JPH1116531A - 二次電子検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】最適な状態で二次電子を捉えることができると
ともに、低コストで製造できる二次電子検出器を提供す
ることを目的としている。 【解決手段】一端部４２ｃ側から基端部４２ｄ側に光信
号を案内可能なアクリル材で形成され、一端部４２ｃ側
は試料室６０内側に向けて配置されるとともに、基端部
４２ｄ側が試料室壁面６１に固定治具４１を介して取り
付けられたケーシング４２と、ケーシング４２の一端部
４２ｃ側に配置され入射した二次電子を光信号に変換す
るシンチレータ４６と、ケーシング４２の基端部４２ｄ
側に配置され入力された光信号を電気信号に変換する光
電子増倍管４４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型電子顕微鏡
に用いられる二次電子検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子線を利用した形状観察装置
として、走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）が代表的に扱われ
ている。この走査形電子顕微鏡は、透過形電子顕微鏡
（ＴＥＭ）のように、透過電子を用いて材料の内部組織
を、高い分解能で観察することはできないが、試料の表
面構造を立体的に、かつ細かいところまで観察できる特
性を備えている。

【０００３】このような走査形電子顕微鏡は、以下のよ
うな構成からなっている。すなわち、減圧された試料室
内において、電子源である電子銃から出た熱電子は加速
レンズで１〜３０ｋＶ程度の高電圧で加速され、４０μ
m 程度のスポットとなるよう収束される。

【０００４】この電子線は、偏向コイルで一旦焦点を結
ぶように偏向され、さらに対物レンズを通って被観察対
象物の表面上に再び焦点を結ぶ。このときのスポット径
は、数ｎm となる。

【０００５】被観察対象物の表面に入射した電子線は、
この被観察対象物を構成する物質中に存在している電子
にエネルギを供与することとなり、被観察対象物から電
子が外に飛び出す。

【０００６】このようにして飛び出た電子が二次電子で
あり、その発生領域は入射してきた電子線の拡散領域と
ほぼ同じ広がりを持つ。そして、被観察対象物内部から
脱出する二次電子のエネルギはごく低く、表面から１０
ｎm 以内で発生した二次電子が二次電子検出器で検出さ
れる。

【０００７】二次電子検出器は、二次電子の量を検出
し、その検出量信号がディスプレイに表示される。すな
わち、被観察対象物の表面から１０ｎm 以内で発生した
二次電子だけが、試料から放出されて結像としての働き
をなす。

【０００８】図２は、このような二次電子検出器１０の
構成を示す図である。なお、図２中３０は試料室、３１
は壁部を示している。二次電子検出器１０は、壁部３１
に固定され真空ポートを形成するケーシング１１を備え
ている。ケーシング１１内には光電子増倍管用ソケット
１２が取り付けられており、この光電子増倍管用ソケッ
ト１２には入射した光を電気信号に変換する光電子増倍
管１３が取り付けられている。なお、図２中１４、１５
はＯリングを示しており、試料室３０を気密に保ってい
る。

【０００９】光電子増倍管１３にはアクリル材製のライ
トガイド１６の基端側が接している。また、ライトガイ
ド１６の先端側には二次電子を光に変換するシンチレー
タ１７が取り付けられている。

【００１０】ライトガイド１６を囲む位置には外側収束
電極１８、ライトガイド１６の先端側には内側収束電極
１９が取り付けられており、二次電子をシンチレータ１
７表面に取り込む機能を有している。

【００１１】ケーシング１１の図２中右端には光電子増
倍管ソケット１２に接続された前置増幅器基板２０が取
り付けられており、信号線２１を介して外部制御装置
（不図示）に接続されている。

【００１２】このように構成された二次電子検出器１０
では、試料表面で発生した二次電子を外側収束電極１８
及び内側収束電極１９によってシンチレータ１７表面に
取り込む。シンチレータ１７では二次電子が光に変換さ
れ、その光はライトガイド１６により光電子増倍管１３
に案内される。光は光電子増倍管１３において電気信号
に変換され、前置増幅器基板２０及び信号線２１を介し
て外部制御装置に入力される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の二
次電子検出器にあっては次のような問題があった。すな
わち、気密を維持するためＯリング１４，１５等のシー
リング部材が必要となり、部品点数の増大、工程数の増
加に伴って製造コストが高くなるという問題があった。

【００１４】また、ライトガイド１６の先端側は試料に
近づける必要があるため、試料室２０が大きい場合には
ライトガイド１６を長いものとする必要があり、さらに
製造コストが増大する虞があった。

【００１５】さらに、二次電子の検出効率を高めるため
には、一般に二次電子検出器１０を試料に対して斜めに
配置するとともに、試料室２０のスペースを広げる必要
があるが、この場合においてもケーシング１１の壁部３
１の取付加工が困難となり、製造コストが増大する。

【００１６】一方、最適な状態で二次電子を捉えること
ができるように、シンチレータ１７の位置・向き等を変
えることができるようにする場合には、壁部３１に複雑
な取付機構を介してケーシング１１を取り付ける必要が
ある。そこで本発明は、最適な状態で二次電子を捉える
ことができるとともに、低コストで製造できる二次電子
検出器を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は、気密に保たれた試料室内に
配置され、電子線が照射された試料表面から飛び出した
二次電子の量を検出する二次電子検出器において、その
一端側から基端側に光信号を案内可能な部材で形成さ
れ、上記一端側は上記試料室内側に向けて配置されると
ともに、上記基端側が上記試料室壁面に自在継手を介し
て取り付けられたケーシングと、このケーシングの上記
一端側に配置され入射した上記二次電子を光信号に変換
するシンチレータと、上記ケーシングの上記基端側に配
置され入力された光信号を電気信号に変換する光電子増
倍管とを備えるようにした。

