JP2651154B2 - 電子線ホログラフィ装置 - Google Patents
電子線ホログラフィ装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H5/00—Holographic processes or apparatus using particles or using waves other than those covered by groups G03H1/00 or G03H3/00 for obtaining holograms; Processes or apparatus for obtaining an optical image from them
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
- H01J2237/151—Electrostatic means
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- H01J2237/22—Treatment of data
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子線ホログラフィ装置に係り、特に、電子
線の位相分布を３次元的に高精度かつ迅速に測定可能と
することを図った電子線ホログラフィ装置に関する。
線の位相分布を３次元的に高精度かつ迅速に測定可能と
することを図った電子線ホログラフィ装置に関する。
電子線スプリッタの機能を有する電子線バイプリズム
を装着した電子顕微鏡による２光束タイプの電子線ホロ
グラフィ法で作られるホログラムの模式図を第10図に示
す。これは基本的には等間隔の直線干渉縞模様である
が、試料、電界、もしくは磁界の存在によって電子線の
位相が変化するため、ホログラムのうち、そこに対応す
る部分では縞模様に基本縞からのズレを生じる。このズ
レは、電子線の位相の変化量に比例しているので、縞の
ズレを読み取ることによって、電子線の位相分布地図を
得ることができる。
を装着した電子顕微鏡による２光束タイプの電子線ホロ
グラフィ法で作られるホログラムの模式図を第10図に示
す。これは基本的には等間隔の直線干渉縞模様である
が、試料、電界、もしくは磁界の存在によって電子線の
位相が変化するため、ホログラムのうち、そこに対応す
る部分では縞模様に基本縞からのズレを生じる。このズ
レは、電子線の位相の変化量に比例しているので、縞の
ズレを読み取ることによって、電子線の位相分布地図を
得ることができる。
そのために従来は、特開昭59−210472に記載のよう
に、ホログラムと同一ピッチの直線状縞模様を重ねるこ
とによって、モアレの原理を用い、等位相線を視覚化す
るという方法が用いられてきた。このようにして求めた
位相分布は、２π間隔で描いた等位相線の分布図であ
る。よって、このような位相分布図から２π以下の精度
で位相分布を知ろうとする時には、適当な方法でモアレ
縞間を補間しなければならないが、その精度は十分であ
るとは言えないのが現状である。なぜならば、干渉縞模
様の明暗分布は様々な理由により、電子線の振幅分布だ
けでなく、電子線の振幅分布によっても影響され、正確
に位相分布のみを反映していないためである。また、こ
の方法では、モアレ縞模様の他に基本直線縞が残り、ノ
イズとなっていた。さらに、位相分布を等位相線図とし
て表わしただけでは、位相の凹凸を区別することができ
ない等の問題点があった。
に、ホログラムと同一ピッチの直線状縞模様を重ねるこ
とによって、モアレの原理を用い、等位相線を視覚化す
るという方法が用いられてきた。このようにして求めた
位相分布は、２π間隔で描いた等位相線の分布図であ
る。よって、このような位相分布図から２π以下の精度
で位相分布を知ろうとする時には、適当な方法でモアレ
縞間を補間しなければならないが、その精度は十分であ
るとは言えないのが現状である。なぜならば、干渉縞模
様の明暗分布は様々な理由により、電子線の振幅分布だ
けでなく、電子線の振幅分布によっても影響され、正確
に位相分布のみを反映していないためである。また、こ
の方法では、モアレ縞模様の他に基本直線縞が残り、ノ
イズとなっていた。さらに、位相分布を等位相線図とし
て表わしただけでは、位相の凹凸を区別することができ
ない等の問題点があった。
ホログラムから電子線の位相分布を求めるもう一つの
方法として、応用物理53巻８号（1984）664頁に記載の
ように、光学干渉計を用いる方法がある。この方法で
は、モアレ法でノイズとなっていた基本直線縞は現われ
ないが、やはり、位相分布が等位相線分布図として表現
されるだけであり、位相の凹凸を区別することができな
い。また、位相分布を２π以下の精度で測定する方法と
して、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・
フィジックス（Japanese・Journal of Applied Phys
ics）18巻（1979）2291頁に記載のように、写真技術を
駆使した位相差増幅法を用いる方法が知られている。し
かし、この方法は、熟練を要するばかりでなく、多大の
労力と時間を必要とし、それにもかかわらず、位相測定
精度は２π/50程度が限界であり、十分ではなかった。
方法として、応用物理53巻８号（1984）664頁に記載の
ように、光学干渉計を用いる方法がある。この方法で
は、モアレ法でノイズとなっていた基本直線縞は現われ
ないが、やはり、位相分布が等位相線分布図として表現
されるだけであり、位相の凹凸を区別することができな
