JPH11250844A - 外部磁場変動補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁場検出器を漏洩磁束による強磁場内の目的
個所に配置しても、外部磁場の変動を正確に測定し補正
できるようにした、外部磁場変動補正装置を提供する。 【解決手段】 電子顕微鏡の最も外部磁場の影響を受け
やすい位置に配置した磁場検出器１と、磁場検出器で検
出された磁場を測定する測定器２と、磁場検出器本体に
巻回された磁場キャンセル用コイル３と、磁場キャンセ
ル用コイルに磁場キャンセル用の電流を供給するための
制御回路４と、制御回路４の出力電流を調整する可変抵
抗器５とを備え、可変抵抗器の調整による制御回路の出
力電流を入力した磁場キャンセル用コイルによって、磁
場検出器部分において静磁場の逆位相の磁束を発生さ
せ、漏洩磁束による静磁場をキャンセルし、外部磁場の
変動を精度よく検出し、磁場の変動を補正するように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子顕微鏡など
の磁気的構成要素を含む装置に対して影響を与える外部
磁場の変動を補正する外部磁場変動補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気的な構成要素を含む電子顕微
鏡やその類似装置において、該装置に外部からの、例え
ば鉄道や車による磁場変動が影響している場合、図４に
示すように、当該装置例えば電子顕微鏡が設置されてい
る部屋の６面体壁部に、それぞれＸ補正コイル101 ，Ｙ
補正コイル102 ，Ｚ補正コイル103 を設け、図５に示す
ように、電子顕微鏡104 の最も外部磁場の変動の影響を
受けやすい電磁レンズ105 の配置位置に、磁場検出用の
検出器106 を配置し、この磁場検出器106 による検出磁
場の変動が常にゼロになるように、６面体壁部の各補正
コイル101 ，102，103 に外部変動磁場を打ち消す電流
を与える方法が用いられている。なお、図５において、
107 は測定器、108 は補正回路、109 はイオンスパッタ
ポンプである。

【０００３】そして、電子顕微鏡やその類似装置におい
ては、該装置に影響を与える外部磁場変動の大きさは、
１ｍＧ前後の小さな量であり、磁場の検出器には高感度
のものが要求されている。一般的に測定器のダイナミッ
クレンジを広くとるために、測定器のレンジを桁毎に手
動又は自動的に切り替えを行っており、したがって、１
ｍＧの変動を検出する場合は、フルスケールが10ｍＧの
レンジを使用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子顕微鏡
などには、一般的に電磁的なレンズや真空引きのための
イオンスパッタポンプのような、強磁性体が用いられて
いる。これらの磁性体からの漏洩磁束は、磁場検出器が
配置されている位置において数百ｍＧ前後から１Ｇを越
える量が存在する。このため、用いられる測定器の測定
限界を越える静磁場が入力された場合、磁場検出器を電
磁的なレンズやイオンスパッタポンプなどから離して配
置しなければならない。しかしながら、このことは本来
測定を行おうとする位置から検出器を離すことになり、
影響を与える外部磁場の変動を正確に測定できなくなる
という不都合点が生じる。

【０００５】本発明は、従来の外部磁場変動補正装置に
おける上記問題点を解消するためになされたもので、請
求項１に係る発明は、磁場検出器を強磁場内に配置して
も外部磁場の変動を正確に測定することが可能な外部磁
場変動補正装置を提供することを目的とする。

【０００６】ところで、上記のように磁場検出器を強磁
場内に配置しても外部磁場の変動を正確に測定すること
ができるようにした場合でも、電磁的なレンズは検鏡条
件によって漏洩磁束が変化するので、検鏡条件を変える
度に、それに対応する措置を講じなければならないとい
う問題点がある。そこで、請求項２に係る発明は、電磁
的なレンズの検鏡条件によって内部静磁場が変えられた
場合でも、常に最高感度の状態の測定器で外部磁場の変
動を測定することができるようにした外部磁場変動補正
装置を提供することを目的とする。

