【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転中心軸に対して回転対称な外側電極と内側電極からなるトロイダル型分光器によりエネルギー分散された電子の多重検出を行う電子増倍管及び電子分光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図５はトロイダル型分光器を使った電子分光装置の従来例を示す図、図６はトロイダル型分光器によるエネルギー分散の例を示す図、図７はトランザキシャルレンズを使った多重検出の例を示す図である。
【０００３】
電子の運動エネルギーを分析する分光器として、回転中心軸に対して回転対称な外側電極と内側電極からなるトロイダル型分光器がある（特開平１０−２７５７１号公報参照）。この従来のトロイダル型分光器を使った電子分光装置は、図５に示すようにトロイダル型分光器の前段に４段のレンズ系から構成される円錐型静電レンズ１６（回転中心軸１１に対して回転対称）が配されていて、入射スリット１４を通して入射した電子が、回転中心軸１１付近の出射スリット１５から出射し、デフレクタ２０、２１で偏向されて電子検出器２２で検出されるようになっている。
【０００４】
電子発生源１９は、サンプル１８を電子銃、Ｘ線源、紫外線照射装置等からなる一次励起源１７で励起する構成であり、電子発生源１９からの電子を、円錐型静電レンズ１６によってトロイダル型分光器の入射スリット１４付近に集束させる。トロイダル型分光器は、その電子をトロイダル型分光器の外側電極１２と内側電極１３間に形成した電場によってエネルギー分析し、出射スリット１５付近で再び集束させる。
【０００５】
そして、スリット１５を通り抜けてきた電子だけを電子検出器２２によって検出して、電子発生源１９から出発した電子のうちの特定のエネルギー範囲内にある電子だけを選別する。なお、回転対称系であるから入射スリット１４、出射スリット１５はいずれも円環状となる。
【０００６】
出射スリット１５を出た電子は、出射スリット１５よりも正の電位を印加されたデフレクタ２１、および出射スリット１５よりも負の電位を印加されたデフレクタ２０の間で作られる偏向電場によって偏向され、電子検出器２２の入口に到達する。なお、デフレクタ２１には電子が通過できるように孔が開けられている。また、出射スリット１５と電子検出器２２の最先端部分には１００Ｖ程度の電位差を設けてあり、低エネルギー電子はここで加速されて電子検出器２２に入射する。
【０００７】
トロイダル型分光器は、そもそも図６に示すようなエネルギー分散性を持っていて、エネルギーの異なる電子の集束位置はエネルギー分散方向にエネルギーの違いに比例した分だけずれる。図６の例は、トロイダル型分光器の内側電極（電位 ０）の半径ｒ１＝３５ｍｍ、外側電極（電位−１００Ｖ）の半径ｒ２＝６０ｍｍ、ν＝０．８の場合であり、図示するように９０ｅＶ〜１１０ｅＶまで、５ ｅＶのエネルギー差で集束している。したがって、各集束点に検出器を配置することにより多重検出も可能であり、エネルギーの異なる電子を同時に検出することが可能である。
【０００８】
しかし、上記構成では、トロイダル型分光器の出口に出射スリット１５が配置されているので、電子検出器２２で検出されるのは出射スリット１５を通過できる、ある特定のエネルギー幅内の電子だけとなり、エネルギー分散がリニアであるという特性が十分に活かされていない。
【０００９】
そこで、多重検出を行う場合には、図７に示すようにトロイダル型分光器の出口側にトランザキシャルレンズ３１を配置し、そのトランザキシャルレンズ３１の出口側に電子検出器３２、例えばチャンネルトロンを配置している。なお、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は断面図である。
【００１０】
トランザキシャルレンズ３１は、２枚の平板電極が対向して配置された静電レンズが荷電粒子線の進行方向に複数段配置された構成を有しており、２枚の平板電極が対向している方向について、電子に対して通常の円筒型静電レンズ等と同様のレンズ作用を有する（この点に関しては、例えば、Ｐ．Ｗ．Ｈａｗｋｅｓ，Ｅ．Ｋａｓｐｅｒ ；Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ．１ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ １９８９を参照）。
【００１１】
即ち、トロイダル型分光器の出口側に配置したトランザキシャルレンズのＧ１とＧ３の静電レンズの電極に、共に、トロイダル型分光器の中心軌道の電位と同電位になるように電圧を印加し、Ｇ２の静電レンズの電極にそれとは異なる電圧を印加すると、このレンズ系はアインツェルレンズ等の通常の円筒型静電レンズの場合と同様のレンズ作用をする。そのため図７に示すように、出射スリット３０の近傍で集束した電子線はトランザキシャルレンズ３１の出口近傍で再度集束されることになる。
【００１２】
本来ならばトロイダル型分光器の出口側に直接電子検出器を配置すればよいのであるが、それでは電子検出器自体の寸法が極めて大きくなってしまう。実際、上述した寸法とした場合には、半径２００ｍｍ程度の大きさの電子検出器３２が必要になる。トランザキシャルレンズ３１をトロイダル型分光器の出口側に配置するのはこのような理由によるものであり、このことによって一般に市販されている程度の大きさの電子検出器３２を利用できるようになり、安価に構成することができるのである。