い。また、位相分布を２π以下の精度で測定する方法と
して、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・
フィジックス（Japanese・Journal of Applied Phys
ics）18巻（1979）2291頁に記載のように、写真技術を
駆使した位相差増幅法を用いる方法が知られている。し
かし、この方法は、熟練を要するばかりでなく、多大の
労力と時間を必要とし、それにもかかわらず、位相測定
精度は２π/50程度が限界であり、十分ではなかった。
上記従来法のいずれも （１）位相測定精度が不十分、 （２）測定の迅速性に欠ける、 （３）位相分布の３次元的情報（位相の凹凸）が得られ
ない、 という３つの問題点を同時には解決できなかった。
ない、 という３つの問題点を同時には解決できなかった。
本発明の目的は、上記した３つの問題点を同時に解決
し、電子線の位相分布を３次元的に高精度かつ迅速に測
定することのできる電子線ホログラフィ装置を提供する
ことにある。
し、電子線の位相分布を３次元的に高精度かつ迅速に測
定することのできる電子線ホログラフィ装置を提供する
ことにある。
上記目的は、電子線源と、上記電子線源からの電子線
を分割するスプリッタと、分割された２電子線の相対位
相差を可変に制御する位相制御装置とを具備する電子顕
微鏡と、電子線干渉図形を画像として検出する画像検出
装置と、画像データ処理装置とを備え、上記相対位相差
を電子線１波長の間で複数回ステップ的に変化させ、か
つ、該ステップ毎に干渉縞画像を上記画像検出装置を介
して、上記画像データ処理装置に取り込むことにより、
達成される。
を分割するスプリッタと、分割された２電子線の相対位
相差を可変に制御する位相制御装置とを具備する電子顕
微鏡と、電子線干渉図形を画像として検出する画像検出
装置と、画像データ処理装置とを備え、上記相対位相差
を電子線１波長の間で複数回ステップ的に変化させ、か
つ、該ステップ毎に干渉縞画像を上記画像検出装置を介
して、上記画像データ処理装置に取り込むことにより、
達成される。
日本物理学会誌第37巻９号（1982）758頁に記載のア
ハラノフ・ボーム（Aharonov−Bohm）効果を利用し、光
学の分野で広く用いられている縞走査法を電子線に適用
することにより、上記３つの問題点を解決する。
ハラノフ・ボーム（Aharonov−Bohm）効果を利用し、光
学の分野で広く用いられている縞走査法を電子線に適用
することにより、上記３つの問題点を解決する。
縞走査法とは、オー・プラス・イー（O plus E）1983
年11月号70頁に記載のように、物体波と参照波と呼ばれ
る２つの光を重畳させて干渉縞を作る時に、位相の異な
る参照波を物体波に重ね合わせ、異なる干渉縞模様を複
数枚得て、それらからフーリエ級数の計算によって物体
波の位相分布を求める方法である。
年11月号70頁に記載のように、物体波と参照波と呼ばれ
る２つの光を重畳させて干渉縞を作る時に、位相の異な
る参照波を物体波に重ね合わせ、異なる干渉縞模様を複
数枚得て、それらからフーリエ級数の計算によって物体
波の位相分布を求める方法である。
光の場合、参照波の位相は光路長を変えることにより
容易に制御することができるため、縞走査法を容易に実
現できる。電子線の場合には、参照波と物体波とに対応
する２電子線が取り囲む空間を貫く磁束の量の可変制御
により、あるいは電界による電子線の加減速により、２
電子線の相対的な位相差を制御できることが知られてお
り、アハラノフ・ボーム効果と呼ばれている。この効果
を利用して縞走査法を電子顕微鏡内で電子線について実
行し、物体波となる電子線の位相分布を求める。
容易に制御することができるため、縞走査法を容易に実
現できる。電子線の場合には、参照波と物体波とに対応
する２電子線が取り囲む空間を貫く磁束の量の可変制御
により、あるいは電界による電子線の加減速により、２
電子線の相対的な位相差を制御できることが知られてお
り、アハラノフ・ボーム効果と呼ばれている。この効果
を利用して縞走査法を電子顕微鏡内で電子線について実
行し、物体波となる電子線の位相分布を求める。
電子線源となる電子銃から放射される電子線を電子ス
プリッタによつて２つに分け、一方を試料に照射して試
料の情報を持つ物体波とし、他方を試料の存在しない空
間を通過させて参照波とする。それら２電子線を重畳、
干渉させると第10図に示されるような電子線ホログラム
が得られる。
プリッタによつて２つに分け、一方を試料に照射して試
料の情報を持つ物体波とし、他方を試料の存在しない空
間を通過させて参照波とする。それら２電子線を重畳、
干渉させると第10図に示されるような電子線ホログラム
が得られる。
第10図に示される電子線ホログラムの明暗分布 Ｉ（x,y;Δφ）は、一般に Ｉ（x,y;Δφ）＝ａ（x,y）＋ｂ（x,y）・cos〔φ（x,
y）＋２πfx＋Δφ〕 ……（１） と書ける。ここで、φ（x,y）が求める物体波の位相分
布を表わし、Δφが物体波と参照波の相対位相差、ｆが
直線状等間隔平行干渉縞１の空間周波数である。（１）
式の第２項が干渉縞の明暗分布を表し、第１項がバック
グラウンドを表わす。参照波と物体波の相対位相差を制
御する位相制御装置によりΔφを変えると、干渉縞パタ
ーンが変化する。干渉縞画像中の一点（x,y）に注目す
ると、Δφの変化に伴って、明暗の輝度Ｉ（x,y;Δφ）
が正弦的に変化する。Δφを零から２πの間で複数回
（ｎ回、Δφ1,Δφ2,……Δφｎ）ステップ的に変化さ
せ、各ステップでの干渉縞模様全体を画像検出装置で検
出し、画像データ処理装置に入力する。このとき干渉縞
