JPH08264146A - 透過電子顕微鏡 - Google Patents

透過電子顕微鏡

Info

Publication number
JPH08264146A
JPH08264146A JP6554295A JP6554295A JPH08264146A JP H08264146 A JPH08264146 A JP H08264146A JP 6554295 A JP6554295 A JP 6554295A JP 6554295 A JP6554295 A JP 6554295A JP H08264146 A JPH08264146 A JP H08264146A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
sample
magnetic
generating means
field generating
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.)
Pending
Application number
JP6554295A
Other languages
English (en)
Inventor
由夫 ▲高▼橋
Yoshio Takahashi
Yusuke Yajima
裕介 矢島
Hiroshi Suzuki
鈴木  寛
Katsuhiro Kuroda
勝広 黒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP6554295A priority Critical patent/JPH08264146A/ja
Publication of JPH08264146A publication Critical patent/JPH08264146A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】試料に外部磁界を印加しても電子線照射位置、
および透過後の電子線偏向に影響を与えない透過電子顕
微鏡を提供する。 【構成】三つの磁界発生手段1a,1b,1cを電子線
軌道7に沿って配置し、中央の磁界発生手段で試料4に
磁界を印加し、両側の磁界発生手段で試料4への印加磁
界の方向と逆向きに磁界を発生させる。 【効果】試料への磁界印加に伴う電子線の偏向を上下の
逆向き磁界により打ち消すため、電子線照射位置、およ
び透過後の偏向に影響を与えることなく試料への磁界印
加を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は試料に外部磁界を印加で
きる手段を備えた電子顕微鏡、および磁界発生手段を備
えた試料ホルダに関する。
【0002】
【従来の技術】磁性薄膜に外部から磁界を加え、磁区構
造の変化,応答を直接観察することは、磁気記録装置な
どに使われる磁気ヘッドや記録媒体の磁気特性や物性を
知るために重要である。そのため、本質的に高分解能が
実現できる電子顕微鏡を磁性計測用に改造し、ミクロ領
域での磁気的状態の変化を観察する様々な研究が活発に
行われている。
【0003】電子顕微鏡を使って試料の磁気的状態を観
察するには、試料位置でのレンズ磁界を小さくした上で
試料に所望の磁界を加える必要がある。なぜならば、通
常の電子顕微鏡は高い空間分解能を達成するために強磁
界レンズを使っており、この磁界のために試料の磁気状
態が破壊されてしまうからである。このため、磁性計測
用の電子顕微鏡では、試料位置での磁界が十分小さくな
るように磁気シールドを行ったり、磁界の影響の少ない
部分まで試料を移動させたりして強いレンズ磁界の影響
を回避している。
【0004】上述した電子顕微鏡で、試料に外部磁界を
印加するには、試料を保持する試料ホルダに磁界発生手
段を装着すればよい。具体的には、「フィジカ スター
タスソリディ(Physica Status Solidi)(a),第57
巻,561−568頁,1980年」や「第6回 インタナシ
ョナル コングレス フォー エレクトロン マイクロ
スコピー(Sixth International Congress for Electro
n Microscopy), Kyoto(1966),615−616頁」に記述さ
れているように、試料位置に平行線、もしくはヘルムホ
ルツ型コイルを置き、これに変動電流を流すことで変動
磁界を試料に印加する方法が提案されている。また、
「アイイーイーイー トランザクションズオン マグネ
ティクス(IEEE Transactions on Magnetics), Vol.MAG
−17, 1181−1191頁, 1981年」に示されているよう
に、コイルや平行線に定常電流を流すことによって、定
常磁界を試料に印加することもできる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来使用され
