JPH077655B2 - 黒鉛材を有する電子光学装置 - Google Patents

黒鉛材を有する電子光学装置

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JPH077655B2
JPH077655B2 JP58006756A JP675683A JPH077655B2 JP H077655 B2 JPH077655 B2 JP H077655B2 JP 58006756 A JP58006756 A JP 58006756A JP 675683 A JP675683 A JP 675683A JP H077655 B2 JPH077655 B2 JP H077655B2
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electron
graphite
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ピエ−ル・ボイセル
マテイアス・トン
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ソシエテ アノニム カメカ
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details

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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の背景) 本発明は電子光学装置に係り、より特定するとこの型式
の装置の改良に係るものである。
電子走査顕微鏡または電子探針X線分析器では、被観測
試料または被分析試料は、電子銃で発生された上偏向さ
れて試料を走査するために集束される電子ビームにより
衝撃される。
電子ビームの全通路にわたって、その間近に据え付けら
れた部分は初期電子によって衝突され、後方散乱された
寄生電子は有意なビームを妨害し、観測装置とX線分析
装置の空間分解能に制約をもたらす。この後方散乱は、
より特定すると、ビームのコンデンサ・ブロックを貫通
する電子銃と保護管のアノードの位置で、さらに、ビー
ムの最終集束レンズの前方にある偏向ブロックの位置で
発生する。
この問題を部分的に解決するために、この型式の装置に
は、有意なビームの妨害を抑制することができるよう
に、これらの寄生電子を除くためにスクリーンを選択し
た場所にもうけたものがある。
本発明は、ビームを妨害する寄生電子の数を、保護スク
リーンが通常は金属、例えばステンレス鋼または銅合
金、でつくられるこの型式の装置に存在する(寄生電
子)数と対比して、かなり減少させる改良された電子光
学装置に係る。
(発明の要約) 本発明は、電子銃、その銃からくる電子ビームに対する
コンデンサ・ブロック、そのコンデンサ・ブロックから
くるビームに対する偏向と集束ブロック、および有意信
号検出装置から構成されており、コンデンサ・ブロック
と偏向ブロックの内側でビームを取り囲んでいる管状の
スクリーンが、気密の真空状態を保つための外方部と熱
分解した黒鉛から形成された内方部でできている電子光
学装置を提供するものである。
(好適な実施態様の説明) 本発明の電子光学装置は、電子ビームの通路の全長にわ
たって、ビームの近傍に設けられるスクリーンと管が、
少なくとも部分的に熱分解した黒鉛で形成されて、寄生
電子の発生を減少するようにしてあるものである。
この物質は、事実、特殊な特性を有し、組合せて使用す
ると、この物質が本適用にとって特によく適合するよう
にすることができる。
これらの第1の特性は、黒鉛が、ビームの近くに据え付
けられたスクリーンと管を形成するために通常使われる
材料、例えばステンレス鋼または銅合金よりもかなり小
さい電子後方散乱係数を有することである。電子後方散
乱係数R(%)は、実際に、物質の原子番号とともに減
少する。図1はこのRの変化をZの関数として示し、ス
テンレス鋼(電子銃、管、およびスクリーンのアノード
を形成するために一般的に使われる物質)、金(Au)、
タングステン(W)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)およ
びニッケル(Ni)に対する相対的位置をその曲線上に示
してある。
この型の装置では熱応力が高くなるので、熱分解した黒
鉛の使用が好ましいが、後方散乱電子の減少の見地のみ
からは単純な工業用黒鉛でも十分である。
熱分解した黒鉛は決定的な利点を有する。「配向され
た」黒鉛とも呼ばれるこの黒鉛は、本質的には気圧制御
下で非常に高温に熱せられた材料の表面上で炭化水素ガ
スを熱分解して得られる結晶黒鉛である。入手できる層
の厚さは分解過程の時間に依存する。付着が生ずる条件
は入手する層の構造と機械的特性に影響を与える。
熱学的な見地からは、この材質は熱衝撃に対して高い抵
抗を有し、大きな安定性がある。さらに、熱分解した黒
鉛には高い熱放射能力がある。
さらにまた、その機械抵抗は非常に大きく、他の材質に
生ずるのとは反対に、温度の上昇とともに増大する。
マイクロ・プローブ(微量分析装置)または走査式電子
顕微鏡のタイプの電子装置中にこの材質で形成された、