模様は２次元的に離散化された多数の画素として入力さ
れ、各画素の輝度Ｉ（x,y;Δφｊ），（ｊ＝1,2,……
ｎ）が数値として記憶される。そうすると、一画素につ
いて複数個の輝度値Ｉ（x,y;Δφｊ），（ｊ＝1,2,……
ｎ）が得られ、そのデータをもとに、前述O plus E1983
年11月号70頁に記載の光学的縞走査法の計算と同様の計
算で、位相分布φ（x,y）が求められる。
y）＋２πfx＋Δφ〕 ……（１） と書ける。ここで、φ（x,y）が求める物体波の位相分
布を表わし、Δφが物体波と参照波の相対位相差、ｆが
直線状等間隔平行干渉縞１の空間周波数である。（１）
式の第２項が干渉縞の明暗分布を表し、第１項がバック
グラウンドを表わす。参照波と物体波の相対位相差を制
御する位相制御装置によりΔφを変えると、干渉縞パタ
ーンが変化する。干渉縞画像中の一点（x,y）に注目す
ると、Δφの変化に伴って、明暗の輝度Ｉ（x,y;Δφ）
が正弦的に変化する。Δφを零から２πの間で複数回
（ｎ回、Δφ1,Δφ2,……Δφｎ）ステップ的に変化さ
せ、各ステップでの干渉縞模様全体を画像検出装置で検
出し、画像データ処理装置に入力する。このとき干渉縞
模様は２次元的に離散化された多数の画素として入力さ
れ、各画素の輝度Ｉ（x,y;Δφｊ），（ｊ＝1,2,……
ｎ）が数値として記憶される。そうすると、一画素につ
いて複数個の輝度値Ｉ（x,y;Δφｊ），（ｊ＝1,2,……
ｎ）が得られ、そのデータをもとに、前述O plus E1983
年11月号70頁に記載の光学的縞走査法の計算と同様の計
算で、位相分布φ（x,y）が求められる。
物体波と参照波の相対位相差Δφを制御する方法とし
て、次の（ａ），（ｂ），（ｃ）の３種類が考えられ
る。
て、次の（ａ），（ｂ），（ｃ）の３種類が考えられ
る。
（ａ）第２図（ａ）に示すように、物体波６と参照波５
が取り囲む空間に微少な磁界発生手段、例えばコイル又
は磁性対又は磁気回路（図示せず）を設置して、紙面に
垂直に磁束７（磁束量Φ）を貫かせる。これにより、物
体波と参照波との間に相対位相差Δφ が生じる。ここで、ｅは素電荷、 はプランク定数ｈに対して の関係にある定数である。磁界発生手段により発生する
磁束量Фを変化させ、Δφを所望の値に設定できる。
が取り囲む空間に微少な磁界発生手段、例えばコイル又
は磁性対又は磁気回路（図示せず）を設置して、紙面に
垂直に磁束７（磁束量Φ）を貫かせる。これにより、物
体波と参照波との間に相対位相差Δφ が生じる。ここで、ｅは素電荷、 はプランク定数ｈに対して の関係にある定数である。磁界発生手段により発生する
磁束量Фを変化させ、Δφを所望の値に設定できる。
（ｂ）第２図（ｂ）に示すように、電子線の経路の途中
に静電型位相シフタ９を置き、真空電位と異なる電位空
間（長さＬ）を作る。そこで電子線が加減速されるとそ
の位相がΔφ Δφ＝πV0・L/（Ｅ・λ） ……（３） だけ変化する。ここで、V0は静電型位相シフタ内の平均
電位であり、Ｅは電子線の加速電圧、λは電子線の波長
である。よって、物体波と参照波の一方又はその両方の
経路の途中に、静電型位相シフタを置き、その平均電位
V0を変えることにより相対位相差Δφを所望の値に設定
できる。
に静電型位相シフタ９を置き、真空電位と異なる電位空
間（長さＬ）を作る。そこで電子線が加減速されるとそ
の位相がΔφ Δφ＝πV0・L/（Ｅ・λ） ……（３） だけ変化する。ここで、V0は静電型位相シフタ内の平均
電位であり、Ｅは電子線の加速電圧、λは電子線の波長
である。よって、物体波と参照波の一方又はその両方の
経路の途中に、静電型位相シフタを置き、その平均電位
V0を変えることにより相対位相差Δφを所望の値に設定
できる。
（ｃ）第２図（ｃ）に示すように、電子線の経路の途中
に平均内部電位V0、厚さＬの物体10を置くと、この物体
が位相シフト板となり、電子線は（３）式で与えられる
位相変化をする。よって、物体波又は参照波はその両方
の経路の途中に位相シフト板となる物体を置き、この物
体の厚さＬを変えることにより、あるいは物体の種類を
変えることによって平均電位V0を変化させて、相対位相
差Δφを所望の値に設定できる。
に平均内部電位V0、厚さＬの物体10を置くと、この物体
が位相シフト板となり、電子線は（３）式で与えられる
位相変化をする。よって、物体波又は参照波はその両方
の経路の途中に位相シフト板となる物体を置き、この物
体の厚さＬを変えることにより、あるいは物体の種類を
変えることによって平均電位V0を変化させて、相対位相
差Δφを所望の値に設定できる。
なお、第２図において、３は電子線源、４は試料、８
は電子線干渉縞を示している。
は電子線干渉縞を示している。
以下、図面により本発明の実施例を説明する。
まず、磁束を利用した位相制御装置を持つ電子線ホロ
グラフィ装置〔第２図（ａ）〕の実施例を第１図に示
す。この実施例は次のように動作する。電子線源101か
ら電子線を発生させ、それを電子線加速部102で数十KeV
から数百KeV程度までに加速する。集束レンズ103によっ
てその電子線の一部を試料104に照射して通過させ（物
体波）、電子線のその他の部分は、試料を照射せず、試
料面を通過するようにする（参照波）。試料104を透過
した電子線（物体波）は、電子線バイプリズムワイヤの
例えば右側を通過して、対物レンズ105と拡大レンズ系1
06によって画像検出装置15上に試料の拡大像を結ぶ。
グラフィ装置〔第２図（ａ）〕の実施例を第１図に示
す。この実施例は次のように動作する。電子線源101か
ら電子線を発生させ、それを電子線加速部102で数十KeV
