JP2012032261A - Ｘ線検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】電子線を照射した試料からの特性Ｘ線を回折格子により回折させてイメージセンサでスペクトルを採取するシステムにおいて、回折格子やイメージセンサに入射するＸ線の比率を大きくする。
【解決手段】試料２０に対して電子線を照射する電子線照射部１０と、電子線が照射された前記試料２０から放出される特性Ｘ線を集光させて回折格子５０に導くＸ線集光ミラー３４と、前記Ｘ線集光ミラー３４により集光された特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子５０と、前記回折格子５０で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサ７０と、を有し、前記Ｘ線集光ミラー３４の位置もしくは角度を調整するＸ線集光ミラー調整部３２を有する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はＸ線検出システムに関し、特に、走査型電子顕微鏡に取り付けられて軟Ｘ線を分光分析する際において軟Ｘ線とカソードルミネッセンスの分離が可能なＸ線検出システムに関する。

試料に電子線などの荷電粒子線を照射すると、該試料から特性Ｘ線が発生する。この特性Ｘ線を検出器で検出し、試料の組成を計測する手法はエネルギー分散型Ｘ線分光と呼ばれている。この手法では、特性Ｘ線が試料を構成する元素の特有なエネルギーを持つことを利用している。単位時間当たりのＸ線発生個数をＸ線のエネルギー毎に計数して試料の元素組成等の情報を得ている。ここで、Ｘ線を検出する手段として、シリコンやゲルマニウム等の半導体結晶を用いた半導体検出素子を用いるのが一般的である。

一方、試料に電子線などの荷電粒子線を照射して発生した特性Ｘ線を回折格子に入射すると、回折Ｘ線が分離される。この回折Ｘ線をＸ線用ＣＣＤイメージセンサで検出し、画像化する手法も存在している。

この手法を実現する装置としては、試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、電子線が照射された試料から放出される特性Ｘ線を集光させて回折格子に導くＸ線集光ミラーと、Ｘ線集光ミラーにより集光された特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、を備えて構成されている。

この種のＸ線検出システムについては、以下の特許文献１にも記載されている。

特開２００２−３２９４７３号公報

以上のようなＸ線検出システムにより、酸化物・窒素物等の化合物を試料として電子線を照射すると、特性Ｘ線以外に、特性Ｘ線とは波長が異なるカソードルミネッセンス（ＣＬ）と呼ばれる発光が発生する。そして、このカソードルミネッセンスは回折格子において全反射に近い状態で反射され、イメージセンサに入射してしまう。この結果、イメージセンサ上において回折Ｘ線の信号レベルが相対的に低下して採取スペクトルが不明瞭な状態になり、測定時間や測定精度に悪影響を及ぼすことになる。

この場合に、回折Ｘ線とカソードルミネッセンスとを分離できることが望ましいが、これらを分離するのに適したフィルタが存在していないという問題が存在している。

本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電子線を照射した試料からの特性Ｘ線を回折格子により回折させてイメージセンサでスペクトルを採取するシステムにおいて、回折格子やイメージセンサに入射するＸ線の比率を大きくすることが可能なＸ線検出システムを実現することである。

すなわち、上記の課題を解決する本願発明は、以下のそれぞれに述べるようなものである。

（１）この発明は、試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、電子線が照射された前記試料から放出される特性Ｘ線を集光させて回折格子に導くＸ線集光ミラーと、前記Ｘ線集光ミラーの位置もしくは角度を調整するＸ線集光ミラー調整部と、前記Ｘ線集光ミラーにより集光された特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、前記回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、を有することを特徴とするＸ線検出システムである。

（２）以上の（１）において、前記Ｘ線集光ミラー調整部は、前記イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向と直交する方向に光の向きを変えるよう、前記Ｘ線集光ミラーの位置もしくは角度を調整する、ことを特徴とする。

（３）以上の（１）−（２）において、前記Ｘ線集光ミラーと前記回折格子との間に配置されるスリットと、前記イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向と直交する方向に、前記スリットの位置を調整するスリット調整部と、を更に有することを特徴とする。なお、このスリットは、Ｘ線やカソードルミネッセンスなどを遮断する材質で構成されることが望ましい。

