JP3112527B2 - 電子顕微鏡 - Google Patents
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- 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
- H01J37/261—Details
- H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
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Description
に透過型電子顕微鏡(TEM)において電子顕微鏡像
と、回折像とを観察するための結像系レンズの構成及び
その動作に関する。
電子顕微鏡像を観察するモード(以下、像観察モードと
称す)と、対物レンズ(OL)の後焦点面に結像される
電子線回折像(以下、単に回折像と称す)を結像系レン
ズによりスクリーンに投影して観察するモード(以下、
このモードを回折像観察モードと称す)があり、特に後
者は制限視野回折法と称されている。像観察モード時及
び回折像観察モード時の結像系レンズの動作の概略を図
3に示す。なお、図中、1は試料、2は対物絞り、3は
視野制限絞り、4はスクリーン、OLは対物レンズ、I
L1 は第1中間レンズ、IL2 は第2中間レンズ、PL
は投影レンズを示す。
動作を示す図であるが、このとき対物絞り2は電子顕微
鏡像のコントラストを向上させるために挿入され、視野
制限絞り3は取り外される。また電子線は所望の明るさ
が得られるように収束されている。
物絞り2の位置、即ちOLの後焦点面には回折像が結像
されると共に、視野制限絞り3の位置には電子顕微鏡像
が結像される。そして、第1中間レンズIL1 は当該視
野制限絞り3の位置に結像される電子顕微鏡像を物面と
して所定の位置に電子顕微鏡像を結像し、以下、当該電
子顕微鏡像は第2中間レンズIL2 ,投影レンズRLに
より拡大されてスクリーン4上に結像される。
ズの動作を示す図であり、このとき対物絞り2は取り外
され、視野制限絞り3は挿入されている。また電子線
は、回折像の中心のスポットによりスクリーン4が焼き
付いてしまうことを防止するために、広い照射領域とな
される。そして、第1中間レンズIL1 は対物絞り2の
位置に結像されている回折像を物面として所定の位置に
回折像を結像し、以下、当該回折像は第2中間レンズI
L2 ,投影レンズRLにより拡大されてスクリーン4上
に結像される。
晶性を有する試料を観察する場合には像観察モードと回
折像観察モードとを頻繁に切り替える必要があり、電子
顕微鏡像の写真と、当該電子顕微鏡像と同一視野の回折
像の写真の一対の写真を撮影するためには20〜30回程度
モードの切り替えを行っているのが通常である。そし
て、上述したところから明らかなように、モードを切り
替える度毎に対物絞りの挿入あるいは取り外し、視野制
限絞りの挿入あるいは取り外し、及び電子線の収束状態
の切り替えという操作を行わなければならないので非常
に操作が煩わしいものであった。
する場合には対物絞りは欠くことのできないものである
が、近年の分解能が非常に高いTEMにおいてはOLの
ポールピースのギャップは数mm程度と小さいので対物
絞りをポールピース内に配置することは非常に困難であ
り、更にその位置をOLの後焦点面に合わせることは殆
ど不可能であるので、良好な電子顕微鏡像が得られない
という問題があった。本発明は、上記の課題を解決する
ものであって、対物絞りを配置できない電子顕微鏡にお
いても電子顕微鏡像及び回折像の双方を良好に観察する
ことができるばかりでなく、像観察モードと回折像観察
モードとの切り替えを容易に行うことができる電子顕微
鏡を提供することを目的とするものである。
めに、本発明の電子顕微鏡は、対物レンズと、前記対物
レンズの像面の近傍に配置され、且つ対物レンズ後焦点
面に結像される回折像を物面として当該回折像を視野制
限絞りの位置に結像する第1レンズと、像観察モード時
においては前記対物レンズの像面を物面とし、回折像観
