(57)【要約】【課題】  試料への電子線照射ダメージが抑えられる電子線照射量で、Ｓ／Ｎが良く試料の状態分析を２次元イメージとして得る。【解決手段】  透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してＥＥＬＳスペクトルを得る工程と、前記ＥＥＬＳスペクトルにおけるプラズモン・ロス電子によるピークの位置及び強度を得る工程と、前記プラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を色情報及び輝度情報として２次元イメージを得る工程とを有する。【選択図】      図１
2006133019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してＥＥＬＳスペクトルを得る工程と、前記ＥＥＬＳスペクトルにおけるプラズモン・ロス電子によるピークの位置及び強度を得る工程と、前記プラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を色情報及び輝度情報として２次元イメージを得る工程とを有することを特徴とする透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡を用いた試料の分析方法。
【請求項２】
透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してＥＥＬＳスペクトルを得る工程が、エネルギーフィルターＴＥＭ像をエネルギーフィルターの中心エネルギーを掃引しながら連続静止画像又は動画像として取得する工程と、前記取得した連続静止画像又は動画像における各画素での強度変化からＥＥＬＳスペクトルを形成する工程であることを特徴とする請求項１に記載の透過電子顕微鏡を用いた試料の分析方法。
【請求項３】
走査型透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してＥＥＬＳスペクトルを得る工程が、電子を微少領域上へ照射し観察領域を走査する工程と、透過した電子をエネルギーフィルターにより各照射領域のＥＥＬＳスペクトルを取得する工程であることを特徴とする請求項１に記載の走査型透過電子顕微鏡を用いた試料の分析方法。
【請求項４】
透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してＥＥＬＳスペクトルを得る工程が、観察領域にライン状の電子ビームを照射し、エネルギーフィルターによりラインに垂直方向にエネルギー分散させたＥＥＬＳスペクトルイメージを取得する工程と、ライン状の電子ビームをライン垂直方向に走査し全ラインの観察領域のＥＥＬＳスペクトルを取得する工程であることを特徴とする請求項１に記載の透過電子顕微鏡を用いた試料の分析方法。
【請求項５】
試料を透過した電子のエネルギーを分光する分光器、前記分光電子を検出する２次元検出器、及び前記分光電子を２次元検出器表面に結像する電磁レンズ系を有し、エネルギーフィルターＴＥＭ像又はＥＥＬＳスペクトルを得るエネルギーフィルター装置と、前記エネルギーフィルター装置の分光器、電磁レンズ系、及び２次元検出器を駆動して上記ＥＥＬＳスペクトル又は上記ＴＥＭ像から得られたＥＥＬＳスペクトルからプラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を得る制御装置と、前記プラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を色情報及び輝度情報に変換し２次元イメージとして形成・表示させるコンピューターとを備えたことを特徴とする透過電子顕微鏡装置又は走査型透過電子顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、透過した電子のエネルギーを分光して試料を分析する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過電子顕微鏡及び走査型透過電子顕微鏡におけるエネルギーフィルターを用いた分析では、試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光して電子エネルギー損失分光スペクトル（Electron Energy Loss Spectroscopy，以下、「ＥＥＬＳスペクトル」）を得ることで、元素分析やその状態分析が可能である。ＥＥＬＳスペクトルには、エネルギー損失なしに試料を透過したゼロ・ロス電子、価電子や自由電子のプラズモンを励起させたプラズモン・ロス電子、試料中の原子の内殻電子を励起させたコア・ロス電子、連続Ｘ線を励起させた連続エネルギー・ロス電子等を含む。