から数百KeV程度までに加速する。集束レンズ103によっ
てその電子線の一部を試料104に照射して通過させ（物
体波）、電子線のその他の部分は、試料を照射せず、試
料面を通過するようにする（参照波）。試料104を透過
した電子線（物体波）は、電子線バイプリズムワイヤの
例えば右側を通過して、対物レンズ105と拡大レンズ系1
06によって画像検出装置15上に試料の拡大像を結ぶ。
試料を照射しない部分の電子線（参照波）は、電子線
バイプリズムワイヤの例えば左側を通過して、画像検出
装置15上の試料拡大像に重畳させ、物体波と参照波を干
渉させ、干渉縞を作る。電子線バイプリズム12に連結さ
れた位相制御装置13により、電子線バイプリズムワイヤ
の右側を通過する物体波と、左側を通過する参照波の相
対位相差を変化させ、それに伴って動く干渉縞パタンを
画像検出装置15で検出し、画像データ処理装置14で物体
波の位相を求める。
バイプリズムワイヤの例えば左側を通過して、画像検出
装置15上の試料拡大像に重畳させ、物体波と参照波を干
渉させ、干渉縞を作る。電子線バイプリズム12に連結さ
れた位相制御装置13により、電子線バイプリズムワイヤ
の右側を通過する物体波と、左側を通過する参照波の相
対位相差を変化させ、それに伴って動く干渉縞パタンを
画像検出装置15で検出し、画像データ処理装置14で物体
波の位相を求める。
以上のように、第１図実施例によれば、電子顕微鏡11
に電子線スプリッタの機能を有する電子線バイプリズム
12と位相制御装置13を設置し、磁束Φを変化させ、同時
に画像検出装置15によって電子顕微鏡の観察室16に形成
される干渉縞模様を検出し、検出された干渉縞模様をも
とに、画像データ処理装置14により位相分布を求めるこ
とができる。
に電子線スプリッタの機能を有する電子線バイプリズム
12と位相制御装置13を設置し、磁束Φを変化させ、同時
に画像検出装置15によって電子顕微鏡の観察室16に形成
される干渉縞模様を検出し、検出された干渉縞模様をも
とに、画像データ処理装置14により位相分布を求めるこ
とができる。
電子線ホログラフィの電子光学系の一例を第３図に示
す。入射電子ビーム21の一部のみが試料22を照射して物
体波24となり、入射電子ビームの他の部分が参照波23と
なる。物体波24と参照波23は電子線バイプリズム26の働
きにより重畳され干渉する。その干渉縞模様は、対物レ
ンズ25と中間レンズ29により結像された試料22の実像30
と共に、投射レンズ31により拡大されて電子線干渉縞
（電子線ホログラム）32となる。電子線バイプリズム26
は、接地された２枚の電極27と、その中心部の配置され
正の電位に印加された細いワイヤ28とから構成される。
この正電位によってワイヤの左あるいは右を通った電子
線が互いに引き付けられて重畳するのである。
す。入射電子ビーム21の一部のみが試料22を照射して物
体波24となり、入射電子ビームの他の部分が参照波23と
なる。物体波24と参照波23は電子線バイプリズム26の働
きにより重畳され干渉する。その干渉縞模様は、対物レ
ンズ25と中間レンズ29により結像された試料22の実像30
と共に、投射レンズ31により拡大されて電子線干渉縞
（電子線ホログラム）32となる。電子線バイプリズム26
は、接地された２枚の電極27と、その中心部の配置され
正の電位に印加された細いワイヤ28とから構成される。
この正電位によってワイヤの左あるいは右を通った電子
線が互いに引き付けられて重畳するのである。
磁束Φを形成するためのコイルを配置する位置として
は、第４図に示すように、電子線バイプリズムワイヤ28
の中〔第４図（ａ）〕,28の下〔第４図（ｂ）〕及び28
の上〔第４図（ｃ）〕の３通りの構成が可能である。第
５図（ａ）は、電子線バイプリズムワイヤ28の中に磁束
Φを通す方式の場合の位相制御装置の具体的構造の一例
である。絶縁性芯材又は中空50の周りにコイル51を巻
き、その外側を絶縁材層又は中空層52で取り囲み、最外
層をプリズム作用の電位をかけるための金属被膜53で覆
う。ソレノイド状のコイル51に電流Ieを流すことにより
コイル51内に磁束Φを作る。第５図（ｂ）は、電子線バ
イプリズムワイヤ28の下側に遮へい板47を設け、さらに
その下にコイル54を置いて磁束Φを作り出す方式の構造
例である。遮へい板47は必ずしも必要ではない。同様に
して、第４図（ｃ）の方式に対する具体的構造も考えら
れる。磁束Φを作るために、上述のコイルの代りに、電
子線バイプリズムワイヤ28の軸方向に磁化した磁性体ワ
イヤを使ってもよい。第６図に示すように、芯在60を使
った磁気回路を利用してコイル61を電子線バイプリズム
の外に置き、磁束Φをブリズムワイヤ28内に通す方法も
考えられる。この方法は磁束Φをプリズムワイヤ28の上
あるいは下に通す場合にも適用可能である。
は、第４図に示すように、電子線バイプリズムワイヤ28
の中〔第４図（ａ）〕,28の下〔第４図（ｂ）〕及び28
の上〔第４図（ｃ）〕の３通りの構成が可能である。第
５図（ａ）は、電子線バイプリズムワイヤ28の中に磁束
Φを通す方式の場合の位相制御装置の具体的構造の一例
である。絶縁性芯材又は中空50の周りにコイル51を巻
き、その外側を絶縁材層又は中空層52で取り囲み、最外
層をプリズム作用の電位をかけるための金属被膜53で覆
う。ソレノイド状のコイル51に電流Ieを流すことにより
コイル51内に磁束Φを作る。第５図（ｂ）は、電子線バ
イプリズムワイヤ28の下側に遮へい板47を設け、さらに
その下にコイル54を置いて磁束Φを作り出す方式の構造
例である。遮へい板47は必ずしも必要ではない。同様に
