JP3968436B2 - Auger photoelectron coincidence spectrometer and Auger photoelectron coincidence spectroscopy - Google Patents
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Description
本発明は、オージェー光電子コインシデンス分光器、及びオージェー光電子コインシデンス分光法に関する。 The present invention relates to an Auger photoelectron coincidence spectrometer and Auger photoelectron coincidence spectroscopy.
オージェー光電子コインシデンス分光器としては、一般に2個の電子エネルギー分析器を組み合わせて製作する。例えば、(1)2個の同心半球型分析器(H.W.Haak et al., Rev. Sci. Instrum. 55(1984)696)や(2)2個のバブルパス円筒鏡分析器(E.Jensen et al., Rev. Sci. Instrum. 63(1992)3013)、あるいは(3)2個の127°共軸円筒分析器(S.Thurgate et al., Rev. Sci. Instrum.61(1990)3733)を組み合わせたものが提案されていた。 An Auger photoelectron coincidence spectrometer is generally manufactured by combining two electron energy analyzers. For example, (1) two concentric hemispherical analyzers (HWHaak et al., Rev. Sci. Instrum. 55 (1984) 696) and (2) two bubble path cylindrical mirror analyzers (E. Jensen et al. Rev. Sci. Instrum. 63 (1992) 3013), or (3) two 127 ° concentric cylinder analyzers (S. Thurgate et al., Rev. Sci. Instrum. 61 (1990) 3733) A combination was proposed.
しかしながら、上述した(1)〜(3)の分析器では立体角が小さいために、オージェー光電子コインシデンスシグナルの検出効率が低いという問題がある。また、2個の分析器の位置調整が難しいという問題がある。さらに専用の超高真空槽が必要であり、これら分析器の製作コストが高いため、オージェー光電子コインシデンス分光器全体としてコスト高となる問題がある。 However, the analyzers (1) to (3) described above have a problem that the detection efficiency of the Auger photoelectron coincidence signal is low because the solid angle is small. There is also a problem that it is difficult to adjust the position of the two analyzers. Furthermore, since a dedicated ultra-high vacuum chamber is required and the manufacturing cost of these analyzers is high, there is a problem that the Auger photoelectron coincidence spectrometer as a whole is expensive.
本発明は、簡易かつ廉価にオージェー光電子コインシデンスを高効率で検出することができる、新規なオージェー光電子コインシデンス分光器及びオージェー光電子コインシデンス分光法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a novel Auger photoelectron coincidence spectrometer and Auger photoelectron coincidence spectroscopy which can detect Auger photoelectron coincidence easily and inexpensively with high efficiency.
上記目的を達成すべく、本発明は、
円筒形状の第1の内電極、この第1の内電極と同心円状に配置された第1の外電極、並びに前記第1の内電極及び前記第1の外電極の後方において、これら電極の中心軸上に配置された電子検出器を含む同軸対称鏡電子エネルギー分析器と、
前記同軸対称鏡電子エネルギー分析器の、前記内電極内に配置され、円筒形状の第2の内電極、この第2の内電極と同心円状に配置された第2の外電極、並びに前記第2の内電極及び前記第2の外電極の後方に配置された電子増倍管を含むミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器と、
を具えることを特徴とする、オージェー光電子コインシデンス分光器に関する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A cylindrical first inner electrode, a first outer electrode arranged concentrically with the first inner electrode, and a center of these electrodes behind the first inner electrode and the first outer electrode A coaxial symmetric mirror electron energy analyzer including an electron detector disposed on an axis;
The coaxial symmetric mirror electron energy analyzer has a cylindrical second inner electrode, a second outer electrode arranged concentrically with the second inner electrode, and the second inner electrode disposed in the inner electrode. A miniature cylindrical mirror electron energy analyzer comprising an electron multiplier located behind the inner electrode and the second outer electrode;
The present invention relates to an Auger photoelectron coincidence spectrometer.
