JPS62271338A - Convergence electron beam diffraction instrument - Google Patents

Convergence electron beam diffraction instrument

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JPS62271338A
JPS62271338A JP11213986A JP11213986A JPS62271338A JP S62271338 A JPS62271338 A JP S62271338A JP 11213986 A JP11213986 A JP 11213986A JP 11213986 A JP11213986 A JP 11213986A JP S62271338 A JPS62271338 A JP S62271338A
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JP
Japan
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electron beam
irradiation angle
convergence
diffraction
electron
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Seiichi Suzuki
清一 鈴木
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Jeol Ltd
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the necessity of the adjustment of irradiation angle every time it is changed and improve the operativeness, by providing a means of automatically controlling the excitation intensity of 1st and 2nd convergence lenses so that the ratio of the irradiation angle to electron beam wavelength can remain always constant. CONSTITUTION:A pushbutton 19b is provided, which switches irradiation angle alphain step form according to a formula, alpha=Ki.lambda(i=1, 2, ..., t, u, v, ..., z), assuming theta as diffraction angle and lambda as electron beam wavelength. A CPU 16 sends data of address which corresponds to the acceleration voltage Vk, among the data groups corresponding to Ku in excitation current designating data groups for 2nd and 3rd convergence lenses 6, 7 stored in a memory 18, to respective DA converters 14, 15 through a bus line 17. As a result with a gord to electron beam 3, the crossover position by the 2nd convergence lense 6 moves, as shown by dashed line 3' and at the same time, object point position of the 3rd convergence lense 7 moves in harmonizing with the above moved crossover position. Consequently, electron beam irradiation angle alpha is changed to Ku.lambdak, while the value of theta/alpha remains at the valve before to said change.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] 本発明は試料の微小部分に収束された電子線を照射し、
試料を透過した電子線に基づいて収束電子線回折像を表
示する収束電子線回折装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention irradiates a microscopic part of a sample with a focused electron beam,
The present invention relates to a convergent electron diffraction apparatus that displays a convergent electron diffraction image based on an electron beam transmitted through a sample.

[従来の技術] 電子顕微鏡を用いて収束電子線回折りの観察が広く行な
われるようになった。
[Prior Art] Observation of convergent electron diffraction using an electron microscope has become widespread.

第4図はこのような収束電子線回折装置の電子線照射系
を示すもので、図中1は加速電源2により負の高圧電圧
が与えられている電子銃であり、電子銃1よりの電子線
3はアノード4により加速される。アノード4により加
速された電子線は第1、第2.第3の集束レンズ5,6
.7及び対物レンズ9の、前方磁界レンズ9aにより集
束されて開き角2αで結晶性試料10に照射される。尚
、簡単のため、開き角2αの半分であるαを甲に開き角
と呼ぶものとする。試料10の微小部分に照射され、試
料1oを透過した電子線は図示しない結像レンズ系に導
かれ、蛍光板11に試料10の収束電子線回折像として
投影される。尚、Dは回折ディスク(あるいは回折スポ
ット)を表わしており、又8は絞りである。
Figure 4 shows the electron beam irradiation system of such a convergent electron beam diffraction device. Line 3 is accelerated by anode 4. The electron beams accelerated by the anode 4 are first, second, . Third focusing lens 5, 6
.. 7 and the front magnetic field lens 9a of the objective lens 9, and the crystalline sample 10 is irradiated with an aperture angle of 2α. For simplicity, α, which is half of the opening angle 2α, will be referred to as the opening angle. The electron beam irradiated onto a minute portion of the sample 10 and transmitted through the sample 1o is guided to an imaging lens system (not shown), and is projected onto the fluorescent screen 11 as a convergent electron beam diffraction image of the sample 10. Note that D represents a diffraction disk (or diffraction spot), and 8 is an aperture.

このような構成の従来装置において、前記試料によって
決定される格子間隔をd、電子線3の波長をλとすると
き、回折ディスクD同志の間隔に対応した量である回折
角θはdとλによって以下のように表わされる。
In the conventional apparatus with such a configuration, when the grating spacing determined by the sample is d and the wavelength of the electron beam 3 is λ, the diffraction angle θ, which is the amount corresponding to the spacing between the diffraction disks D, is d and λ. is expressed as follows.