して、第４図（ｃ）の方式に対する具体的構造も考えら
れる。磁束Φを作るために、上述のコイルの代りに、電
子線バイプリズムワイヤ28の軸方向に磁化した磁性体ワ
イヤを使ってもよい。第６図に示すように、芯在60を使
った磁気回路を利用してコイル61を電子線バイプリズム
の外に置き、磁束Φをブリズムワイヤ28内に通す方法も
考えられる。この方法は磁束Φをプリズムワイヤ28の上
あるいは下に通す場合にも適用可能である。
次に、静電型位相シフタを使った位相制御装置を持つ
電子線ホログラフィ装置〔第２図（ｂ）〕の実施例を第
７図に示す。この例では、負の電位の電子線プリズムワ
イヤ75と正の電位の電子線プリズムワイヤ76の２本を持
つ電子線バイプリズムを使用して、物体波24と参照波23
とを完全に分離している。その分離された参照波23に静
電型位相シフタ77を通過させて位相を制御する。静電型
位相シフタは、参照波23と物体波24の両方に挿入しても
良い。ただし、その時は、２電子線に相対位相差が生じ
るように、２つの静電型位相シフタに異なる電圧をかけ
る必要がある。
電子線ホログラフィ装置〔第２図（ｂ）〕の実施例を第
７図に示す。この例では、負の電位の電子線プリズムワ
イヤ75と正の電位の電子線プリズムワイヤ76の２本を持
つ電子線バイプリズムを使用して、物体波24と参照波23
とを完全に分離している。その分離された参照波23に静
電型位相シフタ77を通過させて位相を制御する。静電型
位相シフタは、参照波23と物体波24の両方に挿入しても
良い。ただし、その時は、２電子線に相対位相差が生じ
るように、２つの静電型位相シフタに異なる電圧をかけ
る必要がある。
最後に、位相シフタ板を使った位相制御装置を持つ電
子線ホログラフィ装置〔第２図（ｃ）〕の実施例を第８
図、第９図に示す。第８図は、第７図の場合と同様に、
負電位と正電位の２本のワイヤ75,76を持つ電子線バイ
プリズムにより、物体波24と参照波23とを完全に分離
し、その分離された参照波23のみに位相シフタ板80を挿
入する。第９図は、１本の正電位ワイヤ76の電子線バイ
プリズムを用い、位相シフタ板80を試料22と同じ位置
に、しかも参照波23側に置く場合である。位相シフタ板
80は参照波のみに挿入するならば、電子光学系のどの位
置に挿入しても良い。
子線ホログラフィ装置〔第２図（ｃ）〕の実施例を第８
図、第９図に示す。第８図は、第７図の場合と同様に、
負電位と正電位の２本のワイヤ75,76を持つ電子線バイ
プリズムにより、物体波24と参照波23とを完全に分離
し、その分離された参照波23のみに位相シフタ板80を挿
入する。第９図は、１本の正電位ワイヤ76の電子線バイ
プリズムを用い、位相シフタ板80を試料22と同じ位置
に、しかも参照波23側に置く場合である。位相シフタ板
80は参照波のみに挿入するならば、電子光学系のどの位
置に挿入しても良い。
位相シフト板を用いる場合、２電子線のそれぞれに厚
さの異なる位相シフタ板、あるいは、異なる物質の位相
シフタ板を挿入して、相対位相差を制御する構成として
も良い。
さの異なる位相シフタ板、あるいは、異なる物質の位相
シフタ板を挿入して、相対位相差を制御する構成として
も良い。
２電子線が取り囲む空間に磁束Φを貫かせるタイプの
位相制御装置において、第７図、第８図に示した２本の
正負電位のワイヤを持つ電子線ワイヤプリズムを用いる
構成としても良い。
位相制御装置において、第７図、第８図に示した２本の
正負電位のワイヤを持つ電子線ワイヤプリズムを用いる
構成としても良い。
以上のように、本発明の電子線ホログラフィ装置によ
れば、試料を透過した電子線の位相分布を３次元的に測
定でき、前述した写真技術を駆使した位相差増幅法を用
いる場合の位相測定精度に対して一桁高い測定精度とす
ることは容易であり、しかも測定に要する時間も1/10以
下に短縮可能である。
れば、試料を透過した電子線の位相分布を３次元的に測
定でき、前述した写真技術を駆使した位相差増幅法を用
いる場合の位相測定精度に対して一桁高い測定精度とす
ることは容易であり、しかも測定に要する時間も1/10以
下に短縮可能である。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は縞走査法
による電子線ホログラフィ装置の概念図で（ａ）は磁束
を、（ｂ）は静電型位相シフタを、（ｃ）は位相シフタ
板を用いた場合の図、第３図は実施例装置の電子光学系
の一例を示す図、第４図は磁束を利用する実施例装置の
電子光学系の略図で（ａ）は磁束を電子線バイプリズム
ワイヤの中に、（ｂ）はワイヤの下方に、（ｃ）はワイ
ヤ上方に通す場合の図、第５図は本発明の磁束利用の位
相制御装置の構造例で（ａ）はコイルによって磁束を電
子線バイプリズムワイヤの中に、（ｂ）はワイヤの下方
に通す場合の図、第６図は磁気閉回路により、磁束を電
子線バイプリズムワイヤ内に通す具体的構造例の図、第
７図は静電型位相シフタを用いる実施例装置の電子光学
系の例を示す図、第８図、第９図はそれぞれ位相シフタ
板を用いる実施例装置の電子光学系の例を示す図、第10
図は電子線ホログラムの模式図である。 符号の説明 3,101……電子線源、4,22,104……試料 5,23……参照波、6,24……物体波 7,33……磁束、8,32……電子線干渉縞 9,77……静電型位相シフタ 10,80……位相シフタ板、26……電子線バイプリズム 27……接地電極 28……電子線バイプリズムワイヤ 47……遮へい板、51,61……コイル 52……絶縁材層又は中空層 53……金属被膜、60……芯材 75,76……負電位、正電位の電子線バイプリズムワイヤ
