JPS5954164A - 荷電粒子線エネルギ−分析装置 - Google Patents
荷電粒子線エネルギ−分析装置Info
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- JPS5954164A JPS5954164A JP57165367A JP16536782A JPS5954164A JP S5954164 A JPS5954164 A JP S5954164A JP 57165367 A JP57165367 A JP 57165367A JP 16536782 A JP16536782 A JP 16536782A JP S5954164 A JPS5954164 A JP S5954164A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- energy
- magnetic
- magnetic pieces
- electron
- detector
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- Pending
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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
- H01J37/05—Electron or ion-optical arrangements for separating electrons or ions according to their energy or mass
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は分析電了顕fRIl鏡等に用いられる荷電粒子
線エネルギー分析装置に関覆る。 分析電子顕微鏡等においては、例えば試別を透過した電
子のエネルギー損失スペク1〜ルを得るため、90°偏
向型の二重(立体)集中荷雷粒子線下ネルギー分析装置
が用いられている。第1図はこのようなエネルギー分析
装置の従来例を示すもので、エネルギー分析装置の入り
口から距luだり離れた入射点Pに絞られた電子線は、
紙面に垂直イT方向に平行に配置(Xれた一対の@極片
1a。 ib<但し、1bは重イー釘っているため図示されてい
ない)の間に形成される紙面に重直な磁場によって偏向
角φ−906だ
線エネルギー分析装置に関覆る。 分析電子顕微鏡等においては、例えば試別を透過した電
子のエネルギー損失スペク1〜ルを得るため、90°偏
向型の二重(立体)集中荷雷粒子線下ネルギー分析装置
が用いられている。第1図はこのようなエネルギー分析
装置の従来例を示すもので、エネルギー分析装置の入り
口から距luだり離れた入射点Pに絞られた電子線は、
紙面に垂直イT方向に平行に配置(Xれた一対の@極片
1a。 ib<但し、1bは重イー釘っているため図示されてい
ない)の間に形成される紙面に重直な磁場によって偏向
角φ−906だ
【プ偏向され、そのエネルギーに応じた
エネルギー分散面上の一点Qにフォーカスする。即ち、
電子線は点Qにおいては、紙面に平行にとられたxII
IIll及びこの軸に垂直なy軸の双方の方向において
、前記磁極片の出射側端面からVだけ離れた共通な一点
Qでクロスオーバーする。このようなエネルギー分析装
置においては、前記UあるいはVは荷電粒子線の軌跡の
曲率半径Rで正規化して無次元数で表わすのが普通であ
る。 又、Rが一定であるという条件でTネルギー分解能を向
上させるにはVをできるだ【プ大きくすれば良い。 ところで、第1図に示すように磁極間磁場の入射面(即
ち、前記一対の磁極片の入射面I)が電子線の入電方向
に対して垂直な平面に対してなす傾斜角をF、1、電子
線の出0=IブJlriJ l、’−ス・1して垂直イ
f平面に対し’c l′1i641TijI−が’、’
+: −n’ fl’fl斜角をε2、又、[0を加速
?[i l−1−、、[Vを電子のb?111−[ネル
ギーと(るどき、一般にjス下の式が成tiづることが
知られている。 (R,U i−grton 0
plic !’;7(198(1) P、:?20
〜242 )tan ε2 = (1/2> (1/
(tan 62+R/u )−(tan El−R/
Ll )/ (1−(x/2) (tan E+ −
R/If ) ) ) −(1)v /R−(1/ <
tan /E、 +R/u )−tanε・戸・・・(
2) 1) −((「 o /R) (「 o +
lゴ r ) 、、、/ (10−ト 2[r
) ) (1+v /R十(v /R)tan ε?)