（４）以上の（１）−（３）において、前記回折格子の回折面側に所定の距離をあけて配置されるスリットと、前記イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向に、前記スリットの位置を調整するスリット調整部と、を更に有することを特徴とする。なお、このスリットは、Ｘ線やカソードルミネッセンスなどを遮断する材質で構成されることが望ましい。

（５）以上の（１）−（４）において、前記回折格子と前記イメージセンサとの間に配置されるスリットと、前記イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向に、前記スリットの位置を調整するスリット調整部と、を更に有することを特徴とする。なお、このスリットは、Ｘ線やカソードルミネッセンスなどを遮断する材質で構成されることが望ましい。

（６）以上の（１）−（５）において、前記回折格子は不等間隔回折格子である、ことを特徴とする。

（７）以上の（１）−（６）において、前記Ｘ線集光ミラー、前記回折格子、および前記イメージセンサは、真空ポンプで排気され、ゲートバルブを介して走査型電子顕微鏡の鏡筒に取り付けられた分光器室内に備えられる、ことを特徴とする。

これらの発明によると、以下のような効果を得ることができる。

（１）この発明では、電子線が照射された試料から放出される特性Ｘ線をＸ線集光ミラーで集光させて回折格子に導き、回折格子で生じた回折Ｘ線をイメージセンサで検出してＸ線検出を実行しており、この際に、Ｘ線集光ミラー調整部によってＸ線集光ミラーの位置もしくは角度を調整する。

ここで、特性Ｘ線については、Ｘ線集光ミラーにおける反射によって、平行光に近い状態で回折格子に導かれる。一方、カソードルミネッセンスは、特性Ｘ線よりも長波長であるので特性Ｘ線よりも小さい入射角でＸ線集光ミラーにおける反射が可能であり、特性Ｘ線よりも小さい入射角で回折格子に導かれる。

このため、Ｘ線集光ミラー調整部によってＸ線集光ミラーの位置もしくは角度を調整することで、カソードルミネッセンスを回折格子の範囲外に導くことが可能になり、回折格子やイメージセンサに入射する特性Ｘ線の比率を大きくすることが可能になる。

（２）上記（１）において、Ｘ線集光ミラー調整部は、イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向と直交する方向に出射する光の向きを変えるようＸ線集光ミラーの位置もしくは角度を調整することにより、カソードルミネッセンスを回折格子の範囲外に導くことが可能になり、イメージセンサ上の回折Ｘ線のイメージに影響を与えることなく、カソードルミネッセンスの影響を小さくすることが可能になる。

（３）上記（１）−（２）において、Ｘ線集光ミラーと回折格子との間にスリットを配置し、イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向と直交する方向にスリット調整部によってスリットの位置を調整し、カソードルミネッセンスの光路上にスリットを配置させることにより、イメージセンサ上の回折Ｘ線のイメージに影響を与えることなく、カソードルミネッセンスを遮断して影響を小さくすることが可能になる。

（４）上記（１）−（３）において、回折格子の回折面側に所定の距離をあけてスリットを配置し、イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向に、スリット調整部によりスリットの位置を調整することにより、回折格子で回折する特性Ｘ線以外の成分（回折格子で回折せずにＸ線集光ミラーからイメージセンサに直接進むカソードルミネッセンスなど）を遮断することができる。

（５）上記（１）−（４）において、回折格子とイメージセンサとの間にスリットを配置し、イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向に、スリット調整部によりスリットの位置を調整することにより、回折格子で回折する特性Ｘ線以外の成分（回折格子でに到達せずに、回折格子の後ろ側に進み、装置内部で反射・散乱してイメージセンサに進む特性Ｘ線やカソードルミネッセンスなど）を遮断することができる。

（６）上記（１）−（５）において、回折格子として不等間隔回折格子を用いることで、平行に近い大きな（９０°近い）入射角で入射させたとき、収差補正がなされると共に、その回折光に対して垂直な結像面を実現できる。

（７）上記（１）−（６）において、Ｘ線集光ミラー調整部によるＸ線集光ミラーの調整あるいはスリット調整部によるスリットの調整により、真空を維持した状態のまま、カソードルミネッセンスの影響を抑える調整が可能になる。

本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの構成を示す構成図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの主要部の構成を示す構成図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの主要部の構成を示す構成図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの構成を示す構成図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの主要部の構成を示す構成図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの構成を示す構成図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの主要部の構成を示す構成図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの構成を示す構成図である。 本発明の実施形態を適用したＸ線検出システムの主要部の構成を示す構成図である。

