特許 6405271 電子分光装置および測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6405271

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】電子分光装置および測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/2273 20180101AFI20181004BHJP

   G01N 23/2276 20180101ALI20181004BHJP

   H01J 49/48 20060101ALI20181004BHJP

【ＦＩ】

   G01N23/2273

   G01N23/2276

   H01J49/48

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-49438(P2015-49438)

(22)【出願日】2015年3月12日

(65)【公開番号】特開2016-170015(P2016-170015A)

(43)【公開日】2016年9月23日

【審査請求日】2017年11月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(72)【発明者】

【氏名】中川 靖英

【審査官】 佐藤 仁美

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４７−３１６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４７８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５０５９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００６０７７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−３６６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２８４３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−５７９８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２３／００−２３／２２７６、

Ｈ０１Ｊ ３７／２４４、４０／４４−４９／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料から放出された電子をエネルギー分光させるエネルギー分光部と、
前記エネルギー分光部で分光された電子を増幅するマイクロチャネルプレートと、
前記マイクロチャネルプレートで増幅された電子を光に変換する蛍光スクリーンと、
前記蛍光スクリーンを撮影するカメラと、
前記カメラで撮影されたカメラ画像上における前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める有効範囲算出部と、
を含み、
前記有効範囲算出部は、
前記エネルギー分光部において互いに異なる中心エネルギーで分光されて撮影された複数の前記カメラ画像を取得する処理と、
取得した複数の前記カメラ画像を、それぞれスペクトルに変換する処理と、
複数の前記スペクトルに基づいて、前記カメラ画像上における前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める処理と、
を行う、電子分光装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記有効範囲算出部は、前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める処理において、各前記スペクトルから前記カメラ画像上での最大輝度位置を特定し、前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置に基づき前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める、電子分光装置。

【請求項3】

請求項２において、
前記有効範囲算出部は、前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める処理において、各前記スペクトルの前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置について、第１軸を前記中心エネルギーとし第２軸を前記最大輝度位置としてプロットしてグラフを作成し、当該グラフから前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める、電子分光装置。

【請求項4】

請求項２または３において、
前記有効範囲算出部は、前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置に基づいて、前記カメラ画像上でのエネルギー軸を求める処理を行う、電子分光装置。

【請求項5】

試料から放出された電子をエネルギー分光させるエネルギー分光部と、前記エネルギー分光部で分光された電子を増幅するマイクロチャネルプレートと、前記マイクロチャネルプレートで増幅された電子を光に変換する蛍光スクリーンと、前記蛍光スクリーンを撮影するカメラと、を含む電子分光装置において前記カメラで撮影されたカメラ画像上における前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める測定方法であって、
前記エネルギー分光部において互いに異なる中心エネルギーで分光されて撮影された複数の前記カメラ画像を取得する工程と、
取得した複数の前記カメラ画像を、それぞれスペクトルに変換する工程と、
複数の前記スペクトルに基づいて、前記カメラ画像上における前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める工程と、
を含む、測定方法。

【請求項6】

請求項５において、
前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める工程では、各前記スペクトルから前記カメラ画像上での最大輝度位置を特定し、前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置に基づき前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める、測定方法。

【請求項7】

請求項６において、
前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める工程では、各前記スペクトルの前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置について、第１軸を前記中心エネルギーとし第２軸を前記最大輝度位置としてプロットしてグラフを作成し、当該グラフから前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める、測定方法。

【請求項8】

請求項６または７において、
前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置に基づいて、前記カメラ画像上でのエネルギー軸を求める工程をさらに含む、測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子分光装置および測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線光電子分光装置（Ｘ−ｒａｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ、ＸＰＳ）やオージェ電子分光装置（Ａｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＡＥＳ）等の電子分光装置は、固体表面を分析するための装置として知られている。

