JPS614143A - 透過電子顕微鏡における対物レンズ - Google Patents

透過電子顕微鏡における対物レンズ

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JPS614143A
JPS614143A JP12574484A JP12574484A JPS614143A JP S614143 A JPS614143 A JP S614143A JP 12574484 A JP12574484 A JP 12574484A JP 12574484 A JP12574484 A JP 12574484A JP S614143 A JPS614143 A JP S614143A
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JP
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magnetic pole
pole piece
objective lens
lower magnetic
electron beam
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JP12574484A
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JPH0562422B2 (ja
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Katsushige Tsuno
勝重 津野
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Nihon Denshi KK
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/10Lenses
    • H01J37/14Lenses magnetic
    • H01J37/141Electromagnetic lenses

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は透過電子顕微鏡に用いられる対物レンズに関す
る。
[従来技術] 生物切片等を低倍率で観察する場合には、像のコントラ
ストを大きくするため、対物絞りとじて絞り穴の径がで
きるだけ小さいものを用いることが好ましい。しかるに
、従来の対物レンズを用いた電子顕微鏡においては、穴
径の小さい絞りを選択すると視野がカットされてしまう
ため、生物切片等の低倍率広視野像を良好なコントラス
トのもとで観察することはできなかった。
[発明の目的] 本発明はこのような従来の欠点を解決して、生物切片等
の低倍像を良好なコントラストで観察することを可能に
する透過電子顕微鏡における対物レンズを提供すること
を目的としている。
[発明の作用コ 以下、本発明において基本になっている考えを、 説明
する。
−試料SPを透過した電子線EBの軌跡を幾何光学的に
描りてみると、第1図に示すようになる。
この図より、対物レンズOLの後焦点面Uの位置に回折
像DIが形成されるため、この位置に絞りを挿入すれば
、極めて小さい絞り穴を有する絞りを挿入しても、視野
は何らカットされず、高いコントラストの広視野低倍像
を観察できるはずである。そこで、後焦点面がどのよう
な位置になるか、上磁極片と下磁極片の間隔が例えば1
6mmで、磁極片のテーパー角が60°であるようなレ
ンズに対して、この幾何光学的な軌跡にかえて、電子線
の軌跡を電子計算機を用いて描いてみた。この際、透過
電子顕微鏡においては、電子線は光軸に平行な軌跡をと
って試料に入射するという仮定のもとで取り扱うのが一
般的であるため、電子線EBは光軸Cに平行な軌跡をと
って試料SPに入射するものとした。その結果、電子線
EBの軌跡は第2図において細線Mで示すようになった
。但し、第2図において、横軸は対物レンズの下磁極片
の頂面Kを基準とした光軸方向の座標z(mm)、縦軸
は光軸Cからの相対距離及び磁束密度B(テスラー)を
示しており、Jは上磁極片の底面、曲線Gは軸上磁界分
布を示している。この第2図によれば、電子線EBが光
軸Cと交わる位置は図中aで示した点であり、回折像は
この点を含む面に形成されるはずである。ところで、絞
りは通常下磁極片の頂面にと試料ホルダーとの間の第2
図において一点鎖線Aで示される位置の近傍に挿入され
るが、もし実際の対物レンズにおける電子線の軌跡がこ
の第2図の通りであるとすれば、絞りの挿入位置を下側
(図中右側)に移動させる程視野は拡大するはずである
が、経験上は全く逆に絞りの挿入位置を上側(図中左側
)に移動させる程視野は拡大する。そこで、この第2図
と実際との相違がどこで生じたか検討した。第2図から
明らかなように、試料SPに光軸Cと平行な電子線を入
射させるためには、試料SPよりわずか12mm程度上
側の位置において、電子線EBを大きな角度で光軸Cと
交差するように入射させなければならないことが分かる
