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JP2794885B2 - Analyzer using charged particle beam - Google Patents

Analyzer using charged particle beam

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Publication number
JP2794885B2
JP2794885B2 JP2071517A JP7151790A JP2794885B2 JP 2794885 B2 JP2794885 B2 JP 2794885B2 JP 2071517 A JP2071517 A JP 2071517A JP 7151790 A JP7151790 A JP 7151790A JP 2794885 B2 JP2794885 B2 JP 2794885B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
lens
energy
sample
particle beam
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2071517A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03272442A (en
Inventor
宝裕 後藤
良弘 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimazu Seisakusho KK
Original Assignee
Shimazu Seisakusho KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimazu Seisakusho KK filed Critical Shimazu Seisakusho KK
Priority to JP2071517A priority Critical patent/JP2794885B2/en
Publication of JPH03272442A publication Critical patent/JPH03272442A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2794885B2 publication Critical patent/JP2794885B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は試料から放射される荷電粒子線を検出して試
料分析を行うような装置におけるレンズ電源の電圧調整
装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a voltage regulator for a lens power supply in an apparatus for detecting a charged particle beam emitted from a sample and performing sample analysis.

(従来の技術) X線光電子分析とかオージェ電子分析では試料から放
射されるX線光電子或はオージェ電子のエネルギー分析
を行って、そのエネルギースペクトルによって試料の表
面分析を行う。
(Prior Art) In X-ray photoelectron analysis or Auger electron analysis, energy analysis of X-ray photoelectrons or Auger electrons emitted from a sample is performed, and the surface of the sample is analyzed based on the energy spectrum.

このような装置では試料表面の一点から放射された電
子をエネルギー分析器に入射させるため、試料とエネル
ギー分析器との間と電子レンズが配置してある。このよ
うな電子レンズの焦点距離は対象となっている荷電粒子
上例では電子のエネルギーによって異り、従って電子レ
ンズの印加電圧を一定にしておくと、入射電子のエネル
ギーによって電子のレンズ透過率が異り、分析しようと
する電子のエネルギーによって分析感度が異ってくる。
このため電子レンズに印加する電圧は分析しようとする
電子のエネルギーに対して常に最適に設定されるように
なっていることが望ましい。このため従来次のような方
法が用いられていた。
In such an apparatus, an electron lens is arranged between the sample and the energy analyzer in order to make electrons emitted from one point on the sample surface incident on the energy analyzer. The focal length of such an electron lens depends on the energy of the electron in the charged particles of interest, so if the voltage applied to the electron lens is kept constant, the lens transmittance of the electron will be affected by the energy of the incident electron. The sensitivity differs depending on the energy of the electrons to be analyzed.
For this reason, it is desirable that the voltage applied to the electron lens is always set to be optimal for the energy of the electrons to be analyzed. For this reason, the following method has conventionally been used.

それは理論計算或は試作実験により、測定対象電子の
エネルギー別に最適のレンズ電圧を求めておき、実際の
製品毎のレンズ性能のばらつきに対してレンズ電圧を調
整できるようにしておいて、実際に試料を測定し予め求
められている最適電圧を参照して最適電圧に設定するも
のである。
The optimum lens voltage is determined for each energy of the electron to be measured by theoretical calculation or trial experiment, and the lens voltage can be adjusted for variations in lens performance for each actual product. Is measured, and the optimum voltage is set by referring to the previously obtained optimum voltage.

(発明が解決しようとする課題) 電子レンズの最適電圧設定のための従来方法では、計
算とか実験により測定しようとする荷電粒子のエネルギ
ーに応じて、レンズの最適電圧の一応の目安が与えられ
ていても、装置毎のばらつきのため、実試料について一
々最適電圧を実測的に検出しなければならず、レンズ電
極が多いときは、夫々の電圧について最適電圧を探して
いくので大へん手数がかゝる。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional method for setting the optimum voltage of the electronic lens, a tentative measure of the optimum voltage of the lens is given according to the energy of the charged particles to be measured by calculation or experiment. However, due to variations in the equipment, it is necessary to detect the optimum voltage for each actual sample by actual measurement.When there are many lens electrodes, the optimum voltage is searched for each voltage, which is very troublesome. Puru.

