JPH0161229B2 - - Google Patents
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- JPH0161229B2 JPH0161229B2 JP4506483A JP4506483A JPH0161229B2 JP H0161229 B2 JPH0161229 B2 JP H0161229B2 JP 4506483 A JP4506483 A JP 4506483A JP 4506483 A JP4506483 A JP 4506483A JP H0161229 B2 JPH0161229 B2 JP H0161229B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excitation
- excitation coil
- sample
- magnetic pole
- lens
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Classifications
-
- 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
-
- 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
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/10—Lenses
- H01J37/14—Lenses magnetic
- H01J37/141—Electromagnetic lenses
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は電子顕微鏡等に用いられる対物レンズ
に関し、特に３個の磁極片を有する対物レンズに
関する。
に関し、特に３個の磁極片を有する対物レンズに
関する。
［従来の技術］
高分解能電子顕微鏡を透過像観察モードで使用
すれば、原子の配列に関する像が直接観察でき、
複雑な構造を有する結晶の構造解析手段として利
用できる。一方、高分解能電子顕微鏡を収束電子
線回析モードで使用すれば、試料の点群を決める
ことができるので、両観察モードを併用して構造
解析を行なうことが広く行なわれるようになつ
た。このような両観察モードの併用を有効に行な
うためには、試料の同一微小領域についての透過
像と収束電子線回析像を得なければならない。し
かしながら、従来においては試料の同一微小領域
について両像を得ようとすると、観察モードの切
換に伴つて試料のＺ方向位置を移動させなければ
ならず、この移動量の調整は繁雑であるばかりで
なく熟練と時間を要した。
すれば、原子の配列に関する像が直接観察でき、
複雑な構造を有する結晶の構造解析手段として利
用できる。一方、高分解能電子顕微鏡を収束電子
線回析モードで使用すれば、試料の点群を決める
ことができるので、両観察モードを併用して構造
解析を行なうことが広く行なわれるようになつ
た。このような両観察モードの併用を有効に行な
うためには、試料の同一微小領域についての透過
像と収束電子線回析像を得なければならない。し
かしながら、従来においては試料の同一微小領域
について両像を得ようとすると、観察モードの切
換に伴つて試料のＺ方向位置を移動させなければ
ならず、この移動量の調整は繁雑であるばかりで
なく熟練と時間を要した。
［発明の目的］
本発明は、このような従来の欠点を解決し、試
料の機械的な移動なしに、試料の同一微小領域の
透過像と収束電子線回析像を任意に切換えて観察
することを可能にする電子顕微鏡等の対物レンズ
を提供することを目的とするものである。
料の機械的な移動なしに、試料の同一微小領域の
透過像と収束電子線回析像を任意に切換えて観察
することを可能にする電子顕微鏡等の対物レンズ
を提供することを目的とするものである。
［発明の構成］
本発明はヨークと、該ヨークに取り付けられた
第１、第２、第３の磁極片と、該第１、第２の磁
極片間にレンズ磁界を形成するための第１の励磁
コイルと、該第１の励磁コイルに励磁電流を供給
するための第１の電源と、該第１の電源から第１
の励磁コイルに供給される励磁電流の向きを切換
えるための切換手段と、第２、第３の磁極片間に
第２のレンズ磁界を形成するための第２の励磁コ
イルと、該第２の励磁コイルに励磁電流を供給す
るための第２の電源とを具備することを特徴とし
ている。
第１、第２、第３の磁極片と、該第１、第２の磁
極片間にレンズ磁界を形成するための第１の励磁
コイルと、該第１の励磁コイルに励磁電流を供給
するための第１の電源と、該第１の電源から第１
の励磁コイルに供給される励磁電流の向きを切換
