JP2002008574A - Energy filter electron microscope - Google Patents

Energy filter electron microscope

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JP2002008574A
JP2002008574A JP2000190768A JP2000190768A JP2002008574A JP 2002008574 A JP2002008574 A JP 2002008574A JP 2000190768 A JP2000190768 A JP 2000190768A JP 2000190768 A JP2000190768 A JP 2000190768A JP 2002008574 A JP2002008574 A JP 2002008574A
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JP
Japan
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energy filter
lens
distance
magnification
electron microscope
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JP2000190768A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsushige Tsuno
津野勝重
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an energy filter electron microscope which restrains increase of the length of a lens-barrel by widening magnification range and yet reducing the number of lens steps of an image formation system to a bare minimum. SOLUTION: Magnification is changed, during use of an energy filter 6, by changing the distance LL between an incident window 6a of the energy filter 6 and an incident image surface 6b. But, with the change of this distance LL, focus conditions get out of alignment, ensuing distortion of images. Therefore, a first and a second multipolar sub-lenses are placed in front of the incident window 6a and at the rear of a slit 6d, which make focus conditions deviated to correct distortion of appearing images. With this, a more precise image is to be obtained, even if focal conditions get out of point.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、Ωフィルタなどの
インコラム型エネルギフィルタを結像系の途中に有する
エネルギフィルタ電子顕微鏡(EFTEM)の技術分野に属す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of an energy filter electron microscope (EFTEM) having an in-column type energy filter such as an .OMEGA. Filter in the middle of an imaging system.

【0002】[0002]

【従来の技術】Ωフィルタなどのインコラム型エネルギ
フィルタを結像系の途中に有するEFTEMでは、試料
とフィルタとの間の中間レンズ系の倍率およびフィルタ
と検出器との間の投影レンズ系の倍率をどのように設定
するかがEFTEMの性能を決定するきわめて重要な要
素になっている。
2. Description of the Related Art In an EFTEM having an in-column type energy filter such as an Ω filter in the middle of an imaging system, a magnification of an intermediate lens system between a sample and a filter and a projection lens system between a filter and a detector are reduced. How to set the magnification is a very important factor in determining the performance of the EFTEM.

【0003】このようなことから、従来、生物医学系を
主な対象とした電子顕微鏡において、中間レンズ3段と
対物レンズの合わせて4段系で全倍率範囲をカバーし、
投影レンズはほぼ固定して用いる系のEFTEMが提案
されている。また、Non-isochromaticity を小さくする
結像レンズ系という観点から中間レンズと投影レンズの
両方の倍率を変化させて、フィルタに対して最適の入射
条件を実現させたEFTEMも従来提案されている。
[0003] For this reason, conventionally, in an electron microscope mainly for biomedical systems, the entire magnification range is covered by a four-stage system including a three-stage intermediate lens and an objective lens.
An EFTEM using a system in which the projection lens is almost fixed has been proposed. Further, an EFTEM in which the magnification of both the intermediate lens and the projection lens is changed from the viewpoint of the imaging lens system for reducing the non-isochromaticity to realize the optimum incidence condition for the filter has been conventionally proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者に
おいては少なくとも中間レンズ3段および投影レンズ2
段が必要となり、また、後者においては中間レンズ3段
および投影レンズ3段が必要となっている。このため、
更に対物レンズを合わせると6〜7段のレンズ段数の多
い結像レンズ系となるため、EFTEMの鏡筒の長さが
長くなるという問題がある。また、これらの従来のEF
TEMでは、いずれもレンズ系の倍率の設定、電子回折
像のためのカメラ長などの設定に複雑なレンズファンク
ションの設定が必要となるという問題もある。
However, in the former case, at least three steps of the intermediate lens and the projection lens 2 are required.
Steps are required, and the latter requires three steps of intermediate lenses and three steps of projection lenses. For this reason,
Further, when the objective lenses are combined, an image forming lens system having a large number of lens stages of 6 to 7 steps is required, so that there is a problem that the length of the lens barrel of the EFTEM becomes long. In addition, these conventional EFs
In any of the TEMs, there is a problem that complicated lens function settings are required for setting the magnification of the lens system, setting the camera length for an electron diffraction image, and the like.

