JP2008293977A - モノクロメータおよびモノクロメータを備えた放射源 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】望ましいエネルギー幅(7)の荷電粒子を選別するための選別アパーチャー(6)の面(5)に散乱(4)を作成するための静電偏向フィールド(2’,3’)を備えた、少なくとも1つの第1の偏向エレメント(2,3)と、前記少なくとも1つの第1の偏向フィールド(2’,3’)の散乱(4)を打ち消す、静電偏向フィールド(8’,9’)を備えた、少なくとも1つの第2の偏向エレメント(8,9)とを有する、荷電粒子光学のための、特に、電子顕微鏡使用のためのモノクロメータに関する。
【選択図】図7
Description
後者の観点では、ファクター7での多重光源エリアの拡大は、最悪ケースとして述べられている。しかし、ローズのシステムでは、ファクター60での多重光源の拡大が最悪ケースとして述べられている(前記文献のページ148)。
R1=R=2U/Φ1第1偏向エレメントの曲がりの半径
Rは、その長さが第1の偏向エレメントの曲がりの半径の単位で測定されたことを示している。
R2 第2の偏向エレメントの曲がりの半径
Φ1 2極子フィールドのフィールド強さ
Φ2 4極子フィールドのフィールド強さ
U カソードと軸の間のポテンシャルの差−好ましくはモノクロメータ全体において一定
フィールド・コンポーネントΦ1(2極子)の強さとΦ2(4極子)の強さ、偏向エレメントの弧の半径と弧の角度、およびそれ故偏向エレメントの弧の長さとフィールド・フリー・スペイス、の選択を介して、その軌道には、正確に影響を与えることができる。要求と釣り合いのとれた、すなわち、焦点が作成され、しかも、システムが結局偏向のないものである、モノクロメータの全数の自由度を得ることができる。一つの偏向器の2極子と4極子の強さが概略一定となるように選択されたとき、上記の表に記載されたように自由度を概略手に入れられる。フィールド・コンポーネントΦ1とΦ2(更に、選択されるコンポーネントの可能性もある)は、φ+>Uとなる軸およびφ−>Uとなる軸の両方のサイドにおいて、カールの学位論文61頁の式(5.4)に相当する面φ=一定を決定することにより、偏向エレメントの電極面を作成する。それで、これらの静電電位φ+及びφ−は、金属の偏向エレメントに持ち込まれなければならない。
2,3 偏向エレメント
2’,3’ 偏向フィールド
4 散乱
4’ 散乱の除去
5 選別アパーチャーの面
5’ モノクロメータの対称面
6 選別アパーチャー
7 望ましいエネルギー幅
8,9 偏向エレメント
8’,9’ 偏向フィールド
10 望ましいエネルギー幅の点焦点
10’ 点焦点(最小エネルギー)
10" 点焦点(最大エネルギー)
11 Xαの零交差(零クロッシング)
12 Yβの零交差
13 反転ポイント
14 偏向軌道
15 荷電粒子Yβの軌道曲線の変化
16 モノクロメータの入り口
16’ モノクロメータの出口
17 放射源
X,Y,Z 空間座標、ここで、光軸EはZ軸に相当し、XとYはそれに垂直な面を提供し、そこで荷電粒子XαとYβが偏向される。
E−dE 最小エネルギーの荷電粒子の軸偏向
E+dE 最大エネルギーの荷電粒子の軸偏向
E’ 光軸上の位置
Es モノクロメータの入り口における光軸
EA モノクロメータの出口における光軸
A 光軸に対する荷電粒子の偏向
α モノクロメータの入り口における、Xセクションの荷電粒子の、光軸に対する偏向軌道の角度
β モノクロメータの入り口における、Yセクションの荷電粒子の、光軸に対する偏向軌道の角度
Xα α=max、β=0であるXセクションの荷電粒子
Yβ α=0,β=maxであるYセクションの荷電粒子
θ 弧形状の偏向エレメントの弧の角度
φ+,φ− 偏向エレメントの電極の電位
18 ビーム軌道
19 仮想入口交差(クロスオーバー)
