JPH11176367A - 電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電界放出型電子銃を備える電子顕微鏡による
像観察時に、像の明るさを一定に保つ。 【解決手段】 電界放出型電子銃の仮想光源の位置１ｂ
を一定に保つような第一引出電圧Ｖ１と第二引出電圧Ｖ
２の組み合わせを予め求めて静電レンズ制御手段１４に
記憶しておく。電子顕微鏡像の明るさを変えるために第
一引出電圧Ｖ１を変化させたとき、静電レンズ制御手段
１４は、それに対応して第二引出電圧Ｖ２も変化させ
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、電界放出型の電子
銃を備える電子顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子顕微鏡は、電子銃から放出された電
子線を細く絞って試料に照射し、試料と相互作用した透
過電子、試料から放出される２次電子、反射電子、カソ
ードルミネッセンス、Ｘ線、オージェ電子、あるいは試
料吸収電流などの信号を検出して試料の分析、観察、検
査等を行う装置である。電子銃の陰極としては、熱電子
放出型のタングステンフィラメント、タングステンフィ
ラメントに比較して高輝度で照射角度を小さくできるほ
う化ランタン（ＬａＢ₆）型フィラメント、タングステ
ンやジルコニウムなどの材料からなる電界放出型フィラ
メント等がある。

【０００３】この中で、電界放出型フィラメント（ＦＥ
チップ）を用いた電界放出型電子銃は、通常、第一引出
電極と第二引出電極の２つの陽極を有し、引出電極から
印加された電界によってＦＥチップから放出された電子
は第一引出電極と第二引出電極によって形成される静電
レンズの作用で細く絞られるため、電子源の大きさが極
めて小さいにもかかわらず高い輝度を得ることができ、
高分解観察用に用いられる。電界放出型電子銃を用いた
電子顕微鏡による像観察では、電子源から放出される電
子電流量が低下すると試料に入射する電子電流が減少し
て像が暗くなるため、必要に応じて第一引出電圧を上げ
てＦＥチップから放出される電子電流量を増加し、さら
に第二引出電圧を制御して、第二引出電圧と第一引出電
圧の比で決まる静電レンズの強さを一定に保ち、像の明
るさを回復している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電界放出型の電子銃で
は、ＦＥチップの状態により時間とともにＦＥチップか
ら放出される電子電流量が減少してしまため、観察中の
像が次第に暗くなる。そこで従来においては、前述のよ
うに、必要に応じて第一引出電圧を上昇して電子電流量
を所望の電流値まで増し、その後、第二引出電圧を、第
二引出電圧と第一引出電圧の比が第一引出電圧変更前と
同一になるように制御して、像の明るさを回復してい
た。また、時間とともに電子源からの放出電流量の変動
幅が小さくなるため、電子顕微鏡を使用する前にＦＥチ
ップに強めの電流を流すことでＦＥチップ表面に付着し
たガス等を除去してチップを清浄な状態に戻すフラッシ
ング動作を行い、電子源を安定化する処理を行ってい
た。

【０００５】しかし、引出電圧を大きくすると、電子源
（ＦＥチップ）から電子が放出される領域が大きくな
り、見かけ上電子源を静電レンズに近づけるのと等価に
なり、加速電極により加速された電子線を制限する絞り
位置で電子線が広がってしまう。広がった電子線は絞り
によってカットされる。そして、第一引出電圧を上昇し
て電子電流量を所定の電流値まで増す場合、通常は電子
源からの放出電流を検出し、その電流値が一定に保たれ
るように制御するため、前述のように広がった分の電子
線が絞りによってカットされると、試料の同じ領域を照
射する電子線量が減少するため像が暗くなってしまって
元通りの明るさにならなかった。

