JPH0374038A - 光電子顕微鏡を備えた透過電子顕微鏡 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光電子顕微鏡と透過電子顕微鏡とを共用する
ことのできる電子顕微鏡に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］透過電
子顕微鏡においては、反射電子顕微鏡法などを用いて試
料表面の観察や分析が行なわれている。この反射電子顕
微鏡法を用いた場合、試料表面の構造または形態を１０
λ程度の分解能で観察することは可能であるが、試料表
面の化学組成や結合状態を観察することはできない。

そこで、前記試料表面の化学組成や結合状態を観察する
場合には、光電子顕微鏡法（フォトエレクトロンエミッ
ションマイクロスコピー・ＰＥＥＭ）が有効な手段とし
て用いられている。

この光電子顕微鏡法に用いられる光電子顕微鏡は、試料
と該試料近傍に設けられた電極との間に高電圧（−１０
ＫＶ程度）が印加され、この試料と電極の間に形成され
る電界レンズによって、試料から放出された光電子に基
づく光電子像を蛍光スクリーン上などに結像するように
構成されている。

ここで、注目する１つの試料についての試料表面の構造
や形態と試料表面の化学組成や結合状態とを夫々観察し
たい場合には、前記透過電子顕微鏡と光電子顕微鏡とを
夫々有している必要がある。

また、観察したい試料を夫々の顕微鏡の試料保持装置間
で着は換えた後に、各装置の観察位置に導入してから観
察を行なう必要があり、非常に手間がかかることが問題
となっている。

本発明は上述した問題点を考慮して、透過電子顕微鏡内
において光電子顕微鏡像を観察することのできる、光電
子顕微鏡観察機能を備えた透過電子顕微鏡を提供するこ
とを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 第１の本発明は、電子銃と、該電子銃と試料との間に設
けられた集束レンズ系と、前記試料をそのレンズ磁場中
に配置する対物レンズ及び中間レンズ、投影レンズから
成る結像レンズ系と、試料より放出された電子に基づく
像を表示するための像表示手段より構成された透過電子
顕微鏡において、前記対物レンズ内に配置された試料に
負電圧を印加する手段と、該負電圧の印加された試料を
上方に見込む対物レンズ内の位置に設けられたＸ線発生
用ターゲットと、前記Ｘ線発生用ターゲットに試料を回
避して電子線を照射するための電子線偏向手段を設け、
前記Ｘ＠の照射により試料より放出された光電子に基づ
く像を前記結像レンズ系によって結像するようにしたこ
とを特徴としている。

第２の本発明は、正電圧の印加された試料を上方に見込
む対物レンズ内の異なる位置に複数種類のＸ線発生用タ
ーゲットを設けた請求項１記載の光電子顕微鏡を備えた
透過電子顕微鏡を特徴としている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は第１の本発明の一実施例を説明するための装置構成
図、第２図は第２の本発明の一実施例を説明するための
装置構成図である。

まず、第１図に基づいて第１の本発明の一実施例を説明
する。第１図において、１は電子銃、２は集束レンズ系
、３は対物レンズ４及び中間レンズ５．投影レンズ６か
ら成る結像レンズ系、７は蛍光板である。前記対物レン
ズはレンズコイル４ａ１ヨーク８及び上下磁極片９ａ、
９ｂによって構成されている。また、該対物レンズ４内
には試料ホルダ１０に保持された試料Ｓが配置されてい
ると共に、試料Ｓを上方に見込む位置にＸ線発生用ター
ゲット１１が設けられている。また、前記集束レンズ系
２と対物レンズ４との間には試料Ｓを回避してＸ線発生
用ターゲット１１に電子線を照射するための電子線偏向
器１２が設けられている。この場合、偏向器１２は静電
形偏向器であっても、電子線偏向角であっても良い。ま
た、前記試料ホルダー１０は仕切弁１３を介して図示し
ない試料導入棒により対物レンズ内部に導入されて、前
記試料の導入の方向に対向する側から対物レンズ内部挿
入されている試料駆動機構１４に装着されている。また
、試料駆動機構１４の駆動軸内には試料Ｓに電圧を印加
するため高圧導入手段が内臓されており、該高圧導入手
段と筐体及びヨークとの間は碍子などにより電気的に絶
縁されている。

該高圧導入手段には高圧電源１５が接続されており、光
電子顕微鏡として使用する際には該電源から高圧導入手
段を介して試料に負の高電圧が印加される。但し、透過
電子顕微鏡として用いる場合には、該試料は接地電位に
保たれて、電圧は印加されないようになっている。

