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JP3409742B2 - EPMA analysis method using Monte Carlo simulation - Google Patents
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JP3409742B2 - EPMA analysis method using Monte Carlo simulation - Google Patents

EPMA analysis method using Monte Carlo simulation

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JP3409742B2
JP3409742B2 JP20073799A JP20073799A JP3409742B2 JP 3409742 B2 JP3409742 B2 JP 3409742B2 JP 20073799 A JP20073799 A JP 20073799A JP 20073799 A JP20073799 A JP 20073799A JP 3409742 B2 JP3409742 B2 JP 3409742B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、試料に電子線を
照射し、その試料から放射される特性X線を測定して試
料中の元素を定性又は定量するエレクトロン・プローブ
・マイクロアナライザー(Electron probe microanalys
er; 以下「EPMA」と称する)による分析法に係り、
特にモンテカルロシミュレーションの手法を用いたEP
MA分析法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron probe microanalyzer for irradiating a sample with an electron beam and measuring the characteristic X-rays emitted from the sample to qualitatively or quantitatively analyze the elements in the sample. microanalys
er; hereinafter referred to as “EPMA”),
Especially EP using Monte Carlo simulation method
Regarding MA analysis method.

【0002】[0002]

【従来の技術】EPMA分析法は、極めて細く絞った電
子線(Electron probe)を試料表面に照射し、その部分
から放射される特性X線の波長と強度とをX線分光器や
検出器で測定し、これによって試料のその微小部に含ま
れている元素を定性又は定量するものであるから、試料
のどの部分を測定しているかを知ることができ、また、
試料を化学分析のように溶解したりすることなく非破壊
的に分析することができるので、試料に混入した微小異
物、金属の溶製で生じる微小晶出物等を始めとして種々
の微小物の形状やサイズの測定等、様々な分野で様々な
試料の分析に応用されている。
2. Description of the Related Art The EPMA analysis method irradiates a sample surface with an electron beam (electron probe) that is extremely narrowed down, and the wavelength and intensity of characteristic X-rays emitted from the part are measured by an X-ray spectrometer or detector. It is possible to know which part of the sample is being measured because it measures and qualitatively or quantitatively determines the element contained in the minute part of the sample.
Since the sample can be analyzed non-destructively without being dissolved like chemical analysis, various minute substances such as minute foreign substances mixed in the sample and minute crystallized substances generated by melting of metal are included. It is applied to analysis of various samples in various fields such as measurement of shape and size.

【0003】しかしながら、従来のEPMA分析法は、
基本的には標準試料との比較を前提にして成立してお
り、標準試料の作製や入手が困難であると、試料の正確
な分析が困難になるほか、このEPMA分析法で分析で
きる試料については、試料のサイズが電子線の照射によ
り特性X線を放射する領域、すなわち「X線発生領域」
より充分に大きい場合に限られ、試料のサイズがこのX
線発生領域より小さくなると、試料以外の部分から放射
されるX線も測定してしまうことになって、試料の正確
な分析ができなくなる。
However, the conventional EPMA analysis method is
Basically, it is established on the assumption that it is compared with a standard sample. If it is difficult to prepare or obtain a standard sample, it will be difficult to analyze the sample accurately, and about the sample that can be analyzed by this EPMA analysis method. Is an area where the sample size emits characteristic X-rays by irradiation with an electron beam, that is, an "X-ray generation area"
The size of the sample is limited to this X
If the area is smaller than the line generation area, the X-rays emitted from portions other than the sample are also measured, and accurate analysis of the sample cannot be performed.

【0004】例えば、試料が薄膜であって、この薄膜試
料に電子線を照射した際にX線発生領域の深さ方向がこ
の薄膜試料の深さ方向を越えてしまうような場合、その
膜厚測定1つをとっても、試料以外の部分から放射され
る成分元素の特性X線を測り込んだり、試料以外の部分
から再び試料に進入した電子が試料の特性X線を発生す
るため、試料の正確な分析が困難になり、また、薄膜の
種類が多岐にわたったり、何層かの積層された膜である
と、その検量線を作製するための標準試料の作成が困難
になったり、標準試料の作成に非常に多くの時間と労力
を要する等の問題が生じる。
For example, when the sample is a thin film and the depth direction of the X-ray generation region exceeds the depth direction of the thin film sample when the thin film sample is irradiated with an electron beam, the film thickness thereof Even if only one measurement is taken, the characteristic X-rays of the component elements emitted from the part other than the sample are measured, and the electrons that enter the sample again from the part other than the sample generate the characteristic X-rays of the sample. Analysis becomes difficult, and if the type of thin film is diverse, or if it is a film with several layers laminated, it will be difficult to create a standard sample for preparing the calibration curve, or a standard sample It takes a lot of time and effort to create a file.

【0005】また、例えばアルミニウム製コピードラム
やMD基板で発見された1μm前後の微小物を分析する
ような場合、このような微小物からSi、O、Al等の
元素が検出されても、マトリックスのAlが測り込まれ
てしまうので、その微小物がSiO2 なのか、それとも
他のAlやSiの酸化物なのか判断ができない。同様の
ことは、その外にも、3%程度のMgが添加されている
S3M合金中の微小物からAl、Mg、O等の元素が検
出された場合や、アルミニウム製熱交換器部品である自
動車コンデンサーチューブに発生した穴周辺で発見され
た微小物からFeやAl等の元素が検出された場合や、
アルミニウム中に存在する微小物からFeやAl等の元
素が検出された場合等にも起こる。
Further, in the case of analyzing a minute object of about 1 μm found in an aluminum copy drum or an MD substrate, for example, even if elements such as Si, O and Al are detected from such minute object, the matrix Since Al is measured, it is impossible to determine whether the microscopic substance is SiO 2 or another Al or Si oxide. The same applies to the case where elements such as Al, Mg, O, etc. are detected from the minute substances in the S3M alloy to which about 3% of Mg is added, or the heat exchanger parts made of aluminum. When elements such as Fe and Al are detected from the microscopic objects found around the hole that occurred in the automobile condenser tube,
This also occurs when elements such as Fe and Al are detected from minute substances existing in aluminum.

【0006】そこで、最近、このような微小物を特定す
る方法として、特性X線からの特有なサテライト線のプ
ロファイルの状態を比較する状態分析の方法がある。こ
の状態分析の方法では、現在、ある程度の大きさを有す
るAl2 3 、MgO、スピネル、SiO2 、FeO、
Fe2 3 、Fe3 4 等の金属酸化物や、Al
4 3 、SiC等の金属炭化物や、AlN、Si3 4
等の金属窒化物等の特定が可能であるとされている。
Therefore, recently, such a minute object is specified.
As a method of
There is a state analysis method that compares the states of the profile. This
The state analysis method currently has some size
Al2O3, MgO, spinel, SiO2, FeO,
Fe2O3, Fe3OFourMetal oxides such as Al, Al
FourC 3, SiC and other metal carbides, AlN, Si3NFour
It is said that it is possible to identify such metal nitrides.

【0007】しかしながら、この状態分析の方法におい
ても、1μm程度以下の微小物や薄膜になると、測定に
30分程度以上要するために、電子ビームを微小物に正
確に照射し続けることが難しいという問題がある。ま
た、Al3 Fe、Al6 Fe、AlFe、AlFe3
Al2 Cu、AlCu等の金属・金属化合物の場合に
は、酸化物、炭化物、窒化物等にみられるような特有の
サテライト線が現れ難いため状態分析では特定が困難で
あるとされている。
However, even in this state analysis method, it becomes difficult to accurately irradiate the minute object with the electron beam because it takes about 30 minutes or more to measure the minute object or the thin film having a size of about 1 μm or less. There is. In addition, Al 3 Fe, Al 6 Fe, AlFe, AlFe 3 ,
In the case of metals and metal compounds such as Al 2 Cu and AlCu, it is said that it is difficult to identify them by a state analysis because it is difficult for a unique satellite line to appear in oxides, carbides, nitrides and the like.

【0008】更に、薄膜測定の場合、ZAF法では補正
できない基板の影響を考慮し、試料に入射した電子の軌
跡をモンテカルロ法でシミュレーションし、この電子の
軌跡によって発生し得る1次X線発生量と発生関数を求
め、これによって求められた計算値から試料の分析を行
なう方法も提案されている(特開平2-95,247号、特開平
4-42,037号、特開平5-26,826号の各公報)。しかしなが
ら、この方法においても、正確な分析を行なうために
は、通常、10000以上、場合によっては30000
個にも達する電子についてその軌跡をシミュレーション
しなければならず、大型コンピューターの使用が必要に
なって実用的研究には不向きであるほか、微小物につい
ては適用できないという問題がある。
Further, in the case of thin-film measurement, the influence of the substrate, which cannot be corrected by the ZAF method, is taken into consideration, and the trajectory of electrons incident on the sample is simulated by the Monte Carlo method, and the amount of primary X-ray generation that can be generated by the trajectory of the electrons. And a generation function, and a method of analyzing a sample from the calculated value obtained by the above is also proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2-95,247 and
4-42,037, JP-A-5-26,826). However, even in this method, in order to perform an accurate analysis, it is usually 10,000 or more, and in some cases 30,000.
The trajectory of as many electrons as possible has to be simulated, which requires the use of a large computer, making it unsuitable for practical research, and has the problem that it cannot be applied to minute objects.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
X線発生領域よりも充分に大きいバルク試料に限らず、
縦方向、横方向、及び深さ方向の何れか1又は2以上の
方向においてX線発生領域より小さい薄膜試料や微小物
試料についても正確な分析が可能であり、しかも、10
00未満という少ない電子数のシミュレーションで正確
な分析をすることができるモンテカルロシミュレーショ
ンを用いたEPMA分析法について鋭意検討を行なった
結果、X線吸収モデルとして直方体モデルを想定すると
共に、モンテカルロシミュレーション計算式中で用いる
イオン化ポテンシャル(J)及びスクリーニングパラメ
ータ(β)の定数としてある特定の値を採用することに
より目的を達成できることを見出し、本発明を完成し
た。
Therefore, the inventor of the present invention
Not limited to bulk samples that are sufficiently larger than the X-ray generation region,
Accurate analysis is possible for thin film samples and minute sample smaller than the X-ray generation region in any one or more of the longitudinal direction, the lateral direction, and the depth direction.
As a result of earnestly studying an EPMA analysis method using a Monte Carlo simulation capable of performing an accurate analysis with a simulation of a small number of electrons of less than 00, a rectangular parallelepiped model is assumed as an X-ray absorption model, and the Monte Carlo simulation calculation formula is used. The inventors have found that the object can be achieved by adopting certain specific values as the constants of the ionization potential (J) and the screening parameter (β) used in the above, and have completed the present invention.

【0010】従って、本発明の目的は、X線発生領域よ
りも大きいバルク試料に限らず、縦方向、横方向、及び
深さ方向の何れかの方向においてX線発生領域よりも小
さい薄膜試料や微小物試料についても、正確な分析が可
能であるモンテカルロシミュレーションを用いたEPM
A分析法を提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is not limited to a bulk sample larger than the X-ray generation region, and a thin film sample smaller than the X-ray generation region in any of the longitudinal direction, the horizontal direction, and the depth direction. EPM using Monte Carlo simulation that enables accurate analysis of minute samples
A. To provide an analytical method.

【0011】また、本発明の他の目的は、1000未満
という少ない電子数のシミュレーションで正確な分析を
することができるモンテカルロシミュレーションを用い
たEPMA分析法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an EPMA analysis method using Monte Carlo simulation which enables accurate analysis by simulation with a small electron number of less than 1000.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、X
線発生領域より充分に大きいマトリックス中に直方体形
状の試料がその上面のみを露して埋め込まれたX線吸収
モデルを想定し、このX線吸収モデルにおける試料の縦
方向、横方向、及び深さ方向のサイズをその大きさや形
状に応じて設定すると共に、モンテカルロシミュレーシ
ョン計算式中における以下の計算式(2)〜(4)散乱
角度(ω)及び回転角度(φ)の計算式(2) cos(ω,ラジアン)=1−2βR/(1+β−R) φ(ラジアン)=2πR 電子のエネルギーロス(ΔE)の計算式(3) E>6.338Jの時 ΔE[Kev/cm]=7.85×104 ρΣ〔ZC/A・ln(1.16
6 E/J)〕/E E≦6.338Jの時 ΔE[Kev/cm]=7.85×104 ρΣ(ZC/A/J1/2 )/
1.26E1/2 電子が元素に衝突する確率(P)の計算式(4) P=(σC/A)/Σ(σC/A) σ(散乱全断面積)=〔πe4 Z(Z+1)〕/〔4E
n 2 β(β+1)〕 〔但し、上記計算式(2)〜(4)において、Eは電子
の所有エネルギー(Kev)を、Aは原子量を、ρは密度(g/
cm3) を、Zは原子番号を、Jはイオン化ポテンシャル
(Kev) を、βはスクリーニングパラメータを、Rは一様
乱数(0〜1)を、πは円周率(3.14)を、Cは組成
を、eは電子の電荷(−4.8029×10 -10 esu )
を、En は電子の運動エネルギー(eE/300×10
3 )をそれぞれ示す〕において、J=11.5Z×10
-3 [Kev]、及び、 β={5.44Z2/3 /E}×10-3 を用い、入射電子数1000個未満でシミュレーション
することを特徴とするモンテカルロシミュレーションを
用いたEPMA分析法である。
That is, the present invention provides X
A rectangular parallelepiped in a matrix that is sufficiently larger than the line generation area
X-ray absorption when a sample in the shape of a ring is exposed by exposing only its upper surface
Assuming a model, the vertical direction of the sample in this X-ray absorption model
Direction, width, and depth in terms of size and shape
It is set according to the situation and the Monte Carlo simulation
The following formulas (2) to (4) scattering in the formula
Calculation formula (2) for angle (ω) and rotation angle (φ) cos (ω, radian) = 1-2βR / (1 + β-R) φ (radian) = 2πR Calculation formula of electron energy loss (ΔE) (3) When E> 6.338J ΔE [Kev / cm] = 7.85 × 10FourρΣ [ZC / A ・ ln (1.16
6 E / J)] / E When E ≦ 6.338J ΔE [Kev / cm] = 7.85 × 10FourρΣ (ZC / A / J1/2) /
1.26E1/2 Calculation formula (4) of probability (P) that electron collides with element P = (σC / A) / Σ (σC / A) σ (total scattering cross section) = [πeFourZ (Z + 1)] / [4E
n 2β (β + 1)] [However, in the above formulas (2) to (4), E is an electron
Own energy (Kev), A is atomic weight, ρ is density (g /
cm3), Z is atomic number, J is ionization potential
(Kev), β is the screening parameter, R is uniform
Random number (0 to 1), π is circular constant (3.14), C is composition
, E is the electric charge of the electron (−4.8029 × 10 -Tenesu)
The EnIs the kinetic energy of the electron (eE / 300 × 10
3) Respectively], J = 11.5Z × 10
-3 [Kev] and β = {5.44Z2/3/ E} × 10-3 Simulation with less than 1000 incident electrons
Monte Carlo simulation characterized by
This is the EPMA analysis method used.

