JP2501659B2 - 多段加速方式電界放射形電子顕微鏡 - Google Patents
多段加速方式電界放射形電子顕微鏡Info
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- JP2501659B2 JP2501659B2 JP2325992A JP32599290A JP2501659B2 JP 2501659 B2 JP2501659 B2 JP 2501659B2 JP 2325992 A JP2325992 A JP 2325992A JP 32599290 A JP32599290 A JP 32599290A JP 2501659 B2 JP2501659 B2 JP 2501659B2
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- acceleration
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は多段加速方式電界放射形電子顕微鏡に係り、
特に、電子引出電圧や加速電圧などの動作条件が変わっ
ても電子光学特性がほぼ一定に保たれ、明るい像が得ら
れる多段加速方式電界放射形電子顕微鏡に関するもので
ある。
特に、電子引出電圧や加速電圧などの動作条件が変わっ
ても電子光学特性がほぼ一定に保たれ、明るい像が得ら
れる多段加速方式電界放射形電子顕微鏡に関するもので
ある。
従来技術とその問題点を第１図により説明する。これ
は、３段加速方式電界放射形電子銃を備えた例である
〔“Physical Review B"Vol 25,No.11,1982,pp.6799−6
804参照〕。第１図において、１は多段加速管、２は電
子銃部、３は中間室部、４はコンデンサ部、５は偏向コ
イル、６はコンデンサレンズ、７及び８はイオンポン
プ、９はバルブ、10は電界放射陰極、11は電子引出電
極、12〜14は加速電極、15〜17は外周保護電極、18及び
19は差動排気絞り、20は高圧トランス、21は電子引出電
源、23はフラッシング電源、24は中継トランス、25は加
速電源、26は基準抵抗、27は加速電圧安定化回路、28及
び29は高圧ケーブル、31〜33は分割抵抗である。電子銃
部２に印加される高圧電源は、高圧トランス20、電子引
出電源21、フラッシング電源23から成り、高圧ケーブル
28及び29を介して電子銃部に接続される。電界放射陰極
10に印加される加速電圧V0は、分割抵抗31〜33を通して
接地されている。従って、加速電極12〜14には各分割抵
抗の比に応じて分割された電圧が印加される。電子引出
電極11には電子引出電源21からの電子引出電圧V1が印加
される。
は、３段加速方式電界放射形電子銃を備えた例である
〔“Physical Review B"Vol 25,No.11,1982,pp.6799−6
804参照〕。第１図において、１は多段加速管、２は電
子銃部、３は中間室部、４はコンデンサ部、５は偏向コ
イル、６はコンデンサレンズ、７及び８はイオンポン
プ、９はバルブ、10は電界放射陰極、11は電子引出電
極、12〜14は加速電極、15〜17は外周保護電極、18及び
19は差動排気絞り、20は高圧トランス、21は電子引出電
源、23はフラッシング電源、24は中継トランス、25は加
速電源、26は基準抵抗、27は加速電圧安定化回路、28及
び29は高圧ケーブル、31〜33は分割抵抗である。電子銃
部２に印加される高圧電源は、高圧トランス20、電子引
出電源21、フラッシング電源23から成り、高圧ケーブル
28及び29を介して電子銃部に接続される。電界放射陰極
10に印加される加速電圧V0は、分割抵抗31〜33を通して
接地されている。従って、加速電極12〜14には各分割抵
抗の比に応じて分割された電圧が印加される。電子引出
電極11には電子引出電源21からの電子引出電圧V1が印加
される。
このとき、多段加速管１内に形成される静電レンズの
特性は、全加速電圧が低い（100kV〜200kV）場合は、電
界放射陰極10と初段の加速電極12の間にかかる初段加速
電圧V2と電子引出電圧V1との比V2/V1でほぼ決定され
る。電界放射陰極10は、活性化のための熱処理を検鏡の
たびにフラッシング電源23を用いて行う必要があるが、
それによって僅かずつ先端の曲率半径が大きくなる。こ
のため、同じ総電界放射電流を得るためには、電子引出
電圧V1を少しずつ増加させていく必要がある。また加速
電圧V0は、検鏡の条件や試料との関係で変わることがあ
る。電子引出電圧V1や加速電圧V0が変わると、静電レン
ズ特性を表すパラメータV2/V1の値が変わり、仮想光源
