JP2887362B2 - 電子エネルギー損失同時検知器 - Google Patents
電子エネルギー損失同時検知器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、透過電子顕微鏡におい
て試料の微小部の観察と元素分析を行う分析電子顕微鏡
の技術に関する。特に、試料を透過した電子のエネルギ
ーの損失を電磁石で分析して平面検知器で同時に計測す
る電子エネルギー損失同時検知器に関する。
て試料の微小部の観察と元素分析を行う分析電子顕微鏡
の技術に関する。特に、試料を透過した電子のエネルギ
ーの損失を電磁石で分析して平面検知器で同時に計測す
る電子エネルギー損失同時検知器に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の電子エネルギー損失検知器には、
電子を光に変換する蛍光体素子が使われている。この素
子に高エネルギーの電子ビームを当て続けると素子の性
能が劣化する。また透過電子のうちエネルギー損失の少
ないゼロロスピークと損失の多いコアロスピークでは強
度が著しく異なるので、蛍光体素子だけでは光変換のダ
イナミックレンジが不十分であり、ゼロロスピークの強
すぎる強度を何らかの方法で減衰する必要がある。
電子を光に変換する蛍光体素子が使われている。この素
子に高エネルギーの電子ビームを当て続けると素子の性
能が劣化する。また透過電子のうちエネルギー損失の少
ないゼロロスピークと損失の多いコアロスピークでは強
度が著しく異なるので、蛍光体素子だけでは光変換のダ
イナミックレンジが不十分であり、ゼロロスピークの強
すぎる強度を何らかの方法で減衰する必要がある。
【０００３】このような必要性から、電子ビームを交流
電場で平面検知器の外に偏向する減衰器（アテネター）
が米国特許第４８３１２５５号明細書及び特開平１−２
９７５８５号公報で提案されている。この減衰器は、扇
形電磁石と平面検知器の間に電子ビームを交流の電場あ
るいは磁場で偏向させて電子の強度を減衰させるもので
ある。
電場で平面検知器の外に偏向する減衰器（アテネター）
が米国特許第４８３１２５５号明細書及び特開平１−２
９７５８５号公報で提案されている。この減衰器は、扇
形電磁石と平面検知器の間に電子ビームを交流の電場あ
るいは磁場で偏向させて電子の強度を減衰させるもので
ある。
【０００４】この従来の方式に基づいた電子エネルギー
損失同時検知器における減衰器の配置を図８に示す。図
８（ａ）は正面図、図８（ｂ）はそのＰ視図である。透
過形電子顕微鏡の構成要素である電子源１によって加速
された電子ビームは集束レンズ２によって絞られ、薄い
試料３を透過する。試料３の原子分子と非弾性衝突をし
た透過電子は、対物レンズ４と結像レンズ６によって拡
大され、蛍光板７に結像される。この蛍光板７を取り除
くとき、絞り８を通過した電子ビーム９は、扇形電磁石
１０による磁場でエネルギー分散を受け、磁場４重極レ
ンズ系１１で分散がズームされ、平面検知器１２で同時
に計測される。磁場４重極レンズ系１１と平面検知器１
２の間には交流電源１４に接続された偏向板１３が設置
されており、強度の大きなゼロロス近くの電子ビーム
は、平面検知器１２の前で、偏向板１３により印加され
る交流電界によって分散方向（ｘ方向）に対して垂直な
方向（ｙ方向）に偏向され減衰される。
損失同時検知器における減衰器の配置を図８に示す。図
８（ａ）は正面図、図８（ｂ）はそのＰ視図である。透
過形電子顕微鏡の構成要素である電子源１によって加速
された電子ビームは集束レンズ２によって絞られ、薄い
試料３を透過する。試料３の原子分子と非弾性衝突をし
た透過電子は、対物レンズ４と結像レンズ６によって拡
大され、蛍光板７に結像される。この蛍光板７を取り除
くとき、絞り８を通過した電子ビーム９は、扇形電磁石
１０による磁場でエネルギー分散を受け、磁場４重極レ
ンズ系１１で分散がズームされ、平面検知器１２で同時
に計測される。磁場４重極レンズ系１１と平面検知器１
２の間には交流電源１４に接続された偏向板１３が設置
されており、強度の大きなゼロロス近くの電子ビーム
は、平面検知器１２の前で、偏向板１３により印加され