【0013】本発明方法を実施する際に用いるEPMA
としては、波長分散型(WavelengthDispersive X-ray An
alysis)であっても、また、エネルギー分散型(Energy D
ispersive X-ray Analysis)であってもよいが、好まし
くは波長分散型EPMAである。
EPMA used in carrying out the method of the present invention
Is a wavelength dispersion type (Wavelength Dispersive X-ray An
alysis), but also energy dispersive (Energy D
ispersive X-ray Analysis), but wavelength dispersion type EPMA is preferable.

【0014】本発明方法において、測定対象となる試料
については、特に制限はなく、それがEPMAによるX
線発生領域より充分に大きいバルク試料であっても、ま
た、その縦方向、横方向、及び深さ方向の何れかの方向
においてX線発生領域よりも小さい薄膜試料や微小物試
料であってもよい。そして、薄膜試料については、それ
が単層の薄膜であっても、多層の薄膜であってもよく、
また、微小物試料については、それがマトリックスの金
属や金属化合物中に分散して存在する微小物であって
も、また、公知の方法でPTFE製メンブランフィルタ
ー等の非金属製担体上に固定された微小物や、ゴム、
紙、ダンボール、プラスチック等の有機物中に存在する
微小異物等であってもよい。
In the method of the present invention, there is no particular limitation on the sample to be measured, which is determined by EPMA X
Even a bulk sample that is sufficiently larger than the X-ray generation region, or a thin film sample or a microscopic sample that is smaller than the X-ray generation region in any of its longitudinal direction, horizontal direction, and depth direction. Good. And, regarding the thin film sample, it may be a single-layer thin film or a multi-layer thin film,
In addition, as for the sample of minute matter, even if it is a minute matter that is dispersed and present in the metal or metal compound of the matrix, it is fixed on a non-metallic carrier such as a PTFE membrane filter by a known method. Small objects, rubber,
It may be a minute foreign substance existing in an organic substance such as paper, cardboard, plastic or the like.

【0015】また、測定対象となる試料については、そ
れがAl、Fe、Cu、Au、Si、Ni、Cr、Ti
等の単一金属元素からなる試料であってもよく、また、
少なくとも2種以上の試料金属元素を含むAl6 Fe、
Al3 Fe、AlFe、AlFe3 等のAl−Fe系
や、Al−Fe−Mn系、Al−Fe−Si系、Al−
Fe−Mg−Si系、Al−Fe−Mn−Si系等のA
l−Fe−X系や、Al 2 Cu、AlCu等のAl−C
u系や、Al−Cu−Fe系、Al−Cu−Mg系、A
l−Cu−Mg−Si系、Al−Cu−Mg−Zn系等
のAl−Cu−X系等を始めとするAl中金属間化合物
等の金属・金属化合物であってもよく、更には、少なく
とも1種の試料金属元素と試料非金属元素を含むAl2
3 、SiO2 、Fe2 3 、MgO等の金属酸化物、
Al4 3 、SiC等の金属炭化物、AlN、Si3
4 等の金属窒化物、ムライト(Al2O3・2SiO2)、スピネル
(Al2O3・MgO)、フォルステライト (2MgO・SiO2) 、ジル
コン (ZrO2・・SiO2) 等の3元系化合物等の金属・非金
属化合物であってもよい。そして、これら測定対象とな
る試料の用途についても特に制限されるものではない。
Regarding the sample to be measured,
These are Al, Fe, Cu, Au, Si, Ni, Cr, Ti
A sample composed of a single metal element such as
Al containing at least two sample metal elements6Fe,
Al3Fe, AlFe, AlFe3Al-Fe system such as
Or Al-Fe-Mn system, Al-Fe-Si system, Al-
A of Fe-Mg-Si system, Al-Fe-Mn-Si system, etc.
l-Fe-X system, Al 2Al-C such as Cu and AlCu
u-based, Al-Cu-Fe-based, Al-Cu-Mg-based, A
1-Cu-Mg-Si system, Al-Cu-Mg-Zn system, etc.
Al-Cu-X system and other intermetallic compounds in Al
It may be a metal or metal compound such as
Al containing one kind of sample metal element and sample non-metal element2
O3, SiO2, Fe2O3, Metal oxides such as MgO,
AlFourC3, Metal carbide such as SiC, AlN, Si3N
FourMetal nitrides such as mullite (Al2O3・ 2SiO2), Spinel
(Al2O3・ MgO), forsterite (2MgO ・ SiO2), Jill
Con (ZrO2..SiO2) Metals such as ternary compounds, non-gold
It may be a genus compound. And, these measurement target
There is no particular limitation on the use of the sample.

【0016】本発明方法においては、このような測定対
象の試料が直方体形状をなすと仮定し、この直方体形状
の試料がX線発生領域より充分に大きいマトリックス中
にその上面のみを露して埋め込まれたX線吸収モデルを
想定し、このX線吸収モデルにおける試料の縦方向、横
方向、及び深さ方向のサイズをその大きさや形状に応じ
て設定し、モンテカルロシミュレーションによる電子の
軌跡を計算する際に考慮する。
In the method of the present invention, it is assumed that the sample to be measured has a rectangular parallelepiped shape, and the rectangular parallelepiped sample is embedded in a matrix sufficiently larger than the X-ray generation region by exposing only its upper surface. The X-ray absorption model is assumed, and the size of the sample in the vertical direction, the horizontal direction, and the depth direction in this X-ray absorption model is set according to the size and shape, and the trajectory of the electron is calculated by Monte Carlo simulation. To consider when.

【0017】すなわち、試料のサイズがその縦方向、横
方向、及び深さ方向の何れの方向においてもX線発生領
域より大きい場合にはバルク試料として取り扱い、ま
た、試料のサイズがその縦方向及び横方向においてX線
発生領域より大きく、また、深さ方向においてX線発生
領域より小さい場合には薄膜試料として取り扱い、更
に、試料のサイズがその縦方向、横方向、及び深さ方向
の何れの方向においてもX線発生領域より小さい場合に
は微小物試料として取り扱う。
That is, when the sample size is larger than the X-ray generation region in any of the vertical direction, the horizontal direction, and the depth direction, the sample is treated as a bulk sample, and the sample size is measured in the vertical direction and the vertical direction. If it is larger than the X-ray generation region in the horizontal direction and smaller than the X-ray generation region in the depth direction, it is treated as a thin film sample, and the size of the sample is any of the vertical direction, the horizontal direction, and the depth direction. If it is smaller than the X-ray generation region in the direction, it is treated as a minute sample.

【0018】そして、EPMAによる特性X線強度の測
定のための加速電圧、試料吸収電流、計測時間、Kα線
を用いるかLα線を用いるか等の電子線照射条件は、測
定対象となる試料の形態(すなわち、バルク試料、薄膜
試料、又は微小物試料の何れであるか、試料薄膜と基板
との関係、試料微小物とその担体との関係等)やその種
類、更には構成する金属元素や非金属元素の種類等を考
慮して決定され、また、試料を分別判定するための試料
金属の相対X線強度や複数の試料金属間の相対X線強度
比等の閾値、更には膜厚を決定するための試料金属や試
料非金属の相対X線強度−膜厚の検量線等については電
子線軌跡シミュレーションをモンテカルロ法に従って実
施し、その結果を基に決定し、また、作製する。
The accelerating voltage for measuring the characteristic X-ray intensity by EPMA, the sample absorption current, the measuring time, and the electron beam irradiation conditions such as whether Kα rays or Lα rays are used depend on the sample to be measured. The form (that is, whether it is a bulk sample, thin film sample, or microscopic sample, the relationship between the sample thin film and the substrate, the relationship between the sample microscopic object and its carrier, etc.), its type, and the constituent metal elements, It is determined in consideration of the types of non-metallic elements, and the threshold values such as the relative X-ray intensity of the sample metal and the relative X-ray intensity ratio among a plurality of sample metals for the purpose of discriminating and determining the sample, and the film thickness Regarding the calibration curve of relative X-ray intensity-film thickness of the sample metal and sample non-metal for determining, electron beam trajectory simulation is performed according to the Monte Carlo method, and the determination is made based on the result, and the sample is manufactured.

【0019】そして、このモンテカルロシミュレーショ
ンにおいては、電子の軌跡を折れ線と仮定し、この折れ
線の1つの線分を平均自由行程とし、1つの線分と次の
線分との間の角度(散乱角)はある乱数に対応した確率
とし、更に1つの線分毎に電子のエネルギーが失われる
としてモデルを仮定し、平均自由行程の計算式
(1)、散乱角度(ω)及び回転角度(φ)の計算式
(2)、電子のエネルギーロス(ΔE)の計算式
(3)、電子が元素に衝突する確率(P)の計算式
(4)、電子散乱後の位置の計算式(5)、及び発
生X線量子数の計算式(6)の各計算式に基づいて相対
X線強度の計算が行なわれる。
In this Monte Carlo simulation, the trajectory of electrons is assumed to be a polygonal line, and one line segment of this polygonal line is defined as the mean free path, and the angle (scattering angle) between one line segment and the next line segment is defined. ) Is the probability corresponding to a certain random number, and the model is assumed to lose electron energy for each line segment, and the mean free path calculation formula (1), scattering angle (ω) and rotation angle (φ) Equation (2), electron energy loss (ΔE) equation (3), electron collision probability (P) equation (4), position after electron scattering (5), And the relative X-ray intensity is calculated based on the respective calculation formulas (6) of the generated X-ray quantum number.

【0020】平均自由行程(λ)の計算式(1) λ[cm]=〔(0.0554E×103 )/ρ〕×{ΣA
C/〔Z1/3 (Z+1)〕}×10-8 散乱角度(ω)及び回転角度(φ)の計算式(2) cos(ω,ラジアン)=1−2βR/(1+β−R) φ(ラジアン)=2πR 電子のエネルギーロス(ΔE)の計算式(3) E>6.338Jの時 ΔE[Kev/cm]=7.85×104 ρΣ〔ZC/A・ln(1.16
6 E/J)〕/E E≦6.338Jの時 ΔE[Kev/cm]=7.85×104 ρΣ(ZC/A/J1/2 )/
1.26E1/2
Calculation formula of mean free path (λ) (1) λ [cm] = [(0.0554E × 10 3 ) / ρ] × {ΣA
C / [Z 1/3 (Z + 1)]} × 10 −8 Scattering angle (ω) and rotation angle (φ) calculation formula (2) cos (ω, radian) = 1-2βR / (1 + β−R) φ (Radian) = 2πR Calculation formula of electron energy loss (ΔE) (3) When E> 6.338J ΔE [Kev / cm] = 7.85 × 10 4 ρΣ [ZC / A · ln (1.16
6 E / J)] / EE When E ≦ 6.338 J ΔE [Kev / cm] = 7.85 × 10 4 ρΣ (ZC / A / J 1/2 ) /
1.26E 1/2

【0021】〔但し、上記計算式(1)〜(3)におい
て、Eは電子の所有エネルギー(Kev)を、ρは密度(g/cm
3) を、Zは原子番号を、Aは原子量を、Cは組成を、
βはスクリーニングパラメータを、Rは一様乱数(0〜1)
を、πは円周率(3.14)を、また、Jはイオン化ポ
テンシャル(Kev) をそれぞれ示す。〕
[However, in the above calculation formulas (1) to (3), E is the electron owning energy (Kev), and ρ is the density (g / cm).
3 ), Z is atomic number, A is atomic weight, C is composition,
β is a screening parameter, R is a uniform random number (0 to 1)
, Π indicates the circular constant (3.14), and J indicates the ionization potential (Kev). ]

【0022】ここで、上記イオン化ポテンシャル(J)
については、これまでに文献上、下記の3つの値 J=11.5Z×10-3 [Kev] J=0.00976Z+0.0588/Z0.19 [Kev] J={14.0〔1− exp(−0.1Z)〕+75.5
/ZZ/7.5−Z/(100+Z)}Z×10-3 [Kev] が提案されており、また、上記スクリーニングパラメー
タ(β)については、これまでに文献上、下記の3つの
値 β={5.44Z2/3 /E}×10-3 β={3.4Z2/3 /E(1.13+3.76α2
1/2 }×10-3 β={3.4Z2/3 /E}×10-3 〔但し、α={3.69(Z/E)}×10-3〕が提案
されているが、本発明方法では、これらの定数のうち、
特にJ=11.5Z×10-3 [Kev]、及び、 β={5.44Z2/3 /E}×10-3 の値を用いる。このイオン化ポテンシャル(J)の定数
とスクリーニングパラメータ(β)の定数との組み合わ
せを採用することにより、モンテカルロシミュレーショ
ンによる計算結果が標準試料を用いて測定した実測値と
よく一致し、また、計算に入力される入射電子数をを可
及的に減少せしめることができ、大型コンピューターで
なくても計算可能になる。
Here, the ionization potential (J)
In the literature, the following three values J = 11.5Z × 10 −3 [Kev] J = 0.00976Z + 0.0588 / Z 0.19 [Kev] J = {14.0 [1-exp ( −0.1Z)] + 75.5
/ Z Z / 7.5 −Z / (100 + Z)} Z × 10 −3 [Kev] has been proposed, and regarding the screening parameter (β), the following three values β = {5.44Z 2/3 / E} × 10 -3 β = {3.4Z 2/3 /E(1.13+3.76α 2 )
1/2 } × 10 -3 β = {3.4Z 2/3 / E} × 10 -3 [where α = {3.69 (Z / E)} × 10 -3 ] has been proposed. In the method of the present invention, among these constants,
In particular, values of J = 11.5Z × 10 −3 [Kev] and β = {5.44Z 2/3 / E} × 10 −3 are used. By adopting the combination of the constant of the ionization potential (J) and the constant of the screening parameter (β), the calculation result by Monte Carlo simulation agrees well with the measured value measured using the standard sample, and is input to the calculation. The number of incident electrons generated can be reduced as much as possible, and calculation can be performed without using a large computer.

