JPH04137344A - フーコー電子顕微鏡 - 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、強磁性体の磁区構造を観察するための７−コ
ー電子顕微鏡に関するものである。

［従来の技術］ 透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって強磁性体の磁区構
造を観察する方法は１９５９年にＨａｌｅにょうて初め
て行なわれ、今日まで微細な磁区構造の観察法として利
用されて来た。Ｂａ１ｅによって行なわれた方法は対物
レンズをデフォーカスにすることによって、磁壁上に白
黒のコントラストをつけるもので、フレネル法と呼ばれ
ている。

その後、対物レンズ絞りを用いて、第３図に示すように
、磁区の存在によって分離したダイレクビームＢ１．Ｂ
ｅの一方のダイレクトビーム（第３図ではＢ＋）のみを
対物レンズ絞り１５を通過させる方法が開発され、フー
コーモードと称されている。

フーコーモードでは、対物レンズ絞り１５によってさえ
切られた方のビームＢ２に対応する磁区は黒く、通過し
たビームＢ１に対応する磁区は白く観察されるので、他
の磁区観察法、例えばカー効果を利用した観察方法や走
査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた観察方法と同様の模
様を観察することができ、構造がねかり５く、またフレ
ネル法のようにデフォーカスを行う必要がなく、明瞭な
像を得ることが出来るため、有力な方法と考えられた。

これら二つの磁区構造の観察方法は、共に、試料内の磁
束密度によって電子線がローレンツ力を受けて曲ること
がコントラストを生じる起源であることから、ローレン
ツ電子顕微鏡法と称されている。

口発明が解決しようとする課Ｈ］ サテ、ローレンツ電子顕微鏡法が他の電子顕微鏡と異な
る大きな点は、試料の磁区構造の観察が目的であること
から、試料に磁界が印加されることを避けなければなら
ないことである。電子顕微鏡のレンズとしては磁界レン
ズが用いられているために、試料に磁界が印加されない
ようにするためには、■試料位置を対物レンズの前方に
移動させる方法、あるいは、■対物レンズとして磁界フ
リー型レンズを用いる方法が採用されていた。

ところで、従来、電子顕微鏡への試料の導入方法はトッ
プエントリー型、即ち試料を対物レンズの上部から落と
し込む方法が一般的であったために、試料ホルダーの先
端を短くするだけで試料位置を対物レンズの前方に移動
させることは容易に実現でき、そのために上記■の方法
が広く用いられていた。そして、この場合には、試料位
置と対物絞り位置の距離も必然的に大きくなるため、フ
レネルモードのみならず、ツーツーモードでの観察も容
易に行うことができた。

しかし、近年では試料ホルダーを対物レンズのギャップ
に横から直接差し込む、いわゆるサイドエントリ一方式
が一般的であり、サイドエントリ一方式の試料ホルダー
を用いている電子顕微鏡において上記■の方法を採用し
ようとすると、磁区観察のためにわざわざトップエント
リ一方式を用いねばならないという問題がある。

これに対して、上記■の方法はサイドエントリー型の試
料挿入法に適した方法であり、また対物レンズの収差が
比較的に小さく、焦点距離も短くでき、高倍率での観察
が容易であるために広く利用されるようになった。

しかしながら、サイドエントリ一方式の場合、試料位置
が固定されているため、試料と対物絞りの距離は通常の
ＴＥＮの場合に比べて大きく変えることができない。即
ち、磁区観察の場合、試料が磁界レンズの前方に置かれ
るため、照射レンズとして作用する対物前方磁界がなく
、また結像レンズとして作用する後方磁界についても、
磁界の位置が試料から離れるため焦点距離が長くなる。

これらの理由から、対物絞りの最適位置は通常の絞り位
置よりかなり下に位置することになる。この場合におい
ても、絞り台にスペーサー等を設けることによって対物
絞り位置の調整を行うことは可能ではあるが、対物絞り
の最適位置が通常の対物絞り位置よりかなり下に位置す
るために、サイドエントリ一方式の場合には対物絞りを
最適絞り位置に位置させることはできず、このためにツ
ーツーモードは、原理的に多くの利点を有しているにも
拘らず、利用が制約されていた。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、対物絞
りに特別の加工を施すことな（、通常の対物絞り位置の
ままで最適絞り位置に一致させることができるフーコー
電子顕微鏡を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段ゴ 上記の目的を達成するために、本発明のフーコー電子顕
微鏡は、磁界フリー型対物レンズを用いたフーコー電子
顕微鏡において、試料の前方に対物前方磁界が形成され
る第１ギャップと、試料の後方に対物後方磁界が形成さ
れる第２ギャップと、前記第２ギャップ中に配置された
対物絞りとを備え、且つ前記第１ギャップの磁界強度を
前記第２ギャップの磁界強度より弱くすることによって
前記対物絞りの最適位置を前記第２ギャップの範囲内に
位置させることを特徴とする。