【0003】

このような電子分光装置に搭載される検出器として、例えば、特許文献１には、マイクロチャネルプレート（ｍｉｃｒｏ−ｃｈａｎｎｅｌ ｐｌａｔｅ、ＭＣＰ）と、蛍光スクリーンと、ＣＣＤカメラと、を含んで構成された検出器が開示されている。マイクロチャネルプレートは、入射した電子を２次元的に検出してチャネルごとに増倍し、その増倍した電子を蛍光スクリーンへ出力する。蛍光スクリーンは、マイクロチャネルプレートによりチャネルごとに増倍されて出力された電子を入力し、単位時間あたりに到達した電子の個数に応じた輝度の可視光を発生させる。ＣＣＤカメラは、蛍光スクリーンにおける可視光像を撮像する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−２４７８７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した検出器において、ＣＣＤカメラで撮像された蛍光スクリーンの画像は、カメラレンズの倍率やカメラと蛍光スクリーンの位置関係等によって変化する。通常、ＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）やＸＧＡ（ｅＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）などの長方形であるカメラ画像を蛍光スクリーンより大きくなるように設定すればこの変化は吸収できる。しかしながら、カメラ画像上での蛍光スクリーンの位置を幾何学的に正確に算出することは難しい。また、蛍光スクリーンの縁は、マイクロチャネルプレートの径に正確に一致しているとは限らないため、目視では蛍光スクリーンの有効範囲を正確に判断することは難しい。

【0006】

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、蛍光スクリーンのカメラ画像上での有効範囲を正確に求めることができる電子分光装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、蛍光スクリーンのカメラ画像上での有効範囲を正確に求めることができる測定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明に係る電子分光装置は、
試料から放出された電子をエネルギー分光させるエネルギー分光部と、
前記エネルギー分光部で分光された電子を増幅するマイクロチャネルプレートと、
前記マイクロチャネルプレートで増幅された電子を光に変換する蛍光スクリーンと、
前記蛍光スクリーンを撮影するカメラと、
前記カメラで撮影されたカメラ画像上における前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める有効範囲算出部と、
を含み、
前記有効範囲算出部は、
前記エネルギー分光部において互いに異なる中心エネルギーで分光されて撮影された複数の前記カメラ画像を取得する処理と、
取得した複数の前記カメラ画像を、それぞれスペクトルに変換する処理と、
複数の前記スペクトルに基づいて、前記カメラ画像上における前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める処理と、
を行う。

【0008】

このような電子分光装置では、有効範囲算出部が、エネルギー分光部において互いに異なる中心エネルギーで分光されて撮影された複数のカメラ画像を取得する処理と、取得した複数の前記カメラ画像をそれぞれスペクトルに変換する処理と、複数のスペクトルに基づいて、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を求める処理と、を行うため、例えばカメラと蛍光スクリーンとの位置関係等から幾何学的に蛍光スクリーンの有効範囲を求める場合と比べて、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を正確に求めることができる。

【0009】

（２）本発明に係る電子分光装置において、
前記有効範囲算出部は、前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める処理において、各前記スペクトルから前記カメラ画像上での最大輝度位置を特定し、前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置に基づき前記蛍光スクリーンの有効範囲を求めてもよい。

【0010】

（３）本発明に係る電子分光装置において、
前記有効範囲算出部は、前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める処理において、各前記スペクトルの前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置について、第１軸を前記中心エネルギーとし第２軸を前記最大輝度位置としてプロットしてグラフを作成し、当該グラフから前記蛍光スクリーンの有効範囲を求めてもよい。

【0011】

（４）本発明に係る電子分光装置において、
前記有効範囲算出部は、前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置に基づいて、前記カメラ画像上でのエネルギー軸を求める処理を行ってもよい。

【0012】

このような電子分光装置では、例えばカメラと蛍光スクリーンとの位置関係等から幾何学的にカメラ画像上でのエネルギー軸を求める場合と比べて、カメラ画像上でのエネルギー軸を正確に求めることができる。

