JPS5810818B2 - 電磁レンズ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒステリシス補償を施した電磁レンズ装置に関
する。

一般に、電子顕微鏡等に使用されている電磁レンズのヨ
ークは鉄の如き強磁性体が用いられている。

該強励磁体は一般に第１図の曲線Ｐに示す如きヒステリ
シス特性を有する。

（実際には、該曲線Ｐの内、第１象限の部分、例えば曲
線Ｑに示す如きヒステリシス特性に従って電磁レンズに
励磁電流を供給する。

）さて、一般に一定エネルギーの電子に対して電磁レン
ズの焦点距離を一定に保つには磁束密度を一定にしなけ
ればならない。

しかし乍ら、電磁レンズに供給する励磁電流■（磁界強
度Ｈと励磁電流■はＨ＝ＮＩから比例関係にある。

但しＮは比例定数とする。）を第１図の曲線Ｑに示す様
に、ＩＩから１２へと切換えた場合、ループａｂに従い
磁束密度ＢはＢ１からＢ２へと変化し、Ｉ３からＩ２へ
と切換えた場合、ループｃｄに従いＢ３゛からＢ２゛へ
と変化する。

すなわち、ある励磁電流■２に切換える際、該電流■２
より小さい電流■１から切換える場合と、大きい電流■
３から切換える場合とでは、前記ヒステリシス特性によ
り磁束密度に差が生じるので、電磁レンズの焦点距離に
も差が生じる。

従って例えば電磁レンズの励磁電流と磁束密度をヒステ
リシス特性曲線Ｑの内、曲線ｃｄの部分を基準として設
定していれば、電流■１からＩ２に変換した時に電磁レ
ンズによる像にフォーカスのずれを生じる。

本発明はこの様な点を解決する為になされたもので、新
規な電磁レンズ装置を提供するものである。

第２図は本発明の基本を示すブロック図で、１は励磁電
流切換回路で２は該回路による励磁電流の切換えを検出
する切換検出回路、３は該検出回路の出力信号により予
め基準として定められた基準電圧で一定時間発生する基
準電圧発生回路、４は電磁レンズ５に励磁電流を流すレ
ンズ電源で、前記基準電圧発生回路３からの基準電圧に
より基準励磁電流を発生する。

該基準励磁電流は電磁レンズ５のヨークのヒステリシス
特性曲線上から設定される。

６は前記切換回路１からの信号により電圧を発生するレ
ンズ電圧発生回路で、該回路からの電圧により前記レン
ズ電源４は電磁レンズ５に励磁電流を流す。

尚、該レンズ電源４は該レンズ電圧発生回路６からの信
号より前記基準電圧発生回路３の信号により優先して動
作する様に構成されている。

而して、該基準励磁電流を第１図に示すヒステリシス特
性曲線Ｑ上の点Ｃの励磁電流■３に、該電流に対応する
基準電圧をｖ３に設定し、励磁電流をＩｆ（＜Ｉ２）か
ら１２に、Ｉ３（＞Ｉ２）から■２に切換える場合につ
いての動作を考える。

先ず、励磁電流切換回路１において１１から１２に切換
えると、該切換えが切換検出回路２に検出され、該検出
により該検出回路は基準電圧発生回路３へ信号を送る。

該基準電圧発生回路は基準電圧Ｖ３を一定時間発生する
ので、レンズ電源４は電磁レンズ５に基準励磁電流■３
を供給する。

一定時間後、前記切換回路１からの信号によりレンズ電
源発生回路６は電圧Ｖ２を発生し、レンズ電源４は電磁
レンズ５に励磁電流■２を流す。

この励磁電流１１から１２に切換えた時、ヒステリシス
特性曲線Ｑ上ａ→ｂ→ｃ→ｄに従うて磁束密度が変化し
ているので、切換えられた励磁電流■２に対し磁束密度
Ｂ２′が得られる。

次に１３から工２に切換えると、前記同様に動作し、ヒ
ステリシス特性曲線Ｑ上Ｃ→ｄに従うので、磁束密度Ｂ
２′が得られる。

第３図は本発明を電子顕微鏡に実施したもので、７は電
子線８を発生する電子銃、９及び１０は該電子線を試料
１１上に集束する集束レンズである。

１２は前記電子銃７の陰極・陽極間に高圧基準電圧源１
３により設定される高圧を印加する高圧発生回路である
。

該電圧源は例えば電圧■を段階的にＶｌ・Ｖ２・ｖ３（
ｖｌ＜■２＜Ｖ３）の３つのレベルに分けており、又、
各々に端子ｑ１・ｑ２・ｑ３が設けられており、スイッ
チＳにより各位に切換わるように構成されている。

又、該電圧源の電圧を変えると前記集束レンズの電子線
集束条件が変わってしまうので該集束レンズの励磁条件
も変えねばならない。

１４は微分回路で前記電圧源１３からの電圧信号を微分
する回路で、該回路の出力は正パルス発生回路１５によ
って正のパルス信号に変換される。

該パルス信号はワンショットマルチバイブレータ１６に
より一定時間△ｔの幅を有するパルス信号に変換され、
リレー回路１７に供給される。

１８は前記高圧基準電源１３により設定された高圧に対
応した電圧を発生するレンズ電圧発生回路で、例えば電
圧Ｖ′を段階的にｖ１′、■２′、■３′（ｖ１′＜Ｖ
２′＜ｖ３′）の３つのレベルに分け、又各々に端子ｑ
１’・ｑ３′・ｑ３’及びｑ３’と同レベルに９４’が
設けられ、前記スイッチＳに連動して切換わるスイッチ
Ｓ′により各位に切換わるように構成されている。