θ=λ/d       ・・・(1)一方、個々の回
折ディスクDの半径は照射角αに比例することが知られ
ている。
θ=λ/d (1) On the other hand, it is known that the radius of each diffraction disk D is proportional to the irradiation angle α.

従って、例えばα−θ/2になるように第2゜第3の集
束レンズ6.7の励磁電流をセットしたとすると、第5
図(a)に示すようにディスクが重ならない範囲でディ
スクな最も大きく拡大でき、ディスク内部の微細構造等
を観察するのに好都合となる。
Therefore, for example, if the excitation current of the second and third focusing lenses 6.7 is set to be α-θ/2, then the
As shown in Figure (a), the disks can be enlarged to the maximum extent within a range where the disks do not overlap, which is convenient for observing the fine structure inside the disk.

ところで、このようにして観察している最中に、電子線
の加速電圧を変えると、電子線の波長λがλ′に変化す
ることから、前記θが変化してしまう。しかしながら、
従来においては、電子線照射角αが電子線の加速電圧の
変更にかかわらず変化しないように照射レンズ系の励磁
電流が自動的にセットされるため、加速電圧を例えば増
加させると、第5図(b)に示すように、回折ディスク
が重なってしまい、逆に加速電圧を減少させると、第5
図(C)に示すように回折ディスクの拡大の余地を残し
た像となってしまい、いずれにしても第5図(a)に示
すような最適な像でなくなってしまう。
By the way, if the accelerating voltage of the electron beam is changed during observation in this manner, the wavelength λ of the electron beam changes to λ', and therefore the above-mentioned θ changes. however,
Conventionally, the excitation current of the irradiation lens system is automatically set so that the electron beam irradiation angle α does not change regardless of changes in the acceleration voltage of the electron beam. As shown in (b), the diffraction disks overlap and when the accelerating voltage is decreased, the fifth
As shown in FIG. 5(C), the image leaves room for enlargement of the diffraction disk, and in any case, it is no longer an optimal image as shown in FIG. 5(a).

そのため従来においては、加速電圧の切換えに伴い照射
角αをその都度調節しなければならず、操作が面倒であ
った。
Therefore, in the past, the irradiation angle α had to be adjusted each time the accelerating voltage was changed, which was cumbersome to operate.

本発明は、このような従来の欠点を解決し、電子線の加
速電圧の変更にかかわらず、回折ディスク間距離と回折
ディスク径の比率を自動的に保持することのできる収束
電子線回折装置を提供することを目的としている。
The present invention solves these conventional drawbacks and provides a convergent electron diffraction device that can automatically maintain the ratio of the distance between the diffraction disks and the diameter of the diffraction disks regardless of changes in the acceleration voltage of the electron beam. is intended to provide.

[問題点を解決するための手段] そのため本発明は、電子銃と、該電子銃よりの電子線を
集束するための第1.第2の集束レンズと、該電子線の
加速電圧を切換えるための手段と、該第1.第2の集束
レンズにより集束された電子線を試料の微小部分に照射
角αで照mし、該試料を透過した電子線の収束電子線回
折像をスクリーン上に投影するようにした装置において
、前記加速電圧の切換えにかかわらず前記照射角αと電
子線の波長λとの比率が不変に維持されるように前記第
1.第2の集束レンズの励磁強度を自動的にii’l 
@する制御手段を備えたことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] Therefore, the present invention provides an electron gun and a first method for focusing an electron beam from the electron gun. a second focusing lens; a means for switching the accelerating voltage of the electron beam; In an apparatus in which an electron beam focused by a second focusing lens is applied to a minute portion of a sample at an illumination angle α, and a convergent electron beam diffraction image of the electron beam transmitted through the sample is projected onto a screen, The first. Automatically adjust the excitation intensity of the second focusing lens
It is characterized by having a control means for @.

