(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッシュからなる円筒状グリッドと、該グリッドの外周囲に配置され該グリッドに対して負電圧の印加されたフィラメントと、該フィラメントの外側に配置され該フィラメントと同電位の負電圧の印加された、前記フィラメントから発生した熱電子を前記グリッドの内部に溜め込ませるための円筒状リペラ電極と、該リペラ電極の外側に配置され正電圧の印加された、前記グリッドの内部に溜め込まれた電子を引き出すための円筒状引出電極と、該引出電極と協働して形成する電場が前記引出電極により引き出された電子をサンプルに減速させて到達させる形態となるように、前記引出電極の外側に該引出電極より突出させて配置した円筒状のアース電極とで構成したことを特徴とする電子照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｘ線を一次励起源とする光電子分光装置におけるサンプル帯電中和用の電子照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線を一次励起源とする光電子分光装置において、サンプルが絶縁物の場合、サンプルから光電子が放出されるためサンプル表面が正に帯電して分析に支障をきたすことが多い。これを中和して緩和するために、低エネルギー電子を照射する手法が知られている。
【０００３】
このような目的に使用される電子照射装置には、（１）照射される電子の量ができるだけ多いこと、（２）その電子エネルギーができるだけ低いこと、（３）電子がサンプル表面上の大きな領域にできるだけ均一に照射されること、などの性能が要求される。特に（３）項の性能は、Ｘ線のサンプル上での照射面積が大きい場合に重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光電子分光装置において帯電中和用として用いる電子照射装置では、上記条件を全て満たすものはなく、したがって十分に帯電を緩和することができず、分析に支障をきたす場合が発生している。
【０００５】
本発明は、従来の光電子分光装置に用いる電子照射装置における上記問題点を解消するためになされたもので、低エネルギー電子を大量に且つ均一密度でサンプル上に照射できるようにした電子照射装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明は、メッシュからなる円筒状グリッドと、該グリッドの外周囲に配置され該グリッドに対して負電圧の印加されたフィラメントと、該フィラメントの外側に配置され該フィラメントと同電位の負電圧の印加された、前記フィラメントから発生した熱電子を前記グリッドの内部に溜め込ませるための円筒状リペラ電極と、該リペラ電極の外側に配置され正電圧の印加された、前記グリッドの内部に溜め込まれた電子を引き出すための円筒状引出電極と、該引出電極と協働して形成する電場が前記引出電極により引き出された電子をサンプルに減速させて到達させる形態となるように、前記引出電極の外側に該引出電極より突出させて配置した円筒状のアース電極とで電子照射装置を構成するものである。
【０００７】
このように構成した電子照射装置においては、電子源として点光源ではなく、グリッドの内部の一定の大きさをもったポテンシャルの谷間に捕らえられ溜め込まれた電子を利用するようになっており、この溜め込まれた電子を引出電極により引き出して減速させてサンプル面に照射させ、その際、電子が逆戻りしたり発散したりすることがないような電場（電位分布）を実現するように、アース電極を配置しているので、数ｅＶ以下の低エネルギー電子を、大量に且つ均一密度でサンプル上に照射することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る電子照射装置の実施の形態を示す断面図である。図１において、１はメッシュで円筒状に作製されたグリッド、２は該グリッド１の外周に離間して環状に配置されたフィラメント、３はフィラメント２の外側に配置された円筒状のリペラ電極、４はリペラ電極３の外側へ配置された円筒状のレンズ電極兼用の引出電極、５は更に引出電極４の外側に配置された円筒状のアース電極である。そして、上記各構成部材はそれぞれインシュレータ６に保持されていて電流導入端子７に接続されるようになっている。なお、８は真空容器の取付けポート、９はサンプルを示している。
【０００９】
そして、このような構成の電子照射装置には、図２に示すように動作用の電源等が接続されている。すなわち、フィラメント２にはフィラメント加熱電源11が接続されており、グリッド１にはフィラメント２から発生した熱電子を効果的にグリッド側に引き込むための、数10Ｖ〜 200Ｖ程度（好ましくは 150Ｖ）の固定電源12の正端子が接続されており、グリッド１のアースに対する電位が電子の加速電圧となっている。そして、最終的にグリッド１に流れ込む電子の電流がエミッション電流と呼ばれるが、定エミッション回路を用いフィラメント２に流す加熱電流は、上記エミッション電流が一定になるようにフィードバック制御されている。
【００１０】