【０００３】
したがって、元素分析では元素固有のコア・ロス電子のピークを分析することで元素同定を行うことが可能である。また、状態分析ではコア・ロス吸収端から数十ｅＶ程度のエネルギー損失を受けた電子による微細構造を持つようなピーク（Energy Loss Near Edge Structure，以下、「ＥＬＮＥＳピーク」）は、その元素の価電子状態を反映することを利用して結合状態を評価することが可能である。更に、プラズモン・ロス電子のピークは主にバルクプラズモンや表面プラズモンの励起により、これらプラズモン励起から結合状態に係わる価電子や自由電子の密度や複素誘電関数などの物性値を評価することが可能である。
【０００４】
一般に、透過電子顕微鏡におけるエネルギーフィルターを用いた分析方法には、（１）所望の観察領域に電子を照射し、透過した電子のＥＥＬＳスペクトルを測定し、そのスペクトル解析から照射領域全体の分析を行う方法と、（２）所望の観察領域に電子を照射し、透過した電子をエネルギーフィルターで分光し、任意のエネルギー幅の任意の損失エネルギーを持つ電子を結像させたＴＥＭ像（以下、「エネルギーフィルターＴＥＭ像」）をシンチレーターと冷却ＣＣＤカメラなどによる高感度２次元検出器で取得する方法がある。
【０００５】
また、走査型透過電子顕微鏡におけるエネルギーフィルターを用いた分析方法には、電子を試料上に照射・走査し、各照射点を透過した電子のＥＥＬＳスペクトルをエネルギーフィルターによって取得することで、微小領域でのＥＥＬＳスペクトルのスペクトル解析や、任意のエネルギー幅を持つ電子によるラインプロファイル及びマッピング像を得る方法がある。
【０００６】
通常、上記の分析方法によるＥＥＬＳスペクトルを用いた２次元イメージの取得方法は任意のエネルギー幅の強度を用いた方法であり、固有の損失エネルギーに現れる各元素のコア・ロス吸収端のマッピング像を得ることは有効である。しかし、価電子状態の違いはＥＬＮＥＳピークにおいてピークシフトとして現れるため、任意のエネルギーでのＥＬＮＥＳピークの強度マッピングでは価電子状態の違いが正確に反映されない。これを解決する方法として、着目する元素のコア・ロス吸収端近傍のＥＬＮＥＳピークを検出し、そのコア・ロス吸収端からＥＬＮＥＳピークまでのエネルギー差を求め、その値のマッピング像を得る方法が考案されている（下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１２４７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、透過電子顕微鏡及び走査型透過電子顕微鏡とエネルギーフィルターを組み合わせることによって取得したＥＥＬＳスペクトルから、ナノメートルオーダーの元素分析並びに状態分析が可能である。更に近年、高感度２次元検出器や電子線走査の機能によってＥＥＬＳスペクトルの強度マッピングによる２次元イメージの取得が実現されている。
【０００８】
しかしながら、ＥＥＬＳスペクトルの強度のマッピングによる２次元イメージは、コア・ロス吸収端による元素分析のように、特定の損失エネルギーにおいて強度に違いのある場合には有効であるが、ＥＬＮＥＳピークによる状態分析のように、状態の差がピークシフトとして現れる場合には、積分強度の差が無ければコントラストとして検出出来ない。
【０００９】
図８は、従来の分析方法におけるＥＥＬＳスペクトルからのプラズモン・ロス電子の信号抽出を説明する為の図であり、図９は、従来の分析方法により取得した２次元イメージを説明する為の図である。
【００１０】
積分強度（Ｓα，Ｓβ）に差が有ったとしても、図８及び図９に示すようにその状態の違いを正確に反映した２次元イメージを得ることが出来ない。
【００１１】
また、ＥＥＬＳスペクトルはその強度が損失エネルギーに対して指数関数的に減少する為に、コア・ロス吸収端においても、着目する元素によって損失エネルギーが大きい場合は、そのピーク強度も同様に信号が弱くなる。更に、そこからＥＬＮＥＳのピークを検出し、そのエネルギー差をマッピングするにはＳ／Ｎが低い。また、コア・ロス吸収端を用いた元素マッピングを行うにも数％以上の濃度が必要となってくる。
【００１２】
