JPS637656B2 - - Google Patents
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- JPS637656B2 JPS637656B2 JP56175178A JP17517881A JPS637656B2 JP S637656 B2 JPS637656 B2 JP S637656B2 JP 56175178 A JP56175178 A JP 56175178A JP 17517881 A JP17517881 A JP 17517881A JP S637656 B2 JPS637656 B2 JP S637656B2
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- Japan
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- energy
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
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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)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はローパスフイルタ及びハイパスフイル
タを組合せた荷電粒子エネルギー分析装置に関す
る。こゝでローパスフイルタと云うのは或るエネ
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、ハイパスフイルタ
は或るエネルギー値よりも高いエネルギーを持つ
た荷電粒子だけを透過させる装置である。ローパ
スフイルタは反射面とその前面に反射面と平行し
て張設されたグリツドよりなつており、グリツド
を基準にして反射面を分析対象の荷電粒子と同極
性に荷電してある。グリツドと反射面間の電位差
をVとすると荷電粒子中、(V)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(V)eV以下のエネルギーを有
する荷電粒子が取出される。ハイパスフイルタは
平行に張設された2重グリツドで、荷電粒子の入
射側のグリツドを基準にしてその後のグリツドを
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、(V)eV以上の荷電粒子は両グリツド
を透過し、(V)eVより低いエネルギーの粒子は
入射側へ反射される。そこでハイパスフイルタと
ローパスフイ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つた
粒子が選別して取出される。
タを組合せた荷電粒子エネルギー分析装置に関す
る。こゝでローパスフイルタと云うのは或るエネ
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、ハイパスフイルタ
は或るエネルギー値よりも高いエネルギーを持つ
た荷電粒子だけを透過させる装置である。ローパ
スフイルタは反射面とその前面に反射面と平行し
て張設されたグリツドよりなつており、グリツド
を基準にして反射面を分析対象の荷電粒子と同極
性に荷電してある。グリツドと反射面間の電位差
をVとすると荷電粒子中、(V)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(V)eV以下のエネルギーを有
する荷電粒子が取出される。ハイパスフイルタは
平行に張設された2重グリツドで、荷電粒子の入
射側のグリツドを基準にしてその後のグリツドを
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、(V)eV以上の荷電粒子は両グリツド
を透過し、(V)eVより低いエネルギーの粒子は
入射側へ反射される。そこでハイパスフイルタと
ローパスフイ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つた
粒子が選別して取出される。
上述したローパスフイルタ及びハイパスフイル
タを用いて構成された荷電粒子エネルギー分析装
置で従来提案されているものは第1図に示すよう
な構造になつている。MはO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ツドG1が
配置され、両者でローパスフイルタを構成してい
る。MからみてO点の反対側にO点を曲率中心と
する2重球面グリツドG2,G3があつて、G
2,G3によりハイパスフイルタを構成してい
る。グリツドG1,G2は同電位に保たれ、G
1,M間及びG2,G3間に夫々適当な電圧が印
加されている。O点の傍のS点に荷電粒子の放射
点を置くと、或るエネルギーV1以下の荷電粒子
はMで反射されてO点の傍に一旦集束した後発散
してハイパスフイルタであるグリツドG2,G3
に入射し、或るエネルギーV2以下の粒子が反射
され、エネルギーがV1とV2との間にある粒子
だけがグリツド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V1とV2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、
或る特定のエネルギーを持つ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。
また実際問題としてS点はローパスフイルタとハ
イパスフイルタで囲まれた中にあり、こゝに試料
をセツ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O点をはさ
んで両側にローパスフイルタとハイパスフイルタ
が配置されているので装置が大型となる。
タを用いて構成された荷電粒子エネルギー分析装
置で従来提案されているものは第1図に示すよう
な構造になつている。MはO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ツドG1が
配置され、両者でローパスフイルタを構成してい
る。MからみてO点の反対側にO点を曲率中心と
する2重球面グリツドG2,G3があつて、G
2,G3によりハイパスフイルタを構成してい
る。グリツドG1,G2は同電位に保たれ、G
1,M間及びG2,G3間に夫々適当な電圧が印
加されている。O点の傍のS点に荷電粒子の放射
点を置くと、或るエネルギーV1以下の荷電粒子
はMで反射されてO点の傍に一旦集束した後発散
してハイパスフイルタであるグリツドG2,G3
に入射し、或るエネルギーV2以下の粒子が反射
され、エネルギーがV1とV2との間にある粒子
だけがグリツド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V1とV2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、
