JP2003178709A - エネルギーフィルタ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非点結像を行う２段型エネルギーフィルタ
で、収差が少ないエネルギーフィルタを提供すること。 【解決手段】 荷電粒子の進行方向に１段目フィルタ１
１と２段目フィルタ１２が間隔をおいて配置され、１段
目フィルタ１１と２段目フィルタ１２との間にエネルギ
ー選択スリット１３を有し、特定エネルギーを持つ荷電
粒子のみを選択的に通過させるエネルギーフィルタであ
って、エネルギーフィルタ内を進行する荷電粒子が、荷
電粒子の進行方向に対して直交するＸ方向で１回収束
し、Ｘ方向と直角のＹ方向では一度も収束しないように
し、Ｘ方向における収束位置にエネルギー選択スリット
１３を配置する。
で、収差が少ないエネルギーフィルタを提供すること。 【解決手段】 荷電粒子の進行方向に１段目フィルタ１
１と２段目フィルタ１２が間隔をおいて配置され、１段
目フィルタ１１と２段目フィルタ１２との間にエネルギ
ー選択スリット１３を有し、特定エネルギーを持つ荷電
粒子のみを選択的に通過させるエネルギーフィルタであ
って、エネルギーフィルタ内を進行する荷電粒子が、荷
電粒子の進行方向に対して直交するＸ方向で１回収束
し、Ｘ方向と直角のＹ方向では一度も収束しないように
し、Ｘ方向における収束位置にエネルギー選択スリット
１３を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、特定エネルギー
を持つ荷電粒子のみを選択的に通過させるエネルギーフ
ィルタに関し、特に、透過型電子顕微鏡、エネルギー分
析装置などのモノクロメータ等に使用されるエネルギー
フィルタに関する。
を持つ荷電粒子のみを選択的に通過させるエネルギーフ
ィルタに関し、特に、透過型電子顕微鏡、エネルギー分
析装置などのモノクロメータ等に使用されるエネルギー
フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、試料を透過した電子ビームを蛍光
板に拡大投射する電子光学系内にエネルギーフィルタを
配置した透過型電子顕微鏡が開発されている。斯かるエ
ネルギーフィルタを有する透過型電子顕微鏡によれば、
試料によって影響を受けた透過電子（透過荷電粒子）の
うち、特定エネルギーの透過電子のみに基づく顕微鏡像
を形成することができる。このようなエネルギーフィル
タを用いる分析において高いエネルギー分解能を得るに
あたり、電子銃で作られる、試料をする照射する以前の
電子のエネルギーの拡がりが邪魔になる場合がある。こ
のような場合に、電子銃と試料との間にもエネルギーフ
ィルタを置き、照射ビームのエネルギー幅を狭くするこ
とが行われる。このような目的で使用されるエネルギー
フィルタはモノクロメータと呼ばれる。
板に拡大投射する電子光学系内にエネルギーフィルタを
配置した透過型電子顕微鏡が開発されている。斯かるエ
ネルギーフィルタを有する透過型電子顕微鏡によれば、
試料によって影響を受けた透過電子（透過荷電粒子）の
うち、特定エネルギーの透過電子のみに基づく顕微鏡像
を形成することができる。このようなエネルギーフィル
タを用いる分析において高いエネルギー分解能を得るに
あたり、電子銃で作られる、試料をする照射する以前の
電子のエネルギーの拡がりが邪魔になる場合がある。こ
のような場合に、電子銃と試料との間にもエネルギーフ
ィルタを置き、照射ビームのエネルギー幅を狭くするこ
とが行われる。このような目的で使用されるエネルギー
フィルタはモノクロメータと呼ばれる。
【０００３】（従来例１）図８は、一様電場と一様磁場
を用いるウィーンフィルタによる電子ビーム軌道を示
す。電子銃より出射された電子ビームは、フィルタ内で
の進行過程で、進行方向（Ｚ方向）に対して直交するＸ
方向（ＺＸ面内）で１回収束（結像）し、Ｘ方向と直角
のＹ方向では収束（結像）しない。
を用いるウィーンフィルタによる電子ビーム軌道を示
す。電子銃より出射された電子ビームは、フィルタ内で
の進行過程で、進行方向（Ｚ方向）に対して直交するＸ
方向（ＺＸ面内）で１回収束（結像）し、Ｘ方向と直角
のＹ方向では収束（結像）しない。
【０００４】しかし、このウィーンフィルタでは、フィ
ルタの直前でクロスオバーを作って入射ビームをフィル
タへ入れると、フィルタから射出される電子ビームの形
は、Ｘ方向にはフォーカスして分散を生じるが、Ｙ方向
には長く伸びたビームとなり、その後の取扱が困難であ
った。
ルタの直前でクロスオバーを作って入射ビームをフィル
タへ入れると、フィルタから射出される電子ビームの形
は、Ｘ方向にはフォーカスして分散を生じるが、Ｙ方向
には長く伸びたビームとなり、その後の取扱が困難であ
った。
【０００５】（従来例２）図９は、上述の欠点を克服し
た不均一場ウィーンフィルタによる電子ビーム軌道を示
す。この不均一場ウィーンフィルタは、４極子場（不均
一場）を加えることにより、Ｙ方向にもフォーカスを実
現し、フィルタ内のどこで見ても丸い横断面のビームと
なるラウンドレンズ型のフォーカスを行う。
た不均一場ウィーンフィルタによる電子ビーム軌道を示
す。この不均一場ウィーンフィルタは、４極子場（不均
一場）を加えることにより、Ｙ方向にもフォーカスを実
現し、フィルタ内のどこで見ても丸い横断面のビームと
なるラウンドレンズ型のフォーカスを行う。
【０００６】しかし、この不均一場ウィーンフィルタで
は、フィルタの出口にエネルギー選択スリットが配置さ
れる。従って、これをモノクロメータとして用いる場
合、その後のビームはビームの位置によってエネルギー
が異なる（Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ）一方、ビーム形状がス
リットによって切断された細長形状となり、実用上不便
であった。
は、フィルタの出口にエネルギー選択スリットが配置さ
れる。従って、これをモノクロメータとして用いる場
合、その後のビームはビームの位置によってエネルギー
が異なる（Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ）一方、ビーム形状がス
リットによって切断された細長形状となり、実用上不便
であった。
【０００７】（従来例３）図１０は、前記不均一場ウィ