本発明は試料毎に行うレンズ電圧設定のための上述し
たような手数をなくそうとするものである。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned trouble for setting a lens voltage for each sample.

(課題を解決するための手段) 試料と交換可能に試料位置にエネルギー既知で連続的
或は段階的に変化する粒子線源を配置し、同線源より放
射される粒子線の検出強度が最大になる方向レンズ印加
電圧を加減し、検出強度が最大になった所のレンズ印加
電圧を記憶する制御装置とを設けた。
(Means for solving the problem) A particle beam source whose energy is known and which changes continuously or stepwise is arranged at the sample position so as to be exchangeable with the sample, and the detection intensity of the particle beam emitted from the same beam source is maximized. And a controller for storing the lens applied voltage at the point where the detection intensity is maximized.

上記エネルギー既知の粒子線源としては加速電圧可変
な粒子線銃或は装置付属の励起線源からの励起線照射に
より既知エネルギーの粒子線を放出する幾種類かの標準
試料が用いられる。
As the above-mentioned particle beam source of known energy, there can be used a particle beam gun whose acceleration voltage is variable or several kinds of standard samples which emit a particle beam of known energy by irradiation with an excitation beam from an excitation beam source attached to the apparatus.

(作用) 試料の位置にエネルギー既知のエネルギー可変線源を
置けば、試料から放射される粒子の検出と全く同じに線
源からの粒子を検出することができる。この粒子の検出
信号が最大になるようにレンズ電圧を調節すれば検出し
ようとする粒子のエネルギーとレンズ電圧との関係を知
ることができるから、被測定試料について一々レンズ電
圧の最適値を探索する必要がなく、上述した所によって
検出しようとするエネルギーの粒子に対するレンズ電圧
が求まっているので、それに従ってレンズ電圧を設定す
ればよいことになる。
(Operation) If a variable energy source with known energy is placed at the position of the sample, particles from the source can be detected in exactly the same manner as detection of particles emitted from the sample. If the lens voltage is adjusted so that the detection signal of the particles is maximized, the relationship between the energy of the particles to be detected and the lens voltage can be known. Therefore, the optimum value of the lens voltage is searched for each sample to be measured. Since there is no need to obtain the lens voltage for the particles having the energy to be detected as described above, the lens voltage may be set accordingly.

(実施例) 第1図は本出願の請求項1の発明の一実施例である。
この実施例装置はX線光電子分析装置で、1は試料を照
射するX線源、2はエネルギー分析器で、3がエネルギ
ー分析器2と試料との間に配置される電子レンズであ
り、この電子レンズの印加電圧を最適に設定しようとす
るものである。4は電子検出器である。5は試料台で複
数の試料Sを円周に沿ってセットされる回転円板であ
り、その円板を回わすことによって複数の試料を順次分
析位置に持ってくることができるようになっている。試
料台5の試料をセットする複数の孔のうちの一つhは試
料台の円周に向って開放された形であり、図ではhが分
析位置にある状態を示している。6は電子銃で図で左右
に移動可能であり、試料台5の開口h内に進入させるこ
とができる。電子銃6は開口hに進入させると、丁度電
子銃のアノード開口が試料分析位置に位置するようにな
っている。第2図は電子銃6の縦断面を示し、aがアノ
ード、wはウェーネルト、fはフィラメントであり、ア
ノードフィラメント間電圧を任意に変えることができ、
それによってアノード開口を試料分析位置に置いたと
き、アノード開口より放射される電子のエネルギーを任
意に変えることができる。
(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of the invention of claim 1 of the present application.
The apparatus of this embodiment is an X-ray photoelectron analyzer, 1 is an X-ray source for irradiating a sample, 2 is an energy analyzer, and 3 is an electron lens arranged between the energy analyzer 2 and the sample. It is intended to optimally set the applied voltage of the electron lens. 4 is an electronic detector. Reference numeral 5 denotes a rotating disk on which a plurality of samples S are set along a circumference on a sample table. By rotating the disk, a plurality of samples can be sequentially brought to an analysis position. I have. One of a plurality of holes h for setting a sample on the sample stage 5 is open toward the circumference of the sample stage, and the figure shows a state where h is at the analysis position. Reference numeral 6 denotes an electron gun which can move left and right in the figure, and can enter the opening h of the sample stage 5. When the electron gun 6 enters the opening h, the anode opening of the electron gun is positioned exactly at the sample analysis position. FIG. 2 shows a vertical cross section of the electron gun 6, wherein a is an anode, w is Wehnelt, and f is a filament, and the voltage between the anode filaments can be arbitrarily changed.
Thereby, when the anode opening is placed at the sample analysis position, the energy of electrons emitted from the anode opening can be arbitrarily changed.