ていた透過電子顕微鏡では、発生した磁界によって入射
電子線も曲げられてしまい、試料観察位置および電子線
偏向角が変動してしまうという問題があった。詳述すれ
ば、試料上に発生している磁界によって、電子線が曲げ
られることにより試料上の照射位置が変化し、観察位置
が変化してしまう。また、試料透過後の電子線が試料下
の磁界に曲げられることにより、検出位置での電子線の
位置が変化する。
【0006】特に、収束電子線を試料に透過させ、試料
に分布する磁気誘導によって起こる電子線の偏向量を検
出する位相差コントラスト法では、印加磁界による電子
線偏向が試料の磁気誘導による電子線偏向に重なってし
まい、区別できなくなってしまう。また、印加磁界が大
きい場合には、透過電子線が検出器外に逃げてしまい、
全く計測できなくなるという問題もある。
【0007】上述した問題点を図4(b)を用いて説明
する。外部磁界22を印加しない場合、電子線20は中
心線23に沿って進み、試料4を透過すると試料4の磁
気誘導と相互作用しローレンツ力によって偏向する。と
ころが、試料4に磁界22を印加すると試料4の上下に
も磁界22が発生し、この試料4外の磁界22によって
も電子線20が偏向させられる。電子線20の経路は発
生している磁界22の方向と大きさに依存して変化し、
電子線20の試料4上の照射位置は変化する。また、試
料4透過後の電子線20も偏向させられる。この磁界2
2による偏向と、試料4との相互作用による偏向は区別
できない。
【0008】本発明の目的は、電子線照射位置、および
透過後の電子線の偏向に影響を与えずに、試料に磁界を
印加することができる透過電子顕微鏡、およびその透過
電子顕微鏡に装着される試料ホルダを提供することにあ
る。
【0009】本発明の他の目的は、改良された試料ホル
ダの形状をコンパクトにすることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は電子線軌道に垂直な向きの磁界を発生する
複数の手段を設け、電子線軌道に沿って並べた。
【0011】また、他の目的を達成するために、試料ホ
ルダに備えた磁界発生手段に、試料を押さえる機能を持
たせた。
【0012】
【作用】本発明は、複数の磁界発生手段による磁界発生
領域を電子線軌道に沿って配置するという簡単な構成に
より、試料に入射する直前、および試料を透過した直後
に、試料に印加する磁界と逆向きに磁界を発生すること
が可能となり、試料に入射する電子線の偏向を打ち消す
ことができ、かつ、試料を透過した電子線の偏向を打ち
消すことができる。このため、電子線照射位置、および
透過後の電子線の偏向に影響を与えずに、試料に磁界を
印加することができる。
【0013】また、磁界発生手段自身により試料を押さ
える機能を持たせたため、新たに試料保持機構を設置す
る必要がなくなり、試料ホルダの形状を小さくすること
ができる。
【0014】
【実施例】図1(a)は本発明による透過電子顕微鏡に
装着した磁界発生手段を備えた試料ホルダの先端部分を
示した第1実施例の横断面図であり、図1(b)は平面
図である。
【0015】図1(a)で、コイル2a,2b,2cを
巻きつけたフェライト製のギャップ付き磁気コア1a,
1b,1cを押さえ治具3a,3bにより試料台5上に
固定している。試料台5、および押さえ治具3a,3b
は、たとえばリン青銅やセラミクスのような非磁性材料
で作られている。
【0016】フェライト製のギャップ付き磁気コア1b
は、試料4にもっとも近く、試料に磁界を印加できるよ
うになっている。またこのギャップ付き磁気コア1b
は、試料4を押さえるようになっている。外側にあるギ
ャップ付き磁気コア1a,1cには、ギャップ付き磁気
コア1bとは逆向きにコイル2a,2cが巻きつけられ
ている。それぞれ独立に巻きつけて独立に制御してもよ
いが、コイルに流す電流値が同じになるようにコイルの
巻数を巻いてあれば、直列にコイルをつないでもよい。
こうすると、電流を導入する端子の数を減らすことがで
き、また電流導入のタイミングをあわせる必要もない。
【0017】図1(b)は、図1(a)の平面図で、ギ
ャップ付き磁気コア1aのギャップ部分に磁界が発生
し、試料4に磁界を印加できる。電子線をこのギャップ
の中を通過させることにより、試料4内の磁気状態を観
察することができる。
【0018】本発明の透過電子顕微鏡に上述した試料ホ
ルダを装着し、電子線を通過させたときの電子線軌道の
様子を、図4(a)を用いて説明する。フェライト製の
ギャップ付き磁気コアに代表される磁界発生手段を21
a,21b,21cであらわしている。試料4に磁界を
印加する磁界発生手段21bにより発生した磁界22bと
は逆向きに磁界22a,22cを発生できるよう、磁界
発生手段21a,21cを上下に配置している。ここに電
子線20が入射すると、まず磁界発生手段21aにより偏
向させられる。本来電子線20の偏向方向は磁界22