【0005】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、倍率範囲を広くしながら、
しかも、結像系のレンズ段数を必要最小限に抑え鏡筒の
長さの増大を抑制でき、更に、レンズファンクションの
設定を簡単にできるエネルギフィルタ電子顕微鏡を提供
することである。
[0005] The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to increase the magnification range,
Moreover, it is an object of the present invention to provide an energy filter electron microscope capable of minimizing the number of lens stages of the image forming system and suppressing an increase in the length of a lens barrel, and further simplifying setting of a lens function.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項1の発明は、前記エネルギフィルタが結像
系の対物レンズの下流に配置され、かつ、入射窓面と入
射瞳面との距離(LL)を変化させ、更に、前記エネル
ギフィルタの上流と下流との少なくとも一方に多極子レ
ンズが設けられていることを特徴としている。また、請
求項2の発明は、エネルギフィルタを含む結像系を有す
るエネルギフィルタ電子顕微鏡において、前記エネルギ
フィルタが結像系の対物レンズの下流に配置され、か
つ、前記エネルギフィルタの上流直近のレンズの主面と
前記入射面との距離が25mm以下に設定されているこ
とを特徴としている。更に、請求項3の発明は、2段の
中間レンズが設けられていることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, the energy filter is disposed downstream of an objective lens of an imaging system, and an entrance window surface and an entrance pupil surface are provided. changing the distance (L L) between, further characterized in that on at least one multipole lens between the upstream and downstream of the energy filter is provided. According to a second aspect of the present invention, there is provided an energy filter electron microscope having an imaging system including an energy filter, wherein the energy filter is disposed downstream of an objective lens of the imaging system, and a lens immediately upstream of the energy filter. Is characterized in that the distance between the main surface and the incident surface is set to 25 mm or less. Further, the invention of claim 3 is characterized in that a two-stage intermediate lens is provided.

【0007】[0007]

【作用】このような構成をした本発明のエネルギフィル
タ電子顕微鏡においては、エネルギフィルタの入射窓面
と入射像面(瞳面)との距離が変化されることによっ
て、電子顕微鏡の倍率が変化するようになる。このよう
に、前述の距離が単に変化されるだけで、電子顕微鏡の
倍率変化が可能となるので、電子顕微鏡の結像系のレン
ズ段数を必要最小限に抑えられるようになる。したがっ
て、電子顕微鏡の倍率を広範囲にわたって変化可能にし
ても、レンズ段数が抑制されるので、鏡筒の長さが短縮
されるとともに、レンズ系の倍率の設定、電子回折像の
ためのカメラ長などの設定のためのレンズファンクショ
が簡単に設定可能となる。特に、エネルギフィルタの入
射窓面と入射像面との距離が変化することで生じるひず
みは、多極子レンズで補正されるようになる。
In the energy filter electron microscope of the present invention having such a configuration, the magnification of the electron microscope changes by changing the distance between the entrance window surface of the energy filter and the incident image plane (pupil plane). Become like As described above, since the magnification of the electron microscope can be changed simply by changing the above-described distance, the number of lens stages of the imaging system of the electron microscope can be minimized. Therefore, even if the magnification of the electron microscope can be changed over a wide range, the number of lens stages is suppressed, so that the length of the lens barrel is shortened, the magnification of the lens system is set, and the camera length for electron diffraction images, etc. The lens function for the setting can be easily set. In particular, distortion caused by a change in the distance between the entrance window surface of the energy filter and the incident image plane is corrected by the multipole lens.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図1は、本発明にかかるEFTEM
の実施の形態の一例におけるエネルギフィルタを含んだ
結像系を模式的に示す図である。図1に示すように、こ
の例のEFTEMのエネルギフィルタを含んだ結像光学
系1は、図示しない電子銃から放射された電子ビームの
流れから見て下流側に向かって順に配設された対物レン
ズ(以下、OLとも表記する)2と、第1および第2中
間レンズ〔以下、それぞれ、IL(1)およびIL
(2)とも表記する〕3,4と、第1ー多極子レンズ5
と、エネルギフィルタ6と、第2ー多極子レンズ7と、
第1投影レンズ〔以下、PL(1)とも表記する〕8
と、第2投影レンズ〔以下、PL(2)とも表記する〕
9と、スクリーン(本発明の像検出記録手段に相当)1
0とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an EFTEM according to the present invention.
It is a figure which shows typically the imaging system containing the energy filter in an example of 1st Embodiment. As shown in FIG. 1, an imaging optical system 1 including an EFTEM energy filter of this example has objectives arranged sequentially in a downstream direction as viewed from the flow of an electron beam emitted from an electron gun (not shown). A lens (hereinafter, also referred to as OL) 2 and first and second intermediate lenses [hereinafter, IL (1) and IL (1), respectively]
(Also referred to as (2))], 3, 4 and the first-multipole lens 5
An energy filter 6, a second multipole lens 7,
First projection lens [hereinafter also referred to as PL (1)] 8
And a second projection lens (hereinafter also referred to as PL (2))
9 and a screen (corresponding to the image detection and recording means of the present invention) 1
0.

