JP4392990B2

JP4392990B2 - 電子顕微鏡および分光システム

Info

Publication number: JP4392990B2
Application number: JP2000548694A
Authority: JP
Inventors: ジョンチャールズクリフォードデイ; ロバートベネット
Original assignee: Renishaw PLC
Current assignee: Renishaw PLC
Priority date: 1998-05-09
Filing date: 1999-05-05
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2019-05-05
Also published as: EP0995086B1; DE69937531D1; DE69937531T2; WO1999058939A1; EP0995086A1; JP2002514747A

Description

【０００１】
（発明の分野）
この発明は、試料分析システムに関する。好ましい実施例において、例えば電子顕微鏡が分光分析システム、例えばラマンまたは光ルミネセンスあるいは陰極ルミネセンス分光分析システムと組み合わされる。
【０００２】
（発明の背景および要約）
このような組み合わせシステムは、フランス特許明細書ＦＲ２５９６８６３号および国際特許明細書ＷＯ９５/２０２４２号にすでに開示されている。
【０００３】
ＦＲ２５９６８６３において、平面鏡が電子顕微鏡中にその軸線に対して４５°で配置される。ラマン分光のため、照明レーザービームが電子顕微鏡ハウジングの窓を通過する。この４５°反射鏡は、試料に向け、レーザービームを電子顕微鏡の軸線に沿って反射する。このビームは、カセグレン対物レンズによって試料上の一点に合焦される。ラマン散乱光は、カセグレン対物レンズによって集光され、反射鏡により窓を通って分光計に反射される。電子顕微鏡検査のため、電子ビームが４５°反射鏡およびカセグレン対物レンズの中央開口を通って試料を照射する。電子顕微鏡検査およびラマン分光の両方による試料の同時検査がこれにより可能であり、カセグレン対物レンズは非常に弱いラマン散乱光の効率的な集光のために広い集光角を有する。しかしながら、市販の電子顕微鏡の試料チャンバにおける利用可能な限定された空間中に、この対物レンズおよび４５°反射鏡の両方を取り付けることは、実際において困難である。このため、ＦＲ２５９６８６３は、電子レンズ系中にそれらを取り付けている。
【０００４】
ＷＯ９５１２０２４２は、この装置の種々の問題を指摘している。これは、取り外し可能なマウントに試料を取り付けることによって、これらの問題を克服することを提案している。ラマン分光のための光学系は、電子顕微鏡と同軸ではなく、試料はマウント上の一方から他方へと動かされる。しかしながら、これはラマンおよび電子顕微鏡システムによる同時検査を不可能にする。しかも、これは電子顕微鏡システムのそれぞれの分析個所と光学系との間で正確に試料を動かすために高価な精密ステージであるマウントを必要とする。
【０００５】
１９９６年に George Turrell らにより編集された Academic Press Limited の書籍「Raman sepctroscopy：Developments and Applications」の第５章２０１〜２１６ページは、放物面鏡がカセグレン対物レンズおよび４５°平面鏡の代わりに使用可能であることを示唆している。これは機械的により単純であって、電子顕微鏡の試料チャンバ内に取り付けることができる。ラマン分光のため、レーザー光が電子ビームの軸線を横切って導入される。放物面鏡は、これを電子ビームと同軸に９０°反射し、試料上の一点にこれを合焦させる。電子ビームは、放物面鏡の中央開口を再び通過する。放物面鏡は、その焦点からラマンおよび他の散乱光を集光し、電子顕微鏡の試料チャンバから横路に沿って後方にこれを通過させる。
【０００６】