a,22b,22c方向と直交する方向であるが、図示の
都合上同じ方向に示してある。さらに進んで磁界発生手
段21bによる磁界22bによって逆向きに偏向させら
れる。磁界発生手段21aによる磁界22aは、磁界発
生手段21bによる磁界22bの試料4より上の部分を
打ち消すように発生させる。したがって、電子線20の
試料4照射位置は、試料への印加磁界22bによって変
化しない。さらに試料4透過後の電子線20は、磁界2
2bの試料4より下の部分によって偏向させられる。こ
の偏向は、磁界発生手段21cにより逆向きに偏向させ
られ、全体として磁界22bによる偏向は全て打ち消さ
れる。磁界発生手段21a,21cにより発生する磁界
22a,22cの強さは、試料の位置によりそれぞれ変
化する。たとえば試料4位置が磁界発生手段21bの中
心にあれば、逆向きの磁界22a,22cの強さは、それ
ぞれ試料印加磁界22bの半分でよい。磁界発生手段と
してフェライト製のギャップ付き磁気コアを使った場合
には、巻きつけるコイルの巻数を半分にすればよい。試
料4位置が磁界発生手段21bの中心からずれている場
合は、それぞれ距離に対応してコイルの巻数を変える
か、コイルに流す電流を変化させればよい。
【0019】図2に本発明による透過電子顕微鏡に装着
した試料ホルダの第2実施例の横断面図を示す。これは
第1実施例におけるフェライト製のギャップ付き磁気コ
アを2段にしたものである。2段にすることによって、
試料4への電子線照射位置は変化するが、試料透過後の
電子線偏向は打ち消すことができる。試料4に印加する
磁界の大きさが小さい場合は電子線照射位置のずれは無
視できることがある。このような場合は第2実施例が有
効で、磁界印加試料ホルダの構成を簡単にできるという
特徴を持つ。
【0020】図3に磁界印加手段および試料保持手段と
して使うギャップ付き磁気コアの構成を示す。図3
(a)は横断面図、図3(b)は平面図である。ギャッ
プ付き磁気コア10の下部に非磁性スペーサ11を付け
ている。これによりギャップ付き磁気コア10と試料が
直接触れ合うことがなく、試料への磁気的カップリング
の影響を小さくすることができる。また、二つ重ねあわ
せたギャップ付き磁気コア10が直接触れ合わないた
め、ギャップ付き磁気コア10間の磁気抵抗を大きくす
ることができる。
【0021】本実施例では、サイドエントリ型試料ホル
ダについて説明したが、トップエントリ型試料ホルダで
も同様の構成をとる。
【0022】また本実施例では、フェライト製のギャッ
プ付き磁気コアとコイルを使って磁界を発生する場合の
説明を行ったが、磁気コアの材質はフェライトに限られ
るものではない。たとえば、高い周波数で磁界を変化さ
せる場合は、スピネル型酸化物磁性体,ガーネット型酸
化物磁性体,マグネトプランバイト系酸化物磁性体等の
ような渦電流損失の少ない材料であればよく、低い周波
数で磁界を変化させる場合や定常磁界を発生させる場合
は、鉄やパーマロイのような透磁率の高い材料であれば
同様に利用できる。また、磁界を発生する方法は、空心
コイル,空洞共振器,ストリップ線共振器などによって
もよい。
【0023】以上説明した透過電子顕微鏡では、磁界発
生手段を試料ホルダに備えているが、電子顕微鏡の試料
室に設置しても良い。
【0024】また、以上説明した透過電子顕微鏡の磁界
発生手段は、それぞれ同一形状のもので構成することが
可能である。同一形状であると製造コストが少なくてす
むという利点があり、さらには発生磁界が均一になるた
め振り戻しを行う精度が高くなる。
【0025】図5は本発明による透過電子顕微鏡により
磁気計測を行ったときの電子線軌道を示す図である。図
示した磁性計測方法は、走査透過電子顕微鏡の位相差コ
ントラスト法である。図中の磁界発生部は、3段の磁界
発生手段により構成されており、これを略示している。
電子源31より放出された電子線20は照射レンズ34
により試料4上に収束される。試料4には、制御回路3
9により制御された電流源38から磁界発生手段に電流
を導入して磁界を印加している。試料4を透過する電子
線20は、試料4の磁気誘導によりローレンツ力を受け
偏向させられる。この偏向とは別に印加磁界によっても
偏向させられるが、逆向きの磁界により振り戻され印加
磁界の影響は打ち消されてしまう。したがって、偏向は
試料4の磁気誘導によるものだけになる。試料透過後の
電子線20は拡大レンズ35により拡大されて検出器3
6に入射する。検出器36により検出された電子線20
の偏向は、演算回路37により電気信号に変えられる。
走査像を得るためには、走査コイル33により電子線2
0を走査し、表示装置に表示する。以上、試料4に磁界
を印加した場合でも、試料4の磁気誘導だけによる偏向
を検出し、画像化することができた。
【0026】本実施例の透過電子顕微鏡によれば、磁界
発生手段にオフセット磁界を発生させることもできるた