【０００７】また、上記のような磁場検出器を強磁場内
に配置しても外部磁場の変動を正確に測定することがで
きるようにした場合でも、電子顕微鏡等の磁気的構成要
素を含む装置の形態によっては、外部磁場の変動を測定
すべき測定点（外部磁場の変動をゼロとしたい個所）に
磁場検出器を位置させることができない場合があり、し
たがって所定位置の外部磁場の変動を正確に補正できな
くなるという問題点がある。そこで、請求項３に係る発
明は、外部変動磁場による影響を阻止すべき個所に磁場
検出器を配置しなくても、外部磁場の変動を有効に補正
できるようにした外部磁場変動補正装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に係る発明は、磁気的構成要素を含む装置
への作用を及ぼす微小外部磁場の変動を検出する磁場検
出手段と、該磁場検出手段の検出信号に基づいて外部磁
場の変動を補正する補正磁場発生手段とを有する外部磁
場変動補正装置において、前記磁気的構成要素を含む装
置より発生し、前記磁場検出手段に作用を及ぼす静磁場
をキャンセルするため、前記磁場検出手段を構成する磁
場検出器本体又はその近傍に配置したキャンセルコイル
と、前記磁場検出手段に作用を及ぼす前記装置からの静
磁場をキャンセルするように前記キャンセルコイルを制
御する制御手段とを備えていることを特徴とするもので
ある。

【０００９】このように構成することにより、磁場検出
器本体又はその近傍に配置したキャンセルコイルにより
磁気的構成要素を含む装置より発生する静磁場をキャン
セルすることができ、これにより外部磁場の変動を検出
すべき強磁場内に磁場検出器を位置させることが可能と
なり、測定精度を高め外部磁場の変動を正確に補正する
ことができる。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に係る外
部磁場変動補正装置において、前記磁場検出手段を構成
する磁場検出器の検出信号に基づいて磁場を測定する測
定器と、該測定器のフルスケール出力レベルを極性と共
に検出して、フルスケールを越える度に１パルスを出力
し、且つ１パルス出力毎に再検出する機能を有するレベ
ル検出器と、該レベル検出器からの出力をカウントする
アップダウンカウンタと、該アップダウンカウンタの出
力をＤ／Ａ変換し、フルスケール値に対応する磁場発生
電流を外部磁場とは逆位相で前記キャンセルコイルに出
力するＤ／Ａコンバータとを備えていることを特徴とす
るものである。

【００１１】このように構成することにより、測定器か
らの各レンジのフルスケール値を検出し、フルスケール
を越える度に、磁場検出器又はその近傍に配置したキャ
ンセルコイルにより、フルスケール値に対応する磁場
が、外部磁場とは逆位相に自動的に与えられ、これによ
り常に測定器を最高感度の状態にして測定することがで
きる。

【００１２】請求項３に係る発明は、磁気的構成要素を
含む装置の所定の近傍位置に配置され、該装置への作用
を及ぼす微小外部磁場の変動を検出する磁場検出手段
と、該磁場検出手段の検出信号に基づいて外部磁場の変
動を補正する補正磁場発生手段とを有する外部磁場変動
補正装置において、前記磁気的構成要素を含む装置に与
える外部磁場の影響が最小となる時点において所定位置
に配置された磁場検出手段が検出する磁場レベルを基準
レベルとして設定するレベル設定手段と、前記磁場検出
手段で検出した検出レベルと前記レベル設定手段で設定
した基準レベルとを比較し、外部変動磁場を補正するた
めの極性をもつ補正信号を出力するレベル検出器とを備
えていることを特徴とするものである。

【００１３】このように構成することにより、磁場検出
器を外部磁場の変動を検出すべき目的個所に無理に近づ
けて配置する必要はなく、目的個所の近傍の比較的自由
な空間に配置しても、目的個所の外部磁場の変動を容易
に補正することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図１は、本発明に係る外部磁場変動補正装置の第１
の実施の形態を示す図である。図１において、１は電子
顕微鏡やその類似装置の最も外部磁場の影響を受けやす
い位置に配置した磁場検出器、２は磁場検出器で検出さ
れた磁場を測定する測定器である。３は磁場検出器１の
本体に巻回された磁場キャンセル用コイル、４は磁場キ
ャンセル用コイル３に磁場キャンセル用の電流を供給す
るための制御回路、５は制御回路４の出力電流を調整す
る、例えば可変抵抗器である。なお、図示していない
が、測定器２の出力が補正回路を介してＸ，Ｙ，Ｚの各
補正コイルに磁場変動補正用の電流を供給するようにな
っているのは、従来例と同様である。

【００１５】次に、このように構成されている実施の形
態の動作について説明する。今、測定器２の感度を10ｍ
Ｇ（１×10^-6テスラ）にして、１ｍＧ以下の変動磁場を
測定しようとした場合に、電子顕微鏡の電磁的レンズや
イオンスパッタポンプなどの漏洩磁束が、例えば１Ｇ
（１×10^-4テスラ）磁場検出器１に作用しているとする
と、可変抵抗器５により調整された制御回路４の出力電
流を入力した磁場キャンセル用コイル３によって、磁場
検出器部分において１Ｇの逆位相の磁束を発生させ、漏
洩磁束による静磁場をキャンセルする。