の位置や収差の大きさなどの電子光学特性を一定に保つ
ことができないことになる。特に電子引出電圧V1が増加
したり、加速電圧V0が小さくなると、V2/V1の値が減少
して静電レンズ作用が弱まるため、多段加速管１内で電
子ビームが広がる。多段加速方式では、電子引出電極11
と差動排気絞り18,19の間の距離が長いことから、電子
ビームを平行に近い状態で使用しないと、差動排気絞り
18,19を通過する電子総量が大幅に減少してしまう。電
子引出電圧V1の使用可能範囲は3kV〜7kVであるが、平行
に近い電子ビームが形成される範囲は0.5kV程度に過ぎ
ない。このため、電子引出電圧V1が0.5kV変わるたびに
電界放射陰極10と電子引出電極11の距離を変えて、平行
に近い電子ビームが得られるように調整する必要があ
る。
特性は、全加速電圧が低い（100kV〜200kV）場合は、電
界放射陰極10と初段の加速電極12の間にかかる初段加速
電圧V2と電子引出電圧V1との比V2/V1でほぼ決定され
る。電界放射陰極10は、活性化のための熱処理を検鏡の
たびにフラッシング電源23を用いて行う必要があるが、
それによって僅かずつ先端の曲率半径が大きくなる。こ
のため、同じ総電界放射電流を得るためには、電子引出
電圧V1を少しずつ増加させていく必要がある。また加速
電圧V0は、検鏡の条件や試料との関係で変わることがあ
る。電子引出電圧V1や加速電圧V0が変わると、静電レン
ズ特性を表すパラメータV2/V1の値が変わり、仮想光源
の位置や収差の大きさなどの電子光学特性を一定に保つ
ことができないことになる。特に電子引出電圧V1が増加
したり、加速電圧V0が小さくなると、V2/V1の値が減少
して静電レンズ作用が弱まるため、多段加速管１内で電
子ビームが広がる。多段加速方式では、電子引出電極11
と差動排気絞り18,19の間の距離が長いことから、電子
ビームを平行に近い状態で使用しないと、差動排気絞り
18,19を通過する電子総量が大幅に減少してしまう。電
子引出電圧V1の使用可能範囲は3kV〜7kVであるが、平行
に近い電子ビームが形成される範囲は0.5kV程度に過ぎ
ない。このため、電子引出電圧V1が0.5kV変わるたびに
電界放射陰極10と電子引出電極11の距離を変えて、平行
に近い電子ビームが得られるように調整する必要があ
る。
従来の多段加速方式電界放射形電子顕微鏡には上述の
ような問題点があり、このため電子銃の電子光学系の調
整をしばしば行う必要があり、操作性及び性能の安定性
の面で大きな問題となっていた。
ような問題点があり、このため電子銃の電子光学系の調
整をしばしば行う必要があり、操作性及び性能の安定性
の面で大きな問題となっていた。
本発明の目的は、上記した従来技術での問題点を解決
し、電子引出電圧や加速電圧などの電子銃動作条件が変
わっても電子光学特性をほぼ一定に保ち、明るい像を得
ることのできる多段加速方式電界放射形電子顕微鏡を提
供することにある。
し、電子引出電圧や加速電圧などの電子銃動作条件が変
わっても電子光学特性をほぼ一定に保ち、明るい像を得
ることのできる多段加速方式電界放射形電子顕微鏡を提
供することにある。
本発明の特徴は、上記目的を達成するために、多段加
速方式の電界放射形電子顕微鏡において、上記電界放射
陰極に印加する電圧を一定に保持すると共に、上記電子
引出電極に印加する電圧の変化に応じて上記加速電極に
印加する電圧を修正する手段を備えた構成とすることに
ある。
速方式の電界放射形電子顕微鏡において、上記電界放射
陰極に印加する電圧を一定に保持すると共に、上記電子
引出電極に印加する電圧の変化に応じて上記加速電極に
印加する電圧を修正する手段を備えた構成とすることに
ある。
本発明の第１の実施例を第２図に示す。中継トランス
24内に初段加速電源22が設置されており、この22と加速
電源25とを直列的に接続し、両電源から供給される高電
圧の和を加速電圧V0として電界放射陰極10に印加する。
装置の構成をさらに詳細に説明する。照射系は、電子銃
部２と中間室部３とコンデンサ部４とから構成されてお
り、それぞれ10-8Pa,10-6Pa,10-4Paに、イオンポンプ7,
8等の真空ポンプで排気されている。多段加速管１は、
円筒状セラミック部材をコバール製スペーサを介して３
段に重ねた耐真空構造のもので、内側には電子引出電極
11及び加速電極12〜14が、外側には外周保護電極15〜17
が、電極間には分割抵抗32,33が取り付けられている。
電界放射陰極10は、多段加速管１の上端のフランジに取
り付けられている。また多段加速管１の外側は、放電防
止のため、フレオン等高絶縁ガス雰囲気となっている。
24内に初段加速電源22が設置されており、この22と加速
