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JP2584865B2 - Semiconductor X-ray detector for analytical electron microscope - Google Patents
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Semiconductor X-ray detector for analytical electron microscope

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JP2584865B2
JP2584865B2 JP1157512A JP15751289A JP2584865B2 JP 2584865 B2 JP2584865 B2 JP 2584865B2 JP 1157512 A JP1157512 A JP 1157512A JP 15751289 A JP15751289 A JP 15751289A JP 2584865 B2 JP2584865 B2 JP 2584865B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子顕微鏡像の観察とX線分析とを同時に
行える分析電子顕微鏡に係り、特に、X線を検出する半
導体X線検出器の構造に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analytical electron microscope capable of simultaneously observing an electron microscope image and X-ray analysis, and more particularly to a semiconductor X-ray detector for detecting X-rays. It is about structure.

[従来の技術] 従来、試料の電子顕微鏡像の観察と、試料の元素分析
等を行うためのX線分析とを同時に行うものとして分析
電子顕微鏡が知られている。その構成の概略を第5図に
示す。
2. Description of the Related Art Conventionally, an analytical electron microscope has been known as one that simultaneously performs observation of an electron microscope image of a sample and X-ray analysis for elemental analysis of the sample. FIG. 5 shows an outline of the configuration.

第5図において、電子銃1から放射された電子ビーム
は電子レンズ群3で収束および/または偏向されて試料
4に照射される。試料4を透過した電子ビームは電子レ
ンズ群5により観察室7内に配置された蛍光面6に拡大
投影される。また、試料4からは、電子ビーム2が照射
されることによって特性X線が発生するが、当該特性X
線は、通常シリコンにリチウムを拡散した半導体検出器
からなるX線検出器8で検出され、X線分析装置9にお
いて所望の分析が行われる。
In FIG. 5, an electron beam emitted from an electron gun 1 is converged and / or deflected by an electron lens group 3 and irradiated on a sample 4. The electron beam transmitted through the sample 4 is enlarged and projected by the electron lens group 5 on the fluorescent screen 6 arranged in the observation room 7. Further, the characteristic X-ray is generated from the sample 4 by the irradiation of the electron beam 2.
The X-rays are usually detected by an X-ray detector 8 composed of a semiconductor detector in which lithium is diffused in silicon, and a desired analysis is performed in an X-ray analyzer 9.

以上の構成により、電子顕微鏡像を観察しながら、同
時に試料の電子分析等を行うことができる。
With the above configuration, it is possible to simultaneously perform an electronic analysis of the sample while observing an electron microscope image.

[発明が解決しようとする課題] ところで、第5図に示すような透過電子顕微鏡型の分
析電子顕微鏡においては、試料4は、第6図に示すよう
に、対物レンズを構成する、断面形状が略台形状のポー
ルピース上極と、ポールピース下極11の間に配置されて
おり、その近傍にX線検出器8が配置されている。そし
て、従来のX線検出器8の有感領域面は円形になされて
いる。このような構成において、X線検出器8をどのよ
うな位置に配置するのが最も望ましいかを考えてみると
次のようである。
[Problems to be Solved by the Invention] In a transmission electron microscope type analytical electron microscope as shown in FIG. 5, the sample 4 has an objective lens, as shown in FIG. An X-ray detector 8 is arranged between a pole piece lower pole 11 and a pole piece lower pole 11 having a substantially trapezoidal shape. The sensitive area surface of the conventional X-ray detector 8 is circular. Considering the most desirable position of the X-ray detector 8 in such a configuration is as follows.

まず、高感度でX線を検出するためにはX線検出器8
は試料4に可能な限り近付ける必要がある。即ち、第6
図においては試料4の測定点Pと、X線検出器8の有感
領域面13の中心点Qとの距離を短くすることで感度を向
上させることができる。また、試料4の面と線分PQとの
なす角度θは取出角と呼ばれ、一般に、取出角は大き
い程望ましいとされている。なぜなら、取出角が大きい
程試料の凹凸に影響されず、また試料によるX線吸収の
影響も少ないからである。
First, in order to detect X-rays with high sensitivity, an X-ray detector 8 is required.
Needs to be as close to the sample 4 as possible. That is, the sixth
In the figure, the sensitivity can be improved by shortening the distance between the measurement point P of the sample 4 and the center point Q of the sensitive area surface 13 of the X-ray detector 8. The angle θ 0 between the surface of the sample 4 and the line segment PQ is called an extraction angle, and it is generally considered that the larger the extraction angle is, the more desirable it is. The reason for this is that as the take-out angle is larger, the unevenness of the sample is not affected, and the influence of X-ray absorption by the sample is smaller.