【００１３】
しかし、上記のように従来のトロイダル型分光器を使った電子分光装置では、３６０°回転対象のトロイダル型分光器を用いると、図５に示すように多重検出ができず、多重検出を行おうとすると、図７に示すようにトランザキシャルレンズ３１を用いても３６０°の一部、例えば９０度分しか用いることができなかった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、３６０°回転対象のトロイダル型分光器を用いた多重検出を可能にするものである。
【００１５】
そのために本発明は、回転中心軸に対して回転対称な外側電極と内側電極からなるトロイダル型分光器によりエネルギー分散された電子の多重検出を行う電子増倍器であって、電子増倍壁として、円板乃至円錐の側面形状をし中心部をくり抜いた絶縁体の側壁に二次電子放出率が高く且つ抵抗値の高い物質をコーティングして所定間隔を保持して複数段に積層配置すると共に、前記電子増倍壁の外周側と中心部の内周側との間に電子増倍用高電圧を印加して、外周側をトロイダル型分光器からの入射部として前記くり抜いた中心部のそれぞれの間に環状の電子検出器を配置したことを特徴とするものである。
【００１６】
また、回転中心軸に対して回転対称な外側電極と内側電極からなるトロイダル型分光器によりエネルギー分散された電子の多重検出を行う電子分光装置は、回転中心軸に対して回転対称なトロイダル型分光器と、環状入射スリットを介してトロイダル型分光器の前段に設けられ、前記回転中心軸に対して回転対称な円錐型レンズ系と、該円錐型レンズ系に取り込まれる荷電粒子を発生させる荷電粒子発生源と、トロイダル型分光器の出射側に設けられた前記電子増倍器とからなることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る電子増倍器の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は複数段に積層配置した電子増倍壁の外観図を示す。図中、１は電子増倍壁、２はコレクタ電極、３は金属電極、４は固定軸、５はプリアンプ、６は電子増倍用高電圧、７はバイアス電圧生成用ツェナーダイオード、８はアナライザ側高電圧、ＥＢは入射電子線を示す。
【００１８】
図１において、電子増倍壁１は、円錐の側面形状（すり鉢の側面形状）をし中心部をくり抜いた、例えばガラスなどの絶縁体からなり、その両側壁に二次電子放出率が高く且つ抵抗値の高い物質をコーティングして所定間隔を保持して複数段に積層配置したものである。このコーティングには、例えばマグネシウム酸化膜（ＭｇＯ）がある。
【００１９】
金属電極３は、電子増倍壁１の外周縁および内周縁に沿って電圧を印加できるように金属をコーティングして形成したものである。固定軸４は、外周縁および内周縁の数個所で電子増倍壁１の間隔を一定に保持すると共に金属電極３を電気的に一体に接続する金属である。
【００２０】
電子増倍壁１は、外周側を電子の入射部、内周側を電子の出射部とし、電子増倍用高電圧６は、固定軸４を通して外周縁と内周縁の金属電極３に電子増倍用として高電圧を印加し、バイアス電圧生成用ツェナーダイオード７とアナライザ側高電圧８は、電子増倍器にバイアスを印加するものである。コレクタ電極２は、この出射部、つまり電子増倍壁１のくり抜いた中心部のそれぞれの間に配置して、外周側から取り込んだ入射電子線ＥＢを電子増倍壁１で増倍し、その電子を捕捉する環状の電子検出器であり、プリアンプ５は、コレクタ電極２で検出される信号を増幅して出力するものである。
【００２１】
このように電子増倍用高電圧６から固定軸４を通して入射部と出射部の金属電極３の間に、出射部側を正電位にして１〜２ｋＶ程度の電圧を印加すると、２つの電子増倍壁１で囲まれたそれぞれのドーナツ状の空間は、通常のチャネルトロンと同様の電子増倍作用を持つようになる。これらドーナツ状の空間の出射部に配置されたコレクタ電極２には、出射部に対し正電位にして数百Ｖ程度の電圧を印加することにより、出射部からのエネルギー分散された電子を捕捉することができる。
【００２２】
図２は回転中心軸に対して回転対称な外側電極と内側電極からなるトロイダル型分光器と電子増倍器とを組み合わせた本発明に係る電子分光装置の実施の形態を示す図であり、１１は回転中心軸、１２は外側電極、１３は内側電極、１４は入射スリット、１６は円錐型静電レンズ、１８はサンプルを示す。
【００２３】
本実施形態の電子分光装置は、図２に示すように電子増倍壁１の電子の入射部とする外周側の前段に回転中心軸に対して回転対称な外側電極１２と内側電極１３からなるトロイダル型分光器が配置され、電子増倍壁１の外周縁でトロイダル型分光器からの入射電子線ＥＢを取り込む。
【００２４】
したがって、出射スリットを省略することができ、トロイダル型分光器では、外側電極１２と内側電極１３に異なる電位を与えて電極間に電場を形成し、出射スリットとする電子増倍壁１の外周縁で形成する円錐筒面を各エネルギーの分散面として、電子増倍壁１のそれぞれの側壁面により囲まれた空間を通して、入射電子線ＥＢを増倍しコレクタ電極２で多重検出を行う。
【００２５】
図３はコレクタ電極が配置される電子出射部の拡大図であり、図３に示すようにエネルギー分散された電子を捕捉して検出信号として取り出すコレクタ電極２は、電子増倍壁１の内周縁に形成される金属コーティングされた金属電極３との絶縁をするため、絶縁体１０がコレクタ電極２と金属電極３との間に配置される。これらコレクタ電極２、金属電極３、絶縁体１０はそれぞれ環状に形成されるので、上記のようにコレクタ電極２に電圧を印加し信号を取り出す配線、及び金属電極を電気的に一体に接続して電子増倍用高電圧６に接続する配線の位置は、環状部において任意の１箇所を選べばよい。