［作用及び発明の効果コ 本発明のフーコー電子顕微鏡は、磁界フリー型対物レン
ズを用いたフーコー電子顕微鏡において、試料の前方に
対物前方磁界が形成される第１ギャップと、試料の後方
に対物後方磁界が形成される第２ギャップと、前記第２
ギャップ中に配置された対物絞りとを備える。そして、
第１ギャップの磁界強度は第２ギャップの磁界強度より
弱くなされるので、対物絞りの最適位置を前記第２ギヤ
ッブの範囲内に位置させることができ、これによって、
対物絞りを最適位置に調整することができるので、従来
非常な制約を受けていたフーコーモードでの磁区観察を
容易に行うことができるものである。

［実施例コ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図（ａ）は本発明に係るフーコー電子顕微鏡の一実
施例の構成を示す部分断面図であり、１は主コイル、２
はレンズ電源、３はヨーク、４．５．９は磁極片、６は
スペーサ、７は試料、８は孔、１０は対物絞り、０は光
軸、Ｇ７、Ｇ２はギャップを示す。

第１図（ａ）において、主コイル１にはレンズ電源２よ
りレンズ電流が供給される。ヨーク３は主コイル１より
発生した磁束を磁極片に導くためのものであり、ヨーク
３の上部（上ヨーク部）には第１の磁極片４が取り付け
られている。第１の磁極片４との間に第１のギャップＧ
、を挟んで第２の磁極片５が配置されている。この磁極
片５は非磁性体よりなるスペーサー６によって支持され
ている。この第２の磁極片５には、強磁性体試料７を挿
入するための孔８が穿たれている。ヨーク３の中ヨーク
部には、第２のギャップＧ２を挟んで第２の磁極片５に
対向して第３の磁極片９が取り付けられている。また、
第２のギャップＧ２中には対物絞り１０が配置されてい
る。

以上のように、第１図（ａ）に示す構成においては、試
料７をとり囲む磁極５を磁極片４．９の中間に配置して
いるので、試料７の前方には第１図（ｂ）の２０で示す
ような対物前方磁界が形成され、試料７の後方には同図
の２１で示すような対物後方磁界が形成される。このと
き、第１のギャップＧ＋　のまわりの磁極の形状および
／または第１のギャップＧ、のギャップ長等を調整する
ことにより第１図（ｂ）に示すように、第１のギャップ
Ｇ。

の磁界強度を第２ギャップＧ２の磁界強度より弱くして
、対物レンズ前方に弱いレンズを形成し、いくぶん収束
したビームを試料７に照射するようにする。なお、第２
のギャップＧ２の磁界は結像レンズとして機能するので
、１個のレンズとして試料７の像をフォーカスしなけれ
ばならないことは言うまでもない。

これによれば、前方磁界がない場合には、第２図（ａ）
に示すように、電子ビームはほぼ試料７に対して平行入
射するため、対物絞り１０の最適位置は対物レンズ２５
の焦点距離ｆに等しくなるが、これに対して、第１図（
ｂ）に示すように対物前方磁界２０がある場合には、試
料７に入射するビームは対物前方磁界２０により多少は
収束されるため、第２図（ｂ）に示すように、対物絞り
１０の最適位置は試料７に近づく。従って、対物絞り１
０を第１図（ａ）に示すように、第２のギャップＧ２中
に配置することができるのであり、対物絞り１０を第２
のギャップＧ２の範囲内で移動させることによって最適
位置に位置させることができ、以てフーコーモードによ
る磁区構造の観察が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフーコー電子顕微鏡の一実施例の
構成を示す部分断面図、第２図は本発明に係るフーコー
電子顕微鏡における対物絞り位置を説明するための図、
第３図はフーコーモードを説明するための図である。 １・・・主コイル、２・・・レンズ電源、３・・・ヨー
ク、４．５．９・・・磁極片、６・・・スペーサ、７・
・・試料、８・・・孔、１０・・・対物絞り、Ｏ・・・
光軸Ｎ　　Ｇｌ、Ｇａ・・・ギャップ。 出　　願　　人　日本電子株式会社 代理人　弁理士　菅　井　英　雄（外７名）第 図 第 図 （ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁界フリー型対物レンズを用いたフーコー電子顕
   微鏡において、試料の前方に対物前方磁界が形成される
   第１ギャップと、試料の後方に対物後方磁界が形成され
   る第２ギャップと、前記第２ギャップ中に配置された対
   物絞りとを備え、且つ前記第１ギャップの磁界強度を前
   記第２ギャップの磁界強度より弱くすることによって前
   記対物絞りの最適位置を前記第２ギャップの範囲内に位
   置させることを特徴とするフーコー電子顕微鏡。