【００１８】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。すなわち、ケーシングは基端側が試料室壁面に
自在継手を介して取り付けられているため、シンチレー
タが配置されている一端側を最適な向き・位置に設定で
きる。また、光電子増倍管を収容するケーシングを光信
号を案内可能な部材で形成することにより、シンチレー
タからの光信号を一端側から基端側に案内できる。この
ため、部材の点数を減らすことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態に係
る二次電子検出器４０の縦断面図である。なお、図１中
６０は試料室、６１は壁部を示している。二次電子検出
器４０は、壁部６１に２段の固定治具４１ａ，４１ｂを
備えた固定治具４１を介して取り付けられた透明で、か
つ絶縁性を有するアクリル材製のケーシング４２を備え
ている。ケーシング４２は図１中右側に位置する大径部
４２ａと図１中左側に位置する小径部４２ｂとを備え、
大径部４２ａの中心部には中空部４３が形成されてい
る。中空部４３には、光電子増倍管４４及びこの光電子
増倍管４４が接続された光電子増倍管用ソケット４５が
収容されている。

【００２０】ケーシング４２の図１中左端の一端部４２
ｃにはシンチレータ４６が取り付けられている。また、
図１中４７はシンチレータ４６及びケーシング４２の一
端部４２ｃの外周に取り付けられた内側集束電極、４８
はケーシング４２に取り付けられた円筒状の外側集束電
極を示している。これら内側集束電極４７及び外側集束
電極４８の配線は図示していない。

【００２１】一方、ケーシング４２の図１中右端の基端
部４２ｄには前置増幅器基板５０が取り付けられてい
る。この前置増幅器基板５０は信号線５１を介して壁部
６１に取り付けられた接続端子５２に接続されている。
さらに接続端子５２は試料室６０外の外部制御装置（不
図示）に接続されている。

【００２２】このように構成された二次電子検出器４０
では、予め固定治具４１を操作してシンチレータ４６が
二次電子を取り込むのに最適な方向となるようにケーシ
ング４２を向ける。

【００２３】最適な方向試料表面で発生した二次電子を
内側集束電極４７及び外側集束電極４８によってシンチ
レータ４６表面に取り込む。シンチレータ４６では二次
電子が光信号に変換され、その光信号はケーシング４２
の小径部４２ｂに案内されて光電子増倍管４４に入射す
る。光信号は光電子増倍管４４において電気信号に変換
され、光電子増倍管用ソケット４５、前置増幅器基板５
０、信号線５１、接続端子５２を介して外部制御装置に
入力される。

【００２４】上述したように本実施の形態では、ケーシ
ング４２の基端部が試料室壁面に自在継手４１ａ，４１
ｂを有する固定治具４１を介して取り付けられているた
め、シンチレータ４６の向き、位置を二次電子を検出す
るのに最適なものに設定できる。また、光電子増倍管４
４を収容するケーシング４２を光信号を案内可能なアク
リル材製の部材で形成したので、シンチレータ４６から
の光信号を光電子増倍管４４に案内できる。このため、
部品の点数を減らすことができ、製造コストを引下げる
ことができる。

【００２５】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されるものではない。すなわち上記実施の形態では、光
信号を案内可能な部材としてアクリルを用いているが、
ガラス、塩ビ、透明性の結晶材料など、絶縁性と透明性
を有するその他の部材を用いてもよい。また、光電子増
倍管用ソケット４５は必ずしも用いなくてもよい。さら
に、固定治具４１として２段の自在継手を有するものを
用いたが、２段のものに限られない。このほか本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿
論である。また、この自在継手の角度を壁部６１の外部
より制御する構造も可能である。

【００２６】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、ケ
ーシングは基端側が試料室壁面に自在継手を介して取り
付けられているため、シンチレータが配置されている一
端側を最適な向き・位置に設定できる。また、光電子増
倍管を収容するケーシングを光信号を案内可能な部材で
形成することにより、シンチレータからの光信号を一端
側から基端側に案内できる。このため、部材の点数を減
らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を内視鏡装置に適用した一実施の形態の
斜視図。

【図２】同装置に組込まれた操縦装置の斜視図。

【符号の説明】

４０…二次電子検出器 ４１…固定治具 ４１ａ，４１ｂ…自在継手 ４２…ケーシング ４４…光電子増倍管 ４６…シンチレータ ６０…試料室 ６１…壁部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 正和 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式 会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 赤間 善昭 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式 会社東芝生産技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気密に保たれた試料室内に配置され、電子
   線が照射された試料表面から飛び出した二次電子の量を
   検出する二次電子検出器において、 その一端側から基端側に光信号を案内可能な材料で形成
   され、上記一端側は上記試料室内側に向けて配置される
   とともに、上記基端側が上記試料室壁面に自在継手を介
   して取り付けられたケーシングと、 このケーシングの上記一端側に配置され入射した上記二
   次電子を光信号に変換するシンチレータと、 上記ケーシングの上記基端側に配置され入力された光信
   号を電気信号に変換する光電子増倍管とを備えているこ
   とを特徴とする二次電子検出器。