−・・・・・(3) この式からV、、/Rは入射面の傾斜ε1と出射面の傾
斜角ε2及びu/Rに依存し、ε?もu / Rどε1
に依存することが分かる。ところで、(17/Rは分析
装置を取り伺りる電子顕微鏡の寸法によって決定され−
(’ l、まうため、自由に選べる定数はε1だ(Jで
ある。 従来においては、く3)式にのみ注目してDが最大とな
るε2=’15°が採用されていた。その結果、ε1及
びV/Rがu/Rに大きく依存し、分析装置を取りイ【
1りる電子顕微鏡のu/Rの値に応じて二重集束させる
ために必要なε+、V/Rの値の組みを算出し、この算
出された値に基づいて分析装置の設H1をしなおす必要
があった。 本発明者は前記(’1)、(2)、(3)式に基づいて
、電子計算機を用いて、11/Rをパラメータとしてε
1と82の関係を多くのV/Rの値に対して計算し、各
v/Rのパラメータ値に対して図示したところ、第2図
のような結果を1qた。この図J、すε1:23°の場
合には、+1/R=2〜6の曲線が一点に集中している
ことが分かる。又、ε+=20°の場合、u/R=2〜
6の曲線にわたってε2を10°以内の幅の変化に収め
ることができる。又、 ε+=30’においてもu/R
−1〜4の曲線におけるε2の幅を10°以内に収める
ことができる。従って、ε1を20°〜30°の範囲に
設定づ−ると、u/Rの値を変えても、乞う一方の(i
!極片形状を決めるための)j・フタ−であるε2を殆
lυど変えなくて良いことが分かる。 次にε1が20°乃至30°の範囲が実用に/Tるかど
うかを検討してみた。第3図(jε1とv7・′Rどの
関係を示]電I計算機にJ、る泪算結宋を示Aもので、
V / R4;Iε2に依存り−るが、C?はまたε1
に依存でるため結局v/Rはε1に依/?シている。こ
の図から81が20″〜306の範囲ではv/Rは比較
的太ぎいことが分かり、同一11、/Rに対しくは従来
より高い値のV/Rが得られることがわかる。 又、この図り口”+ If 、/ Rが2以りで・あろ
場合にはV/Rの11/Rによる変化が少く、E+ =
20゜の場合にはIf / Rが2から6まで変化して
ら、V/Rの変化幅を1以内に収めることかで・き、又
、ε+=30°の場合(、:おいてもIt / Rが2
.2から6まで変化してもv/Rの変化幅は1以内にI
I¥めることができることが分る。従つT1ε1が20
°〜30°の範囲ではlJ#、が変化してもV/Rが殆
んど変化し1.rいといえる。 次に加速電圧「0及び前記曲率¥径Rで正規化したエネ
ルギー分解能をDflとすると、Ddは前記(3)式よ
り r)d −R(1+V /R+V /Rtan ε2
)−(4)どなる。ところで前記(2)、(3)式を用
いるとε?はε1により表し1!7るので、このε1に
より表したε2を(4)式に代入することによりDdを
81によって表し得るが、そこでu/Rをパラメータと
して電子計算機によって計算し、l)dを81の関数ど
して図示すると第4図のようになる。この結果からu/
R=1〜2においては、ε+・=、20°〜30’の区
間で[)dは最高値をとることがわかる。又、u/Rが
3以上の場合、ε1が20°〜30’の区間においては
[)dは最高値をとらないが、比較的高い値をとってお
り、充分実用的であることが明らかである。 以−Fを要約すると、ε1が20°乃至30°に設定し
た二重集束条件でのJネルギー分析装置は磁極片の形状
を決めるもう一方の定数であるε2及びv/Rがu/R
に殆んど依存せず、且つエネルギー分散能1>充分高い
ことが明らかi3な−)だ3、尚、この第3図及び第4
図におい(−1△、r3゜Cで示したもの(よ各々、ド
クター、■ジャー1〜ン<Dr 、 [gerton)
、 I:1本電子株式会ン1、ガタン(G atan
)ネ1にJl、)−(’j:j作されたイFL 1=A
L装圃の対応する数値の組みを示しでいる。 本発明は−1−述した基本的な考えに沿ってなされたも
ので、一対の磁極片の間に一様磁場を形成し、この一様