或る特定のエネルギーを持つ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。
また実際問題としてS点はローパスフイルタとハ
イパスフイルタで囲まれた中にあり、こゝに試料
をセツ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O点をはさ
んで両側にローパスフイルタとハイパスフイルタ
が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
例によつて本発明を説明する。
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
例によつて本発明を説明する。
第2図は本発明の一実施例を示す。A1,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。
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ツドG1が設けられてい
る。この反射面MとグリツドG1とでローパスフ
イルタが構成されている。外壁の双頭部には夫々
グリツドG2,G3及びG4,G5が設けられて
いる。グリツドG2,G3は開口A1の中心を曲
率中心とする同心球面になつている。同様にして
グリツドG4,G5も開口A2の中心を曲率中心
とする同心球面になつている。GRは反射面Mと
グリツドG1間及びグリツドG2,G3間及びグ
リツドG4,G5間夫々の端縁部の電界の乱れを
防ぐためのガードリングである。
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。
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ツドG1が設けられてい
る。この反射面MとグリツドG1とでローパスフ
イルタが構成されている。外壁の双頭部には夫々
グリツドG2,G3及びG4,G5が設けられて
いる。グリツドG2,G3は開口A1の中心を曲
率中心とする同心球面になつている。同様にして
グリツドG4,G5も開口A2の中心を曲率中心
とする同心球面になつている。GRは反射面Mと
グリツドG1間及びグリツドG2,G3間及びグ
リツドG4,G5間夫々の端縁部の電界の乱れを
防ぐためのガードリングである。
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。グリツドG2及び開口A1からグリツド
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。グリツ
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によつて反撥され、V>Vaなるエネル
ギーの荷電粒子だけがグリツドG3を通過する。
グリツドG1,G3,G4及びこれらのグリツド
の間の外壁Wは全部同電位にしてある。従つてこ
れらの各部で囲まれた空間内は全体が同電位であ
る。グリツドG3を通過した荷電粒子は上述した
空間を直進してグリツド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V1とし、V1>Vaとする。そ
うするとグリツドG1と反射面Mとの間に進入し
た荷電粒子のうちV<V1のものだけが反射さ
れ、V>V1の粒子は反射面Mに衝突し電荷を失
う。Mで反射された荷電粒子は開口A2の中心に
向つて直進する。これは反射面MがA1,A2を
焦点とする楕円だからである。グリツドG5は荷
電粒子を反撥する方向で電位V2が与えてある。
従つてグリツド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ツドG5で反射され
V2より大なる粒子がグリツド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V2がV1との
間にある粒子だけが検出されることになる。第3
図は各グリツド及び反射面に与える電位の関係
と、グリツドG2,G3及びG4,G5及び反射
面MとグリツドG1で構成されるフイルターの性
能を示すグラフである。
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。グリツドG2及び開口A1からグリツド
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。グリツ
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によつて反撥され、V>Vaなるエネル
ギーの荷電粒子だけがグリツドG3を通過する。
グリツドG1,G3,G4及びこれらのグリツド
の間の外壁Wは全部同電位にしてある。従つてこ
れらの各部で囲まれた空間内は全体が同電位であ
る。グリツドG3を通過した荷電粒子は上述した
空間を直進してグリツド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V1とし、V1>Vaとする。そ
うするとグリツドG1と反射面Mとの間に進入し
た荷電粒子のうちV<V1のものだけが反射さ
れ、V>V1の粒子は反射面Mに衝突し電荷を失
う。Mで反射された荷電粒子は開口A2の中心に
向つて直進する。これは反射面MがA1,A2を
焦点とする楕円だからである。グリツドG5は荷
電粒子を反撥する方向で電位V2が与えてある。
従つてグリツド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ツドG5で反射され
V2より大なる粒子がグリツド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V2がV1との
間にある粒子だけが検出されることになる。第3
図は各グリツド及び反射面に与える電位の関係
と、グリツドG2,G3及びG4,G5及び反射
面MとグリツドG1で構成されるフイルターの性
能を示すグラフである。
厳密に云うと各フイルターで反射される粒子の
限界エネルギーはフイルターに入射するときの入
射角θによつて変化する。第4図でP1,P2が
グリツド或は反射面であり、P1の電位をO,P
2の電位をV,入射する荷電粒子のエネルギーを
V′とし、入射角をθとする。粒子がP1,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
V′cosθである。θが小さいときはcosθ=1−θ2/
2でθ2の項が無視でき反射条件はVV′である。
またθ2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。
限界エネルギーはフイルターに入射するときの入
射角θによつて変化する。第4図でP1,P2が
グリツド或は反射面であり、P1の電位をO,P
2の電位をV,入射する荷電粒子のエネルギーを
V′とし、入射角をθとする。粒子がP1,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
V′cosθである。θが小さいときはcosθ=1−θ2/
