荷電粒子スペクトロメータおよびその検出器
荷電粒子（例えば光電子）スペクトロメータは、解析される試料の組成に関するエネルギースペクトラムを生成する第１のモード、および解析される試料の表面の荷電粒子画像を生成する第２のモードで動作可能である。検出器が、双方の動作モードで生成される荷電粒子を検出するために用いられる。スペクトロメータの動作方法は、第１と第２のどちらのモードが用いられるか選択し、検出器がそれに従って動作される工程を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、荷電粒子のスペクトロメータおよびそのようなスペクトロメータの動作の方法に関する。特に本発明は、そのようなスペクトロメータのための検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この明細書の大部分が、光電子スペクトロメータにおける本発明の用途について記述しているが、本発明は他の荷電粒子用の装置に対しても同様に適している。例えば、入力レンズ系が試料のラインイメージを描出した後、一軸が試料上のある直線に沿って配置され、他の軸が光電子のエネルギーを示す、２ｄ画像を生成するために直交方向に分散されるように動作される、半球専用アナライザシステムである。代替案では、入力レンズ系は例えばサーモＶＧ科学シータプローブでのように、試料の角度分布を描出するように動作されることができる。
【０００３】
また例えば本発明は、オージェ電子や解析される荷電粒子のような散乱イオンを用いたスペクトロメータに適用されることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
出願人により製造されている、従来技術の光電子スペクトロメータの概要が図１に示されている。装置は磁気レンズ２を含み、その上部には解析される試料４が配置されている。使用に際して、試料４はＸ線源６からのＸ線を照射され、生成された光電子はエネルギー解析部１４の導入口１２に合焦するように、荷電中和部８および静電レンズ系１０を通過する。
【０００５】
この装置は、試料４の表面の組成を解析するスペクトラムモード、および試料４の表面の拡大されたエネルギー選択光電子画像を生成する画像モードの２つの動作モードを有する。スペクトラムモードでは、光電子は半球型解析部１６を通り、一般的には各々が一組のチャネルトロンである、一対の検出器１８、２０に受信される。２組のチャネルトロンは、それにより組成が解析される、試料４の表面の組成に関するエネルギースペクトラムを装置が生成できるようにする。
【０００６】
画像モードでは、光電子はエネルギー解析部１４の半球型ミラー解析部２２を通り、一般的にはマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）検出器である、ある異なる検出器２４に受信される。マイクロチャネルプレートに受信された光電子は、さらに二次電子を生成するために用いられ、次いでそれらは燐光スクリーン上に投影される。燐光スクリーンはＣＣＤカメラにより撮影されることができ、それにより試料４の表面のエネルギー解析光電子画像が生成されることができる。画像は、ある特定の要素の分布や要素の化学的状態を表すことができる。
【０００７】
この装置は、以上に説明された、動作のそれぞれのモードに１つずつの２つの型式の検出器を必要とする、という欠点を有する。本発明は、従来技術による装置の欠点のいくつかまたはすべてを、軽減または克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、第１の実施形態では本発明は、解析される試料の組成に関するエネルギースペクトラムを生成する第１のモード、および解析される試料の表面の荷電粒子画像を生成する第２のモード、で動作可能な荷電粒子スペクトロメータであって、スペクトロメータは双方の動作モードで生成される荷電粒子を検出するために用いられる検出器を含む、荷電粒子スペクトロメータを提供する。
【０００９】
荷電粒子は、光電子、オージェ電子または試料からの他の二次電子であって良く、またはスペクトロメータがイオン散乱スペクトロスコピーに用いられた場合は、イオンであってもよい。
【００１０】
この方法により本発明は、従来技術の装置の検出器システムの複雑さを低減する。従来技術では２つの型式の検出器は同じ物理的位置に配置されることができず、使用に際して各々の検出器が検出領域の一部しか被覆できないので、本発明の検出器は従来技術の検出器の場合より、例えば光電子である荷電粒子をより広い物理的領域で受信することができる。
【００１１】
望ましくは、荷電粒子スペクトロメータは光電子スペクトロメータであり、荷電粒子画像は光電子画像であり、荷電粒子は光電子である。
【００１２】
望ましくは検出器は、使用に際して双方の動作モードで一次電子が導かれ、かつ受信された各々の一次電子に対し複数の二次電子を放出する、プレート手段（マイクロチャネルプレートのような）を含む。望ましくは検出器はまた、複数の二次電子を用いて遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第１の方向の一次電子の位置を計算することができる、第１の遅延線手段を含む。より望ましくは検出器はまた、複数の二次電子を用いて第２の遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第２の方向の一次電子の位置を計算することができる、第２の遅延線手段を含む。
【００１３】
実際上この型式の検出器は、従来技術に記載される燐光スクリーンおよびＣＣＤ検出器の一部を置換する。これは、プレート手段上の各々の一次電子の位置が、より正確に決定されることを可能にする。
【００１４】
望ましくは、第１と第２の方向は、例えばプレート手段上のＸ軸およびＹ軸を効果的に定義する、直交したものである。
【００１５】
ある実施形態ではスペクトロメータは、検出器の製造上の不完全および／または遅延線の間の電気的な混信に起因するノイズのような、不要な信号を削減または除去するために、１つまたは双方の遅延線から受信した信号を処理する第２の信号処理手段（以上に言及した信号処理手段とは別個であるかまたはその一部である）を含む。
【００１６】
望ましくはスペクトロメータは、その動作を制御し、２つのモードのいずれを動作させるかユーザが選択できるようにする、制御手段を含む。望ましくは制御手段は、スペクトロメータのスペクトラムモードでの動作中に、遅延線手段の１つのみからの信号を信号処理手段が利用するように、信号処理手段を制御する。
【００１７】
加えてまたはその代わりに、制御手段はスペクトロメータの画像モードでの動作中に、第１と第２の双方の遅延線手段からの信号を信号処理手段が利用するように、信号処理手段を制御してもよいし、望ましくは時間差がより正確に測定されるように、一対のパルスの各々の１つの間の時間を伸長することにより、制御手段が電気パルスの計時測定の精度を向上させるさらなる処理手段を含んでもよい。
【００１８】
他の実施形態では本発明は、以上に記述したいずれかまたは全ての特徴を含む、荷電粒子スペクトロメータ用の検出器を提供する。
【００１９】
さらに別の実施形態では本発明は、以上に記述した荷電粒子スペクトロメータの動作方法であって、２つのどちらのモードが用いられるか選択し、検出器がそれに従って動作される工程を含む方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態が、添付の図面を参照しつつ以下に記述される。
【００２１】
図２は、その基本的な動作においては図１に示される装置とほぼ同等の、ＸＰＳ（Ｘ線光電子スペクトロメータ）の概要図である。装置の同じである部分には、同一の参照番号が用いられている。主要な差異は、用いられている検出器による。
【００２２】
図２のスペクトロメータは、スペクトロメータの動作の２つのモード、即ちスペクトラムモードおよび画像モードの双方に使用することができる、単一の検出器ユニット３０を含んでいる。いくつかの実施形態では検出器プレート３０は１つのマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）であり、他のいくつかの実施形態では３つまたはそれ以上のような、複数のマイクロチャネルプレートである。