磁場中(こ入用した荷電粒子線を90°偏向してイのエ
ネルギーに応じた出射貞に二手集束するようにしだエネ
ルギー分析装置において、前記磁極片の入射側端面が荷
電粒子の入用方向と垂直な平面に対して20’7’J至
30°を成4ように構成したことを特徴としている。 第5図は本発明の一実施例を詳述J−るためのI)ので
、図中2は内部が真空に排気された鏡nである。この鏡
筒内の投影1ノンズ(図示せず)の後段には電子線分散
場を形成】るための磁極片が配回されているが、第1図
に示した従来と5+?なり一一一対の磁極片3a、3b
(但し、3aだ目が図示されている)の入射側の端面I
(ぞの接線)が光軸Cに重両な平面に対して<r−d傾
斜角ε1が25°にされており、この磁極片38,3h
の出1:i’l Ill (7)端面「(その接線)が
電子線の出射方向と垂直な平面どなず傾斜角ε2は27
°になっている。4は拡大レンズであり、この拡大1ノ
ンズは磁極片3aの間に形成された一様な磁場によって
分散された電子線を更にそのエネルギーに応じて空間的
に公邸させるだめのものである。5はアパーチャ6を通
過した電子を検出するための検出器である。 このような構成において、例えば試料を通過し、光軸C
に沿って入射点Pより入0・1シて来た電子線は磁極片
3a、311F?!Iの一様磁場においてそのエネルギ
ーに応じて分散され、あるエネルギーの電子線が分散面
上の点Q十に結像され、更にスリブ1〜6を通過して検
出器5に入射する。従って磁極J’+31,3bに磁場
を発生させるための励磁コイル(図示せず)の励磁強度
を掃引すれば検出される電子線のエネルギーが掃引され
、検出器5の出力信号に基づいてエネルギースペクトル
を得ることができる。 このようイ「荷電粒子線のエネルギー分析装置は、前述
したJうに磁極片の形状を決める定数82及び磁極片か
ら検出器までの距離を決めるV/Rが1」/Rに依存し
イfいので、11/Rを異にするあらゆる機梗の電子顕
微鏡に共通1ノで使用ηることができ、機秤に応じて分
析に置の設計をしなおす必要がない。 更に又、ε2が30°前後と小さく4I:るため、二次
収差補正用曲率を形成する場合にも第5図に示したカド
Kを小ざくすることができ、ゴー作が容易となる。 尚、」−)ボしIc実施例においては、電子線をTネル
ギー分析ηる場合についての実施例を説明したが本発明
はイオン等の他の荷電粒子線のエネルギーを分析覆る場
合にも同様に実施できる。
エネルギー分散面上の一点Qにフォーカスする。即ち、
電子線は点Qにおいては、紙面に平行にとられたxII
IIll及びこの軸に垂直なy軸の双方の方向において
、前記磁極片の出射側端面からVだけ離れた共通な一点
Qでクロスオーバーする。このようなエネルギー分析装
置においては、前記UあるいはVは荷電粒子線の軌跡の
曲率半径Rで正規化して無次元数で表わすのが普通であ
る。 又、Rが一定であるという条件でTネルギー分解能を向
上させるにはVをできるだ【プ大きくすれば良い。 ところで、第1図に示すように磁極間磁場の入射面(即
ち、前記一対の磁極片の入射面I)が電子線の入電方向
に対して垂直な平面に対してなす傾斜角をF、1、電子
線の出0=IブJlriJ l、’−ス・1して垂直イ
f平面に対し’c l′1i641TijI−が’、’
+: −n’ fl’fl斜角をε2、又、[0を加速
?[i l−1−、、[Vを電子のb?111−[ネル
ギーと(るどき、一般にjス下の式が成tiづることが
知られている。 (R,U i−grton 0
plic !’;7(198(1) P、:?20
〜242 )tan ε2 = (1/2> (1/
(tan 62+R/u )−(tan El−R/
Ll )/ (1−(x/2) (tan E+ −
R/If ) ) ) −(1)v /R−(1/ <
tan /E、 +R/u )−tanε・戸・・・(
2) 1) −((「 o /R) (「 o +
lゴ r ) 、、、/ (10−ト 2[r
) ) (1+v /R十(v /R)tan ε?)