め、電子線軌道を平行に移動できる。
【0027】以上の実施例は、試料に電界を印加する透
過電子顕微鏡でも同様の構成で実現できることは容易に
類推できる。この場合、磁界発生手段の代わりに電界発
生手段を装着すればよい。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、電子線の照射位置が動
かず、しかも透過後の電子線の偏向にも影響を与えず
に、試料に磁界を印加することができる。また、磁界印
加手段およびこの磁界印加手段を保持する手段によって
試料を保持するため、試料ホルダをコンパクトにするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による透過電子顕微鏡に装着した試料ホ
ルダの第1実施例を示す説明図。
【図2】本発明による透過電子顕微鏡に装着した試料ホ
ルダの第2実施例を示す断面図。
【図3】本発明による透過電子顕微鏡の磁界発生手段で
あるギャップ付き磁気コアの説明図。
【図4】本発明による透過電子顕微鏡の電子線軌道、お
よび従来の透過電子顕微鏡による電子線軌道の説明図。
【図5】本発明による透過電子顕微鏡のブロック図。
【符号の説明】
1a,1b,1c…フェライト製のギャップ付き磁気コ
ア、2a,2b,2c…コイル、3a,3b…押さえ治
具、4…試料、5…試料台、6…ボール、7…電子線軌
道。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 勝広 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】薄膜試料に電子線を透過させ、前記薄膜試
    料の内部の構造を観察する透過電子顕微鏡において、前
    記薄膜試料の近傍に磁界を発生する手段を複数備え、前
    記磁界発生手段による磁界発生領域を電子線軌道に沿っ
    て並べたことを特徴とする透過電子顕微鏡。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記磁界発生手段によ
    る磁界発生領域を電子線軌道に沿って3段配置し、外側
    2段の前記磁界発生手段と内側1段の前記磁界発生手段
    による発生磁界が互いに逆向きになるようにした透過電
    子顕微鏡。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記磁界発生複数の手
    段をそれぞれ同一形状とした透過電子顕微鏡。
  4. 【請求項4】請求項1,2または3において、前記磁界
    発生手段が、ギャップ付き磁気コアと、これに巻きつけ
    たコイル、およびこのコイルに電流を導入する手段から
    構成された透過電子顕微鏡。
  5. 【請求項5】請求項4において、前記磁界発生手段であ
    るギャップ付き磁気コアが、透磁率が高く、渦電流損失
    の少ない材料で構成された透過電子顕微鏡。
  6. 【請求項6】請求項1から5のいずれかに記載の前記磁
    界発生手段を備えた透過電子顕微鏡の試料ホルダ。
  7. 【請求項7】電子顕微鏡等に用いられる磁界発生手段を
    備えた試料ホルダにおいて、磁界発生手段、およびこの
    磁界発生手段を保持する手段によって、試料を押さえ、
    保持することを特徴とする磁界印加試料ホルダ。
  8. 【請求項8】請求項7において、前記磁界発生手段がギ
    ャップ付き磁気コアとこれに巻きつけたコイルにより構
    成され、前記ギャップ付き磁気コア、および前記ギャッ
    プ付き磁気コアを固定する台によって、試料を押さえ、
    保持する磁界印加試料ホルダ。
  9. 【請求項9】請求項8において、前記磁界発生手段であ
    るギャップ付き磁気コアの一部に、非磁性材料で形成さ
    れた薄膜を備えた磁界印加試料ホルダ。
  10. 【請求項10】請求項7,8または9において、前記磁
    界印加試料ホルダを備えた透過電子顕微鏡。
JP6554295A 1995-03-24 1995-03-24 透過電子顕微鏡 Pending JPH08264146A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6554295A JPH08264146A (ja) 1995-03-24 1995-03-24 透過電子顕微鏡

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6554295A JPH08264146A (ja) 1995-03-24 1995-03-24 透過電子顕微鏡

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08264146A true JPH08264146A (ja) 1996-10-11

