された電子を有効に利用し感度を向上させ
ること、及び電子などの粒子のエネルギーに対する感度
変化をなくすことを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）一実施例を示す第１図を参照して説明すると、本発明の
エネルギー分析装置では、静電球面形エネルギーアナラ
イザ（２０）の外球面（２２ａ）をもつ外半球（２０ａ
＞の先端を内球面（２２ｂ）をもつ内半球（２０ｂ）の
先端よりも球の反射側に延ばし、外半球（２０ａ）の一
部に線源（６）を取りつける穴（２２）を設け、その穴
（２２）の軸とエネルギーアナライザ（２０）の軌道中
心が交わる位置に分析試料（８）を置けるようにすると
ともに、出口スリット（１２）を分析試料（８）の位置
と１８０度反対側の軌道中心上に位置決めしている。

（作用）外半球（２０ａ）の先端を内半球（２０ｂ）の先端より
球の反対側に延ばしたのは曲率中心（０）を通る面内付
近に置かれた試料に線源をできるだけ近づけ、試料面上
での照射輝度を高め感度を上げるためである。これによ
り第６図のような構造よりも機械的設計が楽になる。

試料（８）から放出された荷電粒子は、紙面内の広がり
０分だけではなく、紙面に垂直な面内では１８０°近い
広がりのものが検出器（１４）に入り、第６図にような
従来のものと比較すると感度が向上する。

また、試料（８）とエネルギーアナライザ（２０）の間
に収束レンズ系を設けない。そのため感度のエネルギー
特性は第５図の実線１８で示されるような平坦なものと
なる。

（実施例）第１図は本発明をＸ線光電子分光装置に適用した例を表
わす。

２０は静電球面形エネルギーアナライザであり、外球面
２２ａをもつ外半球２０ａと、内球面２２ｂをもつ内半
球２０ｂとから構成されている。外半球２０ａの先端は
、球面２２ａ、２２ｂの曲率中心０を含む平面（内半球
２０ｂの端面）より球の反対側（図では下側）に延びて
いる。

外半球２０ａの先端部分には線源を挿入できるだけの丸
い穴２４があけられ、その穴２４には線源の一例として
Ｘ線銃６が挿入されている。

試料８は、このエネルギーアナライザ２ｏの軌道中心と
穴２４の中心軸とが交わる位置に置かれる。１０は入口
スリット、１２は出口スリット、１４は検出器としての
チャンネルトロンである。

第２図にこのエネルギーアナライザ２ｏの入口部分が拡
大して示されている。穴２４をあけることによって引き
起されるエネルギーアナライザ内部の電界の乱れを防ぐ
ために、穴２４にはグリッド２６の張られた円板２８が
取りつけられ、外球面２２ａ１円板２８の枠及びグリッ
ド２６が同−球面内にあるように設計されている。

なお、穴２４に挿入される線源がＸ線銃である場合には
、グリッド２６に代えて、アルミニウム箔のようなＸ線
窓を設けてもよい。また、後述の第４図に示されるよう
に、励起線の通過する穴２４ａを線源が挿入される穴２
４より小さくして、数ｍｍ以内程度にできる場合は、そ
の穴２４ａにはグリッドなどを設けなくてもよい。

第３図は他の実施例を表わす。第４図は第３図のｘ−ｙ
線断面図である。

外半球２０ａには線源を挿入する穴２４が、４個あけら
れ、各穴２４には線源３０，３２，３４゜３６が挿入さ
れている。Ａ−Ｄは試料８が線源３０．３２，３４．３
６により励起される位置を表わしている。試料励起位置
Ａ−Ｄと１８０度反対側の軌道中心３７上の位置ａ−ｄ
にはそれぞれ出口スリット１２が設けられている。出口
スリット１２に続いて所定の検出器又は次段の分光手段
が設けられる。

第４図は二次イオン質量分析装置の例であり、線源３０
としてイオン銃を使用し、出口スリット１２に続いて四
重極質量分析計３８及び検出器としてのチャネルトロン
４０が設けられている。