しかしながら、このような反射鏡が使用中ではない場合、これは、試料の電子線照射によって引き起こされるＸ線についてのＸ線分光測定の如き他の分析技術を妨げる傾向がある。さらに、反射鏡が試料チャンバ内に配置される場合、これを正確に位置合わせする必要がある。中央開口が電子ビームと心合わせされる必要があるのみならず、反射鏡の光学焦点が電子ビームに対して試料上の同一個所に移動されなければならない。
【０００７】
本発明の一形態は、（電子顕微鏡の如き）別の分析装置の試料チャンバ内に取り付けられる試料の分光分析を行うためのアダプタを提供し、前記分析装置が分析軸線を有すると共にこの分析軸線にほぼ沿って分析ビームを試料に向けて投射し、アダプタは、
前記分析軸線をほぼ横切る軸線に沿って入力光ビーム（例えば、レーザービーム）を受け入れるように配置される反射鏡を具え、前記反射鏡は、凹面であって前記入力光ビームを前記試料上の一点に合焦させ、かつ試料から与えられる散乱光を集光してこの散乱光を分光分析のために前記横切る軸線にほぼ沿って後方に指向させるものであり、
前記反射鏡は、前記分析軸線上の操作位置と前記分析軸線から離れた非操作位置との間を移動可能であって、合焦した前記点が前記試料上の同じ点に位置するように、前記入力光ビームの軸線と前記凹面鏡の軸線とのアライメントを維持する。
【０００８】
好ましくは、入力光ビームと散乱光とを処理するための光学系が設けられ、この光学系は、反射鏡が操作および非操作位置の間を移動するのに伴って反射鏡と共に移動可能である。好ましくは、光学系が前記散乱光から入射光ビームの波長を有する光を遮断するための１つまたはそれ以上のフィルタを有する。
【００１０】
好ましくは、平行入力光ビームから試料上の一点に合焦させ（回折を制限することができる）、この点から集光される前記散乱光の平行出力光ビームを生じさせるため、凹面反射鏡が放物面鏡である。光学系は、この点から集光される散乱光のスペクトルを分析するため、分光分析システムに散乱光を出力することができる。
【００１１】
本発明の第２の形態は、分光分析システムのための光の導入および遮断装置に関する。
【００１２】
励起レーザー光が光路内に導入され、ダイクロイックフィルタによって試料の方に向けられる分光分析システムが欧州特許出願ＥＰ５４３５７８号から知られている。ダイクロイックフィルタは、光路に対して低い入射角、例えば１０°のホログラムフィルタであることが好ましい。試料から散乱された後の光は、光路に沿ってダイクロイックフィルタまで後方に戻る。望ましい非弾性散乱光（例えばラマン）が分光計システムまでフィルタを通過すると同時に、望ましくない弾性散乱（レイリー）光がフィルタによって遮断される。
【００１３】
このような装置におけるフィルタは、用いられるレーザーの波長を反射するように設計されなければならない。これは、試料に向けて入射するレーザー光を反射できると共に、レーザーと同じ波長を持つ弾性散乱光を遮断できることを確実にする。
【００１４】
異なった励起波長を使用するため、レーザーを変更可能であることがしばしば望まれる。ＥＰ５４３５７８の装置に関し、これは新たな波長と合致するようにフィルタが交換される必要があることも意味している。フィルタの正確な位置決めのために特別な処置がもたらされないのであれば、新しいフィルタを有するシステムを再調整することの困難で時間のかかる作業を引き起こすかも知れない。
【００１５】
この第２の形態において、本発明は（レーザーの如き）少なくとも２つの異なる単色光を用いる分光システムのための光の導入および遮断装置を提供し、この光の導入および遮断装置は、
このような分析を行うために分析されるべき試料と分光分析システムとの間に延在する光路と、
第１の波長で第１の励起ビームを受け入れるための第１の入力ビームと、
前記第１の波長と異なる第２の波長で第２の励起ビームを受け入れるための第２の入力ビームと、
試料に向けて第１の入力ビームを指向させ、試料から与えられる第１の波長の弾性散乱光を遮断すると同時に分光分析システムに向けて分析のための非弾性散乱光を通過させるように、光路中に傾斜して配置される第１のフィルタと、
試料に向けて第２の入力ビームを指向させ、前記試料から与えられる第２の波長の弾性散乱光を遮断すると同時に分光分析システムに向けて分析のための非弾性散乱光を通過させるように、光路中に傾斜して配置される第２のフィルタと
