Ultrasoft-X-ray emission spectroscopy using a newly designed wevelength-dispersiv spectrometer attached to a transmission electron microscope

透過型電子顕微鏡に搭載用として新規に設計されたWDS分光器を用いた超軟X線発光分光

寺内 正己*; 高橋 秀之*; 飯田 信雄*; 村野 孝訓*; 小池 雅人; 河内 哲哉; 今園 孝志; 小枝 勝*; 長野 哲也*; 笹井 浩行*; 大上 裕紀*; 米澤 善央*; 倉本 智史*

Terauchi, Masami*; Takahashi, Hideyuki*; Handa, Nobuo*; Murano, Takanori*; Koike, Masato; Kawachi, Tetsuya; Imazono, Takashi; Koeda, Masaru*; Nagano, Tetsuya*; Sasai, Hiroyuki*; Oue, Yuki*; Yonezawa, Zeno*; Kuramoto, Satoshi*

エネルギー領域50-200eVでの超軟X線分光のための新しい回折格子(JS50XL)を設計,製作,評価した。回折格子とマルチチャンネルプレート(MCP)から構成される分光器を製作した。この分光器の低エネルギー端である49.5eVで0.15eVのエネルギー分解でMg-L発光の鋭いフェルミ端を観測した。Li-K発光スペクトルは金属Li,酸化表面金属Li,5%Li-Alで得られた。Al, AlN, MgAlOのAl-L発光スペクトル中で観測された相対エネルギーシフトは内殻電子結合エネルギー(化学シフト)とこれらの物質の禁止帯エネルギーで説明された。Si, SiC, SiO(石英)のSi-L発光、GaPとInPのP-L発光が示された。さらに、回折格子の低エネルギー限界を32eVになるよう傾けた結果、Mg-L発光の全強度分布が完璧に得られた。これらの超軟X線発光スペクトルは電子顕微鏡における新型軟X線発光分光(SXES)の低エネルギー領域への拡張が成功したことを示している。

A new grating (JS50XL) for spectroscopy of ultrasoft-X-ray in an energy range of 50-200 eV was designed, manufactured and tested. A spectrometer composed of the grating and a multi-channel plate (MCP) detector was constructed. At the low energy end of this spectrometer, a sharp Fermi-edge of Mg-L emission was observed at 49.5 eV with an energy resolution of 0.15 eV. Li-K emission spectra were obtained from metal-Li, surface-oxidized metal-Li and 5%Li-Al. Relative energy shifts observed in Al-L emission spectra of Al, AlN and MgAlO were explained by shifts of core binding energies (chemical shift) and band gap energies of those materials. Si-L emissions from Si, SiC and SiO (quartz), and P-L emissions from GaP and InP were presented. These ultrasoft-X-ray emission spectra show a successful extension to lower energy range by using the new soft-X-ray emission spectroscopy (SXES) instrument in electron microscopy.