Family

ID=13290016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6554295A Pending JPH08264146A (ja) 1995-03-24 1995-03-24 透過電子顕微鏡

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08264146A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002080218A1 (fr) 2001-03-29 2002-10-10 Japan Science And Technology Corporation Systeme d'observation d'un echantillon avec application d'un champ magnetique
JP2007080724A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Tohoku Univ 電子顕微鏡の磁場印加装置
JP2011076812A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Hitachi Ltd 電磁場印加装置
JP2012129137A (ja) * 2010-12-17 2012-07-05 Hitachi Ltd 磁場印加試料保持装置およびそれを用いた荷電粒子線装置
CN102820196A (zh) * 2012-07-31 2012-12-12 中国科学院物理研究所 可加磁场的透射电子显微镜样品杆
EP2797099A2 (en) 2013-04-25 2014-10-29 Hitachi Ltd. Magnetic field applying sample holder; and charged particle beam apparatus using same
WO2018070635A1 (ko) * 2016-10-12 2018-04-19 한국기계연구원 입체형 코일 구조를 갖는 자기장 발생 소자 및 그 제조 방법
JP2018088369A (ja) * 2016-11-29 2018-06-07 株式会社メルビル 試料ホルダー
WO2021238509A1 (zh) * 2020-05-27 2021-12-02 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种磁场发生装置及可施加磁场的透射电子显微镜样品杆

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002080218A1 (fr) 2001-03-29 2002-10-10 Japan Science And Technology Corporation Systeme d'observation d'un echantillon avec application d'un champ magnetique
EP1376649A1 (en) * 2001-03-29 2004-01-02 Japan Science and Technology Corporation Magnetic field applying sample observing system
US6838675B2 (en) 2001-03-29 2005-01-04 Hitachi, Ltd. Specimen observation system for applying external magnetic field
EP1376649A4 (en) * 2001-03-29 2007-06-06 Japan Science & Tech Agency A MAGNETIC FIELD-ESTABLISHING SAMPLING OBSERVATION SYSTEM
JP2007080724A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Tohoku Univ 電子顕微鏡の磁場印加装置
JP2011076812A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Hitachi Ltd 電磁場印加装置
JP2012129137A (ja) * 2010-12-17 2012-07-05 Hitachi Ltd 磁場印加試料保持装置およびそれを用いた荷電粒子線装置
CN102820196A (zh) * 2012-07-31 2012-12-12 中国科学院物理研究所 可加磁场的透射电子显微镜样品杆
EP2797099A2 (en) 2013-04-25 2014-10-29 Hitachi Ltd. Magnetic field applying sample holder; and charged particle beam apparatus using same
