JPH0378738B2 - - Google Patents
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- JPH0378738B2 JPH0378738B2 JP58199356A JP19935683A JPH0378738B2 JP H0378738 B2 JPH0378738 B2 JP H0378738B2 JP 58199356 A JP58199356 A JP 58199356A JP 19935683 A JP19935683 A JP 19935683A JP H0378738 B2 JPH0378738 B2 JP H0378738B2
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- JP
- Japan
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- electron beam
- image
- deflection
- sample
- electron
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 30
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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
- H01J37/261—Details
- H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電子顕微鏡の対物レンズに入射する
電子線を、正確且つ容易に対物レンズの光軸と一
致させるための透過電子顕微鏡における軸合せ方
法に関する。
電子線を、正確且つ容易に対物レンズの光軸と一
致させるための透過電子顕微鏡における軸合せ方
法に関する。
電子顕微鏡においては、複数の結像レンズ間の
レンズ軸を一致させることが必要で、所謂電圧軸
合せ等による種々の調整が行なわれている。しか
し乍ら、結像レンズ間の軸合せが完全であつて
も、対物レンズの光軸に対して電子線の中心軸が
僅かでも傾いて入射すると、電子線の試料透過方
向によつてフオーカス位置がずれる現象が生じて
しまい、極限の分解能を追及したときに対称性の
良い像が得られなくなり、像解釈が極めて困難と
なる。従つて、特に結晶性試料を観察する場合に
は、電子線の入射方向を対物レンズの光軸と正確
に一致させることが重要となる。
レンズ軸を一致させることが必要で、所謂電圧軸
合せ等による種々の調整が行なわれている。しか
し乍ら、結像レンズ間の軸合せが完全であつて
も、対物レンズの光軸に対して電子線の中心軸が
僅かでも傾いて入射すると、電子線の試料透過方
向によつてフオーカス位置がずれる現象が生じて
しまい、極限の分解能を追及したときに対称性の
良い像が得られなくなり、像解釈が極めて困難と
なる。従つて、特に結晶性試料を観察する場合に
は、電子線の入射方向を対物レンズの光軸と正確
に一致させることが重要となる。
第１図は、結晶性の試料１に入射した電子線２
が対物レンズ３の光軸Ｚに対して角度αt傾いて入
射し、結像レンズ系４を通して螢光板５上に電子
顕微鏡像を結像する状態を示している。このと
き、試料１内で散乱されることなく透過した電子
線による電子顕微鏡像（明視野像）の螢光板５上
における本来の結像位置からのずれ量UOと、ブ
ラツグ角±αOのブラツグ反射を受けた電子線によ
つてできる電子顕微鏡像（暗視野像）の螢光板５
上における本来の結像位置からのずれ量Ｕ±は、
対物レンズを含めた結像レンズ系の像倍率をＭ、
対物レンズの球面収差係数をCS、対物レンズのデ
イフオーカス量をΔfとすると、Heinemmanによ
つて次の式によつて表わされる。
が対物レンズ３の光軸Ｚに対して角度αt傾いて入
射し、結像レンズ系４を通して螢光板５上に電子
顕微鏡像を結像する状態を示している。このと
き、試料１内で散乱されることなく透過した電子
線による電子顕微鏡像（明視野像）の螢光板５上
における本来の結像位置からのずれ量UOと、ブ
ラツグ角±αOのブラツグ反射を受けた電子線によ
つてできる電子顕微鏡像（暗視野像）の螢光板５
上における本来の結像位置からのずれ量Ｕ±は、
対物レンズを含めた結像レンズ系の像倍率をＭ、
対物レンズの球面収差係数をCS、対物レンズのデ
イフオーカス量をΔfとすると、Heinemmanによ
つて次の式によつて表わされる。
UO＝Ｍ・（CS・IαtI2＋Δf）・αt …(1)
U±＝Ｍ・（CS・Iαt±α0I2＋Δf）
・（αt±α0） …(2)
この(1)及び(2)式から明視野像に対する暗視野像
