分析機能

イメージングとマッピング

画像とマッピング

XPS は表面上の点や小さい部位の分析に使用でき、試料表面の 2 次元情報取得にも使用できます。この特長は表面での化学構造の分布を理解したり、コンタミネーションの境界を見つけたり、超薄膜コーティングの厚さのばらつきを調べるのにも役立ちます。2 次元像を取得するには、マッピング (逐次取得) とパラレルイメージング (同時取得) の 2 通りの方法があります。以下で双方がどのように動作するかを説明し、それぞれの利点を示します。

マッピング (逐次取得)

画像の逐次取得は、微小面積 XPS 分析の 2 次元配列がベースになります。この方法では、元素や化学的状態の分布の測定が可能です。画像の最終的な空間分解能は、最小分析面積のサイズによって決まります。これは、すべての Thermo Scientific XPS システムで約 15 μm です。逐次取得は、基本的にイメージングより時間がかかりますが、イメージングでは単一のエネルギーしか収集されないのに比べて、各ピクセルで一定範囲のエネルギーを収集できます。

マップの逐次取得を行えば、マルチチャンネル検出器と組み合わせて使用することで、各ピクセルで生成された「スナップショット」スペクトルを得ることができます。Thermo Scientific K-Alpha と Thermo Scientific Theta Probe では、試料ステージを走査して画像を取得できます。この方法を使用した場合、分析位置が固定され、試料の表面はこの位置に対して移動します。

マッピングの利点

パラレルイメージング (同時取得)

光電子画像の並列取得に必要な Thermo Scientific ESCALAB 250Xi コンポーネント

2 次元イメージは、Thermo Scientific ESCALAB 250Xi 装置を使用すれば簡単に取得できます。この方法では、どのスペクトロメーターコンポーネントに走査電圧をかけることもなく、視野フィールド全体が一度に画像化されます。パラレルイメージングには、2 次元検出器の装備された追加レンズが必要です。光電子がインプットレンズアセンブリ内のレンズ 1 とレンズ 2 を通過し、レンズカラム内の各レンズの後のどこかの平面で試料の表面の光電子画像を生成します。レンズ 3 は、焦点距離が二つ目の画像平面との距離と等しくなるように配置します。このため、画像上の任意の点から発散される電子が平行な経路上でレンズ 3 から離れていきます。電子ビームがレンズ軸となす角度は、その画像平面でのレンズ軸からの距離によって決まります。その後、エネルギーフィルターとレンズの両方として機能する電子はアナライザーに入ります。アナライザーの偏向角度が 180° の場合は、アナライザーを離れるまで電子の角度分布が保持されます。レンズ 3 とは逆の方法で作動する四つ目のレンズ (レンズ 4) が、焦点距離の場所におかれている 2 次元検出器で画像を再構成します。画像を形成する電子がエネルギーアナライザーを通過した後、アナライザーを光電子ピークのエネルギーに合わせて調整することによって化学的な画像が作成されます。

単色化した Al K-alpha X 線および Thermo Scientific ESCALAB 250Xi を使用して取得した、ガラス基板上にある金のパターンからのパラレル XPS イメージです。ラインスキャンは、画像の空間分解能が約 3 μm であることを示します。試料の金の領域と、ガラスそれぞれの領域から 25 μm 四方の面積を選択しました。4 分間で収集された画像 (ピーク画像に 2 分間、バックグラウンドに 2 分間)、およびそれぞれ 2 分以内に収集されたスペクトルです。試料は絶縁体のため、帯電中和銃を使用して、試料表面の電荷を制御する必要があります







イメージングの空間分解能は、レンズ内の球面収差により決まります。レンズの見込み角を制限することにより、収差の影響を下げて感度を犠牲にしたうえで分解能を向上させることができます。試料周辺で磁気レンズを使用することでも収差を減らし、与えられた分解能でより高い感度を得ることができます。この方法は高速で、3 μm 以下の空間分解能を達成できます。

パラレルイメージングは最高の分解能を実現し、単一エネルギーでの画像生成においてはステージスキャンマッピングよりも高速です。画像からのスペクトル取得は、画像の各ピクセルをエネルギースキャンすることで可能です。

一般的な用途


  • 腐食
  • 燃料電池
  • グラフェン
  • プラズマ処理
  • 反射防止コーティング
  • 接着不良分析
  • 低摩擦コーティング
  • 触媒
  • セラミック
  • 有機 EL
  • 生物材料/医薬品
  • インクジェット印刷ヘッド
  • 繊維
  • 難燃コーティング