JPH0821354B2 - 走査型収束電子線回折装置 - Google Patents
走査型収束電子線回折装置Info
- Publication number
- JPH0821354B2 JPH0821354B2 JP1964480A JP1964480A JPH0821354B2 JP H0821354 B2 JPH0821354 B2 JP H0821354B2 JP 1964480 A JP1964480 A JP 1964480A JP 1964480 A JP1964480 A JP 1964480A JP H0821354 B2 JPH0821354 B2 JP H0821354B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- lens
- image
- sample
- scanning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
- H01J37/295—Electron or ion diffraction tubes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は新規な収束電子線回折装置に関するものであ
る。
る。
収束電子回折の手法は古くから知られており、結晶構
造因子の決定や結晶の厚さの測定に利用され、最近では
更に進んで結晶の点群，空間群の決定に用いられてい
る。
造因子の決定や結晶の厚さの測定に利用され、最近では
更に進んで結晶の点群，空間群の決定に用いられてい
る。
第１図は従来の収束電子回折を説明するための光学図
で、１は集束レンズ、２は対物レンズを示す。集束レン
ズにより集束された電子は更に対物レンズ２により集束
され試料３上に収斂状態で照射される。該試料上のスポ
ツトの大きさは数十〜数百オングストロームあり、又、
該照射電子の開き角２α（第１図（ｂ））は通常10-2ra
dオーダーである。この様な開き角を作るために対物レ
ンズの絞り４が用いられる。この様な収斂状態の電子線
を照射すると試料においてブラツク反射が生じ試料の下
方に回折像が得られる。同図において、０波（零波）は
透過波、＋ｇ及び−ｇ波は回折波であり、これらの回折
像に含まれる情報量を多くするには開き角２αを大きく
する必要があるが、この２αを大きくするには限界があ
り、特に結晶の単位胞（ユニツトセル）が大きい場合に
は充分な情報が得られない。即ち、ブラツグ角をθ，単
位胞の大きさをd,電子の波長をλとしたとき、２α＞θ
の条件では０波，＋ｇ波，−ｇ波のスポトが重なり合つ
てしまい、従つて２α＜θの条件で観察せざるを得な
い。所がθは で与えられ、単位胞の大きさｄが大きくなる程小さくな
つてしまう。従つて単位胞が大きくなるにつれ電子線の
開き角２αは小さくなり、得られる情報は少くなるわけ
である。
で、１は集束レンズ、２は対物レンズを示す。集束レン
ズにより集束された電子は更に対物レンズ２により集束
され試料３上に収斂状態で照射される。該試料上のスポ
ツトの大きさは数十〜数百オングストロームあり、又、
該照射電子の開き角２α（第１図（ｂ））は通常10-2ra
dオーダーである。この様な開き角を作るために対物レ
ンズの絞り４が用いられる。この様な収斂状態の電子線
を照射すると試料においてブラツク反射が生じ試料の下
方に回折像が得られる。同図において、０波（零波）は
透過波、＋ｇ及び−ｇ波は回折波であり、これらの回折
像に含まれる情報量を多くするには開き角２αを大きく
する必要があるが、この２αを大きくするには限界があ
り、特に結晶の単位胞（ユニツトセル）が大きい場合に
は充分な情報が得られない。即ち、ブラツグ角をθ，単
位胞の大きさをd,電子の波長をλとしたとき、２α＞θ
の条件では０波，＋ｇ波，−ｇ波のスポトが重なり合つ
てしまい、従つて２α＜θの条件で観察せざるを得な
い。所がθは で与えられ、単位胞の大きさｄが大きくなる程小さくな
つてしまう。従つて単位胞が大きくなるにつれ電子線の
開き角２αは小さくなり、得られる情報は少くなるわけ
である。
先願の発明（特願昭54−89125:特開昭56−13650）に
基づく走査型収束電子線回折装置においては、電子線を
照射点を固定した状態で試料面に対する入射角及び方位
角を可変するための電子線偏向手段、試料を透過した電
子を結像するための対物レンズ，該対物レンズの後段に
設けられた結像レンズ，該結像レンズの結像面に設けら
れた微小領域電子線検出手段、前記電子線入射角及び方
位角の走査に同期して走査され該検出手段の出力信号に
基づいて像を表示するための陰極線管、前記結像レンズ
と検出手段との間の回折像の結像位置に置かれた絞り及
び前記対物レンズと検出手段との間に配置され、前記試
料の透過波（零波）又は任意な回折波（ｇ並）が前記絞