第1図に戻ってEはエネルギー分析器の電源、Lは電
子レンズの電源、Aは電子銃のアノード,フィラメント
間電圧電源で、これらの各電源の電圧はコンピュータCP
Uによって制御される。Fはフィラメント電源で、矩形
波パルス発振器Pの出力パルスにより駆動されてフィラ
メントfをパルス点灯する。フィラメントをパルス点灯
するのは次の理由による。最適レンズ電圧を探索するた
めには電子銃6から発射される電子のエネルギー幅がな
るべくせまいことが望ましい。フィラメント通電中はフ
ィラメント内の電圧降下分がフィラメント,アノード間
電圧に加わり、電子銃から発射される電子のエネルギー
幅がフィラメント内の電圧降下分だけ広がるので、パル
ス点灯によりフィラメント非通電期間中の放射熱電子の
みを検出することにより、フィラメント内の電流による
電圧降下分のエネルギー幅のひろがりをなくすためであ
る。電子検出器4の出力はプリアンプ7を経てレートメ
ータ8で計数率信号に変換されてCPUに取込まれ、途中
にパルス発振器Pの出力がOレベルのとき開くゲートG
が挿入してあって、上述したようにフィラメント非通電
時のみ電子検出器4の出力がレートメータ8に送られる
ようになっている。実際の試料測定時にはパルス発振器
Pは不作動であるから、ゲートGは開いたまゝとなり、
測定上支障はない。
Returning to FIG. 1, E is the power supply for the energy analyzer, L is the power supply for the electron lens, A is the anode power supply for the electron gun and the voltage between the filaments.
Controlled by U. F is a filament power supply, which is driven by the output pulse of the rectangular pulse oscillator P to pulse light the filament f. The filament is pulsed for the following reason. In order to search for the optimum lens voltage, it is desirable that the energy width of electrons emitted from the electron gun 6 be as small as possible. When the filament is energized, the voltage drop in the filament is added to the voltage between the filament and the anode, and the energy width of the electrons emitted from the electron gun increases by the voltage drop in the filament. By detecting only the thermoelectrons, it is possible to eliminate the spread of the energy width corresponding to the voltage drop due to the current in the filament. The output of the electronic detector 4 is converted into a count rate signal by the rate meter 8 via the preamplifier 7 and is taken into the CPU. The gate G which is opened when the output of the pulse oscillator P is at the O level.
The output of the electronic detector 4 is sent to the rate meter 8 only when the filament is not energized as described above. At the time of actual sample measurement, since the pulse oscillator P is not operated, the gate G remains open,
There is no problem in measurement.