【０００６】従来の電界放出型電子銃を備える電子顕微
鏡が有する上記問題点について、電子顕微鏡を模式的に
示す図１及び図２を用いて説明する。図１において、第
一引出電極２ａにより電子源１ａから引き出された電子
線３は、電子線の軸４に沿って第一引出電極２ａ及び第
二引出電極２ｂよりなる静電レンズ２に入射し、静電レ
ンズ２により仮想光源１ｂの位置が決まる。第一引出電
極２ａは第一引出電源６により電圧印加され、第二引出
電極２ｂは第二引出電源７により電圧印加される。電子
線３は静電レンズ２を通過後、再び電子線の軸４に沿っ
て加速電源８により電圧印加される加速電極５に入射し
て加速される。その後、電子線３は加速電極５の後方に
位置する絞り９によって電子線量を制限されて、試料１
０に入射する。電子源１ａからの電子線放出量は、電子
源１ａに接続された電流計１７によりモニターされてい
る。

【０００７】電子源１ａからの電子線放出量が少なくな
って像が暗くなると、第一引出電源６を制御して、電流
計１７で測定される電子源１ａからの電子線の放出量を
像が暗くなる前と等しくする。また、第二引出電源７を
制御して、第一引出電圧Ｖ１と第二引出電圧Ｖ２との比
Ｒ（Ｒ＝Ｖ２／Ｖ１）を第一引出電圧Ｖ１の変化前と等
しく保つ。このとき、図２に示すように、第一引出電圧
Ｖ１が大きくなるため電子源１ａより電子線を放出する
領域が大きくなり、電子線３ａと電子線の軸４のなす角
が大きくなって、仮想光源位置は従前の位置１ｂから電
子源１ａにより近い新たな仮想光源位置１ｃとなる。そ
して、電流計１７で測定される電子線放出量は一定であ
るのに、絞り９でカットされる電子線量が増加するた
め、像は暗くなる。

【０００８】また、電界放出型電子銃の静電レンズ系す
なわち第一引出電極と第二引出電極の軸を電子源及び電
子線の偏向系を制御して調整していた。しかし、実際の
電極形状が理想的でないため、第一引出電圧Ｖ１と第二
引出電圧Ｖ２の比Ｒを変更すると静電レンズ系の軸が変
化してしまい、電子線の軸が変わってしまうことがあっ
た。

【０００９】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、像の明るさを一定に保つこと、
また、電子レンズ系の強さを変化したときでも電子線の
軸を一定に保つことのできる電界放出型の電子銃を備え
る電子顕微鏡を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明においては、電界
放出型電子銃の仮想光源の位置を一定に保つような第一
引出電圧Ｖ１と第二引出電圧Ｖ２の組み合わせを予め求
めて記憶しておき、電子顕微鏡像の明るさを変えるため
に第一引出電圧Ｖ１を変化させたとき、それに対応して
第二引出電圧Ｖ２も変化させることにより前記目的を達
成する。また、静電レンズ系のレンズ強さに対応して電
子線の軸の変化を打ち消すために必要な電子線偏向系に
よる電子線の偏向量を予め求めて記憶しておき、静電レ
ンズ系の強さを変えたとき、それに応じて電子線の偏向
量も変化させることにより前記目的を達成する。

【００１１】すなわち、本発明は、電子源と、電子源か
ら電子を引き出すための引出電極と、引き出した電子線
を収束させる静電レンズ系と、引き出した電子線を加速
する加速電極と、加速電極により加速された電子線を制
限する絞りとを含む電子顕微鏡において、静電レンズ系
のレンズ強さを引出電極の引出電圧に対応して予め記憶
した強さに制御する制御手段を備えることを特徴とす
る。

【００１２】また、本発明は、電子源と、電子源から電
子を引き出すための引出電極と、引き出した電子線を収
束させる静電レンズ系と、引き出した電子線を加速する
加速電極と、加速電極により加速された電子線を制限す
る絞りとを含む電子顕微鏡において、電子源から放出さ
れる放出電流が所定値となるように引出電極の引出電圧
を制御する手段と、静電レンズ系のレンズ強さを引き出
し電極の引出電圧に対応して予め記憶した強さに制御す
る制御手段とを備えることを特徴とする。