【0013】

（５）本発明に係る測定方法は、
試料から放出された電子をエネルギー分光させるエネルギー分光部と、前記エネルギー分光部で分光された電子を増幅するマイクロチャネルプレートと、前記マイクロチャネルプレートで増幅された電子を光に変換する蛍光スクリーンと、前記蛍光スクリーンを撮影するカメラと、を含む電子分光装置において前記カメラで撮影されたカメラ画像上における前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める測定方法であって、
前記エネルギー分光部において互いに異なる中心エネルギーで分光されて撮影された複数の前記カメラ画像を取得する工程と、
取得した複数の前記カメラ画像を、それぞれスペクトルに変換する工程と、
複数の前記スペクトルに基づいて、前記カメラ画像上における前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める工程と、
を含む。

【0014】

このような測定方法では、例えばカメラと蛍光スクリーンとの位置関係等から幾何学的
に蛍光スクリーンの有効範囲を求める場合と比べて、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を正確に求めることができる。

【0015】

（６）本発明に係る測定方法において、
前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める工程では、各前記スペクトルから前記カメラ画像上での最大輝度位置を特定し、前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置に基づき前記蛍光スクリーンの有効範囲を求めてもよい。

【0016】

（７）本発明に係る測定方法において、
前記蛍光スクリーンの有効範囲を求める工程では、各前記スペクトルの前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置について、第１軸を前記中心エネルギーとし第２軸を前記最大輝度位置としてプロットしてグラフを作成し、当該グラフから前記蛍光スクリーンの有効範囲を求めてもよい。

【0017】

（８）本発明に係る測定方法において、
前記中心エネルギーおよび前記最大輝度位置に基づいて、前記カメラ画像上でのエネルギー軸を求める工程をさらに含んでもよい。

【0018】

このような測定方法では、例えばカメラと蛍光スクリーンとの位置関係等から幾何学的にカメラ画像上でのエネルギー軸を求める場合と比べて、カメラ画像上でのエネルギー軸を正確に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態に係る電子分光装置の構成を模式的に示す図。

【図2】カメラ画像の一例を示す図。

【図3】本実施形態に係る測定方法の一例を示すフローチャート。

【図4】有効範囲算出処理の一例を示すフローチャート

【図5】複数のスペクトルを模式的に示す図。

【図6】各スペクトルの中心エネルギーと最大輝度位置とを、横軸を中心エネルギーとし、縦軸を最大輝度位置としてプロットしたグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0021】

１． 電子分光装置
まず、本実施形態に係る電子分光装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電子分光装置１００の構成を模式的に示す図である。ここでは、電子分光装置１００が、Ｘ線を試料に照射することにより放出される電子をエネルギー分光するＸ線光電子分光装置である例について説明する。

【0022】

電子分光装置１００は、図１に示すように、Ｘ線源１０と、エネルギー分光部２０と、マイクロチャネルプレート３０と、蛍光スクリーン４０と、カメラ５０と、電源６０と、処理部７０と、操作部８０と、表示部８２と、記憶部８４と、を含んで構成されている。

【0023】

Ｘ線源１０は、試料２にＸ線を照射する。これにより、試料２から光電効果によって電子（光電子）が放出される。

【0024】

エネルギー分光部２０の前段には、入射スリット２２が配置されていてもよい。入射ス
リット２２は、エネルギー分光部２０に入射する光電子を制限する。

【0025】

エネルギー分光部２０は、試料２から放出された光電子をエネルギー分光する。エネルギー分光部２０は、光電子をエネルギー選別して、特定のエネルギーの電子を取り出すことができる。

【0026】

エネルギー分光部２０は、例えば、静電半球型アナライザーである。静電半球型アナライザーは、例えば、外球電極と内球電極に電圧が印加されて、球対称な電場を形成する。そして、球対称な電場の一点から、等しいエネルギーの電子を様々な角度で入射させると、それらは１８０度旋回した後、ほぼ同一の点に集束する。一方、それと異なるエネルギーをもつ電子を球対称な電場に入射させると、別の点に集束する。したがって、あるエネルギー幅を持った電子をこのような場に入射させることで、エネルギー分光が可能になる。すなわち、静電半球型アナライザーでは、出射面上で検出される電子の位置が電子のエネルギー（運動エネルギー）に対応している。