2でθ2の項が無視でき反射条件はVV′である。
またθ2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5図は第2図における開口A1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。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
つてエネルギー分析される。エネルギー値の走査
はグリツドG1,G3,G4を同電位にし、反射
面M1及びグリツドG5のグリツドG1等との間
の電位差を一定に保つてG1等の電位を変化させ
ることによつて行われる。開口A2には試料Sか
ら放射された光電子のうち或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。グリツドG1を透過した粒子はき
わめて低速になつているが、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
リツドG5と開口A2との間に加速用グリツドを
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つて吸引され加速
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、G5と開口A2との間にG5と同
心的に加速用グリツドを配置し、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、写真フイルム、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。
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。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
つてエネルギー分析される。エネルギー値の走査
はグリツドG1,G3,G4を同電位にし、反射
面M1及びグリツドG5のグリツドG1等との間
の電位差を一定に保つてG1等の電位を変化させ
ることによつて行われる。開口A2には試料Sか
ら放射された光電子のうち或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。グリツドG1を透過した粒子はき
わめて低速になつているが、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
リツドG5と開口A2との間に加速用グリツドを
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つて吸引され加速
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、G5と開口A2との間にG5と同
心的に加速用グリツドを配置し、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、写真フイルム、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。
A1,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、A1,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、A1,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A1,A2間の中点に曲率
中心を持つ球面でよい。
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、A1,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、A1,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A1,A2間の中点に曲率
中心を持つ球面でよい。
エネルギーフイ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
学系によつて試料から放射される荷電粒子の導入
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、偏つたエ
ネルギーの粒子を通過させるという欠点をもつて
おり、本来の特徴を充分発揮し得ていない。
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
学系によつて試料から放射される荷電粒子の導入
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、偏つたエ
ネルギーの粒子を通過させるという欠点をもつて
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。
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。
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
ツド及び反射面に与える電位の関係とフイルター
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A1付近の垂直
断面図である。 M…反射面、G1〜G5…グリツド、A1,A
2…荷電粒子の入射或は出射開口。
明の一実施例装置の水平断面図、第3図は各グリ
ツド及び反射面に与える電位の関係とフイルター
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A1付近の垂直
断面図である。 M…反射面、G1〜G5…グリツド、A1,A
2…荷電粒子の入射或は出射開口。
Claims (1)
- 1 凹面反射面の中心線に対し交又する方向に並
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
リツドを張設して、同凹面反射面と共にローパス
フイルタを構成し、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つのグリツドを張
設してハイパスフイ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 JPS5878360A (ja) | 1983-05-11 |
| JPS637656B2 true 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) |
Families Citing this family (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5878360A (ja) | 1983-05-11 |
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