る交流電界によって分散方向（ｘ方向）に対して垂直な
方向（ｙ方向）に偏向され減衰される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来方式には次の
ような問題がある。 （１）減衰器を平面検知器のすぐ前に配置して電子ビー
ムを偏向させると、その間の距離を大きく取れないので
偏向の場を強くする必要があり、減衰器の作動に伴う副
作用が発生する。具体的には、交流電場の影響により放
電が発生したり、交流ノイズが発生して、電子エネルギ
ースペクトルのＣＲＴ表示画面が揺れる現象が起こる。 （２）コイルによる磁場を用いる偏向の場合は、電子ビ
ームが分散ズーム用の磁場４重極レンズによって分散方
向に拡がっており、コイル間のギャップが小さくできな
いので広い範囲に磁場を均一に発生させなければなら
ず、測定系への交流磁場による悪影響が避けられない。 （３）扇形電磁石と平面検知器の間には分散ズーム磁場
４重極レンズなどが設置されていて狭いので、そのなか
に偏向器を設置すると組立てや保守作業がやりにくくな
る。 （４）平面検知器の正面近くで強い電子ビームを交流場
で偏向すると、散乱電子ビームが検知器に飛来してノイ
ズ信号となり、検知スペクトルのＳ／Ｎ比が低下する。
ような問題がある。 （１）減衰器を平面検知器のすぐ前に配置して電子ビー
ムを偏向させると、その間の距離を大きく取れないので
偏向の場を強くする必要があり、減衰器の作動に伴う副
作用が発生する。具体的には、交流電場の影響により放
電が発生したり、交流ノイズが発生して、電子エネルギ
ースペクトルのＣＲＴ表示画面が揺れる現象が起こる。 （２）コイルによる磁場を用いる偏向の場合は、電子ビ
ームが分散ズーム用の磁場４重極レンズによって分散方
向に拡がっており、コイル間のギャップが小さくできな
いので広い範囲に磁場を均一に発生させなければなら
ず、測定系への交流磁場による悪影響が避けられない。 （３）扇形電磁石と平面検知器の間には分散ズーム磁場
４重極レンズなどが設置されていて狭いので、そのなか
に偏向器を設置すると組立てや保守作業がやりにくくな
る。 （４）平面検知器の正面近くで強い電子ビームを交流場
で偏向すると、散乱電子ビームが検知器に飛来してノイ
ズ信号となり、検知スペクトルのＳ／Ｎ比が低下する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、偏向器の設
置位置及び偏向器によって偏向されない電子ビームのみ
を通すスリットの設置位置を最適化することにより上記
の問題を解決する。すなわち、減衰器としての偏向器を
扇形電磁石の手前に設置する。実用的には、扇形電磁石
に入射させる試料透過電子ビームを制限して試料の分析
部分を選択する絞りの後が望ましい。さらに、扇形電磁
石と平面検知器の間に設置される分散ズーム用４重極レ
ンズの近傍に扇形磁場の分散方向（ｘ方向）に垂直な方
向（ｙ方向）の電子ビームの拡がりを制限するスリット
を設置する。電子ビームは分散ズーム用４重極レンズの
近傍でｙ方向に収束されていて、偏向されたビームを除
去しやすいからである。
置位置及び偏向器によって偏向されない電子ビームのみ
を通すスリットの設置位置を最適化することにより上記
の問題を解決する。すなわち、減衰器としての偏向器を
扇形電磁石の手前に設置する。実用的には、扇形電磁石
に入射させる試料透過電子ビームを制限して試料の分析
部分を選択する絞りの後が望ましい。さらに、扇形電磁
石と平面検知器の間に設置される分散ズーム用４重極レ
ンズの近傍に扇形磁場の分散方向（ｘ方向）に垂直な方
向（ｙ方向）の電子ビームの拡がりを制限するスリット
を設置する。電子ビームは分散ズーム用４重極レンズの
近傍でｙ方向に収束されていて、偏向されたビームを除
去しやすいからである。
【０００７】偏向器は、偏向板による電場で電子ビーム
を偏向するタイプのものでも、コイルで発生する磁場で
電子ビームを偏向するタイプのものでもよい。なお、扇
形電磁石の前にフォーカス用磁場４重極レンズを設置し
てもよく、このように扇形電磁石の前後にそれぞれ１個
ずつの磁場４重極レンズを配置することによって、本出
願人の別途出願明細書に詳細に記載したように、従来の