【００１３】電子顕微鏡像が暗くなったとき、電子源か
らの放出電流を増すために第一引出電極の印加電圧を高
めると、それまで電子源（ＦＥチップ）先端の小さな領
域だけ強電界となり電子を放出していたのが、より大き
な領域で強電界となり電子を放出するようになる。これ
により電子線が電子源から放出される角度が大きくな
り、仮想光源の位置が静電レンズ系に近づいたのと等価
になる。このとき、第一引出電圧Ｖ１と第二引出電圧Ｖ
２の比Ｒ（＝Ｖ２／Ｖ１）を、第一引出電極変化前と同
じに保つと、電子線制限用の絞り位置で広がった電子線
がカットされてしまう。このため、電子源から引き出さ
れている電子線量は一定に保たれるが、絞りの後方では
第一引出電圧Ｖ１の大きさによって像の明るさが変化し
てしまうことになる。

【００１４】ここで、第二引出電圧Ｖ２の大きさをＲ×
Ｖ１より大きくしていくと静電レンズの強度が増してい
き、ある第二引出電圧で仮想光源の位置が第一引出電圧
Ｖ１を変化する前と同じになる。したがって、第一引出
電圧Ｖ１の大きさに応じて、前記比Ｒ（静電レンズの強
さ）を変化させ第二引出電圧Ｖ２を制御することで、仮
想光源の位置を一定に保つことが可能になる。この仮想
光源の位置を一定に保つための第二引出電圧Ｖ２値を静
電レンズ制御手段中の記憶手段に記憶し、第一引出電圧
Ｖ１を変化させた時、その第一引出電圧に対応した第二
引出電圧Ｖ２値に設定することで、試料に入射する電子
線量を一定に保つこと、すなわち像の明るさを一定に保
つことが可能となる。

【００１５】また、本発明は、電子源と、電子源から電
子を引き出すための引出電極と、引き出した電子線を収
束させる静電レンズ系と、引き出した電子線を加速する
加速電極と、加速電極により加速された電子線を制限す
る絞りとを含む電子顕微鏡において、試料に入射する電
子線の量を検出する検出手段と、検出手段の出力にリン
クして引出電極の引出電圧及び静電レンズ系の強さを制
御する制御手段を備えることを特徴とする。

【００１６】第一引出電圧Ｖ１及び第二引出電圧Ｖ２
は、電子源からの放出電子線量を変化させるとともに静
電レンズの強さを変化させて試料に入射するプローブ電
流を一定にし、像の明るさを一定に保つように、試料に
入射する電子電流量を検出する電流計の出力にリンクし
て変化させる。このとき、第一引出電圧Ｖ１の大きさに
応じて、仮想光源の位置を一定に保つための第二引出電
圧Ｖ２値を制御手段中の記憶手段に記憶し、第一引出電
圧Ｖ１を変化させた時、その第一引出電圧に対応した第
二引出電圧Ｖ２値に設定するように制御するのが好まし
い。プローブ電流が増加するような場合においても同様
に処理することで、像の明るさを常に一定に制御するこ
とができる。

【００１７】また、本発明は、電子源と、電子源から電
子を引き出すための引出電極と、引き出した電子線を収
束させる静電レンズ系と、引き出した電子線を加速する
加速電極と、加速電極により加速された電子線を制限す
る絞りと、電子線を偏向する偏向系とを含む電子顕微鏡
において、偏向系による電子線の偏向量を静電レンズ系
のレンズ強さに対応して予め記憶した偏向量に制御する
偏向系制御手段を備えることを特徴とする。

【００１８】前記偏向系制御手段は、静電レンズ系のレ
ンズ強さを引出電極の引出電圧に対応して予め記憶した
強さに制御する制御手段とともに備えるのが好ましい。
あるいは、前記偏向系制御手段を、電子源から放出され
る放出電流が所定値となるように引出電極の引出電圧を
制御する手段、及び静電レンズ系のレンズ強さを引き出
し電極の引出電圧に対応して予め記憶した強さに制御す
る制御手段とともに備えることもでき。

【００１９】また、前記偏向系制御手段を、試料に入射
する電子線の量を検出する検出手段、及び検出手段の出
力にリンクして引出電極の引出電圧及び静電レンズ系の
強さを制御する制御手段とともに備えることもできる。
制御手段は、仮想光源の位置が一定位置となるように静
電レンズ系の強さを制御するのが好ましい。

