JPH0260042A - 荷電粒子線応用装置の駆動電源 - Google Patents
荷電粒子線応用装置の駆動電源Info
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- JPH0260042A JPH0260042A JP63208320A JP20832088A JPH0260042A JP H0260042 A JPH0260042 A JP H0260042A JP 63208320 A JP63208320 A JP 63208320A JP 20832088 A JP20832088 A JP 20832088A JP H0260042 A JPH0260042 A JP H0260042A
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 22
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【産業上の利用分野１
本発明は、荷電粒子線応用装置に係り、特にエネルギー
フィルタや質量分離に好適な荷電粒子光学系の駆動電源
に関する。 【従来の技術】 荷電粒子線のエネルギーや質量を分離するために、特願
昭６０−２１２３５８に記載されているような電界Ｅと
磁界Ｂを直行させたＥ×Ｂ型フィルタが用いられている
。このフィルタの構成は第３図に示すようなものである
。すなわち、電極５１．５２に電圧を印加して電界Ｅを
、コイル５３．５４に電流を流して磁界Ｂを発生させる
。このとき、ＥとＢを 工 ”’＝Ｂ（） ・・・・・・・・・（１）２Ｖ
２ｍＶ ここに、ｅは電荷、Ｖ、ｍは荷電粒子線のエネルギーと
質量 を満足するように印加すれば、エネルギーＶや質量ｍを
もつ荷電粒子線２０は直進するが、■やｍよりΔＶやΔ
ｍ異なる荷電粒子８２１は偏向する。 したがって１分離用の絞り６を第３図のように設けてお
くと、荷電粒子線のエネルギー分離や質量分前が可能と
なる。しかし、このフィルタの電界や磁界を発生させる
駆動電源に関してはなんら開示されていなかった。 ［発明が解決しようとする課Ｍ］ すなわち上記フィルタを駆動する電源は、電界Ｅに関し
ては電圧を電極に、磁界Ｂに関しては電流をコイルに供
給する。この場合、駆動電源の出力形態が異なるために
、異なる電源を用いると極めて安定度の高い電源を用い
なければならないという問題があった。 具体的数値を示すために、今、加速電圧■のときにΔＶ
のエネルギ分離を行なう場合を考える。 分離用の絞りの径をｄとすると、次式 ０式％ により求まる偏向量ｒに相当する電界Ｅと磁界Ｂを荷電
粒子線の偏向方向を逆になるように形成する必要がある
。ここで、ｒはＥやＢに比例関係にある。従って、Ｅや
Ｂの安定度は、ｒの偏向量にたいしてｄ／２に相当する
量だけ要求される。これは、（１）式より０．５ΔＶ／
Ｖに等しい。例えば、Ｖ＝１ｋＶ、 ΔＶ＝Ｏ，ｌ■と
すルト、５Ｘ１０≧５の高い安定度の電源が必要になる
。 本発明は、このような高い安定度を不要とする駆動電源
構成を提供することにある。
フィルタや質量分離に好適な荷電粒子光学系の駆動電源
に関する。 【従来の技術】 荷電粒子線のエネルギーや質量を分離するために、特願
昭６０−２１２３５８に記載されているような電界Ｅと
磁界Ｂを直行させたＥ×Ｂ型フィルタが用いられている
。このフィルタの構成は第３図に示すようなものである
。すなわち、電極５１．５２に電圧を印加して電界Ｅを
、コイル５３．５４に電流を流して磁界Ｂを発生させる
。このとき、ＥとＢを 工 ”’＝Ｂ（） ・・・・・・・・・（１）２Ｖ
２ｍＶ ここに、ｅは電荷、Ｖ、ｍは荷電粒子線のエネルギーと
質量 を満足するように印加すれば、エネルギーＶや質量ｍを
もつ荷電粒子線２０は直進するが、■やｍよりΔＶやΔ
ｍ異なる荷電粒子８２１は偏向する。 したがって１分離用の絞り６を第３図のように設けてお
くと、荷電粒子線のエネルギー分離や質量分前が可能と
なる。しかし、このフィルタの電界や磁界を発生させる
駆動電源に関してはなんら開示されていなかった。 ［発明が解決しようとする課Ｍ］ すなわち上記フィルタを駆動する電源は、電界Ｅに関し
ては電圧を電極に、磁界Ｂに関しては電流をコイルに供
給する。この場合、駆動電源の出力形態が異なるために
、異なる電源を用いると極めて安定度の高い電源を用い
なければならないという問題があった。 具体的数値を示すために、今、加速電圧■のときにΔＶ
のエネルギ分離を行なう場合を考える。 分離用の絞りの径をｄとすると、次式 ０式％ により求まる偏向量ｒに相当する電界Ｅと磁界Ｂを荷電
粒子線の偏向方向を逆になるように形成する必要がある