[実施例j 以下、図面に基づき本発明の実施例を詳述する。[Example j Embodiments of the present invention will be described in detail below based on the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示すための図であり、図中
第3図と同一の構成要素に対しては同一番号を付してい
る。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and the same components as in FIG. 3 are designated by the same numbers.

第1図において、12.13は第2.第3の集束レンズ
6.7のレンズ電源であり、14.15はDA変換器で
ある。16はCPUであり、CPU16にはパスライン
17及び図示しないが夫々の1.10ボートを介して前
記DA変換器14.15が1!続されている。又、パス
ライン17を介してCP U 16には記憶装置18が
接続されていると共に、入力装置1つも接続されている
。入力表ゴ]9には加速電圧を指定するための押しボタ
ン19aが備えられていると共に、前記照射角αを下式
に従ってステップ状に切換えろための押しボタン19b
が備えられている。
In FIG. 1, 12.13 is the second. It is a lens power supply for the third focusing lens 6.7, and 14.15 is a DA converter. 16 is a CPU, and the DA converters 14 and 15 are connected to the CPU 16 via a pass line 17 and respective 1.10 ports (not shown). It is continued. Further, a storage device 18 is connected to the CPU 16 via a pass line 17, and an input device is also connected thereto. The input table 9 is provided with a push button 19a for specifying the acceleration voltage, and a push button 19b for switching the illumination angle α stepwise according to the following formula.
is provided.

α=Ki  ・λ  (但し i=  1. 2.・・
・、(。
α=Ki ・λ (However, i= 1. 2...
・,(.

u、v、・・・、2)      ・・・(2)又、前
記電子銃電源2にはDAf換器20が接続されており、
このDA変換器20ちパスライン17を介して前記CP
U16に接続されている。
u, v, ..., 2) ... (2) Also, a DAf converter 20 is connected to the electron gun power supply 2,
This DA converter 20 passes through the pass line 17 to
Connected to U16.

更に、前記記憶装置18には、前記(2)式の関係を満
たす照射角αを加速電圧の切換えにかかわらず維持する
ために必要な集束レンズ6.7の励v11電流指定デー
タが記憶されている。
Furthermore, the storage device 18 stores excitation v11 current designation data for the focusing lens 6.7, which is necessary to maintain the irradiation angle α that satisfies the relationship of equation (2) regardless of the switching of the accelerating voltage. There is.

即ち記憶装置18には、第2図に示すように、前記(2
)式で与えられるKiの各値毎に群を成して集束レンズ
6.7の励磁電流指定データが出納されている。第2図
において、DAu  (Vk )は加速電圧としてVk
を選択した際に、前記に1として)(Uなる値をとらせ
るために必要な集束レンズ6の励6t1電流指定データ
を表わしており、DBu(Vk)はこの条件を満たすた
めに必要な集束レンズ7の励磁電流指定データを表わし
ている。
That is, as shown in FIG.
) Excitation current designation data for the focusing lens 6.7 is stored in groups for each value of Ki given by the equation. In Figure 2, DAu (Vk) is Vk as the accelerating voltage.
When selecting , DBu (Vk) represents the excitation 6t1 current specification data of the focusing lens 6 necessary to take the value 1) (U), and DBu (Vk) is the focusing value necessary to satisfy this condition. It represents excitation current designation data for the lens 7.

第2図における他のデータも上記と同様の対応関係を有
している。
Other data in FIG. 2 also have the same correspondence as above.

このような構成において、観察すべき試料の格子間隔が
dsであるとし、加速電圧をVjに選択して収束電子線
回折像を観察しているものとする。
In such a configuration, it is assumed that the lattice spacing of the sample to be observed is ds, and the accelerating voltage is selected to be Vj to observe a convergent electron beam diffraction image.

