Present state of TEM-SXES analysis and its application to SEM aiming chemical analysis of bulk materials

TEM-SXES分析の現状とそのバルク材料の化学分析を目的としたSEMへの応用

寺内 正己*; 高橋 秀之*; 飯田 信雄*; 村野 孝訓*; 小池 雅人; 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; Imazono, Takashi; Koeda, Masaru*; Nagano, Tetsuya*; Sasai, Hiroyuki*; Oue, Yuki*; Yonezawa, Zeno*; Kuramoto, Satoshi*

電子顕微鏡(TEM及びEPMA)に取り付け可能な軟X線発光分光器(SXES)を開発した。これは4枚の不等間隔溝回折格子を備え、504000eVのエネルギー範囲を測定できる。これとTEMを組み合わせたTEM-SXES装置は、電子エネルギー損失分光器やエネルギー分散型分光器では計測困難な局所領域の価電子帯に関する情報を取得できる。SXES装置を材料開発・評価の現場へ広く普及させる観点から、試料の薄膜化を必要としないSEMにも搭載できるようにした。SEMはTEMに比して空間分解能で劣るもののプローブ電流量が大きい上、幅広い物質、特に、バルク物質を扱えるため汎用性が高い。本研究では、Al金属間化合物(AlAu, AlCo)のバルク試料からのAl-L発光測定において結晶構造の違いAl(FCC), AlAu(CaF), AlCo(CsCl)に起因するバンド構造の差異が反映されたスペクトルを得ることができた。このように、SEMによるSXES測定は、バルク試料に対して状態密度の顕微マッピング分析が可能な技術として有用であると考えられる。

X-rays originate form electronic transitions from valence bands (VB, bonding electron states) to inner-shell electron levels inform us energy states of bonding electrons. We have developed the SXES spectrometers attaching to TEM, EPMA, and SEM. A spectrometer has an energy range of 50-4000 eV by using four varied-line-spacing gratings. Applications of TEM-SXES instrument to C have revealed characteristic energy distribution of bonding electrons. Carbon K-emission spectra of C crystals showed that both the peak structures in - and -bands and the characteristic dip structure between the - and -bonding states in monomer-C disappear in the most polymerized-C crystals. Bulk specimens were examined by applying SXES to a SEM. Al L-emission spectra of intermetallic compounds of AlAu, AlCo, and aluminum showed different intensity distributions due to different band structures originating from different crystal structures.