【００２０】電子源からの放出電流を増減するために第
一引出電圧Ｖ１と共に第一引出電圧Ｖ１と第二引出電圧
Ｖ２の比Ｒ（静電レンズ系の強さ）を変化させたとき、
静電レンズ系の軸が変化して電子線の軸が変わることが
あるが、静電レンズ系の強さに対応して電子線の軸の変
化量を打ち消すために必要な電子線偏向量を予め記憶装
置に記憶しておき、静電レンズ系の強さを変化させたと
き電子線の偏向量も同時に制御することで電子線の軸を
一定に保つことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明は、電界放出型電子銃の第
一引出電圧Ｖ１を変化させる時に、第一引出電圧Ｖ１に
対応した第二引出電圧Ｖ２を前もって記憶した電圧値に
設定することで、仮想光源の位置を一定に保ち、第一引
出電圧Ｖ１を変化した後の像の明るさを電子源からの放
出電流が低化する前の明るさと等しくすることを可能に
するものである。

【００２２】以下、図面を参照して本発明の実施の形態
を説明する。なお、説明を簡単にするために、以下の図
において前記した図１、図２と同様の機能部分には図
１、図２と同じ符号を付して示す。図３は、本発明によ
る電界放出型電子銃を備える電子顕微鏡の一例の模式図
である。この電子顕微鏡は、静電レンズ制御手段１４を
備える点で従来の電子顕微鏡と異なる。

【００２３】静電レンズ制御手段１４は記憶手段を備
え、第一引出電圧Ｖ１を変化させたとき仮想光源が位置
１ｂに来るような静電レンズを形成するに必要な第二引
出電圧Ｖ２の値を、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の間の関係とし
てテーブルあるいは関係式の形で保持している。そし
て、像の明るさが低下した時、静電レンズ制御手段１４
は、電流計１７で測定される電流値が所定値となるよう
に第一引出電源６の設定電圧を電圧Ｖ１に設定し、記憶
手段に記憶した電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の間の関係を満足す
るように、第二引出電源７の設定電圧を電圧Ｖ２に設定
する。

【００２４】このとき、第二引出電圧Ｖ２の値は第一引
出電圧Ｖ１の値に対してほぼ線形に表すことができ、次
式のごとくなる。

【００２５】

【数１】Ｖ２＝ａ×Ｖ１＋ｂ ここに、ａ，ｂは第一引出電極、第二引出電極、及び電
子源の設定寸法により個々に異なるパラメータである。
従って、電子源からの電子線の照射角を一定に保つため
には、前記のごとく前もって記憶手段に記憶させたＶ
１，Ｖ２の組み合わせが少なくとも２組あれば、前記
〔数１〕によりａ，ｂが得られ、設定可能なＶ１値に対
応するＶ２値を算出／設定することが可能になる。

【００２６】図４は、静電レンズ電圧制御手段において
第一引出電圧Ｖ１と第二引出電圧Ｖ２を設定する手順を
説明するフローチャートである。まずステップ１１にお
いて、電流計１７で測定される電子線放出量が設定値で
あるかどうか判定する。観察中の像の明るさが低下した
時は電子線放出量が設定値より少ないのが通常であるの
で、次にステップ１２に進んで第一引き出し電圧Ｖ１を
昇圧する。続いて、ステップ１３において、第一引出電
圧Ｖ１に対応する第二引出電圧Ｖ２をテーブルあるいは
〔数１〕の関係式から求める。次のステップ１４におい
て、静電レンズ制御手段１４は求められた第二引出電圧
Ｖ２を第二引出電源７に設定する。その後、再びステッ
プ１１に戻り、電流計１７で測定される電子線放出量が
設定値であるかどうか判定し、設定値になっていない場
合には同様のステップを繰り返す。ステップ１１の判定
において、電流計１７で測定された電子線放出量が設定
値に等しい場合は処理を終了する。

