JP4129399B2 - 走査型電子顕微鏡 - Google Patents

Description

発明の技術分野
この発明は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に関する。特に、限定するものではないが、この発明は、環境制御型走査型電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）として、および従来の高真空ＳＥＭとしても動作可能な走査型電子顕微鏡に関する。

発明の背景
ＥＳＥＭは、１００Ｐａのオーダ以上の圧力で維持されるサンプルを観察することができるという点で、高真空ＳＥＭとは区別される。

高圧、たとえば、実質的に１０００ｍＢａｒ、７６０Ｔｏｒｒ、１０１．３ｋＰａの大気圧で維持されるサンプルを走査するよう従来の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を適応させることは、米国特許第５ ２５０ ８０８号から公知である。このように適応されたＳＥＭは、電子ビームを生成するための電子銃と、電子ビームを縮小および走査するための、関連する電子ビームデフレクタを備えた１つ以上の電磁レンズと、縮小された電子ビームを上方で走査することにより観察されるサンプルを収納するためのサンプルチャンバと、中に真空を生じさせるよう装置を排気するための真空ポンプシステムと、走査された縮小電子ビームによる衝撃に応答してサンプルから放出される二次および後方散乱電子を検出するための１つ以上の電子感知アセンブリと、ＳＥＭを制御するための電子制御システムとを含み、この制御システムは１つ以上の画像表示装置を含む。加えて、適応されたＳＥＭは、チャンバに最も近い電磁レンズ、すなわち対物レンズにおいて、一連の差動式ポンプ型ダイヤフラムを含む。各ダイヤフラムはそこに、電子ビームが通ることのできるアパーチャを含む。ダイヤフラムは、適応されたＳＥＭに永久的に設置されるように設計される。ダイヤフラムは、ＳＥＭの真空ポンプポートと連通する少なくとも２つの内部通路を規定する。中でも、適応されたＳＥＭは、その一連の差動式ポンプ型ダイヤフラムなしでは機能しないように設計されている。

ダイヤフラムを含み、かつ高圧でサンプルを維持することにより、適応されたＳＥＭの動作に問題が生じる。

このような問題は、たとえば、サンプルを取囲むより高圧の領域において分散する電子に起因し、これにより電子プローブがぼやけることとなる。さらに、差動式ポンプ型ダイヤフラムを含むことにより、対物レンズ作動距離がより長くなるというが制約が課され、このために電子プローブの球面収差が増す。さらに、極端な場合、差動式ポンプ型ダイヤフラムは電子ビーム半角制限要因となることがあり、これにより顕微鏡の光学アライメントに問題が生じ、利用可能な電子プローブ電流が減じられるおそれがある。

発明の概要
この発明に従って、再構成可能な走査型電子顕微鏡が提供され、この再構成可能な走査型電子顕微鏡は、電子銃アセンブリと、電子光学コラムおよびサンプルチャンバとを含んでおり、電子光学コラムは、光軸を定める電子光学システムを含んでおり、電子光学システムは、電子プローブを、電子銃アセンブリによって放出された電子から形成するレンズシステムと、サンプルにわたって電子プロ−ブを走査するデフレクタとを備えている。レンズシステムは、銃側磁極片およびサンプル側磁極片を含む対物レンズと、サンプル側磁極片のボア内に配置されたキャリア部材と、第１のアパーチャを有する第１のアパーチャ軸受部材と、第２のアパーチャ軸受部材とを含んでいる。第１および第２のアパーチャ軸受部材は、キャリア部材の中にまたはキャリア部材に、取外し可能な状態で配置されているため、電子光学システムは、キャリア部材の中にまたはキャリア部材に配置された０個、１個または２個のアパーチャ軸受部材を用いて動作可能であり、そのため、第１のアパーチャ軸受部材は、使用時、第１のアパーチャが光軸上において電子銃アセンブリとサンプル側磁極片との間に位置するように、キャリア部材の中にまたはキャリア部材に配置されている。電子顕微鏡はさらに、走査された電子プローブ照射に応答してサンプルからの放射に反応する検出器を含んでいることを特徴とする。

再構成可能な顕微鏡は、高真空ＳＥＭとして機能することとＥＳＥＭとして機能することとの間において様々な度合で構成可能であり得るという利点を提供する。

こうして、ＥＳＥＭとして機能することと、１０^-6Ｔｏｒｒ以下のオーダの高真空で動作するより従来的なＳＥＭとしても機能することとの間において様々な度合で選択的に再構成可能であるように走査型電子顕微鏡を設計することが有益であることを発明者は理解している。

アパーチャ手段は、好ましくは、電子光学手段の対物レンズに保持されるキャリア部材を含み、このキャリア部材は、そこに１つ以上のアパーチャ軸受部材を再構成可能に収容するための特性を含む。キャリア部材は、顕微鏡を再構成する際に１つ以上のアパーチャ部材を収容するための簡便かつ堅固な手段を提供することができ、これにより、この顕微鏡を使用中に堅固で耐久性のあるものにすることができる。

顕微鏡をＥＳＥＭとして動作させる際に段階的に圧力を下げることが好ましい。こうして、中圧の空洞が、好ましくは、電子光学手段とサンプルを収容するチャンバとの間に含まれ、このチャンバは、キャリア部材を介して電子光学手段へと気体により連通する。

対物レンズの基部周りの空間は比較的制限されており、したがって中圧の空洞を空間的に効率的に設計することが有利である。こうして、対物レンズは好ましくは下方プレートを含み、これにより、対物レンズの下方磁極片とこの下方プレートとの間に中圧の空洞が規定されるようにする。

好都合なことには、アパーチャを含む微細なダイヤフラムを処理する必要をなくすために、手動で処理するのに都合の良い寸法のアパーチャ軸受部材が用いられる。こうして、顕微鏡は好ましくは第１および第２のアパーチャ軸受部材を含み、第１の部材は、中圧の空洞から電子光学手段を実質的にガス隔離する役割を果たす第１のアパーチャを含み、第２の部材は、中圧の空洞からチャンバを実質的にガス隔離する役割を果たす第２のアパーチャを含む。

サンプルから電子光学手段へ漸進的に圧力を減ずるために、顕微鏡は好ましくは、電子光学手段、中圧の空洞およびチャンバを差動的に排気するための真空ポンプ手段を含む。

アパーチャ軸受部材を据付ける際に対物レンズの磁界に焦点を合わせる電子ビームの歪みを避けることが有利である。したがって、キャリア部材およびアパーチャ部材は、好ましくは、実質的に非強磁性材料から製作される。