ーンフィルタの欠点を克服する２段型エネルギーフィル
タによる電子ビーム軌道を示す。この２段型エネルギー
フィルタは、電子ビームの進行方向に間隔をおいて配置
された２個のウィーンフィルタを有し、１段目のエネル
ギーフィルタの後にエネルギー選択スリットを配置し、
エネルギー選択スリットによってエネルギー選択した後
に、２段目のエネルギーフィルタによりエネルギー分散
をゼロへ戻す（Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ）。
ーンフィルタの欠点を克服する２段型エネルギーフィル
タによる電子ビーム軌道を示す。この２段型エネルギー
フィルタは、電子ビームの進行方向に間隔をおいて配置
された２個のウィーンフィルタを有し、１段目のエネル
ギーフィルタの後にエネルギー選択スリットを配置し、
エネルギー選択スリットによってエネルギー選択した後
に、２段目のエネルギーフィルタによりエネルギー分散
をゼロへ戻す（Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ）。
【０００８】（従来例４）ところで、電子銃のすぐ近傍
で小さい加速電圧のもとでエネルギーフィルタが使用さ
れる場合、電子銃から出発した電子が、クロスオバーを
作り互いに接近して飛翔すると、電子間クローン相互作
用によってエネルギーの広がりやビーム径の増大を起こ
すことがある、と云う問題があった。図１１は、前記問
題を解決する２段型エネルギーフィルタによる電子ビー
ム軌道を示す（特開２００１−２３５５８号公報）。同
図に示すように、このエネルギーフィルタでは、電子ビ
ームの進行方向に対して直交するＸ方向では２回フォー
カスし、Ｙ方向では１回だけフォーカスする。従って、
ラウンドレンズ型のフォーカシングではなく、非点型の
フォーカスが行われる。そして前記Ｘ方向の第２フォー
カス位置にスリットが配置され、エネルギー選択が行わ
れる。
で小さい加速電圧のもとでエネルギーフィルタが使用さ
れる場合、電子銃から出発した電子が、クロスオバーを
作り互いに接近して飛翔すると、電子間クローン相互作
用によってエネルギーの広がりやビーム径の増大を起こ
すことがある、と云う問題があった。図１１は、前記問
題を解決する２段型エネルギーフィルタによる電子ビー
ム軌道を示す（特開２００１−２３５５８号公報）。同
図に示すように、このエネルギーフィルタでは、電子ビ
ームの進行方向に対して直交するＸ方向では２回フォー
カスし、Ｙ方向では１回だけフォーカスする。従って、
ラウンドレンズ型のフォーカシングではなく、非点型の
フォーカスが行われる。そして前記Ｘ方向の第２フォー
カス位置にスリットが配置され、エネルギー選択が行わ
れる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来例４のエネルギー
フィルタでは、１段目フィルタに比べて２段目フィルタ
の軸長が短く、ビーム進行方向に於いてスリット位置
は、エネルギーフィルタ全長の中心に位置しない。従っ
て、エネルギーフィルタによる収差が発生する懸念があ
った。
フィルタでは、１段目フィルタに比べて２段目フィルタ
の軸長が短く、ビーム進行方向に於いてスリット位置
は、エネルギーフィルタ全長の中心に位置しない。従っ
て、エネルギーフィルタによる収差が発生する懸念があ
った。
【００１０】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、収差の発生が少ないエネルギー
フィルタを提供することを目的とする。
ためになされたもので、収差の発生が少ないエネルギー
フィルタを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明によるエネルギーフィルタは、特定のエ
ネルギーを持つ荷電粒子のみを通過させる為に電場と磁
場を組み合わせたエネルギーフィルタであって、当該エ
ネルギーフィルタ内を進行する荷電粒子は、進行方向に
平行なＺ軸及びこれに直交するＸ軸で定まるＺＸ面内に
於いて少なくとも一回収束し、前記Ｚ軸及び、前記Ｚ軸
・Ｘ軸と直交するＹ軸で定まるＺＹ面内に於いて、前記
収束位置で所定値以上の幅を有し、前記ＺＸ面内におけ
る収束位置に、エネルギー選択スリットが配置されてい
る。好ましくは、前記ＺＸ面内及びＺＹ面内に於ける縦
断面形状は、Ｚ軸方向におけるエネルギーフィルタの中
心位置を中心として対称にされる。
めに、この発明によるエネルギーフィルタは、特定のエ
ネルギーを持つ荷電粒子のみを通過させる為に電場と磁
場を組み合わせたエネルギーフィルタであって、当該エ
ネルギーフィルタ内を進行する荷電粒子は、進行方向に
平行なＺ軸及びこれに直交するＸ軸で定まるＺＸ面内に
於いて少なくとも一回収束し、前記Ｚ軸及び、前記Ｚ軸
・Ｘ軸と直交するＹ軸で定まるＺＹ面内に於いて、前記
収束位置で所定値以上の幅を有し、前記ＺＸ面内におけ
る収束位置に、エネルギー選択スリットが配置されてい
る。好ましくは、前記ＺＸ面内及びＺＹ面内に於ける縦
断面形状は、Ｚ軸方向におけるエネルギーフィルタの中
心位置を中心として対称にされる。
【００１２】前記エネルギーフィルタは、前記荷電粒子
が、前記ＺＸ面内に於いて所定符合のＸ座標値を有する
少なくとも一つの第１フィルタ部分と、前記所定符合と
逆符合のＸ座標値を有する少なくとも一つの第２フィル
タ部分とを備え、各フィルタ部分の長さは、前記荷電粒
子が第１フィルタ部分を進行する際に発生する収差と、
第２フィルタ部分を進行する際に発生する収差とが相互
にうち消し合うように設定される。
が、前記ＺＸ面内に於いて所定符合のＸ座標値を有する
少なくとも一つの第１フィルタ部分と、前記所定符合と
逆符合のＸ座標値を有する少なくとも一つの第２フィル
タ部分とを備え、各フィルタ部分の長さは、前記荷電粒
子が第１フィルタ部分を進行する際に発生する収差と、
第２フィルタ部分を進行する際に発生する収差とが相互
にうち消し合うように設定される。
【００１３】好ましくは、前記エネルギーフィルタは、
光軸に沿って配置されたほぼ同じ長さを有する一つの第
１フィルタ部分と一つの第２フィルタ部分とを有し、前
記荷電粒子は、ＺＸ面内に於いて当該第１フィルタ部分
と第２フィルタ部分との間で一回収束する。
光軸に沿って配置されたほぼ同じ長さを有する一つの第
１フィルタ部分と一つの第２フィルタ部分とを有し、前