【００２３】
検出器プレート３０の付近には、一対の遅延線３２、３４が配置されているが、それ以上または以下の遅延線が用いられてもよい。検出器プレート３０および遅延線３２、３４は共に、この装置の検出器を構成し、この検出器は以上に記述された従来技術の装置とは異なり、画像およびスペクトロスコピーの双方に使用可能である。
【００２４】
図３は、検出器の一部の動作を概略の形式で示す。動作のどちらかのモードの使用において、装置からの一次電子はマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）４０を打撃する。図３では、マイクロチャネルプレート４０を打撃する単一の電子４２が、模式的に示される。ＭＣＰのような検出器プレートの動作は、二次電子の「シャワー」４４を生成するために、単一の電子を大きな倍率（例えば１０７）で増幅することである。電子のシャワー４４が遅延線４６上に落ちたりそれを打撃したりするように、適切な位置に遅延線が配置される。この実施形態に示されるように、検出器プレートの全領域または実質的に全領域をカバーするように、また望ましくはラインの延伸部が並行または実質的に並行になるように蛇行させて、遅延線４６は配置される。しかしながら、螺旋状に巻かれた遅延線を形成するように、前のものの周りに遅延線を巻くことにより生成されるような、遅延線の他の配置が可能である。
【００２５】
この方法では、遅延線４６の延伸部は検出器プレートのある選ばれた軸に垂直に並べて配置される。この例では、遅延線４６は「Ｘ」軸として示されるものに垂直に配置されており、そのためにこの遅延線は「Ｘ」遅延線と呼ばれる。
【００２６】
遅延線４６の機能は、それを打撃する二次電子のシャワーが、遅延線に沿ったそれぞれの異なる方向に伝搬する、即ち１つのパルス５０が第１の端部５２に向かって伝搬し、第２のパルス４８は第２の端部５４に向かって伝搬する、一対のパルス４８、５０を生成することである。遅延線の両端は信号処理手段に接続され、信号処理手段はパルス４８、５０を受領して、図３に模式的に示される、それらの受領時間の間の時間差を計算する。この時間差は、遅延線４６上のシャワー４４の点または原点５６、または少なくとも「Ｘ」方向のその座標が計算できるようにする。これは一次電子４２が検出器プレートを打撃した位置と関連しており、したがって「Ｘ」方向のその電子の位置が決定されることができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では検出器は、以上に記述されたように機能するがしかしながら異なる方法で配置された、第２の遅延線を含んでもよい。望ましくは第２の遅延線は、「Ｘ」軸とは異なる軸に垂直にその延伸部が置かれるように、かつより望ましくは、その異なる軸は「Ｘ」軸に垂直、例えば図３に示される「Ｙ」軸であるように配置される。この方法により、一次電子４２の位置は２つの軸に関して決定されることができ、即ち検出器プレート上のその正確な位置がスペクトロメータの動作モードに依存してもし必要であれば知ることができる。特定の要素に対してデータが直ちに利用可能でない場合に、データ書き込み期間中にスペースを予約するために用いられる。第２の遅延線５８が図３に示され、それは「Ｙ」軸として示されるものに垂直に置かれ、したがってこの第２の遅延線は「Ｙ」遅延線と呼ばれる。
【００２８】
他の遅延線の配置が可能であり、遅延線の延伸部が検出器プレートの選択された軸に並行に置かれるように配置されても良い。例えば、「Ｘ」遅延線の延伸部が「Ｘ」軸に並行に置かれ、「Ｙ」遅延線の延伸部が「Ｙ」軸に並行に置かれてもよく、ここで「Ｘ」遅延線は二次電子のシャワーの「Ｘ」方向の座標が計算できるようにし、「Ｙ」遅延線はシャワーの「Ｙ」方向の座標が計算できるようにする。
【００２９】
本発明の一態様のスペクトロメータは、以上に言及した２つの異なるモード、スペクトラムモードおよび画像モード、のどちらででも動作可能である。図４は、双方のモードでの動作の全体図を示す、フローチャートである。図に見られるように、スペクトラムモードでは検出器による１つの次元のみの読み出しが必要とされ、したがって検出器の一部のみが用いられる。以上に記述した一対の遅延線を用いた検出器の実施形態では、例えば図３に示されるような「Ｘ」遅延線４６である、一方の遅延線から受領される信号のみで、信号処理手段が動作することを意味する。このことはまた、図５で詳細に示される。
【００３０】
図４はまた、検出器の２つの次元からのデータが必要である、画像モードのスペクトロメータの動作も示す。以上に記述した一対の遅延線を用いた検出器の実施形態では、検出器上の一次電子の位置を決定するために先に記述したような、双方の遅延線の出力が信号処理手段により用いられることを意味する。
【００３１】
検出器プレート上に落下した光電子のエネルギーの測定を決定するために、単一の遅延線６０がいかに用いられるかを、図５は模式的に示す。スペクトロメータの動作の性質により、電子が打撃する検出器プレートの「Ｘ」軸に沿った距離が遠くなるほど、そのエネルギーは大きくなる。以上に説明したように、遅延線６０がこの「Ｘ」方向の電子の打撃位置を決定するために用いられる。このモードでは、各々の遅延線上の一対のパルスの間の時間差の計算に利用される時間分解能を強調するために、１つまたは複数の「時間伸長機」が用いられてもよい。
【００３２】
１次元単一遅延線モードでは時間分解能を強調する必要がないために、このモードでは伸長機は必要とされない。このモードでは一般的にカウントレートを極大化することがより重要であり、時間伸長機は各々のイベントに対する必要な収得時間を延長するので、イベントが処理されることができる最大レートをむしろ伸長機は低下させる。しかしながら強調された分解能が必要とされる用途では、時間伸長機を用いることが望ましい。
【００３３】
図６は、画像モードでの検出器の一部の動作を模式的な形式で示す。「Ｘ」遅延線７６および「Ｙ」遅延線７８を打撃する二次電子の「シャワー」７４が、模式的に示される。図６に示されるように、遅延線７６の延伸部は「Ｘ」軸に垂直に置かれ、遅延線７８の延伸部は「Ｙ」軸に垂直に置かれている。二次電子７４のシャワーは各々の遅延線に一対のパルスを生成し、パルスは遅延線の異なる端部に伝搬する。遅延線の端部は、パルスを受領して遅延線上のシャワーの点または原点７０を計算する、信号処理手段に接続される。「Ｘ」遅延線７６内のパルスは、「Ｘ」方向のこの遅延線の上のシャワー７４の座標を信号処理手段が決定できるようにし、「Ｙ」遅延線７８内のパルスは、「Ｙ」方向の「Ｙ」遅延線の上のシャワーの座標を信号処理手段が決定できるようにする。このようにして光電子画像７２が生成され、それはスペクトロメータ内の試料表面の拡大された光電子画像である。
【００３４】
検出器のエレクトロニクスの詳細な実施形態は、２つの動作モードを説明するために以下に記述される。
【００３５】
検出器上の電子の打撃位置は、エレクトロニクスシステムを用いて決定される。
【００３６】
ある電子が検出器マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）の前面を打撃すると、二次電子のなだれが生成されるので、ＭＣＰの電力供給部から電流パルスが生成される。この電流パルスは、抵抗を通して電圧パルスとして検出される。望ましくは増幅の後に、予め定められた閾値をこのパルスが超えていれば、例えば定比率判別機（ＣＦＤ）を用いて、ＥＣＬ（エミッタ結合論理）「スタート」パルスが生成される。ＣＦＤは単純な閾値検出器よりもむしろ用いられるので、ＥＣＬ信号のタイミングは電圧パルスのピークに関連し、パルスの振幅とは独立である。他の型式の論理インターフェイスが用いられてもよい。
【００３７】
この論理インターフェイスは、信号処理エレクトロニクス部品の型式を記述する。ＥＣＬは１つの型式であり、他の型式は例えば低電圧作動信号動作（ＬＶＤＳ）または低電圧正ＥＣＬ（ＬＶＰＥＣＬ）である。ＣＦＤ機能は、上記の「論理インターフェイス」標準のいずれによっても実行される。
【００３８】