を具え、試料が第１の波長で励起された場合に第２の波長の望ましい非弾性散乱光もまた、第２のフィルタによって光路から遮断され、
前記遮断されるけれども望ましい第２の波長の非弾性散乱光は他の非弾性散乱光と再結合されるか、あるいは個別に検出される。
【００１６】
（好ましい実施例の説明）
本発明を例示する電子顕微鏡および分光分析の組み合わせシステムが添付図面を参照して以下に記述されよう。
【００１７】
図１は、一般的な電子ビーム発生器と、焦点合わせおよび走査システム１２とを有する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）１０を示す。これは、周知の方法で分析軸線１４にほぼ沿って電子ビームを試料１６に照射する。
【００１８】
本発明は、走査型電子顕微鏡の代わりに、透過型電子顕微鏡を含む他の型式の分析システムや、さらにイオンビーム照射システムの如き装置と共に使用することも可能である。
【００１９】
放物面または他の凹面鏡１８は、通常、試料１６の上方の軸線１４上に取り付けられ、電子ビームが通過可能となるように中央開口２０を有する。放物面鏡１８は、以下に記述されるミラーホルダアームアセンブリィ２２上に取り付けられ、ＳＥＭの分析軸線１４に対してほぼ横切る光軸２４を有する。ミラーホルダ２２は、両端矢印２６により示されるように、（図示のような）操作位置と（分析軸線１４から離れて格納される）非操作位置との間に放物面鏡１８を格納可能である。従って、放物面鏡１８が非操作位置にある場合、電子ビームを試料１６に照射することにより発生するＸ線を検出するために使用可能なＸ線検出器２８の如き走査型電子顕微鏡内の他の機器と干渉しない。
【００２０】
光学系３０は光学台３２に取り付けられ、この光学台はミラーホルダアームアセンブリィ２２に順に取り付けられる。以下でより詳細に記述されるように、このミラーホルダ２２は、放物面鏡１８と共に光学系３０を動かし、これら２つの間のアライメントを保持するようになっている。光学系３０は、入力および出力光ファイバ接続部３４Ａ,Ｂ,Ｃを有する。これらは、レーザーからの入力を受け入れ、１つまたはそれ以上の出力を Renishaw Mk III Raman Spectrometer の如き外部の分光計に案内する。光学系３０のさらなる詳細は、以下に記述される。
【００２１】
光学系は、４５°反射鏡３６,２９を介し、ミラーホルダアームアセンブリィ２２の光軸２４に沿って入力レーザービームを放物面鏡１８に指向させ、この放物面鏡は試料１６上の（好ましくは回折が制限された）一点にこれを合焦する。また、放物面鏡１８は、この点から散乱光を集光し、これを平行にして光学系３０に対して光軸２４に沿った戻り方向にこれを逆送する。例えば、これらはラマン散乱、あるいは蛍光発光や光ルミネセンスの如き非弾性散乱光であってよい。これは、レーザー波長において弾性散乱（レイリー）光をも含んでいよう。代わりに、あるいはさらに、反射鏡１８によって試料１６から集光される光がレーザー入力を必要とせずに試料に対する電子ビームの作用により引き起こされる陰極ルミネセンスであってもよい。非弾性散乱光の調査が電子顕微鏡検査と同時か、あるいは電子顕微鏡検査の直前または直後に設定を変更する必要なく実行可能であることが理解されよう。従って、分光結果と電子顕微鏡検査結果とを関連付けることが容易である。
【００２２】
ミラーホルダは、走査型顕微鏡の真空室内で放物面鏡を０.１mmの感度で移動する能力を持っていなければならない。この許容公差は、反射鏡を垂直に貫通する１mmの開口が、電子顕微鏡の対物レンズと放物面鏡の焦点に位置決めされる試料との間の無限遠の視線と共に、電子顕微鏡の対物レンズの軸線上に位置合わせされるという必要条件により達成される。ミラーホルダアームの軸線２４と直角な放物面鏡の移動の総量は、ほんの数ミリメートルである必要があり、完全なシステムにおける製造および組み立て許容公差を補償するのに十分である。アームの軸線に沿ったその移動は、放物面鏡が顕微鏡の試料領域の空き部分に格納されるように、少なくとも５０mmである必要がある。この移動は、ＳＥＭの真空室に影響を与えずに行われなければならない。しかも、この移動は、放物面鏡とレーザー光源との間の非常に重要な光学的位置合わせを妨げるべきではない。後者は、なぜアームが光学台３２に強固に取り付けられるのかという理由であり、従って光学台はアームが調整されるようにこれを動かす必要がある。我々は、レーザービームが光学系と放物面鏡との間で平行にされるという事実に頼ることが非常に困難であることを見い出し、ビームの軸線と放物面鏡の軸線との間のごく瞬間的な心ずれは、焦点合わせが反射鏡のそれぞれ格納後に再調整される必要があることを意味しよう。