察モード時においては前記第1レンズにより視野制限絞
りの位置に結像された回折像を物面とするように励磁さ
れる第2レンズとを少なくとも備えることを特徴とす
る。
されている。この第1レンズは常時対物レンズ後焦点面
に結像される回折像を物面として当該回折像を視野制限
絞りの位置に結像する。また、第1レンズの後段には第
2レンズが配置されている。この第2レンズは、像観察
モード時には対物レンズの像面を物面とし、回折像観察
モード時には第1レンズにより視野制限絞りの位置に結
像された回折像を物面とするように励磁される。従っ
て、像観察モード時には対物レンズの像面に結像されて
いる電子顕微鏡像が第2レンズ及びその後段のレンズに
よりスクリーン上に拡大投影され、回折像観察モード時
には、第1レンズにより視野制限絞りの位置に結像され
た回折像が第2レンズ及びその後段のレンズによりスク
リーン上に拡大投影される。
図1は本発明に係る電子顕微鏡の一実施例の構成を示す
図であり、図中、OLは対物レンズ、MLはミニレン
ズ、IL1 は第1中間レンズ、10は電子銃、12は視
野制限絞り、13はスクリーン、14は制御装置、15
はモード設定部、16は電子銃駆動部、18はML駆動
部、19は視野制限絞り駆動部、20は偏向コイル、2
1は偏向コイル駆動部、22はOL駆動部、23は第1
中間レンズ駆動部、30は試料を示す。なお、図1にお
いては照射系レンズ及び第1中間レンズIL1 の後段に
配置される第2中間レンズ、投影レンズ等は本発明の本
質には関係ないので省略している。
間レンズIL1 及びその後段の結像系レンズによる軸外
収差を小さく抑えるために、対物レンズOLの像面の近
傍に配置されている。ここではミニレンズMLの主面は
対物レンズOLの像面に一致しているものとする。そし
て、ミニレンズMLには常時一定の駆動電流が供給さ
れ、対物レンズOLの後焦点面に形成される回折像を物
面とし、視野制限絞り12を像面とするように駆動され
る。
ード時には対物レンズOLの像面を物面とし、回折像観
察モード時にはミニレンズMLの像面を物面とし、それ
ぞれ所定の位置に結像するように駆動される。そしてこ
の第1中間レンズIL1 により結像された像は、図示し
ない第2中間レンズ、投影レンズ等によりスクリーン1
3に拡大して結像される。
上に照射しないようにするためのブランキング手段とし
て配置されているものである。モード設定部15は像観
察モードと回折像観察モードとの切り替えを行うもので
あり、ボタンスイッチ等の適宜のスイッチ類で構成され
る。また、制御装置14はマイクロプロセッサ及びその
周辺回路で構成されている。
モードが指示されたときには、制御装置14は、電子銃
駆動部16に対しては電子線照射領域を広くすることを
指示し、視野制限絞り駆動部19に対しては視野制限絞
り12を光軸上から外すことを指示し、第1中間レンズ
駆動部23に対してはミニレンズMLの像面、即ち視野
制限絞り12の位置を物面とするための励磁電流の発生
を指示する。
子線は所定の状態、例えば予め定められた回折像に適切
な照射角になるようになされ、視野制限絞り12は光軸
上から外され、第1中間レンズIL1 には所定の励磁電
流が供給される。なおこのとき制御装置14は、OL駆
動部22に対しては所定の励磁電流、即ち予め定められ
た励磁電流またはオペレータによって設定されたレンズ
条件を満足するための励磁電流の発生を指示し、またM
L駆動部18に対しては所定の定められた励磁電流の発
生を指示するので、対物レンズOL及びミニレンズML
にはそれぞれ所定の励磁電流が供給されるものである。
従って、このときには図2Aに示すように、対物レンズ
OLの後焦点面Pに形成されている回折像がミニレンズ
MLにより視野制限絞り12の位置に結像され、この像
が第1中間レンズIL1 及びその後段のレンズによりス
クリーン13上に拡大投影される。
観察モードが指示されたときは、制御装置14は、電子
銃駆動部16に対しては電子線を収束させることを指示
し、視野制限絞り駆動部19に対しては視野制限絞り1
2を光軸上に挿入することを指示し、第1中間レンズ駆
動部23に対しては対物レンズOLの像面を物面とする