キャリア部材は、好ましくは、アパーチャ部材とは異なる材料から製作されて、それらの間で真空溶接が起こり得るのを防ぐ。さらに好ましくは、キャリア部材はベリリウム銅合金から製作され、アパーチャ部材はリン青銅合金から製作される。

顕微鏡を頻繁に再構成できるようにするために、多数回の再構成の後、アパーチャ部材をキャリア部材内に確実に保持することが好ましい。したがって、アパーチャ部材は、好ましくは、協働するねじ山によってキャリア部材内に取外し可能に保持される。

さらに、プローブを形成する際に収差を避けるためには、アパーチャ部材の正確な同軸整列が望ましい。こうして、アパーチャ部材は、好ましくは、キャリア部材の対応する円錐台形協働面に合わせるための円錐台形面を含み、これにより、アパーチャ部材の対物レンズとの正確な空間的整列が確実となる。

好ましくは、第１のアパーチャ部材の円錐台形面は、第１の部材の中心縦軸に対して１０°〜１５°の範囲の角度にわたる。さらに好ましくは、第１のアパーチャの円錐台形面は、第１の部材の中心軸に対して実質的に１２°の角度にわたる。

同様に、第２のアパーチャ部材の円錐台形面は、好ましくは、第２の部材の中心縦軸に対して１５°〜３０°の範囲の角度にわたる。さらに好ましくは、第２のアパーチャ部材の円錐台形面は、第２の部材の中心縦軸に対して実質的に２０°の角度にわたる。

顕微鏡をＥＳＥＭとして動作させるのに好適なアパーチャ寸法を選択することが簡単ではないことを発明者は理解している。好ましくは、気体の流体抵抗と電子ビームの透過との間の妥協点として、第１の部材は、直径の範囲が１００μｍ〜４００μｍである第１の電子ビーム透過アパーチャを含む。さらに好ましくは、第１のアパーチャの直径は実質的には２００μｍである。同様に、第１のアパーチャは、有利になるように、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの深さを有し得る。さらに好ましくは、第１のアパーチャは、深さが実質的に１ｍｍである。１．５ｍｍを超える深さでは機械加工が難しくなるが、０．５ｍｍ未満の深さでは気体の流体抵抗が不十分となる。

同様に、第２のアパーチャ部材は、好ましくは、直径の範囲が２００μｍ〜８００μｍである第２の電子ビーム透過アパーチャを含む。さらに好ましくは、第２のアパーチャの直径は実質的には５００μｍである。好都合なことには、第２のアパーチャを含むダイヤフラムは、止め輪により、第２のアパーチャ部材において適所に保持される。さらに、第２のアパーチャを含むダイヤフラムは、好ましくは、プラチナおよびモリブデンのうちの少なくとも１つから製作される。プラチナおよびモリブデンは、高真空装置と適合性のある、機械的に安定した材料である。

第２のアパーチャ部材は、好ましくは、第２の部材の内部領域を中圧の空洞と気体によって連通させるための複数の径方向の孔を含む。このような構成により、中圧の空洞と第２の部材の内部領域とから気体を十分に排気させることが容易となる。

複数の孔は、好ましくは、角度的に等間隔に配置される。さらに好ましくは、複数の孔は、排気効率と第２の部材の機械的強度との間の妥協点として８個の孔を含む。複数の孔の各々は、好ましくは、直径が０．８ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲である。さらに好ましくは、複数の孔の各々は直径が実質的に１ｍｍである。

キャリア部材およびアパーチャ部材は、好ましくは、使用の際に対物レンズにおいて保持される。さらに、対物レンズにキャリア部材およびアパーチャ部材を含むことによって、好ましくは、対物レンズの性能は低下しないはずである。対物レンズの性能を構成するプローブに極めて重要なのは、その磁気回路の下方ボアの質である。製造中に、このボアを注意深くホーニング加工およびラップ仕上げして研磨仕上げし、完全な真円度からミクロン以内に機械加工する。こうして、対物レンズの性能を損なわないために、好ましくは、冷間圧入によってキャリアを対物レンズにおいて保持することを発明者は理解している。

さらに、顕微鏡を使いやすくするためには、キャリア部材に対するアパーチャ部材の据
付けおよび取外しを容易にすることが、実際に考慮すべき点である。したがって、第１のアパーチャ部材は好ましくはスロット特性を含み、キャリア部材に対する第１の部材の据付けおよび取外しの際に工具と係合させるようにする。同様に、第２のアパーチャ部材は好ましくはその外面上に複数の平面を含み、キャリア部材に対する第２の部材の据付けおよび取外しの際に工具と係合させるようにする。

対物レンズの磁気回路を著しく妨害しないよう、中圧の空洞を規定する下方プレートは非鉄材料であることが望ましい。こうして、下方プレートは、好都合なことには、アルミニウムおよびデュラロイのうちの少なくとも１つから製作される。これらの材料はともに非強磁性である。デュラロイはアルミニウムおよび銅の合金である。

顕微鏡においては、電子プローブの衝撃に応答してサンプルから放出される後方散乱および２次電子により、サンプルの性質に関して異なる情報がもたらされる。したがって、顕微鏡は、好ましくは、放出された電子を検出するための２種類以上の検出器を含む。さらに好ましくは、検出手段は、電子感光性フォトダイオード、マイクロチャネルプレート、シンチレータ−光電子倍増管の組合せ、および電気的に絶縁された導体プレートのうちの少なくとも１つを含む。

十分に排気した場合、電子光学手段内で、１０^-6Ｔｏｒｒ以下の圧力の高真空を達成することができる。このような真空により、顕微鏡が複数の異なった種類の電子源を用いることが可能となる。さらに好ましくは、電子光学手段は、プローブを生成するのに用いる電子ビームを生成するために、熱電子タングステンワイヤ電子エミッタ、熱電子六硼化ランタン電子エミッタ、および熱電界エミッタのうちの１つ以上を含む。

この発明の実施例は、例示のためだけでなく、添付の図面に関連して記載される。

発明の実施例の詳細な説明
従来のＳＥＭは、それらのサンプルを１０^-6Ｔｏｒｒ以下のオーダの圧力の高真空で維持しなければならないという問題を有する。たとえば、１０^-4Ｔｏｒｒのより高い動作圧を用いる場合、それらの電子銃において電気系統の故障が発生するおそれがあり、電子光学コラムに沿って空気分子によって分散する電子ビームにより、そのサンプルにおいて生成されるプローブが著しく広がることとなる。さらに、これらのコラムにおける微量の酸素がエミッタと反応するので、これらの銃で用いられる電子エミッタの動作寿命が減じられる。