US9070532B2 (en) 2013-04-25 2015-06-30 Hitachi, Ltd. Charged particle beam apparatus sample holder with magnetic field generating element and sample holding element
EP2797099A3 (en) * 2013-04-25 2016-01-06 Hitachi Ltd. Magnetic field applying sample holder; and charged particle beam apparatus using same
WO2018070635A1 (ko) * 2016-10-12 2018-04-19 한국기계연구원 입체형 코일 구조를 갖는 자기장 발생 소자 및 그 제조 방법
KR20180040449A (ko) * 2016-10-12 2018-04-20 한국기계연구원 입체형 코일 구조를 갖는 자기장 발생 소자 및 그 제조 방법
JP2018088369A (ja) * 2016-11-29 2018-06-07 株式会社メルビル 試料ホルダー
WO2021238509A1 (zh) * 2020-05-27 2021-12-02 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种磁场发生装置及可施加磁场的透射电子显微镜样品杆
EP4145487A4 (en) * 2020-05-27 2023-10-11 Ningbo Institute of Materials Technology & Engineering, Chinese Academy of Sciences MAGNETIC FIELD GENERATION DEVICE, AND TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE SAMPLE ROD ALLOWING THE APPLICATION OF A MAGNETIC FIELD

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5831431A (en) Miniaturized coil arrangement made by planar technology, for the detection of ferromagnetic materials
JPH08264146A (ja) 透過電子顕微鏡
US4977779A (en) Ultrasonic microscope having a focusing mechanism
Cunningham Non‐linear distortion in dynamic loudspeakers due to magnetic effects
JPH0390881A (ja) 非破壊ヒステリシス試験装置
JP2023527008A (ja) 磁場発生装置及び磁場を印加する透過型電子顕微鏡サンプルホルダ
JP2001141701A (ja) 保磁力の測定方法
US7242826B2 (en) Optical fiber lateral scanner for a miniature optical fiber probe
US8158940B2 (en) Magnetic domain imaging system
JPH0387365A (ja) 平行磁場印加用電磁石を備えたスパッタリング装置
US3375439A (en) Method and apparatus for testing magnetic heads utilizing a vibrating wire carrying current
US4442714A (en) Microscope and method of use
JPH1026608A (ja) 非破壊検査方法
JP3346429B2 (ja) 磁気ひずみ測定装置
JP3166987B2 (ja) 電流センサ
JP3350852B2 (ja) 磁気ひずみ測定装置
JP3693165B2 (ja) 磁気シールド特性測定装置
JP2005043154A (ja) 渦電流探傷プローブ
JP3166986B2 (ja) 電流センサ
JPS6020045Y2 (ja) 微小傷探傷装置
JPH06254065A (ja) 磁気共鳴イメージング装置
JP2003098242A (ja) 高速保磁力測定方法及びその装置
JPH08194041A (ja) 磁気ひずみ測定装置
JP2001242231A (ja) 磁場発生装置およびこれを用いた磁気共鳴力顕微鏡
JPH07106123A (ja) 磁界発生装置及び磁気ひずみ測定装置