JPS5945171B2 - 電子レンズ - Google Patents

電子レンズ

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JPS5945171B2
JPS5945171B2 JP54172796A JP17279679A JPS5945171B2 JP S5945171 B2 JPS5945171 B2 JP S5945171B2 JP 54172796 A JP54172796 A JP 54172796A JP 17279679 A JP17279679 A JP 17279679A JP S5945171 B2 JPS5945171 B2 JP S5945171B2
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JP
Japan
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magnetic pole
aberration
lens
magnetic
hole diameter
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JP54172796A
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JPS5696447A (en
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勝重 津野
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Jeol Ltd
Original Assignee
Nihon Denshi KK
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Publication date
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Priority to DE3047166A priority patent/DE3047166C2/de
Priority to GB8040624A priority patent/GB2067828B/en
Priority to US06/220,183 priority patent/US4384208A/en
Publication of JPS5696447A publication Critical patent/JPS5696447A/ja
Publication of JPS5945171B2 publication Critical patent/JPS5945171B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/14—Lenses magnetic
    • H01J37/141—Electromagnetic lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/14—Lenses magnetic

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は透過電子顕微鏡において歪像収差と共に像がＳ
字形に歪む非等方性歪像収差（Ｓ字型収差）を小さくし
得る電子レンズに関するものである。
電子顕微鏡の投影レンズで設計上大きな問題となる収差
は歪像収差、Ｓ字型収差、回転及び倍率色収差である。
この内殻も重要な歪像収差については投影レンズの励磁
を減らして使用する低倍率領域で、中間レンズにより強
い樽形歪を作り、投影レンズによる糸巻き歪と相殺する
ようにした所謂ディストーションフリ一方式が採用され
ているので、低倍での歪像収差を殆んど零にすることが
できる。
しかし乍ら、投影レンズ電流を固定して用いる中倍領域
では、中間レンズによる樽形歪に比し、投影レンズによ
る糸巻き歪の方が圧倒的に大きくなるため、打ち消し合
うことができず、通常螢光板上における直径１００ｍｍ
の円周上で１〜２チ程度の歪を有していた。
一方Ｓ字型収差は従来これを打消す有効な方法はなく、
投影レンズとフィルム面との距離をできるだけ長くして
なるべく中心軸付近を通った電子線のみにより像を形成
する考慮を払うことにより、この収差を目立たないよう
にしているにすぎない。
しかし乍ら、この方法では、装置の空間的な制約を受け
る外、本質的に収差を小さくするものでないから実際に
は２％以下にするのは困難である。
最近、２つの磁極間隙をもつ３磁極レンズを投影レンズ
に用いることが提案され、これによると歪像収差を零に
できることが見出された。
そして、このレンズではＳ字型収差も通常のレンズに比
べて小さくできることがわかった。
しかし乍らこのＳ字型収差を零にするまでには至ってお
らず、１係以下の小さな値にするには歪像収差が大きく
なるような起磁力領域で使用せざるを得ないという矛盾
が生ずる。
第１図は、本発明に先立って提案された３磁極電子レン
ズの磁極部を模擬的に示す図であり、第１磁極１、第２
磁極２、第３磁極３よりなり、夫夫の穴径ｄ□ 、 ｄ
２ 、 ｄ３は等しく、又磁極間隔Ｓ１ とＳ２ も等
しい対称構造となっている。
そして、第１の磁極間隙と第２の磁極間隙とに互いに逆
向で且つ同一起磁力をもつ磁場が形成される。
第２図は第１図レンズにおける焦点距離ｆｐ（ｍｍ）、
歪像収差△ｒ／’ｒ（％）及びＳ字型収差△Ｓ／ｒ（％
）＃磁力ＮＩ （アンペアターン）に対する変化を
第２磁極２の厚さｔをパラメータに示したものである。
この場合ｄ１−ｄ２−ｄ３＝３ｆＩｍ１、Ｓｌ ＝ Ｓ
２ ＝ ２．２５ｍｍであり、ｔ ＝ １ ｍｍと２ｍ
ｍについて示した。
同図かられかるように焦点距離ｆｐは起磁力ＮＩに対し
て、ｔ＝１とｉ、＝２について夫々２２００，１８００
ＡＴ （アンペアターン）で極小を示し、その値はｆｐ
（ｔ＝１ ）＝３．８ｍｍ、 ｊｐ （ｔ＝２ ）＝
４．６ｍｍとなり、第２磁極の厚さｔが小さい方が小さ
くなる。
歪像収差△ｒ ／ ｒは、低励磁側で正（糸巻き形）、
高励磁側で負（樽形）となる。
そして歪像収差が零となる起磁力は焦点距離ｆｐが極小
になる起磁力に略一致している。
これに対し、Ｓ字型収差は低励磁側では著じるしく小さ
い値をとり、起磁力が大きくなると急激に増加し、零に
なる条件は存在しない。
従って歪像収差△ｒ／ｒを零又は極めて小さい領域で使
用した場合、Ｓ字型収差△Ｓ／ｒは必ず有限な値を示す
ことになる。
所で第１図のレンズ構造において、２つの磁極間隙内に
生ずる磁場の起磁力を相互に異ならせるとＳ字型収差を
ある起磁力の下で零にすることが可能であるが、この場
合には回転色収差を生ずる等、新たな不都合が生じ、３
磁極レンズの特徴を有効に利用できない欠点がある。