CPUはレンズ電圧設定のための制御手段であって、第
3図はレンズ電圧最適値検索動作(較正動作)のフロー
チャートである。まず較正すべきエネルギーの範囲およ
び、較正ステップつまり、エネルギー範囲の何点で較正
をするかを設定(イ)し、次に電子レンズ3の較電極電
圧を較正しようとするエネルギーに対する設計上の最適
電圧に設定(ロ)し、エネルギー分析器の電圧を(ロ)
におけるエネルギー即ちエネルギーの較正点の一点に合
せて設定し(ハ)、電子銃のエネルギーつまりフィラメ
ントアノード間電圧をそのエネルギーに設定(ニ)し、
レートメータ8の出力をCPUに取込み(ホ)、計数率の
データをメモリに格納(ヘ)する。この場合、フィラメ
ントfがパルス点灯されていることは云うまでもない。
そしてレンズ電圧の既定範囲の走査が終了したか否かチ
ェック(ト)し、未だであればレンズ3の第1電極の電
圧を一ステップ変え(チ)動作は(ホ)に戻る。つま
り、電子レンズはn個の電極よりなっており、各電極に
予め設計上の電圧を印加し、各電極の電圧を順次変えて
計数率の記録をとって行くのである。従って(ト)のス
テップがYESになったら第2電極の電圧を変えながら
(ハ)…(ト)(チ)と同じ動作を行い、このようにし
て最終電極まで終ったら、各電極毎に計数率が最大にな
る電圧を索出し(リ)、そのエネルギーにおける電子レ
ンズの最適電圧として記憶(ヌ)し、初めに設定したエ
ネルギーの全点についてレンズ電圧の検索が終ったか否
か調べ(ル)、未だであれば動作は(ロ)のステップに
戻り別のエネルギーに対して上と同じことを行う。この
ようにして設定したエネルギー範囲の指定点で電子レン
ズの最適電圧が求まり、記憶されたので、較正動作は終
了する。試料測定の場合、(ヌ)のステップで記憶され
た電子レンズ電圧からCPUが補間公式で任意エネルギー
に対するレンズ電圧を算出して、エネルギー分析器にお
ける電圧設定と連動して電子レンズ2の電圧を設定す
る。
The CPU is a control means for setting the lens voltage, and FIG. 3 is a flowchart of the lens voltage optimum value search operation (calibration operation). First, the energy range to be calibrated and the calibration step, that is, the point in the energy range at which the calibration is to be performed, are set (a), and then the reference electrode voltage of the electron lens 3 is optimally designed for the energy to be calibrated. Set the voltage to (b) and set the energy analyzer voltage to (b)
(C), and set the energy of the electron gun, that is, the voltage between the filament anodes, to that energy (d).
The output of the rate meter 8 is taken into the CPU (e), and the data of the count rate is stored in the memory (f). In this case, it goes without saying that the filament f is pulsed.
Then, it is checked (g) whether the scanning of the predetermined range of the lens voltage has been completed, and if not, the voltage of the first electrode of the lens 3 is changed by one step (h), and the operation returns to (v). That is, the electron lens is composed of n electrodes, and a design voltage is applied to each electrode in advance, and the voltage of each electrode is sequentially changed to record the count rate. Therefore, when the step (g) becomes YES, the same operation as that of (c) ... (g) and (h) is performed while changing the voltage of the second electrode. The voltage at which the rate is maximized is found (R), and stored as the optimal voltage of the electron lens at that energy (N), and it is checked whether or not the lens voltage search has been completed for all points of the initially set energy (L) If not, the operation returns to step (b) and performs the same as above for another energy. Since the optimum voltage of the electron lens is obtained and stored at the designated point in the energy range set in this way, the calibration operation ends. In the case of sample measurement, the CPU calculates the lens voltage for arbitrary energy from the electron lens voltage stored in step (nu) by interpolation formula, and sets the voltage of the electron lens 2 in conjunction with the voltage setting in the energy analyzer. I do.

第4図は本出願の請求項2の発明の一実施例を示す。
この図は要部のみ示し、その他第1図と重複する部分は
省略してある。この実施例は前例のような電子銃が不要
である。試料台5の複数の試料としてX線光電子エネル
ギースペクトルにエネルギー既知のピークを持つ重複種
の試料S1〜Snをセットし、これらの試料毎に電子検出器
の出力が最大になるように電子レンズの電圧を決めて行
くもので、その較正動作は第3図と同じであり、(イ)
のステップで、試料S1〜S1のエネルギースペクトルの既
知エネルギーのピークのエネルギー値を設定し、(ル)
のステップではS1〜Snの全試料について検索が終ったか
否か調べることになる。
FIG. 4 shows an embodiment of the second aspect of the present invention.
This figure shows only the main parts, and other parts which are the same as those in FIG. 1 are omitted. This embodiment does not require an electron gun as in the previous embodiment. Samples S1 to Sn of overlapping species having known peaks in the X-ray photoelectron energy spectrum are set as a plurality of samples on the sample stage 5, and the electron lens is set so that the output of the electron detector is maximized for each of these samples. The voltage is determined, and the calibration operation is the same as in FIG.
In the step, set the energy value of the peak of known energy in the energy spectrum of the sample S1 ~ S1, (R)
In step (1), it is checked whether or not the search has been completed for all the samples S1 to Sn.