電源25とを直列的に接続し、両電源から供給される高電
圧の和を加速電圧V0として電界放射陰極10に印加する。
装置の構成をさらに詳細に説明する。照射系は、電子銃
部２と中間室部３とコンデンサ部４とから構成されてお
り、それぞれ10-8Pa,10-6Pa,10-4Paに、イオンポンプ7,
8等の真空ポンプで排気されている。多段加速管１は、
円筒状セラミック部材をコバール製スペーサを介して３
段に重ねた耐真空構造のもので、内側には電子引出電極
11及び加速電極12〜14が、外側には外周保護電極15〜17
が、電極間には分割抵抗32,33が取り付けられている。
電界放射陰極10は、多段加速管１の上端のフランジに取
り付けられている。また多段加速管１の外側は、放電防
止のため、フレオン等高絶縁ガス雰囲気となっている。
電源系は、電子線を加速するための負の高電圧を発生
させる高圧トランス20と、電子引出電源21や初段加速電
源22などを浮かせるための中継トランス24とから成り立
っている。加速電源25および初段加速電源22とで作ら
れ、基準抵抗26及び安定化回路27によって安定化された
合計加速電圧V0は、高圧ケーブル29を経て電界放射陰極
10に印加される。フラッシング電源23は電界放射陰極10
のフィラメントの両端に接続される。電子引出電源21と
初段加速電源22はそれぞれ電界放射陰極10に対し正の高
電圧V1（３〜7kV）,V2（20〜60kV）を発生してそれぞれ
の電極11,12に印加される。加速電極14は鏡体を介して
接地されており、加速電極13には、（V0−V2）の電圧が
分割抵抗32,33の抵抗比に応じて分割されて印加され
る。
させる高圧トランス20と、電子引出電源21や初段加速電
源22などを浮かせるための中継トランス24とから成り立
っている。加速電源25および初段加速電源22とで作ら
れ、基準抵抗26及び安定化回路27によって安定化された
合計加速電圧V0は、高圧ケーブル29を経て電界放射陰極
10に印加される。フラッシング電源23は電界放射陰極10
のフィラメントの両端に接続される。電子引出電源21と
初段加速電源22はそれぞれ電界放射陰極10に対し正の高
電圧V1（３〜7kV）,V2（20〜60kV）を発生してそれぞれ
の電極11,12に印加される。加速電極14は鏡体を介して
接地されており、加速電極13には、（V0−V2）の電圧が
分割抵抗32,33の抵抗比に応じて分割されて印加され
る。
以上の構成において、電子引出電圧V1によって電界放
射陰極10から引出された電子線は、電子引出電極11の電
極孔を出て、加速電極12〜14で所定のエネルギーまで加
速される。差動排気絞り18,19を通過した電子線は、偏
向コイル５、コンデンサレンズ６を通って試料を照射す
る。このとき、電子銃の電子光学特性は、初段加速電圧
V2と電子引出電圧V1の比V2/V1でほぼ決められる。
射陰極10から引出された電子線は、電子引出電極11の電
極孔を出て、加速電極12〜14で所定のエネルギーまで加
速される。差動排気絞り18,19を通過した電子線は、偏
向コイル５、コンデンサレンズ６を通って試料を照射す
る。このとき、電子銃の電子光学特性は、初段加速電圧
V2と電子引出電圧V1の比V2/V1でほぼ決められる。
そこで、本実施例では加速電源25と初段加速電源22と
を直列的に接続し、両電源から供給する高電圧の和を加
速電圧V0として電界放射陰極10に印加し、初段加速電極
12には加速電源25から供給する電圧（V0−V2）を印加す
る。また、加速電圧の安定化は、電源22と25の合計電圧
部に基準抵抗26を接続し、高電圧安定化回路27の出力を
加速電源25に負帰還することによって行われる。電子引
出電源21と初段加速電源22は、例えばそれぞれのトラン
スの１次側を連動して制御する等の方法で連動可能に構
成されているため、電子引出電圧V1の変化に応じて生じ
る初段加速電圧V2の変化分は、加速電源25の出力電圧の
変化によって打ち消され、合計加速電圧V0は一定とな
り、もちろんV2/V1の比も一定となる。これにより、高
い精度で電子光学特性を一定に保つことが可能となる。
を直列的に接続し、両電源から供給する高電圧の和を加
速電圧V0として電界放射陰極10に印加し、初段加速電極
12には加速電源25から供給する電圧（V0−V2）を印加す
る。また、加速電圧の安定化は、電源22と25の合計電圧
部に基準抵抗26を接続し、高電圧安定化回路27の出力を
加速電源25に負帰還することによって行われる。電子引
出電源21と初段加速電源22は、例えばそれぞれのトラン
スの１次側を連動して制御する等の方法で連動可能に構
成されているため、電子引出電圧V1の変化に応じて生じ