【００２３】
直線移動が可能な真空シールを作り出すために２つの方法が利用可能である。１つは、摺動Ｏリング装置である。しかしながら、我々はベローズ装置の方を登用する。ベローズは、よりずっと信頼性の高いシール形式であって、より低い圧力に対して適しており、また、これらは傾きおよびわずかな横移動も許容する。Ｏリングシールは、より安価に製造されるが、少しの傾きを許容せず、使用に伴って劣化の傾向がある。好ましい実施例において、エッジ溶接ベローズを使用することが決定されたのは、より安価な油圧成形ローズよりも、これがより大きな伸張をもたらすからである。
【００２４】
直線軸受軌道およびねじ駆動を含め、この伸長を行わせる種々の手段が可能であるが、最も簡単かつ最も安価な解決法は、最小限の重量および部品を持った剛性および感度の両方を与える単純なねじ止めカラー装置であると思われる。
【００２５】
図１に示されるように、アームアセンブリィ２２は、移行部品Ｂを介して顕微鏡に装着される主本体部品Ａからなる。移行部品は、要求される顕微鏡の種類または型式の何れにも適合するように設計され、本体が標準物品となることを可能にする。移行部品および本体は、別体のスプリットクランプＰにより本体側で圧縮されたＯリングシールにより接合される。このクランプは、回転調整をもたらすように本体が回されることを可能にする。
【００２６】
放物面鏡１８を支持する管状の光学アームＣは、エッジ溶接ベローズＤにより本体に装着される。ねじ山を切ったリングにより保持されるＯリングシールされた光学平面Ｅは、光を取り出すための真空室窓をもたらす。
【００２７】
ベローズと真空アームとの連結部は、Ｆのねじ山を切った対向するピンを２組直角にセットすることにより支持される。これらのピンの調整は、顕微鏡に対して光学アームの端部を動かし、その結果として放物面鏡を顕微鏡内で動かす。これらのピンは、本体Ａに摺動可能に取り付けられたシリンダＧ内に配置される。シリンダＧは、反対の端部において左ねじのねじ山が切られている。このシリンダは、調整カラーＨにねじ止めされ、この調整カラーは主本体Ａに右ねじ山を介して順にねじ止めされている。この調整カラーを回転させることは、シリンダＧが本体から内側または外側に摺動することをもたらし、そして顕微鏡への放物面鏡の並進運動をもたらす。
【００２８】
調整カラーが回されると、トルクがベローズと光学アームとに加えられよう。ベローズはアームが回転するのを阻止するけれども、主本体に固定されてシリンダのスロット内を走行するＩの３本の位置合わせペグを組み込むことが賢明であると思われる。これらは、あらゆる負荷がベローズに加えられるのを阻止する。ぼろ隠しの円筒状のカバーＪがスロットとペグとを覆っている。主本体Ａの一端は、その円周を取り囲む２つのＯリングを有し、これらは、さらなる支持と安定場所とをもたらすようにシリンダを支えている。
【００２９】
Ｆの直交するアジャスタによりもたらされるアームの傾斜を制御するため、ＰＴＦＥリングがＫにて主本体に固定されており、その中心を通って延在する光学アームを支えている。このリングは、傾斜する際に動くアームの枢支点を規定している。
【００３０】
すべての光学機器が取り付けられた光学台アセンブリィ３２は、ミラーアームＣの一端にボルト止めされ、放物面反射鏡に対して固定される。従って、アームが傾けられると、光学台は放物面鏡ではなくて顕微鏡に対して移動する。顕微鏡に対するトルクを減少し、かつ寸法を最小にするため、光学台はアームの長さに沿って折り返し、Ｍのばね付きボールの形態の単一の軸受により支持される。この軸受は、ＫのＰＴＦＥリングと同じ鉛直軸線上に配置され、それで水平な傾斜が起こる軸線を規定する。理想的には、我々は顕微鏡の一端での光学台に対してさらなる支持をもたらすことができるが、これは傾斜を制限せずには不可能である。４５°反射鏡２９は、放物面鏡から光学台の高さまで光を導く。追加の反射鏡３６は、光学台に光を偏向する。
