JPH051585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子顕微鏡の蛍光板上に投影される
像の明るさを一定に保持するため、照射レンズ系
の励磁強度を制御する電子顕微鏡における明るさ
制御方法に関する。

［従来の技術］ 電子顕微鏡においては、照射レンズ系により電
子線を集束して試料に照射し、試料を透過した電
子線を結像レンズ系により結像して蛍光板上に投
影し、電子顕微鏡像を観察している。この際、観
察倍率を変化させると、結像レンズ系を構成する
各レンズの励磁強度が変化するため、蛍光板上に
投影される電子顕微鏡像の明るさが例えば低下し
て観察しにくいものとなる。そこで、このような
場合、照射レンズ系の励磁強度を変化させて、試
料に照射される電子線の電流密度を変化させて、
明るさを元の適切なものに戻すようにしている。

このような手動制御の繁雑さを解決するため、
特開昭52−21763号公報に開示の電子顕微鏡にお
いては、アナログの負帰還制御回路を用いて明る
さが目標の明るさになるように自動制御してい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の方法において
は、明かるさがピークとなる集束レンズ系の特定
の励磁強度の片側でしか明かるさの自動制御を行
うことはできなかつた。

ところで、集束電子線回折像を観察する場合、
回折像の次数を広範囲にわたつて変えるため、電
子線の試料への入射角を広範囲にわたつて変える
ことが必要となるが、上述した従来の電子顕微鏡
の明かるさ制御方法においては、電子線の試料へ
の入射角を広範囲にわたつて変えるため、照射レ
ンズ系の励磁強度を広範囲にわたつて変えると、
明かるさを自動的に制御できなくなる。

本発明は、このような従来の欠点を解決し、照
射レンズ系の励磁強度を広範囲にわたつて変化さ
せた場合にも、明かるさを自動的に制御可能な電
子顕微鏡における明かるさ制御方法を提供するこ
とを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ そのため本発明は、結像レンズ系の励磁を変化
させて蛍光板上に異なつた倍率の像を投影して観
察するにあたり、該像が一定の明るさで投影され
るように照射レンズ系の励磁強度を制御する電子
顕微鏡における明るさ制御方法において、蛍光板
上に照射される電子線の電流値に対応する信号を
像の明るさが適切な状態で検出して該信号を目標
値（D0）として記憶装置に記憶させ、前記励磁
強度を僅かに変化させた際に該変化の前後で前記
信号を検出して該検出信号が増加したか減少した
かを判定し、前記目標値（D0）と倍率変化後の
検出信号値との大小関係を判別し、該判別結果と
前記判定結果との組み合わせに基づいて前記励磁
強度を増加させるか減少させるかの制御の向きを
判定し、前記検出値が前記目標値（D0）に近付
くまで前記判定された制御の向きに従つて所定の
刻み量ずつ前記励磁強度を増加または減少させる
電子顕微鏡における明るさ制御方法を特徴として
いる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の一実施例を詳述す
る。

第１図は本発明を実施するための装置の一例を
示すためのもので、図中１は電子銃であり、この
電子銃１よりの電子線２は第１集束レンズ３と第
２集束レンズ４とより成る照射レンズ系５により
集束されて試料６に照射される。試料６を透過し
た電子線２は対物、中間、投影レンズ７，８，９
より成る結像レンズ系１０により結像されて蛍光
板１１上に投影される。１２，１３，１４，１
５，１６は、各々、第１、第２集束レンズ、対
物、中間、投影レンズの励磁電源である。１７は
中央演算処理装置であり、この中央演算処理装置
１７よりの励磁指定信号は各々DA変換器１８，
１９，２０，２１を介して電源１３，１４，１
５，１６に供給されている。２２は制御プログラ
ム及び後述する検出信号値データ等を格納するた
めのメモリであり、このメモリ２２は中央演算処
理装置１７に接続されている。２３は種々の指令
を行なうための入力装置であり、この入力装置２
３には第２図に示す如き倍率調節摘子２３ａ、明
るさ調節摘子２３ｂ、初期明るさ設定ボタン２３
ｃ等が備えられている。２５は蛍光板１１に照射
された電子線電流を取り出すためのリード線２４
に接続された増幅器であり、この増幅器２５より
の信号はAD変換器２６を介して中央演算処理装
置１７に供給されている。

