JP3721287B2 - エネルギ選択スリット幅設定装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、電子顕微鏡に装着されるエネルギフィルタにおいて、特定のエネルギを選別するために用いられているエネルギ選択スリットの技術分野に属し、特に、このエネルギ選択スリットを通過させるエネルギ範囲を規定するスリット幅を設定するエネルギ選択スリット幅設定装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子顕微鏡により試料の特定のエネルギのスペクトルを取得するための1つとして、マグネットで電子を偏向させる方式のエネルギフィルタが電子顕微鏡に装着されている。このエネルギフィルタでは、エネルギを選別するためにエネルギ選択スリットと、マグネットで電子を偏向させるスペクトロメータとが用いられている。そして、エネルギ選択スリットでエネルギ範囲を規定し、試料を透過した電子のエネルギのうち、規定されたエネルギ範囲内のエネルギを選択し、この選択したエネルギをスペクトロメータで結像することでそのスペクトルを得ている。
【0003】
ところで、このようなエネルギフィルタにおいては、エネルギ選択スリットを通過させるエネルギ範囲をスリットの幅で規定している。従来、エネルギ選択スリットのスリット幅を規定する手段として、通常は、マイクロメータが用いられている。すなわち、図2に示すようにマイクロメータ10のヘッド11にナイフエッジ12,13を取り付けて、このマイクロメータ10の操作部14を手動で操作することにより、ミクロンオーダでスリット幅Wを設定している。
【0004】
一方、スペクトロメータの構造によってエネルギ分散が定まるが、このエネルギ分散は通常μm/eVの単位で表される固有値であり、エネルギ選択スリットの位置と一致するエネルギ分散面において、1エレクトロンボルトのエネルギ差の電子をどれだけの間隔に分離可能かの性能を表している。いま、スペクトロメータのエネルギ分散をD(μm/eV)、スリットの幅をW(μm)とすると、このスリットにより選択され得るエネルギ幅はW/D(eV)ということになる。
前述のように、分散Dは固有値であるから、このD値をメモリ等のいずれかに記録しておき、マイクロメータの読みから電卓などで簡単な計算を行うことにより、選択するエネルギ幅は簡単に求められる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マイクロメータ10を手動で操作することでスリット幅Wを設定したのでは、操作が煩雑となるばかりでなく、スリット幅Wを正確に設定することは難しい。
また、スペクトロメータ固有の分散Dは電子の初期エネルギ(primary energy)に依存して変化するため、電子顕微鏡の加速電圧を一定のまま像観察を行っているだけならば、その加速電圧のD値のみを使用すればよいが、像コントラスト向上や収束電子回折などの目的で加速電圧を変えて使用する場合は、そのprimary energyに対するD値を計算するかあるいは実測して用意し、エネルギ選択幅を計算する定数を変えてやらなければならない。このため、オペレータは、その都度、分散D値の違いによる、スリット幅のエネルギ換算値を計算して見積もらなければならなく、操作が更に一層煩雑となっている。
【0006】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、エネルギ選択スリットのスリット幅を容易に設定可能にするとともに、スリット幅の換算値を自動的に計算して直接表示することにより、操作効率を向上することのできるエネルギ選択スリット幅設定装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項1の発明は、電子顕微鏡に装着されるエネルギフィルタに設けられ、試料からの電子の所望のエネルギを選択するエネルギ選択スリット幅設定装置において、オペレータによって操作され、スリット幅Wを設定操作する操作手段と、前記エネルギ選択スリットのスリット幅をこの操作手段で設定操作されたスリット幅Wに対応して設定するスリット幅自動設定手段と、前記操作手段で設定操作されたスリット幅Wに基づいて前記スリット幅自動設定手段を作動制御する制御装置と、前記電子顕微鏡の現在の加速電圧Eを検出する加速電圧検出手段と、予め設定された基準加速電圧E0およびこの基準加速電圧E0におけるエネルギフィルタのエネルギ分散D0がそれぞれ予め記憶されている記憶手段とを備え、前記制御装置が、前記操作手段により前記スリット幅Wが設定操作されたとき、前記加速電圧検出手段で検出された現在の加速電圧E、および前記記憶手段に記憶された基準加速電圧E0および前記エネルギフィルタのエネルギ分散D0に基づき、現在の加速電圧Eにおける前記エネルギフィルタのエネルギ分散Dを求め、さらにその求めたエネルギ分散Dと前記スリット幅Wに基づき、前記スリットによって選択されるエネルギ幅dEを表示手段に表示させるようにしたことを特徴としている。
【0008】
また、請求項2の発明は、前記制御装置が、前記エネルギ分散Dを下記数1により求め、前記エネルギ幅dEを下記数2により求めることをことを特徴としている。
【数1】
【数2】
【0009】
更に、請求項3の発明は、電子顕微鏡に装着されるエネルギフィルタに設けられ、試料からの電子の所望のエネルギを選択するエネルギ選択スリット幅設定装置において、オペレータによって操作され、前記スリットによって選択されるエネルギ幅dEを設定操作する操作手段と、前記エネルギ選択スリットのスリット幅を設定するスリット幅自動設定手段と、前記スリット幅自動設定手段を作動制御する制御装置と、前記電子顕微鏡の現在の加速電圧Eを検出する加速電圧検出手段と、予め設定された基準加速電圧E0およびこの基準加速電圧E0におけるエネルギフィルタのエネルギ分散D0がそれぞれ予め記憶されている記憶手段とを備え、前記制御装置が、前記操作手段によりエネルギ幅dEが設定操作されたとき、前記加速電圧検出手段で検出された現在の加速電圧E、および前記記憶手段に記憶された基準加速電圧E0および前記エネルギフィルタのエネルギ分散D0に基づき、現在の加速電圧Eにおける前記エネルギフィルタのエネルギ分散Dを求め、さらにその求めたエネルギ分散Dと前記エネルギ幅dEに基づき、設定されたエネルギ幅dEに対応するスリット幅を求め、前記エネルギ選択スリットのスリット幅が求めたスリット幅Wになるように前記スリット幅自動設定手段を制御するようにしたことを特徴としている。
【0010】
更に、請求項4の発明は、電子顕微鏡に装着されるエネルギフィルタに設けられ、試料からの電子の所望のエネルギを選択するエネルギ選択スリット幅設定装置において、オペレータによって操作され、前記スリットによって選択されるエネルギ幅dEを設定操作する操作手段と、前記エネルギ選択スリットのスリット幅を設定するスリット幅自動設定手段と、前記スリット幅自動設定手段を作動制御する制御装置と、前記電子顕微鏡の現在の加速電圧Eを検出する加速電圧検出手段と、予め設定された基準加速電圧E0およびこの基準加速電圧E0におけるエネルギフィルタのエネルギ分散D0がそれぞれ予め記憶されている記憶手段とを備え、前記制御装置が、前記操作手段によりエネルギ幅dEが設定操作されたとき、前記加速電圧検出手段で検出された現在の加速電圧E、および前記記憶手段に記憶された基準加速電圧E0および前記エネルギフィルタのエネルギ分散D0に基づき、現在の加速電圧Eにおける前記エネルギフィルタのエネルギ分散Dを求め、さらにその求めたエネルギ分散Dと前記エネルギ幅dEに基づき、設定されたエネルギ幅dEに対応するスリット幅Wを求め、その求めたスリット幅Wを表示手段に表示させるようにしたことを特徴としている。
【0011】
更に、請求項5の発明は、前記制御装置が、前記エネルギ分散Dを下記数1により求め、前記スリット幅Wを下記数3により求めることをことを特徴としている。
【数1】
【数3】
【0012】
【作用】
このような構成をした本発明のエネルギ選択スリット幅設定装置においては、オペレータが操作手段でスリット幅を設定操作することにより、スリット幅自動設定手段がスリット幅に自動的に設定するようになる。
