JPS63167254A - 電子計数装置 - Google Patents

電子計数装置

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JPS63167254A
JPS63167254A JP31123786A JP31123786A JPS63167254A JP S63167254 A JPS63167254 A JP S63167254A JP 31123786 A JP31123786 A JP 31123786A JP 31123786 A JP31123786 A JP 31123786A JP S63167254 A JPS63167254 A JP S63167254A
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light
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electrons
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応之 宇田
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博志 石田
Atsushi Manmoto
敦 万本
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RIKEN
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  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Radiation (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光エネルギーの照射で試料から放出された電
子の数を計数する電子計数装置に関する。
(従来技術) 従来、例えば半導体等の試料表面に形成された酸化膜の
膜厚を計測する方法として、試お1表面に光を照射し、
光の照射により試料上の薄膜を通って外部に放出される
電子を電子検出部により計数して膜厚を計測する方法が
知られている(特願昭59−118818号等)。
(発明が解決しようとりる問題点) しかしながら、このような従来の電子計数装置にあって
は、試おlに単波長光を照射する光源装置に設けたラン
プ、レンズ等の光学部材の汚れ、あるいは光フフイバー
により光を導いたとぎにファイバーの劣下等により試料
に照射される光量が変化し、正確な電子数の計測ができ
なくなる恐れがあった。
例えば、光源装置からの単波長光を所定波長域で走査し
たときの電子語数率から試料酸化膜の仕事関数を測定す
る場合、初期状態の光量の低下がないとぎには第8図(
a >に示すような走査波長に対し傾きα1をもった計
数率の特性が得られたものが、光量が低下すると第8図
(b )に示すように、傾きがα2に減少する特性とな
り、あたかも酸化膜が厚くなったような測定結果が得ら
れてしまうという問題があった。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、光学部材の汚れ等により試料に照射する光の光量
変化があっても常に光量変化のない初期状態と同、じ電
子数の計数結果が得られるようにした電子計数装置を提
供することを目的とする。
この目的を達成するため本発明にあっては、試料に光を
照射し、試料から放出される電子を電子計数部内に導入
して電子の数を計数する電子計数装置に於いて、試料に
照射される光の光量を検出する光量検出手段と、初期状
態で検出された光量(基準光量)と計測時の光量とに基
づいて補正係数を演算する補正係数演算手段と、この補
正係数に塁づいて電子数の計数値を補正する補正手段と
を設cノるようにしたものである。
(作用) このような本発明の構成によれば、光源装置の光学部材
の汚れ、若しくは試料に光を導く光ファイバーの劣下等
により試料に照射される光量が減少したとしても、光量
変化に基づく補正係数により初期状態での基準光量の照
射で得られたと同じ電子数の計数結果を得ることができ
、光量の変動の影響を受けることなく正確な電子数の旧
教を行なうことができる。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例を示した説明図である。
まず構成を説明すると、1は電子検出部であり、下部に
検出窓2を開口した全屈製のケース3を有し、ケース3
はアースされている。ケース3内には陽極リング4が配
置され、陽極リング4には高圧電源23から例えば3.
4KVの高電圧が印加されている。陽極リング4とケー
ス3の間には第1格子電極5が設置される。第1格子電
極5には第1パルス発生器20の出力が与えられ、第1
パルス発生器20は試料12からの放出電子を導入して
いないときには、例えば100Vの電圧を第1格子電極
5に印加しており、試料12から放出された電子の導入
により陽極リング4の近傍で気体放電現象を生じて増幅
器18より第2図(a)に示すような電子パルスが発生
すると、第1パルス発生器20は所定のクエンチング時
間τに亘って300Vにアップした矩形波パルスを発生
し、クエンチング時間τに亘って第1格子電極5を40
0Vに保つ。このように第1格子電極5の電圧が100
Vから400Vに増加されると、陽極リング4と第1格
子電極との間の電位差が300Vだけ低下し、これによ
って放出電子の導入により生じた気体放電作用による光
や陽イAンによる二次電子は放電電圧に達することがで
きず、なだれ的な放電が阻止される。
一方、第1格子電極5の外側には第2格子電極6が配置
され、第2格子電極6には第2パルス発生器22の出力
が与えられている。第2パルス発生器22は放出電子の
導入がない状態にあっては例えば80Vの電圧を第2格
子電極6に印加しており、放出電子の導入により第2図
(a)に示すように気体放電現象により陽極リング4よ
り電圧パルスが増幅器18を介して与えられると、第2
図(C)に示すように、例えば−110Vダウンした矩
形パルスをクエンチング時間τに亘って出力する。この
クエンチング時間τに亘る一30Vの矩形波パルスを受
けた第2格子電極6は、それまでの格子電圧80Vから
一30Vに下がることで増幅作用を伴う気体放電によっ
て発生した陽イオンを第2格子電極6で補足して中和し
、これによって陽イオンが試料10に到達して試料10
からの光電子の放出作用に影響を及ぼすことを防ぎ、且
つ外部からの電子が電子検出部1に導入されるのを遮断
する。
一方、電子検出部1の検出窓2の下方には試料台13が
設【プられ、試料台13にセットされた試ill 12
に対しては光源装置7より所定の単波長光が照射されて
いる。光源装置7は重水素ランプ等の光源8と、光源8
からの光を単波長化するモノクロメータ9を備え、更に
モノクロメータ9の前後に光強度を調整するためのスリ
ット10.11を設(プている。モノクロメータ9は所
定の波長域、例えば150nlll〜600 nmの範
囲で単波長光を走査する機能をもち、この波長走査によ
り例えば試料12の仕事関数を求めるための測定結果を
得ることができる。
試料台13における試料12をセットしない状態での光
源装置7からの光の照射位置には受光素子15が設[ご
?されており、受光素子15の受光出力は光量測定手段
16に与えられ、試料12の測定前における光源装置7
からの光量を検出できるようにしている。
一方、試料12から放出された電子の導入による陽極リ
ング4近傍での気体放電現象で生じた電圧パルスは増幅
器18で増幅された後、計数手段24に与えられており
、計数手段24で電圧パルスを計数することで電子数、
例えば電子計数率(CpS)を求めるにうにしている。
計数手段24に続いては演算手段26が設りられ、演算
手段26に対しては計数手段24で81数した電子数N
と光量測定手段16で測定した光量が与えられており、
演算手段26は光量測定手段16で検出された光量に基
づいて電子計数値を補正して表示手段28に表示するよ
うになる。
ここで、演算手段26による補正演算処理を作用と共に
説明すると次のようになる。
第3図は光源装置7のモノクロメータ9により試料12
に照射する単波長光を所定の波長域で走査したときの光
量変化を示したグラフ図である。
このグラフ図に実線Aで示すように、初期状態におって
は光源装置7の光源8及びレンズ等に汚れがないことか
ら、モノクロメータ9により波長走査を行なったときの
光量は、各波長において最大光量として得られる。
ところで、光源8の分光特性は各波長で一定とならず、
例えば第3図の曲線Aに示すような強度変化を示す。
そこで演算手段26にあっては、光源装置7の分光強度
の変動に対し、例えば波長λOにおける光IWOで与え
られる一定の基準光ff1Woとなるように電子計数値
の補正を施す。
即ち、モノクロメータ9により波長域λO〜λnの範囲
で波長走査を行なって各波長λO5λ1゜λ2.・・・
λi、・・・λnのそれぞれにおCプる光@WO,W1
.W2.  ・・・Wi 、***WQを求め、この測
定光量を基準光ff1Woに補正するための補正係数K
O−Kllを次式により各波長毎に求める。
一方、翳1数手段24で測定した電子数Noは第2図に
示したようにデッドタイムとなるクエンチング時間τを
除いた時間での電子数であることから、例えば N=NO/ (1−No・τ) ・・・(2)但し、N
 :放出電子数 NO:測定した電子数 τ :クエンヂング時間 としてデッドタイムとしてのクエンチング時間τ分の電
子数を補正した放出電子数Nを求める。
そして演算手段26は各走査波長で得られた前記第(2
)式で得られる放出電子数Nについて前記第(1)式で
与えられる対応波長の補正係数を用いて、 Nt =x−Kr       ・・・(3)として基
準光量WOの照射で得られる真の放出電子数Ntを求め
る。
次に第3図の破線Bに示すように、光源装置7の光学部
材の汚れ等により試料12に照射される光Gが減少した
とぎには、試料12の測定に先立つでモノクロメータ9
により波長域λO〜λnの範囲で中波長光を走査し、光
量測定手段16により第3図の破線Bで示すような走査
波長に対する光!n特性を求める。
このように光量が減少した破線Bの光量を走査波長範囲
で求めたならば、前記第(1)式における分R1を、W
ol〜Wn1に置き換えて補正像@K。
〜l(nを求め、そのとき計数手段24で冑られた試料
12からの測定電子数Noから前記第(2)式によって
放出電子数Nを求め、更に第(1)式で求めた補正係数
Kiを用いて測定波長λiにおける真の放出電子数Nt
を前記第(3)式から演算するようになる。
この結果、光源装置7にお(づる光源8の劣化、若しく
は光学部材の汚れ等により試料12に照射される光量が
減少したとしても、常に初期状態における光量(但し、
分光感度を一定値に補正)と同じ光量の照射を受けたと
同じ真の放出電子数Ntを求めることができる。
更に、第1図の光量測定手段16にあっては、受光素子
15で検出された光量が予め定めた閾値レベル以下とな
ったときには警報信号を出力して光学系の清掃や光源8
の交換を促すようにしても良い。
第4図は本発明の他の実施例を示した説明図であり、こ
の実施例にあっては、光源装置7から光ファイバー30
によって試料12に光を照射するようにしたことを特徴
とする。
この実施例にあっても、第1図の実施例と同様、光フ?
イバー30を介して照q4された光は試料台13に設け
た受光素子15で電気信号に変換され、光量測定手段1
6で光量が検出され、演算手段26において初期状態に
おける光量の照明を受けたと同じ真の電子放出数Ntを
演算して表示手段28に表示するようになる。
第5図は本発明の他の実施例を示した説明図であり、こ
の実施例にあっては、光源装置7からの光を光ファイバ
ー30によって試料12に照射すると共に、光ファイバ
ー30の入口側と出口側のそれぞれに光ファイバーを分
岐接続して受光素子’15a、15bを設けるようにし