前記ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器は、例えば前記第2の内電極の外径が11mm以下、前記第2の外電極の内径が24mm以下、その全体の外径を26mm以下とすることができる。すなわち、前記ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器は、従来最小とされていた、30mmの外径を有する円筒鏡電子エネルギー分析器(Rev. Sci. Instrum. 69 (1998)3805)よりも小型化することができる。 In the miniature cylindrical mirror electron energy analyzer, for example, the outer diameter of the second inner electrode can be 11 mm or less, the inner diameter of the second outer electrode can be 24 mm or less, and the entire outer diameter can be 26 mm or less. That is, the miniature cylindrical mirror electron energy analyzer should be smaller than the conventional cylindrical mirror electron energy analyzer (Rev. Sci. Instrum. 69 (1998) 3805) having an outer diameter of 30 mm. Can do.
したがって、xyz位置調整機構及びティルト調整機構などを用いることにより、前記同軸対称鏡電子エネルギー分析器及び前記ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器間の位置調整を簡易に行うことができる。 Therefore, the position adjustment between the coaxial symmetric mirror electron energy analyzer and the miniature cylindrical mirror electron energy analyzer can be easily performed by using an xyz position adjusting mechanism and a tilt adjusting mechanism.
また、前記ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器の小型化に伴って、オージェー光電子コインシデンス分光器全体を小型化できるために、前記分光器を多目的超高真空槽内に取り付けることができるようになる。さらに、オージェー光電子コインシデンス分光器全体の構成が簡易化される。この結果、前記分光器全体の製作コストを低減することができる。 Further, as the miniature cylindrical mirror electron energy analyzer is miniaturized, the entire Auger photoelectron coincidence spectrometer can be miniaturized, so that the spectrometer can be mounted in a multipurpose ultra-high vacuum chamber. Furthermore, the configuration of the entire Auger photoelectron coincidence spectrometer is simplified. As a result, the manufacturing cost of the entire spectrometer can be reduced.
また、前記ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器は、従来の円筒鏡電子エネルギー分析器などと比較して十分に大きい0.72sr以上の立体角を有するようになる。したがって、このような分析器を有する本発明のオージェー光電子コインシデンス分光器は、広範囲のオージェ電子を検出することができ、目的とするオージェー光電子コインシデンスシグナルを高効率で検出することができる。 In addition, the miniature cylindrical mirror electron energy analyzer has a solid angle of 0.72 sr or more, which is sufficiently larger than a conventional cylindrical mirror electron energy analyzer. Therefore, the Auger photoelectron coincidence spectrometer of the present invention having such an analyzer can detect a wide range of Auger electrons and can detect the target Auger photoelectron coincidence signal with high efficiency.
また、上述したオージェー光電子コインシデンス分光器を用いることにより、本発明のオージェー光電子コインシデンス分光法を提供することができる。 Further, by using the above-described Auger photoelectron coincidence spectrometer, the Auger photoelectron coincidence spectroscopy of the present invention can be provided.
以上説明したように、本発明によれば、簡易かつ廉価にオージェー光電子コインシデンスを高効率で検出することができる、新規なオージェー光電子コインシデンス分光器及びオージェー光電子コインシデンス分光法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a novel Auger photoelectron coincidence spectrometer and Auger photoelectron coincidence spectroscopy that can detect Auger photoelectron coincidence easily and inexpensively.
以下、本発明のその他の特徴及び利点、並びに上述したオージェー光電子コインシデンス分光器を用いた、オージェー光電子コインシデンス分光法について詳細に説明する。 Hereinafter, other features and advantages of the present invention and Auger photoelectron coincidence spectroscopy using the above-described Auger photoelectron coincidence spectrometer will be described in detail.