また、設定操作された長さの単位で表されたスリット幅のエネルギ換算値を制御手段で計算して表示手段に直接表示するか、あるいは設定操作されたエネルギの単位で表されたスリット幅の長さ換算値を制御手段で計算して表示手段に直接表示するようになる。
【0013】
このようにスリット幅の換算値が表示手段で直接表示されるので、オペレータは一切の計算を行うことなく、換算値を知ることができ、操作効率が向上する。
更に、加速電圧が変わった場合にも、オペレータが操作手段で換算値の操作を行うことにより、制御装置が換算式の定数を自動的に変えて換算値を計算するので、スリット幅の換算値が直ちに更新されて表示手段に常に正しい値で表示されるようになる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明にかかるエネルギ選択スリット幅設定装置の実施の形態の一例を模式的に示す図である。
図1に示すように、この例のエネルギ選択スリット幅設定装置1は、オペレータによって操作され、スリット幅W(μm)を設定するための操作手段2と、スリット幅W(μm)を自動的に設定するスリット幅自動設定手段3と、スリット幅Wおよびエネルギ幅dEを表示する、ディスプレイ等の表示手段4と、電子顕微鏡の加速電圧E(kV:キロボルト)を検出する加速電圧検出手段5と、基準加速電圧E0(kV)およびこの基準加速電圧E0におけるエネルギフィルタのエネルギの分散(以下、説明の便宜上、エネルギフィルタのエネルギの基準分散ともいう)D0を予め記憶するメモリ6と、操作手段2からのスリット幅設定操作情報、加速電圧検出手段5からの加速電圧情報、およびメモリ6からの基準加速電圧E0およびエネルギフィルタのエネルギの基準分散D0の各情報に基づいて、スリット幅自動設定手段3および表示手段4にそれぞれ制御信号を出力する制御装置(CPU)7とを備えている。
【0015】
スリット幅自動設定手段3はエネルギ選択スリットのスリット幅Wを設定するものであり、マイクロメータ10およびこのマイクロメータ10のヘッド11の駆動のためにステッピングモータ(不図示)を備えている。このステッピングモータの駆動電源がCPU7によって制御されることで、マイクロメータヘッド11は従来の手動方式に代えてステッピングモータ駆動方式にされている。
【0016】
CPU7は、操作手段2からの長さの単位で表されるスリット幅W(μm)、加速電圧検出手段5の加速電圧E(kV)、およびメモリに記憶されている基準加速電圧E0(kV)およびエネルギフィルタのエネルギの基準分散D0(μm/eV)に基づいて、所定のエネルギ換算式
【数1】
【数2】
により、分散D(μm/eV)およびスリット幅W(μm)のエネルギ換算値dE(eV)を計算するようになっている。なお、基準加速電圧は電子顕微鏡本体で可能な最高加速電圧に設定すると管理しやすいが、特にこれに限定されるものではない。また、基準加速電圧E0およびエネルギフィルタのエネルギの基準分散D0はいずれもスペクトロメータを設計する段階で既に判っている値であり、また、実験的に測定することも容易であるので前もって測定することで既知量としておけば、以後は変動することはない。
【0017】
そして、CPU7は、更にスリット幅Wの設定信号をスリット幅自動設定手段3に出力するとともに、このスリット幅Wおよび計算で得られたエネルギ幅dE(eV)の表示信号を表示手段4に出力するようになっている。
【0018】
このように構成されたこの例のエネルギ選択スリット幅設定装置1においては、オペレータが操作手段2を操作して長さの単位のスリット幅Wの設定操作を行うと、この操作信号がCPU7に入力される。CPU7は、このスリット幅Wの設定操作信号に基づいてスリット幅Wの設定信号をスリット幅自動設定手段3に出力し、ステッピングモータを駆動制御する。これにより、スリット幅自動設定手段3は、エネルギ選択スリットをこのスリット幅Wになるように自動的に設定する。また同時に、CPU7は、前述のようにスリット幅W(μm)に基づいてそのエネルギ換算値dE(eV)を計算するとともに、スリット幅Wおよびエネルギ幅dE(eV)の表示信号を表示手段4に出力する。これにより、表示手段4はスリット幅Wおよびエネルギ幅dE(eV)を表示する。こうして、設定操作されたスリット幅Wが直接にエネルギの幅dE(eV)として表示される。