【0023】また、散乱角度(ω)の計算式(2)で用
いる一様乱数(R)についても、これまでに文献上、例
えば、中央二乗法(xk+1 =xk 2 の中央の数桁)、乗
算型相合式法〔xk+1 =λ・xk (mod,M)〕、混合型
合同式法〔xk+1 =λ・xk+μ(mod,M)〕等の多数
のものが提案されているが、本発明方法においては、通
常のパーソナルコンピューターに内蔵されているものを
そのまま使用することができ、例えば、市販の日本電気
(株)製パーソナルコンピューターに内蔵の乱数を好適
に用いることができる。
Regarding the uniform random number (R) used in the calculation formula (2) of the scattering angle (ω), the literature has hitherto been known, for example, the central square method (x k + 1 = x k 2 ). A few digits), a multiplication type congruential method [x k + 1 = λ · x k (mod, M)], a mixed congruential method [x k + 1 = λ · x k + μ (mod, M)], etc. Although many have been proposed, in the method of the present invention, those incorporated in a normal personal computer can be used as they are, for example, random numbers incorporated in a commercially available NEC Personal Computer. Can be preferably used.

【0024】ここで、多元系化合物に入射した電子がど
の原子と衝突するかは元素の衝突断面積による確率
(P)で決まり、次の計算式(4)で表される。電子
が元素に衝突する確率(P)の計算式(4) P=(σC/A)/Σ(σC/A) σ(散乱全断面積)=〔πe4 Z(Z+1)〕/〔4E
n 2 β(β+1)〕 e:電子の電荷(−4.8029×10-10 esu ) En :電子の運動エネルギー(eE/300×103 ) 例えば、3元系化合物の場合には次のように行なう。 0<F≦Pa …ならばa元素に衝突 Pa <F≦Pa +Pb …ならばb元素に衝突 Pa +Pb <F≦Pa +Pb +Pc …ならばc元素に衝突 (但し、Fは一様乱数値である。)
Here, which atom the electron incident on the multi-component compound collides with is determined by the probability (P) due to the collision cross section of the element, and is represented by the following calculation formula (4). Calculation formula of probability (P) of electron collision with element (4) P = (σC / A) / Σ (σC / A) σ (total scattering cross section) = [πe 4 Z (Z + 1)] / [4E
n 2 β (β + 1)] e: electron charge (−4.8029 × 10 −10 esu) E n : electron kinetic energy (eE / 300 × 10 3 ) For example, in the case of a ternary compound, Do so. 0 <F ≦ P a ... if collides with a elemental P a <F ≦ P a + P b ... if collides with b element P a + P b <F ≦ P a + P b + P c ... if collides with c elements ( However, F is a uniform random number value.)

【0025】更に、電子散乱後の位置は次の電子散乱
後の位置の計算式(5)によって計算される。すなわ
ち、試料表面上にX−Y軸をとり、また、深さ方向にZ
軸をとり、原点に入射する電子のn番目の電子の終点位
置を(xn , yn ,zn )とすると、(n+1)番目の
電子の位置を(xn+1 , yn+1 ,zn+1 )は、先ず衝突
によりn番目の位置から(ω,φ)の方向(ω:衝突に
よる入射方向からの散乱角度、φ:回転角度)に散乱さ
れたとし、これを用いて(n+1)番目の電子の位置を
(x, y,z)座標軸に対する方向(θn+1 , ψn+1
で表すと、以下のようになる。
Further, the position after electron scattering is calculated by the following formula (5) for calculating the position after electron scattering. That is, the X-Y axis is taken on the surface of the sample, and Z in the depth direction.
Taking the axis, and letting the end point position of the nth electron of the electron incident on the origin be (x n , y n , z n ), the position of the (n + 1) th electron is (x n + 1 , y n + 1 , Z n + 1 ) is first scattered by the collision in the direction (ω, φ) from the n-th position (ω: scattering angle from the incident direction due to collision, φ: rotation angle), and The position of the (n + 1) th electron is the direction (θ n + 1 , ψ n + 1 ) with respect to the (x, y, z) coordinate axis.
It can be expressed as follows.

【0026】電子散乱後の位置の計算式(5) cos(θn+1)=cos(θn ) cos(ω)-sin(θn ) sin(ω) cos(φ) sin(ψn+1)=Asin(ψn ) +Bcos(ψn ) cos(ψn+1)=Acos(ψn ) −Bsin(ψn ) A=[ cos(ω)-cos(θn ) cos(θn+1)] /[ sin(θn ) sin(θn+1)] B=sin(φ) sin(ω) /sin(θn+1) xn+1 =xn +λsin(θn+1)cos(ψn+1)×104 (μm) yn+1 =yn +λsin(θn+1)sin(ψn+1)×104 (μm) zn+1 =zn +λcos(θn+1)×104 (μm)Calculation formula of position after electron scattering (5) cos (θ n + 1 ) = cos (θ n ) cos (ω) -sin (θ n ) sin (ω) cos (φ) sin (ψ n + 1 ) = A sin (ψ n ) + B cos (ψ n ) cos (ψ n + 1 ) = A cos (ψ n ) −B sin (ψ n ) A = [cos (ω) -cos (θ n ) cos (θ n + 1 )] / [sin (θ n ) sin (θ n + 1 )] B = sin (φ) sin (ω) / sin (θ n + 1 ) x n + 1 = x n + λ sin (θ n + 1 ) cos (ψ n + 1 ) × 10 4 (μm) y n + 1 = y n + λ sin (θ n + 1 ) sin (ψ n + 1 ) × 10 4 (μm) z n + 1 = z n + λ cos (θ n + 1 ) × 10 4 (μm)

【0027】そして、エネルギーEの電子が試料内の距
離λにおいて発生する発生X線量子数Iの計算は、次の
発生X線量子数の計算式(6)によって計算され、こ
の計算は入射された電子のエネルギーが元素の励起電圧
より低くなるまで繰り返して行なわれ、X線量子数は散
乱後との積算として計算される。
Then, the calculation of the generated X-ray quantum number I in which electrons of energy E are generated at the distance λ in the sample is calculated by the following calculation formula (6) of the generated X-ray quantum number, and this calculation is input. It is repeatedly performed until the energy of the electron becomes lower than the excitation voltage of the element, and the X-ray quantum number is calculated as an integration with that after scattering.

【0028】発生X線量子数の計算式(6) I=NA ρQ(E)WK Cλ/A NA :アボガドロ数(6.02×1023) A:原子量 ρ:密度(g/cm3) Q(E):イオン化断面積 Q(E)・Ek 2 =7.92×10-20 /U・ln
(U) U=E/Ekk :元素の励起電圧 [Kev] Wk :蛍光収率〔Wk =α4 /(1+α4 )〕 α=−0.0217+0.0332Z−1.14Z3 ×
10-6 X線吸収後のX線量子数の計算 I1 =I exp(−μρd) μ:X線質量吸収係数 d:X線の通過距離(cm)
Calculation formula of the generated X-ray quantum number (6) I = N A ρQ (E) W K Cλ / AN A : Avogadro's number (6.02 × 10 23 ) A: Atomic weight ρ: Density (g / cm 3 ) Q (E): Ionization cross section Q (E) · E k 2 = 7.92 × 10 −20 / U · ln
(U) U = E / E k E k : Excitation voltage of element [Kev] W k : Fluorescence yield [W k = α 4 / (1 + α 4 )] α = -0.0217 + 0.0332Z-1.14Z 3 ×
Calculation of X-ray quantum number after 10 −6 X-ray absorption I 1 = I exp (−μρd) μ: X-ray mass absorption coefficient d: X-ray passage distance (cm)

【0029】本発明方法においては、X線吸収モデルと
して直方体形状の試料がX線発生領域より充分に大きい
マトリックス中に上面のみを露して埋め込まれた状態を
想定し、このX線吸収モデルにおける試料の縦方向、横
方向、及び深さ方向のサイズを設定するようにしている
ので、上記平均自由行程(λ)の計算式(1)におい
て、入射した電子が試料からマトリックスに突入したと
きの自由行程及びマトリックスから試料に突入したとき
の自由行程の取扱を、電子の出発点である試料又はマト
リックス内の平均自由行程を用いて試料内の距離とマト
リックス内の距離とに按分し、按分した平均自由行程を
用いて試料及びマトリックスから発生するX線量子数を
計算する。このように取り扱うことにより特に薄膜の膜
厚測定のために作製する検量線がより正確になる。
In the method of the present invention, as an X-ray absorption model, it is assumed that a rectangular parallelepiped sample is embedded with its upper surface exposed in a matrix sufficiently larger than the X-ray generation region. Since the size of the sample in the longitudinal direction, the lateral direction, and the depth direction is set, in the calculation formula (1) of the above mean free path (λ), when the incident electrons enter the matrix from the sample, Free path and handling of free path when entering the sample from the matrix were apportioned to the distance in the sample and the distance in the matrix using the mean free path in the sample or matrix, which is the starting point of electrons. The mean free path is used to calculate the X-ray quantum numbers generated from the sample and matrix. By handling in this way, the calibration curve produced especially for measuring the film thickness of a thin film becomes more accurate.

【0030】また、本発明方法においては、X線吸収モ
デルから発生される特性X線のX線発生位置を、EPM
AのX線取出方向(すなわち、X線取出角度:δ)に応
じて、マトリックスのみを通過して取り出される領域、
試料のみを通過して取り出される領域、マトリックスか
ら試料を通過して取り出される領域、試料からマトリッ
クスを通過して取り出される領域、及び、マトリックス
から試料を通過し更にマトリックスを通過して取り出さ
れる領域に区分し、この区分された領域に応じてX線発
生位置から試料表面までの距離を計算する。このように
EPMAのX線取出方向に応じて複数の領域に区分する
ことにより、発生したX線の吸収経路に応じたX線量子
数の減衰を計算することができる。
Further, in the method of the present invention, the X-ray generation position of the characteristic X-ray generated from the X-ray absorption model is determined by the EPM.
A region that is extracted by passing through only the matrix according to the X-ray extraction direction of A (that is, X-ray extraction angle: δ),
Areas that are taken out only through the sample, areas that are taken out from the matrix through the sample, areas that are taken out from the sample through the matrix, and areas that are taken out from the matrix through the sample and further through the matrix. The area is divided, and the distance from the X-ray generation position to the sample surface is calculated according to this divided area. In this way, by dividing into a plurality of regions according to the X-ray extraction direction of EPMA, it is possible to calculate the attenuation of the X-ray quantum number according to the absorption path of the generated X-rays.

【0031】更に、本発明方法においては、試料が非金
属製担体上に固定された微小物試料である場合には、X
線吸収モデルから発生される特性X線のX線発生位置か
ら試料表面までの距離について、X線発生位置の全てが
試料のみを通過して取り出される領域であると仮定して
計算する。このように仮定して計算するのは、電子が非
金属製担体から試料に再突入する割合が少ないので、試
料をマトリックスの存在しない「空中固定」と仮定して
行なうためである。
Further, in the method of the present invention, when the sample is a fine substance sample fixed on a non-metallic carrier, X
The distance from the X-ray generation position of the characteristic X-ray generated from the X-ray absorption model to the sample surface is calculated assuming that all the X-ray generation positions are the regions taken out only through the sample. The calculation is performed on the assumption that the electrons reenter the sample from the non-metallic carrier at a low rate, and the sample is assumed to be “fixed in air” in the absence of a matrix.

【0032】本発明において、上記計算式(1)〜
(6)を用いて行なうモンテカルロシミュレーション
は、通常1000個未満の電子について行なえば充分で
あり、好ましくは100〜500個程度の電子について
行なえばよい。これらの計算式(1)〜(6)により、
各試料における各測定対象元素の相対X線強度は、入射
電子数を同じにして試料から得られるX線量子数と10
0%試料から得られるX線量子数との比として算出さ
れ、また必要により、得られた各測定対象元素の相対X
線強度から各測定対象元素の相対X線強度比が計算さ
れ、更に試料が薄膜試料であるような場合には必要によ
り、膜厚を変化させたときの測定対象元素の相対X線強
度が計算されてその相対X線強度−膜厚の検量線が作成
され、このようにして算出された測定対象元素の相対X
線強度や相対X線強度比を閾値として、あるいは、作製
された相対X線強度−膜厚の検量線に基づいて試料の分
析が行なわれる。
In the present invention, the above formulas (1)-
The Monte Carlo simulation performed using (6) is usually sufficient for less than 1000 electrons, preferably about 100 to 500 electrons. From these calculation formulas (1) to (6),
The relative X-ray intensity of each element to be measured in each sample is 10 times the X-ray quantum number obtained from the sample with the same number of incident electrons.
It is calculated as a ratio with the X-ray quantum number obtained from a 0% sample, and if necessary, the relative X of each measured element obtained.
The relative X-ray intensity ratio of each element to be measured is calculated from the line intensity, and when the sample is a thin film sample, the relative X-ray intensity of the element to be measured when the film thickness is changed is calculated if necessary. Then, a calibration curve of the relative X-ray intensity-film thickness is created, and the relative X of the measurement target element thus calculated
The sample is analyzed using the line intensity or the relative X-ray intensity ratio as a threshold value or based on the prepared relative X-ray intensity-film thickness calibration curve.