さて、上述のような構成の装置において試料Ｓから光電
子を励起するために、電子銃１より放出された電子線Ｅ
Ｂは集束レンズ系２によって所望のビーム径に集束され
ると共に、偏向器１２によって偏向されて試料Ｓを回避
して対物レンズ４内に設けられたＸ線発生用ターゲット
１１に照射される。この時の電子線偏向角は、試料Ｓに
印加される高電圧による偏向作用と対物レンズ４の上磁
極片９ａ及び下磁極片９ｂとの間に発生する磁場による
偏向作用を考慮して、予め設定されている。

該ターゲット１１に電子線が入射すると、電子線入射面
にある原子が該入射電子によって励起されて特性Ｘ線が
発生される。そして、このターゲットより放出された特
性Ｘ線が前記試料下面に照射されることにより、試料下
面より光電子が励起されて放出される。該試料下面より
放出された光電子は試料Ｓと下磁極片９ｂとの間に形成
された電界によって加速されると共に、透過電子顕微鏡
に用いる磁界レンズ（対物レンズ４）によって収斂され
て結像系のレンズ群５．６に導かれて、光電子像が蛍光
スクリー二７７上に拡大結像される。

このように構成することにより対物レンズ内には位置さ
れた試料にＸ線を照射するためのＸ線導入手段及びＸ線
源を対物レンズ外側に設ける必要がないため、対物レン
ズを小形に構成することができ、対物レンズの上磁極片
と下磁極片の距離を狭めることができる。そのため、対
物レンズの収差係数を低減できるので、透過型電子顕微
鏡の分解能を向上させることができる。また、光電子顕
微鏡観察時には、試料と下磁極片との間の加速電界と共
に透過電子顕微鏡の磁界レンズ（対物レンズ）を併用し
て用いることにより、高倍率で収差係数の小さいレンズ
が得られるため、分解能の高い光電子顕微鏡が実現され
ることは明らかである。

さて、前記電子線の照射によりＸ線または軟Ｘ線を発生
するターゲツト材としては、シリコン（ＳＬ）、アルミ
ニウム（ＡＩ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの物質が存
在し、夫々が異なる波長とエネルギーを有している。ま
た、観察する試料によっては、前記励起種（波長及びエ
ネルギー）を選択することによって、光電子の発生効率
が大きく変化する場合がある。そのため、第２の本発明
では、第２図に示すように前記負電圧の印加された試料
Ｓを上方に見込む対物レンズ内の異なる位置に複数のＸ
線発生用ターゲット材１６８．１６ｂが設けられている
。そして、電子銃１より放出された電子線が集束レンズ
系２によって所望のビーム径に集束されると共に、偏向
器１２によって偏向されて試料を回避して対物レンズ内
に設けられた配置されたＸ線発生用ターゲットの内の所
望の波長及びエネルギーのＸ線を発生するターゲット１
６ａに照射される。そして、このターゲット１６ａより
放出された特性Ｘ１ｉｘが前記試料下面に照射されるこ
とにより、試料下面より光電子ｐｅが励起されて放出さ
れる。該試料下面より放出された光電子ｐｅは試料Ｓと
下磁極片９ｂとの間に形成された電界によって加速され
ると共に、透過電子顕微鏡に用いる磁界レンズ（対物レ
ンズ４）によって収斂されて結像系のレンズ群に導かれ
て、光電子像が蛍光スクリーン上に拡大結像される。

ところで、前記Ｘ線発生用ターゲットに電子線が照射さ
れると、ターゲット表面からはＸ線が放出されると共に
、反射電子も放出される。そのため本発明の実施例にお
いては、電子線入射孔兼Ｘ線放出孔を有する遮蔽部材１
７で各Ｘ線発生用ターゲツト材１６ａ、１６ｂを囲むよ
うにして、反射電子が試料に入射することを防止してい
る。

なお、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、本
発明は種々変形して実施することが可能である。例えば
、上述した実施例においては試料ホルダを試料導入棒に
より対物レンズ内部に導入し、前記試料の導入の方向に
対向する側から対物レンズ内部挿入されている試料駆動
機構に装着するようにしているが、単に真空外において
試料の装着された試料導入棒を対物レンズ内の電子線照
射位置まで挿入して固定するようにしても良い。