。しかしながら、このようなことは、対物レンズよりは
るか上方にあるコンデンサレンズによっては困難である
はずであり、従って、光軸Cに平行な軌跡をとって電子
線EBが試料SPに入射するということはなく、実際に
は電子線EBは対物レンズに入射する位置で光軸Cに平
行になる程度であると思われる。このような前提のもと
で、電子計算機を利用して上記対物レンズに対して電子
線の軌跡を描いてみると、第3図において細線M′で示
すようなものとなり、絞りの挿入位置を上側に移動させ
る程、視野が拡大するという経験とも一致することが分
った。尚、第3図においては、第2図と同一の要素に対
しては同一番号を付していると共に、横軸及び縦軸は2
図と同一にとられている。この第3図より、光軸Cに平
行な軌跡をとって対物レンズに入射する電子線EBが光
軸Cと交差する点の位置(以下ZQで表わす)が、試料
位置く以下ZOで表わす)から大きく離れるような特性
を有する電子レンズを求めるべきであることが分った。
本発明者は、対物レンズの形状を種々変化させ゛ると共
に、対物レンズの励磁強度を種々変化させて、レンズ特
性の変化を電子計算機を用いて算出してみた。まず、前
方磁界を弱くするために上磁極片の穴径b1を小さくし
てみた。上磁極片の穴径b1を小さくすると磁界分−布
のピークが上磁極側に吸い寄せられるため、むしろZ−
Qと2(、はやや近づく程度の変化はあるものの、zC
とzOの距離はさほど大きな変化がないことが分った。
そこで、球面収差係数C3を最も小さくする′ための公
知の条件である0、88≦b1≦ 1.2Sに従って上
磁極片の穴径b1を定めれば良い。次に上磁極片の底面
の径D1の穴径b1に対する大きさを種々変化させたと
ころ、第4図(a)にその磁極片の形状を示すようにD
1≦3b1にした場合には、対物レンズの各励磁強度に
対して前記交差点の位置zc及び試料位置zOは各々第
4図(b)において曲線zc、ZOで示す如きものとな
った。但し第4図(a)及び後述する第5図(a′)、
第6図(a)、第8図(flll ’)において、縦軸
は試料SPが配置される位置を原点とする位置座標(m
m)を示しており、横軸の右半分は磁束密度を表わして
いる。又、第4図(−b )及び後述する第5図(b)
、第6図(b)、第7図(b)!第8図(b)において
、横軸はレンズの励磁強度(KAT)を、又縦軸は長さ
くmm)を示しており、曲線Zc、Zo、’ Cs、C
c、 Foは各々各励磁強度における交差点の位置ZQ
、試料位置20、球面収差係数、色収差係数、焦点距離
を示している。
これに対して第5図(a)にその磁極片の形状を示すよ
うにD1≧3b1とした場合には、ZQとZOは第5図
(b)に示すような値をとることが分った。この第4図
(b)と第5図(b)を用いて、試料SPを座標原点に
配置する実際の場合において比較すると、第5図(a)
のようにD1≧3blとした場合には、ZcとZoの距
離は1゜4111111程度以上となり、第4図(a)
に示したそうでない場合より大きくすることかできるこ
とか分った。次に、下磁極片の穴径及び頂面の径を各々
b2 、D2とすると、第6図(a)にその磁極片の形
状を示すようにD2≦3b2とした場合には、ZcとZ
oは第6図(b)に示すような値をとり、試料SPを座
標原点に配置する実際の場合におけるZcとZoとの距
離は、2.7mm程度以上となり、d      D2
>3b2とした場合に比較してかなり大ぎくすることが
できることが分った。又、b2を小さくすることはZc
とZOの距離を大きくする上で極めて有効であることが
分った。即しb2を小さくした場合にZcとZQとの距
離がどのように変化するかをD2 =2b2 、 bl
 = 0,9S、 01−3.6bl、θ2=45°の
レンズに対して算出したところ、第7図における曲線し
で示す如き結果が得られた。この結果より、b2を小さ
くすればする程、ZcとZoとの距離は大きくなること
が分った。ところで、充分なコントラストを得るために
は、絞りの径は経験から20011Ill程度以下でな
ければならないが、そのためには第3図から明らかなよ
うにZcとZoとの距離は2.7mm程度以上あること
が必要である。この条件を第7図に示した結果に当て嵌
めると、b2は0.5S程度以下であることが必要であ
る。一方、b2の変化に伴う球面収差係数C5の変化を
も算出したところ、第7図において曲線Vで示す如きも
のとなった。この第7図よりZQとZoとの距離を大き
くするためには、b2をできるだけ小さくすれば良いが
、b2を0.2S程度にづ−ると、CSは1Qnun稈
度になってしまい、実用上問題が生じる。従ってb2は
0.3S程度以上であることが必要である。以上より結
局0.38≦b2≦0.58程度が望ましいことが分っ
た。更に下磁極片のテーパー角θ2もZCとZoとの距
離を大きくする上で関係があり、第8図(a)にその磁
極片の形状を示すように、下磁極片のテーパー角θ2を
60’よりも小ざくして、略45°程度にすると、Zc