たことを特徴とする。
この実施例にあっては、光源装置7から出た光を受光素
子’15aで電気信号に変換して光量測定手段16で測
定すると共に、光ファイバー30を通過した光を受光素
子’15bで電気信号に変換して光量測定手段16で測
定することとなり、受光素子15aの受光出力から光量
変化が生じたとぎには光源装置7の汚れ、若しくは光源
の劣化であることがわかり、一方、受光素子15bの受
光出力から光量低下を検出したときには光ファイバー3
0の劣化による光量低下であることがわかる。
勿論、演算手段26における検出光量に基づく補正は、
光ファイバー30を通った光を受光する受光素子15b
の受光出力に基づいて得られた光量により行なうことに
なる。
尚、上記の実施例は、光源装置からの単波長光を所定の
波長域で走査して使用する場合を例に取るものであった
が、特定の波長に単波長光を固定して使用する場合につ
いても、全く同様にして測定に先立ら光源からの光m測
定に基づいて初期状態の光量に補正するための補正係数
を求め、試料測定で得られた放出電子数を真の放出電子
数に補正することができる。
また第4,5図の実施例においては、光ファイバーを使
用するものであったが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、光源からの光をレンズで絞って試料に照射す
るものであってもよい。
更に、上記の実施例にあっては、光量を測定する場合、
試料台に光ロセンサを固定していたが、本発明はこれに
限定されず、例えば第6図に示すように、光量センサと
しての受光素子15を移動可能とし、測定時には初期位
置’15aから図示の測定位置に移動するようにしても
よい。更にまた、第7図に示すように、試料台13に受
光素子15を固定している場合にあっては、試料台13
を移動可能にして、測定時に初期位置13aから図示の
測定位置に移動するようにしてもよい。
(発明の効果) 以上説明してきたように本発明によれば、試料に光を照
射し、試料から放出される電子を電子検出部に導入して
電子の数を計数する電子計数装置において、試料に照射
される光の光量を検出する光量検出手段と、光量検出手
段で検出された初期状態の光量と計測時の光量とに基づ
いて補正係数を演算する補正係数演算手段と、この補正
係数に基づいて電子数の旧教値を補正する補正手段とを
設けるようにしたため、光源装置における光源の劣化や
光学部材の汚れ、更には光ファイバーを用いて光を試料
に照射したときの光ファイバーの劣化等による光量の減
少を生じても、常に光量の減少がなかった初期状態にお
ける光の照射で得られた電子放出数と同じ計数結果を得
ることができ、光量変動の影響を受けることなく、長期
間に亘って安定した計数動作を行なわせることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示した説明図、第2図は第
1図の電子検出部に設けた各電極の印加電圧を示した信
号波形図、第3図は光源波長に対する光量の関係を示し
たグラフ図、第4.5図は本発明の他の実施例を示した
説明図、第6,7図は本発明における光量センサ又は試
料台を移動可能とした実施例を示した説明図、第8図は
従来の光量変動による電子数の波長に対する計測結果を
示したグラフ図である。 1:電子検出部 2:検出窓 3:ケース 4:陽極リング 5:第1格子電極 6:第2格子電極 7:光源装置 8:光源 9:モノクロメータ 10.11:スリブ1〜 12:試料 13:試料台 15.15a、15b:受光素子 16:光量測定手段 18:増幅器 20:第1パルス発生器 22:第2パルス発生器 23:高圧電源 24:計数手段 26:演算手段 28:表示手段 30:光ファイバー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 試料に光を照射し、該試料から放出される電子を電子検
    出部に導入して電子の数を計数する電子計数装置に於い
    て、 試料に照射される光の光量を検出する光量検出手段と、
    該光量検出手段で検出された初期状態の光量と計測時の
    光量とに基づいて補正係数を演算する補正係数演算手段
    と、該補正係数に基づいて電子数の計数値を補正する補
    正手段とを備えたことを特徴とする電子計数装置。
JP31123786A 1986-12-27 1986-12-27 電子計数装置 Granted JPS63167254A (ja)

Priority Applications (1)

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JP31123786A JPS63167254A (ja) 1986-12-27 1986-12-27 電子計数装置

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JPS63167254A true JPS63167254A (ja) 1988-07-11
JPH0573189B2 JPH0573189B2 (ja) 1993-10-13

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006126171A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Robert Bosch Gmbh 燃焼室圧力の測定方法
WO2016125338A1 (ja) * 2015-02-06 2016-08-11 株式会社 東芝 ガス分析方法およびガス分析装置

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JPWO2016125338A1 (ja) * 2015-02-06 2017-04-27 株式会社東芝 ガス分析方法およびガス分析装置

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