JPS60146441A - 透過型電子顕微鏡 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、薄片の試料に電子線を照射して透過させ、透
過した電子線により結像を得て試料を観察する透過型電
子顕微鏡に関する。

〔発明の背景〕

従来の電子顕微鏡における電子線の軸を調整する自動軸
調整法は、特公昭３８−１４０８４号公報に記載された
方法により行われている。この方法を調整するものであ
り、電子線を試料に照射するまでの眠射系における軸調
整に使用するのに効果的である。しかし、結像系におけ
る明るさ軸（電子線の軸）の調整には適していない。な
んとなれば、電子線の軸調整を精度良く行うためには、
電子線検出用電極を電子線の軸に近接して設けて行わな
ければならず、結像系にこの検出器を装着すると、観察
視野が狭くなるという欠点がある。

一方、電子線を試料に正確に照射したとしても、照射系
や結像系においては複数の電子レンズが積み重ねられた
状態に構成されているのが一般的であり、軸を完全に一
致させることが困難なうえ、不整磁場のため電子線の軸
が動くことになる。このため、結像の一部が欠けたり、
暗くなったりする場合があり、観察者が明るさ軸を調整
する必要がある。そこで、照射系に入った電子線の軸を
自動的に調整する方法の開発が望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明は結像系以後における電子線の軸モ自動的に調整
することができる透過型電子顕微鏡を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、複数からなる明るさ軸調整用コイルを照射系
レンズの下方に設けると共に、結像系レンズの下方に電
子線を検出する検出器を設け、この検出器の信号により
制御装置を介して前記間るさ軸調整コイルの電流値を制
御し、結像系以後における電子線の軸を自動的に調整で
きるように構成したものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係る透過型電子顕微鏡の好ましい実施例を、添
付図面に従って詳説する。

第１図は、本発明に係る透過型電子顕微鏡の実施例の概
略構成図である。第１図において電子線を放射する電子
銃１０の前方（下方）には、電子線を加速する陽極２０
が設けられ、この陽極２０の下方に偏向コイル３０が配
置されている。この偏向コイル３０は、偏向コイル電源
３１に接続され、励磁されて電子線の軸を調整できるよ
うになっている。

偏向コイル３０の下方に位置している照射系４０は、電
子レンズ４１．４２を有しており、これらの電子レンズ
４１．４２がそれぞれ電源４３゜４４に接続されている
。照射系４０の下方に設けた明るさ軸調整コイル５０は
、複数に分割されており、明るさ軸調整コイル電源５１
からの励磁電流を受けて、明るさ軸（を子線の軸）を二
次元的に調整して電子線を試料６０に照射する。

試料６０の下方には、複数の電子レンズからなる結像系
７０が配設しである。この結像系７０は、対物レンズ７
１と２つの中間レンズ７２．７３及び投射レンズ７４を
有している。そしてこれらの各電子レンズはそれぞれ電
源７５，７６．７７゜り？に接続してあり、励磁電流を
変えることによシ、結像の倍率を変化できるようになっ
ている。

結像系７０の下方に位置している電子線検出器８０は、
詳細を後述するととく結像が形成される蛍光板上に形成
され、検出信号を増幅器８１を介して明るさ軸自動調整
制御装置８２に入力できるようになっている。明るさ軸
自動調整制御装置８２は、切替スイッチ８３を介して明
るさ軸調整コイル電源５１に接続しである。なお、切替
スイッチ８３は、明るさ軸調整コイル電源５１を明るさ
軸自動調整制御装置８２又は手動調整装置８４に選択的
に接続するものである。

電子線検出器８０は、第２図に示すように円形の主検出
部８０Ａの周囲にリング状に配置した副検出部８０ａ、
８０ｂ、８０ｃ、８０ｄとがらなっている。主検出部８
０Ａと副検出部Ｓ　Ｏａ。

８０１）、８０Ｃ，８０ｄとの間及び各副検出部間は、
それぞれ微小な間隙を有している。また、各副検出部８
０ａ、８０ｂ、８０ｃ、５ｏｃｌは、それぞれ静しい大
きさに形成され、主検出部８０Ａの中心に対し、９０度
の範囲にわたって配置されている。なお、これら主検出
部８０Ａ、副検出部８０ａ乃至８０ｄは、それぞれ電子
線を吸収するアルミニウム板、黄銅板等により構成され
ており、主検出部８０Ａの表面に蛍光物質が塗布されて
いて、電子顕微鏡のスクリーンとしての役目をなし、結
像を得ることができるようになっている。