とZoは第8図(b)に示すような値をとり、ZcとZ
oの距離は3.8mmとなり、他の条件が同じならば最
も長くできることが分った。このとき軸上磁界分布の頂
点は下磁極片の頂面に極めて近付いていることが分る。
C発明の構成〕 本発明は上述した考えに基づいて成されたものであり、
上磁極片の底面の径及び下磁極片の頂面の径を各々DI
 、 D2 、上下磁極片の穴径を各々b1 、 b2
 、上下磁極片の間隔をS、下磁極片のテーパー角をθ
2とするときθ2〈60°にされた電子レンズにおいて
、0.88≦b1≦ 1.2Sである電子レンズにおい
て、D1≧3b1,0.38≦b2≦0.5S及びD2
≦3b2を満足するように上下磁極片が形成されている
ことを特徴としている。
[実施例) 以下、図面に基づき本発明の一実施例を詳述する。
第9図は本発明の一実施例を示すためのもので、図中1
は上磁極片であり、この上磁極片の穴径b1は10mm
、底面の径D1は36mmにされている。2は下Wj、
極片であり、この下磁極片の穴径b2は5mmであり、
頂面の径D2は10+++mに形成されている。
上磁極片1と下磁極片2の間隔Sは11mmとされてお
り、又下磁極片2のテーパー角θ2は45°にされてい
る。3,4ば磁極片を支持するためのスペーサーであり
、5はヨークであり、6は励磁コイルである。
このような構成の対物レンズにおいて、励磁コイル6に
例えば6.5KIT(キロアンペアターン)で励磁すれ
ば、ZcとZOとの距離を3.8mmとすることができ
る。そのため、電子線EBが光軸と交差する点aを絞り
の挿入位置の極めて近傍に位置させることができる。
[効果] 上述した説明から明らかなように、本発明に基づく対物
レンズにおいては、電子線EBが光軸と交差する点aを
絞りの挿入位置の極めて近傍に位置させることができ、
そのため、本発明に基づく対物レンズを使用した透過電
子顕微鏡においては、生物接片等を観察する場合に、像
のコントラストを大きくするため絞り穴の小さい絞りを
用いても、視野は殆どカットされず、低倍率広視野像を
良好なコントラストのもとで観察することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は小さな絞り穴を有する絞りを用いても原理的に
は視野はカットされないことを示すための幾何光学図、
第2図は試料に入射する位置で電子線が光軸に平行にな
るものと仮定した場合の電(子線の軌跡を示すための図
、第3図は対物レンズに入射する位置で電子線が光軸に
平行になるものと仮定した場合の電子線の軌跡を示すた
めの図、第4図乃至第8図は磁極片の形状を種々変化さ
せた際の各励磁強度における交差点ZQ、試料位置20
、球面収差係数O3,色収差係数CC,焦点距離FOの
値を示すための図、第9図は本発明の一実施例を示すた
めの図である。 OL二対物レンズ、U:後焦点面、DI:回折像、SP
:試料、C:光軸、FB=電子線、K:上磁極片の底面
、J:下磁極片の頂面、1:上磁極片、2:下磁極片、
3,4ニスペーサ−15:ヨーク、6:励磁コイル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 上磁極片の底面の径及び下磁極片の頂面の径を各々D1
    、D2、上下磁極片の穴径を各々b1、b2、上下磁極
    片の間隔をS、下磁極片のテーパー角をθ2とするとき
    θ2<60°にされた電子レンズにおいて、0.8S≦
    b1≦1.2Sである電子レンズにおいて、D1≧3b
    1、0.3S≦b2≦0.5S及びD2≦3b2を満足
    するように上下磁極片が形成されていることを特徴とす
    る透過電子顕微鏡における対物レンズ。
JP12574484A 1984-06-19 1984-06-19 透過電子顕微鏡における対物レンズ Granted JPS614143A (ja)

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JPS614143A true JPS614143A (ja) 1986-01-10
JPH0562422B2 JPH0562422B2 (ja) 1993-09-08

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002150989A (ja) * 2000-11-13 2002-05-24 Advantest Corp 電子ビーム露光装置及び電子レンズ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002150989A (ja) * 2000-11-13 2002-05-24 Advantest Corp 電子ビーム露光装置及び電子レンズ
JP4535602B2 (ja) * 2000-11-13 2010-09-01 株式会社アドバンテスト 電子ビーム露光装置及び電子レンズ

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