(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザー光を標的部材に集光照射してプラズマを形成させ、該プラズマからＸ線を取り出すレーザープラズマＸ線源と、
前記レーザープラズマＸ線源から出射されたＸ線を単色化するフィルターとを備え、
試料にＸ線を照射したときに試料表面から放出される光電子のエネルギーを分析することにより、該試料を構成する原子もしくは分子の種類または化学的結合状態を同定する光電子分光装置において、
前記フィルターは、支持フィルム上にフィルター材料の薄膜が形成されたものであり、
前記標的部材は、異なる複数の標的物質がそれぞれ帯状に形成されて並列配置されたシート状部材であり、
前記シート状部材を前記並列の方向に移動して、前記パルスレーザー光が照射される標的物質を切り替える切替機構を備えたことを特徴とする光電子分光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光電子分光装置において、
前記並列の方向に直交する方向であって前記帯状に形成された標的物質の延在方向に前記シート状部材を移動させる移動機構を設けたことを特徴とする光電子分光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光電子分光装置において、
前記シート状部材は、シート状基板の上に前記標的物質の薄膜層をそれぞれ帯状に形成したものであることを特徴とする光電子分光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光電子分光装置において、
シート状基板に形成された帯状の標的物質に並設されるように、シート状基板を帯状に露出させたことを特徴とする光電子分光装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光電子分光装置において、
前記光電子のエネルギー分析を行うための分析機構として、飛行時間法に係る分析機構を設けたことを特徴とする光電子分光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光電子分光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光電子分光装置では、試料に照射するＸ線として、固体標的物質に電子ビームを衝突させたときに該標的物質から発生する特性Ｘ線を用いていた（電子ビーム励起のＸ線管の使用）。
【０００３】
例えば、標的物質としてアルミニウムやマグネシウムを用い、それらのＫα特性Ｘ線である、波長0.83nm（光子エネルギー1487eV）や波長0.99nm（光子エネルギー1254eV）のＸ線が用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、測定時間の短縮化を実現することができる光電子分光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、パルスレーザー光を標的部材に集光照射してプラズマを形成させ、該プラズマからＸ線を取り出すレーザープラズマＸ線源と、レーザープラズマＸ線源から出射されたＸ線を単色化するフィルターとを備え、試料にＸ線を照射したときに試料表面から放出される光電子のエネルギーを分析することにより、該試料を構成する原子もしくは分子の種類または化学的結合状態を同定する光電子分光装置に適用される。
【０００６】
そして、フィルターは支持フィルム上にフィルター材料の薄膜が形成されたものであり、標的部材は異なる複数の標的物質がそれぞれ帯状に形成されて並列配置されたシート状部材であり、シート状部材を前記並列の方向に移動して、前記パルスレーザー光が照射される標的物質を切り替える切替機構を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光電子分光装置において、並列の方向に直交する方向であって帯状に形成された標的物質の延在方向にシート状部材を移動させる移動機構を設けたものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光電子分光装置において、シート状部材は、シート状基板の上に標的物質の薄膜層をそれぞれ帯状に形成したものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３に記載の光電子分光装置において、シート状基板に形成された帯状の標的物質に並設されるように、シート状基板を帯状に露出させたものである。