ように複数の４重極レンズを扇形電磁石の後に設置する
よりも大きな分散率でズームできる効果が奏せられる。
を偏向するタイプのものでも、コイルで発生する磁場で
電子ビームを偏向するタイプのものでもよい。なお、扇
形電磁石の前にフォーカス用磁場４重極レンズを設置し
てもよく、このように扇形電磁石の前後にそれぞれ１個
ずつの磁場４重極レンズを配置することによって、本出
願人の別途出願明細書に詳細に記載したように、従来の
ように複数の４重極レンズを扇形電磁石の後に設置する
よりも大きな分散率でズームできる効果が奏せられる。
【０００８】
【作用】電子エネルギー損失スペクトルを測定しない場
合は、扇形磁場の手前に設置された偏向器に偏向電圧を
印加して、エネルギー分散方向に垂直な方向に電子ビー
ムを偏向し、分散ズーム用４重極レンズの近傍に設置さ
れたスリットを通らないようにする。電子エネルギー損
失スペクトルを測定する場合は、偏向器に偏向電圧を印
加せずに電子ビームがスリットを通過するようにし、ス
リットを通過した電子ビームを平面検知器で積算する。
合は、扇形磁場の手前に設置された偏向器に偏向電圧を
印加して、エネルギー分散方向に垂直な方向に電子ビー
ムを偏向し、分散ズーム用４重極レンズの近傍に設置さ
れたスリットを通らないようにする。電子エネルギー損
失スペクトルを測定する場合は、偏向器に偏向電圧を印
加せずに電子ビームがスリットを通過するようにし、ス
リットを通過した電子ビームを平面検知器で積算する。
【０００９】電子エネルギー損失スペクトルを測定する
場合で電子ビームの強度が強すぎる場合は、平面検知器
に流れる電子電流を検知して偏向器用電源に交流電圧を
印加させることにより、電子ビームをｙ方向に振って平
面検知器に到達する電子の量を減衰することもできる。
場合で電子ビームの強度が強すぎる場合は、平面検知器
に流れる電子電流を検知して偏向器用電源に交流電圧を
印加させることにより、電子ビームをｙ方向に振って平
面検知器に到達する電子の量を減衰することもできる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 〔実施例１〕本発明による電子エネルギー損失同時検知
器における偏向電場の配置を図１に示す。図１（ａ）は
正面図、図１（ｂ）はそのＰ視図である。
器における偏向電場の配置を図１に示す。図１（ａ）は
正面図、図１（ｂ）はそのＰ視図である。
【００１１】従来例との相違点は、減衰器としての偏向
板１３を扇形磁場１０の手前、実用的には絞り８の後に
設置し、さらに扇形磁場の分散方向に垂直なｙ方向の拡
がりを制限するスリット１５を分散ズーム用４重極レン
ズ（Ｑ２レンズ）１１の近傍に設置した点である。スリ
ット１５を分散ズーム用４重極レンズ１１の近傍に設置
するのは、電子ビームはそこでｙ方向に収束されてい
て、偏向されたビームを除去しやすいからである。偏向
板１３と扇形電磁石１０の間には、フォーカス用の磁場
４重極レンズ（Ｑ１レンズ）１８が配置されている。
板１３を扇形磁場１０の手前、実用的には絞り８の後に
設置し、さらに扇形磁場の分散方向に垂直なｙ方向の拡
がりを制限するスリット１５を分散ズーム用４重極レン
ズ（Ｑ２レンズ）１１の近傍に設置した点である。スリ
ット１５を分散ズーム用４重極レンズ１１の近傍に設置
するのは、電子ビームはそこでｙ方向に収束されてい
て、偏向されたビームを除去しやすいからである。偏向
板１３と扇形電磁石１０の間には、フォーカス用の磁場
４重極レンズ（Ｑ１レンズ）１８が配置されている。
【００１２】電子エネルギー損失スペクトルを測定しな
い場合は、扇形電磁石１０の手前に設置された偏向器１
３に偏向電圧を印加する。すると、電子ビーム９はエネ
ルギー分散方向に垂直なｙ方向に偏向され、スリット１
５を通過することができない。電子エネルギー損失スペ
クトルを測定する場合は、偏向器１３に偏向電圧を印加
しない。この時、電子ビーム９はｙ方向に偏向されるこ
とがないのでスリット１５を通過する。スリット１５を
通過した電子ビーム９は平面検知器１２で積算される。
い場合は、扇形電磁石１０の手前に設置された偏向器１
３に偏向電圧を印加する。すると、電子ビーム９はエネ
ルギー分散方向に垂直なｙ方向に偏向され、スリット１