えるための切換手段と、第２、第３の磁極片間に
第２のレンズ磁界を形成するための第２の励磁コ
イルと、該第２の励磁コイルに励磁電流を供給す
るための第２の電源とを具備することを特徴とし
ている。
［実施例］
以下、図面に基づき本発明の実施例を詳述す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示すためのもの
で、図中、１はレンズ磁界を形成するための磁束
の通り道となるヨークであり、このヨーク１には
上磁極片２、中磁極片３、下磁極片４が取り付け
られている。５は上磁極片２と中磁極片３間（第
１ギヤツプG1）に第１のレンズ磁界を形成する
ための第１の励磁コイルであり、この第１の励磁
コイル５には第１の励磁電源６より切換器７を介
して励磁電流が供給される。この切換器７は、第
１の励磁コイル５に供給される励磁電流の向きを
切換えるためのものである。８は中磁極片３と下
磁極片４間（第２ギヤツプG2）に第２のレンズ
磁界を形成するための第２の励磁コイルであり、
この励磁コイル８には第２の励磁電源９より励磁
電流が供給される。１０，１１は非磁性材料で形
成されたスペーサーである。１２はトツプエント
リー型の試料傾斜装置であり、この試料傾斜装置
により、試料１３は中磁極片３と下磁極片４の間
に傾斜して配置される。試料傾斜装置１２は略円
錐状をしており、この試料傾斜装置１２を挿入す
るため、上中下各磁極片２，３，４の穴径b1，
b2，b3の間には、b1＞b2＞b3なる関係が成立して
いる。又、中磁極片３と下磁極片４とのギヤツプ
間隔をS2、下磁極片４の頂面の径をD3、中磁極
片３の下側傾斜面と下磁極片４の上側傾斜面の光
軸Ｃに対する傾斜角を各々θ2、θ3とすると、球面
収差係数Cs及び色収差係数Ccを小さくするため、
２個の磁極片を有する通常の電子レンズにおいて
公知である条件を適用して、b2＞S2、b2＞D3且
つ、50゜≦θ3≦70゜なる関係が成立している。更に
又、回析像のための比較的細い収束電子線を得る
ために60゜≦θ2≦80゜なる条件が成立している。
で、図中、１はレンズ磁界を形成するための磁束
の通り道となるヨークであり、このヨーク１には
上磁極片２、中磁極片３、下磁極片４が取り付け
られている。５は上磁極片２と中磁極片３間（第
１ギヤツプG1）に第１のレンズ磁界を形成する
ための第１の励磁コイルであり、この第１の励磁
コイル５には第１の励磁電源６より切換器７を介
して励磁電流が供給される。この切換器７は、第
１の励磁コイル５に供給される励磁電流の向きを
切換えるためのものである。８は中磁極片３と下
磁極片４間（第２ギヤツプG2）に第２のレンズ
磁界を形成するための第２の励磁コイルであり、
この励磁コイル８には第２の励磁電源９より励磁
電流が供給される。１０，１１は非磁性材料で形
成されたスペーサーである。１２はトツプエント
リー型の試料傾斜装置であり、この試料傾斜装置
により、試料１３は中磁極片３と下磁極片４の間
に傾斜して配置される。試料傾斜装置１２は略円
錐状をしており、この試料傾斜装置１２を挿入す
るため、上中下各磁極片２，３，４の穴径b1，
b2，b3の間には、b1＞b2＞b3なる関係が成立して
いる。又、中磁極片３と下磁極片４とのギヤツプ
間隔をS2、下磁極片４の頂面の径をD3、中磁極
片３の下側傾斜面と下磁極片４の上側傾斜面の光
軸Ｃに対する傾斜角を各々θ2、θ3とすると、球面
収差係数Cs及び色収差係数Ccを小さくするため、
２個の磁極片を有する通常の電子レンズにおいて
公知である条件を適用して、b2＞S2、b2＞D3且
つ、50゜≦θ3≦70゜なる関係が成立している。更に
又、回析像のための比較的細い収束電子線を得る
ために60゜≦θ2≦80゜なる条件が成立している。
上述した構成の対物レンズにおいて、加速電圧
を200KVに設定し、第１の電源６より第１の励
磁コイル５に励磁電流を供給して第１ギヤツプ
G1の励磁強度を第２ギヤツプG2と同極性で
500ATだけ励磁すると共に、第２の励磁電源９
より第２の励磁コイル８に励磁電流を供給して、
第２ギヤツプG2の励磁強度を10KATから変化さ
せた場合、試料を透過した電子線が結像条件を満
すための試料位置zpと試料面上で入射電子線が結
像されるための条件を満す位置zi（但し、zpとziと
は、下磁極片４の頂面を基準としている）がどの
ように変化するか電子計算器で計算したところ、
zpとziは第２図において、各々実線ｏ，ｉで示す
ように変化することが分つた。但し、第２図にお
いて、横軸は第２の励磁コイル８の励磁強度
（KAT）を示しており、縦軸は、zp又はziの位置
（mm）である。従つて、この図より第２の励磁コ
イル８を約11600ATに励磁した点Ａで示す状態