以下、図面を参照して本発明の画像形成装置を実施するための形態（実施形態）を詳細に説明する。

〈第１実施形態〉
まず図１と図２を参照して第１実施形態のＸ線検出システムの構成を説明する。

なお、この図１においては、鏡筒や架台などの各部を保持するための既知の基本的部材、真空を保持する機構部分などについては省略し、実施形態の特徴部分の配置を中心に示している。

電子線照射部１０は、走査電子顕微鏡の鏡筒部分に設けられ、試料２０に対して電子線を照射する。

Ｘ線集光ミラー部３０は、試料２０から放出される特性Ｘ線を、２枚のミラー３４ａと３４ｂとで集光させて回折格子５０に導く。ここで、Ｘ線集光ミラー部３０で集光させることにより、回折格子５０に入射する特性Ｘ線の強度を増加させて、測定時間の短縮、スペクトルのＳ／Ｎ比を向上させることができる。なお、Ｘ線集光ミラー部３０の詳細については後述する。

回折格子５０は、Ｘ線集光ミラー部３０により集光された特性Ｘ線を受けて、エネルギーに応じて回折状態が異なる回折Ｘ線を生じさせる。この回折格子５０は、収差補正のために不等間隔の溝が形成されており、このような不等間隔回折格子は、大きな入射角（回折格子面（図１のＹ軸）に平行に近い角度）で入射させたとき、回折光の焦点をローランド円上ではなく、光線にほぼ垂直な平面（イメージセンサ７０の受光面：図１のＸＺ平面））上に作るように設計される。

イメージセンサ７０は、回折Ｘ線を検出するため、軟Ｘ線に感度を有するＸ線用のＣＣＤカメラあるいはＸ線用のＣＭＯＳカメラである。望ましくは、背面照射型のＸ線用ＣＣＤカメラで構成されている。このイメージセンサ７０は、その受光面が回折Ｘ線の結像面に一致するように位置調整がなされる。

なお、以上の試料２０、Ｘ線集光ミラー部３０、回折格子５０、およびイメージセンサ７０は、図示されていないが、真空ポンプで排気された分光器室に設けられ、ゲートバルブを介して走査型電子顕微鏡の鏡筒に取り付けられているものとする。

また、このＸ線検出システムにおける回折格子５０およびその周辺の構成の詳細については、本件出願人が別途特許出願した特開２００２−３２９４７３号公報に記載されている。また、イメージセンサ７０で得られた回折Ｘ線の処理システムについては、既知のものを使用することができるため、説明を省略する。

Ｘ線集光ミラー部３０は、２枚のミラー３４ａと３４ｂとを向き合わせて１組としている。そして、それぞれのミラー３４ａと３４ｂの向き合う面は、図２の紙面垂直方向（Ｚ方向）に平坦である。そして、ミラーの間隔は、試料側（入射側）が狭く、回折格子側（出射側）が広くなる曲面で構成されている。これにより、ミラー無しの場合と比べると、回折格子５０に入射する特性Ｘ線の強度を増加させ、これにより測定時間の短縮、スペクトルのＳ／Ｎ比を向上させることができる。

また、Ｘ線集光ミラー部３０は、Ｘ線検出システムにおいて位置が固定された固定部３１、固定部３１に対してミラー保持部３３の位置あるいは角度を調整するＸ線集光ミラー調整部３２（調整部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）、固定部３１上（ＸＹ平面上）で移動自在であってミラー３４ａと３４ｂとを保持するミラー保持部３３、ミラー３４ａ、ミラー３４ｂ、を備えて構成されている。

なお、固定部３１は、Ｘ線集光ミラー部３０として備えていてもよいが、Ｘ線検出システムのシャーシなどをそのまま使用してもよい。

また、Ｘ線集光ミラー調整部３２は、ミラー保持部３３の４隅を支えるよう、対向する位置に設けられた調整部材３２ａと３２ｃ、対向する位置に設けられた調整部材３２ｂと３２ｄ、で構成され、各調整部材がＸＹ平面においてＸ方向あるいは−Ｘ方向にミラー保持部３３を微調整する構成の具体例を示している。

また、ミラー保持部３３は、説明を簡略化するため平面状である具体例を示しているが、これに限定されず、ミラー３４ａと３４ｂとを一体保持するミラー外部筐体のような筒状の構造体であってもよい。