５を通過することができない。電子エネルギー損失スペ
クトルを測定する場合は、偏向器１３に偏向電圧を印加
しない。この時、電子ビーム９はｙ方向に偏向されるこ
とがないのでスリット１５を通過する。スリット１５を
通過した電子ビーム９は平面検知器１２で積算される。
【００１３】電子エネルギー損失スペクトルを測定する
場合で電子ビーム９の強度が強すぎる場合は、平面検知
器１２に流れる電子電流を検知し、偏向制御系２１の指
令で偏向電場用電源１４の交流電圧を偏向板１３に印加
し、電子ビーム９をｙ方向に振って平面検知器に到達す
る電子の量を減衰する。図２に従来技術と本実施例の偏
向電場の位置による偏向効果の比較を示す。図２（ａ）
は従来技術による場合を示し、図２（ｂ）は本実施例に
よる場合を示す。図示したように、従来技術の場合の偏
向電場１３から平面検知器までの距離をＬａとし、本実
施例の場合の偏向電場１３から平面検知器までの距離を
Ｌｂとすると、ＬｂはＬａより５倍以上長くなる。
場合で電子ビーム９の強度が強すぎる場合は、平面検知
器１２に流れる電子電流を検知し、偏向制御系２１の指
令で偏向電場用電源１４の交流電圧を偏向板１３に印加
し、電子ビーム９をｙ方向に振って平面検知器に到達す
る電子の量を減衰する。図２に従来技術と本実施例の偏
向電場の位置による偏向効果の比較を示す。図２（ａ）
は従来技術による場合を示し、図２（ｂ）は本実施例に
よる場合を示す。図示したように、従来技術の場合の偏
向電場１３から平面検知器までの距離をＬａとし、本実
施例の場合の偏向電場１３から平面検知器までの距離を
Ｌｂとすると、ＬｂはＬａより５倍以上長くなる。
【００１４】図３により、偏向電場による電子の偏向距
離について説明する。偏向電場を平行平板電極により発
生する場合、電子の加速電圧をＵ、電荷をｅ、質量を
ｍ、速度をｖとし、偏向電極の印加電圧を±Ｖ、電極の
長さをｆ、電極間のギャップを２Ｇ、電極内の電子の偏
向による軌道半径をＲとすると、近似的に次の関係式が
成立する。
離について説明する。偏向電場を平行平板電極により発
生する場合、電子の加速電圧をＵ、電荷をｅ、質量を
ｍ、速度をｖとし、偏向電極の印加電圧を±Ｖ、電極の
長さをｆ、電極間のギャップを２Ｇ、電極内の電子の偏
向による軌道半径をＲとすると、近似的に次の関係式が
成立する。
【００１５】 電子の運動エネルギー ｅＵ＝０．５ｍｖ2 （１） 遠心力と偏向力の釣合い ｍｖ2／Ｒ＝ｅＶ／Ｇ （２） 偏向角 tanθ＝ｆ／２Ｒ （３） これらの式を用いると、平面検知器での偏向距離ｙは次
式で与えられる。 ｙ＝Ｌtanθ＝ＬｆＶ／（４ＵＧ） （４） すなわち偏向距離は偏向電場１３から平面検知器までの
距離Ｌと偏向電圧Ｖに比例するので、本実施例の配置を
採用すると、従来技術と同じ偏向距離を得るには１／５
の偏向電圧ですむ。
式で与えられる。 ｙ＝Ｌtanθ＝ＬｆＶ／（４ＵＧ） （４） すなわち偏向距離は偏向電場１３から平面検知器までの
距離Ｌと偏向電圧Ｖに比例するので、本実施例の配置を
採用すると、従来技術と同じ偏向距離を得るには１／５
の偏向電圧ですむ。
【００１６】また、本実施例においては、扇形電磁石１
０の入射側にフォーカス用のＱ１レンズ１８を配置し、
扇形電磁石１０の出射側に分散ズーム用のＱ２レンズ１
１を配置する構成を採用している。このＱ１レンズ及び
Ｑ２レンズの配置は本発明者らの提案に係るものであ
り、その詳細は別の出願において説明したが、例えば米
国特許第４７４３７５６号明細書に記載されているよう
な少なくとも３個の磁場４重極レンズＱ１，Ｑ２，Ｑ３
を扇形電磁石１０と平面検知器１２の間に設置する必要
がある従来の分散ズーム電子レンズ系に比較して、装置
構成の簡素化を図りながらズーミング性能を向上するこ
とができるものである。従って、本実施例のようなＱ
１，Ｑ２レンズによる分散ズーム系と偏向板１３とを組
み合わせると、さらに有利な電子エネルギー損失同時検
出器が得られる。
０の入射側にフォーカス用のＱ１レンズ１８を配置し、
扇形電磁石１０の出射側に分散ズーム用のＱ２レンズ１
１を配置する構成を採用している。このＱ１レンズ及び
Ｑ２レンズの配置は本発明者らの提案に係るものであ