−・・・・・(3) この式からV、、/Rは入射面の傾斜ε1と出射面の傾
斜角ε2及びu/Rに依存し、ε?もu / Rどε1
に依存することが分かる。ところで、(17/Rは分析
装置を取り伺りる電子顕微鏡の寸法によって決定され−
(’ l、まうため、自由に選べる定数はε1だ(Jで
ある。 従来においては、く3)式にのみ注目してDが最大とな
るε2=’15°が採用されていた。その結果、ε1及
びV/Rがu/Rに大きく依存し、分析装置を取りイ【
1りる電子顕微鏡のu/Rの値に応じて二重集束させる
ために必要なε+、V/Rの値の組みを算出し、この算
出された値に基づいて分析装置の設H1をしなおす必要
があった。 本発明者は前記(’1)、(2)、(3)式に基づいて
、電子計算機を用いて、11/Rをパラメータとしてε
1と82の関係を多くのV/Rの値に対して計算し、各
v/Rのパラメータ値に対して図示したところ、第2図
のような結果を1qた。この図J、すε1:23°の場
合には、+1/R=2〜6の曲線が一点に集中している
ことが分かる。又、ε+=20°の場合、u/R=2〜
6の曲線にわたってε2を10°以内の幅の変化に収め
ることができる。又、 ε+=30’においてもu/R
−1〜4の曲線におけるε2の幅を10°以内に収める
ことができる。従って、ε1を20°〜30°の範囲に
設定づ−ると、u/Rの値を変えても、乞う一方の(i
!極片形状を決めるための)j・フタ−であるε2を殆
lυど変えなくて良いことが分かる。 次にε1が20°乃至30°の範囲が実用に/Tるかど
うかを検討してみた。第3図(jε1とv7・′Rどの
関係を示]電I計算機にJ、る泪算結宋を示Aもので、
V / R4;Iε2に依存り−るが、C?はまたε1
に依存でるため結局v/Rはε1に依/?シている。こ
の図から81が20″〜306の範囲ではv/Rは比較
的太ぎいことが分かり、同一11、/Rに対しくは従来
より高い値のV/Rが得られることがわかる。 又、この図り口”+ If 、/ Rが2以りで・あろ
場合にはV/Rの11/Rによる変化が少く、E+ =
20゜の場合にはIf / Rが2から6まで変化して
ら、V/Rの変化幅を1以内に収めることかで・き、又
、ε+=30°の場合(、:おいてもIt / Rが2
.2から6まで変化してもv/Rの変化幅は1以内にI
I¥めることができることが分る。従つT1ε1が20
°〜30°の範囲ではlJ#、が変化してもV/Rが殆
んど変化し1.rいといえる。 次に加速電圧「0及び前記曲率¥径Rで正規化したエネ
ルギー分解能をDflとすると、Ddは前記(3)式よ
り r)d −R(1+V /R+V /Rtan ε2
)−(4)どなる。ところで前記(2)、(3)式を用
いるとε?はε1により表し1!7るので、このε1に
より表したε2を(4)式に代入することによりDdを
81によって表し得るが、そこでu/Rをパラメータと
して電子計算機によって計算し、l)dを81の関数ど
して図示すると第4図のようになる。この結果からu/
R=1〜2においては、ε+・=、20°〜30’の区
間で[)dは最高値をとることがわかる。又、u/Rが
3以上の場合、ε1が20°〜30’の区間においては
[)dは最高値をとらないが、比較的高い値をとってお
り、充分実用的であることが明らかである。 以−Fを要約すると、ε1が20°乃至30°に設定し
た二重集束条件でのJネルギー分析装置は磁極片の形状
を決めるもう一方の定数であるε2及びv/Rがu/R
に殆んど依存せず、且つエネルギー分散能1>充分高い
ことが明らかi3な−)だ3、尚、この第3図及び第4
図におい(−1△、r3゜Cで示したもの(よ各々、ド
クター、■ジャー1〜ン<Dr 、 [gerton)
、 I:1本電子株式会ン1、ガタン(G atan
)ネ1にJl、)−(’j:j作されたイFL 1=A
L装圃の対応する数値の組みを示しでいる。 本発明は−1−述した基本的な考えに沿ってなされたも
ので、一対の磁極片の間に一様磁場を形成し、この一様
磁場中(こ入用した荷電粒子線を90°偏向してイのエ
ネルギーに応じた出射貞に二手集束するようにしだエネ
ルギー分析装置において、前記磁極片の入射側端面が荷
電粒子の入用方向と垂直な平面に対して20’7’J至
30°を成4ように構成したことを特徴としている。 第5図は本発明の一実施例を詳述J−るためのI)ので
、図中2は内部が真空に排気された鏡nである。この鏡
筒内の投影1ノンズ(図示せず)の後段には電子線分散
場を形成】るための磁極片が配回されているが、第1図
に示した従来と5+?なり一一一対の磁極片3a、3b
(但し、3aだ目が図示されている)の入射側の端面I
(ぞの接線)が光軸Cに重両な平面に対して<r−d傾
斜角ε1が25°にされており、この磁極片38,3h
の出1:i’l Ill (7)端面「(その接線)が
電子線の出射方向と垂直な平面どなず傾斜角ε2は27
°になっている。4は拡大レンズであり、この拡大1ノ
ンズは磁極片3aの間に形成された一様な磁場によって
分散された電子線を更にそのエネルギーに応じて空間的
に公邸させるだめのものである。5はアパーチャ6を通
過した電子を検出するための検出器である。 このような構成において、例えば試料を通過し、光軸C
に沿って入射点Pより入0・1シて来た電子線は磁極片
3a、311F?!Iの一様磁場においてそのエネルギ
ーに応じて分散され、あるエネルギーの電子線が分散面
上の点Q十に結像され、更にスリブ1〜6を通過して検
出器5に入射する。従って磁極J’+31,3bに磁場
を発生させるための励磁コイル(図示せず)の励磁強度
を掃引すれば検出される電子線のエネルギーが掃引され
、検出器5の出力信号に基づいてエネルギースペクトル
を得ることができる。 このようイ「荷電粒子線のエネルギー分析装置は、前述
したJうに磁極片の形状を決める定数82及び磁極片か
ら検出器までの距離を決めるV/Rが1」/Rに依存し