【0027】

静電半球型アナライザーで分光された電子は、当該アナライザーの中心エネルギー（エネルギー分光部２０の中心エネルギー、以下「中心エネルギーＥｃ」ともいう）を中心として、当該アナライザーの透過エネルギー（パスエネルギー、外球電極と内球電極との間に印加される電圧）に応じた分散幅をもってマイクロチャネルプレート３０に照射される。すなわち、例えば、マイクロチャネルプレート３０に入射する電子のエネルギー幅の中心がエネルギー分光部２０の中心エネルギーＥｃといえる。

【0028】

エネルギー分光部２０では、中心エネルギーＥｃを変化させることができる。例えば、静電半球型アナライザーの外球電極と内球電極との間に印加される電圧を変化させることで、中心エネルギーＥｃを変化させることができる。例えば、エネルギー分光部２０において中心エネルギーＥｃを走査しながら光電子像を連続して撮影することにより、中心エネルギーＥｃが異なる複数のスペクトルを得ることができる。エネルギー分光部２０で分光されるエネルギー幅（出射面上における電子のエネルギー幅）が例えば０．８ｅＶであった場合、中心エネルギーＥｃを走査することで、例えば０ｅＶ〜１．５ＫｅＶのエネルギー範囲のスペクトルを得ることも可能である。

【0029】

エネルギー分光部２０で取り出された電子は、例えば、加速レンズ２４で加速されてマイクロチャネルプレート３０に入射する。

【0030】

マイクロチャネルプレート３０は、入射した電子を二次元的に検出してチャンネルごとに増倍する。マイクロチャネルプレート３０のチャンネルの解像度は、蛍光スクリーン４０に投影される投影像（光電子像）に対するカメラ５０の解像度より高分解能であることが望ましいが、スペクトルに要求されるチャンネル数よりも高分解能であればよい。

【0031】

蛍光スクリーン４０は、マイクロチャネルプレート３０で増幅された電子を光に変換する。蛍光スクリーン４０は、マイクロチャネルプレート３０で増倍された電子が照射されると、単位時間あたりに到達した電子の個数に応じた輝度の可視光を発生させる。

【0032】

蛍光スクリーン４０は、例えば、透明基板と、透明基板上に配置された蛍光体と、で構成されている。透明基板は可視光を透過させるため、蛍光スクリーン４０の背面（透明基板側）からカメラ５０で撮影することができる。蛍光体の応答速度は、スペクトル積算時間よりも短い１ｍｓ以下であることが望ましい。また、蛍光スクリーン４０をシングルチャネルのプレートとし、マイクロチャネルプレート３０で増倍された電子を電気信号として入力して、パルスカウントによる測定を行うことも可能である。

【0033】

加速レンズ２４とマイクロチャネルプレート３０との間、およびマイクロチャネルプレート３０と蛍光スクリーン４０との間には、エネルギー分光部２０で分光された電子を導くために、所定の電圧が印加されている。

【0034】

カメラ５０は、蛍光スクリーン４０を撮影する。カメラ５０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラ等のデジタルカメラである。カメラ５０の画素数は、スペクトルに必要なチャンネル数以上であればよい。カメラ５０の前段にはカメラレンズ５２が設けられており、蛍光スクリーン４０に投影された投影像はカメラレンズ５２を通してカメラ５０で撮影される。

【0035】

電源６０は、エネルギー分光部２０（静電半球型アナライザー）の外球電極と内球電極との間に電圧を印加するための電源である。電源６０は、後述する制御部７６で生成される制御信号に基づいて、外球電極と内球電極との間に電圧を印加する。

【0036】

電子分光装置１００では、Ｘ線源１０が試料２にＸ線を照射することによって光電効果により放出された電子は、エネルギー分光部２０でエネルギー分光され、エネルギー分光部２０の中心エネルギーＥｃを中心に、エネルギー分光部２０の透過エネルギーに応じた分散幅を持ってマイクロチャネルプレート３０に照射される。そして、マイクロチャネルプレート３０で増倍された電子は蛍光スクリーン４０で光に変換され、蛍光スクリーン４０には光電子像が投影される。蛍光スクリーン４０に投影された光電子像は、カメラ５０で撮影され、処理部７０に送られる。

