JPH10302700A

JPH10302700A - 電子分光器及びそれを備えた透過型電子顕微鏡

Info

Publication number: JPH10302700A
Application number: JP9121497A
Authority: JP
Inventors: Koji Kimoto; 浩司木本; Takashi Aoyama; 青山　　隆; Toshimichi Taya; 俊陸田谷; Yoshifumi Taniguchi; 佳史谷口; Shigeto Isagozawa; 成人砂子沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-13
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: JP3780620B2

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる試料位置のエネルギースペクトルを同時
に分離して計測する。【解決手段】透過型電子顕微鏡の試料と前記電子線を結
像させるレンズ群との間に、電子線の有するエネルギー
量により、該電子線を分光する電子分光器を備え、かつ
分光された該電子線の該電子分光器のエネルギー分散方
向と、該エネルギー分散方向と直交する方向での、分光
された電子線の収束位置が異なっていること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型電子顕微鏡
に係わり、特に従来に比べエネルギー分解能が高く、化
学変化によるわずかなエネルギーロス量の変化も検知で
きる電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、試料上の異なる位置のエネルギー
スペクトル、例えば電子のエネルギーロス量を計測する
場合は、位置毎に別々に測定し、それぞれの測定結果を
比較して、成分比較等を行っていた。

【０００３】例えば、電子線を測定試料を透過するよう
に照射し、透過した電子線像を観察する透過型電子顕微
鏡では、透過した電子線のエネルギー損失量から透過し
てきた試料の成分同定を行う電子分光器を付属させてエ
ネルギースペクトルを測定することができる。その場
合、試料上の異なる位置の成分を比較する場合は、測定
したい位置のみに電子線が当たるように電子線を細く絞
り、透過してきた電子線のエネルギー損失量を測定する
ことにより、成分の同定を行うことができる。

【０００４】しかし、このような方法では異なる位置を
同時に測定できないので、例えば電子線の加速電圧のド
リフト、電子顕微鏡外からの磁場，電場の変化，電子分
光器の不安定性などにより、測定したエネルギーロス量
が微妙に変動するという問題がある。この場合、金属表
面がわずかに酸化しているというような、わずかなケミ
カルシフト量を比較するような測定は、困難であった。

【０００５】計測中の外乱（磁場や電場）や電子の加速
電圧の変動の影響を避けるためには、一カ所での測定時
間をできるだけ短くし、測定に要するトータルの時間を
短くすることが必要である。しかし、一カ所での測定時
間を短くすると、十分な強度が検出できないために測定
誤差が大きくなると言う問題もある。

【０００６】このような問題を解決するため、透過型電
子顕微鏡についての技術ではないが、ＡＥＳ（オージェ
電子分光分析）では、電子ビームの走査により発生する
２次電子を検出し、この２次電子の量の走査面上の分布
を数値化し、さらに計算機を用いて分析開始時の分布と
各分析時の分布とを比較し、電子ビーム走査時のドリフ
トを補正することにより、測定精度を向上する方法が特
開平5−172765 号公報に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平5−172765 号公
報に開示されているような計算機を併用してドリフトを
補正する方法では、装置構成が複雑になり、測定器のコ
スト上昇を招くことが問題となる。また、補正によるた
め、微小なエネルギーロスの変化が誤差とされる可能性
もある。

【０００８】本発明の目的は、試料の異なる点のエネル
ギースペクトルを同時に測定できる電子分光器を備えた
透過型電子顕微鏡を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の発明によれば、電子銃と、電子銃か
ら放射された電子線を収束させるレンズ群と、試料を透
過した該電子線を結像させるレンズ群と、結像された試
料像を検出する画像検出器とを、備えた透過型電子顕微
鏡において、前記試料と前記画像検出器との間に、電子
線の有するエネルギー量により、該電子線を分光する電
子分光器を備え、かつ分光された該電子線の、該電子分
光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と
直交する方向での、分光された電子線の収束位置が異な
っていることを特徴とする透過型電子顕微鏡が提供され
る。