ここで、対向する位置に設けられた調整部材３２ａと３２ｃ、３２ｂと３２ｄとについては、対向位置の両方を、ピエゾ素子、アクチュエータ、ビスなどの能動的調整部材としてもよいし、対向位置の一方を能動的調整部材、対向位置の他方をバネやゴムなどの弾性体で構成された受動的調整部材としてもよい。

また、Ｘ線検出システムの設置時の向きにより対向位置のいずれか一方が大地面に近くなるようにして、重力を利用し、設置時の下側を能動的調整部材として、対向位置側（上側）の調整部材を省略することも可能である。

また、調整部材３２ａ〜３２ｄとしてのビスを、マイクロメーターとすることで、変位量を確認しつつ調整することが可能になる。

ここで、図２（ａ）はミラー３４ａと３４ｂとが中立状態にある具体例を示している。ここで、試料２０からの特性Ｘ線を破線で示し、カソードルミネッセンス（ＣＬ）を二点鎖線で示している。この図２（ａ）に示すように、検出対象である軟Ｘ線などの特性Ｘ線だけでなく、不要なカソードルミネッセンスもＸ線集光ミラー部３０で集光されて回折格子５０に入射している。

ここで、特性Ｘ線については、ミラー３４ａと３４ｂとにおける反射によって、比較的平行光に近い状態（９０°に近い、大きな入射角）で反射・集光されて回折格子に導かれている。

一方、カソードルミネッセンスは、特性Ｘ線よりも長波長であるので、特性Ｘ線では反射せずに吸収されてしまうような、特性Ｘ線よりも小さい入射角でミラー３４ａと３４ｂにおける反射が可能である。この結果、カソードルミネッセンスは、特性Ｘ線よりも小さい入射角で回折格子５０に導かれる傾向がある。

この結果、図２（ａ）に示すように、カソードルミネッセンスは回折格子５０の周辺部分に比較的集まって入射する傾向がある。

そこで、ミラー保持部３３の４隅に設けられた調整部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄのいずれかをＸ方向あるいは−Ｘ方向に調整し、ミラー保持部３３を固定部３１に対して微調整する。

図２（ｂ）に示す例では、調整部材３２ａを伸長、対向する位置に設けられた調整部材３２ｃを圧縮し、調整部材３２ｂを圧縮、対向する位置に設けられた調整部材３２ｄを伸長することで、ＸＺ平面内においてミラー保持部３３を反時計方向に回転させている。なお、この回転は、請求項におけるＸ線集光ミラーの角度を変えることに相当する。

これにより、ミラー３４ａと３４ｂとが反時計方向に回転したことで反射角が変化し、回折格子５０の＋Ｘ方向端部に入射していたカソードルミネッセンスは、回折格子５０から外れた位置に進むことになり、回折格子５０での回折もイメージセンサ７０への入射も無くなる。

この際に、回折格子５０の＋Ｘ方向端部に入射していた特性Ｘ線の一部も、回折格子５０から外れた位置に進むことになるが、カソードルミネッセンスを回折格子５０の範囲外に確実に導くことにより、回折格子５０やイメージセンサ７０に入射するＸ線の比率を大きくすることが可能になる。

なお、図示していないが、カソードルミネッセンスが回折格子５０の−Ｘ方向端部に入射していれば、ミラー３４ａと３４ｂとを時計方向に回転させることで、カソードルミネッセンスを回折格子５０の−Ｘ方向端部から外すことができる。

図２（ｃ）に示す例では、調整部材３２ａを圧縮、対向する位置に設けられた調整部材３２ｃを伸長し、調整部材３２ｂを圧縮、対向する位置に設けられた調整部材３２ｄを伸長することで、ＸＺ平面内においてミラー保持部３３を−Ｘ方向にシフト移動させている。なお、このシフト移動は、請求項におけるＸ線集光ミラーの位置を変えることに相当する。

このようなミラー３４ａと３４ｂの−Ｘ方向シフト移動により、光源（試料２０）とミラーとの位置関係が変化して反射角が変化し、ミラー３４ａで反射して回折格子５０の＋Ｘ方向端部に入射していたカソードルミネッセンスは、回折格子５０から外れた位置に進むことになり、回折格子５０での回折もイメージセンサ７０への入射も無くなる。