【0009】第1および第2ー多極子レンズ5,7はと
もに同じ構成を有しており、図2に示すように、4個の
円弧状の電磁石がΩ状に配置されて、電子ビームが流れ
る軌道がΩ状となるようにされているエネルギフィルタ
6の前後に配置されている。これらの第1および第2ー
多極子レンズ5,7はいずれも像のゆがみを補正するた
めのものである。そして、第1および第2ー多極子レン
ズ5,7は対称に設置されるとともに、それらの動作条
件は同一に設定されている。したがって、第1および第
2ー多極子レンズ5,7の各コントロール系は共通のコ
ントロール系で構成することができるが、いろいろの非
対称成分を補正するために互いに独立のコントロール系
に構成することもできる。
The first and second multipole lenses 5 and 7 have the same configuration. As shown in FIG. 2, four arc-shaped electromagnets are arranged in an Ω shape, and an electron beam is emitted. The trajectory is arranged before and after the energy filter 6 whose trajectory has an Ω shape. These first and second multipole lenses 5, 7 are both for correcting image distortion. The first and second multipole lenses 5, 7 are symmetrically installed, and their operating conditions are set to be the same. Therefore, each control system of the first and second multipole lenses 5, 7 can be constituted by a common control system, but may be constituted by independent control systems to correct various asymmetric components. it can.

【0010】また、インコラム型エネルギフィルタ6
は、図2に示した従来の公知のΩフィルタやαフィルタ
などのインコラム型エネルギフィルタで構成されてお
り、例えば試料の拡大像を観察する場合には、電子回折
図形を入射窓6aの面にフォーカスさせると、入射像面
(瞳面)6bには試料の像がフォーカスされる。そし
て、この像は、電子ビームがエネルギフィルタ6を通過
した後、出射像面(瞳面)6cに再びフォーカスされ
る。更に、スリット6dによって所定のエネルギの電子
ビームのみが選択された上で、前記出射像面(瞳面)6
c上の像の所定のエネルギのみの像が下流のPL(1)
8およびPL(2)等によってスクリーン10上に拡大
投影される。なお、エネルギフィルタ6内では実際には
電子ビームは偏向されるので、曲げられた位置に像が結
ばれるようになる。その他のOL2、IL(1)3、I
L(2)4、PL(1)8、およびPL(2)9は、い
ずれも従来公知のものである。
The in-column type energy filter 6
Is constituted by an in-column type energy filter such as a conventional well-known Ω filter or α filter shown in FIG. 2. For example, when observing an enlarged image of a sample, an electron diffraction pattern is formed on the surface of the entrance window 6a. Is focused, the image of the sample is focused on the incident image plane (pupil plane) 6b. After the electron beam passes through the energy filter 6, this image is focused again on the exit image plane (pupil plane) 6c. Further, after only the electron beam of a predetermined energy is selected by the slit 6d, the exit image plane (pupil plane) 6 is selected.
The image of only a predetermined energy of the image on c is downstream PL (1)
8 and PL (2) are enlarged and projected on the screen 10. Since the electron beam is actually deflected in the energy filter 6, an image is formed at the bent position. Other OL2, IL (1) 3, I
L (2) 4, PL (1) 8, and PL (2) 9 are all conventionally known.