【００３１】
ベローズはステンレス鋼から製造される。他のすべての部品は、同じステンレス鋼であるアームＣを除き、剛性および製造の容易性のためにアルミニウムである。エッジ溶接ベローズは、フランジのそれぞれの端部に標準ナイフエッジシールを有する。銅ガスケットよりもむしろ再利用可能なヴィトンシール（viton seal）がこれらのフランジで使用される。
【００３２】
調整装置の感度は、Ｆのアジャスタのねじ山ピッチにより決定される。ねじ山を切ったカラーＧは、両端に２.５mmのピッチを有し、１回転当たり５mm、つまり１度当たり１４μmの横方向移動をもたらす。Ｆのアジャスタは、カラーの１度当たりの移動に付き、およそ１.４μmをもたらす０.５mmピッチである。これは、放物面鏡に同様な感度を移送するけれども、その正確な量は、アームの長さおよびその延在範囲に依存しよう。
【００３３】
アライメントを維持するように、光学系３０が反射鏡１８と共に出入りして動くことは上述されている。固定した光学系を使用することが望ましい場合、アームアセンブリィ２２は、操作位置における運動学的支持体に光学アームＣを付勢するように配置されることができよう。
【００３４】
図２は、アームアセンブリィ２２と光学台３２上の光学系３０との間の光路２３中の反射鏡２９,３６を示している。さらに、光学台に取り付けられるのは、光路中に配置可能な格納式の反射鏡３８である。陰極ルミネセンスが試料の電子照射によって作り出される個所において、光学台上の光ファイバコネクタ３１に向けて陰極ルミネセンスが指向するように反射鏡３８を差し込むことにより、これを検出することができる。これは、大開口光ファイバに光の焦点合わせをする合焦レンズを有する。大開口ファイバの使用は、放物面鏡１８の焦点からだけではなく、試料１６上の広い視野からの陰極ルミネセンスの受け取りを可能にする。典型的に、６mmの合焦レンズおよび１００μmのファイバは、試料において１００μmの視野をもたらすように使用可能である。従って、電子ビームはその視野および結果として集光されるすべての陰極ルミネセンスに亙って走査可能である。
【００３５】
光ファイバコネクタ３１からの陰極ルミネセンスの出力は、適当な検出装置に受け取られる。これは、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードによって求められる陰極ルミネセンスの望ましい波長を選択するための可変調フィルタを構成することができる。光電子増倍管またはアバランシェフォトダイオードの出力がコンピュータに受け取られ、走査型電子顕微鏡の電子ビームシステム１２の走査と同期してリアルタイムでこの出力を処理することにより、陰極ルミネセンスの２次元マップを一般的な方法で作成する。
【００３６】
希望するのであれば、ビームスプリッタ３３,３５が反射鏡３８とファイバコネクタ３１との間に配置可能である。ビームスプリッタ３３は、試料１６を照明するために光源３７からの白色光の導入を可能とする。さらにまた、試料は、この試料と、電子顕微鏡および／または分光分析装置によって見出される特徴の相互関係との設定を援助するため、ビームスプリッタ３５を介してビデオカメラ３９、例えばＣＣＤカメラにより検査可能である。
【００３７】
試料が白色光源３７によって照明される場合、ストッパ２７（例えば可変アイリス絞り）がビーム路中に設置可能である。これは、放物面鏡１８によりもたらされる球面収差を減少するためにビーム径を減少させる。
【００３８】
希望するのであれば、格納式の反射鏡３８は、光路中に恒久的に配置されるビームスプリッタにより置き換え可能である。しかしながら、これは非弾性散乱光の一部がビームスプリッタで失われ、光路２３に沿って後方を通過しないという欠点を有する。
【００３９】
レーザー光の導入およびレイリー散乱光の遮断のための装置が以下に記述されよう。
【００４０】
