(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次電子をモット検出器に引き込むための同軸円筒型２次電子引き込み電極において、
（ａ）２次電子を引き込むための、外側に配置される円筒型シールド電極と該円筒型シールド電極の内側に配置される円筒型電子引き込み電極からなる２つの電極と、
（ｂ）該２つの電極の後方であって、２次電子の引き込み口に配置される第１アパーチャと、
（ｃ）該第１アパーチャの後方に第１ドリフトチューブを介して配置される電子線を集束させるアインツェルレンズと、
（ｄ）該アインツェルレンズの後方に第２ドリフトチューブを介して配置される第２アパーチャとを具備することを特徴とする同軸円筒型２次電子引き込み電極。
【請求項２】
請求項１記載の同軸円筒型２次電子引き込み電極において、前記第１アパーチャは電子線の焦点位置に設置し、エネルギーの高い２次電子や散乱電子などの進入を阻止し、前記アインツェルレンズは前記第１アパーチャの位置で集束した電子線がその後適度に広がった位置に設置し、前記第２アパーチャは余分な電子の進入を阻止するために設置することを特徴とする同軸円筒型２次電子引き込み電極。
【請求項３】
２次電子をモット検出器に引き込むための同軸円筒型２次電子引き込み電極の調整方法において、
２次電子を引き込むための、外側に配置される円筒型シールド電極と該円筒型シールド電極の内側に配置される円筒型電子引き込み電極とを配置し、前記円筒型電子引き込み電極の先端が前記円筒型シールド電極の先端に対して、前方から後方になる位置まで前記引き込み電極の長さのみの設定により、２次電子の引き込み能力を調整し、最適条件を得ることを特徴とする同軸円筒型２次電子引き込み電極の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子検出・計測技術に係り、特に、２次電子をモット検出器に引き込むための同軸円筒型２次電子引き込み電極及びその電極の調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモット検出器用２次電子引き込み電極は、以下に示すような構造であった。
【０００３】
図４はかかる従来の典型的なモット検出器用２次電子引き込み電極の断面図である。
【０００４】
この図において、１０１は試料、１０２はシールド電極、１０３は引き込み電極、１０４はアパーチャである。
【０００５】
この図に示すように、従来のモット検出器用２次電子引き込み電極、つまり、シールド電極１０２及び引き込み電極１０３の先端１０２Ａ，１０３Ａは、細くなるように形成されている。このように、先端が細くなっているのはできるだけ試料１０１周辺の空間を妨げないための配慮である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２次電子の引き込み能力が小さいため、試料１０１から電極先端１０２Ａ，１０３Ａまでの距離が５ｍｍ程度と短く、試料１０１表面に対する諸作業は困難であった。
【０００７】
また、電極の形状が複雑である上、接地電位以外に２つの異なる電位が必要なため、設計・製作も困難であった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を除去し、試料表面から引き込み電極先端までの距離を十分長くし、電極の形状を簡素化するとともに、引き込み能力を向上させることができる同軸円筒型２次電子引き込み電極及びその電極の調整方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕２次電子をモット検出器に引き込むための同軸円筒型２次電子引き込み電極において、２次電子を引き込むための、外側に配置される円筒型シールド電極とこの円筒型シールド電極の内側に配置される円筒型電子引き込み電極からなる２つの電極と、この２つの電極の後方であって、２次電子の引き込み口に配置される第１アパーチャと、この第１アパーチャの後方に第１ドリフトチューブを介して配置される電子線を集束させるアインツェルレンズと、このアインツェルレンズの後方に第２ドリフトチューブを介して配置される第２アパーチャとを具備するようにしたものである。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載の同軸円筒型２次電子引き込み電極において、前記第１アパーチャは電子線の焦点位置に設置し、エネルギーの高い２次電子や散乱電子などの進入を阻止し、前記アインツェルレンズは前記第１アパーチャの位置で集束した電子線がその後適度に広がった位置に設置し、前記第２アパーチャは余分な電子の進入を阻止するために設置するようにしたものである。
