(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線発生装置と、この電子線発生装置の電子線発射口と対向するように配置された半球状の加速電極部と、この加速電極部を支持する電極支持部と、前記加速電極部の外周部に設けられた散乱電子検出部と、前記加速電極部内であって、前記電極支持部上に設けられた散乱ターゲットとを具えた電子スピン分析器において、
前記加速電極部を内側加速電極と外側加速電極とからなる２重構造にするとともに、電子線を前記散乱ターゲットに導入すべく前記内側加速電極に設けられた内側導入口の開口径を、前記電子線を前記散乱ターゲットに導入すべく前記外側加速電極に設けられた外側導入口の開口径よりも大きくしたことを特徴とする、電子スピン分析器。
【請求項２】
前記内側導入口の開口径が、前記外側導入口の開口径よりも開口角で０．１〜５度大きいことを特徴とする、請求項１に記載の電子スピン分析器。
【請求項３】
前記内側導入口及び前記外側導入口の互いに対向するエッジ部のそれぞれに曲率を持たせたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電子スピン分析器。
【請求項４】
電子線発生装置と、この電子線発生装置の電子線発射口と対向するように配置された半球状の加速電極部と、この加速電極部を支持する電極支持部と、前記加速電極部の外周部に設けられた散乱電子検出部と、前記加速電極部内であって、前記電極支持部上に設けられた散乱ターゲットとを具えた電子スピン分析器において、
前記加速電極部を内側加速電極と外側加速電極とからなる２重構造にするとともに、前記散乱ターゲットによって散乱された電子を前記散乱電子検出部に導入するための、前記内側加速電極に設けられた内側開口部の開口径を、前記散乱ターゲットによって散乱された前記電子を前記散乱電子検出部に導入するための、前記外側加速電極に設けられた外側開口部の開口径よりも大きくしたことを特徴とする、電子スピン分析器。
【請求項５】
前記内側開口部の開口径が、前記外側開口部の開口径よりも開口角で０．１〜５度大きいことを特徴とする、請求項４に記載の電子スピン分析器。
【請求項６】
前記内側開口部及び前記外側開口部の互いに対向するエッジ部のそれぞれに曲率を持たせたことを特徴とする、請求項４又は５に記載の電子スピン分析器。
【請求項７】
電子線発生装置と、この電子線発生装置の電子線発射口と対向するように配置された半球状の加速電極部と、この加速電極部を支持する電極支持部と、前記加速電極部の外周部に設けられた散乱電子検出部と、前記加速電極部内であって、前記電極支持部上に設けられた散乱ターゲットとを具えた電子スピン分析器において、
前記散乱電子検出部に補正電極を設けたことを特徴とする、電子スピン分析器。
【請求項８】
前記補正電極は、電界レンズからなることを特徴とする、請求項７に記載の電子スピン分析器。
【請求項９】
電子線発生装置と、この電子線発生装置の電子線発射口と対向するように配置された半球状の加速電極部と、この加速電極部を支持する電極支持部と、前記加速電極部の外周部に設けられた散乱電子検出部と、前記加速電極部内であって、前記電極支持部上に設けられた散乱ターゲットとを具えた電子スピン分析器において、
前記散乱電子検出器を、電子線の入射方向に対して１００〜１４０度の位置に配置したことを特徴とする、電子スピン分析器。
【請求項１０】
電子線発生装置と、この電子線発生装置の電子線発射口と対向するように配置された半球状の加速電極部と、この加速電極部を支持する電極支持部と、前記加速電極部の外周部に設けられた散乱電子検出部と、前記加速電極部内であって、前記電極支持部上に設けられた散乱ターゲットとを具えた電子スピン分析器において、
前記加速電極部を内側加速電極と外側加速電極とからなる２重構造にするとともに、電子線を前記散乱ターゲットに導入すべく前記内側加速電極に設けられた内側導入口の開口径を、前記電子線を前記散乱ターゲットに導入すべく前記外側加速電極に設けられた外側導入口の開口径よりも大きくし、前記散乱ターゲットによって散乱された電子を前記散乱電子検出部に導入するための、前記内側加速電極に設けられた内側開口部の開口径を、前記散乱ターゲットによって散乱された前記電子を前記散乱電子検出部に導入するための、前記外側加速電極に設けられた外側開口部の開口径よりも大きくし、前記散乱電子検出部に補正電極を設けるとともに、前記散乱電子検出器を電子線の入射方向に対して１００〜１４０度の位置に配置したことを特徴とする、電子スピン分析器。
【請求項１１】