図1は、本発明のオージェー光電子コインシデンス分光器の一例を示す構成図である。図1に示すオージェー光電子コインシデンス分光器10は、同軸対称鏡電子エネルギー分析器20と、その内部に同心状に組み込まれたミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30とを具えている。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an Auger optoelectronic coincidence spectrometer according to the present invention. An Auger
同軸対称鏡電子エネルギー分析器20は、円筒形状の第1の内電極21、及び同じく円筒形状の第1の外電極22を含んでいる。これら内電極21及び外電極22は、これらの電極が形成する内部空間を通る同軸対称鏡電子エネルギー分析器20の中心軸A−A線上において同軸となるように配置されている。また、第1の内電極21及び第1の外電極22の後方には、中心軸A−A線上において電子検出器23が配置されている。また、第1の内電極21及び第1の外電極22の前方及び後方には、中心部を除く端部を覆うようにして、円板状の補助電極24が設けられている。
The coaxial symmetric mirror
第1の内電極21はメッシュ状である。電子検出器23は例えばMCP(浜松ホトニクス、F4655)などから構成することができる。
The first
ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30は、円筒形状の第2の内電極31、及び同じく円筒形状の第2の外電極32を含んでいる。これら内電極31及び外電極32は、中心軸A−A線上において同軸となるように配置されており、この結果、上述したように、同軸対称鏡電子エネルギー分析器20及びミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30は、互いに同心状に配置されている。また、第2の内電極31及び第2の外電極32の後方には、中心軸A−A線上において電子増倍管33が配置されている。
The miniature cylindrical mirror
また、同軸対称鏡電子エネルギー分析器20及びミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30前方の、中心軸A−A線上には計測すべき試料Sが配置されている。
A sample S to be measured is arranged on the central axis A-A in front of the coaxial symmetrical mirror
図1に示すオージェー光電子コインシデンス分光器10では、同軸対称鏡電子エネルギー分析器20の第1の内電極21の電位は0Vに保持され、ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30の第2の内電極31の電位も0Vに保持されている。そして、同軸対称鏡電子エネルギー分析器20の、第1の外電極22及び補助電極24、並びにミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30の第2の外電極32には、後に説明する外部制御回路より、同軸対称鏡電子エネルギー分析器20内に計測すべき光電子を効率的に導入するとともに、ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30内に計測すべきオージェ電子を効率的に導入するための、安定的な電場を形成すべく、それぞれ所定の電圧を印加できるように構成されている。
In the Auger
ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30は、第2の内電極31の外径が11mm以下、第2の外電極32の内径が24mm以下、その全体の外径を26mm以下とすることができる。すなわち、ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30は、従来最小とされていた、30mmの外径を有する円筒鏡電子エネルギー分析器(Rev. Sci. Instrum. 69 (1998)3805)よりも小型化することができる。
In the miniature cylindrical mirror
なお、オージェー光電子コインシデンス分光器10は、図示しないxyz位置調整機構及びティルト調整機構などを具えている。同軸対称鏡電子エネルギー分析器20及びミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30を中心軸A−A上に配置するに際しては、前記ティルト調整機構を介してナイフエッジ型メタルシールフランジを中心軸A−A上に設け、分析器20及び30を前記ナイフエッジ型メタルシールフランジ上で一体的に組み合わせることによって得ることができる。
The Auger
このように、ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30は十分に小型化されており、xyz位置調整機構及びティルト調整機構などを用いることにより、同軸対称鏡電子エネルギー分析器20及びミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30間の位置調整を簡易に行うことができるようになる。具体的には約10分程度で位置調整を行うことができるようになる。
As described above, the miniature cylindrical mirror
また、ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30の小型化に伴って、オージェー光電子コインシデンス分光器10全体を小型化できるために、分光器10を多目的超高真空槽内に取り付けることができるようになる。さらに、オージェー光電子コインシデンス分光器10全体の構成が簡易化される。この結果、分光器10全体の製作コストを低減することができる。
Further, as the miniature cylindrical mirror