記荷電粒子は、ＺＸ面内に於いて当該第１フィルタ部分
と第２フィルタ部分との間で一回収束する。
【００１４】好ましくは、磁場及び電場の分布は、光軸
に沿ったエネルギーフィルタの中心位置を含むＸＹ面を
対称面として面対称を有し、前記荷電粒子の軌道は、前
記ＺＸ面内に於いて、光軸上の前記エネルギーフィルタ
中心位置を中心に１８０°回転対称を有する。
に沿ったエネルギーフィルタの中心位置を含むＸＹ面を
対称面として面対称を有し、前記荷電粒子の軌道は、前
記ＺＸ面内に於いて、光軸上の前記エネルギーフィルタ
中心位置を中心に１８０°回転対称を有する。
【００１５】好ましくは、荷電粒子ビームは、前記ＺＸ
面内に於いて一回収束し、ＺＹ面内に於いて、エネルギ
ーフィルタ全長に亘って所定値以上の幅を有し、スリッ
トは、前記Ｚ軸に沿ってエネルギーフィルタの中央に配
置される。
面内に於いて一回収束し、ＺＹ面内に於いて、エネルギ
ーフィルタ全長に亘って所定値以上の幅を有し、スリッ
トは、前記Ｚ軸に沿ってエネルギーフィルタの中央に配
置される。
【００１６】好ましくは、荷電粒子ビームは、前記ＺＹ
面内に於いて、エネルギーフィルタ全長に亘って平行ビ
ームを形成する。
面内に於いて、エネルギーフィルタ全長に亘って平行ビ
ームを形成する。
【００１７】好ましくは、前記エネルギーフィルタは、
Ｚ軸方向に於ける長さがほぼ等しい２つのウィーンフィ
ルタを有する。
Ｚ軸方向に於ける長さがほぼ等しい２つのウィーンフィ
ルタを有する。
【００１８】好ましくは、荷電粒子ビームは、前記ＺＸ
面内及びＺＹ面内に於ける縦断面形状がフィルタ入り口
において平行ビームを形成する。
面内及びＺＹ面内に於ける縦断面形状がフィルタ入り口
において平行ビームを形成する。
【００１９】好ましくは、前記エネルギーフィルタは、
間隔を置いて配置される複数のウィーンフィルタを含
み、各ウィーンフィルタは、一様な電場及び磁場をそれ
ぞれの内部に生成する。
間隔を置いて配置される複数のウィーンフィルタを含
み、各ウィーンフィルタは、一様な電場及び磁場をそれ
ぞれの内部に生成する。
【００２０】この発明の他の側面は、前記何れかのエネ
ルギーフィルタを有する電子顕微鏡にある。
ルギーフィルタを有する電子顕微鏡にある。
【００２１】好ましくは、前記電子顕微鏡に於いて、エ
ネルギーフィルタの直前に配置されたレンズ又はレンズ
群は、当該エネルギーフィルタへ入射する電子ビーム
が、エネルギーフィルタ入り口において平行ビームを形
成するように調整されている。
ネルギーフィルタの直前に配置されたレンズ又はレンズ
群は、当該エネルギーフィルタへ入射する電子ビーム
が、エネルギーフィルタ入り口において平行ビームを形
成するように調整されている。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図１乃至４を参照してこの
発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明による
エネルギーフィルタの一実施形態を示す概念図である。
また、図２は、この実施形態の物理的構成を示す模式
図、図３は、この実施形態で使用されるウィーンフィル
タの構造を例示する斜視図、図４は、この実施形態で使
用されるエネルギー選択スリット板の正面図である。
発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明による
エネルギーフィルタの一実施形態を示す概念図である。
また、図２は、この実施形態の物理的構成を示す模式
図、図３は、この実施形態で使用されるウィーンフィル
タの構造を例示する斜視図、図４は、この実施形態で使
用されるエネルギー選択スリット板の正面図である。
【００２３】これらの図に示すように、この実施形態の
エネルギーフィルタ１０は、一般的には、特定のエネル
ギーを持つ荷電粒子のみを通過させる為に電場と磁場を
組み合わせたエネルギーフィルタであって、当該エネル
ギーフィルタ内を進行する荷電粒子は、進行方向に平行
なＺ軸及びこれに直交するＸ軸で定まるＺＸ面内に於い
て少なくとも一回収束し、前記Ｚ軸及び、前記Ｚ軸・Ｘ
軸と直交するＹ軸で定まるＺＹ面内に於いて、前記収束
位置で所定値以上の幅を有し、前記ＺＸ面内における収
束位置にエネルギー選択スリット１３ａを配置したもの
である。
エネルギーフィルタ１０は、一般的には、特定のエネル
ギーを持つ荷電粒子のみを通過させる為に電場と磁場を
組み合わせたエネルギーフィルタであって、当該エネル
ギーフィルタ内を進行する荷電粒子は、進行方向に平行
なＺ軸及びこれに直交するＸ軸で定まるＺＸ面内に於い
て少なくとも一回収束し、前記Ｚ軸及び、前記Ｚ軸・Ｘ
軸と直交するＹ軸で定まるＺＹ面内に於いて、前記収束
位置で所定値以上の幅を有し、前記ＺＸ面内における収
束位置にエネルギー選択スリット１３ａを配置したもの
である。
【００２４】前記エネルギーフィルタ１０は、前記荷電
粒子が、前記ＺＸ面内に於いて所定符合のＸ座標値を有
する少なくとも一つの第１フィルタ部分１１と、前記所
定符合と逆符合のＸ座標値を有する少なくとも一つの第
２フィルタ部分１２とを備え、各フィルタ部分１１，１
２の長さは、前記荷電粒子が第１フィルタ部分１１を進
む際に発生する収差と、第２フィルタ部分１２を進む際
に発生する収差とが相互にうち消し合うように設定され
る。
粒子が、前記ＺＸ面内に於いて所定符合のＸ座標値を有
する少なくとも一つの第１フィルタ部分１１と、前記所
定符合と逆符合のＸ座標値を有する少なくとも一つの第
２フィルタ部分１２とを備え、各フィルタ部分１１，１
２の長さは、前記荷電粒子が第１フィルタ部分１１を進
む際に発生する収差と、第２フィルタ部分１２を進む際
に発生する収差とが相互にうち消し合うように設定され
る。
【００２５】好ましくは、前記エネルギーフィルタは、
光軸Ｏに沿って配置されたほぼ同じ長さを有する一つの
第１フィルタ部分１１と一つの第２フィルタ部分１２と
を有し、前記荷電粒子は、ＺＸ面内に於いて当該第１フ
ィルタ部分１１と第２フィルタ部分１２との間で一回収
束する。
光軸Ｏに沿って配置されたほぼ同じ長さを有する一つの
第１フィルタ部分１１と一つの第２フィルタ部分１２と
を有し、前記荷電粒子は、ＺＸ面内に於いて当該第１フ
ィルタ部分１１と第２フィルタ部分１２との間で一回収
束する。
【００２６】また、磁場及び電場の分布は、光軸Ｏに沿