あるいは、被覆された部分を導入すれば、これらの装置
の分解能を改良することができる。
図2は、本発明を取り入れた電子顕微鏡の概要図を示し
ている。
この型式の装置は主に次の4つの部位:電子ビームを発
生する電子銃10、出力に有意なビームを供給することが
できるように初期ビームを強い強度とするコンデンサ・
ブロック20、被分析試料を走査するためにこのビームを
偏向した上でこの試料上に焦点を合わせる偏向ブロック
30、および最後に、被分析試料と2次電子捕獲装置を有
する部室40とからなる。
電子銃は主に、真空密閉中のフィラメント11、ウェーネ
ルト12(Wehnelt)とアノード1、およびここでは詳細
を記述していない電源手段とからなる。図3はこの銃の
主要要素11,12,1を示している。アノードは、ビームの
通路を通す中央に穴をもった円盤である。フィラメント
によって放射される強度ICの電子ビームのある部分は、
コンデンサ・ブロックに向けて発信される(IFはこのブ
ロックの入力におけるビームの電子強度である)。別の
部分はアノード1に衝突し、それ自身部分的に後方散乱
される。本発明の装置の最も改良されたものでは、この
アノード1が熱分解した黒鉛から作られており、たとえ
ばステンレス鋼のアノードによって後方散乱された強度
に比較して再放射電子ビームIRの強度を1/5程度に減少
する。アノードによって受信される電子流が、試料の分
析後のピコ・アンペアのオーダの検出された第2電子放
射電流に対して1または数マイクロ・アンペアと高いの
で、アノードは、通常は数10マイクロ・アンペアまでの
寄生電子を発生し、これをトラップによって除去するこ
とは困難である。熱分解した黒鉛で作られたアノード
は、初期「清浄」ビームと低い空間電荷を提供し、銃の
品質を改良する。
図2と図3に示した改良点は、これも熱分解した黒鉛層
で作られたスクリーン6を電子銃の内側面上に形成する
ことである。
図4により一層の詳細を示したコンデンサ・ブロック20
では、強度IFの銃からの初期ビームが、電磁レンズ23,2
4によって集光され、1ピコ・アンペアと2,3百ナノ・ア
ンペアの間の強度ISをもつ有意なビームと保護管上の隔
膜からの電子後方散乱に起因する寄生電子とを供給する
ために、単数または複数のリミッタ隔膜21,25,26を通過
する。本発明によると、保護管2は熱分解した黒鉛から
作成され、本装置のこの位置での寄生電子率をかなり減
少する。実際に、この管も気密な真空状態でなければな
らないことを考慮すると、この管は金属製の外方部22と
熱分解した黒鉛でできた内方部2とからなる。リミッタ
隔膜もまた熱分解した黒鉛で有利に形成してもよい。図
4では、隔膜25と26はこの材質で形成したものとして示
してある。
図5により一層の詳細を示した偏向ブロック5では、ビ
ームは、減衰は受けないが変位コイル32と33による偏向
だけは受ける。偏向なしのビームと偏向ありの(ハッチ
を施した)ビームが示されている。この装置には、コン
デンサ・ブロックを離れた残留寄生電子をトラップ(遮
断)する管状スクリーンがこの位置にある。本発明の第
2の本質的な特徴に基づいて、この管状スクリーンは、
コンデンサの保護管のように、金属製の外方部分31と熱
分解した黒鉛の内方部分3とから形成されている。
1実施例によると、この種の機器は図5中に部分的に示
してある可視光観測手段をもさらに含む。良好な状態で
観測を行うためには、光子レンズ37,38によって集束さ
れる可視光線ビームFVを内側で通す偏向ブロックの管状
スクリーンが低い反射力を有することが望ましい。熱分
解した黒鉛は、黒色物体に近いので、ガスを放出し、装
置中の真空状態を低減させる従来の反射防止被膜と置換
することができる。
それから、偏向された電子ビームは、集束レンズ35によ
って台43で支えられた試料42の上に焦点を合せられる。
本装置の最終部位では、有効強度IUでもって試料を照射
する電子ビームが、試料の特性に従って強度Isecの第2
電子の放射を生じさせ、検出装置41によって検出される
有意信号を形成する。しかし試料42から後方散乱された
初期電子の後方散乱のためと、それからビーム軸上の最
終部表面によって、強度IRの寄生電子も検出器によって
受信されて有意信号を妨害する。さらに、ある実施態様
では、液体窒素の温度にまで冷却されたスクリーン4を
集束レンズ35と被測体間に置いて、装置中の真空状態を
改良し、ビームの衝撃効果のもとで生じる炭化水素付着
による被測体の汚染を減じるようにしてある。試料とス
クリーン間の多重電子再放出は寄生信号の発生を検出器
中に生じさせる。
本発明の装置の補足的な特徴に基づいた、「汚染防止」
スクリーンと呼ばれるスクリーン4もまた熱分解した黒
鉛でできていて、寄生信号をかなり減少する。このスク
リーンは、ビームのそばで装置の最終部の正確な形状を
呈する中央に穴のあいた円盤またはビーム軸のまわりを
回転する小ドームであってもよい。
検出装置41は、コレクタ(集光)電極44、シンチレータ
45、および図に示されていない光電子増倍管に結合され
た光線誘導器46によって、図示した実施例では形成され
ている。コレクタ電極44の目的は、有意信号を形成する
第2電子を獲得する電界を生成することであり、この第