【００２７】ここで、ステップ１１及びステップ１２の
処理は、観察中の像の明るさが低下したとき、オペレー
タがマニュアルで行ってもよいし、電子顕微鏡の制御装
置が例えば一定の時間毎に電流計１７の出力を検出する
ことで自動的に行うようにしてもよい。ステップ１３及
びステップ１４の処理は、静電レンズ制御手段１４によ
り自動的に行われる。

【００２８】この処理により、電子源１ａからの電子線
３ａが静電レンズ２に入射して電子線３ｂの如く進んで
いたものが図３に図示した電子線３ｃの如く修正され、
仮想光源位置が再び１ｂに戻され、絞り９でカットされ
る電子線量がＶ１変化前と等しくなる。ここでは、観察
中の像の明るさが低下した場合に元の明るさに戻す場合
の手順を説明した。観察中に何らかの原因によって像の
明るさが明るくなった場合においても、同様の操作によ
って元の明るさに戻すことができる。その場合には、図
４のステップ１２において第一引出電圧Ｖ１を降圧する
制御を行うことになる。

【００２９】図５は、本発明による電界放出型電子銃を
備える電子顕微鏡の他の例の模式図である。この電子顕
微鏡は、電流計１１の出力にリンクして第一引出電圧Ｖ
１及び第二引出電圧Ｖ２を変化させる引出電圧制御手段
１５を備える点で従来の電子顕微鏡と異なる。また図６
は、引出電圧制御手段１５で第一引出電圧Ｖ１と第二引
出電圧Ｖ２を設定する手順を説明するフローチャートで
ある。

【００３０】従来、冷陰極電界放出型の電子銃では、電
子源１ａが安定領域に入るまでは電子源１ａからの放出
電流が時間と共に減少するため、この領域で使用してい
る時はオペレータが必要に応じて第一引出電圧Ｖ１を変
化させて電子源１ａからの電子の放出量を増していた。
この例の電子顕微鏡は、試料１０に入射する電子電流量
（プローブ電流Ｉｐ）を検出する電流計１１を設け、試
料に入射する電子電流がある変動幅（設定値）以内にな
るように第一引出電圧Ｖ１及び第二引出電圧Ｖ２値を自
動制御することで、オペレータが関与することなく観察
像の明るさを一定に保つことを可能にする。すなわち、
引出電圧制御手段１５によって、電流計１１の出力にリ
ンクして第一引出電圧と第二引出電圧を変化させること
によりプローブ電流を一定にし、像の明るさを一定に保
つ。

【００３１】第一引出電源６により電圧印加される第一
引出電極２ａにより電子源１ａから引き出された電子線
３は、電子線の軸４に沿って第一引出電極２ａ及び第二
引出電極２ｂよりなる静電レンズ２に入射し、静電レン
ズ２により仮想光源１ｂの位置が決まる。電子線３は静
電レンズ２を通過後、再び電子線の軸４に沿って加速電
極５に入射して加速される。その後、電子線３は加速電
極５の後方に位置する絞り９によって電子線量を制限さ
れ試料１０に入射する。

【００３２】試料１０に入射した電子電流は電流計１１
により測定される。図６のステップ２１において、電流
計１１で測定される試料入射電流が設定値になっている
かどうかを判定し、試料１０に入射する電子電流に変化
があった場合（設定値より小さい場合）には、ステップ
２２に進む。ステップ２２では、引出電圧制御手段１５
は第一引出電圧Ｖ１を予め定められた微小量だけ昇圧す
る。続いて、引出電圧制御手段１５は、ステップ２３に
おいてテーブルあるいは前記〔数１〕の関係式などによ
って第一引出電圧Ｖ１に対応する第二引出電圧Ｖ２を求
める。そして、ステップ２４において、求めた第二引出
電圧Ｖ２を第二引出電源７に設定する。その後、再びス
テップ２１に戻り、電流計１１で測定された試料入射電
流が設定値になったかどうか判定し、設定値に達してい
ない場合には同様のステップを繰り返す。ステップ２１
の判定において、電流計１１で測定された試料入射電流
が設定値に達したときは処理を終了する。