ったエネルギーフィルタ１０の中心位置Ｍを含むＸＹ面
を対称面として面対称を有し、前記荷電粒子の軌道は、
前記ＺＸ面内に於いて、光軸Ｏ上の前記エネルギーフィ
ルタ中心位置Ｍを中心に１８０°回転対称を有する。
ったエネルギーフィルタ１０の中心位置Ｍを含むＸＹ面
を対称面として面対称を有し、前記荷電粒子の軌道は、
前記ＺＸ面内に於いて、光軸Ｏ上の前記エネルギーフィ
ルタ中心位置Ｍを中心に１８０°回転対称を有する。
【００２７】より詳細には、以下の通りである。図１及
び図２に示すように、例えば電子顕微鏡に使用される前
記エネルギーフィルタ１０は、Ｚ軸に平行な電子ビーム
中心軌道Ｏ（以下、光軸と称する。）に沿って配置され
た１段目フィルタ１１と、２段目フィルタ１２と、エネ
ルギーフィルタ１０のＺ軸方向の中央位置Ｍに配置され
たエネルギー選択スリット板１３と、を有する。エネル
ギー選択スリット板１３はエネルギー選択スリット１３
ａを有する。
び図２に示すように、例えば電子顕微鏡に使用される前
記エネルギーフィルタ１０は、Ｚ軸に平行な電子ビーム
中心軌道Ｏ（以下、光軸と称する。）に沿って配置され
た１段目フィルタ１１と、２段目フィルタ１２と、エネ
ルギーフィルタ１０のＺ軸方向の中央位置Ｍに配置され
たエネルギー選択スリット板１３と、を有する。エネル
ギー選択スリット板１３はエネルギー選択スリット１３
ａを有する。
【００２８】このエネルギーフィルタ１０の前段に、電
子銃の陰極１６から射出された電子ビームの電子軌道を
調整する前段静電レンズ１４が設けてある。また、エネ
ルギーフィルタ１０の後段には、試料（図示せず）への
電子ビームの軌道を調整する後段静電レンズ１５が設け
てある。
子銃の陰極１６から射出された電子ビームの電子軌道を
調整する前段静電レンズ１４が設けてある。また、エネ
ルギーフィルタ１０の後段には、試料（図示せず）への
電子ビームの軌道を調整する後段静電レンズ１５が設け
てある。
【００２９】図２に示すように、前記１段目フィルタ１
１および２段目フィルタ１２は、それぞれ、Ｚ軸に沿っ
て進行する電子線ｅに対して、直交する電場Ｅ１及び磁
場Ｈ１或いは、電場Ｅ２及び磁場Ｈ２を印加するウィ−
ンフィルタから成る。
１および２段目フィルタ１２は、それぞれ、Ｚ軸に沿っ
て進行する電子線ｅに対して、直交する電場Ｅ１及び磁
場Ｈ１或いは、電場Ｅ２及び磁場Ｈ２を印加するウィ−
ンフィルタから成る。
【００３０】図３に示すように、各ウィーンフィルタ１
１，１２は、前記磁場Ｈ１，Ｈ２を生成するために、前
記光軸Ｏを挟んで上下方向（Ｙ方向）に対向配置される
磁極板（磁極Ｎ）２１及び磁極板（磁極Ｓ）２２を有す
る。この磁極板２１，２２は、ウィーンフィルタ内部に
一様な磁場Ｈ１，Ｈ２を生成する。
１，１２は、前記磁場Ｈ１，Ｈ２を生成するために、前
記光軸Ｏを挟んで上下方向（Ｙ方向）に対向配置される
磁極板（磁極Ｎ）２１及び磁極板（磁極Ｓ）２２を有す
る。この磁極板２１，２２は、ウィーンフィルタ内部に
一様な磁場Ｈ１，Ｈ２を生成する。
【００３１】また、各ウィーンフィルタ１１，１２は、
前記電場Ｅ１，Ｅ２を生成するために、前記光軸Ｏを挟
んで左右方向（Ｘ方向）に対向配置される一対のプラス
電極板２３及びマイナス電極板２４を有する。この電極
板２３，２４は、ウィーンフィルタ内部に一様な電場Ｅ
１、Ｅ２を生成する。
前記電場Ｅ１，Ｅ２を生成するために、前記光軸Ｏを挟
んで左右方向（Ｘ方向）に対向配置される一対のプラス
電極板２３及びマイナス電極板２４を有する。この電極
板２３，２４は、ウィーンフィルタ内部に一様な電場Ｅ
１、Ｅ２を生成する。
【００３２】図２に示すように、前記初段フィルタ１１
及び２段目フィルタ１２は、前記スリット１３ａ（又は
スリット板１３）の位置Ｍを含むＸＹ面を対称面として
面対称の構造を有する。従って、前記フィルタ１１，１
２のフィルタ長Ｌ１，Ｌ２は、ほぼ同じ長さを有する。
及び２段目フィルタ１２は、前記スリット１３ａ（又は
スリット板１３）の位置Ｍを含むＸＹ面を対称面として
面対称の構造を有する。従って、前記フィルタ１１，１
２のフィルタ長Ｌ１，Ｌ２は、ほぼ同じ長さを有する。
【００３３】従って、前記電場Ｅ１，Ｅ２及び磁場Ｈ
１，Ｈ２の分布は、エネルギーフィルタ１０のＺ軸方向
の中心位置Ｍを含むＸＹ面を対称面として面対称（図２
において左右対称）となる。
１，Ｈ２の分布は、エネルギーフィルタ１０のＺ軸方向
の中心位置Ｍを含むＸＹ面を対称面として面対称（図２
において左右対称）となる。
【００３４】エネルギーフィルタ１０の入り口部及び出
口部には、フィルタ１１，１２から発生する電磁場と周
囲の電子光学要素が発生する電磁場との干渉を防止する
ためのシャント部材１０１，１０３が設けてある。
口部には、フィルタ１１，１２から発生する電磁場と周
囲の電子光学要素が発生する電磁場との干渉を防止する
ためのシャント部材１０１，１０３が設けてある。
【００３５】上記構成により、Ｚ軸に平行な光軸Ｏおよ
びその周辺に、当該光軸Ｏに直交するＸ方向に平行な電
場Ｅ１，Ｅ２及び、Ｘ方向に対して直角なＹ方向に平行
な磁場Ｈ１，Ｈ２が重畳された均一場が形成される。こ
のため、光軸Ｏに沿って入射した電子は、直交した電場
Ｅ１，Ｅ２と磁場Ｈ１，Ｈ２より受ける力と、個々の電
子のエネルギーにより定まる所定の軌道を進む。
びその周辺に、当該光軸Ｏに直交するＸ方向に平行な電
場Ｅ１，Ｅ２及び、Ｘ方向に対して直角なＹ方向に平行
な磁場Ｈ１，Ｈ２が重畳された均一場が形成される。こ
のため、光軸Ｏに沿って入射した電子は、直交した電場
Ｅ１，Ｅ２と磁場Ｈ１，Ｈ２より受ける力と、個々の電
子のエネルギーにより定まる所定の軌道を進む。
【００３６】より詳細には、前記電場Ｅ１，Ｅ２及び磁
場Ｈ１，Ｈ２の向き及び強さは、次の１，２の条件を充
足するように調整されている。
場Ｈ１，Ｈ２の向き及び強さは、次の１，２の条件を充
足するように調整されている。
【００３７】１．エネルギーフィルタ１０内を進行する
荷電粒子ビームは、Ｚ軸及Ｘ軸で定まるＺＸ面内に於い
て一回収束し、Ｚ軸及びＹ軸で定まるＺＹ面内に於い
て、フィルタ１０全長に亘って平行ビームを形成する。
荷電粒子ビームは、Ｚ軸及Ｘ軸で定まるＺＸ面内に於い
て一回収束し、Ｚ軸及びＹ軸で定まるＺＹ面内に於い
て、フィルタ１０全長に亘って平行ビームを形成する。
【００３８】２．電子軌道は、光軸Ｏ上に於けるエネル
ギーフィルタ１０の中心位置Ｍを通るＹ軸を対称軸とし
て１８０°回転対称性を有する。
ギーフィルタ１０の中心位置Ｍを通るＹ軸を対称軸とし
て１８０°回転対称性を有する。
【００３９】図４は、前記スリット１３ａを含むスリッ
ト板１３の正面図を示す。同図に示すように、スリット
１３ａは、Ｘ軸方向に狭い幅ｄを有すると共にＹ軸方向
に広い幅Ｄを有する。また、スリット板１３は、Ｘ軸方
向に移動自在に設けてある。
ト板１３の正面図を示す。同図に示すように、スリット
１３ａは、Ｘ軸方向に狭い幅ｄを有すると共にＹ軸方向
に広い幅Ｄを有する。また、スリット板１３は、Ｘ軸方
向に移動自在に設けてある。
【００４０】次に、図５及び図６を参照して、前記エネ
ルギーフィルタ１０の作用を説明する。図５において、
各番号１６，１４，１１，１３ａ，１２，１５は、各番
号に対応する各要素のＺ方向の位置を示す。
ルギーフィルタ１０の作用を説明する。図５において、
各番号１６，１４，１１，１３ａ，１２，１５は、各番
号に対応する各要素のＺ方向の位置を示す。
【００４１】図５（ａ）は、前段静電レンズ１４及び、
１段目フィルタ１１、エネルギー選択スリット１３、２
段目フィルタ１２及び、後段静電レンズ１５を通過する
電子線のＺＸ面での軌道形状を示す。
１段目フィルタ１１、エネルギー選択スリット１３、２
段目フィルタ１２及び、後段静電レンズ１５を通過する
電子線のＺＸ面での軌道形状を示す。
【００４２】同図に示すように、陰極１６からの電子線
ＥＲは収束性を持つことなく、前段静電レンズ１４の電
子レンズ作用により平行ビームにされ、１段目フィルタ
１１へ入射される（レンズ１４は、光学で云うコリメー
タ・レンズとして作用する）。前記フィルタ１１の入り
口に於ける平行ビームのビーム幅ＢＷは、例えば、レン
ズ１４の前方又は、レンズ１４とフィルタ１１との間に
配置されるアパーチャ（図示せず）により設定され得
る。
ＥＲは収束性を持つことなく、前段静電レンズ１４の電
子レンズ作用により平行ビームにされ、１段目フィルタ
１１へ入射される（レンズ１４は、光学で云うコリメー
タ・レンズとして作用する）。前記フィルタ１１の入り
口に於ける平行ビームのビーム幅ＢＷは、例えば、レン
ズ１４の前方又は、レンズ１４とフィルタ１１との間に
配置されるアパーチャ（図示せず）により設定され得
る。
【００４３】１段目フィルタ１１へ平行入射された電子
線ＥＲは、（Ｘ方向又はＸＺ面軌道で）当該フィルタ１
１の生成する電場Ｅ１及び磁場Ｈ１により、当該フィル
タ１１の後方であって、エネルギーフィルタ１０のＺ方
向における中心位置Ｍで収束（結像）する。
線ＥＲは、（Ｘ方向又はＸＺ面軌道で）当該フィルタ１
１の生成する電場Ｅ１及び磁場Ｈ１により、当該フィル
タ１１の後方であって、エネルギーフィルタ１０のＺ方
向における中心位置Ｍで収束（結像）する。
【００４４】前記収束された電子線ＥＲは、（後述する
エネルギー条件を充足することを前提として）当該位置
Ｍでスリット１３ａを通過する。
エネルギー条件を充足することを前提として）当該位置
Ｍでスリット１３ａを通過する。
【００４５】前記スリット１３ａを通過した電子線ＥＲ
は、前記１段目フィルタ１１と面対称の構造及び電磁場
分布を有する２段目フィルタ１２の生成する電場Ｅ２及
び磁場Ｈ２により、当該フィルタ１２の出口において、
１段目フィルタ１１の入り口に於けると同じビーム幅Ｂ
Ｗに戻される。
は、前記１段目フィルタ１１と面対称の構造及び電磁場
分布を有する２段目フィルタ１２の生成する電場Ｅ２及
び磁場Ｈ２により、当該フィルタ１２の出口において、
１段目フィルタ１１の入り口に於けると同じビーム幅Ｂ
Ｗに戻される。
【００４６】従って、ＺＸ面内に於いて、電子線の軌道
ＥＲは、前記フィルタ中心位置Ｍを中心に１８０°回転
対称を有する。
ＥＲは、前記フィルタ中心位置Ｍを中心に１８０°回転
対称を有する。
【００４７】その際、前記電子線の収差は、スリット位
置（対称点）Ｍの前後でキャンセルされる。より詳細に
は、以下の通りである。
置（対称点）Ｍの前後でキャンセルされる。より詳細に
は、以下の通りである。
【００４８】図５（ａ）に示すように、各電子線の軌道
（電子軌道）は、前記中間位置Ｍで光軸Ｏを通り、１段
目フィルタ１１内部と２段目フィルタ１２内部とで、そ
のＸ座標値が反転する。
（電子軌道）は、前記中間位置Ｍで光軸Ｏを通り、１段
目フィルタ１１内部と２段目フィルタ１２内部とで、そ
のＸ座標値が反転する。
【００４９】一方、電子軌道の収差は、磁場或いは電場
の大きさと軌道の高さ（Ｘ座標値）の積で表される。
の大きさと軌道の高さ（Ｘ座標値）の積で表される。
【００５０】又、前記磁場及び電場は、１段目フィルタ
１１と２段目フィルタ１２とで同じ方向を向く。
１１と２段目フィルタ１２とで同じ方向を向く。
【００５１】従って、１段目フィルタ１１内部と２段目
フィルタ１２内部とで、電子軌道のＸ座標値が反転する
ことにより、前記第１フィルタ１１での収差と第２フィ
ルタ１２での収差が打ち消し合う。
フィルタ１２内部とで、電子軌道のＸ座標値が反転する
ことにより、前記第１フィルタ１１での収差と第２フィ
ルタ１２での収差が打ち消し合う。
【００５２】例えば、ある軌道高さを有する電子軌道
が、１段目フィルタ１１によりプラスの収差を有する場
合、２段目フィルタではほぼ同じ大きさのマイナスの収
差を有する。従って、これらの収差はうち消し合い、エ
ネルギーフィルタ全体としては、小さな収差を有する。
が、１段目フィルタ１１によりプラスの収差を有する場
合、２段目フィルタではほぼ同じ大きさのマイナスの収
差を有する。従って、これらの収差はうち消し合い、エ
ネルギーフィルタ全体としては、小さな収差を有する。
【００５３】図５（ｂ）は、ＹＺ面での電子線の軌道形
状（又はビーム形状）を示す。陰極１６からの電子線Ｅ
Ｒは、ＸＺ面でのビーム形状と同様、収束性を持つこと
なく、前段静電レンズ１４の電子レンズ作用により、ビ
ーム幅ＢＷを有する平行ビームにされ、１段目フィルタ
１１へ入射される。
状（又はビーム形状）を示す。陰極１６からの電子線Ｅ
Ｒは、ＸＺ面でのビーム形状と同様、収束性を持つこと
なく、前段静電レンズ１４の電子レンズ作用により、ビ
ーム幅ＢＷを有する平行ビームにされ、１段目フィルタ
１１へ入射される。
【００５４】従って、電子線ＥＲは、１段目フィルタ１