ＭＣＰの後方から離れていく電子雲は検出器のワイヤを打撃し、それぞれの電流パルスは各々の検出器ワイヤの両端に伝搬する。それらは例えば抵抗を通して電圧パルスとして検出され、増幅されて望ましくは以上のようにＣＦＤを用いてＥＣＬ「ストップ」パルスが生成される。検出器上の電子の打撃位置は、位置測定エレクトロニクスを用いて、スタートパルスとストップパルスの間のタイミングにより決定されることができる。各々のワイヤに対する２つの時間の間の差は、ワイヤの中心からの打撃位置の距離を表す。各々のワイヤに対する２つの時間の和は、一定であるべきであり、このことが二重の打撃の検出と廃棄に用いることができる。
【００３９】
スタートからストップまでの期間を測定するために、位置測定エレクトロニクスは、例えばマルチチャネルタイム−デジタル変換器（ＴＤＣ）集積回路を用いる。無効な測定の原因になるスプリアスなストップパルスを防止するために、ストップパルスはスタートパルスの回路への到着によりイネーブルされる。最大のスタートからストップへの期間内にストップパルスが受信されない場合、回路をリセットするためにタイムアウト期間が用いられてもよい。この例では、有効なＥＣＬ信号が正のＥＣＬ（ＰＥＣＬ）に変換され、ＴＤＣの入力に送られる。一般的にはＴＤＣは、スタートからストップまでの期間に５００ｐｓの分解能を可能にする。
【００４０】
以上に記述したようにエレクトロニクスは、１次元モードと２次元モードの２つの動作モードを有する。１次元モードでは、単一の検出器巻き線のみからのストップパルスが用いられる。このモードでは、一般的にはＴＤＣの５００ｐｓの分解能で充分であるが、高いＴＤＣスループットが望ましい。これは、例えば４つである、複数のＴＤＣの各々へスタートパルスおよびストップパルスを交互に多重化することにより達成される。ハードウェアの状態マシンの制御下で、あるデバイスがあるイベントを計時している間に、他のデバイスは例えばＦＩＦＯ（「先入れ先出し」）である記憶デバイスにそれらのデータを出力する異なる段階にある。次に処理のために、時間がＦＩＦＯからデジタル信号処理器（ＤＳＰ）に読み出される。
【００４１】
二次元モードでは、双方の検出器巻き線からの信号が用いられる。このモードでは時間伸長回路を用いて、一般的には５０ｐｓの改善された時間分解能が得られている。ある実施例では、時間伸長回路の動作に先立って、ある設定された電圧にコンデンサが充電される。スタートからストップまでの期間に、ある固定された定電流を用いて、コンデンサの電圧が初期電圧のわずかに下の閾値とクロスして、スタートからストップまでの期間の終了まで負に増加し続けるように、コンデンサが負に充電される。この期間の終りに、より低い定電流を用いて初期電圧までより遅い割合で、コンデンサが正に充電される。コンデンサの電圧が閾値電圧とクロスすると、より高速のコンパレータがストップ信号を生成し、信号はＴＤＣに送られる。伸長された時間の量は、放電電流と充電電流の比により決定される。
【００４２】
二次元モードではスループットはより低いことが求められるので、時間の伸長と２つではなく４つの値をＴＤＣから読み出す必要性は、スループットの問題を生じさせない。ＴＤＣの間の製造過程での差異やその他の原因に由来する、小さなタイミングのズレの差を除去するために、このモードで単一のＴＤＣを用いることが同様に可能である。
【００４３】
遅延線検出器を用いて得られる画像は、かすかな横や縦の線として表われる、歪みを含んでいることがある。これらは、検出器の構造の不完全性および／または４つのストップ信号の間の電子的な混信に由来する、と考えられる。本発明は、これらの偽像を削減する較正方法を用いてもよい。
【００４４】
これらの線は、電子のイベントが画像内のそれらの位置に依存して、真実の位置からわずかに「移動する」検出器システムに由来すると考えられ、水平（Ｘ）位置のエラーは垂直（Ｙ）位置には独立であり、その逆も正しい。画像が明るすぎる場所では、電子のイベントは互いに離間しようとし、画像が充分明るくない場所では、電子のイベントは互いに近接しようとする。各々の電子のイベントの位置は、ＸとＹに対して独立に補正されることができる。較正は、各々のＸおよびＹに対する位置調整を含む、２つのテーブルからなる。
【００４５】
このプロセスは空間の分解能を僅かにロスさせるが、調整はわずかなので分解能のロスは機器の分解能と比較すると多くはない。画像の強度には影響がないので、電子のイベントの総数は変わらない。較正テーブルは、荷電粒子で一様に照明された検出器により得られる、基準画像を用いて生成される。
【００４６】
ある画像のＸ位置較正テーブルを生成するための、プロセスが以下に記述される。Ｙに対するプロセスは、同様である。一例として、画像は縦×横が５００ポイント×５００ポイントであると仮定される。基準画像は、０から４９９の範囲のＸおよびＹ座標のリストからなる。電子のイベントの総数は、実際的な限り充分多くあるべきで、一般的には数百万である。
１．各々のＸ位置（Ｙ位置には関わらない）における電子のイベントの総数が計算され、５００の強度の列を与える。各々の要素は、画像の垂直線の合計強度を表す。
２．強度のリストは、各々の強度を全強度の平均で割ることにより規格化され、１．０が差し引かれる。これはゼロに近い、正または負の値のリストを与え、各々の位置における強度の誤差を表す。
３．位置調整の較正テーブルは、以下のように誘導される。
・第１の点（座標値０）に対する位置調整は、第１の点に対する強度誤差の半分に設定される。
・第２の点から始まり歩進する他の全ての点に対する位置調整は、最後の点を除き前の点の位置調整に現在の点と前の点の強度誤差の平均を足すことで設定される。
・最後の点（座標値４９９）に対する位置調整は、前の点（座標値４９８）の位置調整に最後の点の強度誤差の半分を足すことで設定される。
【００４７】
各々の電子のイベントに対する座標は、Ｘ座標に適切なＸ位置調整を、Ｙ座標に適切なＹ位置調整を、それぞれ足すことにより調整される。この操作は、いくつかの座標が０．０以下であるかまたは４９９．０より大きい、整数ではなく実数である座標を構成する。
【００４８】
座標値を整数に変換することが、しばしば必要である。較正の補正が一般的に１．０より小さいので、座標値を整数にするために単純に切り捨て／切り上げをすることは、受け入れ可能な結果を与えない。座標値を整数に変換するために、端数の部分の大きさに応じて、確率的には切り上げである、ランダムに切り上げまたは切り捨てる、アルゴリズムが用いられる。これは各々の座標値に０．０から０．９９９９９９９の間のランダムな数を足し、次に整数に切り捨てることにより行われる。
【００４９】
図７は、いくつかの追加の電極を含む、遅延線アノードアセンブリの図を示す。これらは、ＭＣＰにより放射される電子雲に対する、平面矩形コレクタプレート（８０）であり、ある１つの方向に沿った電子のイベントの位置を検出するための遅延線の１つの代わり（または同時）に用いられることができる。
【００５０】
プレート（８０）は、遅延線巻き線（この図は示されておらず、半円形の遅延線ガイド（８２）のみが示されている）の背後に備えられ、ＭＣＰにより放出された電荷は、遅延線巻き線と分離されたアノードの相対電位を変化させることにより、優先的に集められる。各々の遅延線が対応するプレートのアレイを有するように、プレートの第２のアレイが付加されることができる。
【００５１】
プレート（８０）は、各々が別個の増幅器弁別器カウンタチャネルに接続されることができる。ある程度の高いカウントレートの用途のための検出器よりも、より高い全体カウントレートで記録できる、という利点をそれらは有するが、位置の分解能はより低くなる（分解能はそれぞれのプレートのサイズにより決定される）。遅延線検出器システム（ラインの両端でパルスを計時する）は、毎秒数百万イベントに限定される。スペクトロメータのいくつかの信号源は、例えば１０倍の信号レベルを生成することができるので、この場合分離された不連続のアノードを用いるこの第３の動作モードは、適切である。
【００５２】
上記の実施形態は本発明の例として意図されており、当業者には容易に明らかである、これらの実施形態の変形と修正が想到され、本発明の範囲を逸脱することなくなされうる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来技術の光電子スペクトロメータを示す概要図である。
