JPS5851663B2

JPS5851663B2 - 電子顕微鏡の焦点合せ装置

Info

Publication number: JPS5851663B2
Application number: JP53055233A
Authority: JP
Inventors: 守起窪添; 実篠原; 広行水野; 信二郎片桐
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-05-09
Filing date: 1978-05-09
Publication date: 1983-11-17
Also published as: JPS54146570A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子顕微鏡の焦点合せ装置、特にウオブラー
法による焦点合せ装置に関するものである。

電子顕微鏡により像観察を行う場合の焦点合せは、螢光
板上の像を観察しながら対物レンズの励磁電流を調整し
て行われ、正焦点の判定には、フレネルじまによる方法
、支持膜の粒状性を利用する方法、最小コントラスト法
、暗視野法等が用いられているが、最近はウオブラー法
（Ｉｍａｇｅｗｏｂｂｌｅｒｍｅｔｈｏｄ）が焦点
合せが容易なため広く用いられるようになった。

これは、通常の電子顕微鏡は光学顕微鏡に比較して焦点
深度が深く焦点合せを困難にしているが、試料面に対す
る電子線の照射角を大きくすると、対物レンズの焦点深
度が浅くなり焦点合せが容易となる点を利用して、焦点
合せを電子線の照射角を大きくして行うものである。

第１図はウオブラー法による焦点合せ装置の電磁偏向装
置の要部を示すもので、光軸１の方向に２段に設げられ
た偏向コイル２１，２２および３１．３２よりなり、電
子線源（図示せず）側の偏向コイル２１．２２で電子線
４を光軸１から偏向させ、試料５側の偏向コイル３１．
３２により電子線４を光軸１側に偏向させ、試料５面で
光軸１に交わるように構成され、これによって、電子線
４の試料５に対する照射角を大きくする。

この電磁偏向装置を用いて焦点合せを行なうには、これ
らの偏向コイル２１．２２および３１，３２に数Ｈｚか
ら数１０Ｈｚの交流電圧を印加して、電圧を印加してい
ない場合の螢光板上の試料像と、電圧が印加され電子線
の試料面への照射角を強制的に大きくした場合の試料像
とのずれを観察して、この像のずれがなくなるように対
物レンズの励磁電流を変えて焦点合せが行われる。

この焦点合せ法は２段に設けられた偏向コイルに交流電
圧を印加して電子線を試料上の一点を中心にして±α傾
斜させ、電圧を印加していない場合との像ずれを大きく
して焦点合せを行うものであり、交流電圧を使用するた
め、２段の偏向コイル２１，２２および３１，３２のイ
ンピーダンスに差異があると、その影響を受けて電子線
４を試料５上の一点を中心にして振ることができない。

このため、偏向コイル２１．２２および３１゜３２の電
流回路には、第２図に示すように偏向コイル２１，２２
と偏向コイル３１．３２との間に補正抵抗６を挿入し、
この補正抵抗６の調整によって偏向コイル２１．２２と
偏向コイル３１゜３２０インピーダンスマツチングを行
うようになっている。

なお７は交流電圧源を示している。しかし、このような
焦点合せ装置を用い、螢光板上の像ずれをなくした状態
で写真を撮った場合にも、必ずしも正焦点の像が得られ
ず、焦点合せを容易にするため電子線の振れ角を大きく
すると電子線は試料上の一点を中心として振れなくなり
、そのため、螢光板上の像の明るさが落ちて高倍率まで
焦点合せが出来ず、電子線の振れ角を大きくとれないた
め、低倍率における焦点合せもそれ程容易にならなかっ
た。

本発明はこれらの問題点が除去され、広範囲の倍率範囲
にわたって正確な焦点合せが容易に実施できる電子顕微
鏡の焦点合せ装置を提供することを目的とするもので、
電子顕微鏡の照射系に２段電磁偏向手段を設け、この手
段を用いて焦点合せを行うウオブラー法による焦点合せ
装置において、２段電磁偏向手段により電子線を偏向さ
せたときこの２段電磁偏向手段における不整磁場により
試料面上において生ずる電子線の光軸からのずれを２次
元的に補正する電磁偏向手段と、この電磁偏向手段を２
段電磁偏向手段に同期させる手段とを有することを特徴
とするものである。