【００１６】これにより、市販されている一般的にはユ
ーザが改造できない磁場検出器を用いている場合に、磁
場検出測定器の最大測定可能値を越える漏洩磁束による
静磁場を、検出器本体に巻回したキャンセル用コイルに
よりキャンセルすることにより、磁場検出器を所望の強
磁場内の検出位置に配置することかでき、外部磁場の変
動の測定精度を高めることができる。なお、上記実施の
形態においては、磁場キャンセル用コイルを磁場検出器
本体に巻回したものを示したが、この磁場キャンセル用
コイルは磁場検出器の近傍に配置して、静磁場をキャン
セルするようにしてもよい。

【００１７】次に、第２の実施の形態を図２に基づいて
説明する。この実施の形態は、請求項２に係る発明に対
応するものである。図２において、11は電子顕微鏡の最
も外部磁場の変動の影響を受けやすい位置に配置した磁
場検出器、12は磁場検出器11で検出された磁場を測定す
る測定器、13は測定器12で測定された磁場レベルを極性
を兼ねて検出するレベル検出器、14はレベル検出器13の
出力を受けてアップダウンカウントを出力するアップダ
ウンカウンタ、15はアップダウンカウンタ14のカウント
出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ、16は外部磁場
に影響を与えず磁場検出器11のみに作用するキャンセル
コイルである。

【００１８】次に、このように構成されている第２の実
施の形態の動作について説明する。まず、測定器12を最
高感度（例えば10ｍＧフルスケール）に設定し、磁場検
出器11により外部磁場を検出する。そして、外部磁場の
大きさがこのフルスケールを越えた場合、レベル検出器
13においてフルスケールを越えたことを検出すると共に
極性も検出し、例えば＋10ｍＧを越えた場合には＋の極
性信号を、また−10ｍＧを越えた場合には−の極性信号
を出力する。この極性信号はアップダウンカウンタ14に
入力され、例えば＋の極性信号の場合にはダウン側に１
パルス、カウントされる。また例えば−の極性信号の場
合にはアップ側に１パルス、カウントされる。アップダ
ウンカウンタ14からのパルス信号はＤ／Ａコンバータ15
に入力され、１パルス毎に磁場検出器11に対して外部磁
場を打ち消す方向へ、10ｍＧ作用するような電流をキャ
ンセルコイル16に供給する。この際、レベル検出器13
は、極性信号を１パルス出力する毎にリセットされ、再
び測定器12の出力信号を検出するようになっている。

【００１９】このように、測定器からの各レンジのフル
スケール値を検出し、フルスケール値を越える度に、磁
場検出器に配置された磁場キャンセルコイルに、フルス
ケール値と同等の磁場を外部磁場とは逆位相に自動的に
与えられ、測定器は絶えず自動的に最高感度の状態で外
部磁場の変動を測定することが可能となる。なお、この
実施の形態においても、磁場キャンセルコイルは磁場検
出器に直接設けてもよく、またその近傍に配置してもよ
い。

【００２０】次に、第３の実施の形態を図３に基づいて
説明する。この実施の形態は、請求項３に係る発明に対
応するものである。図３において、21は外部磁場の変動
を補正しようとする目的個所の近傍に配置された磁場検
出器、22は測定器、23はレベル検出器、24はアップダウ
ンカウンタ、25はＤ／Ａコンバータ、26は補正コイル、
27は電子顕微鏡の目的個所における変動磁場が最小にな
るような磁場検出器のレベル（基準レベル）を設定する
レベル設定回路である。そして、このような構成のもの
をＸ，Ｙ，Ｚの３組用意して、外部磁場変動補正装置を
構成している。

【００２１】次に、このように構成された実施の形態の
動作について説明する。まず、外部磁場変動を補正しよ
うとする個所の近傍に配置された磁場検出器21により変
動磁場が検出され、測定器22により増幅された変動磁場
の測定信号はレベル検出器23に入力される。レベル検出
器23は、該レベル検出器23に入力された信号レベルと、
レベル設定回路27に設定されているレベル値（基準レベ
ル値）とを比較し、変動磁場を補正する極性をもつ信号
をアップダウンカウンタ24に与える。アップダウンカウ
ンタ24からのアップ側又はダウン側のパルス信号はＤ／
Ａコンバータ25に入力され、外部変動磁場を打ち消す方
向へ作用する電流を補正コイル26へ出力する。