【００１０】上記において、レンズとは光学的な凹凸面
を有する透明ガラスからなるものを指すのではなく電子
線を収束させる電場，磁場から構成される電磁レンズを
指す。画像検出器としては、蛍光体が塗布された蛍光
板，ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト）などの単結晶蛍光体，固体撮像素子（ＣＣＤ），光
電素子等の電子，光子等の数の違いを検出できる素子で
あれば良い。

【００１１】電子分光器とは、電子の有する運動エネル
ギーの違いにより電子の走行軌跡を変化させ分光する装
置である。磁場セクター型，ウイーンフィルター型等い
ろいろな形式がある。運動量の大きい電子ほど、磁場の
影響（ローレンツ力による偏向作用）を受けにくく、従
って軌跡が変化しにくいことを利用している。

【００１２】電子分光器で分光された電子線は、運動エ
ネルギーの大きい電子と運動エネルギーの小さい電子を
ある方向を基準に振り分ける。この方向をエネルギー分
散方向と称している。通常の透過型電子顕微鏡では、電
子の収束位置、すなわち電子の焦点位置はすべて一平面
内となっている。図３を用いて説明すると、図３(ｃ)に
示すように、従来の透過型電子顕微鏡ではｘ軸，ｙ軸双
方の焦点位置は同じ面（１２，１５）となっている。こ
うすることにより試料を透過してきた電子線により形成
される試料像は、ゆがみのないものとなるからである。

【００１３】本発明では、これに対しｘ軸とｙ軸で焦点
位置を異ならせることに特徴がある。図３(ａ)で示すよ
うにｘ軸の焦点位置はスペクトル面１２であり、ｙ軸の
焦点位置は１５面となるようにする。このような構成で
は、試料を透過してきた試料像はｘ方向とｙ方向で像の
倍率が異なるため、試料の幾何学的な形状を観察するに
は不向きである。しかし、試料のｙ軸方向でのエネルギ
ースペクトルを分離して観察することができる。すなわ
ち、試料の異なる位置のエネルギースペクトルを同時に
観察することが可能になる。

【００１４】試料の異なる位置のエネルギースペクトル
を同時に観察することにより、電子線加速電圧のドリフ
ト，電場，磁場による外乱等による影響がなくなるの
で、試料の化学変化に起因する微妙なケミカルシフト分
のエネルギースペクトル変動が観察可能になる。

【００１５】試料の幾何学的形態を観察するには、ｘ軸
とｙ軸の焦点位置を同じにすることが好ましい。また、
ｘ軸とｙ軸での焦点位置の違いを大きくすれば、試料の
ｙ軸方向でのエネルギースペクトルの分離の程度を大き
くすることができる。このようにｘ軸とｙ軸での焦点位
置の違いを、目的により自由に調整できるような機構を
設けることが好ましい。

【００１６】第１の発明において、前記電子銃から放射
された電子線を、前記電子分光器のエネルギー分散方向
が短く、該エネルギー分散方向と直交する方向が、長い
形状の電子線形状に収束させるレンズ群を有することを
特徴とする透過型電子顕微鏡としても良い。

【００１７】第１の発明の構成のみでは、試料の全ての
位置でのエネルギースペクトルをｙ軸位置の違いにより
分離して表示することしかできない。図６（ａ）に示す
ようなｘ軸（試料水平方向）で組成に違いのないような
層状構造の試料であれば、このような構成でも各層の組
成の違いをエネルギースペクトルの差として、同時に測
定できる。しかし、母相中に粒状の異相が存在するよう
な試料の、母相と粒状の異相を同時に分析したい場合
は、エネルギースペクトルを測定する領域を限定する必
要が出てくる。この場合の測定領域の限定方法として
は、電子線を絞って、試料の特定部分のみに当たるよう
にする方法がある。しかし、電子線を点状に絞っただけ
では、その部分だけのエネルギースペクトルしか得られ
ない。従って、本発明の第１の発明の構成と組み合わせ
る場合は、試料のｙ軸方向(垂直方向)に延びており、か
つｘ軸方向（水平方向）には小さな電子線となるよう
に、電子線の照射形状を制御すれば良い。上記を表現し
たのが、「電子線を、前記電子分光器のエネルギー分散
方向が短く、該エネルギー分散方向と直交する方向が、
長い形状の電子線形状に収束させる」ということであ
る。上記構成により、比較分析したい部位のみを同時に
分析することが可能になる。