さらに、従来のＳＥＭにおけるサンプルは、観察前に特別な準備を必要とする。サンプルから水分を取除かねばならず、次いで、これに導電材料の薄膜、たとえば１００Å厚の層のスパッタリングされたアルミニウムを貼り付けて、電子照射にさらされる際にサンプルが帯電するのを防ぐようにする。ある含水サンプル、たとえば生物組織のサンプルについては、このような準備により、観察されるべき特徴を覆うおそれがあり、このような従来のＳＥＭにおいて、進行中の生物学的プロセスを観察することを妨げる。

したがって、環境制御型走査型電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）は、引用によりこの明細書中に援用される、たとえば米国特許第５ ２５０ ８０８号に記載されるように近年開発されており、これは、サンプルを高圧、たとえば大気圧で維持することを可能にし、一方でＥＳＥＭの電子光学コラムを高真空、たとえば１０^-5〜１０^-6Ｔｏｒｒのオーダの圧力で動作する。ＥＳＥＭは、それらの対物レンズの領域において関連するアパーチャを提供する一連の差動式ポンプ型ダイヤフラムを含み、このアパーチャがＥＳＥＭのチャンバとコラムとの間に気体カップリングのみをもたらすという点で、従来のＳＥＭとは区別される。
このような各々のＥＳＥＭにおいて、ＥＳＥＭ電子ビームは、ＥＳＥＭコラムからダイヤフラムアパーチャを通ってＥＳＥＭチャンバに届く。

ＥＳＥＭは、そのサンプルを観察する際に高圧で維持し得るという利点を提供するものの、ＥＳＥＭには、従来のＳＥＭに比べて或る欠点があることを発明者は理解している。たとえば、上述の一連の差動式ポンプ型ダイヤフラムを含むことにより、より長い作動距離のせいで、ＥＳＥＭの対物レンズが縮小率を減じることとなり、これによりプローブの直径がより大きくなる。さらに、対物レンズの作動距離が長くなると対物レンズの球面収差が増し、これにより結果としてプローブがさらにぼやけることとなる。高真空ＳＥＭとして、およびＥＳＥＭとしても、ともに機能するよう再構成可能であるようにＳＥＭを設計することが有益であることを発明者はさらに理解している。さらに、動作のＳＥＭモードとＥＳＥＭモードとの間で漸進的に切換え可能であることが大いに望ましいことを発明者はさらに理解している。

図１では、この発明に従った再構成可能な走査型電子顕微鏡（ＲＳＥＭ）の全体が１００で示される。ＲＳＥＭ１００は、電子銃アセンブリ１１０、電子光学コラム１２０、関連するアパーチャを各々がもたらす１つ以上の取外し可能なダイヤフラムにより範囲が定められる差動ポンプ領域１３０、サンプルチャンバ１４０および真空ポンプシステム１５０を含む。ＲＳＥＭ１００はさらに、走査ユニット１６０、および関連する信号増幅器１８０を備えた画像表示装置１７０を含む。チャンバ１４０は、電気的に絶縁されたステージ（図示せず）上に装着されるサンプル１９０を含む。ＲＳＥＭ１００はさらに、サンプル１９０にバイアス電位を印加するためのバイアス発生器２００と、銃アセンブリ１１０にバイアス電位を印加するための超高圧（ＥＨＴ）電源２１０とを含む。

コラム１２０は、上方の電磁縮小レンズ２２０と、下方の電磁縮小レンズ２３０と、最後に、銃アセンブリ１１０から遠く、チャンバ１４０に近い電磁対物レンズ２４０とを含む。縮小レンズ２２０および２３０は従来の設計によるものであり、各レンズは電磁石コイル巻線と軟鋼または軟鉄の磁気回路とを含む。各々のレンズ２２０および２３０の実質的に中心の領域では、このコイル巻線を介する電流を流すことによって磁界に焦点の合った電子ビームが生じ得る範囲にわたって、磁気回路の隙間が設けられる。

ＲＳＥＭ１００内の各部分の相互接続が以下に記載される。

銃アセンブリ１１０、コラム１２０、差動領域１３０およびチャンバ１４０は、垂直方向の積重ねとして共に順々に装着され、図示されるように、銃アセンブリ１１０が積重ねの頂部、かつチャンバ１４０が積重ねの底部にされる。銃アセンブリ１１０およびコラム１２０は排気のために結合され、それぞれポートＡおよびポートＢを介してポンプシステム１５０に接続される。銃アセンブリ１１０は、その陰極がＥＨＴ電源２１０の負出力端子Ｔ₁に電気的に接続される。電源２１０の正出力端子Ｔ₂はＲＳＥＭ１００の接地電位に接続される。ＥＨＴ電源２１０は、５００Ｖ〜３０ｋＶの範囲で変化し得る出力電位をもたらすよう設計される。

銃アセンブリ１１０は、好都合なことには、タングステンワイヤ電子エミッタ３００を用いる。しかしながら、アセンブリ１１０は、代替的には、タングステンワイヤエミッタ３００ではなく、抵抗加熱または電子衝撃加熱による六硼化ランタン（ＬａＢ₆）結晶電子エミッタを用いることができる。アセンブリ１１０はまた、アセンブリ１１０からの電子放出を制御するのに用いるためのウェーネルト電極３１０を含む。さらに、アセンブリ１１０は、実質的に接地電位である陽極電極３２０を含み、この陽極電極３２０は中心孔３３０を含み、この中心孔３３０を通って、エミッタ３００から放出された電子ビーム６００がコラム１２０に伝搬する。動作においては、電子ビーム６００は、陽極電極３２０
およびウェーネルト電極３１０のそれぞれによって、エミッタ３００の下方、３〜２０ｍｍのオーダの近距離で、交差点Ｃ₀に焦点が合わせられる。

真空ポートＡは銃アセンブリ１１０に直接接続されて、動作中にそこを確実に１０^-6Ｔｏｒｒ以下のオーダの高真空にする。このような高真空は、上述のウェーネルト電極３１０と陽極電極３２０との間で電気系統が故障するリスクを回避し、また、動作寿命の長いエミッタ３００を提供するのにも望ましいものである。