【0033】例えば、試料が少なくとも1種の金属元素
を含む金属化合物である場合、この試料を構成する各金
属元素についてその特性X線強度を測定し、次いで測定
された各金属元素の特性X線強度と当該金属元素の金属
100%特性X線強度とを用いて試料における各金属元素の
相対X線強度を算出し、この試料における各金属元素の
相対X線強度を上記モンテカルロシミュレーション法で
求めた分別判定のための当該試料における各金属元素の
相対X線強度と比較して試料の分析を行う。
For example, when the sample is a metal compound containing at least one metal element, the characteristic X-ray intensity of each metal element constituting this sample is measured, and then the measured characteristic X-ray of each metal element is measured. Strength and metal of the relevant metal element
The relative X-ray intensity of each metal element in the sample was calculated using 100% characteristic X-ray intensity, and the relative X-ray intensity of each metal element in this sample was determined by the Monte Carlo simulation method. The sample is analyzed by comparison with the relative X-ray intensity of each metal element in.

【0034】また、例えば、試料が少なくとも2種以上
の金属元素を含む金属・金属化合物である場合、これら
2種の金属元素についてそれぞれその特性X線強度を測
定し、次いで測定された各金属元素の相対X線強度と当
該金属元素の金属100%特性X線強度とから試料における
2種の金属元素の相対X線強度を算出し、これら2種の
金属元素の相対X線強度から当該試料における2種の金
属元素の相対X線強度比を求め、この試料における2種
の金属元素の相対X線強度比をモンテカルロシミュレー
ション法で求めた分別判定のための2種の金属元素の相
対X線強度比と比較して試料の分析を行う。
Further, for example, when the sample is a metal / metal compound containing at least two or more kinds of metal elements, the characteristic X-ray intensity of each of these two kinds of metal elements is measured, and then each of the measured metal elements is measured. The relative X-ray intensities of the two kinds of metal elements in the sample are calculated from the relative X-ray intensities and the 100% metal characteristic X-ray intensities of the metal elements, and the relative X-ray intensities of the two kinds of metal elements in the sample are calculated. The relative X-ray intensity ratio of the two metallic elements was determined, and the relative X-ray intensity ratio of the two metallic elements in this sample was determined by the Monte Carlo simulation method. Analyze the sample relative to the ratio.

【0035】更に、例えば、試料が少なくとも1種の金
属元素と非金属元素とを含む金属・非金属化合物である
場合、上記金属元素についてその金属特性X線強度を測
定して金属相対X線強度を算出し、また、上記非金属元
素と同じ非金属元素を含む所定の金属化合物からなるバ
ルク標準試料を用いてEPMAにより当該金属化合物を
構成する金属元素の金属特性X線強度と非金属元素の非
金属特性X線強度とを測定すると共に、上記金属元素と
同じ金属の純金属バルク標準試料からEPMAにより金
属100%特性X線強度を測定し、これら測定された金属特
性X線強度と金属100%特性X線強度とから当該金属化合
物における金属相対X線強度を算出し、この算出された
金属相対X線強度と上記非金属特性X線強度とを用い
て、相対X線強度と重量組成百分率との間のZAF法変
換式により、金属元素と非金属元素の重量組成百分率が
100重量%となるときの当該金属化合物における非金
属相対X線強度を算出し、この算出された非金属相対X
線強度から非金属100%特性X線強度を算出し、この非金
属100%特性X線強度と上記非金属元素について測定され
た非金属特性X線強度とを用いて当該試料における非金
属相対X線強度を求め、この非金属相対X線強度と上記
金属相対X線強度とをモンテカルロシミュレーション法
で求めた分別判定のための非金属相対X線強度及び金属
相対X線強度と比較して試料の分析を行う。
Further, for example, when the sample is a metal / non-metal compound containing at least one kind of metal element and non-metal element, the metal characteristic X-ray intensity of the metal element is measured to determine the relative metal X-ray intensity. In addition, by using a bulk standard sample composed of a predetermined metal compound containing the same non-metal element as the above non-metal element, EPMA is used to measure the metal characteristic X-ray intensity of the metal element constituting the metal compound and the non-metal element The non-metal characteristic X-ray intensity is measured, and the 100% metal characteristic X-ray intensity is measured by EPMA from a pure metal bulk standard sample of the same metal as the above metal element. The relative metal X-ray intensity of the metal compound is calculated from the% characteristic X-ray intensity, and the calculated relative metal X-ray intensity and the non-metal characteristic X-ray intensity are used to calculate the relative X-ray intensity and the weight. The non-metal relative X-ray intensity in the metal compound when the weight composition percentage of the metal element and the non-metal element becomes 100% by weight is calculated by the ZAF conversion formula between the composition percentage and the calculated non-metal. Relative X
The non-metallic 100% characteristic X-ray intensity is calculated from the line intensity, and the non-metallic relative X-ray intensity in the sample is calculated using the non-metallic 100% characteristic X-ray intensity and the non-metallic characteristic X-ray intensity measured for the non-metallic element. The line intensity was determined, and the non-metal relative X-ray intensity and the metal relative X-ray intensity were compared with the non-metal relative X-ray intensity and the metal relative X-ray intensity for the classification determination obtained by the Monte Carlo simulation method. Perform an analysis.

【0036】そして、試料が少なくとも1種の金属元素
と非金属元素とを含む金属・非金属化合物であって薄膜
試料であり、その膜厚を測定するような場合には、試料
について求められた非金属相対X線強度とモンテカルロ
シミュレーション法で求めた分別判定のための非金属相
対X線強度−膜厚の検量線とから試料の膜厚を測定す
る。
When the sample is a metal / nonmetal compound containing at least one kind of metal element and nonmetal element and is a thin film sample, and the film thickness thereof is to be measured, the sample was obtained. The film thickness of the sample is measured from the non-metal relative X-ray intensity and the non-metal relative X-ray intensity-calibration curve of film thickness for classification determination obtained by the Monte Carlo simulation method.

【0037】本発明の方法によれば、X線吸収モデルと
して直方体モデルを想定すると共に、モンテカルロシミ
ュレーション計算式中で用いるイオン化ポテンシャル
(J)及びスクリーニングパラメータ(β)の定数とし
てある特定の値を採用し、試料の大きさや形状に応じて
その縦方向、横方向、及び深さ方向のサイズを設定して
シミュレーションを行なうので、X線発生領域よりも大
きいバルク試料に限らず、縦方向、横方向、及び深さ方
向の何れかの方向においてX線発生領域よりも小さい薄
膜試料や微小物試料についても正確なEPMA分析法が
可能である。
According to the method of the present invention, a rectangular parallelepiped model is assumed as the X-ray absorption model, and certain specific values are adopted as the constants of the ionization potential (J) and the screening parameter (β) used in the Monte Carlo simulation calculation formula. However, the size is set in the vertical, horizontal, and depth directions according to the size and shape of the sample, and the simulation is performed. Therefore, the sample is not limited to a bulk sample larger than the X-ray generation region, and the vertical and horizontal directions , And an accurate EPMA analysis method is possible for a thin film sample or a minute sample smaller than the X-ray generation region in any of the depth direction.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】以下、波長分散型EPMA(島津
製作所製EPMA−8705;X線取出角度δ:52.
5°)及び波長分散型EPMA(日本電子製JSM−5
0A;X線取出角度δ:35°)を用いた実施例に基づ
いて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A wavelength dispersion type EPMA (EPMA-8705 manufactured by Shimadzu Corporation; X-ray extraction angle δ: 52.
5 °) and wavelength dispersion type EPMA (JSM-5 manufactured by JEOL Ltd.)
0A; X-ray extraction angle δ: 35 °), a preferred embodiment of the present invention will be specifically described based on an example.

【0039】〔X線吸収モデルの想定とX線発生位置の
領域区分〕図1(a)及び(b)に想定されたX線吸収
モデルとX線発生位置を特定するために区分された領域
が示されている。このX線吸収モデルは、それぞれ縦方
向(XX-XXX)、横方向(YY-YYY)及び深さ方向(ZZ)に
所定の大きさを有する直方体形状の試料1が、X線発生
領域より充分大きいマトリックス1中に、その上面1a
のみを露して埋め込まれた状態に想定されており、使用
されるEPMAの検出器3及び分光結晶4によってX線
取出角度δ(52.5°)が決められている。
[Assumption of X-ray Absorption Model and Area Division of X-ray Generation Position] Areas divided to specify the X-ray absorption model and X-ray generation location assumed in FIGS. 1A and 1B. It is shown. In this X-ray absorption model, the rectangular parallelepiped sample 1 having a predetermined size in the vertical direction (XX-XXX), the horizontal direction (YY-YYY), and the depth direction (ZZ) is more than the X-ray generation region. The upper surface 1a of the large matrix 1
It is assumed that only the exposed portion is embedded, and the X-ray extraction angle δ (52.5 °) is determined by the detector 3 and the dispersive crystal 4 of the EPMA used.

【0040】そして、この想定されたX線吸収モデル
は、図1(a)及び(b)に示されているように、試料
1の縦方向(XX-XXX)、横方向(YY-YYY)及び深さ方向
(ZZ)の大きさ及び使用されるEPMAのX線取出角度
δ(52.5°)に従って、X線発生位置を示すための
領域A〜Nに区分されており、どの領域A〜NからX線
が発生したかによって当該X線がマトリックスのみを通
過して取り出されたか、試料のみを通過して取り出され
たか、マトリックスから試料を通過して取り出された
か、試料からマトリックスを通過して取り出されたか、
更には、マトリックスから試料を通過し更にマトリック
スを通過して取り出されたか、をそれぞれ区別し、これ
によって入射した電子の自由行程の取扱を決定し、試料
及びマトリックスから発生するX線量子数を計算するよ
うにしている。
The assumed X-ray absorption model is, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the longitudinal direction (XX-XXX) and the lateral direction (YY-YYY) of the sample 1. In addition, according to the size in the depth direction (ZZ) and the X-ray extraction angle δ (52.5 °) of the EPMA used, it is divided into regions A to N for indicating the X-ray generation position. ~ Depending on whether X-rays are generated from N, the X-rays are taken out only through the matrix, taken out only through the sample, taken out through the sample from the matrix, or passed through the matrix from the sample. Was taken out,
Further, it is determined whether the matrix is passed through the sample and further extracted through the matrix, and the handling of the free path of the incident electrons is determined, and the X-ray quantum number generated from the sample and the matrix is calculated. I am trying to do it.

【0041】ここで、試料1の電子入射位置1bからこ
の試料1内に入射した電子が試料1からマトリックス2
に突入したときの自由行程及びマトリックス2から試料
1に突入したときの自由行程の取扱は、電子の出発点で
ある試料1又はマトリックス2内の平均自由行程を用い
て試料1内の距離とマトリックス2内の距離とに按分
し、按分した平均自由行程を用いて試料1及びマトリッ
クス2から発生するX線量子数を計算するようにしてい
る。
Here, the electrons that have entered the sample 1 from the electron incident position 1b of the sample 1 are transferred from the sample 1 to the matrix 2.
The free path when entering the sample 1 and the free path when entering the sample 1 from the matrix 2 is handled by using the mean free path in the sample 1 or matrix 2 which is the starting point of the electron and the distance in the sample 1 and the matrix. The X-ray quantum number generated from the sample 1 and the matrix 2 is calculated by using the mean free path that is proportionally divided.

【0042】従って、図1(a)及び(b)に示すX線
吸収モデルにおいて、マトリックス2のみを通過して取
り出される領域A、B、L、M、Nから発生する特性X
線のX線量子数はマトリックス2のみから発生したとし
て計算され、試料1のみを通過して取り出される領域
F、Iから発生する特性X線のX線量子数は試料1のみ
から発生したとして計算され、マトリックス2から試料
1を通過して取り出される領域G,Hと領域J,Kから
発生する特性X線のX線量子数は電子の出発点であるマ
トリックス2内の平均自由行程を用いて試料1内の距離
とマトリックス2内の距離とに按分して計算され、試料
1からマトリックス2を通過して取り出される領域Cか
ら発生する特性X線のX線量子数は電子の出発点である
試料1内の平均自由行程を用いて試料1内の距離とマト
リックス2内の距離とに按分して計算され、また、マト
リックス2から試料1を通過し更にマトリックス2を通
過して取り出される領域D、Eから発生する特性X線の
X線量子数は電子の出発点であるマトリックス2内の平
均自由行程を用いて試料1内の距離とマトリックス2内
の距離との3つに按分して計算されることになる。
Therefore, in the X-ray absorption model shown in FIGS. 1A and 1B, the characteristic X generated from the regions A, B, L, M and N taken out through the matrix 2 only.
The X-ray quantum number of the X-ray is calculated assuming that the X-ray quantum number is generated only from the matrix 2, and the X-ray quantum number of the characteristic X-ray generated from the regions F and I taken out through only the sample 1 is calculated as occurring only from the sample 1. The X-ray quantum numbers of the characteristic X-rays generated from the regions G and H and the regions J and K which are extracted from the matrix 2 through the sample 1 are calculated by using the mean free path in the matrix 2 which is the starting point of electrons. The X-ray quantum number of the characteristic X-ray generated from the region C taken out from the sample 1 through the matrix 2 is the starting point of the electron, which is calculated by proportionally dividing the distance in the sample 1 and the distance in the matrix 2. The mean free path in the sample 1 is used to calculate proportionally to the distance in the sample 1 and the distance in the matrix 2, and it is taken out from the matrix 2 through the sample 1 and further through the matrix 2. The X-ray quantum numbers of the characteristic X-rays generated from the regions D and E are proportionally divided into three, that is, the distance in the sample 1 and the distance in the matrix 2 using the mean free path in the matrix 2 which is the starting point of the electron. Will be calculated.