り、その詳細は別の出願において説明したが、例えば米
国特許第４７４３７５６号明細書に記載されているよう
な少なくとも３個の磁場４重極レンズＱ１，Ｑ２，Ｑ３
を扇形電磁石１０と平面検知器１２の間に設置する必要
がある従来の分散ズーム電子レンズ系に比較して、装置
構成の簡素化を図りながらズーミング性能を向上するこ
とができるものである。従って、本実施例のようなＱ
１，Ｑ２レンズによる分散ズーム系と偏向板１３とを組
み合わせると、さらに有利な電子エネルギー損失同時検
出器が得られる。
【００１７】以下に、米国特許第４７４３７５６号明細
書に記載されているような従来の分散ズーム電子レンズ
系と、図１に示したＱ１及びＱ２レンズを用いる分散ズ
ーム系について、電子の軌道計算プログラムでシミュレ
ーションして比較した結果を簡単に示す。図４は、両者
のズーム効果を比較したものである。図４の横軸ＱＫＭ
は、従来技術ではＱ３、本実施例ではＱ２レンズの場の
定数であり、それぞれの分散のズーム可変の役割をす
る。平面検知器１２上へのフォーカスの役目はそれぞれ
のＱ１レンズが分担するが、その変化はズーム用Ｑレン
ズの値に比例した場になる。縦軸Ｄは速度分散係数を表
し、エネルギー分散係数の０．５倍に相当する。この値
の変化が大きいほど、分散のズーム効果が高いといえ
る。
書に記載されているような従来の分散ズーム電子レンズ
系と、図１に示したＱ１及びＱ２レンズを用いる分散ズ
ーム系について、電子の軌道計算プログラムでシミュレ
ーションして比較した結果を簡単に示す。図４は、両者
のズーム効果を比較したものである。図４の横軸ＱＫＭ
は、従来技術ではＱ３、本実施例ではＱ２レンズの場の
定数であり、それぞれの分散のズーム可変の役割をす
る。平面検知器１２上へのフォーカスの役目はそれぞれ
のＱ１レンズが分担するが、その変化はズーム用Ｑレン
ズの値に比例した場になる。縦軸Ｄは速度分散係数を表
し、エネルギー分散係数の０．５倍に相当する。この値
の変化が大きいほど、分散のズーム効果が高いといえ
る。
【００１８】図中、実線の曲線（ａ）は本実施例の構成
によるシミュレーション結果を示し、破線の曲線（ｂ）
は従来の構成によるシミュレーション結果を示す。この
図から明らかなように、本実施例の構成による場合、Ｄ
は０．２２から２４５まで変化し、１１１４倍のズーム
拡大率が得られている。これに対して同じ規模の配置に
おける従来技術では、Ｄは３．０から１３０まで変化
し、ズーム拡大率は４３倍に留まる。
によるシミュレーション結果を示し、破線の曲線（ｂ）
は従来の構成によるシミュレーション結果を示す。この
図から明らかなように、本実施例の構成による場合、Ｄ
は０．２２から２４５まで変化し、１１１４倍のズーム
拡大率が得られている。これに対して同じ規模の配置に
おける従来技術では、Ｄは３．０から１３０まで変化
し、ズーム拡大率は４３倍に留まる。
【００１９】一方、ｙ方向の像幅のズーム拡大による変
化を知るために、ｙ方向の収差係数Ｂの値を図５に示し
た。横軸は、図４と同じくズーム拡大用磁場４重極レン
ズの場の定数である。図中、実線（ａ）は本実施例の構
成を採用した場合を示し、破線（ｂ）は従来の構成を採
用した場合を示す。図５から明らかなように、本実施例
の配置による場合も従来技術の場合とほぼ同じ程度の値
（−１＜Ｂ＜１）で変化している。ただしこの範囲に留
めるにはＱ２レンズの位置が微妙に影響するので、電子
ビームの進行方向（ｚ）に沿ってＱ２レンズの位置を微
動調整する機構があると便利がよい。
化を知るために、ｙ方向の収差係数Ｂの値を図５に示し
た。横軸は、図４と同じくズーム拡大用磁場４重極レン
ズの場の定数である。図中、実線（ａ）は本実施例の構
成を採用した場合を示し、破線（ｂ）は従来の構成を採
用した場合を示す。図５から明らかなように、本実施例
の配置による場合も従来技術の場合とほぼ同じ程度の値
（−１＜Ｂ＜１）で変化している。ただしこの範囲に留
めるにはＱ２レンズの位置が微妙に影響するので、電子
ビームの進行方向（ｚ）に沿ってＱ２レンズの位置を微
動調整する機構があると便利がよい。
【００２０】ズーム用Ｑ２レンズとフォーカス用Ｑ１レ
ンズの相関を図６に示す。図中、実線（ａ）は本実施例