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光電子分光装置において、光電子のエネルギー分析を行うための分析機構として、飛行時間法に係る分析機構を設けたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態では、試料に照射するＸ線の発生源を、パルスレーザー光を標的物質に集光照射してプラズマを形成させ、該プラズマからＸ線を取り出すレーザープラズマＸ線源（ＬＰＸ）とした。
【００１２】
ＬＰＸは小型でありながら輝度の高いＸ線源であり、シンクロトロン放射光と同程度以上の輝度を有し、また電子ビーム励起のＸ線管と比較すると、ピーク値で１０8倍程度高い輝度を有する。
【００１３】
そして、平均輝度においても、高繰り返しレーザー光を用いることにより、前記Ｘ線管よりも１０２〜１０３倍程度高い値にすることができる。
【００１４】
そのため、ＬＰＸを光電子分光装置のＸ線源として用いると、高輝度のＸ線を試料に照射することが可能となり、Ｘ線を試料の微小領域に照射して分析を行う場合にも照射領域（試料）へのＸ線量を多くすることができる。
【００１５】
その結果、照射領域（試料）から放出される光電子数も多くなり、測定時間を短縮することができる。
【００１６】
さらに、本実施の形態では、ＬＰＸの標的物質として軽元素である炭素、炭素含有物、窒素、窒素含有物、酸素、酸素含有物、フッ素またはフッ素含有物を用いることとした。
【００１７】
このような軽元素をＬＰＸの標的材料として用いると、プラズマから放出されるＸ線のスペクトルはいくつかの離散的な線スペクトルとなり、その線幅δλはλ／δλ＞１０００を満たす程度になる。
【００１８】
例えば、ＬＰＸの標的材料（標的物質）として炭素または炭素含有物を用いた場合には、Ｃ4+イオンの1s2-1s2p遷移による波長4.03nmのＸ線とＣ5+イオンの1s-2p 遷移による波長3.37nmのＸ線が強く輻射される。
【００１９】
窒素を用いた場合には、Ｎ5+イオンの1s2-1s2p遷移による波長2.88nmのＸ線とＮ6+イオンの1s-2p 遷移による波長2.48nmのＸ線が強く輻射される。
【００２０】
酸素の場合には、Ｏ6+イオンの1s2-1s2p遷移による波長2.16nmのＸ線とＯ7+イオンの1s-2p 遷移による波長1.90nmのＸ線が強く輻射される。
【００２１】
フッ素の場合には、Ｆ7+イオンの1s2-1s2p遷移による波長1.68nmのＸ線とＦ8+イオンの1s-2p 遷移による波長1.50nmのＸ線が強く輻射される。
【００２２】
これらのＸ線は離散的な線スペクトルであるため、物質の吸収端を利用することにより、容易に線スペクトル群の中から１本の線スペクトルを選択することができる。
【００２３】
しかも、その線幅はλ／δλ＞１０００程度にまで達するため、分光器を用いなくとも、従来のＸＰＳ装置のエネルギー分解能よりも高い分解能でスペクトルを得ることができる。
【００２４】
例えば、カルシウム（Ｃａ）、カルシウム含有物（例えば弗化カルシウム（ＣａＦ2）など）、ロジウム（Ｒｈ）、ロジウム含有物、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム含有物、銀（Ａｇ）または銀含有物をフィルター材料として用いると、ＬＰＸの標的材料として炭素または炭素含有物を用いたときに輻射される線スペクトル群の中からＣ4+イオンの1s2-1s2p遷移による波長4.03nmの単色Ｘ線を取り出すことができる。
【００２５】