(発明の効果) 本発明によれば検出しようとする荷電粒子のエネルギ
ーを意図的に変えることができるので、広い範囲にわた
ってレンズの最適電圧を決定でき、個々の被測定試料毎
にレンズ電圧の最適値を調査する必要がなくなり、分析
能率が向上する。
(Effect of the Invention) According to the present invention, the energy of the charged particles to be detected can be intentionally changed, so that the optimum voltage of the lens can be determined over a wide range, and the optimum lens voltage can be determined for each sample to be measured. There is no need to check the values, and the analysis efficiency is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本願の請求項1の発明の一実施例のブロック
図、第2図は同実施例の電子銃の縦断側面図、第3図は
同実施例の較正動作のブロック図、第4図は本願の請求
項2の発明の一実施例の要部斜視図である。 1……X線源、2……エネルギー分析器、3……電子レ
ンズ、4……電子検出器、5……試料台、6……電子
銃、7……プリアンプ、8……レートメータ、E……エ
ネルギー分析器電源、L……レンズ電源、A……アノー
ド,フィラメント間電圧電源、F……フィラメント電
源、P……パルス発振器、S1〜Sn……エネルギーピーク
のエネルギー既知の試料。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the invention of claim 1 of the present application, FIG. 2 is a vertical side view of the electron gun of the embodiment, FIG. 3 is a block diagram of a calibration operation of the embodiment, FIG. The figure is a perspective view of a main part of an embodiment of the invention of claim 2 of the present application. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray source, 2 ... Energy analyzer, 3 ... Electronic lens, 4 ... Electron detector, 5 ... Sample stage, 6 ... Electron gun, 7 ... Preamplifier, 8 ... Rate meter, E: Energy analyzer power supply, L: Lens power supply, A: Anode and filament voltage power supply, F: Filament power supply, P: Pulse oscillator, S1 to Sn: Sample with known energy at energy peak.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 23/00 - 23/227 H01J 49/44 H01J 37/244Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01N 23/00-23/227 H01J 49/44 H01J 37/244

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】試料より放出される荷電粒子を検出するた
めの荷電粒子に対するレンズを備えている装置におい
て、加速電圧を変更し得る荷電粒子線銃を試料位置に出
入自在に設けると共に、上記粒子線銃を試料位置に進出
させた状態で荷電粒子検出出力が最大になるような上記
荷電粒子レンズの印加電圧を検出し、その電圧に設定す
る制御手段を設けたことを特徴とする荷電粒子線による
分析装置。
An apparatus provided with a lens for charged particles for detecting charged particles emitted from a sample, wherein a charged particle beam gun capable of changing an accelerating voltage is provided so as to be able to freely enter and exit a sample position, and said particle is provided. A charged particle beam characterized by comprising a control means for detecting an applied voltage of the charged particle lens such that the charged particle detection output is maximized in a state where the ray gun is advanced to the sample position, and setting the voltage. By analyzer.
【請求項2】試料より放出される荷電粒子を検出するた
めの荷電粒子に対するレンズを備えている装置におい
て、放射する荷電粒子のエネルギースペクトルのピーク
のエネルギーが既知である複数種の試料を順次分析位置
に持ち来たす手段と、上記各試料から放出される荷電粒
子線の検出出力が最大になるような、上記試料毎の上記
レンズの印加電圧を検出し、その電圧に設定する制御手
段とを備えたことを特徴とする荷電粒子線による分析装
置。
2. An apparatus provided with a lens for charged particles for detecting charged particles emitted from the sample, sequentially analyzing a plurality of types of samples whose peak energy of the energy spectrum of the emitted charged particles is known. Means for bringing the lens to a position, and control means for detecting an applied voltage of the lens for each of the samples so that the detection output of the charged particle beam emitted from each of the samples is maximized and setting the voltage. An analyzer using a charged particle beam.
JP2071517A 1990-03-20 1990-03-20 Analyzer using charged particle beam Expired - Lifetime JP2794885B2 (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5342278B2 (en) 2009-03-04 2013-11-13 関西ペイント株式会社 Coating method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5342278B2 (en) 2009-03-04 2013-11-13 関西ペイント株式会社 Coating method

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