定エミッション回路は、フィラメント２とグリッド用固定電源12の負端子との間に接続したエミッション電流検出抵抗13と、固定電源12とエミッション電流検出抵抗13との接続点を一方の入力端子に接続し、他方の入力端子には、負端子をフィラメント２に接続したエミッション電流設定電源14の正端子を接続した差動アンプ15とを備え、差動アンプ15の出力でフィラメント加熱電源11を制御するように構成されている。なお、エミッション電流検出抵抗13とフィラメント２との間にはエミッション電流モニタ用メータ16が接続されている。
【００１１】
また、フィラメント２とリペラ電極３には、正端子をアースに接続した加速電圧設定電源17の負端子が接続されており、引出電極４には、負端子をアースに接続した引出電圧設定電源18の正端子が接続されている。
【００１２】
次に、このように構成されている電子照射装置の動作について説明する。グリッド１の周囲に配置されたフィラメント２を通電加熱し、フィラメント２から発生した熱電子をグリッド方向に加速する。またフィラメント２の外側にはフィラメント２と同電位のリペラ電極３が配置されているため、グリッド１をすり抜けて来る電子は再びグリッド側へ押し返される。このようにして、円筒状グリッド１の内部に電子密度の高い空間（電子溜め）が生成され、これが電子源となる。この方式は、基本的にはＢ−Ａタイプと呼ばれる真空ゲージのイオン化室と同じ動作原理のものであるが、本実施の形態においてはイオン化ではなく電子の溜めを形成することが目的になっている。電子溜めの大きさは直径10mm程度とするのが好ましい。この電子源から発生する電子線は、フィラメント形状の影響を受けることがなく均一な電子密度を有するようになるので、サンプル面上での電子照射面積が大きく、且つ電流密度が均一になる。
【００１３】
電子源からの電子線は、引出電極４，リペラ電極３及びグリッド１の３者が形成する電場によって、グリッド内部に存在する電子を引き出すことにより、発生させる。引き出し部から発生した電子線に対するレンズ作用は、引出電極４とアース電極５とによって形成される電場によって実現される。これにより、数ｅＶ程度の極めて低エネルギーの電子でも、ある程度の集束性を保ったままサンプルまで到達させることができる。
【００１４】
本件発明者の検討によると、作動距離（電子照射装置のアース電極の先端からサンプルまでの距離）にもよるが、 100mm程度の作動距離の場合には、引出電極４のサンプル側の端に対して10mm程度まで突出するようにアース電極５を長くすることにより、レンズ部で発生している電場がレンズ部だけにとどまらずにサンプル付近まで滲み出して行くようになり、図３に示すように、極めて低いエネルギーの電子でも、引き出された電子21はサンプル面まで到達できる。これに対し、アース電極５の長さをあまり長くすると、図４に示すように、極めてエネルギーの低い電子22はサンプル面に達することができず、引き返してしまうことになる。
【００１５】
以上のように、本実施の形態によれば、円筒状グリッド１の内部に形成される電子溜めを電子源として、点光源ではなく、一定の大きさをもつポテンシャル谷間に捕らえられている電子を利用する形態とし、また高圧の印加された引出電極４、リペラ電極３及びグリッド１で形成された電場による電子の引き出し機能と、引出電極３とアース電極５とで形成される電場による電子の減速機能とをもたせ、且つアース電極５の突出長さを電子がサンプル面に到達する前に逆戻りしたり発散したりすることがないような電位分布を実現するようにし、数ｅＶ以下の低エネルギー領域でも大きな電子流が得られるように構成している。したがって、これにより数ｅＶ以下の低エネルギー電子を、大量に且つ均一密度でサンプル上に照射することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、本発明によれば、照射される電子の量ができるだけ多く、その電子のエネルギーができるだけ低く、且つ電子がサンプル表面上の大きな領域にできるだけ均一に照射されるようにした電子照射装置を実現することができ、光電子分光装置で絶縁性のサンプルが正に帯電し分析に支障を来すのを有効に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る電子照射装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した実施の形態における各部への動作用電源の接続態様を示す回路構成図である。
【図３】図１に示した実施の形態に係る電子照射装置から引き出された電子がサンプル面に到達する態様を示す図である。
【図４】アース電極を長く形成した場合に、引き出された電子がサンプル面まで到達できず、途中で引き返してしまう態様を示す図である。
【符号の説明】
１  グリッド
２  フィラメント
３  リペラ電極
４  引出電極
５  アース電極
６  インシュレータ
７  電流導入端子
８  真空容器の取付けポート
９  サンプル
11  フィラメント加熱電源
12  グリッド用固定電源
13  エミッション電流検出抵抗
14  エミッション電流設定電源
15  差動アンプ
16  エミッション電流モニタ用メータ
17  加速電圧設定電源
18  引出電圧設定電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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