したがって、上記特許文献１で提案されているコア・ロス吸収端からＥＬＮＥＳピークまでのエネルギー差から結合状態の２次元イメージを得る方法では、元素やその濃度によっては不向きな場合がある。着目する元素のコア・ロス吸収端の損失エネルギーが大きく、強度を必要とする場合、（１）電子線照射量を増やすことによって、試料の電子線損傷により状態変化が発生してしまうことや、（２）測定時間を増やすことによって、装置のシステムドリフトによりエネルギー分解能が低下し、ピーク位置の揺らぎやその検出が困難となることが懸念される。また、微量元素が状態に係わる場合、（１）微量の為に短時間や低電子照射量ではコア・ロス吸収端自体が検出されないことや、（２）強度が得られずコア・ロス吸収端及びそのＥＬＮＥＳピークが明瞭にピーク検出されないことで、微量元素の状態に違いがあったとしても、状態分析が出来ないことが懸念される。
【００１３】
本発明は、試料への電子線照射ダメージが抑えられる電子線照射量で、Ｓ／Ｎが良く試料の状態分析を２次元イメージとして得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する為の本出願に係わる透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡を用いた分析方法の発明は、透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してＥＥＬＳスペクトルを得る工程と、前記ＥＥＬＳスペクトルにおけるプラズモン・ロス電子によるピークの位置及び強度を得る工程と、前記プラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を色情報及び輝度情報として２次元イメージを得る工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、上記分析方法のうち透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してＥＥＬＳスペクトルを得る工程が、エネルギーフィルターＴＥＭ像をエネルギーフィルターの中心エネルギーを掃引しながら連続静止画像又は動画像として取得する工程と、前記取得した連続静止画像又は動画像における各画素での強度変化からＥＥＬＳスペクトルを形成する工程であることを特徴とする。
【００１６】
また、上記分析方法のうち走査型透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してＥＥＬＳスペクトルを得る工程が、電子を微少領域上へ照射し観察領域を走査する工程と、透過した電子をエネルギーフィルターにより各照射領域のＥＥＬＳスペクトルを取得する工程であることを特徴とする。
【００１７】
また、上記分析方法のうち透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用いた試料の分析方法であって、
前記所望の観察領域に電子照射を行う工程と、前記試料を透過した電子のエネルギーをエネルギーフィルターにより分光してＥＥＬＳスペクトルを得る工程が、観察領域にライン状の電子ビームを照射し、エネルギーフィルターによりラインに垂直方向にエネルギー分散させたＥＥＬＳスペクトルイメージを取得する工程と、ライン状の電子ビームをライン垂直方向に走査し全ラインの観察領域のＥＥＬＳスペクトルを取得する工程であることを特徴とする。
【００１８】
更に、上記課題を解決する為の本出願に係わる透過電子顕微鏡装置又は走査型透過電子顕微鏡装置の発明は、試料を透過した電子のエネルギーを分光する分光器、前記分光電子を検出する２次元検出器、及び前記分光電子を２次元検出器表面に結像する電磁レンズ系を有し、エネルギーフィルターＴＥＭ像又はＥＥＬＳスペクトルを得るエネルギーフィルター装置と、前記エネルギーフィルター装置の分光器、電磁レンズ系、及び２次元検出器を駆動して上記ＥＥＬＳスペクトル又は上記ＴＥＭ像から得られたＥＥＬＳスペクトルからプラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を得る制御装置と、前記プラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を色情報及び輝度情報に変換し２次元イメージとして形成・表示させるコンピューターとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の分析方法及び分析装置により、結合状態に係わる価電子や自由電子の密度や複素誘電関数などの物性値に係わるプラズモン・ロス電子のピーク位置及び強度を測定することで、試料への電子線照射ダメージが抑えた電子線照射量で、Ｓ／Ｎが良く試料のプラズモン励起に係わる状態分析を２次元イメージとして得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