【００３３】このように、引出電圧制御手段１５により
電流計１１の出力にリンクして第一引出電圧Ｖ１と第二
引出電圧Ｖ２を制御することで、静電レンズ２を制御し
て試量１０に入射する電子電流を一定に保つことができ
る。静電レンズ２の制御は第一引出電源６及び第二引出
電源７どちらか一方の制御、或いはその両方の制御でも
構わない。

【００３４】また、試料入射電流を検出する電流計１１
に代えて、ファラデーカップ等の検出器を試料の前後に
配置しても構わない。ファラデーカップ等の検出器を試
料の前後に配置して試料に入射する電子電流を測定する
場合、挿入時は本機能オン、取り出し時はオフといった
半自動にて行ってもよい。図７は、試料入射電流検出器
としてファラデーカップを用い、第一引出電圧Ｖ１と第
二引出電圧Ｖ２の制御を半自動にて行う場合の手順を説
明するフローチャートである。

【００３５】ステップ３１では、試料入射電流検出のた
めにファラデーカップが試料の前後に挿入されているか
否かを判定する。挿入されていなければ処理を終了す
る。ステップ３１の判定が「ＹＥＳ」のときは、ステッ
プ３２に進み、ファラデーカップで測定した試料入射電
流が設定値であるか否かを判定する。測定した試料入射
電流が設定値であればステップ３１に戻り、設定値でな
い場合にはステップ３３に進んで第一引出電圧Ｖ１を予
め定められた微小量だけ昇圧する。次に、ステップ３４
において、引出電圧制御手段１５は、テーブルあるいは
前記〔数１〕の関係式などによって第一引出電圧Ｖ１に
対応する第二引出電圧Ｖ２を求める。そして、ステップ
３５において、求めた第二引出電圧Ｖ２を第二 引出電
源７に設定する。その後、再びステップ３１に戻って処
理を反復する。

【００３６】ここでは、観察中の像の明るさが低下した
場合に元の明るさに戻す場合の手順を説明したが、観察
中に何らかの原因によって像の明るさが明るくなった場
合においても、同様の操作によって元の明るさに戻すこ
とができる。その場合には、図６のステップ２２あるい
は図７のステップ３３において、第一引出電圧Ｖ１を降
圧する制御を行うことになる。

【００３７】図８は、本発明による電界放出型電子銃を
備える電子顕微鏡の他の例の模式図である。この電子顕
微鏡は、電子線偏向系１２を制御する偏向系制御手段１
６を備える点で従来の電子顕微鏡と異なる。また図９
は、偏向系制御手段１６による制御の手順を説明するフ
ローチャートである。従来、電界放出型電子銃の第一引
出電極２ａ及び第二引出電極２ｂが微小に軸ずれしてい
る場合、第一引出電圧Ｖ１と第二引出電圧Ｖ２との比Ｒ
（静電レンズ系のレンズ強さ）を変えると、電子線３を
試料面上に照射する位置がずれてしまい、オペレータが
電子線偏向コイル電流を調整し、像の明るさを元に戻す
必要があった。この例の電子顕微鏡は、前記ずれ量を打
ち消すために必要な電子線偏向量を例えば偏向系に流す
電流値として偏向系制御手段１６内の記憶装置に保存
し、電子源１ａの調整時に第一引出電圧Ｖ１と第二引出
電圧Ｖ２との比Ｒを変化させる時に、同時に電子線偏向
系１２の電源１３を制御することで電子線の軸を一定に
保つ。これにより、前述のように、像の明るさを一定に
保つために第一引出電圧Ｖ１を変化させると共に第一引
出電圧Ｖ１と第二引出電圧Ｖ２との比Ｒ（静電レンズ系
のレンズ強さ）を変化させる場合においても、オペレー
タによる電子線偏向コイル電流の調整作業が不要にな
る。