ここで、カルシウムは波長3.55nmにＬ殻による吸収端を持っているので、カルシウムまたはカルシウム含有物をフィルター材料として用いれば、前記吸収端よりも短波長の1s2-1s3p遷移（Ｃ4+イオン、λ＝3.50nm）、1s-2p 遷移（Ｃ5+イオン、λ＝3.37nm）、1s-3p 遷移（Ｃ5+イオン、λ＝2.85nm）などによるＸ線を著しく減衰させることができるので、Ｃ4+イオンの1s2-1s2p遷移による波長4.03nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００２６】
同様に、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）は波長4nm 近傍にＭ殻による吸収端を持っているので、これらの物質やこれらの物質の含有物をフィルター材料として用いれば、Ｃ4+イオンの1s2-1s2p遷移による波長4.03nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００２７】
また、窒素（Ｎ）、窒素含有物、スカンジウム（Ｓｃ）、スカンジウム含有物、チタン（Ｔｉ）またはチタン含有物をフィルター材料として用いると、ＬＰＸの標的材料として炭素または炭素含有物を用いたときに輻射される線スペクトル群の中からＣ5+イオンの1s-2p 遷移による波長3.37nmの単色Ｘ線を取り出すことができる。
【００２８】
ここで、窒素は波長3.10nmにＫ殻による吸収端を持っているので、窒素または窒素含有物をフィルター材料として用いれば、前記吸収端よりも短波長の、1s- 3p遷移（Ｃ5+イオン，λ＝2.85nm）などによるＸ線を著しく減衰させることができる。
【００２９】
また、前記吸収端よりも長波長域のＸ線に対しては、長波長になるにしたがって次第に透過率が低下するので、Ｃ4+イオンの1s2 -1s2p 遷移による波長4.03nmのＸ線も十分に減衰し、ほぼＣ5+イオンの1s-2p 遷移による波長3.37nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００３０】
なお、窒素は常温で気体であるため、これをフィルター材料として用いるときは、ＬＰＸと試料までの間を窒素ガスにより充填すればよい。
【００３１】
同様に、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）の場合も、波長3.09nm、2.74nmにＬ殻による吸収端をそれぞれ持っているので、これらの物質またはこれらの物質の含有物をフィルター材料として用いれば、Ｃ5+イオンの1s-2p 遷移による波長3.37nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００３２】
また、チタン（Ｔｉ）またはチタン含有物をフィルター材料として用いると、ＬＰＸの標的材料として窒素または窒素含有物を用いたときに輻射される線スペクトル群の中からＮ5+イオンの1s2-1s2p遷移による波長2.88nmの単色Ｘ線を取り出すことができる。
【００３３】
先に述べたように、チタンは波長2.74nmにＬ殻による吸収端を持っているので、チタンまたはチタン含有物をフィルター材料として用いれば、Ｎ5+イオンの1s2-1s2p遷移による波長2.88nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００３４】
同様に、インジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）も波長2.80nm、2.43nmにＭ殻による吸収端をそれぞれ持っているので、これらの物質またはこれらの物質の含有物をフィルター材料として用いれば、Ｎ5+イオンの1s2-1s2p遷移による波長2.88nmのＸ線を取り出すことができる。
【００３５】
また、バナジウム（Ｖ）またはバナジウム含有物をフィルター材料として用いると、ＬＰＸの標的材料として窒素または窒素含有物を用いたときに輻射される線スペクトル群の中からＮ6+イオンの1s-2p 遷移による波長2.48nmの単色Ｘ線を取り出すことができる。
【００３６】
