JPS5841642Y2 - 電子線照射分析装置の試料ホルダ− - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はＳＥＭ（スキャンニング、エレクトロニック
、マイクロスコープ：走査電子顕微鏡）やＥＰＭＡ（エ
レクトロン、プルーブＸ線マイクロアナライザ：荷電粒
子線分析計）において電磁対物レンズの球面収差を少な
くシ、細い電子線径を得て、機器の分解能を向上するよ
うにした試料ホルダーに関するものである。

ＳＥＭ ＋ＥＰＭＡは電子線源からの電子ビーム（電子
線束）を電磁レンズなどを用いて直径１μ乃至それ以下
に集束して試料の表面に投射し、試料の微小部分から放
射される二次電子線やＸ線などを利用して、この微小部
分の元素の分布状態の観察や定性定量分析など種々の情
報を得るための機器である。

従来のこれらの機器においては試料表面の目標個所に電
子ビームを集中するために試料面を傾斜させるなど移動
することと電子ビーム投射面より試料が放射する二次電
子線の収集効率を高めるために電磁対物レンズを光軸方
向に成る範囲（６乃至ｌＱｍｍ）移動調節できることが
必要であった。

一方電子ビームの直径を決定する要素となる電磁レンズ
の球面収差はこの移動調節できる距離（作動距離）が小
さいほど減少するので電子ビームを細く絞ることができ
る。

この二つの条件は互に矛盾する要素であるが、この考案
ではその矛盾を解消しようとしたものである。

すなわちこの考案は非磁性材料よりなりＸ線射出部なら
びに二次電子線射出部には窓を開けた筐体の内腔に試料
ならびに試料移動装置を内蔵するようにするとともにそ
の筐体の上面に倒立截頭円錐筒状の磁性部材の底面中央
に小径の孔をあけた磁極部を取りつけた試料ホルダーを
、機器の試料ステージに装着し、その試料ステージを駆
動することにより試料ホルダーを持上げ、前記磁極部材
の上方円管部が上に配設された電磁対物レンズの磁極片
にはまり込み、固定されるように構成した電子線照射分
析装置の試料ホルダーに係るものである。

以下この考案の試料ホルダーの実施例について図面によ
って従来例と対比しながら説明する。

第１図は従来の機器（ＳＥＭやＥＰＭＡなど）に用いら
れた電子光学系における電磁対物レンズポールピースと
試料との相対位置関係図である。

図中１は試料、２は電磁対物レンズポールピースである
。

前述したようにポールピース２と試料１との間には６乃
至ｌＱｍｍの移動調節のための間隔を設けてあるのが通
常であるが、電磁対物レンズの球面収差を少なくシ、試
料面に投射する電子線径を細く絞るためには、前記移動
調節のための間隔（作動距離）をさらに小さく限定する
ことが望ましいのもである。

第２図はこの考案の実施例の試料ホルダーを電磁対物レ
ンズに組合わせた電子光学系の要部断面図である。

図中３は試料ホルダー、４はその筐体で、その上面には
倒立截頭円錐筒状の磁性部材５が埋込み固定されている
。

この磁性部材は純鉄製で底面中央には小孔があり、電子
ビームの入射孔となる。

試料１の表面への電子ビームの投射点からはＸ線が取り
出され、Ｘ線分光器に導かれるがその光路方向には筐体
４に穴があけである。

また投射点より試料が出す二次電子線の取出し方向にも
筐体４に穴が穿ってあり、二次電子検出器６によって二
次電子線を検出する。

７は試料移動装置で電子ビームに垂直な平面内のタテお
よびヨコ方向Ｘ、Ｙと電子ビームの入射方向Ｚおよび二
次電子検出器方向への傾斜Ｔを含む試料の移動を行なう
。

８は試料移動装置への駆動力取入れ用ジヨイントあるい
はリード線を示している。

９は機器本体の試料ステージである。

以上の構成をもつ試料ホルダー３を試料ステージ９上に
装填した後、試料ステージ９を駆動して上方に持上げ、
試料ホルダー３の磁性部材５の上方の円管状部が上に配
設された電磁対物レンズポールピース２の対応する孔に
挿入固定されるようになっている。

この結果試料１と磁性部材５との上下方向の間隔は１〜
３ｍｍとなり、これが試料移動装置７による調節移動範
囲となる。

以上によって電磁対物レンズは試料ホルダー３の上端の
磁性部材５を含むポールピースを保有した状況となり、
上方の内径が大きく、下方の内径が小さい非対称でしか
も作動距離の短いレンズを形成したこととなる。

