JPS598024B2 - 電子線絞り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子線絞］装置、特に絞りを電子レンズの中心
孔に配置するタイプの、電子顕微鏡等において用いられ
るのに適した電子線絞り装置に関する。

電子顕微鏡等においては、電子レンズの収差を小さくす
るために電子線の開き角を小さくする必要がある。

このため電子レンズの中心孔には大きさが１ｒ／ＬｒＩ
Ｌ以下の小孔を有する絞りを配備して使う方法が一般に
とられている。

この場合、絞りは中心孔を通る電子線の軸の周りに配置
された絞り支持体によって支持される。

しかし、この場合、電子レンズの中心孔の真空排気抵抗
は絞りの孔径で決定され、絞りを境にして電子線入射側
部分と出射側部分では到達真空度に大きな差（２桁程度
）が生ずる。

この結果、悪るい真空側から絞りの孔を通してガスの流
入が高真側にあるため、ここを電子線が通ったときに、
電子線によるガス分子の分解物が絞りの孔周辺に付着し
て、そこを汚す結果となる。

又、真空室に空気を導入したときや、真空排気を開始し
た初期において、絞りに強い圧力が加わり、絞りを吹き
あげたり、あるいは絞り穴を損傷したりすることもある
。

更に、絞り支持体に散乱電子が衝突して反射するので、
これが絞りの汚染をより助長する結果となっている。

したがって本発明の目的は絞りの汚染を防止することの
できる電子線絞り装置を提供することにある。

第１図は本発明にもとづく望ましい一実施例を示す。

電子レンズ１は互いに対向する上極および下極２および
３、励磁コイル４、磁路体５によって構成され、励磁コ
イル４を励磁することにより上極２および下極３間にレ
ンズ場が形成される。

電子レンズ１の中心孔には真空保持管６が挿入され、そ
の上端は電子レンズ１の上面に耐真空的にとりつけられ
ている。

真空保持管６内にはレンズ場付近に位置するように電子
線絞り７が配置されている。

絞り７は小孔を有するので、この絞り７に向って第１図
の上から入ってくる電子線のうちその小孔によって適切
に制限された範囲内の電子線のみがその小孔を通してそ
の下方に向けて出射される。

絞り７ぱこれと中毛孔を形成する壁である真空保持管６
の内壁との間に絞り７を基準として電子線入射側の中心
孔部分６ａと出射側の中心孔部分６ｂとを連通させるの
に充分な間隙８を生じさせるような形状をもっている。

すなわち、具体的には第２図に示されるように絞り７は
正方形状をなしている。

絞シ７は電子線の軸の周りに配置された絞り支持体９に
よって支持され、該支持体の一端は該支持体と絞り７を
いっしょに真空保持管６に対して挿脱可能なるように真
空保持管６の上端に着脱可能にとりつけられている。

その着脱を可能ならしめるだめには、絞り支持体９を真
空保持管６にねじ止めしてもよいし、あるいはばねを介
して弾性的にとりつけるようにしてもよい，絞り支持体
９ぱ電子線入射側中心孔部分６ａと電子線出射側部分６
ｂとを連通させるだめの、電子線の軸に沿って不連続的
に分布しほつそれぞれ電子線の軸をとりまく複数個の間
隙部分をもつように構成され、１つこれに衝突する電子
を散乱させて絞り７に向けないようにする電子散乱体と
して形成される。

すなわち、具体的には、第１図では絞り支持体９は電子
線の軸方向に配置されたコイルはねて構成されている。

これによって絞り支持体９は全体的に凹凸状にされるこ
とになり、したがってこれに衝突する電子は散乱される
。

なお、コイルばねの線の断面形状は円、矩形、楕円、ひ
し形等のいずれであってもよい。

以上のような構成において、真空保持管６内の電子線出
射側中心孔部分６ｂを真空ポンプを用いて排気すると、
もちろんその部分６ｂは所望の真空度に排気されるが、
それに加えて絞り７と真空保持管６の内壁との間の間隙
８と、絞り保持体９の、電子線の軸に沿って分布し１つ
それぞれ電子線の軸をとりまく複数個の間隙部分とが存
在するので、これらを介して電子線入射側中心孔部分６
ａも実質的に同じ真空度に排気される。

又、絞り支持体９ぱ電子散乱体として形成されているの
で、これに衝突して絞り７に向う電子は激減される。

しだがってこれらが相まって絞り７の汚染は極めて減少
される。

以上のような効果に加えて、第１図の実施例によれば、
電子線出射側中心孔部分６ｂを排気する真空ポンプだけ
で電子線出射側中心孔部分６ａをも効果的に排気するこ
とができるので、電子線入射側中心孔部分６ａを排気す
るための真空ポンプを電子線出射側中心孔部分６ｂを排
気する真空ポンプと別個に設ける必要が必らずしもない
という効果が奏せられ、又両部分６ａおよび６ｂ間に大
きな圧力差が生じないため、絞り７の損傷等の問題も完
全に解決されるという効果も奏せられ、且つ絞り支持体
９として単純なコイルばねが用いられているため、その
製作が極めて容易で、したがって経済的に極めて有利で
あるという効果も奏せられる。

更に絞り支持体９を熱容量があまり大きくなくほつ熱伝
導があまり良くないものとすることにより、絞りＴが電
子線照射により自己加熱され、それによってセルフクリ
ーニングされるという効果も奏せられる。