りを通り検出手段に到着するように前記電子線入射角及
び方位角の走査と同期して電子線を偏向する手段を備え
るように構成し、上述した欠点を除去するようにしてい
る。
基づく走査型収束電子線回折装置においては、電子線を
照射点を固定した状態で試料面に対する入射角及び方位
角を可変するための電子線偏向手段、試料を透過した電
子を結像するための対物レンズ，該対物レンズの後段に
設けられた結像レンズ，該結像レンズの結像面に設けら
れた微小領域電子線検出手段、前記電子線入射角及び方
位角の走査に同期して走査され該検出手段の出力信号に
基づいて像を表示するための陰極線管、前記結像レンズ
と検出手段との間の回折像の結像位置に置かれた絞り及
び前記対物レンズと検出手段との間に配置され、前記試
料の透過波（零波）又は任意な回折波（ｇ並）が前記絞
りを通り検出手段に到着するように前記電子線入射角及
び方位角の走査と同期して電子線を偏向する手段を備え
るように構成し、上述した欠点を除去するようにしてい
る。
しかしながら、この先願の発明においては、微小領域
電子線検出手段が結像レンズの後段に配置されている。
従って、この結像レンズは試料像の拡大レンズとして働
かせることが必要となるため短焦点レンズとなる。その
ため、結像レンズによる回折像の結像位置はこの結像レ
ンズの焦点面であるので、回折スポットを分離するため
に設置される上記絞りは前記焦点面に一致させねばなら
ない。ところが、短焦点レンズの焦点面に絞りを挿入す
ることはヨークやポールピースにより空間的制約を受け
困難である。又、装置の構造を簡単にするため、偏向手
段を１段の偏向器で構成した場合、この先願の装置にお
いては、観察点の移動を押えるために、偏向手段を結像
レンズの試料像結像面に一致させねばならない制約があ
った。
電子線検出手段が結像レンズの後段に配置されている。
従って、この結像レンズは試料像の拡大レンズとして働
かせることが必要となるため短焦点レンズとなる。その
ため、結像レンズによる回折像の結像位置はこの結像レ
ンズの焦点面であるので、回折スポットを分離するため
に設置される上記絞りは前記焦点面に一致させねばなら
ない。ところが、短焦点レンズの焦点面に絞りを挿入す
ることはヨークやポールピースにより空間的制約を受け
困難である。又、装置の構造を簡単にするため、偏向手
段を１段の偏向器で構成した場合、この先願の装置にお
いては、観察点の移動を押えるために、偏向手段を結像
レンズの試料像結像面に一致させねばならない制約があ
った。
本発明は、このような従来の欠点に鑑みなされたもの
で、結晶単位胞の大きさに拘りなく、多くの情報を含ん
だ視野制限回折像を得ることができると共に、構造上制
約が無く製作の容易な装置を提供することを目的として
いる。
で、結晶単位胞の大きさに拘りなく、多くの情報を含ん
だ視野制限回折像を得ることができると共に、構造上制
約が無く製作の容易な装置を提供することを目的として
いる。
第２図は本発明の一実施例を示すブロツク図で透過電
子顕微鏡に応用した場合である。５は集束レンズで、電
子銃（図示せず）からの電子を集束し、対物レンズ６に
発散過程で入射せしめる。この対物レンズとしては集束
−対物レンズ（コンデンサーオブジエクテイブレンズＣ
−Ｏレンズという）が利用され、図の如く単一のレンズ
磁場により二つ（又はそれ以上）の実質的なレンズを形
成し試料７をその中間に置き、その上方のレンズ6aを集
束レンズ、下方のレンズ6bを対物レンズとして機能させ
る。上方レンズ6aを透過した電子は略平行ビームとなり
試料７上に照射される。集束レンズ５とＣ−Ｏレンズ６
との間には一段又は二段の偏向コイル８が置かれ、走査
電源９よりX,Y走査信号が供給される。これによつて、
電子線はEB1，EB2，EB3の如く偏向，走査され、Ｃ−Ｏ
レンズ６の上方レンズ6aの異なつた位置に入射し、該レ
ンズにより集束を受け略平行ビームとなり、且つ偏向作
用を受けて試料上の一点に入射する。従つて照射電子線
は試料７上の一点に固定された状態でその入射角及び方
位角が走査される。試料７を透過した電子は下方レンズ
6bによりその後方焦点面20には回折像が、また視野制限
絞り10上には試料の拡大像が結像される。本図では中間
レンズ11や投影レンズ12等の結像レンズにより対物レン
ズの後方焦点面の回折像がスクリーン13上に拡大されて
いる。このスクリーンの中央部には微小開口14が穿たれ
ており、スリツト又は絞りとして機能し、これを透過し
た回折電子は検出器15により検出され、増巾器16によつ
て増巾された後、陰極線管17の輝度変調グリツドに供給
される。この陰極線管の偏向系には走査電源９より電子
線の走査と同期した二次元的な走査信号が供給されてい
る。又投影レンズ12とスクレーン13との間には偏向コイ
ル18が置かれており、走査電源19より走査信号が供給さ