のずれΔU±は次のように表わされる。
のずれΔU±は次のように表わされる。
ΔU±＝Ｍ・〔CS・（Iαt±α0I2
・（αt±α0）−IαtI2・αt）±Δf・α0〕…(3)
(3)式から解るようにαtが零でない場合には、明
視野像に対して対称な位置に結像されるべき２つ
の暗視野像の結像位置が明視野像に対して対称で
はなくなる。このように、対称性が崩れると電子
顕微鏡像や回折パターンの解折の大きな障害とな
るので、角度αtを打消すように偏向装置による傾
斜角が−2tとなるように調整することが必要とな
るが、電子線のレンズ光軸に対する傾きの有無や
その傾きの角度αtがどの程度であるかを知ること
は非常に難しく、従来のようにオペレータの勘に
に頼つて偏向装置を調整していたのでは、電子線
のレンズ光軸に対する傾きを正確に補正すること
はできなかつた。
視野像に対して対称な位置に結像されるべき２つ
の暗視野像の結像位置が明視野像に対して対称で
はなくなる。このように、対称性が崩れると電子
顕微鏡像や回折パターンの解折の大きな障害とな
るので、角度αtを打消すように偏向装置による傾
斜角が−2tとなるように調整することが必要とな
るが、電子線のレンズ光軸に対する傾きの有無や
その傾きの角度αtがどの程度であるかを知ること
は非常に難しく、従来のようにオペレータの勘に
に頼つて偏向装置を調整していたのでは、電子線
のレンズ光軸に対する傾きを正確に補正すること
はできなかつた。
本発明はこのような従来の欠点を解決し、熟練
した操作者でなくとも、簡単且つ短時間に透過電
子顕微鏡での軸合せを可能にする方法を提供する
ことを目的としている。
した操作者でなくとも、簡単且つ短時間に透過電
子顕微鏡での軸合せを可能にする方法を提供する
ことを目的としている。
そのため本発明は、結晶性試料に電子線を入射
させて明視野電子線回折像と暗視野電子線回折像
を表示スクリーン上に表示させ、前記電子線の照
射領域を一定に維持しつつ電子線の試料入射角を
可変とするための偏向手段にI0−ΔI，I0，I0＋ΔI
の３段階に繰返し切替わるステツプ状の偏向信号
を供給し、該偏向信号の供給に伴う前記表示スク
リーンに表示される前記回折像の振動が振動中心
について対称になるように前記I0の値を調整し、
該調整後のI0の値に基づいて電子線の軸合わせを
行うようにした透過電子顕微鏡における軸合せ方
法を特徴としている。
させて明視野電子線回折像と暗視野電子線回折像
を表示スクリーン上に表示させ、前記電子線の照
射領域を一定に維持しつつ電子線の試料入射角を
可変とするための偏向手段にI0−ΔI，I0，I0＋ΔI
の３段階に繰返し切替わるステツプ状の偏向信号
を供給し、該偏向信号の供給に伴う前記表示スク
リーンに表示される前記回折像の振動が振動中心
について対称になるように前記I0の値を調整し、
該調整後のI0の値に基づいて電子線の軸合わせを
行うようにした透過電子顕微鏡における軸合せ方
法を特徴としている。
今、一辺が10nm〜100nm程度の四角い穴の穿
たれた金箔試料に対して、電子線をレンズの軸Ｚ
と角度αt傾斜させたまま、００１面を表面とする
試料に照射する状態から、対物レンズをデイフオ
ーカスさせると螢光板上の電子顕微鏡像は第２図
のようになる。第２図において、Ａは金箔の四角
い穴の明視野像０００であり、その両側のＢ，Ｃ
は夫々試料からの０２０及び０２０の回折電子線
によつて結像した暗視野像である。このように、
回折パターン形成面に置かれる絞りＦによつて複
数の回折点を中間レンズ以下の結像レンズ系に入
射させたときに、像Ａ，Ｂ及びＣの結像位置がず
れてしまうのはフオーカスが合つていないこと、
電子線の中心がレンズの光軸Ｚと一致していない
こと等が原因となつている。この状態（傾斜角
αt）から、電子線を０２０方向へ傾斜させると像
のずれは第３図のようになる。即ち、明視野像Ａ
に関して対称な位置に結像されるべき暗視野像
Ｂ，Ｃが角度αtの影響で非対称な位置に結像され
ることになる。
たれた金箔試料に対して、電子線をレンズの軸Ｚ
と角度αt傾斜させたまま、００１面を表面とする
試料に照射する状態から、対物レンズをデイフオ
ーカスさせると螢光板上の電子顕微鏡像は第２図
のようになる。第２図において、Ａは金箔の四角
い穴の明視野像０００であり、その両側のＢ，Ｃ
は夫々試料からの０２０及び０２０の回折電子線
によつて結像した暗視野像である。このように、
回折パターン形成面に置かれる絞りＦによつて複
数の回折点を中間レンズ以下の結像レンズ系に入
射させたときに、像Ａ，Ｂ及びＣの結像位置がず
れてしまうのはフオーカスが合つていないこと、
電子線の中心がレンズの光軸Ｚと一致していない
こと等が原因となつている。この状態（傾斜角