においては、zpとziが共に1.86mmの位置Ｚになる
ことが明らかである。従つて、この励磁条件のも
とでは、第３図ａに示すように第１のギヤツプ
G1に形成される第１のレンズL1に平行な電子線
EBを入射させると、電子線EBは第１のレンズL1
と第２のギヤツプG2に形成される第２のレンズ
L2により試料１３の表面に細く絞られて入射し、
試料１３を透過した電子線EBは、第２のギヤツ
プG2に形成される第３のレンズL3により、途中
の中間レンズの物面に結像するようにされ、試料
１３の収束電子線回析像を観察することができ
る。一方、切換器７を切換えて第１の励磁コイル
５の励磁極性を第２の励磁コイル８の励磁極性と
逆にすると、前述した試料を透過した電子線を結
像させる条件を満す試料位置zpと、試料に入射す
る電子線が試料面上で結像させる条件を満す位置
ziは、第２図において各々点線ｏ，ｉで示すよう
に変化することが分つた。この点線で示された特
性から、試料１３を前記Ｚの位置に配置した状態
においては、第２の励磁コイル８を第２図におけ
る点Ｂに対応した励磁強度、即ち略12400ATに
すると、前述した結像条件だけが満されるため、
第３図ｂに示すように、前段の収束レンズ（図示
せず）により一旦絞られた後、前記第１のレンズ
L1により平行ビームにされて試料１３に入射し
た後、試料１３を透過した電子線EBは、前記第
３のレンズL3により遠方の中間レンズ（図示せ
ず）の物面に結像するようにされる。従つて、こ
の点Ｂに対応する励磁においては、試料１３の透
過像が得られることが分る。次に、第１の励磁コ
イル５の励磁強度を第２の励磁コイル８の励磁極
性と同一にした状態において、第２の励磁コイル
８の励磁強度を変化させた際の前記レンズL1，
L2，L3の合成の球面収差係数Cs及び色収差係数
Ccについて、同様に電子計算器による計算をし
たところ、前述したb2＞S2、b2＞D3且つ、50゜≦
θ3≦70゜なる関係があるため、レンズL1，L2，L3
合成の球面収差係数Cs及び色収差係数Ccの大き
さは、各々第４図において実線Cs，Ccで示すよ
うに、全領域において小さな値であることが分つ
た。同様に、第１の励磁コイル５の励磁強度を第
２の励磁コイル８と逆極性で励磁した状態で、第
２の励磁コイル８の励磁コイルの強度を変化させ
ると、球面収差係数Cs及び色収差係数Ccは各々
第４図において点線Cs，Ccで示すようになり、
この場合にも小さな値であることが分つた。従つ
て、第２の励磁コイル８の励磁強度を第２図に示
したグラフにおける点Ａに対応する強度と点Ｂに
対応する強度との間で変化させても、球面収差係
数Cs及びCcは共に小さな値であることが明らか
である。又、第１の励磁コイル５の励磁強度が異
なる２つの場合について、第２の励磁コイル８の
励磁強度の変化に伴なうレンズL1，L2，L3合成
の焦点距離f0の変化について計算したところ、
各々第４図の実線f0と点線f0になり、前述した点
Ａに対応する励磁状態と点Ｂに対応する励磁状態
では倍率変化は殆んど生じないことが明らかであ
る。
を200KVに設定し、第１の電源６より第１の励
磁コイル５に励磁電流を供給して第１ギヤツプ
G1の励磁強度を第２ギヤツプG2と同極性で
500ATだけ励磁すると共に、第２の励磁電源９
より第２の励磁コイル８に励磁電流を供給して、
第２ギヤツプG2の励磁強度を10KATから変化さ
せた場合、試料を透過した電子線が結像条件を満
すための試料位置zpと試料面上で入射電子線が結
像されるための条件を満す位置zi（但し、zpとziと
は、下磁極片４の頂面を基準としている）がどの
ように変化するか電子計算器で計算したところ、
zpとziは第２図において、各々実線ｏ，ｉで示す
ように変化することが分つた。但し、第２図にお
いて、横軸は第２の励磁コイル８の励磁強度
（KAT）を示しており、縦軸は、zp又はziの位置
（mm）である。従つて、この図より第２の励磁コ
イル８を約11600ATに励磁した点Ａで示す状態
においては、zpとziが共に1.86mmの位置Ｚになる
ことが明らかである。従つて、この励磁条件のも
とでは、第３図ａに示すように第１のギヤツプ
G1に形成される第１のレンズL1に平行な電子線
EBを入射させると、電子線EBは第１のレンズL1
と第２のギヤツプG2に形成される第２のレンズ
L2により試料１３の表面に細く絞られて入射し、
試料１３を透過した電子線EBは、第２のギヤツ
プG2に形成される第３のレンズL3により、途中
の中間レンズの物面に結像するようにされ、試料
１３の収束電子線回析像を観察することができ
る。一方、切換器７を切換えて第１の励磁コイル
５の励磁極性を第２の励磁コイル８の励磁極性と
逆にすると、前述した試料を透過した電子線を結