ここで、バナジウムは波長2.43nmにＬ殻による吸収端を持っているので、バナジウムまたはバナジウム含有物をフィルター材料として用いれば、Ｎ6+イオンの1s-3p 遷移による波長2.09nmのＸ線を著しく減衰させ、1s-2p 遷移による波長2.48nmのＸ線よりも長波長である1s2-1s2p遷移による波長2.88nmのＸ線も十分に減衰させることができるので、ほぼＮ6+イオンの1s-2p 遷移による波長2.48nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００３７】
また、クロミウム（Ｃｒ）、クロミウム含有物、マグネシウム（Ｍｇ）またはマグネシウム含有物をフィルター材料として用いると、ＬＰＸの標的材料として酸素または酸素含有物を用いたときに輻射される線スペクトル群の中からＯ6+イオンの1s2-1s2p遷移による波長2.16nmの単色Ｘ線を取り出すことができる。
【００３８】
ここで、クロミウムとマグネシウムは、波長2.07nm、1.94nmにＬ殻による吸収端をそれぞれ持っているので、これよりも短波長のＯ6+イオンの1s2-1s3p遷移による波長1.86nmのＸ線と、Ｏ7+イオンの1s-2p 遷移による波長1.90nmのＸ線を著しく減衰させることができるので、Ｏ6+イオンの1s2-1s2p遷移による波長2.16nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００３９】
また、フッ素（Ｆ）、フッ素含有物（例えばＣＦ4 など）、鉄（Ｆｅ）、鉄含有物、またはキセノン（Ｘｅ）をフィルター材料として用いると、ＬＰＸの標的材料として酸素または酸素含有物を用いたときに輻射される線スペクトル群の中からＯ7+イオンの1s-2p 遷移による波長1.90nmの単色Ｘ線を取り出すことができる。
【００４０】
ここで、フッ素は波長1.80nmに、鉄は波長1.75nmに、キセノンは波長1.85nmにそれぞれ吸収端を持っているので、これらの物質またはこれらの物質の含有物をフィルター材料として用いると、概ねＯ7+イオンの1s-2p 遷移による波長1.90nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００４１】
また、コバルト（Ｃｏ）、コバルト含有物、バリウム（Ｂａ）またはバリウム含有物をフィルター材料として用いると、ＬＰＸの標的材料としてフッ素またはフッ素含有物を用いたときに輻射される線スペクトル群の中からＦ7+イオンの 1s2-1s2p 遷移による波長1.68nmの単色Ｘ線を取り出すことができる。
【００４２】
ここで、コバルト、バリウムは波長1.59nmにＬ殻、Ｍ殻による吸収端をそれぞれ持っているので、これよりも短波長のＦ7+イオンの1s2-1s3p遷移による波長1.45nmのＸ線と、Ｆ8+イオンの1s-2p 遷移による波長1.50nmのＸ線を著しく減衰させることができるので、Ｆ7+イオンの1s2-1s2p遷移による波長1.68nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００４３】
また、ネオン（Ｎｅ）、ニッケル（Ｎｉ）またはニッケル含有物をフィルター材料として用いると、ＬＰＸの標的材料としてフッ素またはフッ素含有物を用いたときに輻射される線スペクトル群の中からＦ8+イオンの1s-2p 遷移による波長1.50nmの単色Ｘ線を取り出すことができる。
【００４４】
ここで、ネオンは波長1.43nmに、ニッケルは波長1.45nmにそれぞれ吸収端を持っているので、これらの物質またはこれらの物質の含有物をフィルター材料として用いると、概ねＦ8+イオンの1s-2p 遷移による波長1.50nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００４５】
この様に、前記線スペクトル群の中の一つの線スペクトル（Ｘ線）を選択して、試料に照射することにより、光電子のエネルギー分解能を従来の光電子分光装置よりも高く（例えば、0.5eV 以下）することができる（高エネルギー分解能化）。
【００４６】