この状態では電子線の波長はvjに対応したλjとなっ
ており、そのため、前記回折角θの値はλj /dsと
なっている。この状態で入力装置19の押しボタン19
bを操作することにより、前記Kiの値としてKLIの
値を選択した結果、第3図(a)に示すような収束電子
線回折像が観察されたとする。そこで、更に入力装置1
9の押しボタン19aを操作して加速電圧としてVkを
指示したとすると、CPU16は入力装置19の指示信
号に基づいてDA変換器20を介して高圧電源2に制御
信号を送り、加速電圧をそれまでのVjからVkに変更
する。その結果、電子線の波長はVkに対応したλkに
なり、従って前記回折角θはλk /dsとなる。この
とき、CPU16はこのような制御と並行して、記憶装
置18に記憶されている第2.第3の集束レンズ6.7
の励lif!電流指定データ群のうち、前記Kuに対応
したデータ群の中から加速電圧Vkに対応するアドレス
のデータDAu  (Vk )、DBu  (Vk )
を読み出し、パスライン17を介して各々DA変換器1
4,15に送る。その結果、電子線2は第1図の点線3
−で示すように(但し第1図においては、試料出射側の
電子線の光学図については省略している)、第2の集束
レンズ6によるクロスオーバー位置が移動すると共に、
第3の集束レンズ7の物点位置がこの移動したクロスオ
ーバー位置に合わせて移!IIする。その結果、電子線
照射角αは前記(2)式より与えられる値KIJ ・λ
kに変更される。そのため、θ/αの値は1/ (ds
 Ku >となり、加速電圧の変更前の値に維持される
。従って、蛍光板11に投影される回折像は第3図(b
)に示すようになり、ディスク間隔とディスク径の比率
を加速電圧の切換えにかかわらず不変に保つことができ
、照射角αを調整する必要はない。
In this state, the wavelength of the electron beam is λj corresponding to vj, and therefore the value of the diffraction angle θ is λj /ds. In this state, the push button 19 of the input device 19
Assume that as a result of selecting the value of KLI as the value of Ki by manipulating b, a convergent electron diffraction image as shown in FIG. 3(a) is observed. Therefore, the input device 1
When Vk is specified as the acceleration voltage by operating the push button 19a of 9, the CPU 16 sends a control signal to the high voltage power supply 2 via the DA converter 20 based on the instruction signal from the input device 19, and changes the acceleration voltage to that value. Change from Vj to Vk. As a result, the wavelength of the electron beam becomes λk corresponding to Vk, and therefore the diffraction angle θ becomes λk /ds. At this time, the CPU 16 performs the second . Third focusing lens 6.7
Encouragement lif! Among the current specification data group, data DAu (Vk) and DBu (Vk) of the address corresponding to the acceleration voltage Vk are selected from the data group corresponding to the Ku.
are read out and sent to each DA converter 1 via the pass line 17.
Send to 4, 15. As a result, the electron beam 2 is
As shown by - (however, in FIG. 1, the optical diagram of the electron beam on the sample exit side is omitted), as the crossover position by the second focusing lens 6 moves,
The object point position of the third focusing lens 7 moves to match this moved crossover position! II. As a result, the electron beam irradiation angle α is the value KIJ ・λ given by equation (2) above.
k. Therefore, the value of θ/α is 1/(ds
Ku>, and the acceleration voltage is maintained at the value before the change. Therefore, the diffraction image projected onto the fluorescent screen 11 is shown in FIG.
), the ratio between the disk spacing and the disk diameter can be kept unchanged regardless of the switching of the accelerating voltage, and there is no need to adjust the irradiation angle α.

上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、変形して
実施することができる。
The embodiment described above is only one embodiment of the present invention, and can be modified and implemented.

例えば、上述した実施例においては、記憶装置18に記
憶する第2.第3の集束レンズ6.7の励磁電流指定デ
ータを前記Kiの個毎にデータ群としてまとめて記憶さ
せるようにしたが、加速電圧値の各個毎に群を成すよう
に記憶させても良い。
For example, in the embodiment described above, the second . Although the excitation current designation data for the third focusing lens 6.7 is stored as a data group for each Ki, it may also be stored in a group for each acceleration voltage value.