１の入り口において、概略、直径ＢＷの円形断面を有す
る。
１の入り口において、概略、直径ＢＷの円形断面を有す
る。
【００５５】一方、既に示したように（図２及び図
３）、ウイーンフィルタ１１、１２は、Ｙ軸方向に於い
て電子線へ力を及ぼさない。
３）、ウイーンフィルタ１１、１２は、Ｙ軸方向に於い
て電子線へ力を及ぼさない。
【００５６】従って、ＹＺ面に於いて、１段目フィルタ
１１へ平行ビームとして入射された電子線ＥＲは、エネ
ルギーフィルタ１０内では一度も収束されることなく、
平行ビームのまま（即ち、ビーム幅ＢＷを保った儘）、
２段目フィルタ１２の出口から射出される。
１１へ平行ビームとして入射された電子線ＥＲは、エネ
ルギーフィルタ１０内では一度も収束されることなく、
平行ビームのまま（即ち、ビーム幅ＢＷを保った儘）、
２段目フィルタ１２の出口から射出される。
【００５７】従って、各電子線の軌道ＥＲは、光軸Ｏ上
の前記位置Ｍを通るＹ軸を対称軸として１８０°回転対
称を有する。
の前記位置Ｍを通るＹ軸を対称軸として１８０°回転対
称を有する。
【００５８】なお、スリット１３ａのＹ軸方向の幅Ｄ
は、電子線ＥＲのＹ軸方向の幅ＢＷより大きく設定され
ている。
は、電子線ＥＲのＹ軸方向の幅ＢＷより大きく設定され
ている。
【００５９】図５（ｃ）は、前記電子線ＥＲの電子分散
軌道（電子線ＥＲの、Ｘ軸方向に於ける分散量のＺ軸に
沿っての変動）を示す。
軌道（電子線ＥＲの、Ｘ軸方向に於ける分散量のＺ軸に
沿っての変動）を示す。
【００６０】同図に示すように、前記電子線ＥＲは、前
記位置Ｍにおいて所定値以上の分散量を有する。即ち、
異なるエネルギーを有する電子線は、位置Ｍにおいて異
なるＸ軸位置を通過する。
記位置Ｍにおいて所定値以上の分散量を有する。即ち、
異なるエネルギーを有する電子線は、位置Ｍにおいて異
なるＸ軸位置を通過する。
【００６１】図６は、スリット板１３上での電子線又は
電子ビームの形状を示す。同図に示すように、陰極１６
から射出され、所定エネルギー（中心エネルギー値）を
有する電子ビームは、電子レンズ１４及び１段目フィル
タ１１により、位置Ｍにおいて、Ｙ軸方向に長い幅（Ｂ
Ｗ）を有しＸ軸方向に短い幅を有する像ＩＭを形成す
る。ここに、像ＩＭのＹ軸方向の幅ＢＷは、Ｘ軸方向の
幅を１μｍとするとき、その１０倍程度以上に設定され
る。
電子ビームの形状を示す。同図に示すように、陰極１６
から射出され、所定エネルギー（中心エネルギー値）を
有する電子ビームは、電子レンズ１４及び１段目フィル
タ１１により、位置Ｍにおいて、Ｙ軸方向に長い幅（Ｂ
Ｗ）を有しＸ軸方向に短い幅を有する像ＩＭを形成す
る。ここに、像ＩＭのＹ軸方向の幅ＢＷは、Ｘ軸方向の
幅を１μｍとするとき、その１０倍程度以上に設定され
る。
【００６２】また、前記エネルギーと異なるエネルギー
を有する電子ビームは、Ｘ軸方向において前記像ＩＭか
らずれた位置に像ＩＭ´を形成する。
を有する電子ビームは、Ｘ軸方向において前記像ＩＭか
らずれた位置に像ＩＭ´を形成する。
【００６３】従って、前記スリット板１３をＸ軸方向へ
移動し、エネルギー選択スリット１３ａを前記像ＩＭ、
ＩＭ´等の位置へ選択的に移動又は配置することによ
り、所望のエネルギーを持つ電子ビームのみを選択的に
通過させることができる。
移動し、エネルギー選択スリット１３ａを前記像ＩＭ、
ＩＭ´等の位置へ選択的に移動又は配置することによ
り、所望のエネルギーを持つ電子ビームのみを選択的に
通過させることができる。
【００６４】この場合、前記像ＩＭ、ＩＭ´は、Ｘ軸方
向のみに収束され、Ｙ軸方向には収束されていない。従
って、比較的低エネルギーの電子ビームであっても、前
記エネルギー選択の際、電子間クーロン相互作用の影響
による、エネルギーの広がりやビーム径の増大を生じる
ことがない。
向のみに収束され、Ｙ軸方向には収束されていない。従
って、比較的低エネルギーの電子ビームであっても、前
記エネルギー選択の際、電子間クーロン相互作用の影響
による、エネルギーの広がりやビーム径の増大を生じる
ことがない。
【００６５】また、上記エネルギーフィルタ１０によれ
ば、磁場・電場の分布は、スリット板１３の面（フィル
タ中心位置Ｍを含むＸＹ面）を対称面として面対称（図
２、図４において左右対称）を有し、各電子線の軌跡
は、ビーム中心軸Ｏ及び前記位置Ｍを通るＹ軸を対称軸
として１８０°回転対称を有する。これにより、前述の
如く電子ビームの収差は、スリット位置（対称点）の前
後でキャンセルされ、エネルギーフィルタに於ける収差
の発生を低減することができる。
ば、磁場・電場の分布は、スリット板１３の面（フィル
タ中心位置Ｍを含むＸＹ面）を対称面として面対称（図
２、図４において左右対称）を有し、各電子線の軌跡
は、ビーム中心軸Ｏ及び前記位置Ｍを通るＹ軸を対称軸
として１８０°回転対称を有する。これにより、前述の
如く電子ビームの収差は、スリット位置（対称点）の前
後でキャンセルされ、エネルギーフィルタに於ける収差
の発生を低減することができる。
【００６６】なお、上記において電場Ｅ１，Ｅ２及び磁
場Ｈ１，Ｈ２の分布は、フィルタ１１，１２内において
一様とした。しかし、エネルギーフィルタ１０内におけ
る電場・磁場の分布が、Ｚ軸方向の中心位置Ｍを含むＸ
Ｙ面を対称面として面対称（図２において左右対称）で
あれば、どのようなものでも良い。
場Ｈ１，Ｈ２の分布は、フィルタ１１，１２内において
一様とした。しかし、エネルギーフィルタ１０内におけ
る電場・磁場の分布が、Ｚ軸方向の中心位置Ｍを含むＸ
Ｙ面を対称面として面対称（図２において左右対称）で
あれば、どのようなものでも良い。
【００６７】又、前記エネルギーフィルタ１０は、１つ
の第１フィルタ部分１１と１つの第２フィルタ部分１２
とを有した。しかし、エネルギーフィルタ１０は、複数
の第１フィルタ部分又は複数の第２フィルタ部分を有す
ることが出来る。この場合、第１フィルタ部分群による
収差の合計と、第２フィルタ部分群による収差の合計と
が、相互にうち消し合うように、第１フィルタ部分群の
長さの合計と第２フィルター部分群の長さの合計とを設
定するのが好ましい。又、図６において、像ＩＭのＹ軸
方向の幅ＢＷは、Ｘ軸方向の幅（例えば１μｍ）の数倍
程度とすることもできる。
の第１フィルタ部分１１と１つの第２フィルタ部分１２
とを有した。しかし、エネルギーフィルタ１０は、複数