イfいので、11/Rを異にするあらゆる機梗の電子顕
微鏡に共通1ノで使用ηることができ、機秤に応じて分
析に置の設計をしなおす必要がない。 更に又、ε2が30°前後と小さく4I:るため、二次
収差補正用曲率を形成する場合にも第5図に示したカド
Kを小ざくすることができ、ゴー作が容易となる。 尚、」−)ボしIc実施例においては、電子線をTネル
ギー分析ηる場合についての実施例を説明したが本発明
はイオン等の他の荷電粒子線のエネルギーを分析覆る場
合にも同様に実施できる。
第1図は従来のエネルギー分析装置を示すための図、第
2図は二重集束条件を成立さぜるためのε1とε2の関
係をII/RをパラメータとしC31算しIc結宋を示
すための図、第3図はε1とV/Rとの関係を示すため
の図、第4図はu/Rをパラメータとしてε1に対する
分散能Ddの値を示すだめの図、第5図は本発明の一実
施例を説明するための図である。 1a、lb、3a、3b :磁極片、2:鏡筒、4:拡
大レンズ、5:検出器、6:アパーチャ。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 9藤 −夫
2図は二重集束条件を成立さぜるためのε1とε2の関
係をII/RをパラメータとしC31算しIc結宋を示
すための図、第3図はε1とV/Rとの関係を示すため
の図、第4図はu/Rをパラメータとしてε1に対する
分散能Ddの値を示すだめの図、第5図は本発明の一実
施例を説明するための図である。 1a、lb、3a、3b :磁極片、2:鏡筒、4:拡
大レンズ、5:検出器、6:アパーチャ。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 9藤 −夫
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一対の磁極片の間に一様磁場を形成し、この一様磁場中
に入射した荷電粒子線を90°偏向してその−[ネルギ
ーに応じた出射点に二重集束号るようにしたエネルギー
分析装置において、前配置片の入削側喘面が荷電粒子の
入射方向と垂直な平面に対して20°乃至30°を成J
よう【、:構成したごとを特徴と覆る荷電Net子線”
「ネルギー分析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57165367A JPS5954164A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 荷電粒子線エネルギ−分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57165367A JPS5954164A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 荷電粒子線エネルギ−分析装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5954164A true JPS5954164A (ja) | 1984-03-28 |
Family
ID=15811018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57165367A Pending JPS5954164A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 荷電粒子線エネルギ−分析装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5954164A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0256843A (ja) * | 1988-08-22 | 1990-02-26 | Jeol Ltd | 荷電粒子線分析用扇型磁石 |
JPH05249382A (ja) * | 1991-12-10 | 1993-09-28 | Litton Syst Inc | 暗視望遠鏡及びその取付装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5540981A (en) * | 1978-09-19 | 1980-03-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Relative position set method between magnetic flaw detector and inspected object and its unit |
-
1982
- 1982-09-22 JP JP57165367A patent/JPS5954164A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5540981A (en) * | 1978-09-19 | 1980-03-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Relative position set method between magnetic flaw detector and inspected object and its unit |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0256843A (ja) * | 1988-08-22 | 1990-02-26 | Jeol Ltd | 荷電粒子線分析用扇型磁石 |
JPH05249382A (ja) * | 1991-12-10 | 1993-09-28 | Litton Syst Inc | 暗視望遠鏡及びその取付装置 |
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