【0043】ここで、モンテカルロシミュレーションの
電子線軌跡及びX線量の計算は、図2及び図3に示すよ
うなプログラムに従って実行される。すなわち、先ず、
図2に示すように、原子量、原子番号、密度、吸収係
数、加速電圧、入射電子数、励起電圧、組成等の定数が
コンピューターに入力される。入射電子数については、
試料の形態や組成等によって1000個未満、好ましく
は100〜500個程度とされ、上記計算式(1)〜
(6)を用いて元素への衝突、電子位置の算出、電子エ
ネルギー算出、発生X線量子数算出、X線量子数の吸
収、X線量子数の積算が繰り返し計算される。
Here, the calculation of the electron beam trajectory and the X-ray dose in the Monte Carlo simulation is executed according to the programs shown in FIGS. That is, first,
As shown in FIG. 2, constants such as atomic weight, atomic number, density, absorption coefficient, accelerating voltage, number of incident electrons, excitation voltage, composition, etc. are input to the computer. For the number of incident electrons,
Depending on the form and composition of the sample, the number is less than 1000, preferably about 100 to 500, and the above calculation formula (1) to
Using (6), collision with an element, calculation of electron position, calculation of electron energy, calculation of generated X-ray quantum number, absorption of X-ray quantum number, integration of X-ray quantum number are repeatedly calculated.

【0044】そして、X線発生位置の特定は、図3に示
すプログラムに従って電子位置の算出を行い、どの領域
A〜NからX線が発生したかを特定し、特定された領域
A〜Nに応じてX線発生位置から試料表面までの距離を
計算し、また、平均自由行程を用いて発生するX線量子
数を計算し、その結果から試料における金属元素の相対
X線強度を求めて分析に利用する。
To specify the X-ray generation position, the electronic position is calculated in accordance with the program shown in FIG. 3 to specify from which area A to N the X-ray is generated, and the specified area A to N is selected. According to the calculation, the distance from the X-ray generation position to the sample surface is calculated, and the X-ray quantum number generated using the mean free path is calculated. From the result, the relative X-ray intensity of the metal element in the sample is obtained and analyzed. To use.

【0045】実施例1(Al4C3 標準試料による検証) 試料サイズとして縦方向20μm×横方向20μm×深
さ方向20μmの大きさのものを想定し、日本電気
(株)製パーソナルコンピューター(PC N88 BASIC)を
用い、表1に示す物性値を使用し、入射電子数150
個、及び加速電圧5kV、10kV、及び15kVの3
水準の測定条件で電子線軌跡シミュレーションを行い、
Al(Kα線)とC(Kα線)の相対X線強度を求め
た。
Example 1 (Verification by Al 4 C 3 standard sample) Assuming a sample size of 20 μm in the longitudinal direction × 20 μm in the lateral direction × 20 μm in the depth direction, a personal computer (PC) manufactured by NEC Corporation N88 BASIC) and the physical properties shown in Table 1 are used.
And 3 of accelerating voltage 5kV, 10kV, and 15kV
Perform electron beam trajectory simulation under standard measurement conditions,
The relative X-ray intensity of Al (Kα line) and C (Kα line) was obtained.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】また、粉末状の標準試料Al4 3 をプレ
スで固形状試料にし、表面に薄く白金(Pt)蒸着をした
後、波長分散型EPMA(島津製作所製EPMA−87
05;X線取出角度δ:52.5°)を使用し、加速電
圧5kV(試料吸収電流10nA、計測時間10秒)、
10kV(試料吸収電流10nA、計測時間10秒)、
及び15kV(試料吸収電流5nA、計測時間10秒)
の条件でAlとCの特性X線強度を測定し、また、Al-1
00% 試料及びC-100%試料についてEPMAにより特性X
線強度を測定し、標準試料Al4 3 におけるAlとC
の相対X線強度を求め(実測値)、電子線軌跡シミュレ
ーションによる計算結果(MC計算値)と比較した。更
に、上で得られたAl及びCの特性X線強度のMC計算
値及び実測値を用い、ZAF法により化合物組成に換算
してMC計算値と実測値とを比較した。これらの結果を
表2に示す。
A powdery standard sample Al 4 C 3 was pressed into a solid sample, and platinum (Pt) was thinly vapor-deposited on the surface, and then a wavelength dispersion type EPMA (EPMA-87 manufactured by Shimadzu Corporation) was used.
05; X-ray extraction angle δ: 52.5 °), acceleration voltage 5 kV (sample absorption current 10 nA, measurement time 10 seconds),
10 kV (sample absorption current 10 nA, measurement time 10 seconds),
And 15 kV (sample absorption current 5 nA, measurement time 10 seconds)
The characteristic X-ray intensities of Al and C were measured under the conditions of
Characteristic X by EPMA for 00% sample and C-100% sample
The line strength was measured, and Al and C in the standard sample Al 4 C 3 were measured.
The relative X-ray intensity of was calculated (measured value) and compared with the calculation result (MC calculation value) by electron beam trajectory simulation. Furthermore, using the calculated MC values and measured values of the characteristic X-ray intensities of Al and C obtained above, the calculated MC values were converted into compound compositions by the ZAF method, and the calculated MC values and measured values were compared. The results are shown in Table 2.

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

【0049】実施例2〔Al中固溶1.1%Zn(Al-1.1%Zn) 標
準試料による検証〕 表3に示す物性値を使用し、加速電圧15kV及び25
kVの2水準で電子線軌跡シミュレーションを行った以
外は、上記実施例1と同様にして、Al(Kα線)とZ
n(Kα線)の相対X線強度(MC計算値)を求めた。ま
た、バルク試料のAl−1.1%Zn標準試料、Al-100% 試
料、及びZn-100% 試料を用い、実施例1と同様にして加
速電圧15kV(試料吸収電流5nA、計測時間10
秒)及び25kV(試料吸収電流5nA、計測時間10
秒)の条件で、標準試料Al−1.1%ZnにおけるAlと
Znの相対X線強度を求め(実測値)、電子線軌跡シミ
ュレーションによる計算結果(MC計算値)と比較した。
更に、上で得られたAl及びZnの特性X線強度のMC
計算値及び実測値を用い、ZAF法により化合物組成に
換算してMC計算値と実測値とを比較した。これらの結
果を表4に示す。
Example 2 [Verification by solid solution 1.1% Zn in Al (Al-1.1% Zn) standard sample] Using the physical properties shown in Table 3, acceleration voltages of 15 kV and 25
Al (Kα ray) and Z were obtained in the same manner as in Example 1 except that the electron beam trajectory simulation was performed at two levels of kV.
The relative X-ray intensity (MC calculation value) of n (Kα ray) was obtained. Further, using an Al-1.1% Zn standard sample, an Al-100% sample, and a Zn-100% sample as bulk samples, an acceleration voltage of 15 kV (sample absorption current 5 nA, measurement time 10
Second) and 25 kV (sample absorption current 5 nA, measurement time 10)
Under the condition of (sec), the relative X-ray intensities of Al and Zn in the standard sample Al-1.1% Zn were obtained (measured value) and compared with the calculation result (MC calculated value) by electron beam trajectory simulation.
In addition, MC of the characteristic X-ray intensity of Al and Zn obtained above
Using the calculated value and the actually measured value, the MC calculated value and the actually measured value were compared by converting the compound composition by the ZAF method. The results are shown in Table 4.

【0050】[0050]

【表3】 [Table 3]

【0051】[0051]

【表4】 [Table 4]

【0052】実施例3〔PbS 標準試料による検証〕 表5に示す物性値を使用し、加速電圧25kV及び30
kVの2水準で電子線軌跡シミュレーションを行った以
外は、上記実施例1と同様にして、Pb(Lα線)とS
(Kα線)の相対X線強度(MC計算値)を求めた。ま
た、バルク試料のPbS標準試料、Pb-100% 試料、及び
S-100%試料を用い、実施例1と同様にして加速電圧25
kV(試料吸収電流10nA、計測時間10秒)及び3
0kV(試料吸収電流10nA、計測時間10秒)の条
件で、標準試料PbSにおけるPbとSの相対X線強度
を求め(実測値)、電子線軌跡シミュレーションによる
計算結果(MC計算値)と比較した。更に、上で得られた
Pb及びSの特性X線強度のMC計算値及び実測値を用
い、ZAF法により化合物組成に換算してMC計算値と
実測値とを比較した。これらの結果を表6に示す。
Example 3 [Verification by PbS standard sample] Using the physical properties shown in Table 5, accelerating voltages of 25 kV and 30
Pb (Lα ray) and S were performed in the same manner as in Example 1 except that the electron beam trajectory simulation was performed at two levels of kV.
The relative X-ray intensity (MC calculation value) of (Kα ray) was obtained. In addition, PbS standard sample of bulk sample, Pb-100% sample, and
Using the S-100% sample, the accelerating voltage was 25 in the same manner as in Example 1.
kV (sample absorption current 10 nA, measurement time 10 seconds) and 3
Under the condition of 0 kV (sample absorption current 10 nA, measurement time 10 seconds), the relative X-ray intensities of Pb and S in the standard sample PbS were obtained (measured value) and compared with the calculation result (MC calculated value) by electron beam trajectory simulation. . Further, using the calculated MC values and measured values of the characteristic X-ray intensities of Pb and S obtained above, the calculated MC values were converted into compound compositions by the ZAF method, and the calculated MC values and measured values were compared. The results are shown in Table 6.

【0053】[0053]

【表5】 [Table 5]

【0054】[0054]

【表6】 [Table 6]

【0055】実施例4〔スピネル(Al2O3・MgO)標準試料
による検証〕 表7に示す物性値を使用し、加速電圧10kV及び15
kVの2水準で電子線軌跡シミュレーションを行った以
外は、上記実施例1と同様にして、Al(Lα線)、M
g(Kα線)、及び酸素(O;Kα線)の相対X線強度
(MC計算値)を求めた。
Example 4 [Verification with spinel (Al 2 O 3 .MgO) standard sample] Using the physical properties shown in Table 7, acceleration voltages of 10 kV and 15 were used.
Al (Lα ray), M were obtained in the same manner as in Example 1 except that the electron beam trajectory simulation was performed at two levels of kV.
Relative X-ray intensities (MC calculation values) of g (Kα ray) and oxygen (O; Kα ray) were obtained.

【0056】ここで、加速電圧10kVにおけるO-100%
特性X線強度を次のようにして求めた。すなわち、先
ず、酸化アルミニウム(Al2O3 )と純アルミニウム(A
l)のバルク標準試料を用意し、これら各バルク標準試
料を用いて試料吸収電流5nA、計測時間10秒の条件
でAl及び酸素の特性X線強度を測定し、また、純アル
ミニウムからAl-100% 特性X線強度を測定した。結果
は、Al特性X線強度が67793カウント、O特性X線
強度が855カウント、Al-100% 特性X線強度が142
514カウントであり、バルク標準試料Al2 3 にお
けるAlのAl相対X線強度は0.4757(=6779
3÷142514)と計算された。
Here, O-100% at an acceleration voltage of 10 kV
The characteristic X-ray intensity was determined as follows. That is, first, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and pure aluminum (A 2
l) Bulk standard samples are prepared, and the characteristic X-ray intensities of Al and oxygen are measured under the conditions of a sample absorption current of 5 nA and a measuring time of 10 seconds using each of the bulk standard samples. % Characteristic X-ray intensity was measured. As a result, the Al characteristic X-ray intensity was 67793, the O characteristic X-ray intensity was 855, and the Al-100% characteristic X-ray intensity was 142.
514 counts, and the Al relative X-ray intensity of Al in the bulk standard sample Al 2 O 3 is 0.4757 (= 6779).
3 ÷ 142514) was calculated.

【0057】このようにして求めたバルク標準試料のA
2 3 におけるAl相対X線強度(0.4757)を用
い、ZAF法変換式からAl2 3 のAl及び酸素の重
量百分率(重量%)が100重量%となるときの酸素の
O相対X線強度を算出した結果、このO相対X線強度は
0.3640であった。なお、この時のAl2 3 のア
ルミニウム(Al)及び酸素の重量百分率(重量%)は、
Al:53.04重量%及びO:46.98重量%(合計
100.02重量%)であり、理論組成(Al:52.9
4重量%及びO:47.06重量%)に対する相対誤差
は10%以下であり、比較的良く一致している。この結
果、O-100%特性X線強度は、2350カウント(=85
5÷0.3640)と算出された。また、加速電圧15
kVについては10kVの場合と同様な方法で計算し
た。
A of the bulk standard sample thus obtained
Using the Al relative X-ray intensity in l 2 O 3 (0.4757), the O relative to oxygen when the weight percentage (% by weight) of Al and oxygen in Al 2 O 3 was 100% by weight from the ZAF method conversion formula. As a result of calculating the X-ray intensity, the O relative X-ray intensity was 0.3640. At this time, the weight percentage (% by weight) of aluminum (Al) and oxygen of Al 2 O 3 is
Al: 53.04 wt% and O: 46.98 wt% (total 100.02 wt%), theoretical composition (Al: 52.9
The relative error with respect to 4% by weight and O: 47.06% by weight is 10% or less, which is in good agreement. As a result, the O-100% characteristic X-ray intensity was 2350 counts (= 85
5 / 0.3640) was calculated. Also, the acceleration voltage 15
kV was calculated by the same method as in the case of 10 kV.