前記内側導入口の開口径が、前記外側導入口の開口径よりも開口角で０．１〜５度大きいことを特徴とする、請求項１０に記載の電子スピン分析器。
【請求項１２】
前記内側導入口及び前記外側導入口の互いに対向するエッジ部のそれぞれに曲率を持たせたことを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の電子スピン分析器。
【請求項１３】
前記内側開口部の開口径が、前記外側開口部の開口径よりも開口角で０．１〜５度大きいことを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一に記載の電子スピン分析器。
【請求項１４】
前記内側開口部及び前記外側開口部の互いに対向するエッジ部のそれぞれに曲率を持たせたことを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一に記載の電子スピン分析器。
【請求項１５】
前記補正電極は、電界レンズからなることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか一に記載の電子スピン分析器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子スピン分析器に関し、さらに詳しくは電子材料分析、磁気材料材料表面分析などにおける高効率の電子スピン分析装置に好適に用いることのできる、電子スピン分析器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子スピン分析器においては、散乱した電子線を効率よく検出すべく、装置全体が大型する傾向があった。例えば、Ｍｏｔｔスピン分析器などにおいては、散乱角９５〜１４５度の広い範囲に亘って散乱電子を検出する必要があることから、散乱電子検出器を大きくしなければならなかった。
装置の大型化は、設置場所の確保及び操作性の問題から、望ましいものではなく、電子スピン分析器においても小型化の要請が高まっている。しかしながら、従来の電子スピン分析器をそのままの形態で縮尺させたのみでは、散乱電子を効率よく検出することができないという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、装置を小型化した場合においても、散乱電子を効率よく検出することのできる電子スピン分析器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明の第１の電子スピン分析器は、電子線発生装置と、この電子線発生装置の電子線発射口と対向するように配置された半球状の加速電極部と、この加速電極部を支持する電極支持部と、前記加速電極部の外周部に設けられた散乱電子検出部と、前記加速電極部内であって、前記電極支持部上に設けられた散乱ターゲットとを具えた電子スピン分析器において、
前記加速電極部を内側加速電極と外側加速電極とからなる２重構造にするとともに、電子線を前記散乱ターゲットに導入すべく前記内側加速電極に設けられた内側導入口の開口径を、前記電子線を前記散乱ターゲットに導入すべく前記外側加速電極に設けられた外側導入口の開口径よりも大きくしたことを特徴とする。
【０００５】
また、本発明の第２の電子スピン分析器は、上記目的を達成すべく、電子線発生装置と、この電子線発生装置の電子線発射口と対向するように配置された半球状の加速電極部と、この加速電極部を支持する電極支持部と、前記加速電極部の外周部に設けられた散乱電子検出部と、前記加速電極部内であって、前記電極支持部上に設けられた散乱ターゲットとを具えた電子スピン分析器において、
前記加速電極部を内側加速電極と外側加速電極とからなる２重構造にするとともに、前記散乱ターゲットによって散乱された電子を前記散乱電子検出部に導入するための、前記内側加速電極に設けられた内側開口部の開口径を、前記散乱ターゲットによって散乱された前記電子を前記散乱電子検出部に導入するための、前記外側加速電極に設けられた外側開口部の開口径よりも大きくしたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の第３の電子スピン分析器は、上記目的を達成すべく、電子線発生装置と、この電子線発生装置の電子線発射口と対向するように配置された半球状の加速電極部と、この加速電極部を支持する電極支持部と、前記加速電極部の外周部に設けられた散乱電子検出部と、前記加速電極部内であって、前記電極支持部上に設けられた散乱ターゲットとを具えた電子スピン分析器において、
前記散乱電子検出部に補正電極を設けたことを特徴とする。
【０００７】