対物レンズ２４０は、レンズ２４０の隙間領域３７０における磁界に焦点を合わせる電子ビームを生成するよう動作可能な電磁石コイル巻線３５０および磁気回路３６０を含む。磁気回路３６０は、好ましくは、軟鋼または軟鉄から製作される。レンズ２４０の中心ボアでは、図１に示されるように、サンプル１９０においてＸ軸およびＹ軸に沿ってビームを偏向させることのできる２組のプリレンズデフレクタ３９０ａおよび３９０ｂにより囲まれるライナチューブ３８０が装着される。デフレクタ３９０ａおよび３９０ｂは走査ユニット１６０に接続され、この走査ユニット１６０はまた表示装置１７０に接続される。

レンズ２４０はさらに、この対物レンズ２４０の一体化された部分であり、非鉄材料、たとえばデュラロイまたはアルミニウムである下方プレート４００を含む。下方プレート４００は、図５に示されるように、磁気回路３６０の下面部分に取付けられる。下方プレート４００と回路３６０の下面部分とは、排気のために真空ポンプシステム１５０のポートＣに結合される中圧の空洞４１０を規定する。

コラム１２０は、上方のアパーチャ軸受部材５００における第１のアパーチャを介してのみ空洞４１０に気体カップリングされる。後に説明されるように、ＲＳＥＭ１００の動作の或るモードのために、オペレータが上方のアパーチャ部材５００を取外すことができる。

同様に、空洞４１０は、下方のアパーチャ軸受部材５２０における第２のアパーチャを介してのみチャンバ１４０に気体カップリングされる。ＲＳＥＭ１００の動作の或るモードのために、オペレータは下方のアパーチャ部材５２０もまた取外すことができる。

電子検出器５５０は下方プレート４００の下方に装着される。検出器５５０からの信号出力は増幅器２８０の入力に接続され、この増幅器２８０の出力は、表示装置１７０の輝度変調入力に結合される。サンプル１９０はバイアス発生器２００の負出力端子Ｐ₁に電気的に接続され、バイアス発生器２００の対応する正出力端子Ｐ₂はＲＳＥＭ１００の接地電位に接続される。チャンバ１４０は、少なくとも部分的にチャンバ１４０を排気するための真空ポンプシステム１５０のポートＤに結合される。バイアス発生器２００は、走査された電子プローブ照射中にサンプル１９０から検出器５５０に向けて放出される電子を加速させるために、サンプル１９０と検出器５５０との間に電界を生成するよう動作可能である。

上方のアパーチャ部材５００および下方のアパーチャ部材５２０をそれぞれ含むＲＳＥＭ１００の動作について記載される。

ＲＳＥＭ１００のオペレータは、チャンバ１４０を大気圧に通気し、チャンバ１４０のアクセスドアを開き、ＲＳＥＭ１００の絶縁された調節可能なステージ上にサンプル１９０を置き、これによりオペレータは、サンプル１９０がバイアス発生器２００の端子Ｐ₁に電気的に接続されることを確実にする。次いで、オペレータは、アクセスドアを閉じ、チャンバ１４０を実質的に４０００Ｐａ以下の圧力にまで排気するようポンプシステム１
５０を設定する。ポンプシステム１５０はまた、空洞１４０を１〜４００Ｐａの範囲の圧力に、コラム１２０の内部領域を１０^-5〜１０^-6Ｔｏｒｒのオーダの圧力に、かつ、銃アセンブリ１１０の内部領域を１０^-6〜１０^-7Ｔｏｒｒの範囲の圧力にまで排気する。

次いで、オペレータはＥＨＴ電源２１０を作動させて、ＥＨＴ電位をエミッタ３００に与える。次に、オペレータはエミッタ３００を加熱して、そこから、ウェーネルト電極３１０と陽極電極３２０との間に生じる静電界によって焦点を合わせられる熱電子を放出させるようにして、交差点Ｃ₀に焦点が合う電子ビーム６００を形成する。次いで、オペレータは、励磁電流で上方レンズ２２０を励磁して磁界を生じさせ、そこを通って伝搬する電子ビーム６００を集束させて第１の縮小された交差像Ｃ₁を形成させるようにする。同様に、オペレータは、励磁電流で下方レンズ２３０を励磁して磁界を生じさせ、そこを通って伝搬する電子ビーム６００を集束させて第２の縮小された交差像Ｃ₂を形成させるようにする。オペレータはまた、励磁電流で対物レンズ２４０を励磁して、隙間領域３７０に集束磁界を生じさせるようにする。電子ビーム６００は第２の画像Ｃ₂から伝搬し、ライナチューブ３８０の中を通りビーム６００を傾ける第１の組のデフレクタ３９０ａを通過し、次いでライナチューブ３８０をさらに下って、ビーム６００をさらに傾ける第２の組のデフレクタ３９０ｂに達する。したがって、第１のデフレクタ３９０ａと第２のデフレクタ３９０ｂとの組合せにより、ビーム６００がチューブ３８０の中央領域を通過する際にこれを傾けたり横方向にずらしたりすることが可能となる。次いで、ビーム６００は、レンズ２４０の集束磁界領域を介するチューブ３８０の下方端部を通過し、その後、上方のアパーチャ部材５００のアパーチャに達し、その中を通過する。ビーム６００は、引続き下方のアパーチャ部材５２０のアパーチャへ伝搬し、そこを通過してチャンバ１４０に入り、最終的にはサンプル１９０において精密に焦点の合った電子プローブをもたらす。このプローブは、サンプル１９０において後方散乱および２次電子を生成し、これら電子は、バイアス発生器２００によってもたらされるバイアス電位によりはじかれて、検出器５５０に衝突し、信号Ｓ_dをもたらす。信号Ｓ_dは増幅器１８０に伝わり、そこで増幅されて、対応する増幅された信号ＡＳ_dを生成する。増幅された信号ＡＳ_dは、表示装置１７０の輝度変調入力に結合される。表示装置１７０を走査のために走査ユニット１６０に同期させ、これによりデフレクタ１９０ａおよび１９０ｂが駆動されると、サンプル１９０の拡大された画像が、オペレータの観察のために表示装置１９０上に形成される。