【0019】
この例のエネルギ選択スリット幅設定装置1によれば、オペレータが操作手段2でスリット幅Wを設定操作することにより、スリット幅自動設定手段3がスリット幅Wに自動的に設定するようになるので、エネルギ選択スリットのスリット幅をより簡単に設定できるようになるとともに、より正確に設定できるようになる。
【0020】
また、設定操作された長さ単位のスリット幅Wのエネルギ換算値をCPU7で計算して表示手段に直接表示するようになるので、オペレータは一切の計算を行うことなく、スリット幅Wのエネルギ換算値を知ることができる。このように、長さ単位のスリット幅Wをオペレータが必要とする値であるエネルギとして直接表示することにより、操作効率が向上する。
【0021】
更に、加速電圧Eを変えた場合にも、オペレータが操作手段2でエネルギ換算値の操作を行うことにより、CPU7が換算式の定数を自動的に変えてエネルギ値を計算するので、スリット幅Wのエネルギ値を直ちに更新して表示手段4に常に正しいエネルギ幅を表示することができるようになる。これにより、従来オペレータによって行われた、加速電圧Eの変化に基づくエネルギフィルタのエネルギの分散の違いの見積もりが不要となる。
【0022】
なお、前述の例では、オペレータが操作手段2で長さの単位のスリット幅Wを設定操作することで、エネルギ選択スリットのスリット幅を自動設定するとともに、スリット幅Wのエネルギ換算値dEを自動的に計算し表示するようにしているが、逆に、オペレータが操作手段2でエネルギ幅dEを設定操作することで、CPU7により前述と同様にしてエネルギフィルタのエネルギの分散D値を計算するとともに、換算式
【数3】
を用いてスリット幅Wを自動的に計算し、エネルギ選択スリットのスリット幅を得られたスリット幅Wに自動設定するとともに、これらのスリット幅Wおよびエネルギ幅dEを自動的に表示するようにすることもできる。
【0023】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のエネルギ選択スリット幅設定装置によれば、オペレータが操作手段でスリット幅を設定操作することで、スリット幅自動設定手段によりエネルギ選択スリットのスリット幅を自動的に設定するようにしているので、エネルギ選択スリットのスリット幅をより簡単にかつより正確に設定できる。
【0024】
また、設定操作されたスリット幅のエネルギ単位または長さ単位の換算値を制御装置で計算して表示手段に直接表示するようにしているので、オペレータは一切の計算を行うことなく、スリット幅の換算値を知ることができる。このように、スリット幅をオペレータが必要とする値であるエネルギ単位または長さ単位の換算値として直接表示することにより、操作効率を向上することができる。
【0025】
更に、加速電圧を変えた場合にも、オペレータが操作手段でエネルギ単位または長さ単位の換算値の操作を行うことにより、制御装置が換算式の定数を自動的に変えて換算値を計算するので、スリット幅の換算値を直ちに更新して表示手段に常に正しい値を表示することができるようになる。これにより、従来オペレータによって行われた、加速電圧の変化に基づくエネルギフィルタのエネルギの分散の違いの見積もりが不要となり、操作効率を更に一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかるエネルギ選択スリット幅設定装置の実施の形態の一例を模式的に示す図である。
【図2】 従来のエネルギ選択スリットのスリット幅の設定方法を説明する図である。
【符号の説明】
1…エネルギ選択スリット幅設定装置、2…操作手段、3…スリット幅自動設定手段、4…表示手段、5…加速電源、6…メモリ、7…制御装置(CPU)、10…マイクロメータ、11…マイクロメータヘッド