【0037】

処理部７０は、記憶部８４に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。記憶部８４には、処理部７０の各部としてコンピューターを機能させるためのプログラムを記憶することができる。

【0038】

処理部７０は、カメラ画像をスペクトルに変換する処理や、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を求める処理、カメラ画像上でのエネルギー軸を求める処理などの処理を行う。処理部７０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。処理部７０は、スペクトル生成部７２と、有効範囲算出部７４と、制御部７６と、を含む。

【0039】

スペクトル生成部７２は、光電子像が撮影されたカメラ画像をスペクトルに変換する。スペクトル生成部７２は、エネルギー分散方向に垂直な方向にカメラ画像の輝度情報を積算することで、スペクトルを生成する。スペクトル生成部７２が生成したスペクトルは、例えば、表示部８２に表示される。

【0040】

有効範囲算出部７４は、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を求める処理を行う。

【0041】

ここで、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲について説明する。図２は、カメラ画像Ｇの一例を示す図である。

【0042】

カメラ画像Ｇは、例えば、６４０×４８０ピクセルの画像解像度を有している。図２に示す例では、エネルギー分散方向Ｅは、カメラ画像Ｇの短辺に平行な方向である。カメラ画像Ｇには、蛍光スクリーン４０に投影された光電子像Ｇｅが撮像されている。この光電子像Ｇｅのエネルギー分散方向Ｅに垂直な方向にカメラ画像Ｇの輝度情報を積算することでスペクトルＳが得られる。

【0043】

ここで、カメラ画像Ｇ上において光電子像Ｇｅの輝度情報が有効な範囲、すなわち、カメラ画像Ｇ上においてエネルギー分光部２０でエネルギー分光されて得られた電子のエネルギー分布が反映されている範囲は、図示の例では、エネルギー分散方向Ｅにおいて、光電子像Ｇｅの一方の端の位置Ｐ１と、他方の端の位置Ｐ２と、の間の範囲Ｒである。このカメラ画像Ｇ上において光電子像Ｇｅの輝度情報が有効な範囲（すなわち図示の例では範囲Ｒ）を、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲（以下、単に「蛍光スクリーンの有効範囲」ともいう）という。

【0044】

有効範囲算出部７４は、試料２から放出された電子をエネルギー分光部２０において互いに異なる中心エネルギーＥｃで分光して得られた複数のカメラ画像を取得する処理と、取得した複数のカメラ画像をそれぞれスペクトルに変換する処理と、複数の前記スペクトルに基づいて、蛍光スクリーンの有効範囲Ｒを求める処理と、を行う。

【0045】

有効範囲算出部７４は、蛍光スクリーンの有効範囲Ｒを求める処理において、各スペクトルからカメラ画像上での最大輝度位置を特定し、中心エネルギーＥｃおよび最大輝度位置に基づき蛍光スクリーンの有効範囲Ｒを求める。例えば、有効範囲算出部７４は、各スペクトルの中心エネルギーＥｃおよび最大輝度位置について、第１軸を中心エネルギーＥｃとし第２軸を最大輝度位置としてプロットしてグラフを作成し、当該グラフから蛍光スクリーンの有効範囲Ｒを求める。

【0046】

また、有効範囲算出部７４は、前記複数のスペクトルに基づいて、カメラ画像上でのエネルギー軸（ｐｉｘｅｌ／ｅＶ）を求める処理を行う。

【0047】

制御部７６は、エネルギー分光部２０を制御するための制御信号を生成する処理を行う。制御部７６は、中心エネルギーＥｃが設定されると、設定された中心エネルギーＥｃに基づく制御信号を生成し、電源６０に送る。中心エネルギーＥｃの設定は、例えば、ユーザーが操作部８０を介して行うことできる。また、後述する複数のカメラ画像を撮影する処理を自動で行う場合には、制御部７６があらかじめ記憶部８４に記録されていた基準（走査開始時）の中心エネルギーＥｃの情報と、１ステップ分の中心エネルギーＥｃの変化量の情報とを読み出すことで、中心エネルギーＥｃが設定されてもよい。電源６０は、当該制御信号に基づいて、静電半球型アナライザーの外球電極と内球電極に電圧を印加する。