【0011】ところで、エネルギフィルタ6の入射窓6
aと入射像面(入射瞳面)6bとの間の距離をLLとす
ると、従来のEFTEMにおいては、通常、この距離L
Lは固定されるものとしてエネルギフィルタ6およびこ
のエネルギフィルタ6の前段、後段のIL(1)4、I
L(2)5、PL(1)8およびPL(2)9のレンズ
系の設計が行われている。
The incident window 6 of the energy filter 6
Assuming that the distance between a and the incident image plane (entrance pupil plane) 6b is L L , in a conventional EFTEM, this distance L is usually
L is assumed to be fixed, and the energy filter 6 and IL (1) 4, I
Lens systems L (2) 5, PL (1) 8 and PL (2) 9 have been designed.

【0012】本発明の第1の実施の形態のEFTEMで
は、このような従来のEFTEMとは異なり、フィルタ
の使用中にこの距離LLを変化させて倍率を変化するよ
うにしている。いま、このフィルタの使用中に距離LL
を変化させることが可能であるかどうかを考える。まず
入射窓6aの面について考えると、従来と同様に、この
入射窓6aの面と中央面に対して対称の位置にスリット
6dが設けられるので、この入射窓6aの位置は機械的
に固定されている。また、入射像面6bについては、視
野の大きさを規定する入射アパーチャがこの近くに置か
れるのが普通であり、この入射アパーチャの位置が厳密
に入射像面6bに一致しているわけではないので、入射
像面6bの近くの実際の軌道上に置かれており、エネル
ギフィルタの使用中に距離LLを変化させることを機械
的に妨げるものはない。したがって、入射像面6bの位
置を入射窓6aに対して変えることで、距離LLを変化
させることは可能である。
[0012] In the first embodiment of the EFTEM of the present invention, unlike the conventional EFTEM, so that changing the magnification in use of the filter by changing the distance L L. Now, while using this filter, the distance L L
Consider whether it is possible to change First, considering the surface of the entrance window 6a, the slit 6d is provided at a position symmetrical with respect to the surface of the entrance window 6a and the center plane as in the conventional case, so that the position of the entrance window 6a is mechanically fixed. ing. In addition, with respect to the incident image plane 6b, an incident aperture that defines the size of the field of view is usually placed near the incident image plane 6b, and the position of the incident aperture does not always exactly coincide with the incident image plane 6b. Therefore, it is placed on the actual trajectory near the incident image plane 6b, and nothing mechanically prevents the distance LL from changing while the energy filter is in use. Therefore, by changing the position of the incident image plane 6b with respect to the incident window 6a, it is possible to change the distance L L.

【0013】しかし、この距離LLが変更することによ
ってフォーカス条件がずれてしまう。そこで、第1およ
び第2ー多極子レンズ5,7が、それぞれ入射窓6aよ
り前方およびスリット6dより後方に設置され、これら
の第1および第2ー多極子レンズ5,7により、フォー
カス条件がずれることで発生する像のひずみが補正され
るようになっている。これにより、フォーカス条件がず
れても、正確な像が得られるようになる。
However, a change in the distance L L shifts the focus condition. Therefore, the first and second multipole lenses 5 and 7 are respectively installed in front of the entrance window 6a and behind the slit 6d, and the focus condition is set by the first and second multipole lenses 5 and 7. The image distortion caused by the displacement is corrected. As a result, an accurate image can be obtained even if the focus condition is shifted.