図３は、図１および図２において立面図で示された光路２３の平面図を示している。第１の、より低波長の青色または緑色の如き、例えば５１４nmのレーザー光は、図１のファイバコネクタ３４Ａを介し光ファイバを通って導入される。これは、光ファイバおよびコリメートレンズ４４のためのマウント４２を具えている。これは、１０°の如き低い入射角で光路２３に設置されるホログラムノッチフィルタ４６に向けられる。このホログラムノッチフィルタ４６は、５１４nmの入力レーザービームを反射するように設計される。従って、これは、図１で示された電子顕微鏡に向けて光路２３に沿って通過する。
【００４１】
同様に、より長い波長、例えば７８５nmの赤色または赤外光の励起のため、赤色または赤外レーザー光を伝送する光ファイバのためのファイバマウント５０とコリメートレンズ５２とを具えたファイバコネクタ３４Ｂが設けられている。赤色または赤外レーザー光は、光路２３中のホログラムノッチフィルタ５４に指向される。これは、そのノッチが７８５mnの入射光を反射するように設計されていること以外、ホログラムノッチフィルタ４６と同じ方法で形成される。
【００４２】
このシステムは、種々の形態で次のように使用可能である。
【００４３】
例えば半導体の如き試料を検査することに関し、５１４nmのレーザーが試料１６を照明するためにコネクタ３４Ａに接続可能である。従って、レーザー線のストークス側ラマン散乱光は、光路２３を介して逆進し、そしてフィルタ４６を真っ直ぐ通り抜ける。このフィルタは、５１４nmの波長を持つレイリー散乱光を遮断する。従って、このフィルタの７８５nmのノッチが５０００cm^-1を越えて存在しているので、ストークスラマン散乱光（およそ５０００cm^-1まで）は、フィルタ５４に邪魔されずに真っ直ぐ通り抜けよう。従って、これは、また合焦レンズ６０およびファイバマウント６２を具えた第３のファイバコネクタ３４Ｃに向けて反射鏡５６により反射される。この方法において、これは５１４nmのレイリーの散乱光をさらに遮断するように設計された追加のホログラムノッチフィルタ６４を選択的に通過させることができる。
【００４４】
ファイバコネクタ３４Ｃからの光出力は、光ファイバを介して分析のための適当な分光計、例えば Renishaw Mk III Raman Spectrometer に取り込まれる。
【００４５】
レーザー線から５０００cm^-1を越えて延在する光ルミネセンスの如き非弾性散乱光を分析することが望まれるなら、その場合には、この光の一部が７８５nmのノッチフィルタ５４により光路から遮断されことが理解されよう。この光は、次のように回収される。可動反射鏡６６がフィルタ５４と光ファイバコネクタ３４Ｂとの間で動かされ、フィルタ５４によって光路２３から遮断された望ましい光を受け入れる。これは、７８５nmの光を反射するけれども他のすべての光を通過させるように設計された追加のホログラムノッチフィルタ６８にそれを反射する。この追加のホログラムノッチフィルタ６８は、フィルタ５４により遮断された光をファイバコネクタ３４Ｃに向けて反射鏡５６から受け取られる残りの光と再結合する。従って、光ルミネセンスの全波長域が調査のために分光計に送られる。
【００４６】
他の操作形態は、次の通りである。これは、例えば有機的および生物学的材料,重合体,フォトレジストなどに対して適当である。
【００４７】
このような材料の多くは、あらゆるラマン散乱光が蛍光発光により邪魔される傾向があるという問題を持っている。これは、より長い励起波長、例えば（進路の外に動かされる反射鏡６６と共に）ファイバコネクタ３４Ｂに接続される光ファイバによって導入される７８５nmを使用することにより克服される。この励起光は、ホログラムノッチフィルタ５４によって反射され、試料１４に向けて光路２２に沿ってフィルタ４６を真っ直ぐ通り抜ける。戻りのラマン散乱光は、再びフィルタ４６を影響されずに通り抜ける。これは、７８５nmのレイリー散乱光を遮断するフィルタ５４により伝送される。ラマン散乱光は、反射鏡５６によって反射され、さらなるレイリー遮断を行う第２の７８５nmホログラムノッチフィルタ６８を通過する。次に、これは光ファイバコネクタ３４Ｃを介して前のような分光計に取り込まれる。
【００４８】