【００２６】
図４は各エネルギーの分散面と電子増倍器の構成例を示す図である。トロイダル型分光器からの電子の出射角度に対して、直角となる面が各エネルギーの分散面となる。図１、図２に示すようにトロイダル型分光器からの電子の出射角度が水平よりも下方に向いていると、各エネルギーの分散面は円錐面となり、これが、電子増倍器の入射部となる電子増倍壁１の外周側からそれぞれの壁面により囲まれた空間に入射する角度（入射面）となる。
【００２７】
トロイダル型分光器から出射された電子が電子増倍壁１の壁面に入射する角度αは、高い電子増倍効率を示すのが１０°前後とされ、この入射角を実現する電子増倍壁１は、図１、図２に示すように円錐の側面形状（すり鉢の側面形状）になるが、図４（Ａ）示すように逆さの円錐の側面形状でもよい。
【００２８】
高い電子増倍効率を示す角度１０°をトロイダル型分光器から出射する電子の水平との角度θと一致させて電子増倍壁１への入射角とすると、図４（Ｂ）に示すように電子増倍壁１は、ドーナツ板形状の平板でも構成することができる（点線は円錐の場合）。上記いずれの場合においても、電子増倍壁１の１枚１枚は、エネルギーの分散面の角度に対応して外周径、内周径の異なったものを積層しないと、同じ長さを有する電子増倍器を構成することができない。
【００２９】
これらに対し、図４（Ｃ）に示すようにトロイダル型分光器からの電子の出射角度を０°、つまり回転中心軸と直角になるようにした場合には、各エネルギーの分散面は円筒（円柱）面となるので、電子増倍壁１への入射角、例えば１０°が電子増倍壁１そのものの傾き角になり、しかも、下向きにしても上向きの逆さにしても全く同じサイズ、形状の電子増倍壁１を複数段に積層配置することで、電子増倍器を作ることができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、トロイダル型分光器からエネルギー分散された電子が電子増倍器に入射する角度を１０°にする構成で説明したが、勿論、所望の電子増倍効果が期待できる許容範囲の角度を任意に選択、設定することができることはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、回転中心軸に対して回転対称な外側電極と内側電極からなるトロイダル型分光器によりエネルギー分散された電子の多重検出を行う電子増倍器及び電子分光装置は、電子増倍壁として、円板乃至円錐の側面形状をし中心部をくり抜いた絶縁体の側壁に二次電子放出率が高く且つ抵抗値の高い物質をコーティングして所定間隔を保持して複数段に積層配置すると共に、電子増倍壁の外周側と中心部の内周側との間に電子増倍用高電圧を印加して、外周側をトロイダル型分光器からの入射部としてくり抜いた中心部のそれぞれの間に環状の電子検出器を配置したので、円柱乃至円錐の側面上にエネルギー分散を有するトロイダル型分光器にたいしても多重検出が可能になり、しかも３６０°の信号を取り込むことができるので、高い検出感度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子増倍器の実施の形態を示す図である。
【図２】回転中心軸に対して回転対称な外側電極と内側電極からなるトロイダル型分光器と電子増倍器とを組み合わせた本発明に係る電子分光装置の実施の形態を示す図である。
【図３】コレクタ電極が配置される電子出射部の拡大図である。
【図４】各エネルギーの分散面と電子増倍器の構成例を示す図である。
【図５】トロイダル型分光器を使った電子分光装置の従来例を示す図である。
【図６】トロイダル型分光器によるエネルギー分散の例を示す図である。
【図７】トランザキシャルレンズを使った多重検出の例を示す図である。
【符号の説明】
１…電子増倍壁、２…コレクタ電極、３…金属電極、４…固定軸、５…プリアンプ、６…電子増倍用高電圧、７…バイアス電圧生成用ツェナーダイオード、８…アナライザ側高電圧、ＥＢ…入射電子線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron multiplier and an electron spectrometer that perform multiple detection of electrons that are energy-dispersed by a toroidal spectroscope including an outer electrode and an inner electrode that are rotationally symmetric with respect to a rotation center axis.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
FIG. 5 is a diagram showing a conventional example of an electron spectroscope using a toroidal spectroscope, FIG. 6 is a diagram showing an example of energy dispersion by a toroidal spectrometer, and FIG. 7 is an example of multiplex detection using a transaxial lens. FIG.