【0014】OL2と2つのIL(1)3およびIL
(2)4とを含む系において、いま距離LLを固定して
考えると、IL(2)のフォーカス条件は固定される。
なぜならば、IL(2)の作る焦点位置がエネルギフィ
ルタ6の入射窓6aの面であるので、像面を入射像面6
bに一致させなければならないからである。したがっ
て、倍率変化を担うのはIL(1)3のみであり、そし
て、フォーカス合わせを行うためにOL2が使用され
る。
OL2 and two IL (1) 3 and IL
(2) In a system including (4), assuming that the distance LL is fixed now, the focus condition of IL (2) is fixed.
Because the focus position created by IL (2) is the surface of the entrance window 6a of the energy filter 6, the image plane is changed to the incident image plane 6a.
This is because b must be matched. Therefore, only IL (1) 3 is responsible for the magnification change, and OL2 is used for focusing.

【0015】距離LLを変化させることで倍率が変化す
ることを示すために、実際に、試験をした。図3はこの
試験の結果を示すものであり、OL2の焦点距離f0
距離f0=2.3mmとし、OL2とエネルギフィルタ6と
の間に図1に示すと同様に2枚のIL(1)3およびI
L(2)4を用い、OL2とIL(1)3の距離L
(0)=216.4mm、IL(1)3とIL(2)4との距
離L(1)=110mm、IL(2)とエネルギフィルタ6
の入射窓6aの面との距離L(2)=21mmとした場合
の距離LLとIL(1)3の励磁アンペアターン(NI)と
の関係を示す図である。この場合、OL2と各中間レン
ズ3,4の作る合計の倍率をパラメータとして変えてあ
る。
An actual test was performed to show that changing the distance L L changes the magnification. FIG. 3 shows the results of this test, in which the focal length f 0 of OL2 is set to a distance f 0 = 2.3 mm, and two ILs (between OL 2 and energy filter 6) as shown in FIG. 1) 3 and I
Using L (2) 4, the distance L between OL2 and IL (1) 3
(0) = 216.4 mm, distance L (1) = 110 mm between IL (1) 3 and IL (2) 4, IL (2) and energy filter 6
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between the distance LL and the exciting ampere turn (NI) of the IL (1) 3 when the distance L (2) = 21 mm from the surface of the entrance window 6a of FIG. In this case, the total magnification made by the OL 2 and each of the intermediate lenses 3 and 4 is changed as a parameter.

【0016】図3からわかるように、倍率Mが小さいと
きには各倍率に対して実像モード(図中のLLの増加に
伴ってNI値が減少している曲線)と虚像モード(図中
のLLの増加に伴ってNI値が増加している曲線)の2
つの場合があり、更に各モードとも距離LLを変えたと
きのIL(1)3の励磁アンペアターン(NI)の変化
が小さい。しかしながら、倍率Mが大きくなるにつれて
距離LLに対するアンペアターンNIの変化が大きくな
り、M=800倍では虚像領域はLL=130mm以上に
しか存在しない。M=1500倍では実像領域しかな
く、更にM=6000倍では実像領域もLL>150mm
以上にしか現れない。そこで、このグラフからLL=1
50mmまたはそれ以上に設定すれば、M=6000を実
現できることがわかる。そして、ここに示す倍率Mにエ
ネルギフィルタ6の後段の各投影レンズ8,9の倍率を
掛け合わせると全倍率になる。例えば、各投影レンズ
8,9の倍率を200倍とすれば、最高倍率は6000
×200=120万倍となる。
As can be seen from FIG. 3, when the magnification M is small, the real image mode (curve in which the NI value decreases with an increase in LL in the figure) and the virtual image mode (L in the figure) for each magnification. Curve with NI value increasing with increasing L ) 2
One of the cases there is less further change in IL (1) 3 excitation ampere-turns (NI) when changing the distance L L in each mode. However, the change in ampere-turns NI relative to the distance L L as the magnification M is increased becomes larger, the virtual image region in M = 800 times exists only above L L = 130 mm. At M = 1500, there is only a real image area, and at M = 6000, the real image area is also L L > 150 mm
It appears only above. Therefore, from this graph, L L = 1
It is understood that M = 6000 can be realized by setting the distance to 50 mm or more. When the magnification M shown here is multiplied by the magnification of each of the projection lenses 8 and 9 at the subsequent stage of the energy filter 6, the total magnification is obtained. For example, if the magnification of each of the projection lenses 8, 9 is 200, the maximum magnification is 6000.
× 200 = 1.2 million times.