れる。この走査電源には偏向コイル８の走査電源９から
同期信号が送られており、前記照射電子線の入射角，方
位角の走査に拘らず試料を透過した電子の所望の透過
波、回折波（ここでは透過波）がスクリーン13中央部の
微小開口14に入射するように電子を偏向，走査する信号
を発生する。即ち偏向コイル18による走査は照射電子線
の入射角及び方位角がどのように変化しても常に透過波
（０波）のみを検出器15に入射せしめる働きをなすわけ
である。
子顕微鏡に応用した場合である。５は集束レンズで、電
子銃（図示せず）からの電子を集束し、対物レンズ６に
発散過程で入射せしめる。この対物レンズとしては集束
−対物レンズ（コンデンサーオブジエクテイブレンズＣ
−Ｏレンズという）が利用され、図の如く単一のレンズ
磁場により二つ（又はそれ以上）の実質的なレンズを形
成し試料７をその中間に置き、その上方のレンズ6aを集
束レンズ、下方のレンズ6bを対物レンズとして機能させ
る。上方レンズ6aを透過した電子は略平行ビームとなり
試料７上に照射される。集束レンズ５とＣ−Ｏレンズ６
との間には一段又は二段の偏向コイル８が置かれ、走査
電源９よりX,Y走査信号が供給される。これによつて、
電子線はEB1，EB2，EB3の如く偏向，走査され、Ｃ−Ｏ
レンズ６の上方レンズ6aの異なつた位置に入射し、該レ
ンズにより集束を受け略平行ビームとなり、且つ偏向作
用を受けて試料上の一点に入射する。従つて照射電子線
は試料７上の一点に固定された状態でその入射角及び方
位角が走査される。試料７を透過した電子は下方レンズ
6bによりその後方焦点面20には回折像が、また視野制限
絞り10上には試料の拡大像が結像される。本図では中間
レンズ11や投影レンズ12等の結像レンズにより対物レン
ズの後方焦点面の回折像がスクリーン13上に拡大されて
いる。このスクリーンの中央部には微小開口14が穿たれ
ており、スリツト又は絞りとして機能し、これを透過し
た回折電子は検出器15により検出され、増巾器16によつ
て増巾された後、陰極線管17の輝度変調グリツドに供給
される。この陰極線管の偏向系には走査電源９より電子
線の走査と同期した二次元的な走査信号が供給されてい
る。又投影レンズ12とスクレーン13との間には偏向コイ
ル18が置かれており、走査電源19より走査信号が供給さ
れる。この走査電源には偏向コイル８の走査電源９から
同期信号が送られており、前記照射電子線の入射角，方
位角の走査に拘らず試料を透過した電子の所望の透過
波、回折波（ここでは透過波）がスクリーン13中央部の
微小開口14に入射するように電子を偏向，走査する信号
を発生する。即ち偏向コイル18による走査は照射電子線
の入射角及び方位角がどのように変化しても常に透過波
（０波）のみを検出器15に入射せしめる働きをなすわけ
である。
第３図はこの走査を説明する光学図で（ａ）は偏向が
零の場合（第２図のEB2）、（ｂ），（ｃ）は第２図E
B1，EB3で示す如き入射角をもつ場合である。
零の場合（第２図のEB2）、（ｂ），（ｃ）は第２図E
B1，EB3で示す如き入射角をもつ場合である。
同図において、試料７を透過した電子は対物レンズ6b
によりD1面に回折像を又Ｉ面に電子顕微鏡像を結ぶよう
に結像される。視野制限スリツト10はＩ面に置かれ、情
報を得たい試料領域を選択する。中間レンズ11はD1面に
フオーカスが合わされ、D2面に回折像を結ぶ。この回折
像は投影レンズ12によりスクリーン13上に終像として投
影される。図からわかるように入射電子線の方位角、傾
斜角に同期して偏向コイル18が作用するので、常に透過
波がスクリーン13上中央部の微小開口部を通して検出器
に入射し、他の回折波はスクリーンによりカツトされ
る。検出器15の出力信号は陰極線管17に輝度変調信号と
して送られるわけであるが、検出される電子線の強度は
試料への電子線の入射角，方位角によつて変化するので
陰極線管画面上には透過波のみによる収束電子回折像が
表示される。この回折像は透過波（０波）と回折波（ｇ
波）との重なりはなく、画面一杯に表示される。
によりD1面に回折像を又Ｉ面に電子顕微鏡像を結ぶよう
に結像される。視野制限スリツト10はＩ面に置かれ、情
報を得たい試料領域を選択する。中間レンズ11はD1面に
フオーカスが合わされ、D2面に回折像を結ぶ。この回折
像は投影レンズ12によりスクリーン13上に終像として投
影される。図からわかるように入射電子線の方位角、傾
斜角に同期して偏向コイル18が作用するので、常に透過
波がスクリーン13上中央部の微小開口部を通して検出器
に入射し、他の回折波はスクリーンによりカツトされ
る。検出器15の出力信号は陰極線管17に輝度変調信号と
して送られるわけであるが、検出される電子線の強度は
試料への電子線の入射角，方位角によつて変化するので