【００１８】第１の発明において、前記電子分光器の入
射像面に相当する位置に、視野スリットが設けられてい
ることを特徴とする透過型電子顕微鏡としても良い。

【００１９】比較分析したい部位のみを同時に分析する
ための手法として、電子線を絞る方法の他に、視野選択
スリットを用いる方法もある。これは、電子分光器の入
射像面に相当する位置に、ｘ軸方向に短く，ｙ軸方向に
長い開口形状を有するスリットを設けることにより、分
析する部位を特定する方法である。この方法は、電子線
を絞る方法に比べ構成が簡単であるという特徴がある。
試料の分析位置は、観察される像を見ながらスリットの
位置を変えることにより、調整が可能である。上記視野
スリットが、スリットの方向、及び幅を変化させ得る機
構を備えることが好ましい。観察したい部位のみのエネ
ルギースペクトルのみが得られるようにスリットの幅が
変えられれば、目的外の部位のエネルギースペクトルの
ノイズが入ることはなくなる。

【００２０】上記においては、視野スリットのスリット
長手方向が、前記電子分光器のエネルギー分散方向と、
ほぼ直交していることが好ましいことは言うまでもな
い。

【００２１】第１の発明において、画像検出装置ｘ，ｙ
の２軸からなる２次元配置された受光素子群からなり、
かつ前記電子分光器のエネルギー分散方向と、前記受光
素子群のｘ軸またはｙ軸のいずれかがほぼ一致している
ことが好ましい。

【００２２】受光素子群の受けた電子線の強度を定量化
し、二次元のグラフとして表示させるような場合には、
受光素子群のｘ軸またはｙ軸のいずれかとエネルギー分
散方向が一致していた方が、表示プロセスが簡単にな
る。これが一致していないと、グラフ化する場合に何ら
かの数値計算をして、補正する必要が出てくるからであ
る。

【００２３】また、本発明の第２の発明によれば、電子
銃と、電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ
群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群
と、結像された画像を検出する画像検出器とを、備えた
透過型電子顕微鏡装置において、前記試料と前記画像検
出器との間に、電子線の有するエネルギー量により、該
電子線を分光する電子分光器を備え、かつ該電子分光器
と前記画像検出器の間に、分光された該電子線を、直交
する２軸で収束位置を異ならせるレンズを備えることを
特徴とする透過型電子顕微鏡が提供される。

【００２４】本発明の第１の発明を実現する具体的手段
の一つがこれである。

【００２５】電子分光器は、通常のものを用い、電子分
光器の後に電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネ
ルギー分散方向と直交する方向での、分光された電子線
の収束位置が異なるように、例えば図４に示したような
円筒レンズを設けることによって、第一の発明に示す構
成が得られる。第２の発明のポイントは電子分光器の後
に、電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー
分散方向と直交する方向での、分光された電子線の収束
位置が異なるような機構を設けることにある。従って、
レンズという用語を用いてはいるが、この用語が持つ意
味に限定されるわけではない。

【００２６】第２の発明において、レンズが多極子レン
ズであることが好ましい。多極子レンズとは、磁場また
は電場を発生させる極子が４個，６個，８個というよう
に偶数個対向して置かれた電子線収束機構である。図８
に４極子レンズの例を示す。多極子レンズは、各極子に
かける磁場あるいは電場の大きさにより電子の収束のさ
れかた、すなわち焦点位置を変えることができるので、
電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散
方向と直交する方向での、分光された電子線の収束位置
が異なるようにして、エネルギースペクトルを分析し、
その後試料像を観察するために、収束位置を同じにする
ということが瞬時に行える。

【００２７】また、本発明の第３の発明によれば、電子
銃と、電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ
群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群
と、結像された画像を検出する画像検出器とを、備えた
透過型電子顕微鏡装置において、前記試料と前記画像検
出器との間に、電子線の有するエネルギー量により、該
電子線を分光する電子分光器を備え、かつ該電子分光器
が、該電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギ
ー分散方向と直交する方向で収束位置が異なるように設
計されていることを特徴とする透過型電子顕微鏡が提供
される。