αt）から、電子線を０２０方向へ傾斜させると像
のずれは第３図のようになる。即ち、明視野像Ａ
に関して対称な位置に結像されるべき暗視野像
Ｂ，Ｃが角度αtの影響で非対称な位置に結像され
ることになる。
第３図に示す状態から、傾斜角αtを基準として
対称方向に等しい角度（±α1）だけ電子線を傾斜
させると、螢光板上の像は第４図載置うになる。
第４図は、角度±α1を加えないときの像A1，B1，
C1を中心に加算された傾斜に応じた像の振動の
様子（C2→C1→C3，A2→A1→A3，B2→B1→B3）
を示している。第４図における各暗視野像のずれ
ΔU′±は、次式で表わされる。
対称方向に等しい角度（±α1）だけ電子線を傾斜
させると、螢光板上の像は第４図載置うになる。
第４図は、角度±α1を加えないときの像A1，B1，
C1を中心に加算された傾斜に応じた像の振動の
様子（C2→C1→C3，A2→A1→A3，B2→B1→B3）
を示している。第４図における各暗視野像のずれ
ΔU′±は、次式で表わされる。
ΔU′±＝Ｍ・〔CS・｛Iαt±α0±α1I2
・（αt±α0±α1）−Iαt±α1I2
・（αt±α1）｝±Δf・α0〕 …(4)
ここで、αt＝０とし、且つΔfを
Δf＝CS・（Ｉ±α0±α1I2±（α0±α1）
−Iα1I2 ・α1）／α0 …(5)
となるようにデイフオーカスすればΔU′±は零と
なり、Ａ，Ｂ及びＣの像は一致する。換言すれ
ば、αtを零にしなければこれらの像を一致させる
ことはできない。従つて、対物レンズのデイフオ
ーカス量を変えながら基準となる傾きの角度αtを
偏向装置を用いて変化させて像Ａ，Ｂ及びＣが重
なるように調整することにより、傾斜角αtを零に
設定することができる。
なり、Ａ，Ｂ及びＣの像は一致する。換言すれ
ば、αtを零にしなければこれらの像を一致させる
ことはできない。従つて、対物レンズのデイフオ
ーカス量を変えながら基準となる傾きの角度αtを
偏向装置を用いて変化させて像Ａ，Ｂ及びＣが重
なるように調整することにより、傾斜角αtを零に
設定することができる。
第５図は、以上の原理に基づく本発明の実施例
装置の要部を示す略図であり、第１図と同一符号
を付したものは同一構成要素を表わしている。第
５図における偏向コイル６ｘ，７ｘは、夫々２段
の偏向手段を構成するｘ方向用の偏向コイルを示
すもので、加算回路８を介して偏向電源９の出力
I0が供給される。各偏向コイルの電子線に対する
偏向方向は互いに逆で且つ偏向角の比が一定にな
るように保たれ、試料１上の電子線照射点が動か
ないように調整されている。加算回路８の一方の
入力には、スイツチ１０を介して第６図に示すよ
うな波高値±ΔIの矩形波を出力するパルス矩形
波発生回路１１の出力が印加されており、偏向コ
イルへはI0±ΔIの偏向信号が供給される。
装置の要部を示す略図であり、第１図と同一符号
を付したものは同一構成要素を表わしている。第
５図における偏向コイル６ｘ，７ｘは、夫々２段
の偏向手段を構成するｘ方向用の偏向コイルを示
すもので、加算回路８を介して偏向電源９の出力
I0が供給される。各偏向コイルの電子線に対する
偏向方向は互いに逆で且つ偏向角の比が一定にな
るように保たれ、試料１上の電子線照射点が動か
ないように調整されている。加算回路８の一方の
入力には、スイツチ１０を介して第６図に示すよ
うな波高値±ΔIの矩形波を出力するパルス矩形
波発生回路１１の出力が印加されており、偏向コ
イルへはI0±ΔIの偏向信号が供給される。
第５図の装置を用いて試料へ入射する電子線の
傾斜角を正確にレンズ光軸Ｚへ一致させる手順は
以下のようになる。
傾斜角を正確にレンズ光軸Ｚへ一致させる手順は
以下のようになる。
先ず、観察試料として前述した四角い穴のあい
た金箔試料を用い、結像レンズ系の電圧軸合せ調
整を済ませた後、四角い穴の電子顕微鏡像が螢光
板上の略中央に結像されるように結像レンズ系の
電源出力を調整する。このとき偏向電源９の出力
は零に、又スイツチ１０はオフの状態に保つよう
にする。次に、対物レンズ３のレンズの電源（図
示せず）の出力をジヤストフオーカスの状態から
僅かデイフオーカスさせ（このとき第２図に示さ
れるような像が表示される。）、続いてスイツチ１
０をオンにする。すると、偏向コイルへは第６図
に示す信号波形の偏向信号が供給され、螢光板上
には第４図に示されるような像が表示される。こ
のとき角度αtが零でない場合には、第４図に示す
如く２つの像が振動する距離（範囲）ｄ１，ｄ２
は等しくならない。次に、偏向電源９の出力I0の
値を微小に変化させると第６図に示す偏向信号波
形の中心レベル値が零からI0に変化し、螢光板上
における像の振動距離ｄ１とｄ２が変化するの
で、この距離ｄ１，ｄ２が等しくなるように調整