の場合を、破線（ｂ）は従来の場合を示す。図から分か
るように、本実施例は従来技術と同じく比例関係にあ
る。場の強さは従来技術に比べて１／４程度小さい値で
すむ。従って、Ｑ２レンズの変化に比例して、自動的に
レンズの磁場コイル電流が制御する機構を備えると便利
である。
ンズの相関を図６に示す。図中、実線（ａ）は本実施例
の場合を、破線（ｂ）は従来の場合を示す。図から分か
るように、本実施例は従来技術と同じく比例関係にあ
る。場の強さは従来技術に比べて１／４程度小さい値で
すむ。従って、Ｑ２レンズの変化に比例して、自動的に
レンズの磁場コイル電流が制御する機構を備えると便利
である。
【００２１】〔実施例２〕偏向電場の代わりに、偏向磁
場を用いた実施例を図７に示す。図７（ａ）は正面図、
図７（ｂ）はＰ視図である。本実施例では、偏向磁場発
生用コイル１９を扇形電磁石１０の手前に配置し、平面
検知器１２までの距離を従来よりも長くする。偏向磁場
と扇形磁場の磁力線の方向は互いに垂直になるように配
置して、電子ビームをｙ方向に偏向させる。図７には偏
向磁場発生用コイルを鉄心入りで図示したが、空心のコ
イルでも十分である。
場を用いた実施例を図７に示す。図７（ａ）は正面図、
図７（ｂ）はＰ視図である。本実施例では、偏向磁場発
生用コイル１９を扇形電磁石１０の手前に配置し、平面
検知器１２までの距離を従来よりも長くする。偏向磁場
と扇形磁場の磁力線の方向は互いに垂直になるように配
置して、電子ビームをｙ方向に偏向させる。図７には偏
向磁場発生用コイルを鉄心入りで図示したが、空心のコ
イルでも十分である。
【００２２】実施例１と同様に、電子エネルギー損失ス
ペクトルを測定する場合で電子ビーム９の強度が強すぎ
る場合は、平面検知器１２に流れる電子電流を検知し、
偏向制御系２１の指令で偏向磁場用電源２０の交流電圧
をコイル１９に印加し、電子ビーム９をｙ方向に振って
平面検知器１２に到達する電子の量を減衰する。図中、
１８は前述のフォーカス用Ｑ１レンズ、１１は分散ズー
ム用Ｑ２レンズであり、これらと偏向磁場発生用コイル
１９とを組み合わせると有利である。
ペクトルを測定する場合で電子ビーム９の強度が強すぎ
る場合は、平面検知器１２に流れる電子電流を検知し、
偏向制御系２１の指令で偏向磁場用電源２０の交流電圧
をコイル１９に印加し、電子ビーム９をｙ方向に振って
平面検知器１２に到達する電子の量を減衰する。図中、
１８は前述のフォーカス用Ｑ１レンズ、１１は分散ズー
ム用Ｑ２レンズであり、これらと偏向磁場発生用コイル
１９とを組み合わせると有利である。
【００２３】実施例１における偏向電圧についての議論
は、偏向磁場を用いる実施例２の場合にも同様に成立す
る。すなわち磁束密度をＢとすると、式（２）の代わり
にローレンツ力と遠心力の釣合いから、 ｍｖ2／Ｒ＝ｅｖＢ （５） が成立し、磁場による偏向距離ｙは ｙ＝（ｅ／２ｍＵ）1/2×ＬｆＢ （６） となり、本実施例の配置のようにＬを５倍長く取ると、
同じ偏向距離ｙを得るには１／５の偏向磁束密度Ｂです
む。
は、偏向磁場を用いる実施例２の場合にも同様に成立す
る。すなわち磁束密度をＢとすると、式（２）の代わり
にローレンツ力と遠心力の釣合いから、 ｍｖ2／Ｒ＝ｅｖＢ （５） が成立し、磁場による偏向距離ｙは ｙ＝（ｅ／２ｍＵ）1/2×ＬｆＢ （６） となり、本実施例の配置のようにＬを５倍長く取ると、
同じ偏向距離ｙを得るには１／５の偏向磁束密度Ｂです
む。
【００２４】
【発明の効果】以上述べてきた本発明による効果をまと
めると、つぎのようになる。 （１）偏向器の偏向電圧又は偏向磁束密度が小さくでき
るので、放電やノイズの影響が低減できる。 （２）扇形磁場の前で偏向するので、電子ビームが拡が
っていないから、偏向磁場のギャップと領域を狭くで
き、外部への影響を少なくできる。 （３）平面検知器の前に空間的な余裕ができ、組立てや
保守作業が容易になる。 （４）偏向された電子ビームは平面検知器から遠く離れ
たｙ方向スリットで除去されるので、散乱電子による検
知器へのノイズを著しく低減できる。
めると、つぎのようになる。 （１）偏向器の偏向電圧又は偏向磁束密度が小さくでき