【００２８】第１の発明を実現するための具体的な方法
の例を示したのが第３の発明である。この場合は、第２
の発明と異なり、電子分光器自体がエネルギー分散方向
と、該エネルギー分散方向と直交する方向で収束位置が
異なるように設計されていることに特徴がある。この構
成の場合は、いままでの透過型電子顕微鏡の電子分光器
のみを交換すれば本発明の第１の発明の効果が得られ
る。すなわち、最も簡便に本発明の効果が得られるとい
う特徴がある。

【００２９】本発明の第４の発明によれば、電子銃と、
電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ群と、
試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、結像
された画像を検出する画像検出器とを、備えた透過型電
子顕微鏡用の電子分光器において、前記電子分光器が該
電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散
方向と直交する方向で収束位置が異なるように設計され
ていることを特徴とする電子分光器が提供される。

【００３０】本発明の第５の発明によれば、電子銃と、
電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ群と、
試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、結像
された画像を検出する画像検出器と、前記試料と前記電
子線を結像させるレンズ群との間に、電子線の有するエ
ネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備
えた透過型電子顕微鏡用のエネルギースペクトル分析装
置において、前記分析装置が、前記試料と前記画像検出
器の間に、分光された該電子線を、直交する２軸で収束
位置を異ならせるレンズを備えることを特徴とするエネ
ルギースペクトル分析装置が提供される。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明において、電子分光器は試
料から出射した電子を、その電子が持つエネルギーによ
り異なる位置に結像し、エネルギースペクトルを形成す
る。視野スリットは、観察している像をスリット状に選
択する。この際、当該視野スリットはエネルギー分散方
向と垂直になっていることから、エネルギースペクトル
面上では、ｘ軸がエネルギー軸，ｙ軸がスリットで選択
された像の軸からなる２次元のエネルギースペクトルが
得られる。２次元の画像検出器によりその２次元のエネ
ルギースペクトルが検出される。

【００３２】本発明では、異なる位置のエネルギースペ
クトルを一度に２次元の画像検出器で計測できることか
ら、計測時間を大幅に短縮できる。かつ計測が短時間で
終了することから、電子の加速電圧等のドリフトの影響
や計測中の外乱の影響の少ない計測が可能となり、実効
的にエネルギー分解能が向上する。

【００３３】（実施例１）図１は本発明の全体図を示し
たものである。

【００３４】電子銃１より出射した電子線２は、収束レ
ンズ系３により収束された後、試料４の観察したい領域
に入射する。試料４を透過した電子線は、対物レンズ５
および中間レンズ系６により拡大される。その結果、電
子分光器１０の物点７の位置に中間レンズ系のクロスオ
ーバーが形成され、同電子分光器の入射像面８に電子顕
微鏡像もしくは電子回折図形が形成される。ここで入射
像面８の位置に挿入された視野スリット９により入射像
面の任意の場所をスリット状に選択する。視野スリット
９により選択された領域の長手方向をｙ軸とする。選択
された領域は、電子分光器１０によりｘ軸方向にエネル
ギーの差により異なる偏向作用を受ける。その結果スペ
クトル面１２においては、ｘ軸方向にエネルギースペク
トル（透過した電子線のエネルギー量に対する電子線量
のスペクトル）が形成される。その際ｙ軸方向には入射
像面８で視野スリット９によりｙ軸方向に短冊状に選択
されたおのおのの位置が相当するため、２次元的なエネ
ルギースペクトルとなっている。投影レンズ系１３によ
り、スペクトル面１２の位置に形成された２次元のエネ
ルギースペクトルは画像検出器１４に投影され、前記２
次元のエネルギースペクトルは２次元的に検出される。

【００３５】ここで、視野スリット９の位置や幅を変化
させることにより、観察視野内の任意の場所や、幅のス
ペクトルを観察することができる。また、画像検出器１
４のｘｙ軸を電子分光器のｘｙ軸と一致させることによ
り、データ解析が容易になる。また、本発明において、
電子分光器１０は特にその方式には制限がなく、従来良
く用いられている磁場セクター型をはじめとして、ウイ
ーンフィルター型などを用いても良い。