【００１１】
〔３〕２次電子をモット検出器に引き込むための同軸円筒型２次電子引き込み電極の調整方法において、２次電子を引き込むための、外側に配置される円筒型シールド電極と該円筒型シールド電極の内側に配置される円筒型電子引き込み電極とを配置し、内側に配置される円筒型電子引き込み電極の先端が外側に配置される円筒型シールド電極の先端に対して、前方から後方になる位置まで前記引き込み電極の長さのみの設定により、２次電子の引き込み能力を調整し、最適条件を得るようにしたものである。
【００１２】
このように、本発明によれば、電極形状の工夫により引き込み能力を高く、かつ、製作コストを低減すると同時に、その電極形状が持つ電子線集束性を利用してアパーチャにより余分な電子の進入を阻止するようにしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施例を示すモット検出器用同軸円筒型２次電子引き込み電極の構成断面図である。
【００１５】
図１に示すように、２次電子引き込み電極は、同軸円筒型の２つの電極、つまり、外側に配置される円筒型シールド電極２、内側に配置される円筒型電子引き込み電極３からなり、第１アパーチャ４、アインツェルレンズ５、第２アパーチャ６が配置されている。
【００１６】
また、１１は第１のドリフトチューブ、１２は第２のドリフトチューブ、１３は第３のドリフトチューブ、１４は環状絶縁体支持体であり、例えば、円筒型シールド電極２、円筒型電子引き込み電極３、第１アパーチャ４、アインツェルレンズ５、第２アパーチャ６、第１のドリフトチューブ１１、第２のドリフトチューブ１２、第３のドリフトチューブ１３の各部分の材質は、ステンレスを用いることができる。
【００１７】
ただし、これらの部分の材質はステンレスに限定されるものではなく、超真空中で使用できる金属材料であれば、基本的には同じ性能になる。できれば、パーマロイなどの磁場を遮蔽するものが望ましい。
【００１８】
また、本発明の電極の直径は、例えば「円筒型電子引き込み電極３」の内径（φ2 ）が１６ｍｍ、外径が２０ｍｍであり、「円筒型シールド電極２」の内径（φ1 ）が３０ｍｍ、外径が３４ｍｍである。ｅ1 は一次電子、ｅ2 は二次電子、試料１と円筒型シールド電極２間の距離は、例えば、４５ｍｍである。
【００１９】
これに対して、従来型の例では、「円筒型電子引き込み電極３に相当」の内径が６ｍｍ、外径が８ｍｍ、「円筒型シールド電極２に相当」の内径が１４ｍｍ、外径が１６ｍｍである。
【００２０】
ここで、外側に配置される円筒型シールド電極２には接地電位を用い、開口径を適度に大きくしている。
【００２１】
また、電子線の焦点面にアパーチャ４を挿入して、不要な電子の進入を阻止するようにしている。
【００２２】
このように、本発明では、電極形状の工夫により引き込み能力を高く、かつ、製作コストを低減すると同時に、その電極形状が持つ電子線集束性を利用してアパーチャにより余分な電子の進入を阻止するようにしている。
【００２３】
次に、各部の詳細について説明する。
【００２４】
〔１〕まず、電極先端の形状を決めるための電子線の軌道計算について説明する。
【００２５】
図２は円筒型２次電子引き込み電極の長さを変化させたときの電子線の軌道を示す図である。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、円筒型シールド電極２に対して円筒型電子引き込み電極３′が長すぎる場合には、電子引き込み能力は高いが、その後の電子線の焦点位置が遠くなり、第１アパーチャ４、第２アパーチャ６、アインツェルレンズ５を有効に配置することができない。
【００２７】
逆に、図２（ｃ）に示すように、円筒型シールド電極２に対して円筒型電子引き込み電極３″が短すぎる場合には、電子引き込み能力が低すぎて、十分な量の２次電子を引き込むことができない。
【００２８】
したがって、図２（ｂ）に示すような、図２（ａ）と図２（ｃ）の間をとった円筒型シールド電極２に対する円筒型電子引き込み電極３の長さとするのが適切である。
【００２９】
このように、本発明のモット検出器用同軸円筒型２次電子引き込み電極では、円筒型引き込み電極３の長さだけで引き込み能力を調整し、最適条件を得ることができる特徴を持っている。
【００３０】