の第１フィルタ部分又は複数の第２フィルタ部分を有す
ることが出来る。この場合、第１フィルタ部分群による
収差の合計と、第２フィルタ部分群による収差の合計と
が、相互にうち消し合うように、第１フィルタ部分群の
長さの合計と第２フィルター部分群の長さの合計とを設
定するのが好ましい。又、図６において、像ＩＭのＹ軸
方向の幅ＢＷは、Ｘ軸方向の幅（例えば１μｍ）の数倍
程度とすることもできる。
【００６８】図７（ａ）、（ｂ）は、本発明のエネルギ
ーフィルタを組み込んだ電子顕微鏡の構成を示す。
ーフィルタを組み込んだ電子顕微鏡の構成を示す。
【００６９】図７（ａ）は、電界放射型電子銃（ＦＥ
Ｇ）と加速器の間に本発明のエネルギーフィルタを配置
した例を示す。
Ｇ）と加速器の間に本発明のエネルギーフィルタを配置
した例を示す。
【００７０】ＦＥＧ５１から発射された１ｋｅＶ〜数ｋ
ｅＶ程度の比較的低いエネルギーの電子ビームは、入射
アパーチャ５２、減速部５３、エネルギーフィルタ部５
４、加速部５５、出射アパーチャ５６からなる減速型エ
ネルギーフィルタ５７へ入射される。
ｅＶ程度の比較的低いエネルギーの電子ビームは、入射
アパーチャ５２、減速部５３、エネルギーフィルタ部５
４、加速部５５、出射アパーチャ５６からなる減速型エ
ネルギーフィルタ５７へ入射される。
【００７１】この減速型エネルギーフィルタ５７におい
て、入射電子は減速部５３で数１００ｅＶ程度のエネル
ギーに減速された後、フィルタ部５４において所定のエ
ネルギーを持つもののみが選択され、加速部５５によっ
て再び元のエネルギーを持つように加速されて出射アパ
ーチャ５６から出射する。ここにエネルギーフィルタ部
５４は、図１乃至図３に示した構造を有する。
て、入射電子は減速部５３で数１００ｅＶ程度のエネル
ギーに減速された後、フィルタ部５４において所定のエ
ネルギーを持つもののみが選択され、加速部５５によっ
て再び元のエネルギーを持つように加速されて出射アパ
ーチャ５６から出射する。ここにエネルギーフィルタ部
５４は、図１乃至図３に示した構造を有する。
【００７２】出射アパーチャ５６から出射された電子ビ
ームは、加速器５８によって所望の高エネルギー（例え
ば２００ｋｅＶ程度）まで加速された後、コンデンサレ
ンズ群５９及び対物レンズ６０を介して試料６１へ照射
される。
ームは、加速器５８によって所望の高エネルギー（例え
ば２００ｋｅＶ程度）まで加速された後、コンデンサレ
ンズ群５９及び対物レンズ６０を介して試料６１へ照射
される。
【００７３】図７（ｂ）は、本発明のエネルギーフィル
タを加速器の後段に配置した例を示す。この例では、Ｆ
ＥＧ５１から発射された１ｋｅＶ〜数ｋｅＶ程度の比較
的低いエネルギーの電子ビームは、加速器５８によって
所望の高エネルギー（例えば２００ｅｋＶ程度）まで加
速された後、コンデンサレンズ６２を介して減速型エネ
ルギーフィルタ５７へ入射される。この減速型エネルギ
ーフィルタ５７は、入射アパーチャ５２、減速部５３、
エネルギーフィルタ部５４、加速部５５、出射アパーチ
ャ５６からなる。
タを加速器の後段に配置した例を示す。この例では、Ｆ
ＥＧ５１から発射された１ｋｅＶ〜数ｋｅＶ程度の比較
的低いエネルギーの電子ビームは、加速器５８によって
所望の高エネルギー（例えば２００ｅｋＶ程度）まで加
速された後、コンデンサレンズ６２を介して減速型エネ
ルギーフィルタ５７へ入射される。この減速型エネルギ
ーフィルタ５７は、入射アパーチャ５２、減速部５３、
エネルギーフィルタ部５４、加速部５５、出射アパーチ
ャ５６からなる。
【００７４】この減速型エネルギーフィルタ５７におい
て、入射電子は減速部５３で数１００ｅＶ程度のエネル
ギーに減速された後、エネルギーフィルタ部５４におい
て所定のエネルギーを持つもののみが選択され、加速部
５５によって再び元のエネルギーに加速されて出射アパ
ーチャ５７から出射する。エネルギーフィルタ部５４
は、図１乃至図３に示す構造を有する。
て、入射電子は減速部５３で数１００ｅＶ程度のエネル
ギーに減速された後、エネルギーフィルタ部５４におい
て所定のエネルギーを持つもののみが選択され、加速部
５５によって再び元のエネルギーに加速されて出射アパ
ーチャ５７から出射する。エネルギーフィルタ部５４
は、図１乃至図３に示す構造を有する。
【００７５】出射アパーチャ５６から出射された電子ビ
ームは、コンデンサレンズ群５９及び対物レンズ６０を
介して試料６１へ照射される。
ームは、コンデンサレンズ群５９及び対物レンズ６０を
介して試料６１へ照射される。
【００７６】なお、上記減速型エネルギーフィルタ５７
の減速部５３及び加速部５５は、高エネルギーの電子を
数１００ｅＶ程度のエネルギーに減速し、更に元の高エ
ネルギーに加速することが必要なため、本来の加速器５
８と同様多段加速とするのが好ましい。
の減速部５３及び加速部５５は、高エネルギーの電子を
数１００ｅＶ程度のエネルギーに減速し、更に元の高エ
ネルギーに加速することが必要なため、本来の加速器５
８と同様多段加速とするのが好ましい。
【００７７】上記電子顕微鏡によれば、ＦＥＧ５１から
放射された電子ビームは、加速管を通りすぎて高電圧に
加速されるまでの間にモノクロメータを通過したにも拘
わらず、スリット位置において、Ｘ方向に１回だけしか
フォーカスせず、フォーカス回数が少ないことによっ
て、同種のエネルギーフィルタに比して、クーロン相互
作用によるエネルギーの広がりやビーム径の増大を抑え
ることができる。
放射された電子ビームは、加速管を通りすぎて高電圧に
加速されるまでの間にモノクロメータを通過したにも拘
わらず、スリット位置において、Ｘ方向に１回だけしか
フォーカスせず、フォーカス回数が少ないことによっ
て、同種のエネルギーフィルタに比して、クーロン相互
作用によるエネルギーの広がりやビーム径の増大を抑え
ることができる。
【００７８】また、収差の少ない前記エネルギーフィル
タ１０をモノクロメータとして用いることにより、フィ
ルタを通過したビームの大きさを増大させないで、小さ
いビーム径のままで、試料を照射することができる。
タ１０をモノクロメータとして用いることにより、フィ
ルタを通過したビームの大きさを増大させないで、小さ
いビーム径のままで、試料を照射することができる。
【００７９】以上説明したように、この実施形態のエネ
ルギーフィルタによれば、スリット位置に対して荷電粒