【００３６】図２は、本発明による計測の手順を示した
図である。まず観察する領域の電子顕微鏡像(ａ)より目
的とする部分を視野選択スリット９を用いて選択する
(ｂ)。この時視野選択スリット９によって選択された領
域を上から領域ａ，ｂ，…，ｉとする。次に電子分光器
１０によって、位置ｘ方向がエネルギー量に相当する２
次元的なスペクトルを取得する(ｃ)。この時、領域ａ，
ｂ，…，ｉのスペクトルは図で示した様に異なる位置に
形成される。さらに、取得した２次元的なスペクトルを
図に示すように短冊状の領域毎に強度を検出することに
より、領域ａ，ｂ，…，ｉのスペクトルを分離して計測
できる。

【００３７】本発明により、異なる位置からのエネルギ
ースペクトルを、同時に２次元的なエネルギースペクト
ルとして計測することができる。これにより次の利点が
ある。

【００３８】まず、異なる位置の多点計測が同時に済む
ことから、計測時間が大きく短縮される。例えば、１０
０点の計測点のスペクトルを取得する場合、微細に収束
した電子線の場合には、一点の計測に数十秒以上必要な
場合も多く、１００点以上の計測は計測時間が長くなっ
てしまい困難であった。一方本発明では計測点は画像検
出器の画素サイズで決まることから、計測点を増やすこ
とに関する問題点は少ない。加えて、電子線を１ナノメ
ートルオーダーの極微小径に収束する場合には、入射す
る電子量は輝度の高い電界放出型電子銃を用いても１ｎ
Ａ程度であるが、本発明の場合には電子線を微細に収束
する必要がないため、入射電流量をその数倍以上にする
ことができる。

【００３９】また、従来は異なる時間に計測したエネル
ギースペクトル同志を比較する際には、エネルギーのド
リフトや外乱磁場（電場），電子分光器の不安定性など
により発生したエネルギースペクトルのエネルギーのズ
レが問題になっていた。本発明によりそれらの影響がな
くなることから、異なる位置のエネルギースペクトルの
微細構造の変化や僅かなエネルギーシフトを詳細に議論
することが可能となり、実効的なエネルギー分解能が向
上する。

【００４０】図３に(ａ)本発明の概念を詳細に説明する
図および計測される情報(ｂ)と従来方式の概念図(ｃ)お
よび計測される情報(ｄ)を示した。図３(ａ)では視野ス
リットを色消し像面に入れている。スリットにより選択
された領域のスペクトルが、ｘフォーカスに形成され
る。ここにおいてｙ収束面が異なっていることから、ｘ
収束面すなわちスペクトル面上でのｙ方向は、ｙ位置の
情報を持っている。したがって、図３(ｂ)に示すように
スペクトル面上では、ｙ方向は位置で、ｘ方向にはエネ
ルギースペクトルとなる、２次元スペクトルが得られ
る。

【００４１】図２(ｃ)は従来法を示したものである。従
来は色消し像面もしくは入射像面に視野スリットを入射
することは無かったことから、観察領域全体のエネルギ
ースペクトルが一つのスペクトルとして計測されてい
た。また、従来法の構成に視野スリットのみを加えて
も、スペクトル面上ではｙ方向も収束されていることか
ら、ｙ方向に位置の情報は伝達されることが無いため、
図３(ｂ)で示したような２次元的なエネルギースペクト
ルは得られない。

【００４２】図４は他の実施例を示したものである。こ
こでは従来法（例えば図３(ｃ)）と同じ特性を持つ、電
子分光器を用いている。したがって、そのままではｘ収
束面とｙ収束面との位置が一致しているため、目的とす
る２次元エネルギースペクトルは得られない。しかし、
従来法に加え、色消し像面１１に円筒型レンズ１６を組
み合わせている。円筒型レンズはｘ方向とｙ方向に異な
る収束作用を起こすことから、ｘ方向とｙ方向の焦点距
離が異なることになり、実効的に図３(ａ)記載の電子顕
微鏡のように、ｘ収束面とｙ収束面がことなる位置に形
成される。その結果、画像検出器では２次元のエネルギ
ースペクトルを計測できる。ここにおいて、円筒レンズ
の位置を色消し像面にすることによりエネルギーフィル
ター像の像の歪を大きく変えることなく、ｘフォーカス
およびｙフォーカスの位置を調整することができる。