【００３８】第一引出電源６により電圧印加される第一
引出電極２ａにより電子源から引き出された電子線３
は、電子線の軸４に沿って第一引出電極２ａ及び第二引
出電極２ｂよりなる静電レンズ２に入射し、静電レンズ
２により仮想光源１ｂの位置が決まる。第二引出電極２
ｂは、第二引出電源７により電圧印加される。電子線３
は、静電レンズ２を通過後、再び電子線の軸４に沿って
加速電源８により電圧印加される加速電極５に入射して
加速される。その後、電子線３は加速電極５の後方にあ
る絞り９によって電子線量を制限され、電子線偏向系電
源１３により駆動される電子線の偏向系１２によって偏
向された後、試料１０に入射する。

【００３９】偏向系制御手段１６には、第一引出電圧Ｖ
１と第二引出電圧Ｖ２との比Ｒ（静電レンズ系のレンズ
強さ）を変化させたとき、電子線３が電子線３ｄの如く
軸４から変化するのを打ち消して再び電子線３ｅの如く
軸４の方向に戻すために必要な偏向量を前もって記憶し
ておく。そして、図９のフローチャートに示すように、
第一引出電圧Ｖ１と第二引出電圧Ｖ２との比Ｒ（静電レ
ンズ系のレンズ強さ）を変更した時（Ｓ４１）、偏向系
制御手段１６はその記憶内容に従って偏向系電源１３に
偏向系データを設定し（Ｓ４２）、偏向系電源１３から
電子線偏向系１２に偏向電流を出力して（Ｓ４３）、電
子線偏向系１２を制御することで電子線の軸４を一定に
保つ。

【００４０】図８に示した電子線偏向系１２及び偏向系
制御手段１６は、単独で電子顕微鏡に装備してもよい
が、図３で説明した静電レンズ系２のレンズ強さを引出
電極の引出電圧に対応して予め記憶した強さに制御する
制御手段１４、あるいは電子源から放出される放出電流
が所定値となるように引出電極の引出電圧を制御する手
段、及び静電レンズ系のレンズ強さを引き出し電極の引
出電圧に対応して予め記憶した強さに制御する制御手段
とともに装備するのが好ましい。

【００４１】図８に示した電子線偏向系１２及び偏向系
制御手段１６は、また、図５で説明した、試料に入射す
る電子線の量を検出する検出手段１１、及び検出手段１
１の出力にリンクして引出電極の引出電圧及び静電レン
ズ系の強さを制御する制御手段１５とともに装備するこ
ともできる。この例の電子顕微鏡によると、電子顕微鏡
の像の明るさを一定に保つために電子源からの放出電流
を増減するとき、それに伴って静電レンズ系のレンズ強
さ（第一引出電圧Ｖ１と第二引出電圧Ｖ２との比Ｒ）を
変化させたとしても、電子線の軸を一定に保つことが可
能になる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によると、電界放出型の電子銃を
備える電子顕微鏡において、試料に入射する電子電流量
を一定に保ち、像の明るさを一定に保つことが可能にな
る。また、電子レンズ系の強さを変化したときでも電子
線の軸を一定に保つことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電界放出型電子銃を備える電子顕微鏡の模式
図。

