JPS61250950A - 電子顕微鏡の高精度焦点合せ装置 - 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〕 本発明は透過形電子顕微鏡の焦点合せ装置の改良に関す
るものである。

〔発明の背景〕

従来から透過形電子顕微鏡の焦点合せ装置としては、特
開昭５３−１５７３８号公報に示される様に１通称、ワ
ブラーと称する装置が使用されている。

このワプラーは試料を照射する電子線の試料に対する入
射角を時間的に変化させる装置で、螢光板上に生ずる試
料像の動きを観察し、その動きが認められなくなるよう
に対物レンズに印加する電流を変化させて焦点合せを行
なうものである。すなわち、焦点が合っている時には試
料への電子線入射角を変えても像は動かないが、焦点が
合っていないと像が動く。したがって、ある焦点はずれ
の状態に対して像の移動量が大きければ大きいほど、像
の動きが検知しやすく、精度の高い焦点合せができる。

焦点はずれ量がΔｆのときの試料像の移動量ｄは近似的
に以下のようにめられされる。すなわち、電顕の結像倍
率をＭ１試料に対する入射電子線の入射角の変化量を２
０（−〇から十〇まで変化したとする）とすれば ｄ＝２−Δｆ・θ・Ｍ　　　　　・・・（１）である。

したがって、任意の焦点はずれ量Δｆに対して移動量ｄ
を極力大きくするためには、倍率Ｍあるいは入射角θを
なるべく大きくすることが望ましい。ところが、倍率Ｍ
を大きくすると試料像が暗くなるため、その動きを判定
することがむスカしい。また、入射角θを大きくすれば
、結像用ビームが対物レンズの絞り孔の外側に出て、像
が形成されなくなる欠点があった。

〔発明の目的〕

したがって本発明の目的は、上記ワプラ一方式の焦点合
せ法において、試料への電子線入射角θを大きく変えた
状態で像が観察でき、その結果、高精度で焦点合せので
きる焦点合せ装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明の高精度焦点合せ装置
では、従来の対物レンズ絞シの細孔の他に、その近傍に
他の細孔を設け、試料への入射電子線の入射角を変えた
時、その前後にそれぞれの結像ビームが異なった細孔を
通過して結像するように構成したことを特徴としている
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の１実施例を第１図によシ説明する。

電子銃２から出た電子線３はワプラー装置の偏向コイル
４によシ角度θだけ偏向されて試料６に入る。試料６を
透過した結像用電子ビームは対物レンズ７に入シ、その
後方におかれた対物レンズ絞シ１１に設けられた細孔Ｂ
１を通過して観察用螢光板９上に像を結ぶ。一方、同図
の点線の光路図の様に、試料６に入射する電子＠！３の
角度を一〇に調節した時は、試料６を透過した電子ビー
ムは絞シ１１の細孔Ｂ２を通って結像する。

従来は試料６に入射する電子線３の角度を十〇から一〇
に変えた時、いずれも絞シ１１の光軸上の細孔入（通常
の絞り孔）を通過するようにしていたため、角度θの最
大値はせいぜいＤ／（２ｆ）に限られていた。ここで、
Ｄは細孔Ａの孔径、ｆは対物レンズの焦点距離である。

本発明では、電子顕微鏡の焦点合せを行なう際は先述の
ように細孔Ｂ１と８２を使い、焦点合せが成されると電
子線の偏向を止め、光軸上に設けられた通常の絞シ孔Ａ
を通って結像させるようＫする。

本発明による絞シ板１１の細孔配置図を第２図に示す。

細孔入の直径りは像に適正なコントラストと明るさとを
与える値が選ばれる。一方、細孔Ｂ１とＢ２の直径はほ
ぼ同じであシ、試料６に入射する電子線の広がりが十分
カバーできるものでめればよい。

本実施例では孔入の孔径は３０μｍφ、孔Ｂｌ。

Ｂ２の孔径は２０μｍφである。

従来の焦点合せ装置では、試料への入射電子線の偏向ｌ
ｌｒ後とも光軸上の細孔Ａを通すため（子線の偏向の際
に、その方位角に関しては制限がなかった。ところが、
本発明の焦点合せ装置では、入射電子線の偏向の際に、
結像ビームが光軸上になく、かつ絞シ板上に機械的に６
けられた細孔外とえばＢｌ　、Ｂ＊　）を通る必要性か
ら入射電子線の偏向をその偏向角θのみならず方位角φ
に関しても正確に調整する必要がある。