また、本実施の形態では分光器を使用しないので、分光器使用に伴うＸ線光量の減少がなく、その結果、試料上に照射するＸ線量を増大させて分光器を使用する場合よりも測定時間を短縮することができる（測定時間の短縮化）。
【００４７】
また、この線スペクトル（Ｘ線）を用いると、波長が軟Ｘ線領域にあり前述のＸ線管から発生するＸ線に比べると長波長であるため、これに対応する高反射率、低収差のＸ線光学素子の作製が容易となる（Ｘ線光学素子の作製容易化）。
【００４８】
そのため、本実施の形態では、高反射率、低収差のＸ線光学素子が使用可能となり、照射Ｘ線を試料の微小（例えば１０μｍ以下の）領域に高精度にて集光することができる（高空間分解能化）。
【００４９】
このように、本実施の形態によれば、１．Ｘ線源の小型化・高輝度化、２．使用するＸ線光学素子の作製容易化、３．高エネルギー分解能化・高空間分解能化、４．測定時間の短縮化、５．装置全体の小型化、を実現することができる。
【００５０】
標的物質及び／またはフィルター材料が任意に交換可能であることが好ましい。
【００５１】
かかる構成にすると、幾つかの波長のＸ線を選択して試料上に照射することが可能となり、複数の波長を用いて電子スペクトルを得ることができる。
【００５２】
そのため、電子スペクトル上における光電子とオージェ電子とによるピークの干渉を解決することができる。
【００５３】
また、光電子の試料表面からの脱出深さが光電子の運動エネルギーに依存することから、深さ方向の分析も可能になる。
【００５４】
また、Ｘ線を照射したときに内殻電子を励起させることができる照射対象物質は、照射するＸ線の波長により異なるので、照射Ｘ線の波長として複数の値を採用すると、Ｘ線の各波長に対応して異なる注目物質をそれぞれ観察することができる。
【００５５】
例えば、ＬＰＸの標的材料として硼素（Ｂ、ボロン）の化合物（例えばＢＮなど）を用い、硼素イオンの1s-2p 遷移により放出されるＸ線（波長4.86nm、255 ｅＶ）を用いると、炭素、酸素、窒素などの有機物中に含まれる元素の内殻電子を放出させることはできないが（炭素１ｓの結合エネルギー：〜284.2 ｅＶ、酸素１ｓの結合エネルギー：〜543.1 ｅＶ、窒素１ｓの結合エネルギー：〜409.9 ｅＶ）、アルミニウムやシリコンなどの内殻電子は放出させることができる。
【００５６】
従って、この波長のＸ線を用いれば、有機物質中にあるアルミニウムの光電子スペクトル（２ｐの結合エネルギー：〜72.5ｅＶ）を、バックグランドの炭素、酸素、窒素からの電子スペクトルにじゃまされずに観測することができるので、スペクトルの解析が容易になる。
【００５７】
また、ＬＰＸの標的材料として炭素または炭素含有物を用い、炭素のＣ4+イオンの1s2-1s2p遷移によるＸ線（波長4.03nm、308.5 ｅＶ）、またはＣ5+イオンの1s-2p 遷移によるＸ線（波長3.37nm、368.3 ｅＶ）を用いれば、有機物質中の炭素の内殻電子は励起できるが、酸素や窒素の内殻電子は放出させることはできないので、有機物質中の炭素のみを検出することができる。
【００５８】
また、ＬＰＸの標的材料として窒素または窒素の化合物を用い、窒素のＮ5+イオンの1s2-1s2p遷移によるＸ線（波長2.88nm、431.6 ｅＶ）、またはＮ6+イオンの1s-2p 遷移によるＸ線（波長2.48nm、501.4 ｅＶ）を用いれば、有機物質中の炭素と窒素の内殻電子は励起できるが、酸素の内殻電子は放出させることはできないので、有機物質中の炭素及び窒素を観察することができる。
【００５９】
フィルターとしては、支持フィルム（自立膜）上にフィルター材料の薄膜が形成されたものであってもよい。
【００６０】
例えば、フィルター材料による自立膜やフィルター材料のガスが使用できるが、フィルター材料により自立膜を構成することが難しい場合には、Ｘ線に対して透過率の高い他の自立膜（例えば、0.1 μｍ厚の窒化シリコン膜や１μｍ厚のベリリウム（Ｂｅ）薄膜）上にフィルター材料の薄膜を、蒸着法やスパッタ法等により形成しても良い。
【００６１】