20 仮想出口交差
21 静電レンズ
22 アパーチャー
23 放射源の粒子流
23’ レンズおよびアパーチャーによって制御、制限された粒子流
24 内側電極
25 外側電極
26,26’ 内側電極の切り取られた円錐面(切り取られた円錐の縦の面からの部分として)
27,27’ 外側電極の切り取られた円錐面(切り取られた円錐の縦の面からの部分として)
28 零電位の面
28’ ギャップ
29 従来技術のスリット・アパーチャー
29’,29" スリット・アパーチャーの縦のリミット
30 垂直交差(クロス)セクションのビーム
31 望ましいエネルギーの線焦点
31’ 線焦点(過度に小さいエネルギー)
31" 線焦点(過度に大きいエネルギー)
32 従来技術のイメージ
a スリット・アパーチャーの狭い部分
b スリット・アパーチャーの広い部分
33 明るいイメージ・エリア
34 暗いイメージ・エリア
35 電極を製作する際の回転軸
36,36’ 軸(E)に垂直な、偏向エレメントの面
37,37’,37" 等電位線(または面)
37 零電位(抽出器電位)
37’ 正の電位
37" 負の電位
38 内側電極の正の電位
38’ 正の偏差
38" 負の偏差
39 外側電極の負の電位
39’ 正の偏差
39" 負の偏差
Claims (21)
- 望ましいエネルギー幅(7)の荷電粒子を選別するための選別アパーチャー(6)の面(5)に散乱(4)を作成するための静電偏向フィールド(2’,3’)を備えた、少なくとも1つの第1の偏向エレメント(2,3)と、
前記少なくとも1つの第1の偏向フィールド(2’,3’)の散乱(4)を打ち消す静電偏向フィールド(8’,9’)を備えた、少なくとも1つの第2の偏向エレメント(8,9)と、を有する、荷電粒子光学のための、特に、電子顕微鏡使用のためのモノクロメータにおいて、
前記偏向エレメント(2,3,8,9)は球形以外のデザインを有し、
或るエネルギーの荷電粒子(Xα,Yβ)が前記選別アパーチャー(6)の面(5)において排他的に点フォーカスされるように、異なるセクション(X,Y)においてそれぞれの角度で放射源(17)のイメージに仮想的に入る前記荷電粒子(Xα,Yβ)が、異なってフォーカスされるような電位(φ+,φ−)が、それらの電極(24,25)には与えられる、
なぜなら、前記異なるセクション(X,Y)の荷電粒子(Xα,Yβ)の偏向(A)の零交差(11,12)が、光軸(E)上の同じ位置(E’)でのみ出会うからである、
ことを特徴とする、モノクロメータ。 - 前記偏向エレメント(2,3,8,9)の偏向フィールド(2’,3’,8’,9’)が、前記選別アパーチャー(6)の前記面(5)において異なるセクション(X,Y)の荷電粒子(Xα,Yβ)の偏向(A)の零交差(11,12)のためを除き、モノクロメータ(1)において更なるフォーカスが無いように、設計される、
請求項1記載のモノクロメータ。 - 偏向フィールド(2,3,8,9)が、偏向軌道(14)の軸(E)を介して中間の零交差(11)でもってX方向の荷電粒子(Xα)の偏向(A)において反転ポイント(13)を引き起こすが、
X方向に対し垂直に延びるY方向では、選別アパーチャー(6)のエリアの光軸(E,z)を通る唯一の零交差(12)でもって軌道曲線(15)の変化を引き起こすだけ、となるように偏向エレメント(2,3,8,9)が設計される、
請求項1記載のモノクロメータ。 - 偏向エレメント(2,3,8,9)の電極(24,25)はトロイドの部分として設計され、
前記部分の面(26,26’,27,27’)は、
直交し、Z軸に沿って曲がる座標空間(X,Y,Z)のXZセクションに対し対称に延び、なおZ軸がモノクロメータの光軸(E)に相当し、かつ、
前記部分の面(26,26’,27,27’)は、如何なる位置でもZ軸から同じ距離間隔を有し、かつ、