本発明者の実験によれば、絞り支持体９として第１図の
ようなステンレススチール製の太さ１ｍｒｔ＠度のコイ
ルばねを用いる限りでは、絞り７の温度が容易に電子線
衝撃によシ３００〜５００℃程度まで上昇し、それが絞
り７のクリーニングのために極めて有効に働らいている
ことがわかった。

第１図においては、電子レンズ１の中心孔に真空保持管
６を挿入しているが、これは省略してもよい。

その場合は、絞り支持体９ぱ電子レンズの上面又はその
他の壁、たとえば真空壁１０に着脱可能にとりつけると
よい。

又、絞り支持体６は導電性であることがそ′の帯電を防
止する上で望ましい０ 尚、長期間の使用により絞り７をクリーニングする必要
があるときや、使用不能につき交換の必要があるときに
は絞り７をとりはずす必要があるが、第１図では絞り７
および絞り支持体９ぱ挿脱可能にされているから、クリ
ーニングや交換のために絞りをとり去るのは容易である
。

第３図は絞り７として数十ミクロン以下の薄膜状絞りを
用いる場合の絞り部分の断面図を示す。

これは絞り保持体であるコイルばね９の一端を密着巻き
し、この密着巻き部のピンチに合せたねじを切ってある
絞りホルダー１１にコイルばね９をねじ込み、絞りおさ
え１２を介して薄膜状絞り７を固定する構造としだもの
である。

これによれば、絞ジ７の着脱が絞り７を損傷することな
く可能である。

もちろん、絞りホルダー１１の外形は第２図のようにた
とえば正方形にすればよい。

第４図は本発明を実際の電子顕微鏡に使用した場合の一
例を示す。

複数個の電子レンズ１ ａ，１ ｂを組合せて用いるの
が一般的であ勺、この場合には、複数個の絞り７ ａ
，７ ｂ ，７ ｃを使用する必要がある。

この場合には第３図の絞りホルダー１１をその一方から
のみならず他方からもコイルばね９をねじ込めるように
構成すれば、これとコイルぱね９ａ〜９ｄを用いて第４
図のように複数個の絞りを保持することが出来る。

これによれば、複数個の絞りを一度にとり出し得るため
、その交換が容易であり、電子顕微鏡の保守上大きなプ
ラスとなる。

第５図は絞シ支持体９ ａ ，９ ｂと真空保持管６を
絶縁体１５で電気絶縁し、これを外部電源（図示省略）
にリード線１８により接続し、絞り支持体９ａ，９ｂを
真空保持筒６とその下端において接触させ、真空保持筒
６の一部にリード線１９をとりつけてこれを電源に接続
したものである。

岡、絞り支持体９ａ，９ｂは抵抗体でつくられてあシ、
又、リード線１９の一端は接地されている構造としてあ
る。

これによれば電源よりリード線１８，１９を介して絞り
支持体９ａ ，９ ｂに電力を供給してこれを加熱し、
この発熱で絞り７を加熱することによシ、絞シ７の表面
に付着している汚れを蒸発させてクリーニングすること
ができる。

又、同時に絞り支持体９ａ，９ｂからの輻射熱によって
真空保持管６の内壁に付着した汚れも蒸発させてクリー
ニングすることができる。

尚、この通電方式のクリーニングは電子顕徽鏡内のみで
なく、別の真空室に取出しても可能であり、又第４図の
如く複数個の絞りを同時にクリーニングするのにも用い
ることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、前述
した本発明の目的が達成されるので、その実用上の効果
は甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にもとづく一実施例を示す電子線絞り装
置の縦断面図、第２図は第１図の絞り部分の拡大乎断面
図、第３図は薄い絞りが用いられる場合のその絞り支持
部分の一例を示す拡大縦断面図、第４図は本発明にもと
づくもう一つの実施例を示す電子線絞り装置の縦断面図
、第５図は本発明にもとづく更にもう一つの実施例を示
す電子線絞シ装置の縦断面図である。 １・・・電子レンズ、６・・・真空保持管、７・・・絞
り、９・・・絞り支持体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子レンズの中心孔に該中心孔を通る電子線を絞る
   ための絞シを配置し、該絞りは上記中心孔を通る電子線
   の軸の周りに上記絞りを基準として上記電子線の入射側
   において配置された絞り支持体によって支持されている
   電子線絞シ装置において、上記絞り支持体はこれに衝突
   する電子を散乱させるために凹凸状に形成されておシ、
   上記絞りは該絞りと上記中心孔を形成する壁との間に上
   記絞りを基準として上記電子線の入射側の中心孔部分と
   出射側の中心孔部分とを連通させるのに充分な間隙を生
   じさせる形状を有し、上記絞シ支持体は上記電子線入射
   側中心孔部分と出射側中心孔部分とを連通させるだめの
   、上記電子線の軸に沿って分布し且つ上記電子線の軸を
   とりまく複数個の間隙部分を有することを特徴とする電
   子線絞り装置。 ２ 上記絞り支持体は上記電子線の軸に沿って配置され
   たコイルばねで構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の電子線絞り装置。 ３ 上記絞り支持体は熱的不良導体でつくられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子線絞り
   装置。