像させる条件を満す試料位置zpと、試料に入射す
る電子線が試料面上で結像させる条件を満す位置
ziは、第２図において各々点線ｏ，ｉで示すよう
に変化することが分つた。この点線で示された特
性から、試料１３を前記Ｚの位置に配置した状態
においては、第２の励磁コイル８を第２図におけ
る点Ｂに対応した励磁強度、即ち略12400ATに
すると、前述した結像条件だけが満されるため、
第３図ｂに示すように、前段の収束レンズ（図示
せず）により一旦絞られた後、前記第１のレンズ
L1により平行ビームにされて試料１３に入射し
た後、試料１３を透過した電子線EBは、前記第
３のレンズL3により遠方の中間レンズ（図示せ
ず）の物面に結像するようにされる。従つて、こ
の点Ｂに対応する励磁においては、試料１３の透
過像が得られることが分る。次に、第１の励磁コ
イル５の励磁強度を第２の励磁コイル８の励磁極
性と同一にした状態において、第２の励磁コイル
８の励磁強度を変化させた際の前記レンズL1，
L2，L3の合成の球面収差係数Cs及び色収差係数
Ccについて、同様に電子計算器による計算をし
たところ、前述したb2＞S2、b2＞D3且つ、50゜≦
θ3≦70゜なる関係があるため、レンズL1，L2，L3
合成の球面収差係数Cs及び色収差係数Ccの大き
さは、各々第４図において実線Cs，Ccで示すよ
うに、全領域において小さな値であることが分つ
た。同様に、第１の励磁コイル５の励磁強度を第
２の励磁コイル８と逆極性で励磁した状態で、第
２の励磁コイル８の励磁コイルの強度を変化させ
ると、球面収差係数Cs及び色収差係数Ccは各々
第４図において点線Cs，Ccで示すようになり、
この場合にも小さな値であることが分つた。従つ
て、第２の励磁コイル８の励磁強度を第２図に示
したグラフにおける点Ａに対応する強度と点Ｂに
対応する強度との間で変化させても、球面収差係
数Cs及びCcは共に小さな値であることが明らか
である。又、第１の励磁コイル５の励磁強度が異
なる２つの場合について、第２の励磁コイル８の
励磁強度の変化に伴なうレンズL1，L2，L3合成
の焦点距離f0の変化について計算したところ、
各々第４図の実線f0と点線f0になり、前述した点
Ａに対応する励磁状態と点Ｂに対応する励磁状態
では倍率変化は殆んど生じないことが明らかであ
る。
従つて、第１の励磁コイル５を第２の励磁コイ
ル８と同極性で励磁し、第２の励磁電源９の出力
電流を調節することにより、第２の励磁コイル８
の励磁強度を第２図の点Ａに対応した略
11600ATにすれば、試料１３の収束電子線回析
像を得ることができ、切換器７を切換えて第１の
励磁コイル５を第２の励磁コイル８と逆極性で励
磁し、その状態において、第２の励磁コイル８を
第２図における点Ｂに対応した略12400ATで励
磁すれば、収束電子線回析像を得ていた試料１３
の微小領域と略同一領域の透過像を得ることがで
きる。
ル８と同極性で励磁し、第２の励磁電源９の出力
電流を調節することにより、第２の励磁コイル８
の励磁強度を第２図の点Ａに対応した略
11600ATにすれば、試料１３の収束電子線回析
像を得ることができ、切換器７を切換えて第１の
励磁コイル５を第２の励磁コイル８と逆極性で励
磁し、その状態において、第２の励磁コイル８を
第２図における点Ｂに対応した略12400ATで励
磁すれば、収束電子線回析像を得ていた試料１３
の微小領域と略同一領域の透過像を得ることがで
きる。
上述した実施例は、本発明の一実施例に過ぎ
ず、実施にあたつては、他の態様を取り得る。
ず、実施にあたつては、他の態様を取り得る。
例えば、上述した実施例においては、試料を上
方から挿入したが、光軸Ｃに垂直な方向から挿入
するようにしても良い。
方から挿入したが、光軸Ｃに垂直な方向から挿入
するようにしても良い。
又、中磁極片３の下面の光軸Ｃに対する傾斜角
θ2は、60゜以上80゜以下にしたが、それ以外の角度
でも良い。
θ2は、60゜以上80゜以下にしたが、それ以外の角度
でも良い。
［効果］
上述したように、本発明の対物レンズを使用す
れば、励磁電流の向きを変化させるためのスイツ
チ操作と、励磁電流値の調整だけで、試料の位置
を機械的に移動させることなく、試料の同一微小
領域の透過像と収束電子線回析像を任意に切換え
て観察することができる。
れば、励磁電流の向きを変化させるためのスイツ
チ操作と、励磁電流値の調整だけで、試料の位置
を機械的に移動させることなく、試料の同一微小
領域の透過像と収束電子線回析像を任意に切換え
て観察することができる。
第１図は本発明の一実施例を示すための図、第
２図は試料を透過した電子線が結像するという条
件を満す試料のｚ方向位置zpと試料に入射する電
子線が試料面上で結像するという条件を満す位置