柔軟性のために、ならびに、ＲＳＥＭ１００が高真空ＳＥＭおよびＥＳＥＭの最良の特性を発揮できるようにするために、上方のアパーチャ部材５００および下方のアパーチャ部材５２０を選択的に取外し可能にすることが大いに有利であることを発明者は理解している。こうして、動作の第１のモードでは、上方のアパーチャ部材５００および下方のアパーチャ部材５２０をともに据付けて、最大４０００Ｐａまでの圧力でチャンバ１４０を動作させることを可能にする。上方のアパーチャ部材５００および下方のアパーチャ部材５２０はともに、ＲＳＥＭ１００内で圧力遷移として機能する。動作の第２のモードでは、上方のアパーチャ部材５００だけを据付けて、最大３００Ｐａまでの圧力でチャンバ１４０を動作させることを可能にする。上方のアパーチャ部材５００は、ＲＳＥＭ１００内で圧力遷移として機能する。動作の第３のモードでは、上方のアパーチャ部材５００および下方のアパーチャ部材５２０をともに取外して、チャンバ１４０が１０^-6Ｔｏｒｒのオーダの公称高真空圧である従来のＳＥＭとしてＲＳＥＭ１００を動作させることを可能にする。動作の第４のモードは、下方のアパーチャ部材５２０だけを据付ける場合には実現可能であるが、発明者はこのモードが頻繁に用いられるとは考えていない。

下方のアパーチャ部材５２０を取外すと、対物レンズ２４０はより短い作動距離で動作することが可能となり、これにより、対物レンズの球面収差が減じられるので、サンプル１９０を走査するためのプローブがより小さくなる。このようなより短い作動距離の場合、アパーチャ部材５００および５２０がともに据付けられたＲＳＥＭ１００の動作に比べ
てより多くの励磁電流でもって、対物レンズ２４０を励磁する必要がある。

直径が１００〜４００μｍのアパーチャを有利に用いることができるが、発明者は、好ましくは直径が実質的に２００μｍのアパーチャをＲＳＥＭ１００に設けるよう上方のアパーチャ部材５００を設計している。同様に、直径が２００μｍ〜８００μｍのアパーチャを有利に用いることができるが、発明者は、好ましくは直径が５００μｍのアパーチャをＲＳＥＭ１００に設けるよう下方のアパーチャ部材５２０を設計している。

上方の部材５００および下方の部材５２０のそれぞれにおけるアパーチャの直径を変更することにより、チャンバ１４０を動作させ得る圧力を変更することができることが分かるだろう。さらに、発明者は、レンズ２２０、２３０および２４０に励磁電流を与えるレンズ電流制御装置（図示せず）を、オペレータが調節できるように設計しており、下方のアパーチャ部材５２０を据付けない場合、対物レンズ２４０をより短い作動距離で動作させることができ、これにより対物レンズ２４０が、球面収差の少ない電子プローブを形成することが可能となり、上方のアパーチャ部材５００におけるアパーチャが、コラム１２０に対する電子ビーム半角制限制約をもたらし得る。

必要に応じて、観察の際にサンプル１９０を極低温に冷却された面上に装着することができ、これによりサンプル１９０のいかなる液体成分もその蒸気圧が減じられることがさらに理解される。この点で、ゼーベック効果に従って動作する電気加熱要素は、サンプル１９０を支持しかつ冷却するために、チャンバ１４０に有利に装着される。

ライナチューブ３８０は、好ましくは、誘電材料、たとえば繊維強化樹脂ポリマーから製造され、薄い導電性箔またはスパッタリングされた金属層でもってその内面が裏打ちされており、デフレクタ３９０ａおよび３９０ｂが、高周波数の走査信号、たとえば最大で数百ｋＨｚまでの高調波の走査信号で駆動されると渦電流誘導が減じられる。

検出器５５０は、マイクロチャネルプレート、裏面が絶縁された単純な導体プレート、浅いプレーナ型ダイオード構造、または光ファイバにより光電子倍増管に結合されるシンチレータ構造のうちの１つ以上であり得る。

上方のアパーチャ部材５００および下方のアパーチャ部材５２０がＲＳＥＭ１００の重要な特徴であることが上述から理解される。これらの部材５００および５２０は、図２に関連して、より詳細に説明される。

図２には、対物レンズ２４０の一部が側断面図でより詳細に示される。上方のアパーチャ部材５００、下方のアパーチャ部材５２０、磁気回路３６０、下方プレート４００およびキャリア部材７００が示される。アパーチャ部材５００および５２０ならびにキャリア部材７００は、ほぼ円筒形である。

磁気回路３６０は、内面がホーニング加工およびラップ仕上げをされた中心ボアを含み、このボアはキャリア部材７００の上に整合する。このボアは、対物レンズ２４０の非点収差を低めに減ずるために、真円度を高めにして製造される。キャリア部材７００は冷間圧入によってボアの中に保持される。言い換えれば、キャリア部材７００は、ボアの内径より数ミクロン大きい、ボアが係合する外径を有するよう機械加工される。キャリア部材７００をボアの中へ組込む際に、キャリア部材７００は、冷却され収縮した状態で、加熱され拡張した状態のボアに挿入される。次いで、キャリア部材７００およびボアは相互に類似した温度に到達し得、この温度では、キャリア部材７００がボア内に固く保持される。こうして、キャリア部材７００は永久的に対物レンズ２４０の一部となるよう設計され、そこからオペレータが取外すことはできない。

キャリア部材７００が好ましくはベリリウム銅合金から製作されるのに対し、上方および下方のアパーチャ部材は好ましくはリン青銅合金から製造される。他の材料、たとえば、非磁性ステンレス銅などの、相対的な透磁性が実質的に均一である非磁性材料を用い得ることを発明者は理解している。好ましくは、部材５００および５２０は、キャリア部材７００へのアパーチャ部材５００および５２０の真空溶接が起こるリスクを避けるために、キャリア部材７００とは異なる材料から製造される。

キャリア部材７００は、環状のフランジ７１０を組込むことにより、製造中にレンズ２４０に冷間圧入される際に、磁気回路３６０上に精密に係合されることが確実となる。環状の窪み７２０を、キャリア部材７００の外面に機械加工して、回路３６０の中心ボアの精密に形成された内側の底端部に触れないようにする。