する。このような調整によつて、距離ｄ１，ｄ２
が等しくなつた状態は偏向信号I0による電子線の
偏向角が−αtに等しくなつたこと、即ち(3)式にお
ける角度αtが零になつたことを意味する。従つ
て、スイツチ１０をオフにして対物レンズ３をジ
ヤストフオーカスに再調整すれば、ｘ軸方向に関
しては電子線の入射方向とレンズ光軸とが正確に
一致した像を表示することができる。更に、第５
図には示されていないが、Ｙ方向に関してもｘ方
向と同様な偏向手段や偏向電源が備えられてお
り、ｘ方向に関して行なつたと同じ軸合せ調整を
行なうことにより、電子線の入射方向と対物レン
ズの光軸とを完全に一致させることが可能とな
る。
た金箔試料を用い、結像レンズ系の電圧軸合せ調
整を済ませた後、四角い穴の電子顕微鏡像が螢光
板上の略中央に結像されるように結像レンズ系の
電源出力を調整する。このとき偏向電源９の出力
は零に、又スイツチ１０はオフの状態に保つよう
にする。次に、対物レンズ３のレンズの電源（図
示せず）の出力をジヤストフオーカスの状態から
僅かデイフオーカスさせ（このとき第２図に示さ
れるような像が表示される。）、続いてスイツチ１
０をオンにする。すると、偏向コイルへは第６図
に示す信号波形の偏向信号が供給され、螢光板上
には第４図に示されるような像が表示される。こ
のとき角度αtが零でない場合には、第４図に示す
如く２つの像が振動する距離（範囲）ｄ１，ｄ２
は等しくならない。次に、偏向電源９の出力I0の
値を微小に変化させると第６図に示す偏向信号波
形の中心レベル値が零からI0に変化し、螢光板上
における像の振動距離ｄ１とｄ２が変化するの
で、この距離ｄ１，ｄ２が等しくなるように調整
する。このような調整によつて、距離ｄ１，ｄ２
が等しくなつた状態は偏向信号I0による電子線の
偏向角が−αtに等しくなつたこと、即ち(3)式にお
ける角度αtが零になつたことを意味する。従つ
て、スイツチ１０をオフにして対物レンズ３をジ
ヤストフオーカスに再調整すれば、ｘ軸方向に関
しては電子線の入射方向とレンズ光軸とが正確に
一致した像を表示することができる。更に、第５
図には示されていないが、Ｙ方向に関してもｘ方
向と同様な偏向手段や偏向電源が備えられてお
り、ｘ方向に関して行なつたと同じ軸合せ調整を
行なうことにより、電子線の入射方向と対物レン
ズの光軸とを完全に一致させることが可能とな
る。
以上に詳説した如く本発明によれば、簡単な手
段を通常の偏向装置に組込むだけで、レンズに入
射する電子線の向きを正確且つ容易にレンズの光
軸に合せることができるようになるので、透過電
子顕微鏡による結晶性試料の像観察に著しい効果
が発揮される。
段を通常の偏向装置に組込むだけで、レンズに入
射する電子線の向きを正確且つ容易にレンズの光
軸に合せることができるようになるので、透過電
子顕微鏡による結晶性試料の像観察に著しい効果
が発揮される。
第１図乃至第４図は透過電子顕微鏡による結晶
性試料像の結像状態を説明するための略図、第５
図は本発明を実施するための装置の一例を示す
図、第６図は第５図の装置の動作を説明するため
の略図である。 １……試料、２……電子線、３……対物レン
ズ、４……結像レンズ系、５……螢光板、６ｘ，
７ｙ……偏向コイル、８……加算回路、９……偏
向電源、１０……スイツチ、１１……パルス矩形
波発生回路。
性試料像の結像状態を説明するための略図、第５
図は本発明を実施するための装置の一例を示す
図、第６図は第５図の装置の動作を説明するため
の略図である。 １……試料、２……電子線、３……対物レン
ズ、４……結像レンズ系、５……螢光板、６ｘ，
７ｙ……偏向コイル、８……加算回路、９……偏
向電源、１０……スイツチ、１１……パルス矩形
波発生回路。
Claims (1)
- １ 結晶性試料に電子線を入射させて明視野電子
線回折像と暗視野電子線回折像を表示スクリーン
上に表示させ、前記電子線の照射領域を一定に維
持しつつ電子線の試料入射角を可変とする偏向手
段にIO−ΔI，IO，IO＋ΔIの３段階に繰返し切替わ
るステツプ状の偏向信号を供給し、該偏向信号の
供給に伴う前記表示スクリーンに表示される前記
回折像の振動が振動中心について対称になるよう
に前記IOの値を調整し、該調整後のIOの値に基づ
いて電子線の軸合わせを行うようにしたことを特