ziの変化を、第１のコイルの２通りの励磁極性に
対して第２の励磁コイルの励磁強度との関連にお
いて示すための図、第３図は収束電子線回折像を
得る際の光学図と、透過像を得る際の光学図を示
すための図、第４図は第２の励磁コイルの励磁強
度の変化に伴なう球面収差係数Cs、色収差係数
Cc及び焦点距離f0の変化を示すための図である。 １：ヨーク、２：上磁極片、３：中磁極片、
４：下磁極片、５，８：励磁コイル、６，９：励
磁電源、７：切換器、１０，１１：スペーサー、
１２：試料傾斜装置、１３：試料。
２図は試料を透過した電子線が結像するという条
件を満す試料のｚ方向位置zpと試料に入射する電
子線が試料面上で結像するという条件を満す位置
ziの変化を、第１のコイルの２通りの励磁極性に
対して第２の励磁コイルの励磁強度との関連にお
いて示すための図、第３図は収束電子線回折像を
得る際の光学図と、透過像を得る際の光学図を示
すための図、第４図は第２の励磁コイルの励磁強
度の変化に伴なう球面収差係数Cs、色収差係数
Cc及び焦点距離f0の変化を示すための図である。 １：ヨーク、２：上磁極片、３：中磁極片、
４：下磁極片、５，８：励磁コイル、６，９：励
磁電源、７：切換器、１０，１１：スペーサー、
１２：試料傾斜装置、１３：試料。
Claims (1)
- １ ヨークと、該ヨークに取り付けられた第１、
第２、第３の磁極片と、該第１、第２の磁極片間
にレンズ磁界を形成するための第１の励磁コイル
と、該第１の励磁コイルに励磁電流を供給するた
めの第１の電源と、該第１の電源から第１の励磁
コイルに供給される励磁電流の向きを切換えるた
めの切換手段と、第２、第３の磁極片間に第２の
レンズ磁界を形成するための第２の励磁コイル
と、該第２の励磁コイルに励磁電流を供給するた
めの第２の電源とを具備することを特徴とする電
子顕微鏡等の対物レンズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4506483A JPS59171442A (ja) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | 電子顕微鏡等の対物レンズ |
| US06/584,712 US4585942A (en) | 1983-03-17 | 1984-02-29 | Transmission electron microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4506483A JPS59171442A (ja) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | 電子顕微鏡等の対物レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59171442A JPS59171442A (ja) | 1984-09-27 |
| JPH0161229B2 true JPH0161229B2 (ja) | 1989-12-27 |
Family
ID=12708919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4506483A Granted JPS59171442A (ja) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | 電子顕微鏡等の対物レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59171442A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6624426B2 (en) * | 2000-12-11 | 2003-09-23 | Schlumberger Technologies Inc. | Split magnetic lens for controlling a charged particle beam |
| WO2018189850A1 (ja) * | 2017-04-13 | 2018-10-18 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 電子顕微鏡 |
-
1983
- 1983-03-17 JP JP4506483A patent/JPS59171442A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59171442A (ja) | 1984-09-27 |
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