第３図は偏向コイル４および偏向コイル電源５の一実施
例のブロックダイヤグラムである。

偏向コイル４は互いに直角方向に配置されたＸ偏向コイ
ルとＹ方向コイルとから成る。

Ｘ偏向コイルは、上部Ｘ偏向コイル１２と下部Ｘ偏向コ
イル１３とから構成され、それぞれの巻数比は、試料面
上を中心として電子線が偏向されるように決められてい
る。上部Ｘ偏向コイル１７、下部Ｘ偏向コイル１８°も
同様に構成されている。

Ｘ基準鑞圧源１６からの出力電圧ｇ８は５ｉＩＩ／ω３
ボリユーム１５へ送られる。Ｆｉｊ／ω３ボリューム１
５からの出力は、Ｂｚｓｉｎψ、Ｅ、［ＪＩＳ９１が得
られる。

同様にＹ基準電圧＃、１９からの出力電圧Ｅ、も、Ｓｌ
ａ／　Ｉ；０３ボリユーム１９へ送られ、Ｅ　Ｆ　ｓｉ
ａ　９＋　１Ｅ　、　（ＸＩＳψの出力が得られる。

Ｘ駆動アンプ１４には、ＥＸＯＤＳψとＥアｓｉｎψが
加算されて入力され、アンプＧ　ａ　ＩｍをＧとしたと
き、Ｘ’　＝Ｇ　（Ｂ、ωＳ　＋　Ｅ、　ｓｉｎψ）の
出力をＸ偏向コイルに与えられる。

Ｘ駆動アンプ２１には、極性反転器２０で極性を反転し
た出力−ｇ、ｓｉａψとＥ２ωＳψが入力され、同様に
、 Ｙ’　＝Ｇ　（−Ｂ！ｓｉａψ＋Ｅ２ωＳψ）の出力が
Ｙ偏向コイルに与えられる。

いま、Ｘ、Ｙそれぞれのｓｕ　／ωＳボリュームを連動
して動かすことによシ、方位角ψを自由にコントロール
することができる。

また、偏向角θはＦ、！、Ｅアを変化させることによシ
変更することができる。

〔発明の効果〕

本実施例では孔Ｂｔ、Ｂｚとして２０μｍφの小さい細
孔を用いたので、焦点調節時に強いコントラストで試料
像の移動が観察された。また、光軸上の顧孔入は３０μ
ｍφであるため、従来の焦点合せ装置ではθとしてせい
ぜい５ｍｒａｄ程度しかとれなかったが、本発明では９
０μｍｌ＠れた細孔Ｂｔ、Ｂ雪を匣っているため１５ｍ
ｒａｃｔ、の大きな偏向角が使え、螢光板上の１象の移
＃量は従来に比べて３倍大きくなった。

以上説明したように、本発明によれば、試料入射ビーム
の偏向角を大きくとることができるため、焦点不正合時
の１象の移動量が大きく、したがって、高いＩ＃度で透
過形電子顕微説の焦点合せができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す全体構成図、第２図は
本発明の絞シ１１の部分の鳥観図、第３図は本発明の偏
向コイル電源５０部分のブロックダイアグラムである。 １・・・電子顕微鏡鏡体、２・・・電子銃、３・・・電
子線、４・・・偏向コイル、５・・・偏向コイル電源、
６・・・試料、７・・・対物レンズ、８・・・拡大レン
ズ系、９・・・像観察用螢光板、１０・・・祝き窓、１
１・・・対物レンズ絞シ、１２・・・上部Ｘ偏向コイル
、１３・・・下部Ｘ偏向コイコ、１４・・・増幅器、１
５　・＝ｓｉａ　／ｅｏｓボリューム、１６・・・Ｘ基
準電源、１７・・・上部Ｙ偏向コイル、１８・・・下部
Ｙ偏向コイル、１９・・・Ｙ基準電源、″ｙｆｚ口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電子線像を得るための試料と、上記試料に入射する
   電子線の入射角を変化させる手段と、上記試料を透過し
   た電子線を結像させる電子レンズとを備えた透過形電子
   顕微鏡において、上記電子線を通過させる複数個の細孔
   を有する対物レンズ用絞り板を備え、上記試料への入射
   電子線の入射角を変えた時、上記試料を透過した結像用
   電子ビームが上記対物レンズ用絞り板の別個の細孔を通
   過するように構成してなることを特徴とする電子顕微鏡
   の高精度焦点合せ装置。