一般に最小電子線径ｄは次式のようになる。

すなわち ここでＣ５：球面収差係数、■：試料電流、Ｒ：電子源
輝度で、Ｃ５はポールピースの内径を小さくするか、焦
点距離を短かくして使うことによって小さくできる。

つぎに第３図は電磁レンズの磁界分布図で対称電磁レン
ズと非対称電磁レンズとを対比して示したものである。

図中２Ａは対称電磁レンズ、２Ｂは非対称電磁レンズを
示し７ている。

また点線２Ａ’は前者による磁界の強さを示す曲線で２
Ｂ’は後者によるそれで゛ある。

図で゛明らかなように曲線２Ａ’は試料位置より下方に
まで磁界が及んでいるので分析測定上、磁界の及ぶ所以
下に試料を遠ざける必要があり、そのためレンズの球面
収差が大きくなり、電子線径が大きくなることを免れな
いので好ましくない。

一方非対称電磁レンズ２Ｂによる磁界曲線２Ｂ’ではポ
ールピースの下の孔径が小さいので磁界が試料位置に到
達せず、すなわち、試料への磁界の漏洩がないからレン
ズと試料間の距離は小さいままで使用でき、レンズの球
面収差も小さく、電子線径を小さく絞って電子ビームを
投射できる。

さらに第２図で見られるようにＸ線を上方に向けて取出
す場合において、電磁レンズポールピースの下方の内径
（孔径）が小さくなっても試料との距離が近いために第
１図の従来の電子光学系による場合と同じ取出し角度ｄ
を維持することかで゛きる。

第４図はこの考案の別の実施例の試料ホルダーを用いた
電子光学系の要部断面図である。

図中５′はリング状の磁性部材（純鉄製）でリング状非
磁性部材１０を介して下方の磁性部材５と一体に接着固
定されたものである。

先に述べた実施例の場合と同様操作によって上方に試料
ホルダーが持上げられた場合、電磁対物レンズのポール
ピース２の上方の穴にはリング状磁性部材５′が、また
下方の穴には倒立截頭円錐筒状つば付の磁性部材５が挿
入固定される。

この場合も先述の実施例の電子光学系と全く同じ効果を
もたせることができる。

以上詳細に述べたとおり、この考案の試料ホルダーを用
いることにより走査電子顕微鏡やニレクロンプループＸ
線分析計などにおいて、電磁対物レンズと試料との間隔
調節を短い距離の移動で可能にし、従ってレンズの球面
収差を少ない範囲に保持でき、引いては電子線径を細く
絞ることが可能となるので、機器のＸ線ならびに二次電
子線に関する分解能の向上が期待され機器の基本的性能
のレベルアップに寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の機器に用いられた電子光学系における電
磁対物レンズポールピースと試料との位置関係、第２図
はこの考案の実施例を電磁対物しンズに組合わせた電子
光学系の要部断面図、第３図は対称および非対称電磁レ
ンズの磁界分布図、第４図は考案の別の実施例の試料ホ
ルダーを用いた電子光学系の要部断面図である。 １・・・・・・試料、２・・・・・・電磁対物レンズポ
ールピース、２Ａ・・・・・・対称電磁レンズ、２Ｂ・
・・・・・非対称電磁レンズ、３・・・・・・試料ホル
ダー、４・・・・・・筐体、５・・・・・・磁性磁極部
材、５′・・・・・・リング状磁性部材、６・・・・・
・二次電子検出器、７・・・・・・試料移動装置、８・
・・・・・ジヨイントまたはリード線、９・・・・・・
試料ステージ、１０・・・・・・リング状非磁性部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 非磁性材よりなり、Ｘ線射出部ならびに二次電子線射出
   部には窓を開けた筐体の内腔に試料ならびに試料の移動
   装置を内蔵するようにするとともに筐体上面には倒立截
   頭円錐筒状の磁性部材の底面中央に小径孔を明けた磁極
   部を取りつけた試料ホルダーを、機器のステージに装着
   し、その試料ステージを駆動することにより試料ホルダ
   ーを持上げ、試料ホルダーの磁極部材の上方円管部が上
   位置に配設された電磁対物レンズの磁極片にはまり込み
   、固定されるように構成した電子線照射分析装置の試料
   ホルダー