上方のアパーチャ部材５００は、図３に示されるように、キャリア部材７００の上方の内面と、上方のアパーチャ部材５００の上方の外面とに機械加工される協働するねじ山７２０によって、キャリア部材７００内に取外し可能に保持される。さらに、キャリア部材７００および上方のアパーチャ部材５００は、ねじ山７２０より下方に協働する円錐台形面７３０を含み、これらの面７３０が主に、キャリア部材７００内、したがって対物レンズのボア内で、上方の部材５００の横方向の整列を調整する。ねじ山７２０の領域では、上方の部材は、直径が実質的に１．５ｍｍ、好ましくは直径が１．４５〜１．５５ｍｍの範囲内である内部ボア７４０を有する。円錐台形面７３０の領域では、上方のアパーチャ部材５００は、対物レンズ２４０の第１のアパーチャを提供する微細なボア孔７５０を含む。微細な孔７５０は、好ましくは、直径が実質的に２００μｍ、すなわち１５０〜２５０μｍの範囲内である。さらに、微細な孔７５０は深さが実質的に１ｍｍ、すなわち好ましくは１．５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内である。この孔７５０は、放電加工、イオンミリング、レーザアブレーション、化学的に補助されたフォトエッチング、および精密ドリルビットを用いる機械的な孔あけのうちの１つ以上によって作り出すことができる。ＲＳＥＭ１００に備えられるねじ回し状の工具と係合するためのねじ山７２０から離れているキャリア部材５００の下方端部へスロットを機械加工して、オペレータが、チャンバ１４０を介してアクセスすることによりキャリア部材７００から上方の部材５００を取外すことができるようにする。

微細な孔７５０は、下方のアパーチャ部材５２０を据付ける場合４０００Ｐａに近い圧力で、かつ下方のアパーチャ部材５２０を取外した場合３００Ｐａに近い圧力で動作されるときに、チャンバ１４０に存在する気体に実質的な流体抵抗をもたらすよう比較的長く作られる。

下方のアパーチャ部材５２０は、直径が実質的に２．５ｍｍ、すなわち２．２ｍｍ〜２．７ｍｍの範囲内である中心ボア８００を含む。下方の部材５２０は、キャリア部材７００の内面上に機械加工された対応するねじ山と協働させるために、上方の外面上にねじ山８１０を含む。ねじ山８１０より下方では、下方の部材５２０は、キャリア部材７００へ機械加工される対応する面上に協働して係合させるために、円錐台形面８２０を含む。これらの面８２０は、対物レンズ２４０内で第２のアパーチャの横方向および垂直方向の位置を正確に規定するのに役に立つ。下方の部材５２０よりさらに下では、角度的に等間隔に配置された８個の孔、たとえば直径が実質的に１ｍｍ、すなわち０．８ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲内である孔８３０が、部材５２０へ横方向に機械加工される。これらの孔８３０は、下方の部材５２０をキャリア部材７００に据付ける場合、空洞４１０と整列するよう配置される。下方の部材５２０よりさらに下方では、窪みがバイトン「Ｏ」リング８４０を収容するよう機械加工され、このバイトン「Ｏ」リング８４０は、下方の部材５２０と下方プレート４００との間に真空シールをもたらすよう設計されているので、下方の部材
５２０をキャリア部材７００内に据付ける場合、チャンバ１４０から空洞４１０への気体カップリングは、８５０で示される第２のアパーチャを介するときだけ可能となる。ねじ山８１０から離れた下方の部材５２０の底端部では、ボア８００が広がって、アパーチャ８５０が中に形成されるプラチナまたはモリブデンのダイヤフラム８６０のために当接する端部が提供され、このダイヤフラム８６０は止め輪８７０によって適所に維持される。２つの平面が、スパナタイプの工具と係合させるために下方の部材５２０の外面に機械加工されて、オペレータが下方の部材５２０を取外すかまたはキャリア部材７００へ据付けることができるようにする。好ましくは、スパナタイプの工具は、オペレータが下方の部材５２０を過度に締めたり、場合によっては孔８３０の周辺で部材５２０がずれたりすることを防ぐようラチェットを含む。

図３では、対物レンズ２４０に装着されるキャリア部材７００ならびにアパーチャ部材５００および５２０の垂直断面図が示される。下方プレート４００の下側の面に取付けられる検出器５５０が示される。図４では、チャンバ１４０の上に据付けられた磁気回路３６０の下方の磁極片が、その磁極片上に下方プレート４００を装着した状態で、垂直断面図にて示される。さらに、適所に据付けられたキャリア部材７００ならびにそのアパーチャ部材５００および５２０が示される。キャリア部材７００ならびにアパーチャ部材５００および５２０の機能はＲＳＥＭ１００の全体的な性能にとって重要であるものの、これらの部材がＲＳＥＭ１００の寸法に比べて比較的小さいことが、図４からわかる。

図５では、上方の部材５００を断面図で示す。この部材５００は、上述のねじ回しタイプの工具と係合させるための、９００と示されるスロットを含む。円錐台形面７３０は、中心の対称軸Ａ−Ｂに対して実質的に１２°の角度へ、すなわち１０°〜１５°の範囲内に機械加工される。窪み９１０もまた部材５００に機械加工される。というもの、円錐台形面が始まるところにまで正確にねじ山７２０を機械加工することが実現可能ではないからである。当然のことながら、孔７５０を円錐台形面と正確に同軸に整列させることが好ましく、この整列は、製造中に、保持チャックから上方の部材５００を外す必要なしに、これらの特徴を形成しつつ達成され得るが、それは、孔７５０および面７３０がともに実質的に部材５００の一方の端部にあるからである。上述に説明されるように、上方の部材５００は好ましくはリン青銅合金から製作される。というのも、この材料は十分に機械加工でき、機械的に安定しかつ強度があり、非強磁性であるからである。さらに、これはアルミニウムと比べて比較的非多孔質であり、このような多孔質は、チャンバ１４０、銃１１０およびコラム１２０を用いて実質的に１０^-7Ｔｏｒｒで高真空モードのＲＳＥＭ１００を動作させる際に問題となる。

次に図６では、下方の部材５２０を断面図で示す。部材５２０は、「Ｏ」リング８４０を収容するための窪み１０００と、ダイヤフラム８６０およびその関連する止め輪８７０を保持するための窪みとを含む。窪み１０１０により、ねじ山８１０が円錐台形面８２０から隔てられる。この円錐台形面８２０は、部材５２０の対称軸Ｃ−Ｄに対して実質的に２０°、すなわち１５°〜３０°の範囲の角度にわたる。上述に説明されるように、下方の部材５２０はリン青銅合金から製作される。