[0003]
As a spectroscope for analyzing the kinetic energy of an electron, there is a toroidal type spectroscope including an outer electrode and an inner electrode which are rotationally symmetric with respect to a rotation center axis (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-27571). As shown in FIG. 5, this conventional electron spectroscope using a toroidal spectroscope has a conical electrostatic lens 16 (with respect to the rotation center axis 11) comprising a four-stage lens system in front of the toroidal spectroscope. So that electrons incident through the entrance slit 14 exit from the exit slit 15 near the rotation center axis 11, are deflected by the deflectors 20 and 21, and are detected by the electron detector 22. Has become.
[0004]
The electron source 19 is configured to excite a sample 18 by a primary excitation source 17 including an electron gun, an X-ray source, an ultraviolet irradiation device, and the like. Electrons from the electron source 19 are toroidally excited by a conical electrostatic lens 16. Focusing near the entrance slit 14 of the spectroscope. The toroidal spectroscope analyzes the energy of the electrons by an electric field formed between the outer electrode 12 and the inner electrode 13 of the toroidal spectrometer, and focuses the electrons again near the exit slit 15.
[0005]
Then, only electrons that have passed through the slit 15 are detected by the electron detector 22, and only electrons within a specific energy range among electrons starting from the electron source 19 are selected. In addition, since it is a rotationally symmetric system, both the entrance slit 14 and the exit slit 15 are annular.
[0006]
The electrons exiting the exit slit 15 are deflected by a deflection electric field created between the deflector 21 to which a positive potential is applied than the exit slit 15 and the deflector 20 to which a negative potential is applied than the exit slit 15, It reaches the entrance of the electronic detector 22. A hole is formed in the deflector 21 so that electrons can pass therethrough. Further, a potential difference of about 100 V is provided between the exit slit 15 and the foremost portion of the electron detector 22, and low-energy electrons are accelerated here and enter the electron detector 22.
