ナノスケールでの元素分析に向けた超伝導トンネル接合アレイX 線検出器を搭載したSEM-EDX の開発

摘要

走査電子顕微鏡（SEM）は、nm スケールの表面形状観察が可能である。しかし、同様の空間スケールでの組成分析は、観察に使用する入射電子のエネルギーが通常10keV 程度であるため、その多重散乱によりX 線発生領域の大きさが数100 nm 程度となるため不可能であった。近年、材料中で入射電子の飛程が数10 nm 以下となる1 kV以下の低加速SEM（LVSEM）が実用化され、nm スケールの組成分析も可能となった。しかしながら、通常組成分析に用いられているエネルギー分散型X 線分光器のシリコンドリフト検出器（SDD）は、1 keV 以下の軟X 線領域では、50 eV 程度のエネルギー分解能しかないため、LVSEM で発生する近接する軽元素のK 線や重元素のL, M線等の特性Ｘ線の分離が非常に困難である。一方、電子線マイクロアナライザ（EPMA）などで用いられている波長分散型分光器（WDS）も、10 eV 以下の高エネルギー分解能を持つものの、そのスループットが10~(-6) sr 程度と非常に低いため、X 線発生率が低いLVSEM では使用できない。このようにLVSEM を用いたnm スケール組成分析を実現させるためには、高スループットと高エネルギー分解能を両立するX 線検出器が必要である。