本発明の分析方法は、ＥＥＬＳスペクトルのプラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度を色情報並びに輝度情報として取得し、それを２次元イメージとして得る方法である。
【００２２】
図１は、本発明の分析方法におけるＥＥＬＳスペクトルからのプラズモン・ロス電子の信号抽出を説明する為の図である。
【００２３】
図１において、状態の異なる２つの領域（Ａ，Ｂ）におけるＥＥＬＳスペクトルを併せて示してある。ＥＥＬＳスペクトルには、主にゼロ・ロス電子、プラズモン・ロス電子、コア・ロス電子によるピークが現れるが、本発明では、図１に示すようにゼロ・ロス電子と状態分析に使用する為のプラズモン・ロス電子のピーク（位置δＥＡ，δＥＢ、強度ＩＡ，ＩＢ）を用いる。プラズモン・ロス電子のピーク位置は、コア・ロス吸収端よりも低いエネルギーレベルである。プラズモン・ロス電子には、バルクプラズモンや表面プラズモンの励起によるピークがあり、バルク或いは表面における価電子や自由電子の密度や複素誘電関数などの物性値に係わる。プラズモン励起は、自由電子を有する金属に限らず、半導体や絶縁体でも観測され、これは価電子全体が自由電子のように振動することでプラズモンが励起されることによる。その励起エネルギーＥｐは、価電子や自由電子の密度ｎ、素電荷ｅ、真空の誘電率ε０、電子の質量ｍ、プランク定数ｈを用いて次式のように表され、電子密度の平方根に比例する。
【００２４】
Ｅｐ＝ｈ／２π・（ｎｅ２／ε０ｍ）１／２
したがって、プラズモン・ロス電子のピーク位置から損失エネルギーを求めることで結合状態に係わる価電子や自由電子の密度を評価することが出来る。更に、プラズモン・ロス電子のピークは、励起効率が高く、電子損失エネルギー数十ｅＶ以内に観測されるので、Ｓ／Ｎの良い測定が可能であり、またコア・ロス吸収端の測定のように元素によってエネルギーフィルターの分光範囲を変える必要が無い利点がある。また、表面及び界面領域やナノ構造体による固有の電子バンドや量子サイズ効果の反映した違いも評価することが可能である。
【００２５】
図３は、本発明の分析方法を行う為の分析装置を説明する為の図である。
【００２６】
先ず、本発明の分析方法では、図３に示すようなエネルギーフィルター装置１０を有する透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡０１を用いることで、図１に示すようなゼロ・ロス電子とプラズモン・ロス電子のピークを有するＥＥＬＳスペクトルを測定する。
【００２７】
図４は、２次元イメージとＥＥＬＳスペクトルの３次元データを説明する概念図、
図５は、透過電子顕微鏡によるエネルギーフィルターＴＥＭ像を説明する概念図、
図６は、走査型透過電子顕微鏡によるＳＴＥＭ−ＥＥＬＳを説明する概念図、
図７は、位置分解ＥＥＬＳ法を説明する概念図である。
【００２８】
ＥＥＬＳスペクトルの取得方法は、図４に示すように、観察領域Ｘ−Ｙ面と損失エネルギー方向Ｅで表現される３次元データを取得出来れば特に限定は無く、その３次元データから各領域のＥＥＬＳスペクトルを形成することが可能である。例えば図５に示すように、任意のエネルギー幅（δＥ）による任意の損失エネルギーのエネルギーフィルターＴＥＭ像について、損失エネルギー方向に連続的に撮像することで３次元データを取得する方法や、図６に示すように、観察領域上における任意の位置（δＸ，δＹ）のＥＥＬＳスペクトルについて、観察領域で電子を走査し各照射点で得ることで、３次元データを取得する方法や、図７に示すように、エネルギー分散方向に対して９０°の方向（Ｙ方向）の電子のラインビーム（δＸ）の照射により得られるＥＥＬＳスペクトルイメージについて、電子のラインビームをエネルギー分散方向（Ｘ方向）に観察領域上を走査することで、３次元データを得る方法が挙げられる。
【００２９】