【0017】しかしながら、ここで問題となることは、
距離LLを大きな値としてエネルギフィルタ6を設計す
ると、エネルギフィルタ6のサイズが大きくなってしま
うことがあるので、距離LLを小さな値に設定した方が
エネルギフィルタ6の設計としては有利である。また、
距離LLを大きな値としたままでエネルギフィルタ6を
小さく設計しようとすると、収差が大きくなってしま
う。このため、例えば、LL=90mmと設定すれば、M
=2000倍程度しか得られないことになる。
However, the problem here is that
Distance When designing L L energy filter 6 as a large value, since there is the size of the energy filter 6 becomes large, better to set the distance L L small value is advantageous as a design of the energy filter 6 . Also,
If the energy filter 6 is designed to be small while keeping the distance L L at a large value, the aberration will increase. Therefore, for example, if L L = 90 mm is set, M
= 2000 times.

【0018】そこで、考えられる実用的使用法は、LL
=90mm(あるいは、LL=60mm)でエネルギフィル
タ6を設計し、低倍率の場合はそのまま使用し、M=6
000倍などの高倍率の場合にだけ、LL=150mmに
する方法である。高倍率の場合には、収差係数が大きな
値を示しても、実際にはエネルギフィルタ6の中心軸付
近の電子ビームしか使用されないので、観察される像中
に収差の影響が入り込むことはない。以上が本発明の第
1の実施の形態である。
Therefore, a possible practical use is L L
= 90 mm (or L L = 60 mm), and the energy filter 6 is used as it is when the magnification is low, and M = 6
This is a method of setting L L = 150 mm only at a high magnification such as 000 times. In the case of high magnification, even if the aberration coefficient shows a large value, only the electron beam near the central axis of the energy filter 6 is actually used, so that the aberration does not enter the observed image. The above is the first embodiment of the present invention.

【0019】本発明の第2の実施の形態は、距離LL
特に変化させなくとも距離L(2)を短くしたレンズ間
距離の構成をとらせれば、M=6000倍までの倍率を
中間レンズの2段系で実現するものである。
In the second embodiment of the present invention, if the distance L (2) is shortened without changing the distance L L , the magnification between M and 6000 times can be changed. This is realized by a two-stage lens system.

【0020】図4は、L(1)=110mm、L(2)=
13mmの場合の距離LLとIL(1)3のアンペアター
ンとの関係を示す図である。なお、パラメータ倍率Mは
図3と同じである。アンペアターンの値は、レンズのキ
ャップ長、穴径の関数であるので相対的なものとなって
いる。ただ、5300ATを最大値とするような設定の
場合に、この図の場合で言えば、LL=90mmより小さ
い場合にM=6000倍は実現できないことを表してい
る。しかし、図3の場合と比較して、この場合にはL
(2)を短くするだけで、M=6000倍を実現できる
Lの値が減少することがわかる。
FIG. 4 shows that L (1) = 110 mm and L (2) =
It is a graph showing the relationship between the distance L L and IL (1) 3 of ampere-turns in the case of 13 mm. Note that the parameter magnification M is the same as in FIG. Since the value of the ampere-turn is a function of the lens cap length and the hole diameter, it is relative. However, in the case of setting such that 5300AT is the maximum value, in the case of this figure, it is impossible to realize M = 6000 times if L L = 90 mm or less. However, as compared with the case of FIG.
It can be seen that simply by shortening (2), the value of L L capable of realizing M = 6000 times decreases.