【００４３】図５は他の実施例を示したものである。図
１記載の構成に、新たに偏向手段および当該偏向手段と
前記画像検出器を制御する制御装置とが付加されてい
る。偏向手段は電子分光器の物点の位置を変化させない
ようにしながら、入射像面の位置をシフトするように動
作する。その動作と画像検出器による２次元スペクトル
とを同期させて検出するように、前記制御装置により制
御する。その結果、２次元スペクトルを観察領域内すべ
てで得ることができる。

【００４４】（実施例２）シリコン単結晶基板上に、二
酸化珪素膜(ＳｉＯ₂），窒化珪素膜(Ｓｉ₃Ｎ₄）,酸窒化
珪素膜（ＳｉＯ_xＮ_y）をスパッタリング法により積層し
た試料の断面を透過型電子顕微鏡で観察した。

【００４５】図６(ａ)はＴＥＭ像を示している。試料の
材質の違いによりＴＥＭ像の濃淡が異なるため、各層が
認識できる。また図には視野制限スリットにより選択し
た領域をも示している。この場合は、試料の深さ方向を
同時に分析しようとしている。

【００４６】図６(ｂ)は、このように選択された視野の
２次元のエネルギースペクトルを示す。横軸は電子の持
つエネルギー（エネルギーロス量）を示し、縦軸は試料
の深さ方向の分布を示す。なお、縦軸の分布の幅は、電
子分光器あるいは円筒型レンズを調整することにより任
意の幅に調整が可能である。

【００４７】２次元のエネルギースペクトルで明るい部
分は電子が多く観察されているところである。２次元の
エネルギースペクトルを詳細に観察すると、位置が変わ
るにつれて２次元のスペクトルのバンド状に光っている
位置がわずかに左右に変化していることがわかる。この
変化が化学結合状態の変化を意味するケミカルシフトで
ある。

【００４８】図７は図６の試料の２次元スペクトルから
電子の強度をグラフ化したスペクトルを示している。図
７(ａ)に示す各層に対応するエネルギースペクトルを図
７（ｂ）に示している。このようにグラフ化するため
に、ＣＣＤにより明るさの違いを定量化し、それをコン
ピュータ処理したものである。このようにすると２次元
のスペクトルで見られたケミカルシフトの量を正確に評
価できる。一般に観察の対象になるケミカルシフトは数
電子ボルト（ｅＶ）しかなく、入射電子の加速電圧（２
００ｋＶ)の１／100,000と極わずかである。そのため従
来手法では、ケミカルシフト量の絶対値を計測すること
は困難であったのに対し、本発明によればその値を極め
て正確に(例えば０.１Ｖの単位まで）計測することがで
きる。

【００４９】

【発明の効果】本発明の第１の発明によれば、試料の異
なる位置のエネルギースペクトルを同時に観察すること
により、電子線加速電圧のドリフト，電場，磁場による
外乱等による影響がなくなるので、試料の化学変化に起
因する微妙なケミカルシフト分のエネルギースペクトル
変動が観察可能になる。

【００５０】また、本発明の第２の発明によれば、電子
分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向
と直交する方向での、分光された電子線の収束位置を比
較的自由に変化させることができるので、エネルギース
ペクトルを分析し、その後試料像を観察するために、収
束位置を同じにするということが瞬時に行える。

【００５１】本発明の第３の発明によれば、いままでの
透過型電子顕微鏡の電子分光器のみを交換すれば本発明
の第１の発明の効果が得られる。すなわち、最も簡便に
本発明の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体図。