【図２】本発明に従う、光電子スペクトロメータを示す概要図である。
【図３】本発明のある実施形態に従う、検出器の一部を示す概要図である。
【図４】本発明のある実施形態に従う、スペクトロメータの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明のある実施形態に従う、スペクトロスコピーまたはスペクトラムモードの検出器の動作を示す概要図である。
【図６】本発明のある実施形態に従いかつその動作が画像モードの、検出器の一部を示す概要図である。
【図７】さらなる遅延線アノードアセンブリを示す概要図である。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、荷電粒子のスペクトロメータおよびそのようなスペクトロメータの動作の方法に関する。特に本発明は、そのようなスペクトロメータのための検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この明細書の大部分が、光電子スペクトロメータにおける本発明の用途について記述しているが、本発明は他の荷電粒子用の装置に対しても同様に適している。例えば、入力レンズ系が試料のラインイメージを描出した後、一軸が試料上のある直線に沿って配置され、他の軸が光電子のエネルギーを示す、２ｄ画像を生成するために直交方向に分散されるように動作される、半球専用アナライザシステムである。代替案では、入力レンズ系は例えばサーモＶＧ科学シータプローブでのように、試料の角度分布を描出するように動作されることができる。
【０００３】
また例えば本発明は、オージェ電子や解析される荷電粒子のような散乱イオンを用いたスペクトロメータに適用されることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
出願人により製造されている、従来技術の光電子スペクトロメータの概要が図１に示されている。装置は磁気レンズ２を含み、その上部には解析される試料４が配置されている。使用に際して、試料４はＸ線源６からのＸ線を照射され、生成された光電子はエネルギー解析部１４の導入口１２に合焦するように、荷電中和部８および静電レンズ系１０を通過する。
【０００５】
この装置は、試料４の表面の組成を解析するスペクトラムモード、および試料４の表面の拡大されたエネルギー選択光電子画像を生成する画像モードの２つの動作モードを有する。スペクトラムモードでは、光電子は半球型解析部１６を通り、一般的には各々が一組のチャネルトロンである、一対の検出器１８、２０に受信される。２組のチャネルトロンは、それにより組成が解析される、試料４の表面の組成に関するエネルギースペクトラムを装置が生成できるようにする。
【０００６】
画像モードでは、光電子はエネルギー解析部１４の半球型ミラー解析部２２を通り、一般的にはマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）検出器である、ある異なる検出器２４に受信される。マイクロチャネルプレートに受信された光電子は、さらに二次電子を生成するために用いられ、次いでそれらは燐光スクリーン上に投影される。燐光スクリーンはＣＣＤカメラにより撮影されることができ、それにより試料４の表面のエネルギー解析光電子画像が生成されることができる。画像は、ある特定の要素の分布や要素の化学的状態を表すことができる。
【０００７】
この装置は、以上に説明された、動作のそれぞれのモードに１つずつの２つの型式の検出器を必要とする、という欠点を有する。本発明は、従来技術による装置の欠点のいくつかまたはすべてを、軽減または克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、第１の実施形態では本発明は、解析される試料の組成に関するエネルギースペクトラムを生成する第１のモード、および解析される試料の表面の荷電粒子画像を生成する第２のモード、で動作可能な荷電粒子スペクトロメータであって、スペクトロメータは双方の動作モードで生成される荷電粒子を検出するために用いられる検出器を含む、荷電粒子スペクトロメータを提供する。
【０００９】
荷電粒子は、光電子、オージェ電子または試料からの他の二次電子であって良く、またはスペクトロメータがイオン散乱スペクトロスコピーに用いられた場合は、イオンであってもよい。
【００１０】
この方法により本発明は、従来技術の装置の検出器システムの複雑さを低減する。従来技術では２つの型式の検出器は同じ物理的位置に配置されることができず、使用に際して各々の検出器が検出領域の一部しか被覆できないので、本発明の検出器は従来技術の検出器の場合より、例えば光電子である荷電粒子をより広い物理的領域で受信することができる。
【００１１】
望ましくは、荷電粒子スペクトロメータは光電子スペクトロメータであり、荷電粒子画像は光電子画像であり、荷電粒子は光電子である。
【００１２】
望ましくは検出器は、使用に際して双方の動作モードで一次電子が導かれ、かつ受信された各々の一次電子に対し複数の二次電子を放出する、プレート手段（マイクロチャネルプレートのような）を含む。望ましくは検出器はまた、複数の二次電子を用いて遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第１の方向の一次電子の位置を計算することができる、第１の遅延線手段を含む。より望ましくは検出器はまた、複数の二次電子を用いて第２の遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第２の方向の一次電子の位置を計算することができる、第２の遅延線手段を含む。
【００１３】
実際上この型式の検出器は、従来技術に記載される燐光スクリーンおよびＣＣＤ検出器の一部を置換する。これは、プレート手段上の各々の一次電子の位置が、より正確に決定されることを可能にする。
【００１４】
望ましくは、第１と第２の方向は、例えばプレート手段上のＸ軸およびＹ軸を効果的に定義する、直交したものである。
【００１５】
ある実施形態ではスペクトロメータは、検出器の製造上の不完全および／または遅延線の間の電気的な混信に起因するノイズのような、不要な信号を削減または除去するために、１つまたは双方の遅延線から受信した信号を処理する第２の信号処理手段（以上に言及した信号処理手段とは別個であるかまたはその一部である）を含む。
【００１６】
望ましくはスペクトロメータは、その動作を制御し、２つのモードのいずれを動作させるかユーザが選択できるようにする、制御手段を含む。望ましくは制御手段は、スペクトロメータのスペクトラムモードでの動作中に、遅延線手段の１つのみからの信号を信号処理手段が利用するように、信号処理手段を制御する。
【００１７】
加えてまたはその代わりに、制御手段はスペクトロメータの画像モードでの動作中に、第１と第２の双方の遅延線手段からの信号を信号処理手段が利用するように、信号処理手段を制御してもよいし、望ましくは時間差がより正確に測定されるように、一対のパルスの各々の１つの間の時間を伸長することにより、制御手段が電気パルスの計時測定の精度を向上させるさらなる処理手段を含んでもよい。
【００１８】
他の実施形態では本発明は、以上に記述したいずれかまたは全ての特徴を含む、荷電粒子スペクトロメータ用の検出器を提供する。
【００１９】
さらに別の実施形態では本発明は、以上に記述した荷電粒子スペクトロメータの動作方法であって、２つのどちらのモードが用いられるか選択し、検出器がそれに従って動作される工程を含む方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態が、添付の図面を参照しつつ以下に記述される。
【００２１】
図２は、その基本的な動作においては図１に示される装置とほぼ同等の、ＸＰＳ（Ｘ線光電子スペクトロメータ）の概要図である。装置の同じである部分には、同一の参照番号が用いられている。主要な差異は、用いられている検出器による。
【００２２】