又、スイッチＳ“は前記リレー回路１７により前記端子
ｑ４’と零電圧端子ｑ、のスイッチングを行なうもので
、該スイッチＳ“又は前記スイッチＳ′によって選択さ
れた電圧信号は増幅器１９を介してレンズ電源２０に供
給される。

該レンズ電源は該電圧に対応した励磁電流を前記対物レ
ンズ（最終段集束レンズ）１０に供給する。

さて、第２図に示した基本回路と同様に励磁電流■３、
該電流に対応する電圧ｖ３を基準値に設定し、励磁電流
をＩＩ（＜Ｉ２）から１２に、Ｉ３（＞ＩＩ）から１２
に切換えた場合について考える。

先ず１１から工２に切換える場合、スイッチＳを端子ｑ
１からｑ２に切換え、高圧基準電圧源１３の電圧値を第
４図ａ２に示す様にＶｌからＶ２に切換える。

該切換えによってスイッチＳ′は端子ｑ ｔ’かうｑ２
’に切換わり、レンズ電圧発生回路１８の電圧値は■１
′からｖ２′に切換わる。

同時に、前記ｖ１からｖ２に切換わる部分が微分回路１
４によって第４図ｂ２に示す様に微分される。

該微分された信号は第４図０２に示す様に正パルス発生
回路１５により正パルス信号に変換され、更にワンショ
ットマルチバイブレーク１６により第４図ｄ２に示す様
に一定時間幅△ｔを有するパルス信号に変換される。

リレー回路１７は、該パルス信号が供給された瞬間から
スイッチＳ“を端子ｑ、から端子ｑ４’に切換え、その
接続状態を一定時間△ｔの間保持するように働く。

而して、前記レンズ電圧発生回路１８から電圧ｖ３′が
スイッチＳ“、増幅器１９を介してレンズ電源に供給さ
れるので、該電源は前記対物レンズ１０に励磁電流■３
を流す。

一定時間Δを後前記スイッチＳ“は端子ｑ４’からｑ、
に切換わるので、電圧ｖ２′がスイッチＳ′、増幅器１
９を介してレンズ電源２０に供給され、該電源はレンズ
１０に励磁電流■２を流す。

又■３から１２に切換えるときはスイッチＳを端子ｑ３
からｑ２に切換え、電圧源の電圧値を第４図ａ１に示す
様に■３からｖ２に切換える。

該切換えによりスイッチＳ′は端子９３′からｑ２’に
切換わり、電圧発生回路１８の電圧値はｖ３′から■２
′に切換わる。

同時に前記Ｖ３からｖｌに切換わる部分が微分回路１４
によって第４図ｂ１に示す様に微分され、更に第４図０
１に示す様に正パルス信号に変換され、ワンショットマ
ルチバイブレータ１６により第４図ｄ１に示す様に△ｔ
の時間幅を有するパルス信号に変換される。

該パルス信号によって前記同様スイッチＳ“はリレー回
路１７により端子ｑ５からｑ４’に切換わり、電圧発生
回路１８から電圧ｖ３′がスイッチＳ′、増幅器１９を
介してレンズ電源２０に供給され、該電源は対物レンズ
に励磁電流■３を流す。

時間△を後前記同様にして該レンズ電源２０が、対物レ
ンズに励磁電流■２を流す。

さて、磁束密度に注目した場合、第２図の基本回路で述
べたと同様に、前者（ｉｔから１２への切換）の場合は
、第１図に示す如きヒステリシス曲線Ｑ上ａ→ｂ→ｃ→
ｄに従って磁束密度が変化し、後者（Ｉ３から１２への
切換）の場合は、ｃ→ｄに従って磁束密度が変化するの
で、両者とも切換えられた電流■２に対する磁束密度は
Ｂ１１となる。

尚、本発明は他の電磁レンズにも実施しつる。

又、励磁電流値の切換えの検出は電子銃へ印加する高圧
値の切換えだけでなくワークディスタンスの切換え等に
よってもなされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁レンズのヨークを形成する磁性体のヒステ
リシス特性曲線を示す図、第２図は本発明の基本的なブ
ロック図、第３図は本発明の一実施例図、第４図は本発
明の動作を補足するためのグラフである。 １……励磁電流切換回路、２……切換検出回路、３……
基準電圧発生回路、４……レンズ電源、５……電磁レン
ズ、６……レンズ電圧発生回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ヒステリシス特性を持つヨークを有する電磁レンズ
   に励磁電流を供給する装置において、励磁電流の切換手
   段と、該励磁電流の切換手段に基づく励磁電流の切換に
   伴って自動的に前記電磁レンズに一定時間基準励磁電流
   を供給する手段と、該一定時間の経過後自動的に前記励
   磁レンズに該基準励磁電流に代えて前記切換手段によっ
   て選択された励磁電流を供給するための手段とを具備す
   ることを特徴とする電磁レンズ装置。