による電子線ホログラフィ装置の概念図で（ａ）は磁束
を、（ｂ）は静電型位相シフタを、（ｃ）は位相シフタ
板を用いた場合の図、第３図は実施例装置の電子光学系
の一例を示す図、第４図は磁束を利用する実施例装置の
電子光学系の略図で（ａ）は磁束を電子線バイプリズム
ワイヤの中に、（ｂ）はワイヤの下方に、（ｃ）はワイ
ヤ上方に通す場合の図、第５図は本発明の磁束利用の位
相制御装置の構造例で（ａ）はコイルによって磁束を電
子線バイプリズムワイヤの中に、（ｂ）はワイヤの下方
に通す場合の図、第６図は磁気閉回路により、磁束を電
子線バイプリズムワイヤ内に通す具体的構造例の図、第
７図は静電型位相シフタを用いる実施例装置の電子光学
系の例を示す図、第８図、第９図はそれぞれ位相シフタ
板を用いる実施例装置の電子光学系の例を示す図、第10
図は電子線ホログラムの模式図である。 符号の説明 3,101……電子線源、4,22,104……試料 5,23……参照波、6,24……物体波 7,33……磁束、8,32……電子線干渉縞 9,77……静電型位相シフタ 10,80……位相シフタ板、26……電子線バイプリズム 27……接地電極 28……電子線バイプリズムワイヤ 47……遮へい板、51,61……コイル 52……絶縁材層又は中空層 53……金属被膜、60……芯材 75,76……負電位、正電位の電子線バイプリズムワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 外村 彰 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基礎研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−210472（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−117637（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】電子線源と、上記電子線源からの電子線を
分割するスプリッタと、分割された２電子線の相対位相
差を可変に制御する位相制御装置とを具備する電子顕微
鏡と、電子線干渉図形を画像として検出する画像検出装
置と、画像データ処理装置とを備え、上記相対位相差を
電子線１波長の間で複数回ステップ的に変化させ、か
つ、該ステップ毎に干渉縞画像を上記画像検出装置を介
して、上記画像データ処理装置に取り込むことを特徴と
する電子線ホログラフィ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62220228A JP2651154B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | 電子線ホログラフィ装置 |
| DE3829233A DE3829233A1 (de) | 1987-09-04 | 1988-08-29 | Elektronenholographie-vorrichtung |
| US07/238,143 US4935625A (en) | 1987-09-04 | 1988-08-30 | Electron holography apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62220228A JP2651154B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | 電子線ホログラフィ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6465762A JPS6465762A (en) | 1989-03-13 |
| JP2651154B2 true JP2651154B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=16747893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62220228A Expired - Fee Related JP2651154B2 (ja) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | 電子線ホログラフィ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4935625A (ja) |
| JP (1) | JP2651154B2 (ja) |
| DE (1) | DE3829233A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5192867A (en) * | 1989-01-13 | 1993-03-09 | Hitachi, Ltd. | Electron optical measurement apparatus |
| US5200618A (en) * | 1990-03-09 | 1993-04-06 | University Of Wisconsin - Milwaukee | Method and apparatus for atomic imaging |
| US5227630A (en) * | 1990-08-20 | 1993-07-13 | Board Of Regents Of The University Of Wisconsin System | Method and apparatus for imaging of an atomic environment |