この際に、回折格子５０の＋Ｘ方向端部に入射していた特性Ｘ線の一部も、回折格子５０から外れた位置に進むことになるが、カソードルミネッセンスを回折格子５０の範囲外に確実に導くことにより、回折格子５０に入射する特性Ｘ線やイメージセンサ７０に入射する回折Ｘ線の比率を大きくすることが可能になる。

なお、図示していないが、カソードルミネッセンスが回折格子５０の−Ｘ方向端部に入射していれば、ミラー３４ａと３４ｂとを＋Ｘ方向にシフト移動させることで、カソードルミネッセンスを回折格子５０の−Ｘ方向端部から外すことができる。

また、この第１実施形態によると、Ｘ線集光ミラー部３０での調整であるので、使用する回折格子５０の種類に影響されることなく、不要なカソードルミネッセンス除去による回折格子５０へ入射する特性Ｘ線の比率を上げるという良好な効果を得ることが可能である。

以上の調整部材３２ａ〜３２ｄの調整操作は、オペレータによる手動のビスの回転送り操作、オペレータによる手動のアクチュエータの伸長・圧縮操作、イメージセンサ７０の回折Ｘ線の解析結果による制御部（図示せず）の自動制御、などのいずれであってもよい。

また、以上の調整部材３２ａ〜３２ｄの調整に変更が生じない場合には、ビスの回転送り操作によって調整し、そのままの状態で固定しておくことで良好な状況を保持することができる。

〈第１実施形態の変形例（１）〉
ここで、第１実施形態の変形例（１）について説明する。

ミラー保持部３３は、図２（ｂ）方向やその逆方向のＸＹ平面における回動のみが可能な、回転軸や回転レールなどの回動機構（図示せず）を介して固定部３１上に配置されていてもよい。

この場合には、少なくとも、上述した調整部材３２ａ〜３２ｄのいずれか一つのみを用いるようにしてもよい。図３（ａ）では、調整部材３２ａのみを用いた例を示している。この場合にも、図２（ｂ）と同等な動作が可能になる。

〈第１実施形態の変形例（２）〉
ここで、第１実施形態の変形例（２）について説明する。

ミラー保持部３３が、図２（ｃ）方向やその逆方向のシフト移動のみが可能なシフト移動用滑り機構などのシフト移動機構（図示せず）を介して固定部３１上に配置されていてもよい。

この場合にも、少なくとも、上述した調整部材３２ａ〜３２ｄのいずれか一つのみを用いるようにしてもよい。図３（ｂ）では、調整部材３２ａのみを用いた例を示している。この場合にも、図２（ｃ）と同等な動作が可能になる。

〈第２実施形態〉
ここで、図４と図５を参照して第２実施形態のＸ線検出システムの構成を説明する。

なお、この図４において、図１と同様に、鏡筒や架台などの各部を保持するための既知の基本的部材、真空を保持する機構部分などについては省略し、実施形態の特徴部分の配置を中心に示した状態で示している。

ここで、第１実施形態の図１と同一部分には同一番号を付すことで、重複した説明を省略する。

なお、この第２実施形態においても、第１実施形態の調整部材３２ａ〜３２ｄを適用することが可能であるため図４中に示されているが、必須のものではない。

この図４において図１と異なる部分は、Ｘ線集光ミラー部３０と回折格子５０との間の回折Ｘ線の光路上にスリット４２ａと４２ｂを備え、イメージセンサ７０の受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向（図４でＺ方向）と直交する方向（図４でＸ方向）にスリット４２ａと４２ｂの位置を調整するスリット調整部４１とを更に有することである。なお、スリット調整部４１、スリット４２ａと４２ｂ、によりスリット部４０を構成している。また、このスリット４２ａと４２ｂとは、Ｘ線やカソードルミネッセンスなどを遮断する材質で構成されることが望ましい。

このスリット調整部４１は、各種の移動機構あるいは駆動機構を用いることができ、リニアモータやアクチュエータを用いた電気的なものであってもよいし、外部から手動でネジの回転送り操作により調整する機械的なものであってもよい。この点は、第１実施形態のＸ線集光ミラー調整部３２（調整部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）と同様である。

また、スリット４２ａと４２ｂ側に駆動機構を設け、レール上を移動するような構成であってもよい。また、スリット４２ａと４２ｂとは、スリット調整部４１によって連動して開閉移動するものであってもよいし、スリット４２ａと４２ｂとが個別に開閉移動するものであってもよい。