さらに、上記目的を達成すべく、本発明の第４の電子スピン分析器は、電子線発生装置と、この電子線発生装置の電子線発射口と対向するように配置された半球状の加速電極部と、この加速電極部を支持する電極支持部と、前記加速電極部の外周部に設けられた散乱電子検出部と、前記加速電極部内であって、前記電極支持部上に設けられた散乱ターゲットとを具えた電子スピン分析器において、
前記散乱電子検出器を、電子線の入射方向に対して１００〜１４０度の位置に配置したことを特徴とする。
【０００８】
本発明者らは、電子スピン分析器を小型化した場合において、散乱電子の検出感度の劣化を防止すべく鋭意検討を行った。その結果、本発明の第１の電子スピン分析器にしたがって、加速電極部を内側加速電極と外側加速電極の２重構造とし、内側加速電極に設けられた内側導入口の開口径を外側加速電極に設けられた外側導入口の開口径よりも大きくした構成とすることにより、入射電子線を散乱ターゲット位置に極めて高度に収束させることができ、その結果として、散乱電子の収束度合いが増加することを見出した。
したがって、本発明の第１の電子スピン分析器によれば、散乱電子を効率よく検出することができ、分析器の検出感度を増大させることができる。
【０００９】
また、本発明の第２の電子スピン分析器によれば、散乱電子検出部へ散乱された電子を導入するための内側加速電極に設けられた内側開口部の開口径を、同様の目的で設けられた外側加速電極の外側開口部の開口径よりも大きくしている。その結果、散乱電子の収束性が増大し、散乱電子検出部において散乱電子を効率よく検出することができ、分析器の検出感度を増大させることができる。
さらに、本発明の第３の電子スピン分析器によれば、散乱電子検出部に散乱電子を捕促するための補正電極を設けているので散乱電子の収束性が増大する。したがって、分析器における散乱電子の検出感度を増大させることができる。
【００１０】
さらに、本発明者らは、一般の電子スピン分析器においては入射電子線の方向と１２０度の方向において散乱電子の分布が最大となるが、電子スピン分析器を小型化した場合においては、散乱電子の分布が最大となる位置が１２０度からシフトすることを見出した。本発明の第４の電子線スピン分析器は、散乱電子検出部を前記散乱電子の分布が最大となる位置に設けるようにしているので、散乱電子の検出感度を増大させることができる。
【００１１】
なお、上記第１〜第４の電子スピン分析器は、それぞれ単独で用いることもできるが、これら構成上の特徴を２つ以上組み合わせることも可能である。そして、好ましくは、第１〜第４の電子スピン分析器の構成上の特徴を総て組み合わせることによって、散乱電子の検出感度を極めて大きくすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、上記第１〜第４の電子線スピン分析器の特徴を組み合わせた、本発明の電子スピン分析器の好ましい態様を示す断面図である。なお、図中における矢印は、入射電子線の方向を示す。
【００１３】
図１に示す電子スピン分析器は、電子線発生装置１と、電子線発生装置１の電子線発射口１Ａと対向するように配置された外側加速電極２と内側加速電極３とを具える。外側加速電極２及び内側加速電極３は、電極支持部材６によって支持されている。外側加速電極２の外周部には、電子線の入射方向に対して左右対照となる位置に散乱電子検出部４が設けられ、外側加速電極２及び内側加速電極３の内部には、電極支持部材６に取り付けられた支持台１３によって支持された散乱ターゲット５が設けられている。
【００１４】
外側加速電極２及び内側加速電極３には、それぞれ電子線発生装置１から発射された電子線を散乱ターゲット５に導入すべく、外側導入口１４及び内側導入口１５が設けられている。そして、散乱ターゲット５で散乱された電子を散乱電子検出部４に導入すべく、それぞれ外側開口部８及び内側開口部７が設けられている。
【００１５】
本発明にしたがって内側導入口１５の開口径は外側導入口１４の開口径よりも大きいことが必要である。具体的には、内側導入口１５の開口径の開口角αが、外側導入口１５の開口径の開口角βよりも０．１〜５度大きいことが好ましい。これによって、上述したように、入射電子線を散乱ターゲット位置に極めて高度に収束させることができ、散乱電子の検出感度を増大させることができる。
【００１６】
また、本発明にしたがって内側開口部７の開口径は外側開口部８の開口径よりも大きいことが必要である。具体的には、内側開口部７の開口径の開口角θが、外側開口部８の開口径の開口角φよりも０．１〜５度大きいことが好ましい。これによって、上述したように、散乱電子を高度に収束させることができ、散乱電子検出部における散乱電子の検出割合を向上させて検出感度を増大させることができる。