例えば、円筒型シールド電極２の直径（開口径）を４０ｍｍ、円筒型引き込み電極３の電位を３ｋＶとしたとき、試料１−同軸円筒型電子引き込み電極３先端間の距離を５０ｍｍ程度にすることができるという高い引き込み能力を持っている。
【００３１】
〔２〕第１アパーチャ４の位置は、図２（ｂ）に示すように、適度な引き込み能力が得られる場合の電子線の焦点位置に設置し、エネルギーの高い２次電子や散乱電子などの進入を阻止することができる。
【００３２】
〔３〕アインツェルレンズ５は第１アパーチャ４の位置で集束した電子線が、その後、適度に広がった位置に設置する。アインツェルレンズ５の電位は、計算によって、図３に示す２次電子の軌道のように決定し、目的の位置へ電子線を集束させる。
【００３３】
〔４〕第２アパーチャ６は、余分な電子の進入を阻止するためにアインツェルレンズ５の後方に設置する。第２アパーチャ６の径はその位置での電子線の広がり具合の軌道計算から決定する。ただし、第２アパーチャは省略可能である。
【００３４】
上記したように、構成したので、
（Ａ）試料表面から引き込み電極先端までの距離を４０ｍｍ以上へと長くすることができるとともに、引き込み能力の向上を図ることができる。
【００３５】
（Ｂ）２次電子引き込み電極の形状を簡素化することができる。
【００３６】
（Ｃ）外側に配置されるシールド電極を接地電位にし、電子引き込み電極に接地電位以外に１つの電位を印加するだけで、済ませることができる。
【００３７】
（Ｄ）シールド電極に対する引き込み電極の長さのみの設定により、２次電子の引き込み能力を調整し、最適条件を得ることができる。
【００３８】
（Ｅ）アパーチャの配置により、余分な電子の進入を阻止することができる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００４１】
（１）請求項１記載の発明によれば、外側に配置される円筒型シールド電極とこの円筒型シールド電極の内側に配置される円筒型電子引き込み電極からなる２つの電極を用い、２次電子の引き込み口に配置される第１アパーチャと、この第１アパーチャの後方に第１ドリフトチューブを介して配置される電子線を集束させるアインツェルレンズと、このアインツェルレンズの後方に第２ドリフトチューブを介して配置される第２アパーチャとを具備するようにしたので、引き込み能力が高く、試料表面─電極間距離が長く、調整が容易で、設計・製作の容易な引き込み電極を得ることができる。
【００４２】
（２）請求項２記載の発明によれば、前記第１アパーチャは電子線の焦点位置に設置し、エネルギーの高い２次電子や散乱電子などの進入を阻止し、前記アインツェルレンズは前記第１アパーチャの位置で集束した電子線がその後適度に広がった位置に設置し、前記第２アパーチャは余分な電子の進入を阻止するために設置することにより、製作コストを低減すると同時に、その電極形状が持つ電子線集束性を利用してアパーチャにより余分な電子の進入を阻止することができる。
【００４３】
（３）請求項３記載の発明によれば、２次電子を引き込むための、外側に配置される円筒型シールド電極と該円筒型シールド電極の内側に配置される円筒型電子引き込み電極とを配置し、前記円筒型電子引き込み電極の先端が前記円筒型シールド電極の先端に対して、前方から後方になる位置まで前記引き込み電極の長さのみの設定により、２次電子の引き込み能力を調整し、最適条件を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示すモット検出器用同軸円筒型２次電子引き込み電極の構成断面図である。
【図２】  円筒型２次電子引き込み電極の長さを変化させたときの電子線の軌道を示す図である。
【図３】  本発明の実施例を示すモット検出器用同軸円筒型２次電子引き込み電極の２次電子の軌道を示す図である。
【図４】  従来の典型的なモット検出器用２次電子引き込み電極の断面図である。
【符号の説明】
１    試料
２    円筒型シールド電極（接地電位）
３，３′，３″    円筒型電子引き込み電極
４    第１アパーチャ
５    アインツェルレンズ
６    第２アパーチャ
１１    第１のドリフトチューブ
１２    第２のドリフトチューブ
１３    第３のドリフトチューブ
１４    環状絶縁体支持体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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