るので、放電やノイズの影響が低減できる。 （２）扇形磁場の前で偏向するので、電子ビームが拡が
っていないから、偏向磁場のギャップと領域を狭くで
き、外部への影響を少なくできる。 （３）平面検知器の前に空間的な余裕ができ、組立てや
保守作業が容易になる。 （４）偏向された電子ビームは平面検知器から遠く離れ
たｙ方向スリットで除去されるので、散乱電子による検
知器へのノイズを著しく低減できる。
【図１】本発明の電子エネルギー損失同時検知器におけ
る偏向電場の配置を示す図。
る偏向電場の配置を示す図。
【図２】従来方式と本発明の偏向電場の位置による比較
を示す図。
を示す図。
【図３】偏向電場による電子の偏向距離の説明図。
【図４】分散ズーム効果の比較図。
【図５】ｙ方向収差係数の変動の比較図。
【図６】ズーム用Ｑレンズとフォーカス用Ｑレンズの関
係を示す図。
係を示す図。
【図７】本発明の電子エネルギー損失同時検知器におけ
る偏向磁場の配置を示す図。
る偏向磁場の配置を示す図。
【図８】従来の電子エネルギー損失同時検知器における
減衰器の配置を示す図。
減衰器の配置を示す図。
１：電子源、２：集束レンズ、３：試料、４：対物レン
ズ、５：結像、６：結像レンズ、７：蛍光板、８：絞
り、９：電子ビーム、１０：扇形電磁石、１１：分散ズ
ーム用磁場４重極レンズ、１２：平面検知器、１３：偏
向電場、１４：偏向電場用電源、１５：ｙ方向スリッ
ト、１６：ｙ偏向電子ビーム、１７：平面検知器用遮
蔽、１８：フォーカス用磁場４重極レンズ、１９：偏向
磁場発生用コイル、２０：偏向磁場用電源、２１：偏向
制御系
ズ、５：結像、６：結像レンズ、７：蛍光板、８：絞
り、９：電子ビーム、１０：扇形電磁石、１１：分散ズ
ーム用磁場４重極レンズ、１２：平面検知器、１３：偏
向電場、１４：偏向電場用電源、１５：ｙ方向スリッ
ト、１６：ｙ偏向電子ビーム、１７：平面検知器用遮
蔽、１８：フォーカス用磁場４重極レンズ、１９：偏向
磁場発生用コイル、２０：偏向磁場用電源、２１：偏向
制御系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 37/26 H01J 37/244 H01J 37/05
Claims (8)
- 【請求項１】 試料を透過した電子ビームの一部を透過
させる絞りと、絞りを透過した電子のエネルギー損失を
分析する扇形電磁石と、扇形電磁石の形成する磁場によ
って分散された電子ビームを同時に検知する平面検知器
とを備え、前記絞りと扇形電磁石の間に、扇形電磁石に
よる電子ビームの偏向方向とほぼ垂直な方向に電子ビー
ムを電場によって偏向する偏向板を設置したことを特徴
とする電子エネルギー損失同時検知器。 - 【請求項２】 偏向板と扇形電磁石の間に第１の磁場４
重極レンズを設置し、扇形電磁石と平面検知器の間に第
２の磁場４重極レンズを設置したことを特徴とする請求
項１記載の電子エネルギー損失同時検知器。 - 【請求項３】 第２の磁場４重極レンズの近傍に、扇形
電磁石による分散方向に垂直な方向のビーム拡がりを制
限するスリットを設置したことを特徴とする請求項２記
載の電子エネルギー損失同時検知器。 - 【請求項４】 偏向板に接続された偏向電場用電源と平
面検知器とを制御系で結び、エネルギー損失スペクトル
を測定しないときは、偏向板に直流の偏向電圧を印加し
て電子ビームが平面検知器に到達しないようにすること
を特徴とする請求項１、２又は３記載の電子エネルギー
損失同時検知器。 - 【請求項５】 試料を透過した電子ビームの一部を透過
させる絞りと、絞りを透過した電子のエネルギー損失を
分析する扇形電磁石と、扇形電磁石の形成する磁場によ
って分散された電子ビームを同時に検知する平面検知器
とを備え、前記絞りと扇形電磁石の間に、扇形電磁石に
よる電子ビームの偏向方向とほぼ垂直な方向に電子ビー
ムを磁場によって偏向する偏向コイルを設置したことを
特徴とする電子エネルギー損失同時検知器。 - 【請求項６】 偏向コイルと扇形電磁石のあいだに第１
の磁場４重極レンズを設置し、扇形電磁石と平面検知器
のあいだに第２の磁場４重極レンズを設置したことを特
徴とする請求項５記載の電子エネルギー損失同時検知
器。 - 【請求項７】 第２の磁場４重極レンズの近傍に、扇形