。ここで、ｒはＥやＢに比例関係にある。従って、Ｅや
Ｂの安定度は、ｒの偏向量にたいしてｄ／２に相当する
量だけ要求される。これは、（１）式より０．５ΔＶ／
Ｖに等しい。例えば、Ｖ＝１ｋＶ、 ΔＶ＝Ｏ，ｌ■と
すルト、５Ｘ１０≧５の高い安定度の電源が必要になる
。 本発明は、このような高い安定度を不要とする駆動電源
構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段１
上記問題点は、ＥとＢの駆動電源を同一電源とすること
により解決される。 【作用１ 前記の問題点は、ＥとＢの駆動電源を個々に設けたこと
により生じたものである。このことは、ＥもしくはＢの
いずれか一方の駆動電源が無限大の安定度があったと考
えれば、もう一方の電源のノイズやドリフトはそのまま
荷電粒子線の位置ズレになることから容易に分かる。 同一電源によりＥとＢを駆動すれば、ＥとＢのノイズや
ドリフトによる荷電粒子線２０の位置ズレは同じとなり
、なんら影響を与えなくなる。すなわち、ＥとＢの人イ
ズやドリフトも（１）式を満足するようにすれば荷電粒
子！２０にはなんら影響を与えない。したがって、比較
的低い安定度の電源を用いても所望のエネルギー分離が
できるフィルタを提供することができることになる。 （実施例］ 以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。これ
は、第２図に示した電子光学系に適用したときの実施例
である。 電源５１１，５２１はそれぞれ電極５１．５２の駆動電
源であり、可変抵抗５４１，５３１はそれぞれコイルＳ
４．５３に流す電流値を決める一種の駆動電源である。 第３図に示すＥ×Ｂ型フィルタにおけるエネルギー分離
感度は で表わされる。今、ここでΔＶ＝０．１ ｅＶ、Ｑ＝＝
４０ｍｍ、Ｌ＝５０ｍｍ、ｄ＝０．５μｍとすると、Ｅ
＞ ５ Ｖ ／ ｍ ｍとなる。電極間の距離ヒ３ｍ
ｒｎとすると電極間の電圧は１５Ｖを印加すればよいこ
とになる。すなわち、電源５１１，５２１はそれぞれ７
．５Ｖ、−７，５Ｖとなる。 このときのコイル電流は、（１）式からＢを求め、コイ
ルの寸法を決めれば求まる。まず、（１）式より、Ｂ＝
２．７ガウス（にａｕｓｓ）となる。今、コイルは幅４
ｍｍ、高さ４０ｍｍの治具に５回巻かれているとすると
、コイル電流は０．１５Ａ流せばよいことになる。すな
わち抵抗５４１．５３１はいずれも５０オームを用いれ
ばよいことし；なる。このような構成において、０．０
０１の安定度の電源を用いて実施したところ、電子［２
０の位置ズレは全く生じず、かつエネルギーの分離感度
も０．１ｅＶが十分にえられた。 以上は、−例を具体的な数値で示したものであるが、−
殻内な使用方法では、■やΔＶ２時にはｄも変化させて
用いるために、電源５１１．５２１や抵抗５４１，５３
１は可変にしておく必要がある。ただこの場合でも、そ
れぞれの電源、抵抗を第１図に示すように連動させてお
けばよい。 以上は、電子銃から放射された電子線のエネルギーフィ
ルタとして用いたが、たとえばＥ×Ｂ型フィルタを、特
願昭５９−６７７４３に記載されているように一次電子
線２は直進させて試料１０からでてくる二次電子１１の
みを偏向させるようにした構成のフィルタにも容易に適
用できることはいうまでもない。 また、本発明は電子線のみならずイオン線の質量分離に
用いる構成のものにも適用できる。ただ、この場合には
ＥならびにＢは電子線の場合のように小さくはない。Ｂ
にたいしては、コイルの巻き数を多くすることにより小
さなコイル電流でも用いることが可能であるが、Ｅにだ
いしては電極の印加電圧を高くする必要がある。 このような場合にも第１図の構成のものを用いると、抵
抗５４１，５３１は大電力用のものが必要になり、実用
的ではなくなる。したがって、このような場合には第４
図に示すような構成のものが適している。すなわち、コ
イル５４．５３に流す電流を発生する電源５４２，５３
２の出力を増幅器５１２．５２２で増幅して高電圧出力
とし、電極５１．５２に印加する。この場合、増幅器５
１２．５２２自身から発生するノイズやドリフトは充分
小さくしておく必要はあるが、コイル電流に発生してい
るノイズやドリフトは問題にならない。なお、本構成は
電子線の応用装置に用いても実施できることはいうまで
もない。 以上、本発明の基本構成について述べた。次に、これを
拡張した実施例を第５図を用いて述べる。 一般に、荷電粒子線の応用装置では加速電圧を変化させ
て用いることが多い。この場合、ＥやＢはその都度調整
する必要がある。そこで、第５図に示すような構成の実
施例を用いて行なったところ、その必要がなくなった。 すなわち、（３）式から分かるようにＥは加速電圧Ｖの