【0048】

操作部８０は、ユーザーが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を処理部７０に出力する。操作部８０の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル、タッチパッドなどのハードウェアにより実現することができる。

【0049】

表示部８２は、処理部７０によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴ、操作部８０としても機能するタッチパネルなどにより実現できる。

【0050】

記憶部８４は、処理部７０の各部としてコンピューターを機能させるためのプログラムや各種データを記憶するとともに、処理部７０のワーク領域として機能し、その機能はハードディスク、ＲＡＭなどにより実現できる。

【0051】

１．２． カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲の測定方法
次に、本実施形態に係るカメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲の測定方法について説明する。図３は、本実施形態に係るカメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲の測定方法の一例を示すフローチャートである。電子分光装置１００では、有効範囲算出部７４がカメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を求める処理を行う。

【0052】

まず、有効範囲算出部７４は、エネルギー分光部２０において互いに異なる中心エネルギーＥｃで分光されて撮影された複数のカメラ画像を取得する（ステップＳ１０）。

【0053】

ここで、複数のカメラ画像の撮影方法について説明する。

【0054】

測定には、Ａｇ３ｄ_５／２光電子ピークなどの急峻なピークが測定される標準試料が用いられる。そして、まず、当該ピークが蛍光スクリーン４０の有効範囲から十分に離れた一方の端部に位置するようにエネルギー分光部２０の中心エネルギーＥｃが設定される。

【0055】

次に、カメラ５０で蛍光スクリーン４０に投影された光電子像を撮影する。撮影されたカメラ画像は、記憶部８４に記憶される。

【0056】

次に、エネルギー分光部２０の中心エネルギーＥｃを１ステップ分、変化させる。この中心エネルギーＥｃの１ステップは、当該１ステップ分だけ中心エネルギーＥｃを変化させたときのマイクロチャネルプレート３０上での移動距離が、マイクロチャネルプレート３０の直径に対して十分に小さくなるように設定する。

【0057】

次に、カメラ５０で蛍光スクリーン４０に投影された中心エネルギーＥｃを１ステップ分変化させたときの光電子像を撮影する。撮影されたカメラ画像は、記憶部８４に記憶される。

【0058】

上記の処理を繰り返し行うことで、互いに異なる中心エネルギーＥｃで分光された複数のカメラ画像が記憶部８４に記憶される。このように、エネルギー分光部２０において中心エネルギーＥｃを走査しながら光電子像を連続して撮影することにより、互いに異なる中心エネルギーＥｃで分光されて撮影された複数のカメラ画像が記憶部８４に記憶される。カメラ画像の撮影は、ピーク位置が蛍光スクリーンの有効範囲を横切って有効範囲から十分に離れた反対側の端部に外れるまで繰り返される。

【0059】

以上の処理により、複数のカメラ画像を撮影することができる。なお、この複数のカメラ画像を撮影する処理は、例えば、制御部７６によって行われてもよい。すなわち、複数のカメラ画像を撮影する処理が、制御部７６によって自動で行われてもよい。

【0060】

なお、上記処理を行う前に、蛍光スクリーン４０に投影された光電子像がカメラ画像の略中心に位置するように（例えば図２参照）、カメラレンズ５２とカメラ５０の位置および倍率を調整する（カメラ５０のフォーカスを合わせる）ことが望ましい。

【0061】

有効範囲算出部７４は、記憶部８４に記録された複数のカメラ画像を読み出して、エネルギー分光部２０において互いに異なる中心エネルギーＥｃで分光されて撮影された複数のカメラ画像を取得する。

【0062】

次に、有効範囲算出部７４は、取得した複数のカメラ画像を、それぞれスペクトルに変換する（ステップＳ１２）。

【0063】

有効範囲算出部７４は、エネルギー分散方向Ｅに垂直な方向にカメラ画像の輝度情報を積算することで、スペクトルを生成する（図２参照）。

【0064】

次に、有効範囲算出部７４は、複数のカメラ画像を変換して得られた複数のスペクトルに基づいて、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を求める（ステップＳ１４）。