最後に図７では、キャリア部材７００を断面図で示す。キャリア部材７００の表面のすべて、すなわち、円錐台形面７３０および８２０、ならびに対物レンズ２４０の磁気回路３６０のボアに整合させるための外面１０２０はすべて、保持チャックからキャリア部材７００を取外す必要なしに機械加工され得、これにより、これらの面７３０、８２０および１０２０の正確な同軸性を確保するのに役立つ。このような機械加工技術により、上方の部材５００および下方の部材５２０の第１および第２のアパーチャは、プローブの収差、たとえば非点収差を防ぐのに重要な、対物レンズ２４０のボアに対して正確に同軸となる。

この発明の範囲から逸脱することなく、ＲＳＥＭ１００を変更および変形できることが理解される。

ＲＳＥＭ１００は、個別に取外し可能なアパーチャ部材５００および５２０を最大２つまで含むと上述に記載されるが、キャリア部材７００が３つ以上のアパーチャ部材、たとえば各々が関連のアパーチャを含む、３つの個別に取外し可能なアパーチャ部材を含むよう変形され得ることを発明者は理解している。

同様に、上方のアパーチャ部材５００に孔７５０を形成することは、精密さを要する機械加工作業である。相互に整列する中心アパーチャを有するダイヤフラムの積重ねを用いることにより、この孔７５０を代替的に実現できることを発明者は理解している。

３つ以上のアパーチャ部材を用いる場合、ＲＳＥＭ１００に２つ以上の差動的に排気された領域１３０を備えることができ、これにより、電子プローブ照射によるサンプルの観察の際に、４０００Ｐａを超える圧力でチャンバ１４０を動作させることが可能になることを発明者は理解している。

銃アセンブリ１１０は加熱されたタングステンワイヤまたは六硼化ランタン結晶エミッタ３００を用いると上述に記載されるが、銃アセンブリ１１０での動作において適切な真空を確実に達成するために、ポンプポートＡにおいて追加のイオンポンプを備える必要があることが予想されるものの、銃アセンブリ１１０が代替的に熱電子電界エミッタを用い得ることを発明者は理解している。

さらに、より短い対物レンズの作動距離、およびこれにより軽減された球面収差という利点を提供するために、キャリア部材７００ならびにその関連するアパーチャ部材５００および５２０を対物レンズ２４０のさらに上方に装着できることを発明者は理解している。しかしながら、このような変形により、チャンバ１４０からアパーチャ部材５００および５２０へアクセスしにくくなり、キャリア部材７００におけるプリレンズデフレクタ３９０ａおよび３９０ｂからの渦電流誘導により、この変形は表面的には魅力的でなくなるだろう。

キャリア部材７００ならびにアパーチャ部材５００および５２０を機械加工することは、精密さを要する機械加工動作である。というのも、当接する面、たとえば円錐台形面７３０および８２０で、許容差をミクロン以下に維持しなければならないからである。成形および鋳造技術を用いて、たとえば部材５００および５２０のために導電性ポリマー成形を用いて、製造コストを減じ得ることを発明者は理解している。

取外し可能なアパーチャ部材を含む対物レンズを含む、この発明に従った再構成可能なＳＥＭを示す概略図である。 図１に示される対物レンズの取外し可能な部材を示す拡大断面図である。 図２に示される取外し可能な部材を示す部分的な垂直断面図である。 取外し可能な部材が据付けられた対物レンズの下方の磁極片を示す部分的な垂直断面図である。 対物レンズの上方のアパーチャ部材を示す断面図である。 対物レンズの下方のアパーチャ部材を示す断面図である。 対物レンズ内に上方および下方の部材を保持するためのキャリア部材を示す断面図である。

Claims (38)

