広帯域軟X線発光分光システムの開発

An Extension of detectable energy-range of SXES spectrometer for electron microscopes

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; 長谷川 登; 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; Hasegawa, Noboru; Koeda, Masaru*; Nagano, Tetsuya*; Sasai, Hiroyuki*; Oue, Yuki*; Yonezawa, Zeno*; Kuramoto, Satoshi*

検出可能なエネルギー範囲を従来の60-1200eVから50-4000eVに拡張したTEM, EPMA/SEM向けの電子顕微鏡用軟X線発光分光(SXES)装置を開発してきた。電子顕微鏡への価電子分光法の導入は、物質科学だけでなく広く基礎科学に貢献する、EELSとEDSでは得ることのできない結合電子の有益な情報を提供する。50eVと4000eVまで検出エネルギーを広げるために、新しいラミナー型不等間隔溝(VLS)回折格子JS50XL(格子定数:1200lines/mm)とJS4000(同:2400lines/mm)をそれぞれ設計製作した。JS50XLとJS4000はAuと2000-3800eVの広いエネルギー領域をカバーするW/BCの新しい多層膜構造を持つ軟X線多層膜をそれぞれ蒸着した。JS50XLのエネルギー分解能は49.5eVのフェルミ端で0.2eVであった。また、金属リチウムのLi-Kの発光スペクトルにおいて鋭いフェルミ端を見ることができる。JS4000では3.8keVのTe-La発光で高いエネルギー分解能が確認され、全値半幅は27eVであった。このように、二つの新しいVLS回折格子の開発により検出エネルギー範囲の拡張に成功した。

We have been developing a soft X-ray emission spectroscopy (SXES) instrument for electron microscopes (TEM, EPMA/SEM) with an extension of detectable energy range to 50-4000 eV. An introduction of valence electron spectroscopy with microscopy will supply fruitful information on bonding electrons, which cannot be obtained by EELS and EDS. For extend the lowest (or highest) detection energy upto 50 eV (or 4000 eV), a new laminar-type varied-line-spacing (VLS) grating, JS50XL, (or JS4000) has designed and manufactured. JS50XL and JS4000 having 1200 and 2400 lines/mm as well as coated by Au and a new multilayer-structure of W/BC for a wide-band energy region of 2000-3800 eV, respectively. Those gratings were installed and tested in a SXES spectrometer attached to a TEM. The extension in lowest detection energy was confirmed by Mg-L emission (JS50XL). The energy resolution was 0.2 eV at Fermi edge of 49.5 eV. It can be also seen a sharp Fermi edge for Li-K emission spectrum of metal-Li. The high energy resolution was confirmed by Te-La emission at 3.8 keV (JS4000). The full width at half maximum of the peak was 27 eV. The detection energy range was successfully extended by using the two new VLS-gratings.