る初段加速電圧V2の変化分は、加速電源25の出力電圧の
変化によって打ち消され、合計加速電圧V0は一定とな
り、もちろんV2/V1の比も一定となる。これにより、高
い精度で電子光学特性を一定に保つことが可能となる。
本発明の第２の実施例を第３図により説明する。
電源部の構成は、第１加速電源45と第２加速電源42と
を直列に配置し、合計電圧V0を電界放射陰極10に印加す
ると共に分割抵抗31に接続する。同時に、合計電圧部か
ら基準抵抗26、加速電圧安定化回路27を通して第１加速
電源45に負帰還する。第２加速電圧V2ndは、電界放射陰
極10と第２加速電極13の間に印加され、初段加速電極12
には分割抵抗31,32の抵抗の比に応じた電圧が分割印加
される。第２加速電源42は第１の実施例と同様に電子引
出電源21に連動しており、このため、電子引出電圧V1の
変化に応じて生じた第２加速電圧V2ndの変化分は、第１
加速電源45に負帰還されて補償される。
を直列に配置し、合計電圧V0を電界放射陰極10に印加す
ると共に分割抵抗31に接続する。同時に、合計電圧部か
ら基準抵抗26、加速電圧安定化回路27を通して第１加速
電源45に負帰還する。第２加速電圧V2ndは、電界放射陰
極10と第２加速電極13の間に印加され、初段加速電極12
には分割抵抗31,32の抵抗の比に応じた電圧が分割印加
される。第２加速電源42は第１の実施例と同様に電子引
出電源21に連動しており、このため、電子引出電圧V1の
変化に応じて生じた第２加速電圧V2ndの変化分は、第１
加速電源45に負帰還されて補償される。
このとき、初段加速電極12に印加される初段加速電圧
V2は V2＝V2ndR31/（R31＋R32） となる。初段加速電圧V2の値、または第２加速電圧V2nd
の値のうち少なくとも一方は、電子引出電圧V1の６〜15
倍であることが必要である。また、初段加速電極12が実
質的にレンズ作用に寄与しない構造であれば、第２加速
電圧V2ndと電子引出電圧V1の比は V2nd/V1＝２×（６〜15） とすればよいことは容易に類推できる。
V2は V2＝V2ndR31/（R31＋R32） となる。初段加速電圧V2の値、または第２加速電圧V2nd
の値のうち少なくとも一方は、電子引出電圧V1の６〜15
倍であることが必要である。また、初段加速電極12が実
質的にレンズ作用に寄与しない構造であれば、第２加速
電圧V2ndと電子引出電圧V1の比は V2nd/V1＝２×（６〜15） とすればよいことは容易に類推できる。
第３図実施例によれば、200kV以上の高電圧電子顕微
鏡においても、電子銃の電子光学特性を一定に保つこと
ができる。
鏡においても、電子銃の電子光学特性を一定に保つこと
ができる。
本発明によれば、多段加速方式電界放射形電子銃の電
子光学特性を、電子引出電圧や加速電圧などの動作条件
が変わっても、高い精度で一定に保つことができ、明る
さや軸合わせなど最適の条件を一度設定すれば、従来よ
りも広い範囲の電子引出電圧において同じ条件を維持さ
せることが可能となり、操作性、性能安定性及び作業効
率が飛躍的に向上する。
子光学特性を、電子引出電圧や加速電圧などの動作条件
が変わっても、高い精度で一定に保つことができ、明る
さや軸合わせなど最適の条件を一度設定すれば、従来よ
りも広い範囲の電子引出電圧において同じ条件を維持さ
せることが可能となり、操作性、性能安定性及び作業効
率が飛躍的に向上する。
第１図は従来例の照射系の縦断面と電源部構成を示す
図、第２図、第３図はそれぞれ本発明実施例の照射系の
縦断面と電源部構成を示す図である。 ＜符号の説明＞ １……多段加速管、２……電子銃部 ３……中間室部、４……コンデンサ部 ５……偏向コイル、６……コンデンサレンズ 7,8……イオンポンプ、９……バルブ 10……電界放射陰極、11……電子引出電極 12〜14……加速電極 15〜17……外周保護電極 18,19……差動排気絞り 20……高圧トランス、21……電子引出電源 22,42……初段加速電源、23……フラッシング電源 24……中継トランス 25,45……加速電源 26……基準抵抗 27……加速電圧安定化回路 28,29……高圧ケーブル 30〜35……分割抵抗
図、第２図、第３図はそれぞれ本発明実施例の照射系の