次に、取得したＥＥＬＳスペクトルから図１に示すようにゼロ・ロス電子のピーク位置からプラズモン・ロス電子のピーク位置までのエネルギー差とそのプラズモン・ロス電子のピーク強度を求める。プラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度を求める方法に限定はなく、極大値を求める演算処理や微分処理やスムージング処理などの公知の数値計算方法を用いればよい。また、複素誘電関数などの物性値を詳しく求める場合、ＥＥＬＳスペクトルのデコンボリューションやフィッティングを行ってもよい。
【００３０】
図２は、本発明の分析方法により取得した２次元イメージを説明する為の図である。
【００３１】
上記のようにして求めたプラズモン・ロス電子によるピーク位置並びに強度について、それぞれ色情報並びに輝度情報に変換し、図２に示すように２次元イメージを形成させる。
【００３２】
この時、色情報はプラズモンの励起エネルギーすなわち価電子密度の情報が反映され、輝度情報は同じ価電子密度をもつ原子及び分子の量が反映される。
【００３３】
したがって、本発明の分析方法により、状態分析の２次元イメージを得ることが出来る。
【００３４】
更に、本発明の分析方法を行う為の分析装置を説明する。図３はその一例でポストコラム（Post-Column）型エネルギーフィルター装置１０を備えた分析装置の実施形態であり、透過電子顕微鏡及び走査型透過電子顕微鏡として使用することが出来る。
【００３５】
電子顕微鏡鏡筒０１は、電子を発生させる為の電子銃と加速させる為の加速管０２と、電子を集束させる為の集束レンズ０３と、走査型透過電子顕微鏡として使用する場合の電子を試料０５上で走査させる為の偏向コイル０４と、試料０５に照射された電子を結像させる為の対物レンズ０６と、試料を透過した電子を蛍光板０９上に結像させる為の中間レンズ０７並びに投影レンズ０８と、透過電子顕微鏡像により試料０５を観察する為の蛍光板０９と、走査型透過電子顕微鏡像を取得する為のＨＡＡＤＦ（High-angle annular dark-field，高角度環状暗視野）検出器１８とで構成されている。
【００３６】
また、透過電子をエネルギー分光する為のエネルギーフィルター装置１０は、電子顕微鏡鏡筒０１の下に取付けるポストコラム型のエネルギーフィルターで、入射電子を制限する為の入射絞り１１と、透過した電子のエネルギー分光を行う為の磁気プリズムによる分光器１２と、分光された電子のエネルギーを選択する為のエネルギースリット１３と、分光された電子を２次元検出器１５上に結像させる為の電磁レンズ系である多極子レンズ系１４と、分光された透過電子顕微鏡像やＥＥＬＳスペクトルを検出するための２次元検出器１５から構成されている。更に、このエネルギーフィルター装置１０には、エネルギーフィルター装置１０を駆動させる為のエネルギーフィルター制御装置１６と２次元検出器１５により得られる画像を処理するための画像処理用コンピューター１７が接続されている。尚、電子顕微鏡鏡筒０１内にエネルギーフィルター装置を組み込んだインコラム（In-Column）型のエネルギーフィルター装置であっても構わない。
【００３７】
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、ＥＥＬＳスペクトルの測定方法やプラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度の測定方法、また、本発明の分析方法を実施する為の分析装置の構成には自由に変えることが可能である。
【実施例】
【００３８】
（第１の実施例）
本実施例は、透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用い、金属微粒子並びに部分的にダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣ）を含むアモルファスカーボン膜について、プラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度から状態分析の２次元イメージとして得た一例である。
【００３９】
実施例において本発明の分析方法を実施する為に、図３と同様の透過電子顕微鏡を用いた。本実施例で使用した透過電子顕微鏡は、電子顕微鏡鏡筒０１内に、電子を発生させる為の電界放出型の電子銃並びに３００ｋｅＶに加速する為の加速管０２、電子を集束させる為の集束レンズ０３と、走査電子顕微鏡として使用する場合の電子を試料０５上で走査させる為の偏向コイル０４と、試料０５に照射された電子を結像させる為の対物レンズ０６と、試料を透過した電子を蛍光板０９上に結像させる為の中間レンズ０７並びに投影レンズ０８と、透過電子顕微鏡像により試料０５を観察する為の蛍光板０９から構成されている。