試料８は分析手段に応じて簡単に移動できるように曲率
中心０を中心として回転する回転板４２上に保持されて
いる。

静電球面形エネルギーアナライザは三次元立体収束性を
有する。すなわち、第４図に示される入口スリット１０
及び曲率中心Ｏを通る面内の軌道中心から出た粒子はど
の向きであっても曲率中心０を中心とする点対称の位置
に収差なく収束する（ただしエネルギーアナライザ２０
に所定の電圧がかかっているものとし、また端面効果を
除く）。

したがって、第３図に示されるように４つの線源３０．
３２，３４．３６で励起され、Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄから出た粒子はそれぞれに対応する点ａｔ　ｂｊＣ，
ｄへ収束する。このように、複数の線源と複数の検出器
を同時に取りつけても相互的な影響はなく、個々の分析
手段を実現させることができる。

静電球面形エネルギーアナライザの軌道半径は通常１０
０ｍｍ前後であり、その場合第３図のようなものは十分
実現する。軌道半径を２００ｍｍ程度にすればこの２倍
程度の線源と検出器等を十分取りつけることができる。

線ｇＡ−Ｄをそれぞれイオン銃、Ｘ線銃、電子銃、紫外
線銃とすれば、二次イオン質量分析装置、Ｘ線光電子分
光装置、オージェ電子分光装置及び真空紫外光電子分光
装置（ＵＰＳ）を備えた複合表面分析装置が実現できる
。

従来のエネルギーアナライザは荷電粒子の入射孔は１つ
でそれに対応する射出孔も１つであった。

特に表面分析の分野では１つの分析試料に対して多くの
分析手段（例えば二次イオン質量分析、Ｘ線光電子分光
、オージェ電子分光、イオン散乱スペクトルなど）を駆
使しなければいけない場合が多い。そのような要求を１
台の装置で満足させるには、高価なアナライザを多数個
必要とし、高価になると同時に、種々の制限事項のため
性能も不十分なものとなった。

本実施例によれば、多くの分析手法が同一エネルギーア
ナライザで実現され、高性能でコンパクトになり、コス
ト低下を実現できる。また分析手法の切替えによる測定
が容易である。

（発明の効果）本発明は静電球面形エネルギーアナライザの外半球に穴
をあけて線源を挿入し、試料を励起するようにしたので
、試料と入口スリットの間にレンズ系を設ける必要がな
くなる。その結果１次のような効果を達成することがで
きる。

（１）レンズによる感度低下を含めると、約１０倍の感
度向上が可能である。

（２）エネルギーに対する感度変化がほとんどないから
、・定量分析精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の入口部分の拡大断面図、第３図は他の実施例を示す
平面図、第４図は第３のＸ−Ｙ線断面図、第５図はレン
ズ系を備えた場合と備えない場合の感度のエネルギー依
存性を示す図、第６図は従来のエネルギー分析装置を示
す断面図である。６．３０，３２，３４．３６・・・・・・線源、８・・
・・・試料、１０・・・・・・入口スリット、１２・・・・・・出口スリット。２０・・・・・・静電球面形エネルギーアナライザ、２
０ａ・・・・・・外半球、２０ｂ・・・・・内半球、２２ａ・・・・・・外球面、２２ｂ・・・・・・内球面、２４・・・・・・線源挿入用の穴。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）静電球面形エネルギーアナライザの外球面をもつ
外半球の先端を内球面をもつ内半球の先端よりも球の反
射側に延ばし、外半球の一部に線源を取りつける穴を設
け、その穴の軸とエネルギーアナライザの軌道中心が交
わる位置に分析試料を置けるようにするとともに、出口
スリットを分析試料の位置と１８０度反対側の軌道中心
上に位置決めしたことを特徴とする荷電粒子エネルギー
分析装置。
（２）線源を取りつける穴を複数個設けて複数種の線源
を取りつけることができるようにし、各穴に対応する分
析試料の位置と１８０度反対側の軌道中心上にそれぞれ
出口スリットを設けた特許請求の範囲第１項記載の荷電
粒子エネルギー分析装置。
（３）線源を取りつける外球の穴において、外球面と同
一の面内にその穴による荷電粒子軌道部の電界の乱れを
防ぐグリッドを設けた特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の荷電粒子エネルギー分析装置。