また、ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30は、従来の円筒鏡電子エネルギー分析器などと比較して十分に大きい0.72sr以上の立体角を有するようになる。したがって、このような分析器30を有するオージェー光電子コインシデンス分光器10は、広範囲のオージェ電子を検出することができ、目的とするオージェー光電子コインシデンスシグナルを高効率で検出することができる。
Further, the miniature cylindrical mirror
次に、図1に示すオージェー光電子コインシデンス分光器10を用いてオージェー光電子コインシデンスシグナルを検出する方法について説明する。
Next, a method for detecting an Auger photoelectron coincidence signal using the Auger
上述したように、図1に示すオージェー光電子コインシデンス分光器10及び試料Sは、所定の多目的超高真空槽内に配置する。次いで、図1に示すように、試料Sに放射光Rを例えば角度84°で入射させる。このとき、試料Sからは光電子X及びオージェ電子Yが放出され、光電子Xは同軸対称鏡電子エネルギー分析器20内を飛行して電子検出器23で検出される。一方、オージェ電子Yはミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30内を飛行して電子像倍管33で検出される。
As described above, the Auger
電子検出器23で検出された光電子Xのシグナルは、増幅器41で増幅された後、弁別器42を経てマルチチャンネルスケーラー46のトリガー側に導入される。一方、電子像倍管33で検出されたオージェ電子Yのシグナルは、増幅器43で増幅された後、弁別器44を経るとともに、遅延装置45を経ることによって、光電子Xの前記シグナルに対して所定時間遅延した状態で、マルチチャンネルスケーラー46の入力側に導入する。
The signal of the photoelectron X detected by the
このとき、マルチチャンネルスケーラー46において、光電子Xの前記シグナルでオージェ電子Yの前記シグナルをトリガーすると、光電子Xの放出過程に由来するオージェ電子シグナル、すなわちオージェー光電子コインシデンスシグナルを得ることができる。前記オージェー光電子コインシデンスシグナルに関するスペクトルは、例えば光電子X及びオージェ電子Yの飛行時間差をパラメータとしてグラフ化することによって得ることができる。このようなグラフ化は、マルチチャンネルスケーラー46から所定の電気信号が計算機47に送信されることによって、計算機47において自動的に実施される。
At this time, when the signal of the Auger electron Y is triggered by the signal of the photoelectron X in the
なお、計算機47からは所定の制御信号が電源48に供給され、これによって、前述したオージェー光電子コインシデンスシグナルの検出が常に最適な状態となるように、同軸対称鏡電子エネルギー分析器20の第1の外電極22及びミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器30の第2の外電極32などの電位が調節できるように構成されている。
It should be noted that a predetermined control signal is supplied from the
試料SとしてSi単結晶を用い、このSi単結晶の(111)面にp偏向の放射光を角度84°で入射し、Si2p光電子及びSiLVVオージェ電子を得、これを検出することによってこれら電子に起因したシグナルを得た。次いで、前記Si2p光電子のシグナルを増幅した後マルチチャンネルスケーラーのトリガー側に導入し、前記SiLVVオージェ電子のシグナルを増幅及び約2μ秒遅延させて、前記マルチチャンネルスケーラーの入力側に導入した。 Using a Si single crystal as the sample S, p-polarized radiated light is incident on the (111) plane of the Si single crystal at an angle of 84 ° to obtain Si2p photoelectrons and SiLVV Auger electrons. The resulting signal was obtained. Next, the Si2p photoelectron signal was amplified and then introduced into the trigger side of the multichannel scaler, and the SiLVV Auger electron signal was amplified and delayed by about 2 μs and introduced into the input side of the multichannel scaler.
その後、前記Si2p光電子の前記シグナルで前記SiLVVオージェ電子の前記シグナルをトリガーし、オージェー光電子コインシデンスシグナルを得た。このオージェー光電子コインシデンスシグナルの、前記Si2p光電子及び前記SiLVVオージェ電子の飛行時間差に対するグラフを図2に示す。 Thereafter, the signal of the SiLVV Auger electrons was triggered by the signal of the Si2p photoelectrons to obtain an Auger photoelectron coincidence signal. FIG. 2 shows a graph of the Auger photoelectron coincidence signal with respect to the time-of-flight difference between the Si2p photoelectron and the SiLVV Auger electron.