ここで、図５（ａ）はスリット４２ａと４２ｂとが初期状態あるいはスリット開放状態にある具体例を示している。ここで、図２と同様に、試料２０からの特性Ｘ線を破線で示し、カソードルミネッセンス（ＣＬ）を二点鎖線で示している。この図５（ａ）に示すように、検出対象である軟Ｘ線などの特性Ｘ線だけでなく、不要なカソードルミネッセンスもＸ線集光ミラー部３０で集光されて、スリット４２ａと４２ｂとを通過して、回折格子５０に入射している。

ここで、図２（ａ）で説明した場合と同様に、図５（ａ）に示すようにカソードルミネッセンスは回折格子５０の周辺部分に比較的集まって入射する傾向がある。

そこで、図５（ｂ）に示すように、イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向と直交する方向、すなわち、Ｘ線集光ミラー３０と回折格子５０との間の光路のＸ方向の外側部分を絞るように、スリット調整部４１によってスリット４２ａと４２ｂとをＸ方向に互いに接近させるように調整する。

このようにスリット４２ａと４２ｂとが互いにＸ方向に接近したことで光路が狭まり、回折格子５０の＋Ｘ方向端部に入射していたカソードルミネッセンスは遮断され、回折格子５０に進むことができず、回折格子５０での回折もイメージセンサ７０への入射も無くなる。

この際に、スリット調整部４１による調整によっては、回折格子５０の＋Ｘ方向端部に入射していた特性Ｘ線の一部も遮断され、回折格子５０に到達できなくなるが、カソードルミネッセンスを回折格子５０に到達できないように確実に遮断することにより、回折格子５０に入射する特性Ｘ線やイメージセンサ７０に入射する回折Ｘ線の比率を大きくすることが可能になる。

なお、図示していないが、カソードルミネッセンスが回折格子５０の−Ｘ方向端部に入射している場合でも、このようにスリット４２ａと４２ｂとを互いに接近させることで、カソードルミネッセンスは遮断され、回折格子５０に進むことができず、回折格子５０での回折もイメージセンサ７０への入射も無くなる。

図５（ｃ）に示す例では、イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向と直交する方向、すなわち、Ｘ線集光ミラー３０と回折格子５０との間の光路のＸ方向の外側部分であって、カソードルミネッセンスが通過する側を絞るように、スリット調整部４１によってスリット４２ａと４２ｂのいずれか一方を調整する。ここでは、スリット調整部４１によりスリット４２ｂを−Ｘ方向に、すなわち光路を狭めるように調整する。

このようにスリット４２ｂによって光路が狭まり、回折格子５０の＋Ｘ方向端部に入射していたカソードルミネッセンスは遮断され、回折格子５０に進むことができず、回折格子５０での回折もイメージセンサ７０への入射も無くなる。

この際に、スリット調整部４１による調整によっては、回折格子５０の＋Ｘ方向端部に入射していた特性Ｘ線の一部も遮断され、回折格子５０に到達できなくなるが、カソードルミネッセンスを回折格子５０に到達できないように確実に遮断することにより、回折格子５０入射する特性Ｘ線やイメージセンサ７０に入射する回折Ｘ線の比率を大きくすることが可能になる。

また、図５（ｃ）に示す例では、スリット４２ｂのみを−Ｘ方向に移動させてカソードルミネッセンスを遮断するようにしているが、スリット４２ａと４２ｂとを同時に−Ｘ方向に移動させてカソードルミネッセンスを遮断するようにしてもよい。

なお、図示していないが、カソードルミネッセンスが回折格子５０の−Ｘ方向端部に入射している場合には、少なくともスリット４２ａをＸ方向に移動させて光路を狭めるよう調整することで、カソードルミネッセンスは遮断され、回折格子５０に進むことができず、回折格子５０での回折もイメージセンサ７０への入射も無くなる。

また、この第２実施形態によると、スリット部４０での調整であるので、使用する回折格子５０の種類に影響されることなく、不要なカソードルミネッセンス除去による回折格子５０へ入射する特性Ｘ線の比率を上げるという良好な効果を得ることが可能である。