【0058】次に、バルク試料のスピネル標準試料、Al
-100% 試料、及びMg-100% 試料を用い、また、上で求め
られたO-100%特性X線強度を用い、実施例1と同様にし
て加速電圧10kV(試料吸収電流5nA、計測時間1
0秒)及び15kV(試料吸収電流5nA、計測時間1
0秒)の条件で、標準試料スピネルにおけるAl、M
g、及び酸素の相対X線強度を求め(実測値)、電子線
軌跡シミュレーションによる計算結果(MC計算値)と比
較した。更に、上で得られたAl、Mg、及び酸素の特
性X線強度のMC計算値及び実測値を用い、ZAF法に
より化合物組成に換算してMC計算値と実測値とを比較
した。これらの結果を表8に示す。
Next, a bulk sample spinel standard sample, Al
-100% sample and Mg-100% sample were used, and the O-100% characteristic X-ray intensity obtained above was used to perform acceleration voltage 10 kV (sample absorption current 5 nA, measurement time) in the same manner as in Example 1. 1
0 seconds and 15 kV (sample absorption current 5 nA, measurement time 1
0 seconds), Al, M in standard sample spinel
The relative X-ray intensities of g and oxygen were obtained (measured value) and compared with the calculation result (MC calculated value) by electron beam trajectory simulation. Further, the calculated MC values and the measured values of the characteristic X-ray intensities of Al, Mg, and oxygen obtained above were converted into the compound composition by the ZAF method, and the calculated MC values and the measured values were compared. The results are shown in Table 8.

【0059】[0059]

【表7】 [Table 7]

【0060】[0060]

【表8】 [Table 8]

【0061】実施例5〔Al3Fe 想定試料による検証〕 表9に示す物性値を使用し、加速電圧3kV、5kV、
10kV、及び15kVの4水準で電子線軌跡シミュレ
ーションを行った以外は、上記実施例1と同様にして、
Al(Kα線)、Fe(Lα線)、及びFe(Kα線)
の相対X線強度(MC計算値)を求めた。このMC計算値
を用いてZAF法により求めた化合物組成と理論組成と
を比較した。結果を表10に示す。
Example 5 [Verification by assuming Al 3 Fe sample] Using the physical property values shown in Table 9, acceleration voltage of 3 kV, 5 kV,
In the same manner as in Example 1 above, except that the electron beam trajectory simulation was performed at four levels of 10 kV and 15 kV,
Al (Kα line), Fe (Lα line), and Fe (Kα line)
The relative X-ray intensity (MC calculation value) of was calculated. The MC composition was used to compare the compound composition obtained by the ZAF method with the theoretical composition. The results are shown in Table 10.

【0062】[0062]

【表9】 [Table 9]

【0063】[0063]

【表10】 [Table 10]

【0064】実施例6〔Al2Cu 想定試料による検証〕 表11に示す物性値を使用し、加速電圧3kV、5k
V、10kV、及び15kVの4水準で電子線軌跡シミ
ュレーションを行った以外は、上記実施例1と同様にし
て、Al(Kα線)、Cu(Lα線)、及びCu(Kα
線)の相対X線強度(MC計算値)を求めた。このMC計
算値を用いてZAF法により求めた化合物組成と理論組
成とを比較した。結果を表12に示す。
Example 6 [Verification by Assuming Al 2 Cu Sample] Using the physical property values shown in Table 11, accelerating voltage of 3 kV, 5 k
Al (Kα ray), Cu (Lα ray), and Cu (Kα) were performed in the same manner as in Example 1 except that the electron beam trajectory simulation was performed at four levels of V, 10 kV, and 15 kV.
The relative X-ray intensity (MC calculation value) of the line) was obtained. The MC composition was used to compare the compound composition obtained by the ZAF method with the theoretical composition. The results are shown in Table 12.

【0065】[0065]

【表11】 [Table 11]

【0066】[0066]

【表12】 [Table 12]

【0067】実施例7〔Mg2Si 想定試料による検証〕 表13に示す物性値を使用し、加速電圧3kV、5k
V、10kV、及び15kVの4水準で電子線軌跡シミ
ュレーションを行った以外は、上記実施例1と同様にし
て、Mg(Kα線)、及びSi(Kα線)の相対X線強
度(MC計算値)を求めた。このMC計算値を用いてZA
F法により求めた化合物組成と理論組成とを比較した。
結果を表14に示す。
Example 7 [Verification using an assumed sample of Mg 2 Si] Using the physical property values shown in Table 13, an accelerating voltage of 3 kV and 5 k
Relative X-ray intensities of Mg (Kα rays) and Si (Kα rays) (calculated by MC) in the same manner as in Example 1 except that the electron beam trajectory simulation was performed at four levels of V, 10 kV, and 15 kV. ) Was asked. ZA using this MC calculated value
The compound composition obtained by the F method was compared with the theoretical composition.
The results are shown in Table 14.

【0068】[0068]

【表13】 [Table 13]

【0069】[0069]

【表14】 [Table 14]

【0070】実施例8〔TiB2想定試料による検証〕 表15に示す物性値を使用し、加速電圧3kV、5k
V、10kV、及び15kVの4水準で電子線軌跡シミ
ュレーションを行った以外は、上記実施例1と同様にし
て、Ti(Lα線)、Ti(Kα線)、及びB(Kα
線)の相対X線強度(MC計算値)を求めた。このMC計
算値を用いてZAF法により求めた化合物組成と理論組
成とを比較した。結果を表16に示す。
Example 8 [Verification by TiB 2 assumed sample] Using the physical property values shown in Table 15, accelerating voltage of 3 kV, 5 k
Ti (Lα line), Ti (Kα line), and B (Kα) were performed in the same manner as in Example 1 except that the electron beam trajectory simulation was performed at four levels of V, 10 kV, and 15 kV.
The relative X-ray intensity (MC calculation value) of the line) was obtained. The MC composition was used to compare the compound composition obtained by the ZAF method with the theoretical composition. The results are shown in Table 16.

【0071】[0071]

【表15】 [Table 15]

【0072】[0072]

【表16】 [Table 16]

【0073】実施例9〔Si3N4 想定試料による検証〕 表17に示す物性値を使用し、加速電圧3kV、5k
V、10kV、及び15kVの4水準で電子線軌跡シミ
ュレーションを行った以外は、上記実施例1と同様にし
て、Si(Kα線)、及びN(Kα線)の相対X線強度
(MC計算値)を求めた。このMC計算値を用いてZAF
法により求めた化合物組成と理論組成とを比較した。結
果を表18に示す。
Example 9 [Verification using Si 3 N 4 assumed sample] Using the physical properties shown in Table 17, accelerating voltage of 3 kV, 5 k
Relative X-ray intensities (MC calculated values) of Si (Kα rays) and N (Kα rays) were measured in the same manner as in Example 1 except that the electron beam trajectory simulation was performed at four levels of V, 10 kV, and 15 kV. ) Was asked. ZAF using this MC calculated value
The compound composition obtained by the method was compared with the theoretical composition. The results are shown in Table 18.

【0074】[0074]

【表17】 [Table 17]

【0075】[0075]

【表18】 [Table 18]

【0076】実施例10〔α-AlFeSi 想定試料による検
証〕 表19に示す物性値を使用し、加速電圧3kV、5k
V、10kV、及び15kVの4水準で電子線軌跡シミ
ュレーションを行った以外は、上記実施例1と同様にし
て、Al(Kα線)、Fe(Lα線)、及びSi(Kα
線)の相対X線強度(MC計算値)を求めた。このMC計
算値を用いてZAF法により求めた化合物組成と理論組
成とを比較した。結果を表20に示す。
Example 10 [Verification by assumed sample of α-AlFeSi] Using the physical properties shown in Table 19, accelerating voltage of 3 kV, 5 k
Al (Kα line), Fe (Lα line), and Si (Kα line) were performed in the same manner as in Example 1 except that the electron beam trajectory simulation was performed at four levels of V, 10 kV, and 15 kV.
The relative X-ray intensity (MC calculation value) of the line) was obtained. The MC composition was used to compare the compound composition obtained by the ZAF method with the theoretical composition. The results are shown in Table 20.

【0077】[0077]

【表19】 [Table 19]

【0078】[0078]

【表20】 [Table 20]

【0079】実施例11〔Al基板上TiC 薄膜による検
証〕 Al基板上及びガラス基板上にイオンプレーティング装
置によりそれぞれ同時にTiC薄膜を形成し、Al基板
上にTiC薄膜が形成されているか否かをX線回折で確
認し、また、ガラス基板上に形成したTiC薄膜の膜厚
を走査型電子顕微鏡(SEM)で測定し、膜厚が約0.
45μmであることを確認した。
Example 11 [Verification by TiC Thin Film on Al Substrate] A TiC thin film was simultaneously formed on an Al substrate and a glass substrate by an ion plating apparatus to determine whether or not the TiC thin film was formed on the Al substrate. It was confirmed by X-ray diffraction, and the film thickness of the TiC thin film formed on the glass substrate was measured by a scanning electron microscope (SEM).
It was confirmed to be 45 μm.

【0080】次に、波長分散型EPMA(日本電子製J
SM−50A;X線取出角度δ:35°)を使用し、X
線回折で確認したAl基板上のTiC薄膜についてT
i、C、及びAlの特性X線強度(Kα線)を測定し、
Ti、C、及びAlの相対X線強度を求めた。この時の
EPMA測定条件は、加速電圧15kV、Alに対する
試料吸収電流10nA、計測時間20秒、及び電子ビー
ム径40μmであった。
Next, a wavelength dispersion type EPMA (JE manufactured by JEOL Ltd.)
SM-50A; X-ray extraction angle δ: 35 °)
About TiC thin film on Al substrate confirmed by line diffraction T
The characteristic X-ray intensity (Kα ray) of i, C, and Al is measured,
The relative X-ray intensities of Ti, C, and Al were obtained. The EPMA measurement conditions at this time were an acceleration voltage of 15 kV, a sample absorption current of 10 nA for Al, a measurement time of 20 seconds, and an electron beam diameter of 40 μm.

【0081】また、表21に示す物性値を使用し、実測
時と同じ加速電圧15kVで電子線軌跡シミュレーショ
ンを行い、Ti(Kα線)、C(Kα線)、及びAl
(Kα線)の相対X線強度(MC計算値)を求め、先に測
定した実測値と比較した。結果を表22に示す。
Also, using the physical property values shown in Table 21, electron beam trajectory simulation was carried out at the same acceleration voltage of 15 kV used in actual measurement, and Ti (Kα line), C (Kα line), and Al
The relative X-ray intensity (MC calculation value) of (Kα ray) was obtained and compared with the actual measurement value previously measured. The results are shown in Table 22.

【0082】[0082]

【表21】 [Table 21]

【0083】[0083]

【表22】 [Table 22]

【0084】実施例12〔プロピレン膜上Al薄膜による
検証〕 プロピレン膜上にAlを蒸着してAl薄膜を形成し、樹
脂に包埋し、研磨して断面試料を作製し、Al膜厚を走
査型電子顕微鏡(SEM)で測定し、膜厚が0.2μm
であることを確認した。次に、波長分散型EPMA(日
本電子製JSM−50A;X線取出角度δ:35°)を
使用し、加速電圧10kV(試料吸収電流10nA、計
測時間10秒)及び25kV(試料吸収電流10nA、
計測時間10秒)の条件でAlの特性X線強度(Kα
線)を測定し、プロピレン膜上Al薄膜のAlの相対X
線強度を求めた。
Example 12 [Verification by Al thin film on propylene film] Al thin film was formed by vapor deposition of Al on a propylene film, embedded in resin, and polished to prepare a cross-section sample, and the Al film thickness was scanned. Thickness of 0.2μm measured with scanning electron microscope (SEM)
Was confirmed. Next, using a wavelength dispersion type EPMA (JSM-50A manufactured by JEOL Ltd .; X-ray extraction angle δ: 35 °), acceleration voltage 10 kV (sample absorption current 10 nA, measurement time 10 seconds) and 25 kV (sample absorption current 10 nA,
Characteristic X-ray intensity (Kα of Al under the condition of measurement time of 10 seconds)
Line) is measured, and the relative X of Al of the Al thin film on the propylene film is measured.
The line strength was calculated.

【0085】また、表23に示す物性値を使用し、実測
時と同じ加速電圧10kV及び25kVで電子線軌跡シ
ミュレーションを行い、Al(Kα線)の相対X線強度
(MC計算値)を求め、先に測定した実測値と比較した。
結果を表24に示す。
Further, using the physical property values shown in Table 23, electron beam trajectory simulation was carried out at the same acceleration voltages of 10 kV and 25 kV used in the actual measurement, and the relative X-ray intensity (MC calculation value) of Al (Kα ray) was obtained. The measured value was compared with the previously measured value.
The results are shown in Table 24.

【0086】[0086]

【表23】 [Table 23]

【0087】[0087]

【表24】 [Table 24]

【0088】実施例13〔Ni基板上Cr薄膜による検証〕 Ni基板上にイオンプレーティング装置によりCr薄膜
を形成し、断面試料を作製してCr薄膜の膜厚を走査型
電子顕微鏡(SEM)で測定し、膜厚が約0.3μmで
あることを確認した。次に、波長分散型EPMA(日本
電子製JSM−50A;X線取出角度δ:35°)を使
用し、Ni基板上のCr薄膜についてNi及びCrの特
性X線強度(Kα線)を測定し、Ni及びCrの相対X
線強度を求めた。この時のEPMA測定条件は、加速電
圧15kV、Niに対する試料吸収電流10nA、計測
時間20秒、及び電子ビーム径40μmであった。
Example 13 [Verification by Cr thin film on Ni substrate] A Cr thin film was formed on an Ni substrate by an ion plating device, a cross-section sample was prepared, and the thickness of the Cr thin film was measured by a scanning electron microscope (SEM). It was measured and it was confirmed that the film thickness was about 0.3 μm. Next, using a wavelength dispersion type EPMA (JSM-50A manufactured by JEOL Ltd .; X-ray extraction angle δ: 35 °), the characteristic X-ray intensities (Kα rays) of Ni and Cr of the Cr thin film on the Ni substrate were measured. , Relative X of Ni and Cr
The line strength was calculated. The EPMA measurement conditions at this time were an acceleration voltage of 15 kV, a sample absorption current with respect to Ni of 10 nA, a measurement time of 20 seconds, and an electron beam diameter of 40 μm.