1. 再構成可能な走査型電子顕微鏡であって、
   電子銃アセンブリと、
   電子光学コラムおよびサンプルチャンバとを含み、
   前記電子光学コラムは、
   光軸を定める電子光学システムを含み、前記電子光学システムは、電子プローブを、前記電子銃アセンブリによって放出された電子から形成するレンズシステムと、サンプルにわたって前記電子プロ−ブを走査するデフレクタとを備え、
   前記レンズシステムは、銃側磁極片およびサンプル側磁極片を含む対物レンズと、前記サンプル側磁極片のボア内に配置されたキャリア部材と、第１のアパーチャを有する第１のアパーチャ軸受部材と、第２のアパーチャ軸受部材とを含み、前記第１および第２のアパーチャ軸受部材は、前記キャリア部材の中にまたは前記キャリア部材に、取外し可能な状態で配置されているため、前記電子光学システムは、前記キャリア部材の中にまたは前記キャリア部材に配置された０個、１個または２個のアパーチャ軸受部材を用いて動作可能であり、そのため、前記第１のアパーチャ軸受部材は、使用時、前記第１のアパーチャが光軸上において前記電子銃アセンブリと前記サンプル側磁極片との間に位置するように、前記キャリア部材の中にまたは前記キャリア部材に配置され、
   前記電子顕微鏡はさらに、走査された電子プローブ照射に応答してサンプルからの放射に反応する検出器を含む、再構成可能な走査電子顕微鏡。
2. 前記顕微鏡は、前記電子光学コラムと前記サンプルチャンバとの間に中圧の空洞を含み、前記チャンバは、前記キャリア部材を介して前記電子光学コラムと気体によって連通している、請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記対物レンズは下方プレートを含み、これにより前記対物レンズの下方の磁極片と前記下方プレートとの間に前記中圧の空洞を規定する、請求項２に記載の顕微鏡。
4. 前記第１のアパーチャは、前記中圧の空洞から前記電子光学コラムを実質的にガス隔離するのに役立ち、前記第２のアパーチャ軸受部材は、前記中圧の空洞から前記チャンバを実質的にガス隔離するのに役立つ第２のアパーチャを含む、請求項３に記載の顕微鏡。
5. 前記電子光学コラムと、前記中圧の空洞と、前記チャンバとを差動的に排気するための真空ポンプとを含む、請求項２から４のいずれかに記載の顕微鏡。
6. 前記キャリア部材および前記第１および第２のアパーチャ軸受部材は、実質的に非強磁性材料から製作される、請求項１から５のいずれかに記載の顕微鏡。
7. 前記キャリア部材は、前記第１および第２のアパーチャ軸受部材とは異なる材料から製作される、請求項１から６のいずれかに記載の顕微鏡。
8. 前記キャリア部材および前記第１および第２のアパーチャ軸受部材の材料は、使用中に、前記第１および第２のアパーチャ軸受部材のうち１つ以上の、前記キャリア部材への真空溶接を避けるのに十分に異なる、請求項１から７のいずれかに記載の顕微鏡。
9. 前記キャリア部材はベリリウム銅合金から製作され、前記第１および第２のアパーチャ軸受部材はリン青銅合金から製作される、請求項６に記載の顕微鏡。
10. 前記第１および第２のアパーチャ軸受部材は、協働するねじ山によって前記キャリア部材内に取外し可能に保持される、請求項１から９のいずれかに記載の顕微鏡。
11. 前記第１および第２のアパーチャ軸受部材は、前記キャリア部材の対応する円錐台形協働面に合せるための円錐台形面を含み、これにより、前記第１および第２のアパーチャ軸受部材の前記対物レンズとの正確な空間的整列を確実にする、請求項１から１０のいずれかに記載の顕微鏡。
12. 前記第１のアパーチャ軸受部材の円錐台形面は、前記第１のアパーチャ軸受部材の中心縦軸に対して１０°〜１５°の範囲の角度にわたる、請求項１１に記載の顕微鏡。
13. 前記第１のアパーチャ軸受部材の円錐台形面は、前記第１のアパーチャ軸受部材の中心軸に対して実質的に１２°の角度にわたる、請求項１２に記載の顕微鏡。
14. 前記第２のアパーチャ軸受部材の円錐台形面は、前記第２のアパーチャ軸受部材の中心縦軸に対して１５°〜３０°の範囲の角度にわたる、請求項１１から１３のいずれかに記載の顕微鏡。
15. 前記第２のアパーチャ軸受部材の円錐台形面は、前記第２のアパーチャ軸受部材の中心縦軸に対して実質的に２０°の角度にわたる、請求項１４に記載の顕微鏡。
16. 前記第１のアパーチャは、１００μｍ〜４００μｍの範囲の直径を有する電子ビーム透過アパーチャである、請求項１から１５のいずれかに記載の顕微鏡。
17. 前記第１のアパーチャは、直径が実質的に２００μｍである、請求項１６に記載の顕微鏡。
18. 前記第１のアパーチャは、深さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲である、請求項１から１７のいずれかに記載の顕微鏡。
19. 前記第１のアパーチャは、深さが実質的に１ｍｍである、請求項１８に記載の顕微鏡。
20. 前記第２のアパーチャは、２００μｍ〜８００μｍの範囲の直径を有する電子ビーム透過アパーチャである、請求項１から１９のいずれかに記載の顕微鏡。
21. 前記第２のアパーチャは、直径が実質的に５００μｍである、請求項２０に記載の顕微鏡。
22. 前記第２のアパーチャを含むダイヤフラムは、止め輪により、前記第２のアパーチャ軸受部材において適所に保持される、請求項２０に記載の顕微鏡。
23. 前記第２のアパーチャは、プラチナおよびモリブデンのうちの少なくとも１つから製作されるダイヤフラムに備えられる、請求項２０に記載の顕微鏡。
24. 前記第２のアパーチャ軸受部材は、前記第２のアパーチャ軸受部材の内部領域を前記中圧の空洞と気体によって連通させるための複数の径方向の孔を含む、請求項４に記載の顕微鏡。
25. 前記複数の孔は角度的に等間隔に配置される、請求項２４に記載の顕微鏡。
26. 前記複数の孔は８個の孔を含む、請求項２４または２５に記載の顕微鏡。
27. 前記複数の孔の各々は、直径が０．８ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲である、請求項２４から２６のいずれかに記載の顕微鏡。
28. 前記複数の孔の各々は、直径が実質的に１ｍｍである、請求項２７に記載の顕微鏡。
29. 前記キャリア部材は、冷間圧入によって前記対物レンズにおいて保持される、請求項１から２８のいずれかに記載の顕微鏡。
30. 前記第１のアパーチャ軸受部材は、前記キャリア部材に対する前記第１のアパーチャ軸受部材の据付けまたは取外しの際に工具と係合させるためのスロットを含む、請求項１から２９のいずれかに記載の顕微鏡。
31. 前記第２のアパーチャ軸受部材は、前記キャリア部材に対する前記第２のアパーチャ軸受部材の据付けまたは取外しの際に工具と係合させるために、その外面上に複数の平面を含む、請求項１から３０のいずれかに記載の顕微鏡。
32. 前記検出器は、前記下方プレートに取付けられ、かつ前記サンプルに向かって配向される検出面を提示する環状の検出器の形状である、請求項３に記載の顕微鏡。
33. 前記下方プレートは、アルミニウムおよびデュラロイのうちの少なくとも１つから製作される、請求項３に記載の顕微鏡。
34. 前記検出器は、電子感光性フォトダイオード、マイクロチャネルプレート、シンチレータ−光電子倍増管の組合せ、および電気的に絶縁された導体プレートのうちの少なくとも１つを含む、請求項１から３３のいずれかに記載の顕微鏡。
35. 前記電子光学コラムは、プローブを生成するのに用いる電子ビームを生成するための、熱電子タングステンワイヤ電子エミッタ、熱電子六硼化ランタン電子エミッタ、および熱電界エミッタのうちの１つ以上を含む、請求項１から３４のいずれかに記載の顕微鏡。
36. 前記キャリア部材は、前記光軸に整列した第１の円錐台形面と、前記光軸に整列した第２の円錐台形面とを含み、前記第１のアパーチャ軸受部材は、前記キャリア部材の前記第１の円錐台形面と協働する円錐台形面を有し、前記第２のアパーチャ軸受部材は、前記キャリア部材の前記第２の円錐台形面と協働する円錐台形面を有し、前記キャリア部材の前記第１および第２の円錐台形面は、前記光軸に沿って開口を定め、前記開口は、前記電子銃から前記サンプルに向かう方向において次第に幅が広くなる、請求項１に記載の顕微鏡。
37. 前記キャリア部材は、前記対物レンズに恒久的に固定される、請求項１から３６のいずれかに記載の顕微鏡。
38. 前記顕微鏡の、第１の構成において、前記キャリア部材は前記第１および第２のアパーチャ軸受部材を収容せず、第２の構成において、前記キャリア部材は前記第１のアパーチャ軸受部材のみを収容し、第３の構成において、前記キャリア部材は前記第１および第２のアパーチャ軸受部材双方を収容する、請求項１から３７のいずれかに記載の顕微鏡。

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