図２のスペクトロメータは、スペクトロメータの動作の２つのモード、即ちスペクトラムモードおよび画像モードの双方に使用することができる、単一の検出器ユニット３０を含んでいる。いくつかの実施形態では検出器プレート３０は１つのマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）であり、他のいくつかの実施形態では３つまたはそれ以上のような、複数のマイクロチャネルプレートである。
【００２３】
検出器プレート３０の付近には、一対の遅延線３２、３４が配置されているが、それ以上または以下の遅延線が用いられてもよい。検出器プレート３０および遅延線３２、３４は共に、この装置の検出器を構成し、この検出器は以上に記述された従来技術の装置とは異なり、画像およびスペクトロスコピーの双方に使用可能である。
【００２４】
図３は、検出器の一部の動作を概略の形式で示す。動作のどちらかのモードの使用において、装置からの一次電子はマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）４０を打撃する。図３では、マイクロチャネルプレート４０を打撃する単一の電子４２が、模式的に示される。ＭＣＰのような検出器プレートの動作は、二次電子の「シャワー」４４を生成するために、単一の電子を大きな倍率（例えば１０７）で増幅することである。電子のシャワー４４が遅延線４６上に落ちたりそれを打撃したりするように、適切な位置に遅延線が配置される。この実施形態に示されるように、検出器プレートの全領域または実質的に全領域をカバーするように、また望ましくはラインの延伸部が並行または実質的に並行になるように蛇行させて、遅延線４６は配置される。しかしながら、螺旋状に巻かれた遅延線を形成するように、前のものの周りに遅延線を巻くことにより生成されるような、遅延線の他の配置が可能である。
【００２５】
この方法では、遅延線４６の延伸部は検出器プレートのある選ばれた軸に垂直に並べて配置される。この例では、遅延線４６は「Ｘ」軸として示されるものに垂直に配置されており、そのためにこの遅延線は「Ｘ」遅延線と呼ばれる。
【００２６】
遅延線４６の機能は、それを打撃する二次電子のシャワーが、遅延線に沿ったそれぞれの異なる方向に伝搬する、即ち１つのパルス５０が第１の端部５２に向かって伝搬し、第２のパルス４８は第２の端部５４に向かって伝搬する、一対のパルス４８、５０を生成することである。遅延線の両端は信号処理手段に接続され、信号処理手段はパルス４８、５０を受領して、図３に模式的に示される、それらの受領時間の間の時間差を計算する。この時間差は、遅延線４６上のシャワー４４の点または原点５６、または少なくとも「Ｘ」方向のその座標が計算できるようにする。これは一次電子４２が検出器プレートを打撃した位置と関連しており、したがって「Ｘ」方向のその電子の位置が決定されることができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では検出器は、以上に記述されたように機能するがしかしながら異なる方法で配置された、第２の遅延線を含んでもよい。望ましくは第２の遅延線は、「Ｘ」軸とは異なる軸に垂直にその延伸部が置かれるように、かつより望ましくは、その異なる軸は「Ｘ」軸に垂直、例えば図３に示される「Ｙ」軸であるように配置される。この方法により、一次電子４２の位置は２つの軸に関して決定されることができ、即ち検出器プレート上のその正確な位置がスペクトロメータの動作モードに依存してもし必要であれば知ることができる。特定の要素に対してデータが直ちに利用可能でない場合に、データ書き込み期間中にスペースを予約するために用いられる。第２の遅延線５８が図３に示され、それは「Ｙ」軸として示されるものに垂直に置かれ、したがってこの第２の遅延線は「Ｙ」遅延線と呼ばれる。
【００２８】
他の遅延線の配置が可能であり、遅延線の延伸部が検出器プレートの選択された軸に並行に置かれるように配置されても良い。例えば、「Ｘ」遅延線の延伸部が「Ｘ」軸に並行に置かれ、「Ｙ」遅延線の延伸部が「Ｙ」軸に並行に置かれてもよく、ここで「Ｘ」遅延線は二次電子のシャワーの「Ｘ」方向の座標が計算できるようにし、「Ｙ」遅延線はシャワーの「Ｙ」方向の座標が計算できるようにする。
【００２９】
本発明の一態様のスペクトロメータは、以上に言及した２つの異なるモード、スペクトラムモードおよび画像モード、のどちらででも動作可能である。図４は、双方のモードでの動作の全体図を示す、フローチャートである。図に見られるように、スペクトラムモードでは検出器による１つの次元のみの読み出しが必要とされ、したがって検出器の一部のみが用いられる。以上に記述した一対の遅延線を用いた検出器の実施形態では、例えば図３に示されるような「Ｘ」遅延線４６である、一方の遅延線から受領される信号のみで、信号処理手段が動作することを意味する。このことはまた、図５で詳細に示される。
【００３０】
図４はまた、検出器の２つの次元からのデータが必要である、画像モードのスペクトロメータの動作も示す。以上に記述した一対の遅延線を用いた検出器の実施形態では、検出器上の一次電子の位置を決定するために先に記述したような、双方の遅延線の出力が信号処理手段により用いられることを意味する。
【００３１】
検出器プレート上に落下した光電子のエネルギーの測定を決定するために、単一の遅延線６０がいかに用いられるかを、図５は模式的に示す。スペクトロメータの動作の性質により、電子が打撃する検出器プレートの「Ｘ」軸に沿った距離が遠くなるほど、そのエネルギーは大きくなる。以上に説明したように、遅延線６０がこの「Ｘ」方向の電子の打撃位置を決定するために用いられる。このモードでは、各々の遅延線上の一対のパルスの間の時間差の計算に利用される時間分解能を強調するために、１つまたは複数の「時間伸長機」が用いられてもよい。
【００３２】
１次元単一遅延線モードでは時間分解能を強調する必要がないために、このモードでは伸長機は必要とされない。このモードでは一般的にカウントレートを極大化することがより重要であり、時間伸長機は各々のイベントに対する必要な収得時間を延長するので、イベントが処理されることができる最大レートをむしろ伸長機は低下させる。しかしながら強調された分解能が必要とされる用途では、時間伸長機を用いることが望ましい。
【００３３】
図６は、画像モードでの検出器の一部の動作を模式的な形式で示す。「Ｘ」遅延線７６および「Ｙ」遅延線７８を打撃する二次電子の「シャワー」７４が、模式的に示される。図６に示されるように、遅延線７６の延伸部は「Ｘ」軸に垂直に置かれ、遅延線７８の延伸部は「Ｙ」軸に垂直に置かれている。二次電子７４のシャワーは各々の遅延線に一対のパルスを生成し、パルスは遅延線の異なる端部に伝搬する。遅延線の端部は、パルスを受領して遅延線上のシャワーの点または原点７０を計算する、信号処理手段に接続される。「Ｘ」遅延線７６内のパルスは、「Ｘ」方向のこの遅延線の上のシャワー７４の座標を信号処理手段が決定できるようにし、「Ｙ」遅延線７８内のパルスは、「Ｙ」方向の「Ｙ」遅延線の上のシャワーの座標を信号処理手段が決定できるようにする。このようにして光電子画像７２が生成され、それはスペクトロメータ内の試料表面の拡大された光電子画像である。
【００３４】
検出器のエレクトロニクスの詳細な実施形態は、２つの動作モードを説明するために以下に記述される。
【００３５】
検出器上の電子の打撃位置は、エレクトロニクスシステムを用いて決定される。
【００３６】
ある電子が検出器マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）の前面を打撃すると、二次電子のなだれが生成されるので、ＭＣＰの電力供給部から電流パルスが生成される。この電流パルスは、抵抗を通して電圧パルスとして検出される。望ましくは増幅の後に、予め定められた閾値をこのパルスが超えていれば、例えば定比率判別機（ＣＦＤ）を用いて、ＥＣＬ（エミッタ結合論理）「スタート」パルスが生成される。ＣＦＤは単純な閾値検出器よりもむしろ用いられるので、ＥＣＬ信号のタイミングは電圧パルスのピークに関連し、パルスの振幅とは独立である。他の型式の論理インターフェイスが用いられてもよい。
【００３７】