すなわち、本発明は目的達成のためには２段電磁偏向手
段による電子線や振れ角を何度にすればよいか、このよ
うにした場合に正焦点が得られない理由は何かを究明し
た結果得られたものである。

すなわち、像ずれＬと倍率Ｍとの間には、電子線の試料
に対する入射角なα、得られた像の正焦点からのずれ（
焦点はずれ量）をＪｆとするとＬ＝２ＭαＪｆ・・・・・・（１）の関係がある。

従って、Ｊｆとして１μ許容できるとした場合、Ｌとし
て０．０３ｍｍがルーペによって分離して観察できると
すると、５００倍の倍率で観察する場合にはαは０．５
°以下であるのに対して、５００倍の倍率の場合にはα
が２°近く必要なことを示している。

しかし、従来、使用可能なαの範囲は高高０．５°であ
り、このことが、従来のウオブラー法による焦点合せが
必ずしも十分でなかったことを示している。

本発明者等は、このように振れ角を大きくした場合に離
軸が大きくなり、振れ角を大きくできない理由が、２段
電磁偏向装置における不整磁場の影響に基づくものであ
り、振れ角を大きくした場合、その影響が大きくなり、
従って焦点合せ装置を動作させた場合、一点を中心に振
れなくなる点に着目し、これらの不整磁場の影響を補正
する電磁偏向手段を設けることによってその目的を達成
し得たものである。

以下、実施例について説明する。

第３図は一実施例の構成を示すもので、第１図と同一の
部分には同一の符号が付しである。

図で、６１．６２は偏向コイル２１，２２および３１゜
３２に印加電圧を印加するための電源で、電源６１は電
子線４を光軸１に合せるための電源であり、電源６２は
ウオブラー用の電源であって、これらの電源６１．６２
はスイッチ６３（ＡｊＡ’。

Ｂ、Ｂ’は端子）によって切り換えられる。

また、コイル８１および８２は電源６２が印加され電子
線４を光軸１から偏向させた場合、試料５面上に生ずる
ずれｌを２次元的に補正するための電磁偏向コイルで、
電源９１，９２は電磁偏向コイル８１および８２に電圧
を印加するための電源で、電源９１は電子線４を光軸１
に合せる場合の電源で、電源９２がウオブラー電源が印
加された場合の電子線のずれを補正するための電源であ
って、これらの電源９１，９２はスイッチ９３（Ｃ，Ｃ
’。

Ｄ、Ｄ’は端子）によって切り換えられる。

また、スイッチ６３および９３は切替駆動回路１００に
よって数Ｈｚの周期で同期して切り換えられる。

この焦点合せ装置で、スイッチ６３のみを動作させ、接
点が端子Ａ、Ａ′に接し、電源６１が偏向コイル２１，
２２および３１，３２に接続されている場合は、電子線
４は光軸１上を照射し、接点が端子Ｂ、Ｂ’に接し電源
６２に接続されている場合は、電子線４は偏向コイル２
１．２２により偏向され、さらに偏向コイル３１，３２
により逆に偏向され試料５に照射される。

図の４１はこのようにして偏向された電子線の径路を示
しており、電子線４１は前述の理由によって、接点が端
子ＡＡ′に接している場合に試料５面上を照射する位置
とは一致しない。

また、電磁偏向コイル８１および８２も、スイッチ９３
のみ動作させる場合は、接点が端子Ｃ２Ｃ′に接してい
る場合は電源９１に接続し、電子線４は光軸１上を照射
し、接点が端子り、Ｄ’に接している場合は電子線４を
光軸１から偏向させる。