【0089】また、表25に示す物性値を使用し、実測
時と同じ加速電圧15kVで電子線軌跡シミュレーショ
ンを行い、Ni(Kα線)及びCr(Kα線)の相対X
線強度(MC計算値)を求め、先に測定した実測値と比較
した。結果を表26に示す。
Further, using the physical property values shown in Table 25, electron beam trajectory simulation was performed at the same acceleration voltage of 15 kV as in the actual measurement, and the relative X of Ni (Kα line) and Cr (Kα line) was measured.
The line strength (MC calculation value) was obtained and compared with the actual measurement value previously measured. The results are shown in Table 26.

【0090】[0090]

【表25】 [Table 25]

【0091】[0091]

【表26】 [Table 26]

【0092】実施例14〔Al基板上Al2O3 皮膜による検
証〕 5cm×5cm程度の大きさのアルミ箔地に表27に示
す条件でアニール処理を施し、アルミ箔地の表面に酸化
膜(酸化アルミニウム:Al2O3 )を生成せしめ、次いで
1cm×1cmの大きさに切り出して各アニール処理条
件のNo.1〜No.5の試料を調製した。また、このようにし
て得られた各試料No.1〜No.5について、電子顕微鏡でそ
の膜厚を測定した。結果を表27に示す。
Example 14 [Verification by Al 2 O 3 Coating on Al Substrate] An aluminum foil having a size of about 5 cm × 5 cm was annealed under the conditions shown in Table 27, and an oxide film ( Aluminum oxide: Al 2 O 3 ) was produced, and then cut into a size of 1 cm × 1 cm to prepare samples No. 1 to No. 5 under each annealing treatment condition. The film thickness of each of the samples No. 1 to No. 5 thus obtained was measured with an electron microscope. The results are shown in Table 27.

【0093】[0093]

【表27】 [Table 27]

【0094】次に、上で調製した各試料No.1〜No.5につ
いて、波長分散型EPMA(島津製作所製EPMA−8
705;X線取出角度δ:52.5°)を使用し、加速
電圧5kV、Al-100% に対する試料吸収電流20nA、
計測時間100秒、各試料No.1〜No.5についての測定箇
所100μm間隔で5箇所(A〜E)、及び、電子ビー
ム径40μmの条件でO特性X線強度を測定し、測定さ
れたO特性X線強度の平均値と実施例4と同様の方法で
求めたO-100%特性X線強度43890カウントとを用い
てO相対X線強度を算出した。結果を表28に示す。
Next, for each of the samples No. 1 to No. 5 prepared above, a wavelength dispersion type EPMA (EPMA-8 manufactured by Shimadzu Corporation) was used.
705; X-ray extraction angle δ: 52.5 °), acceleration voltage 5 kV, sample absorption current 20 nA for Al-100%,
O characteristic X-ray intensity was measured and measured under conditions of a measurement time of 100 seconds, measurement points of each sample No. 1 to No. 5 at 100 μm intervals (A to E), and an electron beam diameter of 40 μm. The O relative X-ray intensity was calculated using the average value of the O characteristic X-ray intensity and the O-100% characteristic X-ray intensity 43890 count obtained by the same method as in Example 4. The results are shown in Table 28.

【0095】[0095]

【表28】 [Table 28]

【0096】Al基板上にAl2 3 酸化膜が形成され
た試料を想定し、その膜厚を100Åから500オング
ストロームまで100Åづつ変化させ、その酸化膜の密
度を3.2g/cm3 と3.9g/cm3 とに変化さ
せ、EPMAでの測定条件を先に設定した条件とし、表
29に示す物性値を用いて試料内での電子線軌跡シミュ
レーションをモンテカルロ法に従って行ない、各膜厚及
び各密度での酸素のO相対X線強度を計算した。
Assuming a sample in which an Al 2 O 3 oxide film is formed on an Al substrate, the film thickness is changed by 100 Å from 100 Å to 500 Å, and the density of the oxide film is set to 3.2 g / cm 3 and 3. .9g / cm 3 and the changing, the condition previously set the measurement conditions by EPMA, with physical properties shown in Table 29 is performed in accordance with the Monte Carlo method with an electron beam trajectory simulation in the sample, the film thickness and The O relative X-ray intensity of oxygen at each density was calculated.

【0097】[0097]

【表29】 [Table 29]

【0098】計算結果は表30に示すとおりであり、横
軸に膜厚(Å)を、また、縦軸にO相対X線強度をとっ
て検量線を作成した。得られた検量線を図4に示す。
The calculation results are shown in Table 30. A calibration curve was prepared by plotting the film thickness (Å) on the horizontal axis and the O relative X-ray intensity on the vertical axis. The calibration curve obtained is shown in FIG.

【表30】 [Table 30]

【0099】表28に示すO相対X線強度の値から図4
に示す検量線を用いて各試料No.1〜No.5の酸化膜の厚さ
を推定した。結果を電子顕微鏡による測定結果と共に表
31に示す。
From the value of the O relative X-ray intensity shown in Table 28, FIG.
The thickness of the oxide film of each sample No. 1 to No. 5 was estimated using the calibration curve shown in. The results are shown in Table 31 together with the measurement results by the electron microscope.

【表31】 [Table 31]

【0100】更に、試料No.5の酸化膜(アニール処理:
550 ℃×1 hr)を用い、測定条件として加速電圧を10
kVとした以外は上記と同じ条件で電子線軌跡シミュレ
ーションによる計算及び実測を行って比較した。結果を
表32に示す。
Furthermore, the oxide film of sample No. 5 (annealing treatment:
550 ° C x 1 hr), and the acceleration voltage is 10
Calculations and actual measurements were made by electron beam trajectory simulation under the same conditions as above except that kV was used, and comparison was made. The results are shown in Table 32.

【表32】 [Table 32]

【0101】実施例15〔微小物Al3Fe による検証〕 X線回折による分析の結果、Al3Fe の晶出粒子のみが確
認された高純度アルミニウムを試料として用いた。30
0mlフラスコに120mlのフェノールを仕込み、約
1分間160℃に加熱して水分を除去し、次いで0.2
〜0.3gの試料アルミニウムをドリルで細かな切粉に
してフラスコ中に投入し、還流冷却器を取り付けて2〜
3分程度加熱して試料アルミ箔をフェノールに溶解せし
め、次いで80mlのベンジルアルコールを加えて室温
まで冷却し、得られた溶液を遠心管に移して遠心分離
(7000rpm)して上澄み液を除去し、遠心管にベンジル
アルコールを加えて沈殿物を再度分散させた後に再び遠
心分離(7000 rpm)して上澄み液を除去し、その後にメ
タノールを加えてPTFE製メンブランフィルター(孔
径 0.1μm)により濾過し、更にメタノールで洗浄して
このフィルター上にAl3Fe 粒子を捕捉し、試料を作製し
た。
Example 15 [Verification by Micro Al 3 Fe] As a sample, high-purity aluminum in which only crystallized particles of Al 3 Fe were confirmed as a result of X-ray diffraction analysis was used. Thirty
Charge a 0 ml flask with 120 ml of phenol and heat to 160 ° C. for about 1 minute to remove water, then 0.2
~ 0.3 g of sample aluminum is made into fine chips with a drill and put into a flask, and a reflux condenser is attached to
Heat the sample for about 3 minutes to dissolve the sample aluminum foil in phenol, then add 80 ml of benzyl alcohol and cool to room temperature. Transfer the resulting solution to a centrifuge tube and centrifuge (7000 rpm) to remove the supernatant. Then, benzyl alcohol was added to the centrifuge tube to re-disperse the precipitate, and then centrifugation (7000 rpm) was performed again to remove the supernatant liquid, and then methanol was added and filtered through a PTFE membrane filter (pore size 0.1 μm). Then, the sample was prepared by further washing with methanol to capture Al 3 Fe particles on this filter.

【0102】次に、波長分散型EPMA(島津製作所製
EPMA−8705;X線取出角度δ:52.5°)を
用い、加速電圧15kV、Alに対する試料吸収電流5
nA、及び計測時間10秒の条件で、フィルター上に捕
捉されているサイズの異なるAl3Fe 粒子5個を選び、A
l及びFeの特性X線強度を測定し、また、これらAl
及びFeの相対X線強度を求め、次いでこれらの値から
Al/Fe相対X線強度比(実測値)を求めた。結果は、N
o.1粒子が0.9、No.2粒子が0.9、No.3粒子が0.
8、No.4粒子が1.0、及びNo.5粒子が0.8であり、
0.8〜1.0の範囲であった。
Next, using a wavelength dispersion type EPMA (EPMA-8705 manufactured by Shimadzu Corporation; X-ray extraction angle δ: 52.5 °), an accelerating voltage of 15 kV and a sample absorption current of 5 for Al.
Under the conditions of nA and measurement time of 10 seconds, 5 Al 3 Fe particles of different sizes captured on the filter were selected, and A
l and Fe characteristic X-ray intensities were measured, and
And the relative X-ray intensities of Fe were obtained, and then from these values
The Al / Fe relative X-ray intensity ratio (measured value) was determined. The result is N
o.1 particles are 0.9, No.2 particles are 0.9, No.3 particles are 0.
8, No. 4 particles are 1.0, and No. 5 particles are 0.8,
It was in the range of 0.8 to 1.0.

【0103】また、捕捉されたAl3Fe 晶出粒子を直方体
と仮定し、電子が入射された縦方向(X)、横方向
(Y)、及び深さ方向(Z)を0.2〜10μmの範囲
で変化させ、日本電気(株)製パーソナルコンピュータ
ー(PC N88 BASIC)を用い、表33に示す物性値を使用
し、入射電子数150個、及び加速電圧15kVの条件
で電子線軌跡シミュレーションを行い、Al(Kα線)
とFe(Kα線)の相対X線強度を求め、次いでAl/Fe
相対X線強度比を計算した。結果を表34に示す。
Further, the trapped Al 3 Fe crystallized particles are assumed to be rectangular parallelepiped, and 0.2 to 10 μm in the vertical direction (X), the horizontal direction (Y), and the depth direction (Z) where electrons are incident. Electron beam trajectory simulation under the conditions of 150 incident electrons and acceleration voltage of 15 kV using the physical properties shown in Table 33 using a personal computer (PC N88 BASIC) manufactured by NEC Corporation. Done, Al (Kα ray)
And the relative X-ray intensities of Fe (Kα rays) are calculated, and then Al / Fe
The relative X-ray intensity ratio was calculated. The results are shown in Table 34.

【0104】[0104]

【表33】 [Table 33]

【0105】[0105]

【表34】 [Table 34]

【0106】[0106]

【発明の効果】本発明方法によれば、X線発生領域より
も充分に大きいバルク試料に限らず、縦方向、横方向、
及び深さ方向の何れか1又は2以上の方向においてX線
発生領域より小さい薄膜試料や微小物試料についても正
確な分析が可能であり、しかも、1000未満という少
ない電子数のシミュレーションで正確な分析をすること
ができる。
According to the method of the present invention, not only a bulk sample sufficiently larger than the X-ray generation region but also a vertical direction, a horizontal direction,
Also, it is possible to perform accurate analysis on thin film samples and minute object samples smaller than the X-ray generation region in any one or more of the depth directions, and moreover, accurate analysis by simulation with a small electron number of less than 1000. You can

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

【図1】 図1は、本発明において想定されるX線吸収
モデルとX線発生位置を特定するために区分された領域
を示す説明図であり、(a)は断面説明図であり、
(b)は平面説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing an X-ray absorption model assumed in the present invention and a region divided to specify an X-ray generation position, and FIG. 1A is a sectional explanatory view.
(B) is a plane explanatory view.

【図2】 図2は、本発明の電子軌跡シミュレーション
の計算の流れを示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a calculation flow of an electron trajectory simulation of the present invention.

【図3】 図3は、図1のX線吸収モデル及びX線発生
位置の区分領域において、X線発生位置を特定する手順
を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for specifying an X-ray generation position in the X-ray absorption model and the X-ray generation position division area of FIG. 1.

【図4】 図4は、実施例14で得られた膜厚(Å)−
O相対X線強度の検量線をしめすグラフ図である。
FIG. 4 shows the film thickness (Å) -obtained in Example 14
It is a graph which shows the calibration curve of O relative X-ray intensity.