明るさ軸自動調整制御装置８２は、第３図に示すように
中央処理装置（ＣＰＵ）８２１を有しており、こめ中央
処理装置８２１がインターフェイス８２２とＡ／Ｄ変換
器８２３を介して増幅器８１に接続されると共に、イン
ターフェイス８２４゜Ｄ／Ａ変換器８２５を介して明る
さ軸調整コイル電源５１に接続されている。また明るさ
軸調整コイル５０は、２つに分割され、それぞれのコイ
ル５０ａ、５０ｂに流す励磁電流を変えることができる
ようになっている。

上記のごとく構成した実施例の操作は次の通りである。

第１図に示した電子銃１０と陽極２０とに図示しない電
源よシミ圧が印加され、電子銃１０から放射された電子
線が陽極２０によシ加速される。この電子線は、偏向コ
イル電源３１により与えられた励磁電流によシ励磁され
た偏向コイル３０により、軸が調整されて照射系４０に
入る。

照射系４０に入った電子線は、電子レンズ４１゜４２に
より集光され試料６０に照射される。そして、試料６０
を透過した電子線は、結像系７０の対物し／スフ１を透
過して図示しない中間像を結ぶ。この中間−像の一部は
、中間レンズ７２．７３により順次拡大され、投射レン
ズ７４を介して電子線検出器８０上に投射される。

電子線検出器８０は、投射された電子線の検出信号を増
幅器８１を介して明るさ軸自動調整制御装置８２に入力
する。明るさ軸自動調整制御装置８２は、増幅器８１か
らの検出信号を、Ａ／Ｄ変換器８２３においてディジタ
ル信号に変換したのちインターフェイス８２２を介して
中央処理装置８２１に取り込む。

中央処理装置８２１は、第４図に示すごとく処理指令が
与えられるとブロック１゛０１においてレンズ系、アラ
イメント系の初期値を設定し、ブロック１０２に示すご
とく電子線検出器８０の主・副検出部に電子線（ビーム
）があたっているか否かを判断する。そして、主・副検
出部にビームがあたっていない時は、ブロック１０３に
よりビームが主・副検出部にあたるように粗調整する。

この粗調整は、電子顕微鏡が低倍率に設定されている時
は、ビームが絞られていて電子線検出器８０にビームが
当たらないことを示しているため、電子ビームを開くよ
うにし、また高倍率に設定しであるときは、低倍率にし
てビームが電子線検出器８０に当たるようにする。この
ように粗調整により電子線検出器８０に電子ビームが当
たるようＫなると、ブロック１０４に進む。

中央処理装置８２１は、ブロック１０４において主検出
部８０Ａの直径方向罠配股しである一対の副検出部８０
ａ、８０ｃに投射されている電子線の量の大小を比較す
る。ぞして、副検出部８０ａに投射されているビームの
量が、副検出部８０ｃに投射されている量より大きいと
きは、ブロック１０５において電子線が副検出部８０ｃ
の方向に動くように、明るさ軸調整コイル５ｏに供給し
ている励磁電流を１ステツプだけ変化させる指令を、イ
ンターフェイス８２４．１’）／Ａ変換器８２５を介し
て明るさ軸調整コイル電源５１に与え、ブロック１０４
に戻る。この操作を副検出部８０ａと副検出部８０ｃと
に投射されているビームの量が等しくなるまで繰シ返し
、両者が等しくなるとブロック１０７に進む。なお、副
検出部８０ｃのビーム量が副検出部８ｏａより多いとき
は、ブロック１０６においてブロック１０５と同様の操
作をし、副検出部８０ａと副検出部８０ｃとが受けてい
るビーム量を同じにす７．〜 ブロック１０７においては、他の一対の副検出部８０ｂ
、８０ｄのビーム量が比較される。そして、副検出部８
０ｂのビーム量が、副検出部８０ｄのビーム量より多い
ときは、ブロック１０ｇにおいて前記と同様の調整を行
い、また副検出部８０ｄのビーム量が副検出部８ｏｂよ
り多いときは、ブロック１０９においい両者が同じにな
るように調整する。

このようにして４つの副検出部８０ａ、８０ｂ。

８０Ｃ，８０ｄに投射されているビーム量が等しくなる
と、電子線の明るさ軸の調整が完了する。

このように電子線の明るさ軸を適正な位置（電子線検出
器８０の中心）に制御することにょム蛍光面（電子線検
出器）に結像した結像の一部が暗くなったり、欠けたり
することがない。

第５図は、主検出部８０Ａの周囲に設けた副検出部が等
しい大きさの３つからなっている電子線検出器を用いた
場合の明るさ軸調整制御装置８２の処理内容を示したも
のである。第５図において中央処理装置８２１は、指令
−２Ｉｌ：右うられＡとブロツク１１０においてレンズ
系、アライメント系の初期値を設定し、前記と同様に電
子線検出器８０にビームが当たるように調整したのち、
ブロック１１１に進む。ブロック′”１１１においては
、主検出部８０Ａの周囲に設けた３つの副検出部８０ｅ
。