【0065】

図４は、有効範囲算出部７４の有効範囲算出処理（ステップＳ１４）の一例を示すフローチャートである。

【0066】

まず、有効範囲算出部７４は、各スペクトルからカメラ画像上での最大輝度値とその最大輝度のカメラ画像上での位置（以下「最大輝度位置」ともいう）を特定する（ステップＳ１４０）。

【0067】

図５は、ステップＳ１２で得られた複数のスペクトルを模式的に示す図である。

【0068】

図５に示すように、横軸をカメラ画像上の位置（画素（ｐｉｘｅｌ））、縦軸を画像輝度（ｂｉｔ）とすると、ステップＳ１２で得られたスペクトルＳの最大輝度位置（ピークの位置）は、図５に示す矢印の位置である。なお、最大輝度位置は、エネルギー分散方向Ｅにおけるカメラ画像上の位置である。

【0069】

ステップＳ１２で得られた複数のスペクトルＳは、互いにカメラ画像上でのピークの位置（すなわち最大輝度位置、図５に示す矢印の位置）がずれる。そして、スペクトルＳの最大輝度位置が蛍光スクリーンの有効範囲に含まれていない場合には、最大輝度位置は、当該有効範囲の下限または上限の位置となる。

【0070】

次に、有効範囲算出部７４は、各スペクトルＳの中心エネルギーＥｃおよび最大輝度位置について、横軸（第１軸）を中心エネルギーＥｃ（ｅＶ）とし、縦軸（第２軸）を最大輝度位置としてプロットしてグラフを作成する（ステップＳ１４２）。そして、有効範囲算出部７４は、当該グラフから蛍光スクリーンの有効範囲を求める（ステップＳ１４４）。

【0071】

図６は、各スペクトルＳの中心エネルギーＥｃと最大輝度位置とを、横軸を中心エネルギーＥｃとし縦軸を最大輝度位置としてプロットしたグラフである。

【0072】

図６では、各スペクトルＳの、中心エネルギーＥｃと、Ａｇ３ｄ_５／２光電子ピークの最大輝度位置と、をプロットした結果と、各スペクトルＳの、中心エネルギーＥｃと、Ａｇ３ｄ_３／２光電子ピークの最大輝度位置と、をプロットした結果を示している。なお、図６に示すグラフの横軸ΔＯｆｆｓｅｔは、エネルギー分光部２０の基準（走査開始時）の中心エネルギーＥｃとの差を表している。

【0073】

有効範囲算出部７４は、図６に示すグラフの線形部分を線形でフィッティングし、線形フィッティング上に乗る部分を蛍光スクリーンの有効範囲Ｒとする。図示の例では、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲Ｒは、４６ｐｉｘｅｌ〜２９４ｐｉｘｅｌの範囲である。また、有効範囲算出部７４は、線形フィッティングの傾き（ｐｉｘｅｌ／ｅＶ）がカメラ画像上でのエネルギー軸となる。

【0074】

図６に示すグラフでは、Ａｇ３ｄ_５／２光電子ピークとＡｇ３ｄ_３／２光電子ピークとを同時に取得して、それぞれ蛍光スクリーンの有効範囲およびカメラ画像上でのエネルギー軸を求めることで、より精度よくこれらの値を求めることができる。例えば、図６に示す例では、Ａｇ３ｄ_５／２光電子ピークの線形フィッティング結果は、Ｙ＝２０８．６０１４Ｘ−４１．６９８１４であり、カメラ画像上でのエネルギー軸は、２０８．６０１４ｐｉｘｅｌ／ｅＶとなる。また、Ａｇ３ｄ_３／２光電子ピークの線形フィッティングの結果はＹ＝１８７．１４２８６Ｘ−１１４８．１５３８５であり、カメラ画像上でのエネルギー軸は、１８７．１４２８６ｐｉｘｅｌ／ｅＶとなる。