また、この第２実施形態では、カソードルミネッセンスが及ぼす影響によるイメージセンサ７０上での採取スペクトルの不明瞭さによっては、測定対象である特性Ｘ線（軟Ｘ線）についての減衰をある程度許容してでもカソードルミネッセンスをスリット部４０によって積極的に除去することで、結果としてはより良好な軟Ｘ線スペクトルの検出が可能となる。

以上のスリット調整部４１によるスリット４２ａと４２ｂの調整操作は、オペレータによる手動のビスの回転送り操作、オペレータによる手動のアクチュエータやリニアモータの操作、イメージセンサ７０の回折Ｘ線の解析結果による制御部（図示せず）の自動制御、などのいずれであってもよい。

また、以上のスリット調整部４１の調整に変更が生じない場合には、ビスの回転送り操作によって調整し、そのままの状態で固定しておくことで良好な状況を保持することができる。

〈第３実施形態〉
ここで、図６と図７を参照して第３実施形態のＸ線検出システムの構成を説明する。

なお、この図６において、図１や図４と同様に、鏡筒や架台などの各部を保持するための既知の基本的部材、真空を保持する機構部分などについては省略し、実施形態の特徴部分の配置を中心に示した状態で示している。

ここで、第１実施形態の図１、第２実施形態の図４と同一部分には同一番号を付すことで、重複した説明を省略する。

なお、この第３実施形態においても、第１実施形態の調整部材３２ａ〜３２ｄを適用することが可能であるため図６中に示されているが、必須のものではない。

この図６において図１や図４と異なる部分は、回折格子５０の回折面側に所定の距離をあけて配置されるスリット６２と、イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向に、スリット６２の位置を調整するスリット調整部６１と、を更に有することを特徴とする。なお、スリット調整部６１、スリット６２によりスリット部６０を構成している。また、このスリット６２は、Ｘ線、カソードルミネッセンス、荷電粒子、中性粒子、など各種を遮断する材質で構成されることが望ましい。

なお、Ｘ線集光ミラー部３０から見て回折格子５０の後端側（イメージセンサ７０に近い側）に入射する特性Ｘ線の光線と、Ｘ線集光ミラー部３０から見て回折格子５０の先端側（Ｘ線集光ミラー部３０に近い側）で回折する回折Ｘ線の光線とが交わるポイント（以下、クロスポイント（図７（ａ）参照）と呼ぶ）を定め、回折格子５０表面とクロスポイントの間を所定の距離として、回折格子５０表面から所定の距離以遠をスリット６２で遮断できることが望ましい（図７（ｂ）参照）。

すなわち、クロスポイントにスリット６２の先端が接するようにスリット６２を配置することで、回折格子５０による回折に影響を与えずに、回折格子５０を経由しないで試料２０やＸ線集光ミラー部３０から直接イメージセンサ７０に到達する不要光（カソードルミネッセンス、回折Ｘ線とならない特性Ｘ線、荷電粒子、中性粒子、など（図７（ａ）参照））を有効に遮断することが可能になる。

なお、特性Ｘ線のエネルギーや回折格子５０の種類によって上述したクロスポイントの位置が変化するため、図７（ｂ）に示すように、スリット６２はスリット調整部６１によってＺ方向に調整可能であることが望ましい。

以上のように、回折格子５０の回折面側に所定の距離をあけてスリット６２を配置し、イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向（図７のＺ方向）に、スリット調整部６１によりスリット６２の先端位置をクロスポイントに合わせるよう調整することにより、特性Ｘ線や回折Ｘ線を阻害することなく、回折格子５０で回折する特性Ｘ線以外の各種不要光を効率的に遮断することができる。

このスリット調整部６１は、各種の移動機構あるいは駆動機構を用いることができ、リニアモータやアクチュエータを用いた電気的なものであってもよいし、外部から手動でネジの回転送り操作により調整する機械的なものであってもよい。この点は、第１実施形態や第２実施形態と同様である。

また、この第３実施形態でも、以上のスリット調整部６１の調整に変更が生じない場合には、ビスの回転送り操作によって調整し、そのままの状態で固定しておくことで良好な状況を保持することができる。

〈第４実施形態〉
ここで、図８と図９を参照して第４実施形態のＸ線検出システムの構成を説明する。

なお、この図８において、図１や図４や図６と同様に、鏡筒や架台などの各部を保持するための既知の基本的部材、真空を保持する機構部分などについては省略し、実施形態の特徴部分の配置を中心に示した状態で示している。