また、Ｘ線源と試料との間に、該Ｘ線源から放出されたＸ線を前記フィルターを通過させた後に試料上の微小領域に集光する光学素子を、或いは前記フィルターを通過したＸ線を試料上の微小領域に集光する光学素子を一または二以上配置し、かつ前記微小領域に集光されたＸ線マイクロビームまたは前記試料を走査する機構を設けることが好ましい。
【００６２】
かかる構成にすると、単色化（または略単色化）したＸ線を試料上の微小領域に集光し、試料またはＸ線マイクロビームを走査することにより、微小領域観察にかかる２次元マップを得ることができる。
【００６３】
さらに、光電子のエネルギー分析を行うための分析機構として、飛行時間法にかかる分析機構を設けることが好ましい。
【００６４】
即ち、本発明の光電子分光装置では、Ｘ線源にパルスＸ線源であるＬＰＸを用いているので、飛行時間法にかかる分析機構を設けて、光電子取り込み立体角を大きく取ることができる飛行時間法により光電子分析を行うことが好ましい。
【００６５】
かかる構成にすると、試料の微小領域から放出された光電子を効率的に検出することができ、計測時間をさらに短縮することができる。
【００６６】
また、パルスＸ線源であるＬＰＸと飛行時間法を組み合わせると、瞬間的な状態の光電子スペクトルを得ることができるので、過渡的な化学状態の分析が可能となる。
【００６７】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこの例に限定されるものではない。
【００６８】
【実施例】
図１は本実施例の光電子分光装置の概略構成図である。
【００６９】
パルスレーザー器１００から発せられたレーザー光１０３が真空容器１０１内に配置されたテープ状の標的部材１０６上の標的物質に、レンズ１０４により集光照射されると、標的物質がプラズマ化してＸ線が輻射される。
【００７０】
真空容器１０１内は予め、発生したＸ線が十分透過する圧力まで排気装置（不図示）により排気されている。
【００７１】
テープ状の標的部材１０６は、テープ状の基板ａ上に２種類の標的物質の薄膜層ｂ，ｃが帯状に形成されたものである。なお、標的部材１０６を正面から見た様子が図１の中に示されており、テープ状の基板も標的物質である。
【００７２】
テープ状の基板ａとしては、ポリエチレン（炭素含有物及び酸素含有物の一例）を用いており、その上に窒化ボロン（ＢＮ、窒素含有物の一例）の薄膜層ｂとテフロン（登録商標）（フッ素含有物の一例）の薄膜層ｃがそれぞれ帯状に成膜されている。
【００７３】
テープ状の標的部材１０６はリール１１７に巻き取られ、Ｂ方向に移動可能である。また、標的部材１０６上の任意の標的物質にレーザー光を照射できるように、標的部材１０６及びリール１１７は一体で紙面垂直方向に移動可能である。
【００７４】
プラズマ１０７から放出されたＸ線１０８は、Ｘ線透過フィルター１１５を透過した後、ウォルターミラー（Ｘ線集光素子の一例）１１０により試料１１１上の微小領域に集光される。
【００７５】
なお、複数（材料）のＸ線透過フィルターがフィルター保持具１０９上に取り付けられている。
【００７６】
フィルターとしては、0.5 μｍ厚のスカンジウム（Ｓｃ）、0.5 μｍ厚のバナジウム（Ｖ）、0.5 μｍ厚のクロミウム（Ｃｒ）、0.5 μｍ厚のニッケル（Ｎｉ）及び1.3 μｍ厚の炭素（Ｃ）の自立薄膜がそれぞれ取り付けられている。また、これらのフィルターは直線導入機１１６により真空容器外部から交換可能である。
【００７７】
測定に際しては例えば、レーザー光が標的物質の一つであるテープ状の基板ａ（ポリエチレン、図１内挿入図のａ部分）に照射されるように、標的部材１０６及びリール１１７が一体で紙面垂直方向に移動し、またプラズマからのＸ線がスカンジウム薄膜のフィルターを通過するように、直線導入機１１６によりフィルターのＡ方向の位置が調節される。
【００７８】
テープ状標的部材１０６の基板ａの材料は、ポリエチレン（炭素含有物の一例）であるため、そのプラズマからは炭素イオンに起因するいくつかの離散的な線スペクトルが輻射されるが、スカンジウム薄膜のフィルターにより、ほぼＣ5+イオンの1s-2p 遷移による波長3.37nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００７９】