図３のシステムの１つの問題は、１つの操作形態から他に変更する場合、反射鏡６６を動かす必要があるということである。この反射鏡の心合わせは著しく困難ではないけれども（これはレーザービームの焦点合わに影響を与えないので）ら）、それにもかかわらず使用者によるこのような調整を必要としないシステムを作り出すことが望ましいと思われる。このようなシステムの一例が図４に示される。
【００４９】
図４において、部品は図３に示されたものと同じである。従って、これらは同じ参照符号を与えられ、それらの説明は繰り返されない。
【００５０】
しかしながら、図４は可動反射鏡６６を特徴にしていない。代わりに、光ファイバコネクタ３４Ｂが２つの異なる役割を２つの異なる操作形態において果たしている。より長い（７８５nm）励起波長を使用する場合、これは図３のように光ファイバコネクタ３４Ｂに導入される。しかしながら、光ファイバコネクタ３４Ａを介してより短い（５１４nm）励起波長を使用する場合、このフィルタ５４は、およそ７８５nmの光ルミネセンスおよび他の非弾性散乱光を遮断しよう。これは、光ファイバコネクタ３４Ｂを通過する。
【００５１】
従って、この形態において、両方の光ファイバコネクタ３４Ｂおよび３４Ｃは、システムからの出力に用いられる。これらは、分光と検出システムとを分離するように処理可能であり、この結果は、両方の出力を受け入れるコンピュータで再結合される。しかしながら、これらは７０の Renishaw Mk III Raman System に２つの別々な入力として取り込まれるのが理想的である。このシステムは、多数の光ファイバ入力を受け入れ、共通のＣＣＤ検出器の相隔てた場所におけるこれらの入力から、それぞれのスペクトルに分光する能力を有している。次に、この出力はＣＣＤから読み取られ、そしてコンピュータにて再結合される。代わりに、これらは共にＣＣＤチップに格納可能である。
【００５２】
信号を再結合する場合、コンピュータはこれらに適切な係数を乗算することにより、これらを正規化することができる。これは、異なる信号が異なる数の光学部品を通過し、異なる減衰量を受けているかも知れないという事実を考慮している。また、これは光ファイバへの光の焦点合わせおよび光ファイバの心合わせによりもたらされる強度の差をも補償している。
【００５３】
レーザー入力のため、我々はコネクタ３４Ａ,３４Ｂに接続される単一モード光ファイバを使用することを選択する。これは、試料１６上の照明個所を伝送ファイバの両端と共焦にする共焦操作を可能にする。コネクタ３４Ｃ（および図４中のコネクタ３４Ｂ）に接続される出力ファイバは、単一モードまたは多モードであってよく、多モードファイバは広帯域の集光がより容易である。
【００５４】
希望するのであれば、３つのファイバコネクタ３４Ａ,Ｂ,Ｃのすべてに出力光ファイバを接続することにより、陰極ルミネセンスがレーザー励起なしで集光可能である。この場合、光ファイバコネクタ３４Ａは、５１４nmのノッチフィルタ４６に遮断された光を集光する。また、信号は個別の検出後に、または Renishaw Mk III Raman System で再結合可能である。
【００５５】
図３および図４両方の利点は、レーザー励起波長を変える場合、使用者がホログラムノッチフィルタを取り替えて再度位置合わせする必要がないということである。使用者は、光ファイバコネクタ３４Ａ,Ｂ,Ｃに適切な方法で再接続する必要があるだけである。
【００５６】
図３および図４の装置は、もちろん、図１に示された電子顕微鏡システムと別個に使用可能である。例えば、図３および図４中の光路２３は、一般的な光学顕微鏡に対してＥＰ５４３５７８に示された方法で導くことができる。従って、これは多種多様な試料から光ラマン,光ルミネセンスなどの光の分析に使用可能である。例えば、窒化ガリウムに基づくIII-Ｖ族半導体材料からラマンおよび光ルミネセンスを調査するため、可視レーザー励起がコネクタ３４Ｂとコネクタ３４Ａを介したＵＶレーザー励起とを介して供給可能であり、ホログラムノッチフィルタ４６,５４が相応して選択される。このような材料は、それらがスペクトルの青色部分での発光であるので有益であり、ＵＶ励起はそれらの光ルミネセンスの調査を可能にする。
【００５７】