【００１７】
図２は、図１に示す内側導入口１４及び外側導入口１５近傍を拡大して示す図である。
図２から明らかなように、外側加速電極２及び内側加速電極３の互いに対向するエッジ部分２ａ、２ｂ、及び３ａ、３ｂはそれぞれ曲率を有している。このように互いに対向するエッジ部分に対して曲率を持たせることによって、入射電子線の散乱ターゲット上での収束性をさらに増大させることができる。その結果、散乱電子の検出感度を向上させることがきる。
【００１８】
外側加速電極２のエッジ部分２ａ及び２ｂの曲率半径Ｒ１は、同様の理由から０．５〜２ｍｍであることが好ましい。
同様に、内側加速電極３のエッジ部分３ａ及び３ｂの曲率半径ｒ１は、０．５〜２ｍｍであることが好ましい。
【００１９】
図３は、図２同様に、図１に示す内側開口部７及び外側開口部８近傍を拡大して示す図である。
図３から明らかなように、外側加速電極２及び内側加速電極３の互いに対向するエッジ部分２Ａ、２Ｂ、及び３Ａ、３Ｂはそれぞれ曲率を有している。このように互いに対向するエッジ部分に対して曲率を持たせることによって、散乱電子の収束性が増大するため、散乱電子検出部４における散乱電子の検出感度が増大する。
【００２０】
外側加速電極２のエッジ部分２Ａ及び２Ｂの曲率半径Ｒ２は、同様の理由から０．５〜２ｍｍであることが好ましい。
同様に、内側加速電極３のエッジ部分３Ａ及び３Ｂの曲率半径ｒ２は、０．５〜２ｍｍであることが好ましい。
【００２１】
散乱電子検出部４は、電子検出器１０及びその手前にグリッド１１を具えるとともに、電子検出器１０及びグリッド１１の両側において本発明にしたがって補正電極９を具えている。そして、これらがシールド１２によって囲まれた構成を呈している。このように散乱電子検出部４に補正電極９を具えることにより、散乱電子検出部４内に入射してきた散乱電子が収束され、グリッド１１を通過して電子検出器１０に至る割合が増大する。その結果、図１に示す電子スピン分析器の感度が向上する。
【００２２】
補正電極９は、散乱電子検出部４内に入射した散乱電子を収束させることが目的であることから、電界レンズから構成されることが好ましい。電界レンズとしては、ユニポテンシャルレンズ及びバイポテンシャルレンズなどを用いることができる。また、その形状は収束度合いを向上させるべく、円筒形であることが好ましい。
【００２３】
さらに散乱電子検出部４は、入射電子線の方向に対して角度δが１００〜１４０度となる位置、好ましくは１１５〜１２５度となる位置に配置されている。上述したように、電子スピン分析器を小型化した場合においては、上記位置において散乱電子に分布が最大となるため、かかる位置に散乱電子検出部を配置することによって散乱電子の検出感度を向上させることができる。
【００２４】
なお、図１に示す電子スピン分析器の各部は、当業者にとって公知の材料から構成することができる。
また、図１に示す電子スピン分析器は、電子線の入射方向に対して左右対称の位置に１対の散乱電子検出器を具えている。これによって、一方向のスピン成分を測定することができる。さらに図１には示していないが、紙面の前後において、各散乱電子検出部が４回対称となる位置に追加の１対の散乱電子検出部を設けることにより、２方向のスピン成分を測定することができる。
【００２５】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、散乱電子の検出感度を劣化させることなく、電子スピン分析器を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電子スピン分析器の一例を示す断面図である。
【図２】  図１に示す電子スピン分析器の拡大断面図である。
【図３】  同じく図１に示す電子スピン分析器の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  電子線発生装置
２  外側加速電極
３  内側加速電極
４  散乱電子検出部
５  散乱ターゲット
６  電極支持部材
７  内側開口部
８  外側開口部
９  補正電極
１０  電子検出器
１１  グリッド
１２  シールド
１３  支持台
１４、１５  電子線導入口
２ａ、２ｂ、２Ａ、２Ｂ  外側開口部のエッジ部分
３ａ、３ｂ、３Ａ、３Ｂ  内側開口部のエッジ部分
【図１】
0003757263.tif 000002
【図２】
0003757263.tif 000003
【図３】
0003757263.tif 000004