【0021】図5は、L(1)=137mmでM=600
0倍の場合のみをL(2)を変えて示す図である。図5
に示すように、距離L(2)が35mmの場合には、図で
示す範囲内には現れず、M=6000倍は実現されな
い。従来は、IL(2)4のポールピースがレンズのヨ
ークの中間付近にあったこと、IL(2)4とエネルギ
フィルタ6との間に偏向系やスティグメータを挿入した
こと、およびIL(2)を短くすることの利点が不明で
あることなどから、これまで、EFTEMではL(2)
=35mmなどの比較的大きな値が用いられていることが
普通であり、このため、従来のEFTEMではM=60
00倍を実現することはできなかった。
FIG. 5 shows that L (1) = 137 mm and M = 600.
It is a figure which shows only the case of 0 times changing L (2). FIG.
As shown in the figure, when the distance L (2) is 35 mm, the distance L (2) does not appear in the range shown in the figure, and M = 6000 is not realized. Conventionally, the pole piece of the IL (2) 4 was located near the middle of the yoke of the lens, a deflection system or a stigmator was inserted between the IL (2) 4 and the energy filter 6, and ), The advantage of shortening the length is unknown.
= 35 mm, it is common to use a relatively large value such as M = 60 in the conventional EFTEM.
00 times could not be realized.

【0022】更に図5から、LL≦100mmの実用的範
囲でM=6000倍を実現できるのはL(2)<20mm
の場合であることがわかる。もちろん、距離L(1)を
非常に長くすればこのL(2)<20mmの範囲の外側で
もM=6000倍を実現可能であるが、これではレンズ
系の数を減らすことの効果のうち、電源の数や機械部品
の数を減らすことはできるものの、鏡筒の長さを短くす
ることはできなくなる。したがって、距離L(1)をほ
とんど変えることなく、L(2)<25mmの範囲に設定
することがM=6000倍を実現するうえで望ましく、
更に好ましくは、L(2)<20mmの範囲に設定するこ
とがよい。もちろん、この第2実施の形態の場合には、
図1の第1の多極子レンズ5や第2の多極子レンズ7は
不要となる。
Further, from FIG. 5, it can be seen that in the practical range of L L ≦ 100 mm, M = 6000 times can be realized by L (2) <20 mm
It can be seen that this is the case. Of course, if the distance L (1) is made very long, it is possible to realize M = 6000 times outside the range of L (2) <20 mm. However, this is one of the effects of reducing the number of lens systems. Although the number of power supplies and the number of mechanical parts can be reduced, the length of the lens barrel cannot be reduced. Therefore, it is desirable to set L (2) <25 mm without substantially changing the distance L (1) in order to realize M = 6000 times.
More preferably, it is better to set L (2) <20 mm. Of course, in the case of the second embodiment,
The first multipole lens 5 and the second multipole lens 7 of FIG. 1 become unnecessary.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のエネルギフィルタ電子顕微鏡によれば、エネルギフィ
ルタの入射窓面と入射像面(瞳面)との距離を変化する
ことで電子顕微鏡の倍率を変化させるようにしているの
で、電子顕微鏡の結像系の倍率のためのレンズ段数を必
要最小限に抑えることができる。したがって、電子顕微
鏡の倍率を広範囲にわたって変化可能にしながらしかも
レンズ段数を抑制できることで、鏡筒の長さを短縮でき
るとともに、レンズ系の倍率の設定、電子回折像のため
のカメラ長などの設定のためのレンズファンクションを
簡単に設定できるようになる。
As is apparent from the above description, according to the energy filter electron microscope of the present invention, by changing the distance between the entrance window surface of the energy filter and the incident image plane (pupil plane), Since the magnification is changed, the number of lens stages for the magnification of the imaging system of the electron microscope can be minimized. Therefore, the magnification of the electron microscope can be varied over a wide range, and the number of lens stages can be reduced, so that the length of the lens barrel can be shortened, and the magnification of the lens system and the camera length for electron diffraction images can be set. Lens function can be easily set.

【0024】特に、エネルギフィルタの入射窓面と入射
像面との距離が変化することで生じるひずみを多極子レ
ンズで補正できるようになる。したがって、正確な試料
の像が得られるようになる。
In particular, distortion caused by a change in the distance between the entrance window surface of the energy filter and the incident image plane can be corrected by the multipole lens. Therefore, an accurate sample image can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明にかかるEFTEMの実施の形態の一
例におけるエネルギフィルタを含んだ結像系を模式的に
示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an imaging system including an energy filter according to an example of an EFTEM according to the present invention.