他のダイクロイックフィルタがホログラムノッチフィルタの代わりに使用可能である。例えば、これらはエッジフィルタまたはバンドパスフィルタであってよく、また、これらはホログラムではなく、誘電またはうねり（rugate）フィルタであってよい。
【００５８】
希望するのであれば、１つまたはそれ以上のさらなる光ファイバコネクタを設けることによって、３つまたはそれ以上の励起波長を使用可能にすることができる。１つまたはそれ以上の追加ノッチフィルタがフィルタ４６,５４と同じ方法で光路２３に連続して配置され、これら追加フィルタのノッチは、追加の励起波長に対応している。
【図面の簡単な説明】
【図１】組み合わせたシステムの概念図であって、システムの間のアダプタが断面で示されている。
【図２】光学系の概略図である。
【図３】図２のシステムと共に用いられる光の導入および遮断システムの他の概念配置図である。
【図４】図２のシステムと共に用いられる光の導入および遮断システムの他の概念配置図である。

Claims

別の分析装置の試料チャンバに取り付けられた試料の分光分析を行うためのアダプタであって、前記分析装置が分析軸線を有すると共にこの分析軸線にほぼ沿って分析ビームを試料に向けて投射し、前記アダプタは、
前記分析軸線をほぼ横切る軸線に沿って入力光ビームを受け入れるように配置される反射鏡を具え、この反射鏡は、凹面であって前記入力光ビームを前記試料上の一点に合焦させ、かつ前記試料から与えられる散乱光を集光してこの散乱光を分光分析のために前記横切る軸線に沿って後方に指向させるものであり、
前記反射鏡は、前記分析軸線上の操作位置と前記分析軸線から離れた非操作位置との間を移動可能であって、合焦した前記点が前記試料上の同じ点に位置するように、前記入力光ビームの軸線と前記凹面鏡の軸線とのアライメントを維持する。
請求項１に記載のアダプタであって、前記入力光ビームと前記散乱光とを処理するために光学系が設けられ、この光学系は、前記反射鏡が前記操作および非操作位置の間を移動するのに伴って前記反射鏡と共に移動可能である。
請求項１または請求項２に記載のアダプタであって、前記入力光ビームと前記散乱光とを処理するための光学系が設けられ、前記反射鏡が前記操作位置にある場合にその位置が調整可能であり、前記光学系は前記反射鏡が調整されるのに伴ってこれと共に移動可能である。
請求項２または請求項３に記載のアダプタであって、前記光学系は前記散乱光から前記入力光ビームの波長を有する光を遮断するための１つまたはそれ以上のフィルタを有する。
請求項２，請求項３または請求項４に記載のアダプタであって、前記光学的分析が分光分析によるものであり、前記光学系が前記分光分析のための光の導入および遮断装置である。
請求項４に記載のアダプタであって、前記光学系が少なくとも２つの異なる単色光を用いる分光分析システムのための光の導入および遮断装置であり、
このような分析を行うために分析されるべき試料と分光分析システムとの間に延在する光路と、
第１の波長で第１の励起ビームを受け入れるための第１の入力ビームと、
前記第１の波長と異なる第２の波長で第２の励起ビームを受け入れるための第２の入力ビームと、
前記試料に向けて前記第１の入力ビームを指向させ、前記試料から与えられる前記第１の波長の弾性散乱光を遮断すると同時に前記分光分析システムに向けて分析のための非弾性散乱光を通過させるように、前記光路中に傾斜して配置される第１のフィルタと、
前記試料に向けて前記第２の入力ビームを指向させ、前記試料から与えられる前記第２の波長の弾性散乱光を遮断すると同時に前記分光分析システムに向けて分析のための非弾性散乱光を通過させるように、前記光路中に傾斜して配置される第２のフィルタと
を具え、前記試料が前記第１の波長で励起された場合に前記第２の波長の望ましい非弾性散乱光もまた、前記第２のフィルタによって前記光路から遮断され、
前記遮断されるけれども望ましい前記第２の波長の非弾性散乱光は、他の非弾性散乱光と再結合されるか、あるいは個別に検出される。
請求項１から請求項６の何れかに記載のアダプタであって、前記反射鏡が放物面である。
請求項１から請求項７の何れかに記載のアダプタであって、前記反射鏡が運動学的支持体により前記操作位置に保持されている。