更に、第6図では、測定点Pから発生されたX線は、
測定点Pから有感領域面13を見込む角度、即ちθ〜θ
の範囲で検出されることになるが、当該角度範囲が大
きいと、測定点PにおけるX線吸収量が異なるため、定
量精度が落ちることになるので、測定点Pから有感領域
面13を見込む角度は小さい方が望ましい。
Further, in FIG. 6, the X-ray generated from the measurement point P is
Angle at which the sensitive area surface 13 is viewed from the measurement point P, that is, θ 1 to θ
Although will be detected by the two range and the angular range is large, the X-ray absorption at the measurement point P is different, it means that the fall quantitative accuracy, the sensible region surface 13 from the measurement point P It is desirable that the viewing angle is small.

しかしながら、従来の構成によれば、ポールピース上
極10の断面形状が略台形状となっているために、X線検
出器8の配置は空間的な制限を受け、感度も取出角も満
足できる位置に配置することはできないものであった。
つまり、第6図において、検出感度を向上させようとし
てX線検出器8を試料4の近傍に配置すると、取出角が
小さくなって取出角の精度が低下するばかりでなく、測
定点Pから有感領域面13を見込む角度が広くなるので定
量精度が悪くなり、また、取出角を大きくすると測定点
PをX線検出器8の距離が大きくなるので、検出感度が
悪くなるものである。
However, according to the conventional configuration, since the cross-sectional shape of the pole piece upper pole 10 is substantially trapezoidal, the arrangement of the X-ray detector 8 is spatially limited, and both the sensitivity and the extraction angle can be satisfied. It could not be placed in a position.
That is, in FIG. 6, when the X-ray detector 8 is arranged near the sample 4 in order to improve the detection sensitivity, not only the extraction angle becomes small and the accuracy of the extraction angle is reduced, but also the measurement point P Since the angle of view of the sensitive area 13 is widened, the quantitative accuracy is deteriorated, and if the extraction angle is increased, the distance between the measurement point P and the X-ray detector 8 is increased, so that the detection sensitivity is deteriorated.

本発明は、上記の課題を解決するものであって、X線
取出角の精度、およびX線検出感度を向上できる分析電
子顕微鏡用半導体X線検出器を提供することを目的とす
るものである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor X-ray detector for an analytical electron microscope capable of improving the accuracy of an X-ray extraction angle and the X-ray detection sensitivity. .

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明の分析電子顕微
鏡用半導体X線検出器は、有感領域面の形状が、長円、
楕円、面取りされた菱形形または面取りされた矩形等の
ように長軸と短軸を有し、且つ面取りされた形状となさ
れていることを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a semiconductor X-ray detector for an analytical electron microscope according to the present invention has a sensitive area surface having an elliptical shape,
It has a major axis and a minor axis, such as an ellipse, a chamfered rhombus, or a chamfered rectangle, and has a chamfered shape.

[作用および発明の効果] 本発明はX線検出器の有感領域面の形状を、長円、楕
円、面取りされた菱形形または面取りされた矩形等のよ
うに長軸と短軸を有し、且つ面取りされた形状としたの
で、X線取出角の精度を向上させることができ、しか
も、試料とX線検出器との距離を短くできるのでX線検
出感度を向上させることができる。
[Functions and Effects of the Invention] The present invention has a shape of the sensitive area surface of the X-ray detector having a major axis and a minor axis such as an ellipse, an ellipse, a chamfered rhombus or a chamfered rectangle. In addition, since the shape is chamfered, the accuracy of the X-ray extraction angle can be improved, and the distance between the sample and the X-ray detector can be shortened, so that the X-ray detection sensitivity can be improved.

また、対物レンズのポールピースの上極と下極との距
離が小さくなされている場合でも取出角を大きく取るこ
とができるので、対物レンズの空間を有効に活用するこ
とができる。
Further, even when the distance between the upper pole and the lower pole of the pole piece of the objective lens is small, the take-out angle can be increased, so that the space of the objective lens can be effectively used.

[実施例] 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。[Example] Hereinafter, an example will be described with reference to the drawings.