【図２】本発明による計測の手順を示した図。

【図３】本発明の詳細な説明と従来例との比較を示した
図。

【図４】本発明の他の実施例。

【図５】本発明の他の実施例。

【図６】本発明で得られるエネルギースペクトルの２次
元表示。

【図７】本発明で得られるエネルギースペクトルのグラ
フ表示。

【図８】多極子レンズの一例である４極子レンズの構
成。

【符号の説明】

１…電子銃、２…電子線、３…収束レンズ系、４…試
料、５…対物レンズ、６…中間レンズ系、７…電子分光
器の物点、８…電子分光器に対する入射像面、９…視野
スリット、１０…電子分光器、１１…色消し像面、１２
…スペクトル面、１３…投影レンズ系、１４…画像検出
器、１５…電子分光器のｙ方向の収束面、１６…円筒レ
ンズ、１７，１８…偏向手段、１９…偏向手段および画
像検出器の制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷口佳史茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者砂子沢成人茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子銃と、電子銃から放射された電子線を
収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像
させるレンズ群と、結像された画像を検出する画像検出
器とを、備えた透過型電子顕微鏡装置において、前記試料と前記画像検出器との間に、電子線の有するエ
ネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備
え、かつ分光された該電子線の、該電子分光器のエネルギー
分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向での、分光された
電子線の収束位置が異なっていることを特徴とする透過
型電子顕微鏡。
【請求項２】請求項１記載の透過型電子顕微鏡におい
て、前記電子銃から放射された電子線を、前記電子分光器の
エネルギー分散方向が短く、該エネルギー分散方向と直
交する方向が、長い形状の電子線形状に収束させるレン
ズ群を有することを特徴とする透過型電子顕微鏡。
【請求項３】請求項１記載の透過型電子顕微鏡におい
て、前記電子分光器の入射像面に相当する位置に、視野スリ
ットが設けられていることを特徴とする透過型電子顕微
鏡。
【請求項４】請求項３記載の視野スリットが、スリットの方向、及び幅を変化させ得る機構を備えるこ
とを特徴とする透過型電子顕微鏡。
【請求項５】請求項３記載の視野スリットのスリット長
手方向が、前記電子分光器のエネルギー分散方向と、ほ
ぼ直交していることを特徴とする透過型電子顕微鏡。
【請求項６】請求項１記載の画像検出装置がｘ，ｙの２
軸からなる２次元配置された受光素子群からなり、かつ
前記電子分光器のエネルギー分散方向と、前記受光素子
群のｘ軸またはｙ軸のいずれかがほぼ一致していること
を特徴とする透過型電子顕微鏡。
【請求項７】電子銃と、電子銃から放射された電子線を
収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像
させるレンズ群と、結像された試料像を検出する画像検
出器とを、備えた透過型電子顕微鏡装置において、前記試料と前記画像検出器との間に、電子線の有するエ
ネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備
え、かつ前記試料と前記画像検出器の間に、分光された該電
子線を、直交する２軸で収束位置を異ならせるレンズを
備えることを特徴とする透過型電子顕微鏡。
【請求項８】請求項７記載のレンズが多極子レンズであ
ることを特徴とする透過型電子顕微鏡。
【請求項９】電子銃と、電子銃から放射された電子線を
収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像
させるレンズ群と、結像された画像を検出する画像検出
器とを、備えた透過型電子顕微鏡装置において、前記試料と前記画像検出器との間に、電子線の有するエ
ネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備
え、かつ該電子分光器が、該電子分光器のエネルギー分散方
向と、該エネルギー分散方向と直交する方向で収束位置
が異なるように設計されていることを特徴とする透過型
電子顕微鏡。
【請求項１０】電子銃と、電子銃から放射された電子線
を収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結
像させるレンズ群と、結像された画像を検出する画像検
出器とを、備えた透過型電子顕微鏡用の電子分光器にお
いて、前記電子分光器が該電子分光器のエネルギー分散方向
と、該エネルギー分散方向と直交する方向で収束位置が
異なるように設計されていることを特徴とする電子分光
器。
【請求項１１】電子銃と、電子銃から放射された電子線
を収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結
像させるレンズ群と、結像された画像を検出する画像検
出器と、前記試料と前記画像検出器との間に、電子線の
有するエネルギー量により、該電子線を分光する電子分
光器を備えた透過型電子顕微鏡用のエネルギースペクト
ル分析装置において、前記分析装置が、前記電子分光器と前記画像検出器の間
に、分光された該電子線を、直交する２軸で収束位置を
異ならせるレンズを備えることを特徴とするエネルギー
スペクトル分析装置。