陰極線管画面上には透過波のみによる収束電子回折像が
表示される。この回折像は透過波（０波）と回折波（ｇ
波）との重なりはなく、画面一杯に表示される。
第４図は、本発明の他の実施例を示すもので、偏向コ
イル18を中間レンズ11と投影レンズ12との間に置き、且
つ＋ｇ波（回折波）による情報を取り出す場合を示して
ある。本発明において偏向コイル18の位置は対物レンズ
の結像面（視野制限絞り10の位置）とスクリーン13（結
像レンズの最終回折像結像面）との間であればどこでも
良い。
イル18を中間レンズ11と投影レンズ12との間に置き、且
つ＋ｇ波（回折波）による情報を取り出す場合を示して
ある。本発明において偏向コイル18の位置は対物レンズ
の結像面（視野制限絞り10の位置）とスクリーン13（結
像レンズの最終回折像結像面）との間であればどこでも
良い。
第４図において、偏向コイル18には０波（点線）をカ
ツトし、＋ｇ（実線）がスクリーンの微小開口14を透過
するようにバイアスされた走査信号が供給され、これに
よつて、陰極線管17上には＋ｇ波のみによる収束電子回
折像が得られる。透過波や所望の回折波による収束電子
回折像を得るために、前記偏向コイル18に信号を送る電
源19を手動により調整可能に構成すると良い。
ツトし、＋ｇ（実線）がスクリーンの微小開口14を透過
するようにバイアスされた走査信号が供給され、これに
よつて、陰極線管17上には＋ｇ波のみによる収束電子回
折像が得られる。透過波や所望の回折波による収束電子
回折像を得るために、前記偏向コイル18に信号を送る電
源19を手動により調整可能に構成すると良い。
以上詳述した如き本発明によれば、試料の制限された
任意の視野を選んで、この視野からの透過波のみ或いは
回折波のみの収束電子回折像が得られ、相互の重なりが
ないので照射電子線の入射走査角（従来の開き角2aに相
当）を非常に大きくすることができる。従つて、無機物
などの単位胞の大きな試料に対しても極めて多くの情報
をもつた収束電子回折像を観察できる。
任意の視野を選んで、この視野からの透過波のみ或いは
回折波のみの収束電子回折像が得られ、相互の重なりが
ないので照射電子線の入射走査角（従来の開き角2aに相
当）を非常に大きくすることができる。従つて、無機物
などの単位胞の大きな試料に対しても極めて多くの情報
をもつた収束電子回折像を観察できる。
更に又、本発明においては、視野制限手段の後段に、
透過波又は回折波の分離検出手段を配置しているため、
最終段結像レンズに対し任意の位置に分離検出手段を置
き、この最終段結像レンズにより試料の回折像を分離検
出手段上に結像させれば良いので、短焦点レンズの焦点
面に絞りを配置しなければならないという従来の制約を
回避することができる。
透過波又は回折波の分離検出手段を配置しているため、
最終段結像レンズに対し任意の位置に分離検出手段を置
き、この最終段結像レンズにより試料の回折像を分離検
出手段上に結像させれば良いので、短焦点レンズの焦点
面に絞りを配置しなければならないという従来の制約を
回避することができる。
又、本発明においては、視野制限手段の後段に、試料
からの透過波又は任意の回折波が前記分離検出手段に到
着するように試料に入射する電子線のに入射角の走査と
同期して電子線を偏向する偏向手段を配置しているの
で、この偏向手段が結像レンズによる試料の結像面に一
致していなくても観察点のずれは無い。そのため、この
偏向手段を都合の良い位置に配置することができる。こ
れら２つの理由により構造上制約が無く、製作の容易な
走査型電子線収束回折装置が提供される。
からの透過波又は任意の回折波が前記分離検出手段に到
着するように試料に入射する電子線のに入射角の走査と
同期して電子線を偏向する偏向手段を配置しているの
で、この偏向手段が結像レンズによる試料の結像面に一
致していなくても観察点のずれは無い。そのため、この
偏向手段を都合の良い位置に配置することができる。こ
れら２つの理由により構造上制約が無く、製作の容易な
走査型電子線収束回折装置が提供される。
尚、上記実施例において、対物レンズとしてＣ−Ｏレ
ンズを用いたが、これに限定されるものではない。又結
像レンズとして中間レンズと投影レンズとを２個用いる
場合を示したが、結像レンズとしては１個でも或いは３
個以上でも良い。
ンズを用いたが、これに限定されるものではない。又結
像レンズとして中間レンズと投影レンズとを２個用いる
場合を示したが、結像レンズとしては１個でも或いは３
個以上でも良い。
第１図は従来の収束電子回折法を説明する図、第２図は
本発明の一実施例を示すブロツク図、第３図は第２図の
動作を示す光学図、第４図は本発明の他の実施例を示す
図である。 5:集束レンズ、6:対物レンズ、7:試料、８及び18:偏向
コイル、９及び19:走査電源、10:視野制限絞り、11:中