縦断面と電源部構成を示す図である。 ＜符号の説明＞ １……多段加速管、２……電子銃部 ３……中間室部、４……コンデンサ部 ５……偏向コイル、６……コンデンサレンズ 7,8……イオンポンプ、９……バルブ 10……電界放射陰極、11……電子引出電極 12〜14……加速電極 15〜17……外周保護電極 18,19……差動排気絞り 20……高圧トランス、21……電子引出電源 22,42……初段加速電源、23……フラッシング電源 24……中継トランス 25,45……加速電源 26……基準抵抗 27……加速電圧安定化回路 28,29……高圧ケーブル 30〜35……分割抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小笹 進 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 松田 強 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 木村 力 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日 立製作所那珂工場内 (72)発明者 長我部 信行 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭50−11576（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】電界放射陰極と、この陰極から電子を電界
放射させる電子引出電極と、この電子引出電極に設けら
れた小孔から出た電子線を加速する２段以上の加速電極
とを有する電子顕微鏡において、上記電界放射陰極と接
地部間に直列接続された陰極側加速電源と接地側加速電
源とを有し、上記陰極側加速電源と接地側加速電源との
接続点を上記加速電極の一つに接続し、上記陰極側加速
電源の電圧を上記電子引出電極に印加する電圧の変化に
連動して制御すると共に、上記接地側加速電源の電圧を
上記電界放射陰極と接地部間に印加する電圧が一定に保
持されるように制御することを特徴とする多段加速方式
電界放射形電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2325992A JP2501659B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 多段加速方式電界放射形電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2325992A JP2501659B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 多段加速方式電界放射形電子顕微鏡 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58224095A Division JPH0766772B2 (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 多段加速方式電界放射形電子顕微鏡 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5227095A Division JPH06260123A (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 多段加速方式電界放射形電子線加速装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03184249A JPH03184249A (ja) | 1991-08-12 |
| JP2501659B2 true JP2501659B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=18182894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2325992A Expired - Lifetime JP2501659B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 多段加速方式電界放射形電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2501659B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5431784B2 (ja) * | 1973-05-31 | 1979-10-09 |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2325992A patent/JP2501659B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03184249A (ja) | 1991-08-12 |
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