子の軌道、磁場電場の分布が対称形となり、収差がスリ
ット位置の前後でキャンセルされ、収差の発生を低減す
ることが出来る。
ルギーフィルタによれば、スリット位置に対して荷電粒
子の軌道、磁場電場の分布が対称形となり、収差がスリ
ット位置の前後でキャンセルされ、収差の発生を低減す
ることが出来る。
【００８０】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明によるエネルギーフィルタによれば、収差の発生を低
減することが出来る。
明によるエネルギーフィルタによれば、収差の発生を低
減することが出来る。
【図１】この発明によるエネルギーフィルタの一実施形
態を示す全体概念図である。
態を示す全体概念図である。
【図２】前記実施形態の物理的構成を示す模式図であ
る。
る。
【図３】前記実施形態で使用されるウィーンフィルタの
構造を例示する斜視図である。
構造を例示する斜視図である。
【図４】前記実施形態で使用されるエネルギー選択スリ
ット板の正面図である。
ット板の正面図である。
【図５】図５（ａ）は前記エネルギーフィルタを通過す
る電子ビームのＺＸ面での軌道を示す説明図である。図
５（ｂ）は同じく電子ビームのＺＹ面での軌道を示す。
図５（ｃ）は同じく電子ビームの電子分散軌道を示す。
る電子ビームのＺＸ面での軌道を示す説明図である。図
５（ｂ）は同じく電子ビームのＺＹ面での軌道を示す。
図５（ｃ）は同じく電子ビームの電子分散軌道を示す。
【図６】前記スリット板上での電子ビームの形状を示す
模式図である。
模式図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は各々本発明の実施形態の
エネルギーフィルタを組み込んだ電子顕微鏡の構成を示
す模式図である。
エネルギーフィルタを組み込んだ電子顕微鏡の構成を示
す模式図である。
【図８】従来例１のエネルギーフィルタにおける電子ビ
ームの軌道を示す説明図である。
ームの軌道を示す説明図である。
【図９】従来例２のエネルギーフィルタにおける電子ビ
ームの軌道を示す説明図である。
ームの軌道を示す説明図である。
【図１０】従来例３のエネルギーフィルタにおける電子
ビームの軌道を示す説明図である。
ビームの軌道を示す説明図である。
【図１１】従来例４のエネルギーフィルタにおける電子
ビームの軌道を示す説明図である。
ビームの軌道を示す説明図である。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｊ 37/26 Ｈ０１Ｊ 37/26
Claims (9)
- 【請求項１】 特定のエネルギーを持つ荷電粒子のみを
通過させる為に電場と磁場を組み合わせたエネルギーフ
ィルタであって、 当該エネルギーフィルタ内を進行する荷電粒子は、進行
方向に平行なＺ軸及びこれに直交するＸ軸で定まるＺＸ
面内に於いて少なくとも一回収束し、前記Ｚ軸及び、前
記Ｚ軸・Ｘ軸と直交するＹ軸で定まるＺＹ面内に於い
て、前記収束位置で所定値以上の幅を有し、 前記ＺＸ面内における収束位置に、エネルギー選択スリ
ットが配置され、当該エネルギーフィルタは、前記荷電
粒子の軌道が、前記ＺＸ面内に於いてスリット面を境に
して反転する少なくとも一つの第１フィルタ部分と少な
くとも一つの第２フィルタ部分とを備え、第１フィルタ
部分と第２フィルタ部分との長さがほぼ等しいエネルギ
ーフィルタ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のエネルギーフィルタで
あって、磁場及び電場の分布は、光軸に沿ったエネルギ
ーフィルタの中心位置を含むＸＹ面を対称面として面対
称を有し、前記荷電粒子の軌道は、前記ＺＸ面内に於い
て、光軸上の前記エネルギーフィルタ中心位置を中心に
１８０°回転対称を有する。 - 【請求項３】 特定のエネルギーを持つ荷電粒子のみを
通過させる為に電場と磁場を組み合わせたエネルギーフ
ィルタであって、 当該エネルギーフィルタ内を進行する荷電粒子は、進行
方向に平行なＺ軸及びこれに直交するＸ軸で定まるＺＸ
面内に於いて少なくとも一回収束し、前記Ｚ軸及び、前
記Ｚ軸・Ｘ軸と直交するＹ軸で定まるＺＹ面内に於い
て、前記収束位置で所定値以上の幅を有し、 前記ＺＸ面内における収束位置に、エネルギー選択スリ
ットが配置され、当該エネルギーフィルタは、前記荷電
粒子の軌道が、前記ＺＸ面内に於いてスリット面を境に
して反転する少なくとも一つの第１フィルタ部分と少な
くとも一つの第２フィルタ部分とを備え、各フィルタ部
分の長さは、前記荷電粒子が第１フィルタ部分を進む際
に発生する収差と、第２フィルタ部分を進む際に発生す
る収差とが相互にうち消し合うように設定されるエネル
ギーフィルタ。 - 【請求項４】 請求項１又は３に記載のエネルギーフィ
ルタであって、 光軸に沿って配置されたほぼ同じ長さを有する一つの第
１フィルタ部分と一つの第２フィルタ部分とを有し、前
記荷電粒子は、ＺＸ面内に於いて当該第１フィルタ部分
と第２フィルタ部分との間で一回収束する。 - 【請求項５】 請求項４に記載のエネルギーフィルタで
あって、 荷電粒子ビームは、前記ＺＹ面内に於いて、エネルギー
フィルタ全長に亘ってほぼ平行ビームを形成するもの。 - 【請求項６】 請求項１、２又は４に記載のエネルギー
フィルタであって、 荷電粒子ビームは、前記ＺＸ面内及びＺＹ面内に於ける
縦断面形状がフィルタ入り口においてほぼ平行ビームを
形成するもの。 - 【請求項７】 請求項１乃至４に記載の何れかのエネル
ギーフィルタであって、 間隔を置いて配置される複数のウィーンフィルタを含
み、各ウィーンフィルタは、一様な電場及び磁場をそれ
ぞれの内部に生成するもの。 - 【請求項８】 請求項１乃至５に記載の何れかのエネル
ギーフィルタを試料より電子銃側に配置した電子顕微
鏡。 - 【請求項９】 請求項８に記載の電子顕微鏡であって、
前記エネルギーフィルタの直前に配置されたレンズ又は
レンズ群は、当該エネルギーフィルタへ入射する電子ビ
ームが、エネルギーフィルタ入り口において平行ビーム
を形成するように調整されているもの。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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