| JP3039563B2 (ja) * | 1990-11-29 | 2000-05-08 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡及び走査電子顕微方法 |
| US5095207A (en) * | 1991-01-07 | 1992-03-10 | University Of Wisconsin - Milwaukee | Method of three-dimensional atomic imaging |
| NL9100076A (nl) * | 1991-01-17 | 1992-08-17 | Philips Nv | Methode voor automatische uitlijning van een elektronenmicroscoop en een elektronenmicroscoop geschikt voor uitvoering van een dergelijke methode. |
| JP3285157B2 (ja) * | 1992-08-11 | 2002-05-27 | 科学技術振興事業団 | 位相情報観測方法及び位相情報観測用干渉装置 |
| US5432347A (en) * | 1992-11-12 | 1995-07-11 | U.S. Philips Corporation | Method for image reconstruction in a high-resolution electron microscope, and electron microscope suitable for use of such a method |
| EP0628984A1 (en) * | 1993-06-10 | 1994-12-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method for examining object structures in an electron beam apparatus |
| JP2605592B2 (ja) * | 1993-07-29 | 1997-04-30 | 日本電気株式会社 | 電子線ホログラフィによるナノサイズドットパターン形成方法および描画装置 |
| DE4412137A1 (de) * | 1993-12-28 | 1995-10-26 | Alexander Dr Zarubin | Mikroskop, welches mit geladenen Teilchen arbeitet |
| DE4344778C2 (de) * | 1993-12-28 | 1996-10-24 | Alexander Dr Zarubin | Korpuskularstrahlmikroskop |
| JP3276816B2 (ja) * | 1995-09-12 | 2002-04-22 | 日本電子株式会社 | 電子線バイプリズム |
| US5814815A (en) * | 1995-12-27 | 1998-09-29 | Hitachi, Ltd. | Phase-contrast electron microscope and phase plate therefor |
| DE19837490A1 (de) * | 1998-08-12 | 2000-02-17 | Inst Halbleiterphysik Gmbh | Verfahren zur Vermessung der zweidimensionalen Potentialverteilung in CMOS-Halbleiterbauelementen und Bestimmung der zweidimensionalen Dotierverteilung |
| US6950195B2 (en) * | 2000-03-30 | 2005-09-27 | Hitachi, Ltd. | Interference measuring device |
| JP2002117800A (ja) | 2000-10-05 | 2002-04-19 | Jeol Ltd | 電子線バイプリズム装置を備えた電子顕微鏡 |
| JP3942363B2 (ja) * | 2001-02-09 | 2007-07-11 | 日本電子株式会社 | 透過電子顕微鏡の位相板用レンズシステム、および透過電子顕微鏡 |
| US7015469B2 (en) * | 2003-01-09 | 2006-03-21 | Jeol Usa, Inc. | Electron holography method |
| WO2005040739A2 (en) * | 2003-10-22 | 2005-05-06 | Softmax, Inc. | System and method for spectral analysis |
| WO2006088159A1 (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-24 | National University Corporation Kyoto Institute Of Technology | 電子顕微鏡及び複合照射レンズ |
| JP4938486B2 (ja) * | 2005-10-03 | 2012-05-23 | シャープ株式会社 | 位相制御回路及びその制御方法、電磁界検出回路 |