本発明においては、X線検出器の有感領域面の形状
を、長円、楕円、面取りされた菱形形または面取りされ
た矩形等のように長軸と短軸を有し、且つ面取りされた
形状とする。第1図(a)、(b)に示すものはその実
施例であり、第1図(a)では有感領域面は楕円となさ
れ、第1図(b)では長円となされている。これ以外に
も菱形、矩形等とすることも有効であるが、電場が集中
し、その結果分解能が低下することがないように、角の
部分は面取りを行う必要がある。
In the present invention, the shape of the sensitive area surface of the X-ray detector has a major axis and a minor axis, such as an ellipse, an ellipse, a chamfered rhombus or a chamfered rectangle, and is chamfered. Shape. FIGS. 1 (a) and 1 (b) show an embodiment of the present invention. In FIG. 1 (a), the sensitive area surface is an ellipse, and in FIG. 1 (b), it is an ellipse. In addition, it is also effective to use a rhombus or a rectangle, but it is necessary to chamfer corners so that the electric field is not concentrated and the resolution is not reduced as a result.

有感領域面の形状を、長円、楕円、面取りされた菱形
形または面取りされた矩形等のように長軸と短軸を有
し、且つ面取りされた形状とすることによる効果が次の
ようである。
The effect of making the shape of the sensitive area surface have a major axis and a minor axis, such as an ellipse, an ellipse, a chamfered rhombus or a chamfered rectangle, and a chamfered shape is as follows. It is.

いま、有感領域面の面積が30mm2必要であるとする
と、有感領域面が円形である場合には、その直径が約6.
1mmであるのに対して、第1図(a)のように楕円とし
た場合には、短軸d1は約4.4mm、長軸d2は約8.4mmとな
り、短軸の長さを短くすることができる。第1図(b)
に示すものにおいても同様である。そして、透過型電子
顕微鏡等では、対物レンズの性能を向上させるために、
ポールピースの上極と下極との間隔が小さくなされるこ
とがあり、その場合にはX線検出器を配置する空間的な
制限が厳しくなるが、本発明では有感領域面の形状は、
長円、楕円、面取りされた菱形形または面取りされた矩
形等のように長軸と短軸を有し、且面取りされた形状と
なされ、従来のものに比して短軸が短くなっているの
で、短軸をポールピース上極に沿わせることによって、
ポールピースの上極と下極との間隔が小さい場合にもX
線検出器を試料に近接して配置することが可能となる。
なお、この点に付いては後述する。
Now, the area of the sensitive area surface is assumed to be 30 mm 2 required, if the sensitive area surface is circular, its diameter of about 6.
In the case of an ellipse as shown in FIG. 1 (a), the short axis d 1 is about 4.4 mm and the long axis d 2 is about 8.4 mm. can do. Fig. 1 (b)
The same applies to the case shown in FIG. And in transmission electron microscopes, etc., in order to improve the performance of the objective lens,
The interval between the upper pole and the lower pole of the pole piece may be reduced, in which case the spatial restriction of arranging the X-ray detector becomes severe, but in the present invention, the shape of the sensitive area surface is:
It has a long axis and a short axis, such as an ellipse, an ellipse, a chamfered rhombus or a chamfered rectangle, and has a chamfered shape, and the short axis is shorter than that of the conventional one. So, by aligning the short axis with the pole piece upper pole,
Even when the distance between the upper and lower poles of the pole piece is small, X
The line detector can be arranged close to the sample.
This will be described later.

また、第2図は有感領域面が円形である従来のX線検
出器20と本発明に係るX線検出器21との定量感度の相違
を示す図であるが、X線検出器の有感領域面の面積およ
び取出角が同じ場合であっても、測定点PからX線検出
器20を見込む角度は∠Q1PQ4であるのに対して、測定点
PからX線検出器21を見込む角度は∠Q2PQ3となり、従
来のものより小さくなる。従って、本発明に係るX線検
出器21は従来のX線検出器20に比較して定量感度を向上
させることができる。
FIG. 2 is a diagram showing the difference in quantitative sensitivity between the conventional X-ray detector 20 having a circular sensitive area surface and the X-ray detector 21 according to the present invention. Even if the area of the sensitive area surface and the extraction angle are the same, the angle at which the X-ray detector 20 is viewed from the measurement point P is ΔQ 1 PQ 4 , whereas the X-ray detector 21 is The expected angle is ΔQ 2 PQ 3 , which is smaller than the conventional one. Therefore, the X-ray detector 21 according to the present invention can improve the quantitative sensitivity as compared with the conventional X-ray detector 20.