また、レーザー光が基板ａ上の帯状に形成された窒化ボロン（ＢＮ、窒素含有物の一例）の薄膜層ｂ（標的物質層、図１内挿入図のｂ部分）に照射されるように、標的部材１０６及びリール１１７が一体で紙面垂直方向に移動し、またプラズマからのＸ線がチタン薄膜のフィルターを通過するように、直線導入機１１６によりフィルターの位置が調節される。
【００８０】
ＢＮプラズマからは窒素イオンに起因するいくつかの離散的な線スペクトルが輻射されるが、チタン薄膜のフィルターにより、Ｎ5+イオンの1s2-1s2p遷移による波長2.88nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００８１】
また、レーザー光が基板ａ上の帯状に形成されたテフロン（登録商標）（フッ素含有物の一例）の薄膜層ｃ（標的物質層、図１内挿入図のｃ部分）に照射されるように、標的部材１０６及びリール１１７が一体で紙面垂直方向に移動し、またプラズマからのＸ線がニッケル薄膜のフィルターを通過するように、直線導入機１１６によりフィルターの位置が調節される。
【００８２】
テフロン（登録商標）はフッ素を含んでいるので、そのプラズマからはフッ素イオンに起因するいくつかの離散的な線スペクトルが輻射されるが、ニッケル薄膜のフィルターにより、Ｆ8+イオンの1s-2p 遷移による波長1.50nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００８３】
また、レーザー光が標的物質の一つであるテープ状基板ａ（ポリエチレン、酸素含有物の一例）に照射されるように、標的部材１０６及びリール１１７が一体で紙面垂直方向に移動し、またプラズマからのＸ線がクロミウム薄膜のフィルターを通過するように、直線導入機１１６によりフィルターの位置が調節される。
【００８４】
ポリエチレンは酸素を含んでいるので、そのプラズマからは酸素イオンに起因するいくつかの離散的な線スペクトルが輻射されるが、クロミウム薄膜のフィルターにより、Ｏ6+イオンの1s2-1s2p遷移による波長2.16nmのＸ線のみを取り出すことができる。
【００８５】
また、レーザー光が基板ａ上の帯状に形成された窒化ボロン（ＢＮ、硼素含有物の一例）の薄膜層ｂに照射されるように、標的部材１０６及びリール１１７が一体で紙面垂直方向に移動し、またプラズマからのＸ線が炭素薄膜のフィルターを通過するように、直線導入機１１６によりフィルターの位置が調節される。
【００８６】
ＢＮは硼素（ボロン）を含んでいるので、そのプラズマからは硼素イオンに起因するいくつかの離散的な線スペクトルが輻射される。
【００８７】
フィルターとして用いられている炭素薄膜は、炭素のＫ吸収端（波長4.4nm ）よりも僅かに長波長の硼素イオンの1s-2p 遷移により放出されるＸ線（波長4.8nm ）に対しては透過率が高く、それよりも長波長域のＸ線や炭素のＫ吸収端よりも短波長域のＸ線に対しては透過率が低いので、炭素薄膜フィルターを透過した後のＸ線は、硼素イオンの1s-2p 遷移により放出されるＸ線（波長4.86nm）にほぼ単色化される。
【００８８】
以上の様にフィルターにより単色化されたＸ線は、ウォルターミラー１１０により試料１１１上に照射され、試料表面からは光電子１１２が放出される。放出された光電子のエネルギーは飛行時間法により分析される。
【００８９】
試料表面から放出された光電子１１２は、内部を磁気遮蔽材１１３で覆われた飛行管を通過した後、光電子検出器であるマイクロチャンネル・プレート（ＭＣＰ）１１４により検出される。
【００９０】
そして、その出力信号は高速デジタルオシロスコープ（不図示）によりデジタル信号として取り込まれ、ＭＣＰへの到達時間の検出値から演算器（不図示）により光電子の運動エネルギーが求められる。
【００９１】
なお、一つの標的物質が複数の元素を含有している場合（例えば、ポリエチレン（炭素と酸素を含有）や窒化ボロン（窒素と硼素を含有））には、標的物質を交換せずにフィルターだけを交換することにより、取り出すＸ線の波長を変えてもよい。