而して本発明は第１磁極間隙と第２磁極間隙とに発生す
る磁場の起磁力を等しくした状態で歪像収差及びＳ字型
収差共零乃至極めて小さくすることのできる電子レンズ
を提供するもので、レンズ磁極の形状を非対称、つまり
第２磁極と第３磁極の穴径を等しくし、第１磁極の穴径
を第２、第３磁極の穴径の１．５〜５倍に設定したこと
に特徴がある。
以下本発明を第３図以降に示すデータに基づき詳説する
。
第３図は第２磁極の厚さｔ ＝ １ ｍｍの場合につい
て、第１磁極の穴径ｄ１を３ｍｍ、 ４．５ｍｍ、 ６
ｍｍ。
９ｍｍと変えた場合の歪像収差△ｒ ／ ｒ及びＳ字型
収差△Ｓ／ｒを示したものである。
この場合第２磁極の穴径ｄ２ と第３磁極の穴径ｄ３は
ｄ２＝ｄ３二３ｍｍとし、第１磁極間隙長Ｓ１ と第２
磁極間隙長Ｓ２は５ｌ−８２二２．２５ＩＯｍとした。
同図かられかるように歪像収差△ｒ ／ ｒはｄｌの変
化にはあまり影響されず、起磁力ＮＩが１８００ ＡＴ
〜２６００ ＡＴの範囲で２チ以下となる。
そして２２００ ＡＴ前後で零を示している。一方、Ｓ
字型収差△Ｓ／ｒはｄｌ の変化に大きく依存し、ｄｏ
を大きくすると起磁力の変化に対して負から正に変化す
るようになる。
即ちある起磁力の下でＳ字型収差は零となる。
該収差が零になる起磁力はｄｌ が大きくなる程高い側
ヘシフトする。
透過電子顕微鏡の投影レンズとして使用する場合、歪像
収差△ｒ ／ ｒが零の起磁力の下で使用することが望
ましい（ここでは焦点距離ｆｐが極小となる）ので第１
磁極の穴径ｄ１の値は△ｒ／ｒ＝０と△Ｓ ／ ｒ ＝
０とが一致する条件に設定することが望ましい。
第４図は第２磁極の厚さｔが１ｍｍと２ｕｎの夫々の場
合について、歪像収差△ｒ ／ ｒ ＝ ０、Ｓ字型収
差△Ｓ ／ ｒ ＝ Ｏとなる起磁力ＮＩと上磁極の穴
径ｄ１の関係を示したものである。
ｔ ” １ ｓ ｔ ”２いずれの場合も、Ａ、Ｂで
示す如く、ｄｌ が９胴と１０ｍｍの間で両収差が零と
なる条件があることがわかる。
伺第５図はｔ＝１．ｔ＝２の夫々の場合について、焦点
距離の極小値（ｆｐ）ｍｉｎを上極穴径ｄ１ に対して
示したものである。
（ｆｐ）ｍｉｎは４〜６［ｎｍ程度でｄｌを大きくする
につれて若干太き（なるが、実用上は差支えない。
第６図は歪像収差△ｒ／ｒ二〇の起磁力下でのＳ字型収
差△Ｓ ／ ｒを示す図である。
図かられかるように△ｒ ／ ｒ二〇の下で△Ｓ ／
ｒを０．５％以下にする条件は第２、第３磁極の穴径ｄ
２ とｄ３がｄ２−ｄ３において上極穴径ｄ１を該第２
、第３磁極の穴径の略１．５倍乃至５倍の範囲にとるこ
とである。
又、特に３倍（ｄｉ ＝３ｄ２ ）＠後が最適であっ
た。
以上詳述したような構成となせば、歪像収差△ｒ ／
ｒを零にした状態で、Ｓ字型収差△Ｓ ／ ｒを零又は
極めて小さくすることのできる電子レンズを得ることが
でき、電子顕微鏡の投影レンズとして好適である。
同上記は一例であるが、ｄ２ ｐ ｄ３ ｐ ８１ ｓ
Ｓ２ を異った値にした場合にも各収差は図示のものと
大体同様な傾向を示す。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に先立って提案されたレンズの磁極部を
示す図、第２図はその性能を示す図、第３図乃至第６図
は本発明を説明するための図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １３つの磁極を有し、第１、第２磁極間隙内及び第２、
    第３磁極間隙内に生ずる磁場の極性を互いに逆にし、且
    つ同一起磁力で励磁する如くなしたレンズにおいて、第
    ２磁極と第３磁極Ｑ穴径を等しくなし、第１磁極の穴径
    を該第２、第３磁極のそれに対し、１．５倍乃至５倍の
    範囲に設定することを特徴とする電子レンズ。
JP54172796A 1979-12-28 1979-12-28 電子レンズ Expired JPS5945171B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP54172796A JPS5945171B2 (ja) 1979-12-28 1979-12-28 電子レンズ
DE3047166A DE3047166C2 (de) 1979-12-28 1980-12-15 Elektronenlinse mit drei Magnetpolstücken
GB8040624A GB2067828B (en) 1979-12-28 1980-12-18 Electron lens equipped with three magnetic pole pieces
US06/220,183 US4384208A (en) 1979-12-28 1980-12-23 Electron lens equipped with three magnetic pole pieces

Applications Claiming Priority (1)

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JP54172796A JPS5945171B2 (ja) 1979-12-28 1979-12-28 電子レンズ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5696447A JPS5696447A (en) 1981-08-04
JPS5945171B2 true JPS5945171B2 (ja) 1984-11-05

Family

ID=15948515

Family Applications (1)

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JP54172796A Expired JPS5945171B2 (ja) 1979-12-28 1979-12-28 電子レンズ

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US (1) US4384208A (ja)
JP (1) JPS5945171B2 (ja)
DE (1) DE3047166C2 (ja)
GB (1) GB2067828B (ja)

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DE3047166A1 (de) 1981-10-01
GB2067828A (en) 1981-07-30
JPS5696447A (en) 1981-08-04
US4384208A (en) 1983-05-17
DE3047166C2 (de) 1984-02-09

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