図2から明らかなように、飛行時間差−64nsにおいて前記オージェー光電子コインシデンスシグナルが観測され、120秒程度の極めて短時間で前記オージェー光電子コインシデンスシグナルが観測できることが確認された。 As apparent from FIG. 2, the Auger photoelectron coincidence signal was observed at a flight time difference of −64 ns, and it was confirmed that the Auger photoelectron coincidence signal could be observed in an extremely short time of about 120 seconds.
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。 As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments of the present invention with specific examples. However, the present invention is not limited to the above contents, and all modifications and changes are made without departing from the scope of the present invention. It can be changed.
10 オージェー光電子コインシデンス分光器
20 同軸対称鏡電子エネルギー分析器
21 第1の内電極
22 第2の外電極
23 電子検出器
24 補助電極
30 ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器
31 第2の内電極
32 第2の外電極
33 電子像倍管
41、43 増幅器
42、44 弁別器
45 遅延装置
46 マルチチャンネルスケーラー
47 計算機
48 電源
DESCRIPTION OF
Claims (21)
前記同軸対称鏡電子エネルギー分析器の、前記内電極内に配置され、円筒形状の第2の内電極、この第2の内電極と同心円状に配置された第2の外電極、並びに前記第2の内電極及び前記第2の外電極の後方に配置された電子増倍管を含むミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器と、
を具えることを特徴とする、オージェー光電子コインシデンス分光器。 A cylindrical first inner electrode, a first outer electrode arranged concentrically with the first inner electrode, and a center of these electrodes behind the first inner electrode and the first outer electrode A coaxial symmetric mirror electron energy analyzer including an electron detector disposed on an axis;
The coaxial symmetric mirror electron energy analyzer has a cylindrical second inner electrode, a second outer electrode arranged concentrically with the second inner electrode, and the second inner electrode disposed in the inner electrode. A miniature cylindrical mirror electron energy analyzer comprising an electron multiplier located behind the inner electrode and the second outer electrode;
An Auger photoelectron coincidence spectrometer characterized by comprising:
円筒形状の第2の内電極、この第2の内電極と同心円状に配置された第2の外電極、並びに前記第2の内電極及び前記第2の外電極の後方に配置された電子増倍管を含むミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器を、前記同軸対称鏡電子エネルギー分析器の、前記内電極内に配置する工程と、
前記同軸対称鏡電子エネルギー分析器及び前記ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器の前方に設けられた試料に対して放射光を入射させ、得られた光電子を前記同軸対称鏡電子エネルギー分析器で検出し、得られたオージェ電子を前記ミニチュア円筒鏡電子エネルギー分析器で検出する工程と、
を具えることを特徴とする、オージェー光電子コインシデンス分光法。 A cylindrical first inner electrode, a first outer electrode arranged concentrically with the first inner electrode, and a center of these electrodes behind the first inner electrode and the first outer electrode Providing a coaxial symmetric mirror electron energy analyzer including an electron detector disposed on an axis;
A cylindrical second inner electrode, a second outer electrode arranged concentrically with the second inner electrode, and an electron multiplier arranged behind the second inner electrode and the second outer electrode Disposing a miniature cylindrical mirror electron energy analyzer including a double tube within the inner electrode of the coaxial symmetric mirror electron energy analyzer;
Radiation light is incident on a sample provided in front of the coaxial symmetric mirror electron energy analyzer and the miniature cylindrical mirror electron energy analyzer, and the obtained photoelectrons are detected by the coaxial symmetric mirror electron energy analyzer. Detecting the obtained Auger electrons with the miniature cylindrical mirror electron energy analyzer;
Auger photoelectron coincidence spectroscopy characterized by comprising:
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