| EP1950789A4 (en) * | 2005-11-04 | 2011-05-11 | Nagayama Ip Holdings Llc | PHASE PLATE FOR ELECTRONIC MICROSCOPE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| DE102007007923A1 (de) | 2007-02-14 | 2008-08-21 | Carl Zeiss Nts Gmbh | Phasenschiebendes Element und Teilchenstrahlgerät mit phasenschiebenden Element |
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| WO2009068763A2 (fr) * | 2007-09-25 | 2009-06-04 | Centre National De La Recherche Scientifique | Procede, dispositif et systeme de mesure de deformations a l'echelle nanometrique |
| EP2365514B1 (en) * | 2010-03-10 | 2015-08-26 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Twin beam charged particle column and method of operating thereof |
| JP5663203B2 (ja) * | 2010-06-01 | 2015-02-04 | 株式会社日立製作所 | 電子線バイプリズムおよび電子線装置 |
| US8389948B2 (en) * | 2011-08-02 | 2013-03-05 | Lockheed Martin Corporation | Aharonov-bohm sensor |
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| JP5934965B2 (ja) * | 2012-04-26 | 2016-06-15 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 電子線装置 |
| JP6051596B2 (ja) * | 2012-05-24 | 2016-12-27 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 干渉電子顕微鏡 |
| WO2016000726A1 (de) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg | Elektronenstrahlteiler |
| WO2016015739A1 (en) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Tunable ampere phase plate for charged particle imaging systems |
| JP7051591B2 (ja) * | 2018-06-05 | 2022-04-11 | 株式会社日立製作所 | 透過電子顕微鏡 |
| WO2023053011A1 (en) * | 2021-09-29 | 2023-04-06 | Okinawa Institute Of Science And Technology School Corporation | Magnetic vector potential-based lens |
Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS58155636A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-16 | Hitachi Ltd | ホログラフイ電子顕微鏡 |
| JPS59210472A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-29 | Hitachi Ltd | 電子線ホログラム再生装置 |
| JPS60117637A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-25 | Toshiba Corp | 集積回路テスタ |
| JPS62140485A (ja) * | 1985-12-16 | 1987-06-24 | Hitachi Ltd | 半導体構造体およびその製造方法 |
-
1987
- 1987-09-04 JP JP62220228A patent/JP2651154B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-08-29 DE DE3829233A patent/DE3829233A1/de active Granted
- 1988-08-30 US US07/238,143 patent/US4935625A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4935625A (en) | 1990-06-19 |
| JPS6465762A (en) | 1989-03-13 |
| DE3829233C2 (ja) | 1991-12-12 |
| DE3829233A1 (de) | 1989-03-16 |
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