[0007]
The toroidal spectrometer originally has energy dispersibility as shown in FIG. 6, and the focusing positions of electrons having different energies are shifted in the energy dispersion direction by an amount proportional to the difference in energy. The example of FIG. 6 is a case where the radius r1 of the inner electrode (potential 0) of the toroidal spectrometer is 35 mm, the radius r2 of the outer electrode (potential −100 V) is 60 mm, and ν = 0.8. Focusing is performed with an energy difference of 5 eV from 90 eV to 110 eV. Therefore, multiple detection is possible by disposing a detector at each focusing point, and it is possible to simultaneously detect electrons having different energies.
[0008]
However, in the above configuration, since the exit slit 15 is disposed at the exit of the toroidal spectrometer, only electrons within a certain energy width that can pass through the exit slit 15 are detected by the electron detector 22. However, the characteristic that the energy dispersion is linear is not sufficiently utilized.
[0009]
Therefore, when performing multiple detection, as shown in FIG. 7, a transaxial lens 31 is disposed on the exit side of the toroidal spectroscope, and an electron detector 32, for example, a channeltron, is disposed on the exit side of the transaxial lens 31. Are placed. 7A is a plan view, and FIG. 7B is a cross-sectional view.
[0010]
The transaxial lens 31 has a configuration in which an electrostatic lens in which two flat plate electrodes are opposed to each other is arranged in a plurality of stages in the traveling direction of the charged particle beam, and the two flat plate electrodes face each other. It has the same lens action on electrons as a normal cylindrical electrostatic lens or the like (in this regard, for example, PW Hawkes, E. Kasper; Principles of Electron Optics Vol. 1 Academic Press). 1989).
[0011]
That is, a voltage is applied to the electrodes of the electrostatic lenses G1 and G3 of the transaxial lens arranged on the exit side of the toroidal spectrometer so that the potential is the same as the potential of the central orbit of the toroidal spectrometer. When a different voltage is applied to the electrode of the electrostatic lens of G2, this lens system performs the same lens function as that of a normal cylindrical electrostatic lens such as an Einzel lens. Therefore, as shown in FIG. 7, the electron beam focused near the exit slit 30 is focused again near the exit of the transaxial lens 31.
[0012]
Originally, the electron detector should be arranged directly on the exit side of the toroidal spectrometer, but the size of the electron detector itself becomes extremely large. In fact, in the case of the dimensions described above, the electron detector 32 having a radius of about 200 mm is required. It is for this reason that the transaxial lens 31 is arranged on the exit side of the toroidal spectrometer, and this makes it possible to use an electron detector 32 of a size that is generally commercially available. It can be constructed at low cost.
[0013]
However, in the electron spectrometer using the conventional toroidal spectrometer as described above, if a toroidal spectrometer rotated by 360 ° is used, multiple detection cannot be performed as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 7, even when the transaxial lens 31 was used, only a part of 360 °, for example, 90 ° could be used.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and makes it possible to perform multiplex detection using a toroidal-type spectroscope that is rotated by 360 °.
[0015]
Therefore, the present invention provides an electron multiplier that performs multiple detection of electrons that are energy-dispersed by a toroidal spectrometer including an outer electrode and an inner electrode that are rotationally symmetric with respect to a rotation center axis, and has an electron multiplier wall. A side wall of a disc or a cone is formed by coating a material having a high secondary electron emission rate and a high resistance value on a side wall of an insulator whose central portion is hollowed out, and a plurality of layers are stacked and arranged at predetermined intervals. Applying a high voltage for electron multiplication between the outer peripheral side of the electron multiplier wall and the inner peripheral side of the central portion, the outer peripheral side of each of the hollowed out central portions as an incident portion from a toroidal spectrometer. A ring-shaped electron detector is disposed between the two.