この論理インターフェイスは、信号処理エレクトロニクス部品の型式を記述する。ＥＣＬは１つの型式であり、他の型式は例えば低電圧作動信号動作（ＬＶＤＳ）または低電圧正ＥＣＬ（ＬＶＰＥＣＬ）である。ＣＦＤ機能は、上記の「論理インターフェイス」標準のいずれによっても実行される。
【００３８】
ＭＣＰの後方から離れていく電子雲は検出器のワイヤを打撃し、それぞれの電流パルスは各々の検出器ワイヤの両端に伝搬する。それらは例えば抵抗を通して電圧パルスとして検出され、増幅されて望ましくは以上のようにＣＦＤを用いてＥＣＬ「ストップ」パルスが生成される。検出器上の電子の打撃位置は、位置測定エレクトロニクスを用いて、スタートパルスとストップパルスの間のタイミングにより決定されることができる。各々のワイヤに対する２つの時間の間の差は、ワイヤの中心からの打撃位置の距離を表す。各々のワイヤに対する２つの時間の和は、一定であるべきであり、このことが二重の打撃の検出と廃棄に用いることができる。
【００３９】
スタートからストップまでの期間を測定するために、位置測定エレクトロニクスは、例えばマルチチャネルタイム−デジタル変換器（ＴＤＣ）集積回路を用いる。無効な測定の原因になるスプリアスなストップパルスを防止するために、ストップパルスはスタートパルスの回路への到着によりイネーブルされる。最大のスタートからストップへの期間内にストップパルスが受信されない場合、回路をリセットするためにタイムアウト期間が用いられてもよい。この例では、有効なＥＣＬ信号が正のＥＣＬ（ＰＥＣＬ）に変換され、ＴＤＣの入力に送られる。一般的にはＴＤＣは、スタートからストップまでの期間に５００ｐｓの分解能を可能にする。
【００４０】
以上に記述したようにエレクトロニクスは、１次元モードと２次元モードの２つの動作モードを有する。１次元モードでは、単一の検出器巻き線のみからのストップパルスが用いられる。このモードでは、一般的にはＴＤＣの５００ｐｓの分解能で充分であるが、高いＴＤＣスループットが望ましい。これは、例えば４つである、複数のＴＤＣの各々へスタートパルスおよびストップパルスを交互に多重化することにより達成される。ハードウェアの状態マシンの制御下で、あるデバイスがあるイベントを計時している間に、他のデバイスは例えばＦＩＦＯ（「先入れ先出し」）である記憶デバイスにそれらのデータを出力する異なる段階にある。次に処理のために、時間がＦＩＦＯからデジタル信号処理器（ＤＳＰ）に読み出される。
【００４１】
二次元モードでは、双方の検出器巻き線からの信号が用いられる。このモードでは時間伸長回路を用いて、一般的には５０ｐｓの改善された時間分解能が得られている。ある実施例では、時間伸長回路の動作に先立って、ある設定された電圧にコンデンサが充電される。スタートからストップまでの期間に、ある固定された定電流を用いて、コンデンサの電圧が初期電圧のわずかに下の閾値とクロスして、スタートからストップまでの期間の終了まで負に増加し続けるように、コンデンサが負に充電される。この期間の終りに、より低い定電流を用いて初期電圧までより遅い割合で、コンデンサが正に充電される。コンデンサの電圧が閾値電圧とクロスすると、より高速のコンパレータがストップ信号を生成し、信号はＴＤＣに送られる。伸長された時間の量は、放電電流と充電電流の比により決定される。
【００４２】
二次元モードではスループットはより低いことが求められるので、時間の伸長と２つではなく４つの値をＴＤＣから読み出す必要性は、スループットの問題を生じさせない。ＴＤＣの間の製造過程での差異やその他の原因に由来する、小さなタイミングのズレの差を除去するために、このモードで単一のＴＤＣを用いることが同様に可能である。
【００４３】
遅延線検出器を用いて得られる画像は、かすかな横や縦の線として表われる、歪みを含んでいることがある。これらは、検出器の構造の不完全性および／または４つのストップ信号の間の電子的な混信に由来する、と考えられる。本発明は、これらの偽像を削減する較正方法を用いてもよい。
【００４４】
これらの線は、電子のイベントが画像内のそれらの位置に依存して、真実の位置からわずかに「移動する」検出器システムに由来すると考えられ、水平（Ｘ）位置のエラーは垂直（Ｙ）位置には独立であり、その逆も正しい。画像が明るすぎる場所では、電子のイベントは互いに離間しようとし、画像が充分明るくない場所では、電子のイベントは互いに近接しようとする。各々の電子のイベントの位置は、ＸとＹに対して独立に補正されることができる。較正は、各々のＸおよびＹに対する位置調整を含む、２つのテーブルからなる。
【００４５】
このプロセスは空間の分解能を僅かにロスさせるが、調整はわずかなので分解能のロスは機器の分解能と比較すると多くはない。画像の強度には影響がないので、電子のイベントの総数は変わらない。較正テーブルは、荷電粒子で一様に照明された検出器により得られる、基準画像を用いて生成される。
【００４６】
ある画像のＸ位置較正テーブルを生成するための、プロセスが以下に記述される。Ｙに対するプロセスは、同様である。一例として、画像は縦×横が５００ポイント×５００ポイントであると仮定される。基準画像は、０から４９９の範囲のＸおよびＹ座標のリストからなる。電子のイベントの総数は、実際的な限り充分多くあるべきで、一般的には数百万である。
１．各々のＸ位置（Ｙ位置には関わらない）における電子のイベントの総数が計算され、５００の強度の列を与える。各々の要素は、画像の垂直線の合計強度を表す。
２．強度のリストは、各々の強度を全強度の平均で割ることにより規格化され、１．０が差し引かれる。これはゼロに近い、正または負の値のリストを与え、各々の位置における強度の誤差を表す。
３．位置調整の較正テーブルは、以下のように誘導される。
・第１の点（座標値０）に対する位置調整は、第１の点に対する強度誤差の半分に設定される。
・第２の点から始まり歩進する他の全ての点に対する位置調整は、最後の点を除き前の点の位置調整に現在の点と前の点の強度誤差の平均を足すことで設定される。
・最後の点（座標値４９９）に対する位置調整は、前の点（座標値４９８）の位置調整に最後の点の強度誤差の半分を足すことで設定される。
【００４７】
各々の電子のイベントに対する座標は、Ｘ座標に適切なＸ位置調整を、Ｙ座標に適切なＹ位置調整を、それぞれ足すことにより調整される。この操作は、いくつかの座標が０．０以下であるかまたは４９９．０より大きい、整数ではなく実数である座標を構成する。
【００４８】
座標値を整数に変換することが、しばしば必要である。較正の補正が一般的に１．０より小さいので、座標値を整数にするために単純に切り捨て／切り上げをすることは、受け入れ可能な結果を与えない。座標値を整数に変換するために、端数の部分の大きさに応じて、確率的には切り上げである、ランダムに切り上げまたは切り捨てる、アルゴリズムが用いられる。これは各々の座標値に０．０から０．９９９９９９９の間のランダムな数を足し、次に整数に切り捨てることにより行われる。
【００４９】
図７は、いくつかの追加の電極を含む、遅延線アノードアセンブリの図を示す。これらは、ＭＣＰにより放射される電子雲に対する、平面矩形コレクタプレート（８０）であり、ある１つの方向に沿った電子のイベントの位置を検出するための遅延線の１つの代わり（または同時）に用いられることができる。
【００５０】
プレート（８０）は、遅延線巻き線（この図は示されておらず、半円形の遅延線ガイド（８２）のみが示されている）の背後に備えられ、ＭＣＰにより放出された電荷は、遅延線巻き線と分離されたアノードの相対電位を変化させることにより、優先的に集められる。各々の遅延線が対応するプレートのアレイを有するように、プレートの第２のアレイが付加されることができる。
【００５１】
プレート（８０）は、各々が別個の増幅器弁別器カウンタチャネルに接続されることができる。ある程度の高いカウントレートの用途のための検出器よりも、より高い全体カウントレートで記録できる、という利点をそれらは有するが、位置の分解能はより低くなる（分解能はそれぞれのプレートのサイズにより決定される）。遅延線検出器システム（ラインの両端でパルスを計時する）は、毎秒数百万イベントに限定される。スペクトロメータのいくつかの信号源は、例えば１０倍の信号レベルを生成することができるので、この場合分離された不連続のアノードを用いるこの第３の動作モードは、適切である。