【００２２】このように、変動磁場による影響を打ち消
そうとする目的個所の近傍に配置した磁場検出器に、当
該目的個所の変動磁場が最小になるように補正変動磁場
が与えられるようなレベルを設定することの可能なレベ
ル設定器を用いて、磁場検出器の検出レベルと設定レベ
ルとを比較し、その比較値に基づいて補正コイルにより
外部変動磁場が補正される。これにより、磁場検出器を
変動磁場による影響を打ち消そうとする目的個所に無理
に近づけることなく、近傍の比較的自由な空間に配置す
ることができ、鉄などの磁性体で形成された装置の影響
を受けにくい外部磁場変動補正装置が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、請求項１に係る発明によれば、磁場検出器又はその
近傍にキャンセルコイルを設けることにより、磁場検出
測定器の最大測定可能値を越える磁場内に検出器を配置
しても、外部磁場の変動を高精度で測定することができ
る。請求項２に係る発明によれば、検鏡条件の変更など
により磁場検出器配置位置における磁場の大きさが変わ
っても、常に測定器が最高感度の状態で外部磁場の変動
を測定することが可能となる。請求項３に係る発明によ
れば、磁場検出器を変動磁場による影響を打ち消そうと
する目的個所に無理に近づけて配置せず、近傍の比較的
自由な空間に配置しても、外部磁場の変動を高精度で補
正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る外部磁場変動補正装置の第１の実
施の形態の要部を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の要部を示す図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施の形態の要部を示す図であ
る。

【図４】従来の外部磁場変動補正装置における補正コイ
ル部分を示す図である。

【図５】従来の外部磁場変動補正装置における磁場変動
検出部分及びその補正回路部分を示す図である。

【符号の説明】

１ 磁場検出器 ２ 測定器 ３ 磁場キャンセル用コイル ４ 制御回路 ５ 可変抵抗器 11 磁場検出器 12 測定器 13 レベル検出器 14 アップダウンカウンタ 15 Ｄ／Ａコンバータ 16 磁場キャンセル用コイル 21 磁場検出器 22 測定器 23 レベル検出器 24 アップダウンカウンタ 25 Ｄ／Ａコンバータ 26 補正コイル 27 レベル設定回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気的構成要素を含む装置への作用を及
   ぼす微小外部磁場の変動を検出する磁場検出手段と、該
   磁場検出手段の検出信号に基づいて外部磁場の変動を補
   正する補正磁場発生手段とを有する外部磁場変動補正装
   置において、前記磁気的構成要素を含む装置より発生
   し、前記磁場検出手段に作用を及ぼす静磁場をキャンセ
   ルするため、前記磁場検出手段を構成する磁場検出器本
   体又はその近傍に配置したキャンセルコイルと、前記磁
   場検出手段に作用を及ぼす前記装置からの静磁場をキャ
   ンセルするように前記キャンセルコイルを制御する制御
   手段とを備えていることを特徴とする外部磁場変動補正
   装置。
2. 【請求項２】 前記磁場検出手段を構成する磁場検出器
   の検出信号に基づいて磁場を測定する測定器と、該測定
   器のフルスケール出力レベルを極性と共に検出して、フ
   ルスケールを越える度に１パルスを出力し、且つ１パル
   ス出力毎に再検出する機能を有するレベル検出器と、該
   レベル検出器からの出力をカウントするアップダウンカ
   ウンタと、該アップダウンカウンタの出力をＤ／Ａ変換
   し、フルスケール値に対応する磁場発生電流を外部磁場
   とは逆位相で前記キャンセルコイルに出力するＤ／Ａコ
   ンバータとを備えていることを特徴とする請求項１に係
   る外部磁場変動補正装置。
3. 【請求項３】 磁気的構成要素を含む装置の所定の近傍
   位置に配置され、該装置への作用を及ぼす微小外部磁場
   の変動を検出する磁場検出手段と、該磁場検出手段の検
   出信号に基づいて外部磁場の変動を補正する補正磁場発
   生手段とを有する外部磁場変動補正装置において、前記
   磁気的構成要素を含む装置に与える外部磁場の影響が最
   小となる時点において所定位置に配置された磁場検出手
   段が検出する磁場レベルを基準レベルとして設定するレ
   ベル設定手段と、前記磁場検出手段で検出した検出レベ
   ルと前記レベル設定手段で設定した基準レベルとを比較
   し、外部変動磁場を補正するための極性をもつ補正信号
   を出力するレベル検出器とを備えていることを特徴とす
   る外部磁場変動補正装置。