電磁石による分散方向に垂直な方向のビーム拡がりを制
限するスリットを設置したことを特徴とする請求項６記
載の電子エネルギー損失同時検知器。 - 【請求項８】 偏向コイルに接続された偏向磁場用電源
と平面検知器を制御系で結び、エネルギー損失スペクト
ルを測定しないときは、偏向コイルに直流の偏向電流を
流して電子ビームが平面検知器に到達しないようにする
ことを特徴とする請求項５、６又は７記載の電子エネル
ギー損失同時検知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16572093A JP2887362B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 電子エネルギー損失同時検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16572093A JP2887362B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 電子エネルギー損失同時検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0721967A JPH0721967A (ja) | 1995-01-24 |
| JP2887362B2 true JP2887362B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=15817793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16572093A Expired - Lifetime JP2887362B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 電子エネルギー損失同時検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2887362B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000041206A1 (fr) | 1999-01-04 | 2000-07-13 | Hitachi, Ltd. | Dispositif de mappage d'elements, microscope electronique a transmission et a balayage, et procede associe |
| JP4449573B2 (ja) * | 1999-01-04 | 2010-04-14 | 株式会社日立製作所 | 元素マッピング装置，走査透過型電子顕微鏡および元素マッピング方法 |
| EP1209720A3 (en) | 2000-11-21 | 2006-11-15 | Hitachi High-Technologies Corporation | Energy spectrum measurement |
| WO2003038418A1 (fr) | 2001-11-02 | 2003-05-08 | Hitachi, Ltd. | Dispositif d'analyses d'elements, microscope electronique a emission par balayage et procede d'analyses d'elements |
| CN109597115B (zh) * | 2019-01-22 | 2020-10-16 | 中国科学技术大学 | 用于探测束流损失的设备 |
| CN114158175B (zh) * | 2021-11-26 | 2022-11-15 | 中山大学 | 强流电子直线加速器中的Chicane系统 |
-
1993
- 1993-07-05 JP JP16572093A patent/JP2887362B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0721967A (ja) | 1995-01-24 |
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