【0075】

このような計算方法を用いて、有効範囲算出部７４は、カメラ画像上における蛍光スク
リーンの有効範囲およびカメラ画像上でのエネルギー軸を求めることができる。

【0076】

以上の工程により、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を測定することができる。

【0077】

なお、本実施形態では、有効範囲算出部７４は中心エネルギーＥｃを変化させて複数のカメラ画像を順次取得し記憶した後に、それぞれのカメラ画像をスペクトルに変換したが、ある中心エネルギーＥｃを取得したカメラ画像を直ちにスペクトルに変換した後に、中心エネルギーＥｃを変化させて、変化後の中心エネルギーＥｃでカメラ画像の取得とスペクトル変換を行う処理を繰り返してもよい。

【0078】

電子分光装置１００は、例えば、以下の特長を有する。

【0079】

電子分光装置１００では、有効範囲算出部７４がエネルギー分光部２０において互いに異なる中心エネルギーＥｃで分光されて撮影された複数のカメラ画像を取得する処理と、取得した複数のカメラ画像を、それぞれスペクトルに変換する処理と、複数の前記スペクトルに基づいて、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を求める処理と、を行う。そのため、電子分光装置１００では、例えばカメラと蛍光スクリーンとの位置関係等から幾何学的に蛍光スクリーンの有効範囲を求める場合と比べて、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を正確に求めることができる。したがって、電子分光装置１００では、装置の幾何学的な固体差によらず、蛍光スクリーンの有効範囲を決定することができる。

【0080】

また、電子分光装置１００では、有効範囲算出部７４が、各スペクトルの中心エネルギーＥｃおよび最大輝度位置に基づいて、カメラ画像上でのエネルギー軸を求めるため、例えばカメラと蛍光スクリーンとの位置関係等から幾何学的にカメラ画像上でのエネルギー軸を求める場合と比べて、カメラ画像上でのエネルギー軸を正確に求めることができる。したがって、電子分光装置１００では、装置の幾何学的な固体差によらず、カメラ画像上でのエネルギー軸の較正を行うことができる。

【0081】

また、本実施形態に係る測定方法は、エネルギー分光部２０において互いに異なる中心エネルギーＥｃで分光されて撮影された複数のカメラ画像を取得する工程（ステップＳ１０）と、取得した複数のカメラ画像を、それぞれスペクトルに変換する工程（ステップＳ１２）と、複数の前記スペクトルに基づいて、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を求める工程（ステップＳ１４）と、を含むため、上述したように、例えばカメラと蛍光スクリーンとの位置関係等から幾何学的に蛍光スクリーンの有効範囲を求める場合と比べて、カメラ画像上における蛍光スクリーンの有効範囲を正確に求めることができる。

【0082】

また、本実施形態に係る測定方法は、各スペクトルの中心エネルギーＥｃおよび最大輝度位置に基づいて、カメラ画像上でのエネルギー軸を求める工程をさらに含むため、上述したように、例えばカメラと蛍光スクリーンとの位置関係等から幾何学的にカメラ画像上でのエネルギー軸を求める場合と比べて、カメラ画像上でのエネルギー軸を正確に求めることができる。

【0083】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0084】

例えば、上述した実施形態では、電子分光装置１００が、Ｘ線を物質に照射することにより放出される電子をエネルギー分光するＸ線光電子分光装置である例について説明した
が、本発明に係る電子分光装置は、Ｘ線に限定されず、紫外線等の光を物質に照射することにより放出される電子をエネルギー分光する光電子分光装置であってもよい。また、本発明に係る電子分光装置は、電子線を物質に照射することにより放出されるオージェ電子をエネルギー分光するオージェ電子分光装置であってもよい。

【0085】

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0086】

２…試料、１０…Ｘ線源、２０…エネルギー分光部、２２…入射スリット、２４…加速レンズ、３０…マイクロチャネルプレート、４０…蛍光スクリーン、５０…カメラ、５２…カメラレンズ、６０…電源、７０…処理部、７２…スペクトル生成部、７４…有効範囲算出部、７６…制御部、８０…操作部、８２…表示部、８４…記憶部、１００…電子分光装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】