間レンズ、12:投影レンズ、13:スクリーン、14:微小開
口、15:検出器、16:増巾器、17:陰極線管。
本発明の一実施例を示すブロツク図、第３図は第２図の
動作を示す光学図、第４図は本発明の他の実施例を示す
図である。 5:集束レンズ、6:対物レンズ、7:試料、８及び18:偏向
コイル、９及び19:走査電源、10:視野制限絞り、11:中
間レンズ、12:投影レンズ、13:スクリーン、14:微小開
口、15:検出器、16:増巾器、17:陰極線管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−21765（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−48478（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−13650（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−14627（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭51−18307（ＪＰ，Ｂ２) 安達公一他５名著「電子顕微鏡利用の基 礎」共立出版株式会社昭和52年２月10日発 行Ｐ．62，Ｐ．70〜71、Ｐ．412
Claims (1)
- 【請求項１】電子線を細く集束し略平行な状態で試料を
照射する手段、該電子線をその照射点を固定した状態で
試料面に対する入射角及び方位角を可変するための電子
線偏向手段、前記試料を透過した電子を結像する対物レ
ンズ、該対物レンズの後段に設けられた少なくとも１個
の結像レンズ、前記対物レンズ又は結像レンズの電子顕
微鏡像結像面に置かれた視野制限手段、該視野制限手段
の後段であって前記結像レンズの回折像結像面に配置さ
れ透過波又は回折波を分離検出するための電子線検出手
段、該検出手段と前記視野制限手段との間に設けられ前
記試料の透過波又は任意の回折波が前記検出手段に到達
するように前記電子線入射角及び方位角の走査と同期し
て電子線を偏向する手段及び前記検出手段の出力信号が
輝度変調信号として供給され前記電子線入射角及び方位
角の走査と同期した画像を表示する手段から構成される
ことを特徴とする走査型収束電子線回折装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1964480A JPH0821354B2 (ja) | 1980-02-19 | 1980-02-19 | 走査型収束電子線回折装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1964480A JPH0821354B2 (ja) | 1980-02-19 | 1980-02-19 | 走査型収束電子線回折装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56116260A JPS56116260A (en) | 1981-09-11 |
| JPH0821354B2 true JPH0821354B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=12004935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1964480A Expired - Lifetime JPH0821354B2 (ja) | 1980-02-19 | 1980-02-19 | 走査型収束電子線回折装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821354B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5743950B2 (ja) * | 2012-04-27 | 2015-07-01 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 走査電子顕微鏡 |
-
1980
- 1980-02-19 JP JP1964480A patent/JPH0821354B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 安達公一他５名著「電子顕微鏡利用の基礎」共立出版株式会社昭和５２年２月１０日発行Ｐ．６２，Ｐ．７０〜７１、Ｐ．４１２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56116260A (en) | 1981-09-11 |
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