【００５２】
上記の実施形態は本発明の例として意図されており、当業者には容易に明らかである、これらの実施形態の変形と修正が想到され、本発明の範囲を逸脱することなくなされうる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来技術の光電子スペクトロメータを示す概要図である。
【図２】本発明に従う、光電子スペクトロメータを示す概要図である。
【図３】本発明のある実施形態に従う、検出器の一部を示す概要図である。
【図４】本発明のある実施形態に従う、スペクトロメータの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明のある実施形態に従う、スペクトロスコピーまたはスペクトラムモードの検出器の動作を示す概要図である。
【図６】本発明のある実施形態に従いかつその動作が画像モードの、検出器の一部を示す概要図である。
【図７】さらなる遅延線アノードアセンブリを示す概要図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析される試料の組成に関するエネルギースペクトラムを生成する第１のモード、および解析される試料の表面の荷電粒子画像を生成する第２のモード、で動作可能な荷電粒子スペクトロメータであって、スペクトロメータは双方の動作モードで生成される荷電粒子を検出するように用いられる検出器を含む、荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項２】
荷電粒子画像は光電子画像であり、荷電粒子は光電子であり、かつスペクトロメータが光電子スペクトロメータである請求項１に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項３】
検出器は、使用に際して双方の動作モードで一次電子が導かれ、かつ受信された各々の一次電子に対し複数の二次電子を放出する、プレート手段を含む請求項１または２に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項４】
プレート手段はマイクロチャネルプレートである請求項３に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項５】
検出器はまた、複数の二次電子を用いて第１の遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第１の方向の一次電子の位置を計算することができる、第１の遅延線手段を含む請求項３または４に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項６】
検出器はまた、複数の二次電子を用いて第２の遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第２の方向の一次電子の位置を計算することができる、第２の遅延線手段を含む請求項５に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項７】
第１および第２の方向が直交する請求項６に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項８】
第２の信号処理手段が、不要な信号を削減または除去するために、１つまたは双方の遅延線から受信した信号を処理する請求項５から７のいずれか一項に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項９】
その動作を制御し、２つのモードのいずれを動作させるかユーザが選択できるようにする、制御手段を含む請求項５から８のいずれか一項に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項１０】
制御手段が、スペクトロメータの前記第１のモードでの動作中に、遅延線手段の１つのみからの信号を信号処理手段が利用するように、信号処理手段を制御する請求項９に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項１１】
制御手段が、スペクトロメータの前記第２のモードでの動作中に、第１と第２の双方の遅延線手段からの信号を信号処理手段が利用するように、信号処理手段を制御する請求項９または１０に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項１２】
制御手段が、電気パルスの計時測定の精度を向上させるために、さらなる処理手段を含む請求項９から１１のいずれか一項に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項１３】
さらなる処理手段が、時間差がより正確に測定されるように、一対のパルスの各々の１つの間の時間を伸長することにより、前記精度を向上させる請求項１２に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項１４】
解析される試料の組成に関するエネルギースペクトラムを生成する第１のモード、および解析される試料の表面の荷電粒子画像を生成する第２のモード、で動作可能な荷電粒子スペクトロメータ用の検出器であって、検出器は双方の動作モードで生成される荷電粒子を検出するために用いられる検出器。
【請求項１５】
荷電粒子スペクトロメータは光電子スペクトロメータであり、荷電粒子画像は光電子画像であり、双方の動作モードで生成される荷電粒子が光電子である請求項１４に記載の検出器。
【請求項１６】
使用に際して双方の動作モードで一次電子が導かれ、かつ受信された各々の一次電子に対し複数の二次電子を放出する、プレート手段を含む請求項１４または１５に記載の検出器。
【請求項１７】
プレート手段はマイクロチャネルプレートである請求項１６に記載の検出器。
【請求項１８】
複数の二次電子を用いて第１の遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第１の方向の一次電子の位置を計算することができる、第１の遅延線手段を含む請求項１６または１７に記載の検出器。
【請求項１９】
複数の二次電子を用いて第２の遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第２の方向の一次電子の位置を計算することができる、第２の遅延線手段を含む請求項１８に記載の検出器。
【請求項２０】
第１および第２の方向が直交する請求項１９に記載の検出器。
【請求項２１】
信号処理手段が、不要な信号を削減または除去するために、１つまたは双方の遅延線から受信した信号を処理する請求項１８から２０のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２２】
信号処理手段が、スペクトロメータの前記第１のモードでの動作中に、遅延線手段の１つのみからの信号を利用する請求項１９から２１のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２３】
信号処理手段が、スペクトロメータの前記第２のモードでの動作中に、第１と第２の双方の遅延線手段からの信号を利用する請求項２２に記載の検出器。
【請求項２４】
さらなる処理手段が電気パルスの計時測定の精度を向上させる請求項１８から２３のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２５】
さらなる処理手段が、一対のパルスの各々の１つの間の時間を、時間差がより正確に測定されるように伸長することにより、前記精度を向上させる請求項２４に記載の検出器。
【請求項２６】
前記第１と第２のどちらのモードが用いられるか選択し、検出器がそれに従って動作される工程を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の荷電粒子スペクトロメータの動作方法。
【請求項１】