また、本発明に係るX線検出器は従来のX線検出器に
比較して取出角を高くすることができる。即ち、いま、
第3図に示すように、X線検出器を取出角に沿って配置
するものとすると、本発明に係る有感領域面の形状が、
長円、楕円、面取りされた菱形形または面取りされた矩
形等のように長軸と短軸を有し、且つ面取りされた形状
となされたX線検出器26は、その短軸側をポールピース
上極10に沿わせることによって、取出角φを、有感領
域面の形状が円形である従来のX線検出器25の取出角φ
より大きくすることができる。また、従来のX線検出
器25の位置を、第3図の25′で示す位置、即ち、試料4
とX線検出器25′の有感領域面の中心の距離を、試料4
とX線検出器26を有感領域面の中心の距離に等しくなる
位置に移動させ、X線検出感度を等しくした場合には、
取出角φはより小さくなってしまう。このように、本
発明のX線検出器は、取出角を大きくした状態で試料に
近付けることができるのである。
Further, the X-ray detector according to the present invention can increase the extraction angle as compared with the conventional X-ray detector. That is,
As shown in FIG. 3, if the X-ray detector is arranged along the extraction angle, the shape of the sensitive area surface according to the present invention is as follows.
The X-ray detector 26 having a long axis and a short axis such as an ellipse, an ellipse, a chamfered rhombus or a chamfered rectangle, and a chamfered shape has a short-axis side of a pole piece. By setting the extraction angle φ 1 along the upper pole 10, the extraction angle φ of the conventional X-ray detector 25 in which the shape of the sensitive area surface is circular is set.
It can be larger than 2 . Further, the position of the conventional X-ray detector 25 is changed to the position indicated by 25 'in FIG.
And the distance between the center of the sensitive area surface of the X-ray detector 25 'and the sample 4
When the X-ray detector 26 is moved to a position equal to the distance of the center of the sensitive area surface to make the X-ray detection sensitivity equal,
Take-out angle φ 3 becomes smaller. As described above, the X-ray detector of the present invention can approach a sample with a large extraction angle.

X線検出器を、第4図に示すように光軸と直交する方
向から挿入する場合も同様であり、本発明によるX線検
出器28の取出角αは、従来のX線検出器27の取出角α
より大きくすることができることが分かる。
The X-ray detector is the same when inserted in a direction perpendicular to the optical axis as shown in FIG. 4, take-out angle alpha 2 of the X-ray detector 28 according to the present invention, conventional X-ray detector 27 Extraction angle α
It can be seen that it can be greater than one .

なお、以上の説明ではポールピース上極の断面形状は
略台形としたが、他の形状であってもよいことは明らか
であろう。
In the above description, the cross-sectional shape of the pole piece upper pole is substantially trapezoidal, but it is apparent that other shapes may be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る分析電子顕微鏡用半導体X線検出
器の実施例を示す図、第2図、第3図および第4図は従
来のX線検出器と本発明に係るX線検出器との比較を説
明する図、第5図は分析電子顕微鏡の構成例を示す図、
第6図は従来のX線検出器の形状、配置を説明する図で
ある。 1……電子銃、2は電子ビーム、3……電子レンズ群、
4……試料、5……電子レンズ群、6……蛍光面、7…
…観察室、8……X線検出器、9……X線分析装置、10
……ポールピース上極、11……ポールピース下極、12…
…光軸。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a semiconductor X-ray detector for an analytical electron microscope according to the present invention, and FIGS. 2, 3, and 4 are conventional X-ray detectors and an X-ray detector according to the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining a comparison with an analyzer, FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of an analytical electron microscope,
FIG. 6 is a view for explaining the shape and arrangement of a conventional X-ray detector. 1 ... electron gun, 2 is electron beam, 3 ... electron lens group,
4 sample, 5 electron lens group, 6 fluorescent screen, 7
... Observation room, 8 ... X-ray detector, 9 ... X-ray analyzer, 10
…… pole piece upper pole, 11 …… pole piece lower pole, 12…
…optical axis.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】有感領域面の形状が、長円、楕円、面取り
された菱形形または面取りされた矩形等のように長軸と
短軸を有し、且つ面取りされた形状となされていること
を特徴とする分析電子顕微鏡用半導体X線検出器。
1. A sensitive area surface has a major axis and a minor axis, such as an ellipse, an ellipse, a chamfered rhombus or a chamfered rectangle, and is chamfered. A semiconductor X-ray detector for an analytical electron microscope.
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