８０ｆ、８０ｇに投射、・されているビーム量が相互に
等しいか否かを判断する。そして、各副検出部８０　ｅ
、８０　ｆ、８０ｇのビーム量が等しくないトキは、ブ
ロック１１２において三者のうちビーム量が等しいもの
があるか否かを判断し、王者のビーム量が異なるときは
ブロック１１３に進む。

中央処理装置８２１は、ブロック１１３においてビーム
量が一番少ない副検出部を捜がし出し、ブロック１１４
においてこのビーム１が最も少ない副検出器のビーム量
が多くなる方向に前記した励磁電流を１ステツプだけ変
え、ブロック１１１に戻るＯ このようにして、３つの副検出部８０　ｅ　、　８０ｆ
　１８０ｇのうち、王者が等しくなると、ブロック１１
５に進み等しいビーム量の２つの副検出部と残りの１つ
の副検出部とのビームＬ１の大きさを比較１〜、残りの
１つの副検出部のビーム量が大きいときは、ブロック１
１６においてこの検出部のビーム量が少なくなる方向に
１ステツプだけ励磁電流を変化し、ブロック１１１に質
る。なお、ブロック１１２において２つの副検出部のビ
ーム量−が等しいと判断され、この２つの副検出部のビ
ーム蓋が他の１つの副検出部のビーム量より太きいとキ
ケ、ブロック１１７においてビーム量が少ない１つの副
検出部のビーム遍：が多くなる方向に１ステツプだけ励
磁電流を変え、ブロック１１１に戻る。このようにして
、調整されてブロック１１１において３つの副検出部８
．　Ｏｅ＋　８．　Ｏｆ＋　８０１Ｊがそれぞれ等しい
ビーム量であると判断されたときは、明るさ軸の調整が
終了する。

前記実施例においては、電子線検出器８０を顕微鏡の結
像を得る蛍光面上に形成した場合について説明したが、
電子線検出器８０は、投射レンズ７４と蛍光面との間の
任意の位置に設けることができる。この場合、リング状
に形成した副検出部だけを用い、電子顕微鏡の視野が狭
くならないように形成しなければならない。また、前記
実施例においては、明るさ軸調整コイル５０が２つに分
割されている場合について説明したが、３以上に分割し
、てもよい。更に、前記実施例においては、電子線検出
器８０は金属板によって形成された場合について説明し
たが、電子線検出器は電子線量を計測できるものであれ
ば他の方法であってもよい。なお、必要に応じて切替ス
イッチ８３を手動調整装置８４側に投入し、手動により
明るさ軸を調整する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、結像系以後の電子
線の軸を適正な位置に自動的に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る透過型電子顕微鏡の実施例の概略
構成図、第２図は前記実施例の電子線検出器の詳細図、
第３図は明るさ軸自動調整制御装置の構成図、第４図は
明るさ軸調整制御処理の実施例の流れ図、第５図は副検
出部が３つの場合の明るさ軸調整処理の流れ図である。 １０・・・電子銃、２０・・・陽極、３０・・・偏向コ
イル、４０・・・照射系、４１．４２・・・電子レンズ
、５０・・・明るさ軸調整コイル、５１・・・明るさ軸
調整コイル電源、６０・・・試料、７０・・・結像系、
７１・・・対物レンズ、７２．７３・・・中間レンズ、
７４・・・投射レンズ、８０・・・電子線検出４％、８
０Ａ・・・主検出部、８０ａ乃至８０ｄ・・・副検出部
、８２・・・明るさ軸自動調整制御装置。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 児１目 １０　”ｔＶＪ 率２図 噌３図 昌 毛４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子線を放射する電子銃と、この電子銃が放射した
   電子線を試料に照射する照射系電子レンズと、前記試料
   を透過した電子線を所定の面上に結像させる結像系電子
   レンズとを有する透過型電子顕微鏡において、前記照射
   系レンズの下方に設けた前記電子線の軸を調整する複数
   に分割した明るさ軸調整コイルと、前記結像系レンズの
   下方に設けた前記電子線を検出する電子線検出器と、こ
   の電子線検出器の検出信号によシ前記明るさ軸調整コイ
   ルの電源を制御し、前記電子線の軸調整を行う制御装置
   とを設けたことを特徴とする透過型電子顕微鏡。 ２、前記電子線検出器は、結像観察用蛍光板と兼用であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の透過型
   電子顕微鏡。 ３、前記電子線検出器は、円形の主検出部と、この主検
   出部の周囲に配置した少なくとも３個以−ヒの副検出部
   とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の透過型電子顕微鏡。