二乗に比例しており、その結果（１）式よりＢはＶの３
７２乗に比例している。したがって、加速電圧設定器１
６の出力を二乗演算器１７と３／２乗演算器１８を通し
て駆動電源５０１もしくは５０２に人力する。このとき
、Ｅにたいしては二乗演算器１７に、Ｂにたいしては３
／２乗演算器１８の出力に比例した出力が得られるよう
に構成しておけば、加速電圧を変化させても駆動電源５
０１もしくは５０２を再調整する必要が生じない。なお
このとき、エネルギ分離のときにはΔＶを、質量分離の
ときにはΔｍを設定する設定器１９を付加しておいても
同様にできることはいうまでもない。 以上、いくつかの実施例とその応用例について説明した
。Ｅ×Ｂ型フィルタがどのような用い方をされていよう
とも、要はＥとＢを駆動する電源が同一のものであれば
本発明の効果は生じる。 【発明の効果】 本発明によれば、Ｅ×Ｂ型フィルタのＥとＢの発生用駆
動電源に同一のものを用いるので、ノイズやドリフトが
常に一致し、これによる荷電粒子線の位置ズレは自動的
に消去できる。したがって。 極めて簡単な構成でかつ比較的低い安定度の駆動電源で
充分なフィルタリングが可能になる効果がある。
により解決される。 【作用１ 前記の問題点は、ＥとＢの駆動電源を個々に設けたこと
により生じたものである。このことは、ＥもしくはＢの
いずれか一方の駆動電源が無限大の安定度があったと考
えれば、もう一方の電源のノイズやドリフトはそのまま
荷電粒子線の位置ズレになることから容易に分かる。 同一電源によりＥとＢを駆動すれば、ＥとＢのノイズや
ドリフトによる荷電粒子線２０の位置ズレは同じとなり
、なんら影響を与えなくなる。すなわち、ＥとＢの人イ
ズやドリフトも（１）式を満足するようにすれば荷電粒
子！２０にはなんら影響を与えない。したがって、比較
的低い安定度の電源を用いても所望のエネルギー分離が
できるフィルタを提供することができることになる。 （実施例］ 以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。これ
は、第２図に示した電子光学系に適用したときの実施例
である。 電源５１１，５２１はそれぞれ電極５１．５２の駆動電
源であり、可変抵抗５４１，５３１はそれぞれコイルＳ
４．５３に流す電流値を決める一種の駆動電源である。 第３図に示すＥ×Ｂ型フィルタにおけるエネルギー分離
感度は で表わされる。今、ここでΔＶ＝０．１ ｅＶ、Ｑ＝＝
４０ｍｍ、Ｌ＝５０ｍｍ、ｄ＝０．５μｍとすると、Ｅ
＞ ５ Ｖ ／ ｍ ｍとなる。電極間の距離ヒ３ｍ
ｒｎとすると電極間の電圧は１５Ｖを印加すればよいこ
とになる。すなわち、電源５１１，５２１はそれぞれ７
．５Ｖ、−７，５Ｖとなる。 このときのコイル電流は、（１）式からＢを求め、コイ
ルの寸法を決めれば求まる。まず、（１）式より、Ｂ＝
２．７ガウス（にａｕｓｓ）となる。今、コイルは幅４
ｍｍ、高さ４０ｍｍの治具に５回巻かれているとすると
、コイル電流は０．１５Ａ流せばよいことになる。すな
わち抵抗５４１．５３１はいずれも５０オームを用いれ
ばよいことし；なる。このような構成において、０．０
０１の安定度の電源を用いて実施したところ、電子［２
０の位置ズレは全く生じず、かつエネルギーの分離感度
も０．１ｅＶが十分にえられた。 以上は、−例を具体的な数値で示したものであるが、−
殻内な使用方法では、■やΔＶ２時にはｄも変化させて
用いるために、電源５１１．５２１や抵抗５４１，５３
１は可変にしておく必要がある。ただこの場合でも、そ
れぞれの電源、抵抗を第１図に示すように連動させてお
けばよい。 以上は、電子銃から放射された電子線のエネルギーフィ
ルタとして用いたが、たとえばＥ×Ｂ型フィルタを、特
願昭５９−６７７４３に記載されているように一次電子
線２は直進させて試料１０からでてくる二次電子１１の
みを偏向させるようにした構成のフィルタにも容易に適
用できることはいうまでもない。 また、本発明は電子線のみならずイオン線の質量分離に
用いる構成のものにも適用できる。ただ、この場合には
ＥならびにＢは電子線の場合のように小さくはない。Ｂ
にたいしては、コイルの巻き数を多くすることにより小
さなコイル電流でも用いることが可能であるが、Ｅにだ
いしては電極の印加電圧を高くする必要がある。 このような場合にも第１図の構成のものを用いると、抵
抗５４１，５３１は大電力用のものが必要になり、実用
的ではなくなる。したがって、このような場合には第４
図に示すような構成のものが適している。すなわち、コ
イル５４．５３に流す電流を発生する電源５４２，５３
２の出力を増幅器５１２．５２２で増幅して高電圧出力
とし、電極５１．５２に印加する。この場合、増幅器５
