電子エネルギー損失分光（EELS）

電子エネルギー損失分光法（Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS）は、入射電子が試料物質との相互作用によりエネルギーを失った非弾性散乱電子を分光することで、試料の元素組成や化学結合状態を解析する手法です。走査透過型電子顕微鏡（STEM）と組み合わせることにより、微小領域を高い空間分解能で測定できます。

1. 原理

図1：EELS分光器の模式図

試料中でエネルギーを失った電子は、失ったエネルギーに応じて磁場形プリズム（分光器）によって分光され、損失した電子のエネルギー強度分布をスペクトルとして表します。このうち内殻電子励起に伴うエネルギー損失ピーク（コアロスピーク）を用いて、試料中に含まれる元素組成および化学状態を知ることができます。

2. 特徴

1. エネルギー分散型Ｘ線分光法（EDS）で困難な軽元素の分析が行えます。
2. 高エネルギー分解能（約1eV）な分析が行えます。
3. STEMとの組み合わせで高空間分解能（約0.2nm）な分析が行えます。
4. 測定元素によっては化学結合状態の分析が行えます。

3. 測定例

Ti系化合物のエネルギー損失スペクトルを図2、3に示します。図2のゼロロスピークはエネルギー損失を伴わない透過電子、プラズモンピークは価電子の集団励起によるものです。図3はTi-Lのコアロスピーク付近を拡大したスペクトルです。Tiの結合状態の違いにより、スペクトル形状やピーク位置が変化する様子が分かります。

図2：TiO2（anatase）のエネルギー損失スペクトル	図3：Ti系化合物のTi-Lコアロススペクトル