Claims (5)
- 電子顕微鏡に装着されるエネルギフィルタに設けられ、試料からの電子の所望のエネルギを選択するエネルギ選択スリット幅設定装置において、
オペレータによって操作され、スリット幅Wを設定操作する操作手段と、前記エネルギ選択スリットのスリット幅をこの操作手段で設定操作されたスリット幅Wに対応して設定するスリット幅自動設定手段と、前記操作手段で設定操作されたスリット幅Wに基づいて前記スリット幅自動設定手段を作動制御する制御装置と、
前記電子顕微鏡の現在の加速電圧Eを検出する加速電圧検出手段と、
予め設定された基準加速電圧E 0 およびこの基準加速電圧E 0 におけるエネルギフィルタのエネルギ分散D 0 がそれぞれ予め記憶されている記憶手段とを備え、
前記制御装置は、前記操作手段により前記スリット幅Wが設定操作されたとき、前記加速電圧検出手段で検出された現在の加速電圧E、および前記記憶手段に記憶された基準加速電圧E 0 および前記エネルギフィルタのエネルギ分散D 0 に基づき、現在の加速電圧Eにおける前記エネルギフィルタのエネルギ分散Dを求め、さらにその求めたエネルギ分散Dと前記スリット幅Wに基づき、前記スリットによって選択されるエネルギ幅dEを表示手段に表示させるようにしたことを特徴とするエネルギ選択スリット幅設定装置。 - 電子顕微鏡に装着されるエネルギフィルタに設けられ、試料からの電子の所望のエネルギを選択するエネルギ選択スリット幅設定装置において、
オペレータによって操作され、前記スリットによって選択されるエネルギ幅dEを設定操作する操作手段と、
前記エネルギ選択スリットのスリット幅を設定するスリット幅自動設定手段と、
前記スリット幅自動設定手段を作動制御する制御装置と、
前記電子顕微鏡の現在の加速電圧Eを検出する加速電圧検出手段と、
予め設定された基準加速電圧E 0 およびこの基準加速電圧E 0 におけるエネルギフィルタのエネルギ分散D 0 がそれぞれ予め記憶されている記憶手段とを備え、
前記制御装置は、前記操作手段によりエネルギ幅dEが設定操作されたとき、前記加速電圧検出手段で検出された現在の加速電圧E、および前記記憶手段に記憶された基準加速電圧E 0 および前記エネルギフィルタのエネルギ分散D 0 に基づき、現在の加速電圧Eにおける前記エネルギフィルタのエネルギ分散Dを求め、さらにその求めたエネルギ分散Dと前記エネルギ幅dEに基づき、設定されたエネルギ幅dEに対応するスリット幅を求め、前記エネルギ選択スリットのスリット幅が求めたスリット幅Wになるように前記スリット幅自動設定手段を制御するようにしたことを特徴とするエネルギ選択スリット幅設定装置。 - 電子顕微鏡に装着されるエネルギフィルタに設けられ、試料からの電子の所望のエネルギを選択するエネルギ選択スリット幅設定装置において、
オペレータによって操作され、前記スリットによって選択されるエネルギ幅dEを設定操作する操作手段と、
前記エネルギ選択スリットのスリット幅を設定するスリット幅自動設定手段と、
前記スリット幅自動設定手段を作動制御する制御装置と、
前記電子顕微鏡の現在の加速電圧Eを検出する加速電圧検出手段と、
予め設定された基準加速電圧E 0 およびこの基準加速電圧E 0 におけるエネルギフィルタのエネルギ分散D 0 がそれぞれ予め記憶されている記憶手段とを備え、
前記制御装置は、前記操作手段によりエネルギ幅dEが設定操作されたとき、前記加速電圧検出手段で検出された現在の加速電圧E、および前記記憶手段に記憶された基準加速電圧E 0 および前記エネルギフィルタのエネルギ分散D 0 に基づき、現在の加速電圧Eにおける前記エネルギフィルタのエネルギ分散Dを求め、さらにその求めたエネルギ分散Dと前記エネルギ幅dEに基づき、設定されたエネルギ幅dEに対応するスリット幅Wを求め、その求めたスリット幅Wを表示手段に表示させるようにしたことを特徴とするエネルギ選択スリット幅設定装置。
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