また、上述した実施例においては試料より放出された電
子に基づく像を表示するための像表示手段として蛍光ス
クリーンを用いたが、像表示手段としてはＣＣＤ素子や
マイクロチャンネルプレートなどの２次元的な検出素子
であっても良い。

更に、本実施例においては、ターゲツト材を遮蔽部材で
包囲して、２次電子の放出を防止しているが、試料に入
射電子線のエネルギー以上の高電圧を印加しておけば、
反射電子が試料に入射することはない。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、第１の本発明によれば
、電子銃と、該電子銃と試料との間に設けられた集束レ
ンズ系と、前記試料をそのレンズ磁場中に配置する対物
レンズ及び中間レンズ、投影レンズから成る結像レンズ
系と、試料より放出された電子に基づく像を表示するた
めの像表示手段より構成された透過電子顕微鏡において
、前記対物レンズ内に配置された試料に負電圧を印加す
る手段と、該負電圧の印加された試料を上方に見込む対
物レンズ内の位置に設けられたＸ線発生用ターゲットと
、前記Ｘ線発生用ターゲットに試料を回避して電子線を
照射するための電子線偏向手段を設け、前記Ｘ線の照射
により試料より放出された光電子に基づく像を前記結像
レンズ系によって結像するようにしたことにより、透過
型電子顕微鏡内において光電子顕微鏡像を観察すること
のできる光電子顕微鏡を備えた透過電子顕微鏡が実現さ
れるため、注目する１つの試料の試料表面の構造や形態
観察と試料表面の化学組成や結合状態の観察を透過電子
顕微鏡内で簡単に行なうことができる。また、対物レン
ズ外部から対物レンズ内の試料にＸ線を照射するための
Ｘ線導入手段及びＸｇ源を対物レンズ外側に設ける必要
がないため、対物レンズを小形に構成することができ、
対物レンズの上磁極片と下磁極片の距離を狭めることが
できる。そのため、対物レンズの収差係数を低減できる
ので、透過型電子顕微鏡の分解能を低下させることはな
い。また、光電子顕微鏡観察時には、試料と下磁極片と
の間の加速電界と共に透過電子顕微鏡の磁界レンズ（対
物レンズ）を併用して用いることにより、高倍率で収差
係数の小さいレンズが得られるため、分解能の高い光電
子顕微鏡が実現される。

また、第２の本発明によれば、前記負電圧の印加された
試料を上方に見込む対物レンズ内の異なる位置に複数種
類のＸ！Ｉ発生用ターゲットを設けたことにより、所望
の波長及びエネルギーのＸ線で光電子を励起することが
できるため、線種を変更する度にＸ線発生用ターゲット
を交換する必要がなく、操作性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の本発明の一実施例を説明するための装置
構成図、第２図は第２の本発明による光電子の励起方法
の一実施例を説明するための図である。 １：電子銃　　　　　　２：集束レンズ系３：結像レン
ズ系 ４：対物レンズ　　　４ａ：対物レンズコイル５：中間
レンズ　　　　６：投影レンズ７；蛍光板　　　　　　
８：ヨーク ９ａ：上磁極片　　　　９ｂ：下磁極片１０：試料ホル
ダ １１：Ｘ線発生用ターゲット １２：偏向器　　　　　１３：仕切弁 １４：試料駆動機構　　１５：高圧電源Ｓ：試料 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子銃と、該電子銃と試料との間に設けられた集
   束レンズ系と、前記試料をそのレンズ磁場中に配置する
   対物レンズ及び中間レンズ、投影レンズから成る結像レ
   ンズ系と、試料より放出された電子に基づく像を表示す
   るための像表示手段より構成された透過電子顕微鏡にお
   いて、前記対物レンズ内に配置された試料に負電圧を印
   加する手段と、該負電圧の印加された試料を上方に見込
   む対物レンズ内の位置に設けられたＸ線発生用ターゲッ
   トと、前記Ｘ線発生用ターゲットに試料を回避して電子
   線を照射するための電子線偏向手段を設け、前記Ｘ線の
   照射により試料より放出された光電子に基づく像を前記
   結像レンズ系によって結像するようにしたことを特徴と
   する光電子顕微鏡を備えた透過電子顕微鏡。（２）前記
   正電圧の印加された試料を上方に見込む対物レンズ内の
   異なる位置に複数種類のＸ線発生用ターゲットを設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の光電子顕微鏡を備えた
   透過電子顕微鏡。