更に又、上述した実施例においては、第2.第3の集束
レンズの励磁強度を連動して変化させるようにしたが、
第1.第2.第3の集束レンズのうち、いずれか2個の
集束レンズの励磁強度をその総合倍率が一定になるよう
に連動して変化させるようにすれば、他のレンズを変化
させるようにしても良い。
Furthermore, in the embodiment described above, the second. Although the excitation intensity of the third focusing lens was changed in conjunction,
1st. Second. If the excitation intensity of any two of the third focusing lenses is changed in conjunction so that the total magnification is constant, the other lenses may be changed.

し発明の効果1 上述した説明から明らかなように、本発明に基づく収束
電子線回折装置によれば、電子線の波長λと電子線照射
角αとの比率が電子線の加速電圧の切換えにかかわらず
所定値にII侍されるように、加速電圧の切換えに連動
して前記照射角αを制御するようにしているため、加速
電圧の切換えにかかわらず回折ディスク間隔と回折ディ
スク径との比率を最初に設定した所望値に自動的に維持
することができるため、加速電圧の切換え毎の照射角の
調整を不要として操作性を向上できる。
Effect of the Invention 1 As is clear from the above explanation, according to the convergent electron diffraction apparatus based on the present invention, the ratio of the electron beam wavelength λ to the electron beam irradiation angle α is determined by changing the acceleration voltage of the electron beam. Since the illumination angle α is controlled in conjunction with the switching of the accelerating voltage so that it remains at a predetermined value regardless of the switching of the accelerating voltage, the ratio between the diffraction disk interval and the diffraction disk diameter remains constant regardless of the switching of the accelerating voltage. can be automatically maintained at the initially set desired value, making it unnecessary to adjust the irradiation angle each time the acceleration voltage is changed, thereby improving operability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すための図、第2図は記
憶装置18の記憶内容を説明するための図、第3図は本
発明の詳細な説明するために回折像を例示するための図
、第4図は従来装置を示すための図、第5図は従来装置
の欠点を説明するための図である。 1:電子銃     2:加速電源 3:電子線     5,6,7:集束レンズ8:絞り
      9:対物レンズ 10:試料     11:蛍光板 12.13:レンズ電源 14.15,20:DA変換器
FIG. 1 is a diagram for showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the storage contents of the storage device 18, and FIG. 3 is a diagram for explaining the details of the present invention by illustrating a diffraction image. FIG. 4 is a diagram to show a conventional device, and FIG. 5 is a diagram to explain the drawbacks of the conventional device. 1: Electron gun 2: Acceleration power source 3: Electron beam 5, 6, 7: Focusing lens 8: Aperture 9: Objective lens 10: Sample 11: Fluorescent screen 12. 13: Lens power source 14. 15, 20: DA converter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 電子銃と、該電子銃よりの電子線を集束するための第1
、第2の集束レンズと、該電子線の加速電圧を切換える
ための手段と、該第1、第2の集束レンズにより集束さ
れた電子線を試料の微小部分に照射角αで照射し、該試
料を透過した電子線の収束電子線回折像をスクリーン上
に投影するようにした装置において、前記加速電圧の切
換えにかかわらず前記照射角αと電子線の波長λとの比
率が不変に維持されるように前記第1、第2の集束レン
ズの励磁強度を自動的に制御する制御手段を備えたこと
を特徴とする収束電子線回折装置。
an electron gun and a first tube for focusing the electron beam from the electron gun;
, a second focusing lens, means for switching the accelerating voltage of the electron beam, and irradiating the electron beam focused by the first and second focusing lenses onto a minute portion of the sample at an irradiation angle α; In an apparatus configured to project a convergent electron beam diffraction image of an electron beam transmitted through a sample onto a screen, the ratio between the irradiation angle α and the wavelength λ of the electron beam is maintained unchanged regardless of switching of the accelerating voltage. A convergent electron diffraction apparatus comprising: a control means for automatically controlling the excitation intensities of the first and second focusing lenses so that the excitation intensity of the first and second focusing lenses is controlled.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6119046A (en) * 1984-07-04 1986-01-27 Hitachi Ltd Electron microscope for diffracting converged electron rays
JPS6180745A (en) * 1984-09-28 1986-04-24 Jeol Ltd Observing method for crystal sample by electron microscope

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