【００４０】
また、本実施例で用いたエネルギーフィルター装置１０は、電子顕微鏡鏡筒０１の下に取付けるポストコラム型のエネルギーフィルターで、入射電子を制限する為の入射絞り１１と、透過した電子のエネルギー分光を行う為の磁気プリズムによる分光器１２と、分光された電子のエネルギーを選択する為のエネルギースリット１３と、分光された電子を２次元検出器１５上に結像させる為の多極子レンズ系１４と、シンチレーターと光ファイバープレートと冷却ＣＣＤカメラ（２０４８×２０４８）で構成された２次元検出器１５から構成されている。
【００４１】
更に、透過電子顕微鏡の駆動させる為の制御装置（不図示）以外に、このエネルギーフィルター装置１０を駆動させる為のエネルギーフィルター制御装置１６と２次元検出器１５により得られる画像を処理するための画像処理用コンピューター１７が接続されている。
【００４２】
以下に、上記透過電子顕微鏡を用いて実施した分析について説明する。本実施例は、図５に示すように、任意のエネルギー幅（δＥ）による任意の損失エネルギーのエネルギーフィルターＴＥＭ像について、損失エネルギー方向に連続的に撮像することで３次元データを取得する方法である。
【００４３】
先ず、通常の蛍光板０９上でのＴＥＭ観察により所望の観察領域を選択し、蛍光板０９を電子光路上から退避させ、透過電子をエネルギーフィルター装置１０へ導入し、分光器１２により電子をエネルギー分光し、ゼロ・ロス像を観察しエネルギーフィルターＴＥＭ像が観察されることを確認した。
【００４４】
次に、エネルギーフィルターＴＥＭ像を、エネルギースリット１３によるエネルギー幅１ｅＶ、一つの撮像時間を５秒で取得する条件において、損失エネルギーを−２ｅＶから９８ｅＶまで、１ｅＶステップでエネルギースリット１３の中心エネルギーを掃引（スウィープ）しながら連続静止画像（２×２のビニング）を取得した。
【００４５】
そして、全ての画像を画像処理用コンピューター１７に保存し、全ての画像から損失エネルギーに対する各画素での強度変化を抽出し、各画素でのＥＥＬＳスペクトルを形成した。更に、各ＥＥＬＳスペクトルからゼロ・ロス電子のピークとプラズモン・ロス電子のピーク位置を微分により求め、そこからプラズモン・ロス電子の強度を求めた。
【００４６】
最後に、プラズモン・ロス電子のピーク位置を色情報に変換し、そのピーク強度をその色の輝度情報に変換することで、試料の価電子及び自由電子の密度を反映させた２次元イメージとして得ることが出来た。
【００４７】
上記分析によってアモルファスカーボン膜中の金属微粒子並びにアモルファスカーボン膜中に部分的に存在するＤＬＣについて、状態の違いとして２次元イメージとして観察することが出来た。
【００４８】
（第２の実施例）
本実施例は、走査型透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用い、第１の実施例と同じ金属微粒子並びに部分的にＤＬＣを含むアモルファスカーボン膜について、プラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度から状態分析の２次元イメージとして得た一例である。
【００４９】
本実施例においても第１の実施例と同じ透過電子顕微鏡を用い、偏向コイル０４及びＨＡＡＤＦ検出器１８を駆動し走査型透過電子顕微鏡として使用した。
【００５０】
以下に、走査型透過電子顕微鏡を用いて実施した分析について説明する。本実施例は、図６に示すように、観察領域上における任意の位置（δＸ，δＹ）の微少領域のＥＥＬＳスペクトルについて、観察領域で電子を走査し微少領域の各照射点で得ることで、３次元データを取得する方法である。
【００５１】
先ず、試料０５表面上に細く絞った電子を照射並びに偏向コイル０４による走査を行い、高角度に散乱・透過した電子をＨＡＡＤＦ検出器１８により検出し、通常の走査型透過電子顕微鏡観察によって所望の観察領域を選択した。また、散乱を受けていない透過電子をエネルギーフィルター装置１０へ導入し、分光器１２により電子をエネルギー分光し、ＥＥＬＳスペクトルを２次元検出器１５により測定されることを確認した。尚、蛍光板０９は走査型透過電子顕微鏡観察では使用しないため、電子光路上から退避させてある。
【００５２】
次に、各照射領域のＥＥＬＳスペクトルの測定時間を０．０１秒とし、所望の観察領域５１２×５１２に分割し、全ての照射領域についてＥＥＬＳスペクトルを取得した。
【００５３】
