Developments of wavelength-dispersive soft X-ray emission spectrometers for transmission electron microscopes; An Introduction of valence electron spectroscopy for transmission electron microscopy

透過型電子顕微鏡用波長分散型軟X線発光分光器の開発; 価電子分光の透過型電子顕微鏡への導入

寺内 正己*; 小池 雅人; 福島 球琳男*; 木村 淳*

Terauchi, Masami*; Koike, Masato; Fukushima, Kurio*; Kimura, Atsushi*

価電子の電子状態の解析を目的として透過電顕用の2台の波長分散型軟X線分光器(高分散型,従来型)を製作した。双方の分光器とも2keVまで測定可能である。高分散型分光器の最高分解はAl-L発光で0.08eVであった。また、従来型分光器においては1750eVのW-M, Si-K発光を明確に分解できた。透過電顕に基づく軟X線分光法は結晶方位が規定された単結晶部分からのスペクトルを得ることができる。例として単結晶グラファイトの異なる方位設定による非等方性C-K発光を測定した結果、-, -結合の状態密度を個別に導出できた。これらの結果により透過電顕ベースによりナノスケールでの物質の価電子の電子状態解析ができることを示した。

Two types of wavelength-dispersive soft-X-ray spectrometers, a high-dispersion type and a conventional one, for transmission electron microscopes were constructed. Both spectrometers were extended energy regions 2000 eV. The best energy resolution of 0.08 eV was obtained for an Al L-emission by using the high-dispersion type. W-M and Si-K emissions were clearly resolved by using the conventional type. Soft-X-ray emission spectroscopy based on transmission electron microscopy has an advantage for obtaining spectra from a single crystalline specimen with a defined crystal setting. From C K-emission spectra of single crystalline graphite with different crystal settings, density of states of - and -bondings were separately derived. Those results demonstrated a method to analyze the electronic states of valence electrons of materials in the nanometer scale based of transmission electron microscopy.