【図２】電界放出型電子銃を備える電子顕微鏡の模式
図。

【図３】本発明による電界放出型電子銃を備える電子顕
微鏡の一例の模式図。

【図４】静電レンズ電圧制御手段において第一引出電圧
Ｖ１と第二引出電圧Ｖ２を設定する手順を説明するフロ
ーチャート。

【図５】本発明による電界放出型電子銃を備える電子顕
微鏡の他の例の模式図。

【図６】引出電圧制御手段で第一引出電圧Ｖ１と第二引
出電圧Ｖ２を設定する手順を説明するフローチャート。

【図７】試料入射電流検出器としてファラデーカップを
用い、第一引出電圧Ｖ１と第二引出電圧Ｖ２の制御を半
自動にて行う場合の手順を説明するフローチャート。

【図８】本発明による電界放出型電子銃を備える電子顕
微鏡の他の例の模式図。

【図９】偏向系制御手段による制御の手順を説明するフ
ローチャート。

【符号の説明】

１ａ…電子源、１ｂ…仮想光源、１ｃ…第一引出電圧変
化時の従来の仮想光源、２…静電レンズ、２ａ…第一引
出電極、２ｂ…第二引出電極、３…電子線、３ａ，３ｂ
…第一引出電圧変化時の電子線、３ｃ…第一引出電圧及
び第二引出電圧の比変化時の電子線、３ｄ…第一引出電
圧及び第二引出電圧の比変化時の電子線、３ｅ…電子線
偏向系により軸の変化を打ち消された電子線、４…電子
線の軸、５…加速電極、６…第一引出電源、７…第二引
出電源、８…加速電源、９…電子線量を制限する絞り、
１０…試料、１１…電流計、１２…電子線偏向系、１３
…電子線偏向系の電源、１４…静電レンズ制御手段、１
５…引出電圧制御手段、１６…偏向系制御手段

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子源と、前記電子源から電子を引き出
   すための引出電極と、引き出した電子線を収束させる静
   電レンズ系と、引き出した電子線を加速する加速電極
   と、前記加速電極により加速された電子線を制限する絞
   りとを含む電子顕微鏡において、 前記静電レンズ系のレンズ強さを前記引出電極の引出電
   圧に対応して予め記憶した強さに制御する制御手段を備
   えることを特徴とする電子顕微鏡。
2. 【請求項２】 電子源と、前記電子源から電子を引き出
   すための引出電極と、引き出した電子線を収束させる静
   電レンズ系と、引き出した電子線を加速する加速電極
   と、前記加速電極により加速された電子線を制限する絞
   りとを含む電子顕微鏡において、 前記電子源から放出される放出電流が所定値となるよう
   に前記引出電極の引出電圧を制御する手段と、前記静電
   レンズ系のレンズ強さを前記引き出し電極の引出電圧に
   対応して予め記憶した強さに制御する制御手段とを備え
   ることを特徴とする電子顕微鏡。
3. 【請求項３】 電子源と、前記電子源から電子を引き出
   すための引出電極と、引き出した電子線を収束させる静
   電レンズ系と、引き出した電子線を加速する加速電極
   と、前記加速電極により加速された電子線を制限する絞
   りとを含む電子顕微鏡において、 試料に入射する電子線の量を検出する検出手段と、前記
   検出手段の出力にリンクして前記引出電極の引出電圧及
   び前記静電レンズ系の強さを制御する制御手段を備える
   ことを特徴とする電子顕微鏡。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、仮想光源の位置が一定
   位置となるように前記静電レンズ系の強さを制御するこ
   とを特徴とする請求項１、２又は３記載の電子顕微鏡。
5. 【請求項５】 電子源と、前記電子源から電子を引き出
   すための引出電極と、引き出した電子線を収束させる静
   電レンズ系と、引き出した電子線を加速する加速電極
   と、前記加速電極により加速された電子線を制限する絞
   りと、電子線を偏向する偏向系とを含む電子顕微鏡にお
   いて、 前記偏向系による電子線の偏向量を前記静電レンズ系の
   レンズ強さに対応して予め記憶した偏向量に制御する偏
   向系制御手段を備えることを特徴とする電子顕微鏡。
6. 【請求項６】 前記静電レンズ系のレンズ強さを前記引
   出電極の引出電圧に対応して予め記憶した強さに制御す
   る制御手段を備えることを特徴とする請求項５記載の電
   子顕微鏡。
7. 【請求項７】 前記電子源から放出される放出電流が所
   定値となるように前記引出電極の引出電圧を制御する手
   段と、前記静電レンズ系のレンズ強さを前記引き出し電
   極の引出電圧に対応して予め記憶した強さに制御する制
   御手段とを備えることを特徴とする請求項５記載の電子
   顕微鏡。
8. 【請求項８】 試料に入射する電子線の量を検出する検
   出手段と、前記検出手段の出力にリンクして前記引出電
   極の引出電圧及び前記静電レンズ系の強さを制御する制
   御手段を備えることを特徴とする請求項５記載の電子顕
   微鏡。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、仮想光源の位置が一定
   位置となるように前記静電レンズ系の強さを制御するこ
   とを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項記載の電子
   顕微鏡。