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 X線発生領域より充分に大きいマトリッ
クス中に直方体形状の試料がその上面のみを露して埋め
込まれたX線吸収モデルを想定し、このX線吸収モデル
における試料の縦方向、横方向、及び深さ方向のサイズ
をその大きさや形状に応じて設定すると共に、モンテカ
ルロシミュレーション計算式中における以下の計算式
(2)〜(4)散乱角度(ω)及び回転角度(φ)の計
算式(2) cos(ω,ラジアン)=1−2βR/(1+β−R) φ(ラジアン)=2πR 電子のエネルギーロス(ΔE)の計算式(3) E>6.338Jの時 ΔE[Kev/cm]=7.85×104 ρΣ〔ZC/A・ln(1.16
6 E/J)〕/E E≦6.338Jの時 ΔE[Kev/cm]=7.85×104 ρΣ(ZC/A/J1/2 )/
1.26E1/2 電子が元素に衝突する確率(P)の計算式(4) P=(σC/A)/Σ(σC/A) σ(散乱全断面積)=〔πe4 Z(Z+1)〕/〔4E
n 2 β(β+1)〕 〔但し、上記計算式(2)〜(4)において、Eは電子
の所有エネルギー(Kev)を、Aは原子量を、ρは密度(g/
cm3) を、Zは原子番号を、Jはイオン化ポテンシャル
(Kev) を、βはスクリーニングパラメータを、Rは一様
乱数(0〜1)を、πは円周率(3.14)を、Cは組成
を、eは電子の電荷(−4.8029×10 -10 esu )
を、En は電子の運動エネルギー(eE/300×10
3 )をそれぞれ示す〕において、 J=11.5Z×10-3 [Kev]、及び、 β={5.44Z2/3 /E}×10-3 を用い、入射電子数1000個未満でシミュレーション
することを特徴とするモンテカルロシミュレーションを
用いたEPMA分析法。
1. A matrix sufficiently larger than the X-ray generation region.
A rectangular parallelepiped sample is buried in the chamber by exposing only its upper surface.
Assuming an embedded X-ray absorption model, this X-ray absorption model
Size of the sample in the vertical, horizontal and depth directions
According to the size and shape of the
The following formula in the Luro simulation formula
(2) to (4) Total of scattering angle (ω) and rotation angle (φ)
Formula (2) cos (ω, radian) = 1-2βR / (1 + β-R) φ (radian) = 2πR Calculation formula of electron energy loss (ΔE) (3) When E> 6.338J ΔE [Kev / cm] = 7.85 × 10FourρΣ [ZC / A ・ ln (1.16
6 E / J)] / E When E ≦ 6.338J ΔE [Kev / cm] = 7.85 × 10FourρΣ (ZC / A / J1/2) /
1.26E1/2 Calculation formula (4) of probability (P) that electron collides with element P = (σC / A) / Σ (σC / A) σ (total scattering cross section) = [πeFourZ (Z + 1)] / [4E
n 2β (β + 1)] [However, in the above formulas (2) to (4), E is an electron
Own energy (Kev), A is atomic weight, ρ is density (g /
cm3), Z is atomic number, J is ionization potential
(Kev), β is the screening parameter, R is uniform
Random number (0 to 1), π is circular constant (3.14), C is composition
, E is the electric charge of the electron (−4.8029 × 10 -Tenesu)
The EnIs the kinetic energy of the electron (eE / 300 × 10
3) Respectively], J = 11.5Z × 10-3 [Kev] and β = {5.44Z2/3/ E} × 10-3 Simulation with less than 1000 incident electrons
Monte Carlo simulation characterized by
EPMA analysis method used.
【請求項2】 シミュレーション計算式中における平均
自由行程(λ)の計算式(1) λ[cm]=〔(0.0554E×103 )/ρ〕×{ΣA
C/〔Z1/3 (Z+1)〕}×10-8 〔但し、上記計算式(1)において、E、ρ、Z、A、
及びCは上記計算式(2)〜(4)の場合と同じであ
る。〕において、入射した電子が試料からマトリックス
に突入したときの自由行程及びマトリックスから試料に
突入したときの自由行程の取扱を、電子の出発点である
試料又はマトリックス内の平均自由行程を用いて試料内
の距離とマトリックス内の距離とに按分し、按分した平
均自由行程を用いて試料及びマトリックスから発生する
X線量子数を計算する請求項1に記載のモンテカルロシ
ミュレーションを用いたEPMA分析法。
2. A calculation formula (1) for the mean free path (λ) in the simulation calculation formula: λ [cm] = [(0.0554E × 10 3 ) / ρ] × {ΣA
C / [Z 1/3 (Z + 1)]} × 10 −8 [However, in the above calculation formula (1), E, ρ, Z, A,
And C are the same as in the case of the above calculation formulas (2) to (4). ], The free path when incident electrons enter the matrix from the sample and the free path when it enters the sample from the matrix are treated using the sample as the starting point of electrons or the mean free path in the matrix. The EPMA analysis method using Monte Carlo simulation according to claim 1, wherein the X-ray quantum numbers generated from the sample and the matrix are calculated by dividing the distances in the matrix and the distances in the matrix and using the proportionally divided mean free path.
【請求項3】 X線吸収モデルから発生される特性X線
のX線発生位置を、EPMAのX線取出方向に応じて、
マトリックスのみを通過して取り出される領域、試料の
みを通過して取り出される領域、マトリックスから試料
を通過して取り出される領域、試料からマトリックスを
通過して取り出される領域、及び、マトリックスから試
料を通過し更にマトリックスを通過して取り出される領
域に区分し、この区分された領域に応じてX線発生位置
から試料表面までの距離を計算する請求項1又は2に記
載のモンテカルロシミュレーションを用いたEPMA分
析法。
3. The X-ray generation position of the characteristic X-ray generated from the X-ray absorption model is set according to the X-ray extraction direction of EPMA.
Areas that are taken out only through the matrix, areas that are taken out only through the sample, areas that are taken out through the sample from the matrix, areas that are taken out through the matrix from the sample, and areas that are taken out through the sample from the matrix. The EPMA analysis method using Monte Carlo simulation according to claim 1 or 2, further dividing into regions extracted through the matrix, and calculating the distance from the X-ray generation position to the sample surface in accordance with the divided regions. .
【請求項4】 試料を構成する元素の種類に応じてKα
線及び/又はLα線を用いる請求項1〜3のいずれかに
記載のモンテカルロシミュレーションを用いたEPMA
分析法。
4. Kα depending on the type of element constituting the sample
EPMA using Monte Carlo simulation according to any one of claims 1 to 3, which uses X-rays and / or Lα rays.
Analytical method.
【請求項5】 試料のサイズとして、縦方向、横方向、
及び深さ方向の何れの方向においてもX線発生領域より
大きいサイズを設定し、バルク試料の測定を行う請求項
1〜4のいずれかに記載のモンテカルロシミュレーショ
ンを用いたEPMA分析法。
5. The sample size includes vertical and horizontal directions,
The EPMA analysis method using Monte Carlo simulation according to claim 1, wherein a bulk sample is measured by setting a size larger than the X-ray generation region in any of the depth direction and the depth direction.
【請求項6】 試料のサイズとして、縦方向及び横方向
にX線発生領域より大きく、また、深さ方向にX線発生
領域より小さいサイズを設定し、薄膜試料の測定を行う
請求項1〜4のいずれかに記載のモンテカルロシミュレ
ーションを用いたEPMA分析法。
6. The thin film sample is measured by setting the size of the sample to be larger than the X-ray generation region in the vertical and horizontal directions and smaller than the X-ray generation region in the depth direction. An EPMA analysis method using the Monte Carlo simulation according to any one of 4 above.
【請求項7】 試料のサイズとして、縦方向、横方向、
及び深さ方向の何れの方向においてもX線発生領域より
小さいサイズを設定し、微小物試料の測定を行う請求項
1〜4のいずれかに記載のモンテカルロシミュレーショ
ンを用いたEPMA分析法。
7. The sample size includes vertical and horizontal directions,
The EPMA analysis method using the Monte Carlo simulation according to any one of claims 1 to 4, wherein a size smaller than the X-ray generation region is set in any of the depth direction and the depth direction, and the minute object sample is measured.
【請求項8】 試料が非金属製担体上に固定された微小
物試料であり、X線吸収モデルから発生される特性X線
のX線発生位置から試料表面までの距離はX線発生位置
の全てが試料のみを通過して取り出される領域であると
して計算される請求項7に記載のモンテカルロシミュレ
ーションを用いたEPMA分析法。
8. The sample is a minute object sample fixed on a non-metallic carrier, and the distance from the X-ray generation position of the characteristic X-ray generated from the X-ray absorption model to the sample surface is the X-ray generation position. The EPMA analysis method using Monte Carlo simulation according to claim 7, which is calculated as an area in which all are taken out through only a sample.
【請求項9】 非金属製担体がフィルターであり、この
フィルター上に微小物試料を捕捉して分析を行う請求項
8に記載のモンテカルロシミュレーションを用いたEP
MA分析法。
9. The EP using Monte Carlo simulation according to claim 8, wherein the non-metallic carrier is a filter, and a microscopic sample is captured on the filter for analysis.
MA analysis method.
【請求項10】 試料が少なくとも1種の金属元素を含
む金属化合物であり、この試料を構成する各金属元素に
ついてその特性X線強度を測定し、次いで測定された各
金属元素の特性X線強度と当該金属元素の金属100%特性
X線強度とを用いて試料における各金属元素の相対X線
強度を算出し、この試料における各金属元素の相対X線
強度をモンテカルロシミュレーション法で求めた分別判
定のための当該試料における各金属元素の相対X線強度
と比較して試料の分析を行う請求項1〜9のいずれかに
記載のモンテカルロシミュレーションを用いたEPMA
分析法。
10. The sample is a metal compound containing at least one metal element, the characteristic X-ray intensity of each metal element constituting the sample is measured, and then the measured characteristic X-ray intensity of each metal element. And the metal 100% characteristic X-ray intensity of the metal element are used to calculate the relative X-ray intensity of each metal element in the sample, and the relative X-ray intensity of each metal element in this sample is determined by the Monte Carlo simulation method. EPMA using Monte Carlo simulation according to any one of claims 1 to 9, wherein the sample is analyzed by comparing it with the relative X-ray intensity of each metal element in the sample.
Analytical method.
【請求項11】 試料が少なくとも2種以上の金属元素
を含む金属・金属化合物であり、これら2種の金属元素
についてそれぞれその特性X線強度を測定し、次いで測
定された各金属元素の相対X線強度と当該金属元素の金
属100%特性X線強度とから試料における2種の金属元素
の相対X線強度を算出し、これら2種の金属元素の相対
X線強度から当該試料における2種の金属元素の相対X
線強度比を求め、この試料における2種の金属元素の相
対X線強度比をモンテカルロシミュレーション法で求め
た分別判定のための2種の金属元素の相対X線強度比と
比較して試料の分析を行う請求項1〜9のいずれかに記
載のモンテカルロシミュレーションを用いたEPMA分
析法。
11. A sample is a metal / metal compound containing at least two or more kinds of metal elements, the characteristic X-ray intensity of each of these two kinds of metal elements is measured, and then the relative X of each metal element is measured. The relative X-ray intensities of the two types of metal elements in the sample were calculated from the line intensities and the metal 100% characteristic X-ray intensities of the metal elements. Relative X of metallic elements
The line intensity ratio is obtained, and the relative X-ray intensity ratio of the two metal elements in this sample is compared with the relative X-ray intensity ratio of the two metal elements for the classification determination obtained by the Monte Carlo simulation method. The EPMA analysis method using the Monte Carlo simulation according to any one of claims 1 to 9.
【請求項12】 試料が少なくとも1種の金属元素と非
金属元素とを含む金属・非金属化合物であり、上記金属
元素についてその金属特性X線強度を測定して金属相対
X線強度を算出し、また、上記非金属元素と同じ非金属
元素を含む所定の金属化合物からなるバルク標準試料を
用いてEPMAにより当該金属化合物を構成する金属元
素の金属特性X線強度と非金属元素の非金属特性X線強
度とを測定すると共に、上記金属元素と同じ金属の純金
属バルク標準試料からEPMAにより金属100%特性X線
強度を測定し、これら測定された金属特性X線強度と金
属100%特性X線強度とから当該金属化合物における金属
相対X線強度を算出し、この算出された金属相対X線強
度と上記非金属特性X線強度とを用いて、相対X線強度
と重量組成百分率との間のZAF法変換式により、金属
元素と非金属元素の重量組成百分率が100重量%とな
るときの当該金属化合物における非金属相対X線強度を
算出し、この算出された非金属相対X線強度から非金属
100%特性X線強度を算出し、この非金属100%特性X線強
度と上記非金属元素について測定された非金属特性X線
強度とを用いて当該試料における非金属相対X線強度を
求め、この非金属相対X線強度と上記金属相対X線強度
とをモンテカルロシミュレーション法で求めた分別判定
のための非金属相対X線強度及び金属相対X線強度と比
較して試料の分析を行う請求項1〜9のいずれかに記載
のモンテカルロシミュレーションを用いたEPMA分析
法。
12. The sample is a metal / nonmetal compound containing at least one kind of metal element and a nonmetal element, and the metal characteristic X-ray intensity of the metal element is measured to calculate a metal relative X-ray intensity. In addition, by using a bulk standard sample made of a predetermined metal compound containing the same non-metal element as the above non-metal element, the metal characteristic X-ray intensity of the metal element constituting the metal compound by EPMA and the non-metal characteristic of the non-metal element. In addition to measuring the X-ray intensity, 100% metal characteristic X-ray intensity was measured by EPMA from a pure metal bulk standard sample of the same metal as the above metal element, and these measured metal characteristic X-ray intensity and metal 100% characteristic X were measured. The metal relative X-ray intensity of the metal compound is calculated from the line intensity, and the calculated metal relative X-ray intensity and the non-metal characteristic X-ray intensity are used to calculate the relative X-ray intensity and the weight composition percentage. The non-metal relative X-ray intensity of the metal compound when the weight composition percentage of the metal element and the non-metal element becomes 100% by weight is calculated by the ZAF conversion formula of Non-metal
The 100% characteristic X-ray intensity is calculated, and the non-metal relative X-ray intensity of the sample is calculated using the non-metal 100% characteristic X-ray intensity and the non-metal characteristic X-ray intensity measured for the non-metal element, A sample is analyzed by comparing the non-metal relative X-ray intensity and the metal relative X-ray intensity with the non-metal relative X-ray intensity and the metal relative X-ray intensity for classification determination obtained by a Monte Carlo simulation method. An EPMA analysis method using the Monte Carlo simulation according to any one of 1 to 9.
【請求項13】 試料が薄膜試料であり、試料について
求められた非金属相対X線強度とモンテカルロシミュレ
ーション法で求めた分別判定のための非金属相対X線強
度−膜厚の検量線とから試料の膜厚を測定する請求項1
2に記載のモンテカルロシミュレーションを用いたEP
MA分析法。
13. The sample is a thin film sample, and the non-metal relative X-ray intensity obtained for the sample and the non-metal relative X-ray intensity-discrimination calibration curve for classification determination obtained by the Monte Carlo simulation method are used to obtain the sample. The thickness of the film is measured.
EP using the Monte Carlo simulation described in 2.
MA analysis method.
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