[0016]
In addition, an electron spectrometer that performs multiple detection of energy-dispersed electrons by a toroidal spectrometer including an outer electrode and an inner electrode that is rotationally symmetric with respect to the rotation center axis is a toroidal spectrometer that is rotationally symmetric with respect to the rotation center axis. And a conical lens system provided before the toroidal spectroscope through the annular entrance slit and rotationally symmetric with respect to the rotation center axis, and charged particles for generating charged particles to be taken into the conical lens system It comprises a source and the electron multiplier provided on the emission side of the toroidal spectrometer.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1A and 1B are views showing an embodiment of an electron multiplier according to the present invention, wherein FIG. 1A is a cross-sectional view, and FIG. 1B is an external view of electron multiplier walls arranged in a plurality of layers. In the figure, 1 is an electron multiplication wall, 2 is a collector electrode, 3 is a metal electrode, 4 is a fixed axis, 5 is a preamplifier, 6 is a high voltage for electron multiplication, 7 is a Zener diode for generating a bias voltage, and 8 is an analyzer. EB indicates the incident electron beam.
[0018]
In FIG. 1, an electron multiplying wall 1 is made of an insulator such as glass, which has a conical side shape (side shape of a mortar) and has a hollowed-out center portion, and has high secondary electron emission rates on both side walls. A material having a high resistance value is coated and stacked at a plurality of levels while maintaining a predetermined interval. This coating includes, for example, a magnesium oxide film (MgO).
[0019]
The metal electrode 3 is formed by coating a metal so that a voltage can be applied along the outer peripheral edge and the inner peripheral edge of the electron multiplier wall 1. The fixed shaft 4 is a metal that keeps the distance between the electron multiplier walls 1 constant at several locations on the outer peripheral edge and the inner peripheral edge and electrically connects the metal electrodes 3 integrally.
[0020]
The electron multiplier wall 1 has an electron incident portion on the outer peripheral side and an electron emitting portion on the inner peripheral side. The electron multiplication high voltage 6 is applied to the metal electrodes 3 on the outer and inner peripheral edges through the fixed shaft 4. A high voltage is applied for doubling, and the bias voltage generating zener diode 7 and the analyzer-side high voltage 8 apply a bias to the electron multiplier. The collector electrode 2 is arranged between each of the emission portions, that is, each of the hollowed center portions of the electron multiplying wall 1, and multiplies the incident electron beam EB taken in from the outer peripheral side by the electron multiplying wall 1. The preamplifier 5 is an annular electron detector that captures electrons, and amplifies and outputs a signal detected by the collector electrode 2.
[0021]
When a voltage of about 1 to 2 kV is applied from the high voltage for electron multiplication 6 through the fixed shaft 4 to the metal electrode 3 of the incident part and the emission part with the emission part side at a positive potential, two electron multiplications are performed. Each donut-shaped space surrounded by the double wall 1 has an electron multiplying action similar to that of a normal channeltron. By applying a voltage of about several hundred volts with a positive potential to the emission part to the collector electrode 2 arranged at the emission part in these donut-shaped spaces, the energy-dispersed electrons from the emission part are captured. be able to.
[0022]
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of an electron spectroscopic device according to the present invention, in which a toroidal spectroscope comprising an outer electrode and an inner electrode rotationally symmetric with respect to a rotation center axis and an electron multiplier are combined. Denotes a rotation center axis, 12 denotes an outer electrode, 13 denotes an inner electrode, 14 denotes an entrance slit, 16 denotes a conical electrostatic lens, and 18 denotes a sample.
[0023]
As shown in FIG. 2, the electron spectrometer of the present embodiment includes an outer electrode 12 and an inner electrode 13 that are rotationally symmetric with respect to the rotation center axis at the front stage on the outer peripheral side of the electron multiplying wall 1 where the electron enters. A toroidal spectrometer is arranged, and an incident electron beam EB from the toroidal spectrometer is taken in at the outer peripheral edge of the electron multiplier wall 1.
[0024]
Therefore, the exit slit can be omitted, and in the toroidal spectroscope, different potentials are applied to the outer electrode 12 and the inner electrode 13 to form an electric field between the electrodes, and the outer peripheral edge of the electron multiplying wall 1 serving as the exit slit is provided. The electron beam EB is multiplied through the space surrounded by the respective side walls of the electron multiplying wall 1 by using the conical cylindrical surface formed by the above as a dispersion surface of each energy, and multiple detection is performed by the collector electrode 2.