ここで、第１実施形態の図１、第２実施形態の図４、第２実施形態の図６と同一部分には同一番号を付すことで、重複した説明を省略する。

なお、この第４実施形態においても、第１実施形態の調整部材３２ａ〜３２ｄを適用することが可能であるため図８中に示されているが、必須のものではない。

この図８において図１や図４と異なる部分は、回折格子５０とイメージセンサ７０と間にスリット６２’を配置し、イメージセンサ７０の受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向（図８のＺ方向）に、スリット調整部６１’によりスリット６２’の位置を調整可能に構成することである。また、このスリット６２’は、Ｘ線やカソードルミネッセンスなどを遮断する材質で構成されることが望ましい。

このような構成にすることにより、図９（ａ）（ｂ）に示すように、回折格子５０で回折する特性Ｘ線以外の成分（回折格子でに到達せずに、回折格子の後ろ側に進む特性Ｘ線やカソードルミネッセンスなど）を遮断することができる。

そして、このように回折格子５０の後ろ側に進んでしまう特性Ｘ線やカソードルミネッセンスなどによって、装置内部の各種部材に反射・散乱して生成される反射光や散乱光がイメージセンサ７０に入射すること（図９（ａ）参照）を、防止することが可能になる。

なお、特性Ｘ線のエネルギーや回折格子５０の種類によって、回折Ｘ線や不要光の光路が異なるため、図９（ｂ）に示すように、スリット６２’はスリット調整部６１’によってＺ方向に調整可能であることが望ましい。これにより、回折Ｘ線の進路を阻害せずに、回折格子５０の後ろに進む特性Ｘ線などを効率的に遮断除去することができる。

なお、このスリット調整部６１’は、各種の移動機構あるいは駆動機構を用いることができ、リニアモータやアクチュエータを用いた電気的なものであってもよいし、外部から手動でネジの回転送り操作により調整する機械的なものであってもよい。この点は、第１実施形態や第２実施形態や第３実施形態と同様である。

１０ 電子線照射部
２０ 試料
３０ Ｘ線集光ミラー部
４０ スリット部
５０ 回折格子
６０ スリット部
７０ イメージセンサ

Claims (7)

1. 試料に対して電子線を照射する電子線照射部と、
   電子線が照射された前記試料から放出される特性Ｘ線を集光させて回折格子に導くＸ線集光ミラーと、
   前記Ｘ線集光ミラーの位置もしくは角度を調整するＸ線集光ミラー調整部と、
   前記Ｘ線集光ミラーにより集光された特性Ｘ線を受けて回折Ｘ線を生じさせる回折格子と、
   前記回折格子で生じた回折Ｘ線を検出するイメージセンサと、
   を有することを特徴とするＸ線検出システム。
2. 前記Ｘ線集光ミラー調整部は、前記イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向と直交する方向に光の向きを変えるよう、前記Ｘ線集光ミラーの位置もしくは角度を調整する、
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検出システム。
3. 前記Ｘ線集光ミラーと前記回折格子との間に配置されるスリットと、
   前記イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向と直交する方向に、前記スリットの位置を調整するスリット調整部と、
   を更に有することを特徴とする請求項１−２に記載のＸ線検出システム。
4. 前記回折格子の回折面側に所定の距離をあけて配置されるスリットと、
   前記イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向に、前記スリットの位置を調整するスリット調整部と、
   を更に有することを特徴とする請求項１−３のいずれか一項に記載のＸ線検出システム。
5. 前記回折格子と前記イメージセンサとの間に配置されるスリットと、
   前記イメージセンサの受光面上における回折Ｘ線のイメージのエネルギー分散方向に、前記スリットの位置を調整するスリット調整部と、
   を更に有することを特徴とする請求項１−４のいずれか一項に記載のＸ線検出システム。
6. 前記回折格子は不等間隔回折格子である、
   ことを特徴とする請求項１−５のいずれか一項に記載のＸ線検出システム。
7. 前記Ｘ線集光ミラー、前記回折格子、および前記イメージセンサは、真空ポンプで排気され、ゲートバルブを介して走査型電子顕微鏡の鏡筒に取り付けられた分光器室内に備えられる、
   ことを特徴とする請求項１−６のいずれか一項に記載のＸ線検出システム。