2電子は、正にバイアスされたシンチレータによって引
き寄せられる。さらにまた、被測体とその周辺によって
後方散乱された電子はこの電極に到達し、この電極はこ
の電子を部分的に後方散乱して、あるものがシンチレー
タにまで到達して寄生信号を形成する。
この信号の強度を減少するには、コレクタ電極44もまた
熱分解した黒鉛で作成する。
本発明は図面を参照して説明した本装置に限定するもの
ではなく、上記で記述した要素に、熱分解した黒鉛から
なる他のスクリーンまたはリミッタ隔膜を後方散乱現象
が発生して装置の正しい動作を妨害するおそれのある電
子ビームの通路に沿って追加しても本発明の範囲内にあ
る。
【図面の簡単な説明】
図1は数種の物質について、電子の後方散乱係数の値を
それらの原子番号の平均の関数として第1近似で与えた
曲線である。 図2は本発明に基づく電子装置の実施態様の1つの全体
線図である。 図3と図4と図5は、図2に示した装置の詳細な線図で
ある。 10;電子銃、20;コンデンサ・ブロック 30;偏向ブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マテイアス・トン フランス国94160セント・マンデ・ブ−ル バ−ル・デ・ラ・ギヤネ66番地 (56)参考文献 特開 昭54−77073(JP,A) 特開 昭57−80650(JP,A) 特開 昭51−110964(JP,A) 特開 昭55−68060(JP,A) 特開 昭49−122659(JP,A) 実開 昭53−51170(JP,U)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子銃と、該銃からの電子に対するコンデ
    ンサブロックと、該ブロックからの電子ビームに対する
    偏向及び集束ブロックと、有意信号検出装置とを有する
    電子光学装置において、 コンデンサブロックと偏向ブロックの内側の電子ビーム
    をかこむ管状スクリーンが、真空封止のための外方部
    と、その内側にもうけられ、炭化水素ガスの熱分解によ
    り生成された黒鉛から形成される内方部により構成され
    ることを特徴とする電子光学装置。
  2. 【請求項2】前記電子銃のアノードが前記黒鉛で構成さ
    れ、電子ビーム通過のための孔を有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の電子光学装置。
  3. 【請求項3】電子銃の側壁の内面が少なくとも部分的に
    前記黒鉛の層で覆われることを特徴とする特許請求の範
    囲第2項記載の電子光学装置。
  4. 【請求項4】電子ビームに対する集束レンズが、前記黒
    鉛製の汚染防止スクリーンにより、被測体の台から隔離
    されることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の電
    子光学装置。
  5. 【請求項5】前記コンデンサブロックが、前記黒鉛製の
    円盤で所定の孔を有する少なくともひとつのリミッタ隔
    壁を有することを特徴とする特許請求の範囲第4項記載
    の電子光学装置。
  6. 【請求項6】有意信号検出装置が前記黒鉛製の2次電子
    捕獲電極を有することを特徴とする特許請求の範囲第5
    項記載の電子光学装置。
JP58006756A 1982-01-22 1983-01-20 黒鉛材を有する電子光学装置 Expired - Lifetime JPH077655B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8201010 1982-01-22
FR8201010A FR2520553A1 (fr) 1982-01-22 1982-01-22 Appareil d'optique electronique comportant des elements en graphite pyrolytique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58128646A JPS58128646A (ja) 1983-08-01
JPH077655B2 true JPH077655B2 (ja) 1995-01-30

Family

ID=9270244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58006756A Expired - Lifetime JPH077655B2 (ja) 1982-01-22 1983-01-20 黒鉛材を有する電子光学装置

Country Status (5)

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US (1) US4508967A (ja)
EP (1) EP0086120B1 (ja)
JP (1) JPH077655B2 (ja)
DE (1) DE3365188D1 (ja)
FR (1) FR2520553A1 (ja)

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