解析される試料の組成に関するエネルギースペクトラムを生成する第１のモード、および解析される試料の表面の荷電粒子画像を生成する第２のモード、で動作可能な荷電粒子スペクトロメータであって、スペクトロメータは双方の動作モードで生成される荷電粒子を検出するように用いられる検出器を含む、荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項２】
荷電粒子画像は光電子画像であり、荷電粒子は光電子であり、かつスペクトロメータが光電子スペクトロメータである請求項１に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項３】
検出器は、使用に際して双方の動作モードで一次電子が導かれ、かつ受信された各々の一次電子に対し複数の二次電子を放出する、プレート手段を含む請求項１または２に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項４】
プレート手段はマイクロチャネルプレートである請求項３に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項５】
検出器はまた、複数の二次電子を用いて第１の遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第１の方向の一次電子の位置を計算することができる、第１の遅延線手段を含む請求項３または４に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項６】
検出器はまた、複数の二次電子を用いて第２の遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第２の方向の一次電子の位置を計算することができる、第２の遅延線手段を含む請求項５に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項７】
第１および第２の方向が直交する請求項６に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項８】
第２の信号処理手段が、不要な信号を削減または除去するために、１つまたは双方の遅延線から受信した信号を処理する請求項５から７のいずれか一項に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項９】
その動作を制御し、２つのモードのいずれを動作させるかユーザが選択できるようにする、制御手段を含む請求項５から８のいずれか一項に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項１０】
制御手段が、スペクトロメータの前記第１のモードでの動作中に、遅延線手段の１つのみからの信号を信号処理手段が利用するように、信号処理手段を制御する請求項９に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項１１】
制御手段が、スペクトロメータの前記第２のモードでの動作中に、第１と第２の双方の遅延線手段からの信号を信号処理手段が利用するように、信号処理手段を制御する請求項９または１０に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項１２】
制御手段が、電気パルスの計時測定の精度を向上させるために、さらなる処理手段を含む請求項９から１１のいずれか一項に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項１３】
さらなる処理手段が、時間差がより正確に測定されるように、一対のパルスの各々の１つの間の時間を伸長することにより、前記精度を向上させる請求項１２に記載の荷電粒子スペクトロメータ。
【請求項１４】
解析される試料の組成に関するエネルギースペクトラムを生成する第１のモード、および解析される試料の表面の荷電粒子画像を生成する第２のモード、で動作可能な荷電粒子スペクトロメータ用の検出器であって、検出器は双方の動作モードで生成される荷電粒子を検出するために用いられる検出器。
【請求項１５】
荷電粒子スペクトロメータは光電子スペクトロメータであり、荷電粒子画像は光電子画像であり、双方の動作モードで生成される荷電粒子が光電子である請求項１４に記載の検出器。
【請求項１６】
使用に際して双方の動作モードで一次電子が導かれ、かつ受信された各々の一次電子に対し複数の二次電子を放出する、プレート手段を含む請求項１４または１５に記載の検出器。
【請求項１７】
プレート手段はマイクロチャネルプレートである請求項１６に記載の検出器。
【請求項１８】
複数の二次電子を用いて第１の遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第１の方向の一次電子の位置を計算することができる、第１の遅延線手段を含む請求項１６または１７に記載の検出器。
【請求項１９】
複数の二次電子を用いて第２の遅延線内に一対の電気パルスを生成し、そのパルスから信号処理手段がプレート手段上の第２の方向の一次電子の位置を計算することができる、第２の遅延線手段を含む請求項１８に記載の検出器。
【請求項２０】
第１および第２の方向が直交する請求項１９に記載の検出器。
【請求項２１】
信号処理手段が、不要な信号を削減または除去するために、１つまたは双方の遅延線から受信した信号を処理する請求項１８から２０のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２２】
信号処理手段が、スペクトロメータの前記第１のモードでの動作中に、遅延線手段の１つのみからの信号を利用する請求項１９から２１のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２３】
信号処理手段が、スペクトロメータの前記第２のモードでの動作中に、第１と第２の双方の遅延線手段からの信号を利用する請求項２２に記載の検出器。
【請求項２４】
さらなる処理手段が電気パルスの計時測定の精度を向上させる請求項１８から２３のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項２５】
さらなる処理手段が、一対のパルスの各々の１つの間の時間を、時間差がより正確に測定されるように伸長することにより、前記精度を向上させる請求項２４に記載の検出器。
【請求項２６】
前記第１と第２のどちらのモードが用いられるか選択し、検出器がそれに従って動作される工程を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の荷電粒子スペクトロメータの動作方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００６−５０５９００（Ｐ２００６−５０５９００Ａ）
【公表日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５４９３３５（Ｐ２００４−５４９３３５）
【出願日】平成１５年１１月４日（２００３．１１．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００４７５０
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０４２７７５
【国際公開日】平成１６年５月２１日（２００４．５．２１）
【出願人】（５０１３５０８３３）クラトス・アナリテイカル・リミテツド (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１１月４日（２００３．１１．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００４７５０
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０４２７７５
【国際公開日】平成１６年５月２１日（２００４．５．２１）
【出願人】（５０１３５０８３３）クラトス・アナリテイカル・リミテツド (4)
【Ｆターム（参考）】
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