【００９２】
また、本実施例で使用しているＸ線集光素子は、Ｘ線の全反射を利用したウォルター型のミラーであり、Ｘ線の波長が変化しても反射率はあまり変わらないので、取り出すＸ線の波長を変える場合でも、Ｘ線光学素子を交換することなく使用することができる。
【００９３】
同様に、全反射を用いた斜入射ミラー（例えば、カークパトリック型など）を用いてもよい。
【００９４】
もし、多層膜ミラーを用いた光学素子（例えば、シュバルツシルドミラーや楕円ミラーなど）を用いる場合には、フィルターにより選択されたＸ線の波長毎に集光素子を交換できるようにすればよい。
【００９５】
また、前述した試料及び飛行管部に、P.Kruit とF.H.Readにより報告されている様な発散性の磁場（P.Kruit and F.H.Read, J. Phys. E, 16, 1983, p313）を付加させると、試料から放出された光電子の殆どを取り込むことが可能となり、計測時間を大幅に短縮することができる。
【００９６】
また、飛行管部に光電子の速度を減速させる電極を配置することにより、光電子検出器までの到達時間を長くして、エネルギー分解能を上げることができる。
【００９７】
さらに、この様に光電子検出法として飛行時間法を用いると、ＬＰＸがパルスＸ線源であるため、試料の瞬間的な状態の電子スペクトルを得ることができる。
【００９８】
本実施例では、フィルターに固体薄膜を用いているが、これはガス（例えば、窒素ガス、キセノンガスなど）であってもよい。
【００９９】
ガスを用いる場合には、ガスの種類を変えることにより、選択する（取り出す）Ｘ線の波長を変更すればよい。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光電子分光装置によれば、測定時間の短縮化を実現することができる。
【０１０１】
また、幾つかの波長のＸ線を選択して試料上に照射することが可能となり、複数の波長を用いて電子スペクトルを得ることができる。
【０１０２】
そのため、電子スペクトル上における光電子とオージェ電子とによるピークの干渉を解決することができる。また、光電子の試料表面からの脱出深さが光電子の運動エネルギーに依存することから、深さ方向の分析も可能になる。
【０１０３】
さらに、Ｘ線を照射したときに内殻電子を励起させることができる照射対象物質は、照射するＸ線の波長により異なるので、照射Ｘ線の波長として複数の値を採用すると、Ｘ線の各波長に対応して異なる注目物質をそれぞれ観察することができる。
【０１０４】
また、本発明の光電子分光装置は、光電子のエネルギー分析を行うための分析機構として、飛行時間法にかかる分析機構を設けると、試料の微小領域から放出された光電子を効率的に検出することができ、計測時間をさらに短縮することができる。
【０１０５】
また、パルスＸ線源であるＬＰＸと飛行時間法を組み合わせると、瞬間的な状態の光電子スペクトルを得ることができるので、過渡的な化学状態の分析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、実施例の光電子分光装置の概略構成図である。
【主要部分の符号の説明】
１００・・・パルスレーザー器
１０１、１０２・・・真空容器
１０３・・・レーザー光
１０４・・・レンズ
１０５・・・窓
１０６・・・テープ状の標的部材
１０７・・・プラズマ
１０８・・・Ｘ線
１０９・・・Ｘ線透過フィルター保持具
１１０・・・ウォルターミラー（Ｘ線光学素子の一例）
１１１・・・試料
１１２・・・光電子
１１３・・・磁気遮蔽材
１１４・・・マイクロチャンネル・プレート（光電子検出器の一例）
１１５・・・Ｘ線透過フィルター
１１６・・・直線導入機
１１７・・・リール
Ａ・・・Ｘ線透過フィルター保持具（１０９）の移動方向
Ｂ・・・テープ状標的部材（１０６）の移動方向
ａ・・・テープ状基板（ポリエチレン）
ｂ・・・窒化硼素の薄膜層
ｃ・・・テフロン（登録商標）の薄膜層
【図１】
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