徴とする透過電子顕微鏡における軸合せ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58199356A JPS6091540A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 透過電子顕微鏡における軸合せ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58199356A JPS6091540A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 透過電子顕微鏡における軸合せ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6091540A JPS6091540A (ja) | 1985-05-22 |
| JPH0378738B2 true JPH0378738B2 (ja) | 1991-12-16 |
Family
ID=16406395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58199356A Granted JPS6091540A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 透過電子顕微鏡における軸合せ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6091540A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003197142A (ja) * | 2001-12-26 | 2003-07-11 | National Institute For Materials Science | 透過電子顕微鏡の軸調整方法およびその装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8602175A (nl) * | 1986-08-27 | 1988-03-16 | Philips Nv | Werkwijze voor bundelcentrering. |
| JP4755062B2 (ja) * | 2006-10-19 | 2011-08-24 | 株式会社パイオラックス | ドアガーニッシュの取付構造 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5723455A (en) * | 1980-07-17 | 1982-02-06 | Akashi Seisakusho Co Ltd | Electromagnetic lens current varing device for electron microscope and the like |
| JPS5741780A (en) * | 1980-08-26 | 1982-03-09 | Tokyo Shibaura Electric Co | Money note sorting and summing machine |
| JPS5767912A (en) * | 1980-10-14 | 1982-04-24 | Toshiba Corp | Axis aligning method of electronic optical lens barrel |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5186359A (ja) * | 1975-01-27 | 1976-07-28 | Nippon Electron Optics Lab | Denshisensochiniokerubiimujukuawasehohooyobisochi |
-
1983
- 1983-10-25 JP JP58199356A patent/JPS6091540A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5723455A (en) * | 1980-07-17 | 1982-02-06 | Akashi Seisakusho Co Ltd | Electromagnetic lens current varing device for electron microscope and the like |
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|---|---|---|---|---|
| JP2003197142A (ja) * | 2001-12-26 | 2003-07-11 | National Institute For Materials Science | 透過電子顕微鏡の軸調整方法およびその装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6091540A (ja) | 1985-05-22 |
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