ための励磁電流の発生を指示する。これによって電子銃
10から放射される電子線は所定の状態、例えばオペレ
ータによって設定された収束状態を満足するように収束
され、視野制限絞り12は光軸上に挿入され、第1中間
レンズIL1 には所定の励磁電流が供給される。なおこ
のとき制御装置14は、OL駆動部22に対しては所定
の励磁電流、即ち予め定められた励磁電流またはオペレ
ータによって設定されたレンズ条件を満足するための励
磁電流の発生を指示し、またML駆動部18に対しては
所定の定められた励磁電流の発生を指示するので、対物
レンズOL及びミニレンズMLにはそれぞれ所定の励磁
電流が供給されるものであることは当然である。
に、図中Qで示す対物レンズOLの像面に結像されてい
る電子顕微鏡像が第1中間レンズIL1 により所定の位
置にトランスファーされ、更に当該像がその後段のレン
ズによりスクリーン13上に拡大投影される。なお、こ
のときミニレンズMLは後焦点面に形成されている回折
像を視野制限絞り12の位置に結像するが、この回折像
は何等利用されないものである。
回折像観察モードへの切り替えが行われる場合には、モ
ード切り替えが指示されたときから、電子銃10、第1
中間レンズIL1 等の状態が回折像観察モードのための
状態設定が完了するまで偏向コイル駆動部21にブラン
キングを指示する。これにより偏向コイル20には所定
の励磁電流が供給されるので、電子線は偏向され、スク
リーン13には達しないので、モード切り替え時のスク
リーン13上の像のちらつきを防止することができる。
回折像観察モードから像観察モードに切り替えられる場
合も同様である。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、上記実施例ではモード切
り替えは手動で行うものとしたが、制御装置14により
自動的に所望の周期でモード切り替えを行わせることも
可能である。また、上記実施例ではブランキングのため
の手段として偏向コイルを用いるものとしたが、電子線
を遮断する部材を光軸上に挿入するようにしてもよいも
のであり、更に当該ブランキング手段は任意の位置に配
置することができるものである。また、上記実施例では
ミニレンズの主面は対物レンズOLの像面と一致してい
るものとしたが、本発明はこれに限定されるものではな
く結像系レンズによる軸外収差を小さくできる位置であ
ればよいものである。
によれば、モード設定部15によりモード切り替えを指
示するだけで容易に像観察モードと回折像観察モードと
を切り替えることができる。また、本発明においては視
野制限絞りが対物絞りの機能を果たすので、ギャップの
非常に小さいポールピースを用いる場合にも良好な電子
顕微鏡像を得ることができる。
ある。
像系レンズの動作の概略を示す図である。
間レンズ、10…電子銃、12…視野制限絞り、13…
スクリーン、14…制御装置、15…モード設定部、1
6…電子銃駆動部、18…ML駆動部、19…視野制限
絞り駆動部、20…偏向コイル、21…偏向コイル駆動
部、22…OL駆動部、23…第1中間レンズ駆動部、
30…試料。
Claims (1)
- 【請求項1】 対物レンズと、前記対物レンズの像面の
近傍に配置され、且つ対物レンズ後焦点面に結像される
回折像を物面として当該回折像を視野制限絞りの位置に
結像する第1レンズと、像観察モード時においては前記
対物レンズの像面を物面とし、回折像観察モード時にお
いては前記第1レンズにより視野制限絞りの位置に結像
された回折像を物面とするように励磁される第2レンズ
とを少なくとも備えることを特徴とする電子顕微鏡。
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1992
- 1992-11-04 US US07/972,176 patent/US5304801A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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