前記部分の面(26,26’,27,27’)は、前記電極(24,25)によって形成される2極子が多極子によって重畳されるように、直線とは異なる形をXYセクションに有し、
ここで、電極(24,25)の面(26,26’,27,27’)が、前記モノクロメータ(1)によって引き起こされるアパーチャー収差が多極子によって補償できるように設計される、
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載のモノクロメータ。 - 前記多極子が4極子である、請求項4記載のモノクロメータ。
- 前記多極子が6極子である、請求項4記載のモノクロメータ。
- 前記電極(24,25)の表面が曲がっている、請求項4ないし6いずれか1項記載のモノクロメータ。
- 前記電極(24,25)が、切り取られた円錐の部分の形の表面を有している、請求項4ないし6いずれか1項記載のモノクロメータ。
- 前記電極の表面どうしが、2つのV字型を形成し、その先端は同じ方向を向いている、請求項8記載のモノクロメータ。
- 前記電極の表面どうしが、2つのV字型を形成し、その開口が互いに向き合っている、請求項8記載のモノクロメータ。
- 前記モノクロメータは前記面(5’)に対し対称の設計であり、この対称面(5’)は前記選別アパーチャーの面(5)に相当する、請求項1ないし10いずれか1項記載のモノクロメータ。
- 前記モノクロメータの光軸(E)は、実質的に閉じたループの形をしている、請求項1ないし11いずれか1項記載のモノクロメータ。
- 前記モノクロメータの出口(16’)における光軸(EA)が、前記モノクロメータの入り口(16)の光軸(Es)の延長に相当する、請求項1ないし12いずれか1項記載のモノクロメータ。
- 前記モノクロメータの形状が、実質的にΩの形をしている、請求項13記載のモノクロメータ。
- 前記Ωの形状が、前記選別アパーチャー(6)の上流で2つの偏向エレメント(2,3)および前記選別アパーチャー(6)の下流で2つの偏向エレメント(8,9)によって形作られ、
ここで、前記偏向エレメント(2,3,8,9)は各々、120°と150°の間の角度を有する、円形の弧の偏向軌道(14)を有している、請求項14記載のモノクロメータ。 - 前記偏向エレメント(2,9)は、前記モノクロメータ(1)がスイッチオフしたとき、荷電粒子(Xα,Yβ)が前記モノクロメータ(1)の出口(16’)における光軸(EA)に沿って移動するような、前記モノクロメータ(1)の入力軸と出力軸(Es,EA)の方向のビーム軌道(18)を有している、請求項13ないし15いずれか1項記載のモノクロメータ。
- 前記モノクロメータ(1)の仮想入口クロスオーバー(19)と仮想出口クロスオーバー(20)とが、その対称面(5’)で一致する、請求項12ないし16いずれか1項記載のモノクロメータ。
- 前記電極(24,25)が、前記軸(E)に平行に方向付けられた、引き出し電位のプレート(28)によって外部的にシールドされている、請求項1ないし17いずれか1項記載のモノクロメータ。
- 前記軸(E)に対し垂直に方向付けられた電極の面(36,36’)において、前記電極(24,25)は荷電粒子流のための開口を有した、引き出し電位のシールド・プレートを有している、請求項1ないし18いずれか1項記載のモノクロメータ。
- 前記電極(24,25)は、荷電粒子流のための開口軌道を備えた、引き出し電位の箱形シールドを有している、請求項18または19記載のモノクロメータ。
- 静電レンズ(21)とアパーチャー(22)を備えた放射源(17)がモノクロメータ(1)の上流に配置されている、
ここで、前記静電レンズは前記放射源(17)の仮想イメージを作成し、前記イメージは前記モノクロメータの入口(16)の下流にある、請求項1ないし20いずれか1項記載のモノクロメータ。
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