そして、全てのＥＥＬＳスペクトルを画像処理用コンピューター１７に保存し、全てのＥＥＬＳスペクトルからゼロ・ロス電子のピークとプラズモン・ロス電子のピーク位置を微分により求め、そこからプラズモン・ロス電子の強度を求めた。
【００５４】
最後に、第１の実施例と同様に、プラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度から試料の価電子及び自由電子の密度を反映させた２次元イメージとして得ることが出来た。また、ＨＡＡＤＦ検出器を用いたＺコントラスト像と比較することで、状態の量と平均原子数密度を比較することが出来た。
【００５５】
（第３の実施例）
本実施例は、透過電子顕微鏡のエネルギーフィルターを用い、第２の実施例と同じ金属微粒子並びに部分的にＤＬＣを含むアモルファスカーボン膜について、プラズモン・ロス電子のピーク位置並びに強度から状態分析の２次元イメージとして得た一例である。
【００５６】
本実施例においても第１の実施例と同じ透過電子顕微鏡を使用した。以下に、実施した分析方法について説明する。本実施例は、図７に示すように、エネルギー分散方向に対して９０°の方向（Ｙ方向）の電子のラインビーム（δＸ）の照射により得られるＥＥＬＳスペクトルイメージについて、電子のラインビームをエネルギー分散方向（Ｘ方向）に観察領域上を走査することで、３次元データを得る方法である。
【００５７】
先ず、通常の蛍光板０９上でのＴＥＭ観察により所望の観察領域を選択した後、集束レンズ０３の非点収差補正を用いて、電子ビームをエネルギーフィルター装置のエネルギー分散方向に対して垂直なラインビームに整形した。更に、蛍光板０９を電子光路上から退避させ、透過電子をエネルギーフィルター装置１０へ導入し、分光器１２により電子をエネルギー分光し、２次元検出器１５によってＥＥＬＳスペクトルのイメージが観察されることを確認した。
【００５８】
次に、各照射領域のＥＥＬＳスペクトルイメージの測定時間を０．０１秒とし、所望の観察領域を５１２ラインに分割し、ラインビームをライン垂直方向に走査し、全照射領域についてＥＥＬＳスペクトルイメージを取得した。更に、ラインビームの強度校正を行う為に、試料に照射しない場合のＥＥＬＳスペクトルイメージも取得した。
【００５９】
そして、全てのＥＥＬＳスペクトルイメージを画像処理用コンピューター１７に保存し、各ＥＥＬＳスペクトルイメージからラインビームの強度校正を行った５１２のＥＥＬＳスペクトルを形成し、ゼロ・ロス電子のピークとプラズモン・ロス電子のピーク位置を微分により求め、そこからプラズモン・ロス電子の強度を求めた。
【００６０】
最後に、第１の実施例と同様に、プラズモン・ロス電子のピーク位置を色情報に変換し、そのピーク強度をその色の輝度情報に変換することで、試料の価電子及び自由電子の密度を反映させた２次元イメージとして得ることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の分析方法におけるＥＥＬＳスペクトルからのプラズモン・ロス電子の信号抽出を説明する為の図
【図２】本発明の分析方法により取得した２次元イメージを説明する為の図
【図３】本発明の分析方法を行う為の分析装置を説明する為の図
【図４】２次元イメージとＥＥＬＳスペクトルの３次元データを説明する概念図
【図５】透過電子顕微鏡によるエネルギーフィルターＴＥＭ像を説明する概念図
【図６】走査型透過電子顕微鏡によるＳＴＥＭ−ＥＥＬＳを説明する概念図
【図７】位置分解ＥＥＬＳ法を説明する概念図
【図８】従来の分析方法におけるＥＥＬＳスペクトルからのプラズモン・ロス電子の信号抽出を説明する為の図
【図９】従来の分析方法により取得した２次元イメージを説明する為の図
【符号の説明】
【００６２】
０１…電子顕微鏡鏡筒
０２…電子銃並びに加速管
０３…集束レンズ
０４…偏向コイル
０５…試料
０６…対物レンズ
０７…中間レンズ
０８…投影レンズ
０９…蛍光板
１０…ポストコラム型エネルギーフィルター装置
１１…入射絞り
１２…分光器
１３…エネルギースリット
１４…多極子レンズ系
１５…２次元検出器
１６…エネルギーフィルター制御装置
１７…画像処理用コンピューター
１８…ＨＡＡＤＦ検出器
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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【図９】
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