次に、このような構成の装置を用いて明るさ制
御を行なう方法をフローチヤートである第３図に
基づいて説明する。

まず、入力装置２３の倍率調節摘子２３ａを操
作して観察倍率を任意の値に設定する。次に、蛍
光板１１上に投影されている試料像を観察しなが
ら明るさ調節摘子２３ｂを操作して、蛍光板１１
上に投影された像が最適の明るさになるようにす
る（ステツプＡ）。この時中央演算処理装置１７
よりDA変換器１８に供給される励磁指定信号値
をＩとする。そこで、入力装置２３の明るさ設定
ボタン２３ｃを押す。中央演算処理装置１７は入
力装置２３よりの明るさ設定を指令する信号に基
づいて、AD変換器２６を介して中央演算処理装
置１７に供給されている増幅器２５よりの電子線
照射電流検出値データD0をサンプリングし、メ
モリ２２の第４図に示す如き初期値記憶領域イに
格納する（ステツプＢ）。そこで、操作者が倍率
調節摘子２３ａを操作して異なつた倍率を指定す
ると、入力装置２３よりこの倍率を指定する信号
が中央演算処理装置１７に供給されるため、中央
演算処理装置１７より各々DA変換器１９，２
０，２１を介してこの倍率に対応した励磁指定信
号が励磁電源１４，１５，１６に供給される。そ
のため、結像レンズ系１０の各レンズ７，８，９
は新たな励磁強度に励磁され、指定した観察倍率
で試料像が蛍光板上に表示される（ステツプＣ）。
そこで、次に光源（電子銃のクロスオーバー）の
像が試料面より上にあるか下にあるかの判定を行
なう（ステツプＤ）。即ち、第５図に詳細に示す
ように、中央演算処理装置１７は倍率変化がある
と、変化直後AD変換器２６を介して中央演算処
理装置１７に供給されている電流検出値データＤ
をメモリ２３の第４図に示す如き第１の一時記憶
領域ロに格納する（ステツプＤ−１）。次に、中
央演算処理装置１７はプログラムに従つてDA変
換器１８を介して電源１３に供給される前記励磁
指定信号Ｉを一定刻み量△１だけ増加させてＩ＋
△１（≡I0）とする（ステツプＤ−２）。そこで、
中央演算処理装置１７はこの際の増幅器２５より
の電子線検出値データD′を前記メモリ２３の第
２の一時記憶領域ハに格納する（ステツプＤ−
３）と共に、先に記憶したデータＤと比較する
（ステツプＤ−４）。第２集束レンズ４の励磁強度
を増加させるとその焦点距離は減少するため、中
央演算処理装置１７はＤ＞D′であれば第６図ａ
に示すように、第２集束レンズ４による光源の像
が試料６により上方に位置しているものと判定
し、逆にＤ＜D′であれば第６図ｂに示すように
第２集束レンズ４による光源の像が試料６より下
方に位置しているものと判定する（ステツプＤ−
５）。尚、第６図において細線及び点線は各々励
磁強度を上げる前後の電子線の集束状態を示して
いる。この判定において、光源の像が試料６より
上方に位置しているものと判定されたとする。次
に、中央演算処理装置１７はこのデータD′と前
記目標値D0を比較してD′＜D0であるかD′＞D0で
あるかを判定し、初期設定値データD0に対応し
た明るさに戻すために明るさを上げる方向に制御
すべきか、下げる方向に制御すべきか判定する
（ステツプＥ）。この判定において、例えば明るさ
を上げる向きに制御することが必要であると判定
したとすると、中央演算処理装置１７はステツプ
Ｂにおける判定結果に基づいて励磁電源１３に供
給する励磁指定信号I0を一定の刻み量△２だけ減
少させてI0−△２とする（ステツプＦ−１）。次
に、中央演算処理装置１７はこの際供給されてい
る電子線電流値データD1を中央演算処理装置１
７に取り込むと共に、目標値データD0を用いて
D0−D1を算出し、この算出された値が敷居値Ｓ
より小さいか否かを判定する（ステツプＦ−２）。
ここで否と判定されれば、中央演算処理装置１７
はステツプＦ−１に戻つて、ステツプＦ−２まで
を繰り返す。即ち、第Ｎ回目のループにおいて励
磁電源１３にI0−ｎ・△２なる励磁指定信号を供
給して、第２集束レンズ４の励磁強度を切換える
と共に、この切換えが終了した時点においてその
際の電子線照射電流値データDnを取り込み、更
にD0−Dnを算出し、この値が敷居値Ｓより小さ
いか否かを判定する。そして、D0−Dn＜Ｓにな
つた際にループを抜け、ステツプＨに移行し、こ
の最終励磁値データI0−ｎ・△２がDA変換器１
８を介して電源１３に固定して供給されるように
する。その結果、蛍光板１１に投影される電子顕
微鏡像の明るさは観察倍率の切換えにかかわら
ず、自動的に一定となる。尚、ステツプＥにおい
て、明るさを減少させる方向に制御しなければな
らないと判定されれば、ステツプＧに移行するわ
けであるが、このステツプＧはI0＝I0＋△２とす
る点、及びD1−D0＜Ｓを判定する点においての
みステツプＦと異なる。