従って、試料５面上の電子線４の照射位置は移動する。

従って、スイッチ９３の接点が端子り、Ｄ’に接してい
る場合の電子線４のずれ量をあらかじめ、スイッチ６３
の接点が端子Ｂ、「に接している場合の電子線４のずれ
量に等しく調整しておき、スイッチ６３．９３を切替駆
動回路１００を動作させ、数Ｈｚの周期で同期して切り
換えれば、電子線４１の位置を補正して電子艙４２の位
置に移動させることができるため、電子線４を光軸１上
と光軸１に対してθの角度で試料５上の一点を中心とし
て、切替駆動回路１００と同期して照射させることがで
きる。

この実施例においては、電磁偏向コイ＃８１゜８２を試
料側の偏向コイル３１．３２０位置に設けた例を示した
が、電子線源側の偏向コイル２１゜２２の位置に設けて
もよい。

また、この実施例の焦点合せ装置は、電子線の光軸から
の振れを一方向とした例を示したが通常のウオブラー法
の如く二方向にすることもできる。

しかし、装置の簡単さ、調整の容易な点ではこの実施例
の装置が優れている。

以上の如く、この焦点合せ装置はウォブラー用の２段電
磁偏向装置における不整磁場の影響を除去できるため、
試料面上における電子線の振れ角を大きくしても電子線
が光軸からずれないため、視野が暗くならず、焦点合せ
が容易であり、かつ正確な焦点合せができる。

従って高倍率になっても焦点合せが容易であり、また、
低倍率においても振れ角を大きくしてずれ量を大きくで
きるので焦点合せが容易であり、かつ正確な焦点合せが
できる。

なお、この種焦点合せ装置では、原理的には正焦点で像
のずれがなくなるはずであるが、実際には焦点合せ装置
を働かせて像のずれがなくなるように対物レンズの励磁
電流を調節した場合にも必ずしも正焦点にはならない。

第４図はこの焦点合せ装置において、試料面に対する振
れ角θと焦点合せ装置を働かせた場合にずれがな（なっ
た時の焦点はずれ量との間の関係を示すもので、横軸に
は振れ角θ、縦軸には焦点はずれ量がとってあり、Ｊが
正焦点の位置を示し、この点から上（図の０の方向）が
過焦点、下（図のＵの方向）が不足焦点になることを示
している。

この図からある角度θ１をさかいにして、それより小さ
い時は過焦点で像のずれがなくなり、それにより大きい
時は不足焦点で像のずれがなくなることが明らかになり
、振れ角が大きくなると不足焦点になることを示してい
る。

従って、従来は小さい振れ角で焦点合せを行っていたた
め過焦点になりがちであったが、この実施例の焦点合せ
装置により振れ角を大きくすることができるため、不足
焦点側にもってゆくことができる。

この、ことは振れ角を選択することによって任意の焦点
はずれ量の写真撮影の可能なことを示している。

以上の如く、本発明の電子顕微鏡の焦点合せ装置は、広
範囲の倍率範囲にわたって正確な焦点合せを容易に実施
可能とするもので、工業的効果の犬なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子顕微鏡の焦点合せ装置の要部の構成
を示す説明図、第２図は第１図の焦点合せ装置の回路図
、第３図は本発明の電子顕微鏡の焦点合せ装置の一実施
例の構成を示す説明図、第４図は同じく効果を説明する
ための特性線図である。１・・・・・・光軸、２１，２２，３１，３２・・・・
・・偏向コイル、４・・・・・・電子線、５・・・・・
・試料、６Ｌ６２・・・・・・電源、６３・・・・・・
スイッチ、８１、８２・・・・・・電磁偏向コイル、
９１、９２・・・・・・電源、９３・・・・・・スイ
ッチ、１００・・・・・・切替駆動回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１電子顕微鏡の照射系に２段電磁偏向手段を設け、該
手段を用いて焦点合せを行うウオプラー法による焦点合
せ装置において、前記２段電磁偏向手段により電子線を
偏向させたとき該２段電磁偏向手段における不整磁場に
より試料面上において生ずる電子線の光軸からのずれを
２次元的に補正する電磁偏向手段と、該電磁偏向手段を
前記２段電磁偏向手段に同期させる手段とを有すること
を特徴とする電子顕微鏡の焦点合せ装置。