１２．５２２自身から発生するノイズやドリフトは充分
小さくしておく必要はあるが、コイル電流に発生してい
るノイズやドリフトは問題にならない。なお、本構成は
電子線の応用装置に用いても実施できることはいうまで
もない。 以上、本発明の基本構成について述べた。次に、これを
拡張した実施例を第５図を用いて述べる。 一般に、荷電粒子線の応用装置では加速電圧を変化させ
て用いることが多い。この場合、ＥやＢはその都度調整
する必要がある。そこで、第５図に示すような構成の実
施例を用いて行なったところ、その必要がなくなった。 すなわち、（３）式から分かるようにＥは加速電圧Ｖの
二乗に比例しており、その結果（１）式よりＢはＶの３
７２乗に比例している。したがって、加速電圧設定器１
６の出力を二乗演算器１７と３／２乗演算器１８を通し
て駆動電源５０１もしくは５０２に人力する。このとき
、Ｅにたいしては二乗演算器１７に、Ｂにたいしては３
／２乗演算器１８の出力に比例した出力が得られるよう
に構成しておけば、加速電圧を変化させても駆動電源５
０１もしくは５０２を再調整する必要が生じない。なお
このとき、エネルギ分離のときにはΔＶを、質量分離の
ときにはΔｍを設定する設定器１９を付加しておいても
同様にできることはいうまでもない。 以上、いくつかの実施例とその応用例について説明した
。Ｅ×Ｂ型フィルタがどのような用い方をされていよう
とも、要はＥとＢを駆動する電源が同一のものであれば
本発明の効果は生じる。 【発明の効果】 本発明によれば、Ｅ×Ｂ型フィルタのＥとＢの発生用駆
動電源に同一のものを用いるので、ノイズやドリフトが
常に一致し、これによる荷電粒子線の位置ズレは自動的
に消去できる。したがって。 極めて簡単な構成でかつ比較的低い安定度の駆動電源で
充分なフィルタリングが可能になる効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す能動電源の回路図、第
２図はＥ×Ｂ型フィルタを用いた一応用例を示す電子光
学系の概略縦断面図、第３図はＥｘＢ型フィルタの基本
構成を示す斜視図、第４図は本発明の他の実施例を示す
駆動電源の回路図。 第５図は本発明の他の実施例を示す能動電源のブロック
図である。 符号の説明 １・・・電子銃、２・・・電子線、３・・・加速レンズ
、４・・・コンデンサレンズ、５・・・Ｅ×Ｂ型フィル
タ、６・・・絞り、７・・・偏向器、８・・・二次電子
検出器、９・・・対物レンズ、１０・・・試料、１１・
・・二次電子、１５・・・加速電圧発生器、１６・・・
加速電圧設定器、１７・・・二乗演算器、１８・・・３
７２乗演算器、１９・・・Δ■もしくは６ｍ設定器、２
０・・・所望のエネルギー■や質量ｍの荷電粒子線、２
１・・・ＶやｍからΔＶやΔｍ異なる荷電粒子線、５１
．５２・・・電極、５３．５４・・・コイル、５０１．
５０２・・・能動電源、５１１．５２１・・・電界発生
用電源、５１２．５２２・・・増幅器、５４１，５３１
・・・可変抵抗器、５４２．５３２・・・コイル電流発
生用電源。
２図はＥ×Ｂ型フィルタを用いた一応用例を示す電子光
学系の概略縦断面図、第３図はＥｘＢ型フィルタの基本
構成を示す斜視図、第４図は本発明の他の実施例を示す
駆動電源の回路図。 第５図は本発明の他の実施例を示す能動電源のブロック
図である。 符号の説明 １・・・電子銃、２・・・電子線、３・・・加速レンズ
、４・・・コンデンサレンズ、５・・・Ｅ×Ｂ型フィル
タ、６・・・絞り、７・・・偏向器、８・・・二次電子
検出器、９・・・対物レンズ、１０・・・試料、１１・
・・二次電子、１５・・・加速電圧発生器、１６・・・
加速電圧設定器、１７・・・二乗演算器、１８・・・３
７２乗演算器、１９・・・Δ■もしくは６ｍ設定器、２
０・・・所望のエネルギー■や質量ｍの荷電粒子線、２
１・・・ＶやｍからΔＶやΔｍ異なる荷電粒子線、５１
．５２・・・電極、５３．５４・・・コイル、５０１．
５０２・・・能動電源、５１１．５２１・・・電界発生
用電源、５１２．５２２・・・増幅器、５４１，５３１
・・・可変抵抗器、５４２．５３２・・・コイル電流発
生用電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、静電型偏向器による電界Ｅと、電磁コイルによる磁
界型偏向器の磁界Ｂとを直交させて荷電粒子線のエネル
ギや質量を分離させるいわゆるＥ×Ｂ型フィルタにおい
て、電界Ｅと磁界Ｂとを発生させる駆動電源は同一のも
のを用いたことを特徴とする荷電粒子線応用装置の駆動
電源。 ２、電界Ｅを発生させる駆動電源の出力から抵抗器で所
望のコイル電流値を得て磁界Ｂを発生せしめるように構