【図2】 図1に示す結像系に用いられているエネルギ
フィルタと追加する多極子との位置関係の一例を模式的
に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of a positional relationship between an energy filter used in the imaging system illustrated in FIG. 1 and a multipole to be added;

【図3】 エネルギフィルタの入射窓と入射像面との間
の距離(LL)と、IL(1)の励磁アンペアターン(N
I)との関係の一例を示す図である。
FIG. 3 shows the distance (L L ) between the entrance window of the energy filter and the incident image plane, and the excitation ampere turn (N
It is a figure which shows an example of the relationship with I).

【図4】 エネルギフィルタの入射窓と入射像面との間
の距離(LL)と、IL(1)の励磁アンペアターン(N
I)との関係の他の例を示す図である。
FIG. 4 shows the distance (L L ) between the entrance window of the energy filter and the entrance image plane, and the excitation ampere turn (N
It is a figure showing other examples of the relation with I).

【図5】 エネルギフィルタの入射窓と入射像面との間
の距離(LL)と、IL(1)の励磁アンペアターン(N
I)との関係の更に他の例を示す図である。
FIG. 5 shows the distance (L L ) between the entrance window of the energy filter and the entrance image plane and the excitation ampere turn (N
It is a figure which shows another example of the relationship with I).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…EFTEMのエネルギフィルタを含んだ結像系、2
…対物レンズ、3…第1中間レンズ、4…第2中間レン
ズ、5…第1ー多極子レンズ、6…エネルギフィルタ、
6a…入射窓、6b…入射像面(瞳面)、6c…出射像
面、6d…スリット、7…第2ー多極子レンズ、8…第
1投影レンズ、9…第2投影レンズ、10…スクリーン
1... An imaging system including an EFTEM energy filter, 2.
... objective lens, 3 ... first intermediate lens, 4 ... second intermediate lens, 5 ... first-multipole lens, 6 ... energy filter,
6a: entrance window, 6b: entrance image plane (pupil plane), 6c: exit image plane, 6d: slit, 7: second-multipole lens, 8: first projection lens, 9: second projection lens, 10 ... screen

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エネルギフィルタを含む結像系を有する
エネルギフィルタ電子顕微鏡において、 前記エネルギフィルタは結像系の対物レンズの下流に配
置され、かつ、入射窓面と入射瞳面との距離(LL)を
変化させ、更に、前記エネルギフィルタの上流と下流と
の少なくとも一方に多極子レンズが設けられていること
を特徴とするエネルギフィルタ電子顕微鏡。
1. An energy filter electron microscope having an imaging system including an energy filter, wherein the energy filter is arranged downstream of an objective lens of the imaging system, and has a distance (L) between an entrance window surface and an entrance pupil surface. L ) is varied, and further, a multipole lens is provided on at least one of the upstream and downstream of the energy filter.
【請求項2】 エネルギフィルタを含む結像系を有する
エネルギフィルタ電子顕微鏡において、 前記エネルギフィルタは結像系の対物レンズの下流に配
置され、かつ、前記エネルギフィルタの上流直近のレン
ズの主面と前記入射面との距離が25mm以下に設定さ
れていることを特徴とするエネルギフィルタ電子顕微
鏡。
2. An energy filter electron microscope having an imaging system including an energy filter, wherein the energy filter is disposed downstream of an objective lens of the imaging system, and is connected to a main surface of a lens immediately upstream of the energy filter. An energy filter electron microscope, wherein a distance from the incident surface is set to 25 mm or less.
【請求項3】 前記対物レンズと前記エネルギフィルタ
との間に、2段の中間レンズが設けられていることを特
徴とする請求項1または2記載のエネルギフィルタ電子
顕微鏡。
3. The energy filter electron microscope according to claim 1, wherein a two-stage intermediate lens is provided between the objective lens and the energy filter.
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