上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、
幾多の他の態様を取り得る。例えば、上述した実
施例においては、前記励磁強度を単位量のような
僅かな量だけ変化させて前記信号が該変化により
増加したか減少したかを判別することにより、光
源と試料面との上下位置関係の判別を行つた後、
明かるさを増加させる方向に制御すべきか減少さ
せる方向に制御すべきかの判定を行うようにした
が、両者の順序を逆にしても良い。

［発明の効果］ 上述した説明から明らかなように、本発明にお
いては、前記励磁強度を僅かに変化させた際に該
変化の前後で前記信号を検出して該検出信号が増
加したか減少したかを判定し、前記目標値（D0）
と倍率変化後の検出信号との大小関係を判別し、
該判別結果と前記判定結果との組み合わせに基づ
いて前記励磁強度を増加させるか減少させるかの
制御の向きを判定し、前記検出値が前記目標値
（D0）に近付くまで前記判定された制御の向きに
従つて所定の刻み量ずつ前記励磁強度を増加また
は減少させるようにしているため、照射レンズ系
の励磁強度が明るさをピークとする特定の励磁強
度のいずれの側にある場合にも、速やかに最適な
明かるさに復帰できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の一例を
示すための図、第２図は第１図における入力装置
２３を示すための図、第３図は明るさ制御のため
の各過程の流れを示すための図、第４図はメモリ
の記憶領域を説明するための図、第５図は光源と
試料面との上下位置関係を判定するためのステツ
プＤを更に詳細に示すための流れ図、第６図は光
源と試料面との上下位置関係の違いを説明するた
めの光学図である。 １：電子銃、２：電子線、３，４：集束レン
ズ、５：照射レンズ系、６：試料、７：対物レン
ズ、８：中間レンズ、９：投影レンズ、１０：結
像レンズ系、１１：蛍光板、１２，１３，１４，
１５，１６：レンズ電源、１７：中央演算処理装
置、１８，１９，２０，２１：DA変換器、２
２：メモリ、２３：入力装置、２４：リード線、
２５：増幅器、２６：AD変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 結像レンズ系の励磁を変化させて蛍光板上に
   異なつた倍率の像を投影して観察するにあたり、
   該像が一定の明るさで投影されるように照射レン
   ズ系の励磁強度を制御する電子顕微鏡における明
   るさ制御方法において、蛍光板上に照射される電
   子線の電流値に対応する信号を像の明るさが適切
   な状態で検出して該信号を目標値（D0）として
   記憶装置に記憶させ、前記励磁強度を僅かに変化
   させた際に該変化の前後で前記信号を検出して該
   検出信号が増加したか減少したかを判定し、前記
   目標値（D0）と倍率変化後の検出信号値との大
   小関係を判別し、該判別結果と前記判定結果との
   組み合わせに基づいて前記励磁強度を増加させる
   か減少させるかの制御の向きを判定し、前記検出
   値が前記目標値（D0）に近付くまで前記判定さ
   れた制御の向きに従つて所定の刻み量ずつ前記励
   磁強度を増加または減少させることを特徴とする
   電子顕微鏡における明るさ制御方法。