成したことを特徴とする請求項第１項記載の荷電粒子線
応用装置の駆動電源。 ３、磁界Ｂを発生させる駆動電源の出力を増幅して所望
の電界Ｅを発生させる駆動電源としたことを特徴とする
請求項第１項記載の荷電粒子線応用装置の駆動電源。 ４、駆動電源の出力は、電界Ｅに対しては加速電圧の二
乗に、磁界Ｂに対しては加速電圧の３／２乗に比例する
ように構成せしめたことを特徴とする請求項第１項から
第３項記載のいずれかの駆動電源。 ５、エネルギ分離量ΔＶや質量分離量Δｍを設定する設
定器を駆動電源に設けたことを特徴とする請求項第４項
記載の駆動電源。 ６、上記の荷電粒子線は電子線であり、フィルタは電子
線のエネルギ分離を行なうためのものであることを特徴
とする請求項第１項から第５項記載のいずれかの駆動電
源。 ７、上記の電子線は電子銃からでた電子線であり、この
電子線のエネルギ分離を行なうことを特徴とする請求項
第６項記載の駆動電源。 ８、上記のエネルギ分離を行なう電子線は電子銃からで
た電子線と試料からでた電子線とであることを特徴とす
る請求項第６項記載の駆動電源。 ９、上記の荷電粒子線はイオン線であり、フィルタはイ
オン線の質量分離を行なうためのものであることを特徴
とする請求項第１項から第５項記載のいずれかの駆動電
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63208320A JPH0260042A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 荷電粒子線応用装置の駆動電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63208320A JPH0260042A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 荷電粒子線応用装置の駆動電源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0260042A true JPH0260042A (ja) | 1990-02-28 |
Family
ID=16554310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63208320A Pending JPH0260042A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 荷電粒子線応用装置の駆動電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0260042A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015104959A1 (ja) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子ビーム装置 |
| JP2018029089A (ja) * | 2017-11-30 | 2018-02-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子ビーム装置 |
-
1988
- 1988-08-24 JP JP63208320A patent/JPH0260042A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015104959A1 (ja) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子ビーム装置 |
| JP2015130309A (ja) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子ビーム装置 |
| US9679740B2 (en) | 2014-01-09 | 2017-06-13 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam device |
| US10424459B2 (en) | 2014-01-09 | 2019-09-24 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam device |
| JP2018029089A (ja) * | 2017-11-30 | 2018-02-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子ビーム装置 |
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