[0025]
FIG. 3 is an enlarged view of the electron emission portion where the collector electrode is arranged. As shown in FIG. 3, the collector electrode 2 which captures the energy-dispersed electrons and takes it out as a detection signal is formed on the inner peripheral edge of the electron multiplier wall 1. An insulator 10 is disposed between the collector electrode 2 and the metal electrode 3 in order to insulate the metal electrode 3 having a metal coating formed thereon. Since the collector electrode 2, the metal electrode 3, and the insulator 10 are each formed in an annular shape, the wiring for applying a voltage to the collector electrode 2 to extract a signal and the metal electrode are electrically connected as described above. The position of the wiring connected to the electron multiplication high voltage 6 may be any one position in the annular portion.
[0026]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a dispersion surface of each energy and an electron multiplier. A plane perpendicular to the emission angle of the electrons from the toroidal spectrometer is a dispersion plane of each energy. As shown in FIGS. 1 and 2, when the emission angle of the electrons from the toroidal spectrometer is directed downward from the horizontal, the dispersion surface of each energy becomes a conical surface, and this is the same as the incident portion of the electron multiplier. An angle (incident surface) from the outer peripheral side of the electron multiplier wall 1 to a space surrounded by the respective wall surfaces.
[0027]
The angle α at which electrons emitted from the toroidal spectroscope are incident on the wall surface of the electron multiplier wall 1 is assumed to exhibit a high electron multiplication efficiency of about 10 °, and the electron multiplier wall 1 that realizes this incident angle is used. Has a conical side shape (side shape of a mortar) as shown in FIGS. 1 and 2, but may have an inverted conical side shape as shown in FIG. 4 (A).
[0028]
Assuming that the angle of 10 ° showing high electron multiplication efficiency matches the angle θ with respect to the horizontal of the electrons emitted from the toroidal spectroscope and is the incident angle on the electron multiplication wall 1, as shown in FIG. The electron multiplying wall 1 can also be constituted by a donut-shaped flat plate (the dotted line is a cone). In any of the above cases, each of the electron multiplying walls 1 has the same length unless one having an outer diameter and an inner diameter different from each other corresponding to the angle of the energy dispersion surface. A multiplier cannot be constructed.
[0029]
On the other hand, when the emission angle of the electrons from the toroidal spectrometer is set to 0 °, that is, perpendicular to the rotation center axis, as shown in FIG. The angle of incidence on the electron multiplier wall 1, for example, 10 °, becomes the tilt angle of the electron multiplier wall 1 itself. By stacking the electron multiplying walls 1 in a plurality of stages, an electron multiplier can be manufactured.
[0030]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the configuration is described in which the angle at which electrons whose energy is dispersed from the toroidal spectroscope is incident on the electron multiplier is set to 10 °, but, of course, an allowable range in which a desired electron multiplication effect can be expected. It is needless to say that the angle can be arbitrarily selected and set.
[0031]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, an electron multiplier that performs multiple detection of electrons that are energy-dispersed by a toroidal spectrometer including an outer electrode and an inner electrode that is rotationally symmetric with respect to a rotation center axis. In addition, the electron spectrometer has a side surface of a disk or a cone as an electron multiplying wall, and coats a material having a high secondary electron emission rate and a high resistance value on a side wall of an insulator whose central portion is hollowed out, at a predetermined interval. While applying a high voltage for electron multiplication between the outer peripheral side of the electron multiplier wall and the inner peripheral side of the central portion, and the outer peripheral side from the toroidal type spectroscope. Since an annular electron detector is arranged between each of the hollowed-out central portions as an incident portion, multiple detection is possible even for a toroidal spectrometer having an energy dispersion on the side surface of a cylinder or a cone, and a 360 ° angle is obtained. Faith It is possible to incorporate, it is possible to obtain high detection sensitivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an electron multiplier according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of an electron spectroscopic device according to the present invention in which a toroidal spectrometer including an outer electrode and an inner electrode rotationally symmetric with respect to a rotation center axis and an electron multiplier are combined.
FIG. 3 is an enlarged view of an electron emission portion where a collector electrode is arranged.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a dispersion surface of each energy and an electron multiplier.
FIG. 5 is a diagram showing a conventional example of an electron spectroscope using a toroidal spectroscope.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of energy dispersion by a toroidal spectrometer.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of multiplex detection using a transaxial lens.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron multiplication wall, 2 ... Collector electrode, 3 ... Metal electrode, 4 ... Fixed axis, 5 ... Preamplifier, 6 ... High voltage for electron multiplication, 7 ... Zener diode for bias voltage generation, 8 ... High voltage on analyzer side , EB: Incident electron beam