JPS6326926Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は試料上を電子線によつて走査すること
により発生する光を放物面鏡を使用して検出する
走査電子顕微鏡用カソードルミネツセンス装置に
関する。

一般に走査電子顕微鏡において生物或いは鉱物
等の試料に電子を照射すると光（カソードルミネ
ツセンス）或いは２次電子等が発生する。このカ
ソードルミネツセンスを光電子増倍管等の光検出
器にて検出してカソードルミネツセンス像として
観察するためには、試料から上方に放射する光を
集光して充分高い検出効率を得る必要がある。し
かしながら、従来装置では試料より発生するカー
ソードルミネツセンスをできるだけ効率良く検出
するため、電子線照射点が見込む鏡面の立体角を
できるだけ大きくしようとして、試料と対物レン
ズとの間に、例えば、回転楕円面鏡等を配置して
いる。しかしながら、回転楕円面鏡を用いた場
合、回転楕円面鏡の一方の焦点（集光点）に試料
を配置し、他の焦点近傍に光検出手段を配置しな
ければならない。そのため、２次電子検出器を試
料に近づけることができず、試料から発生した２
次電子を充分な効率で検出することができない。
従つて、従来においては、カソードルミネツセン
ス像と２次電子像の双方を共に高い信号検出効率
で同時に表示して理想的な像観察を行うことは困
難であつた。

本考案は以上の点に鑑みなされたものでカソー
ドルミネツセンスと２次電子の検出効率を高くす
ることを目的とするもので、走査電子顕微鏡の鏡
筒壁７に光透過窓８が嵌め込まれており、前記鏡
筒内に試料２が配置されており、その焦点位置が
前記試料の電子線照射部に一致するように該照射
部を覆つて半放物面鏡４が配置されており、該半
放物面鏡の光軸Ｐは電子線１と鋭角αを成すよう
にされており、該半放物面鏡には前記試料を走査
する前記電子線の通過孔４ａが穿たれており、前
記光軸Ｐと試料面の延長面Ｌによつて挟まれた空
間Ｓに挿入されて二次電子検出器１２が配置され
ており、前記試料より発生し前記半放物面鏡で反
射した光を前記光透過窓を介して大気側で検出す
る検出手段９を備えることを特徴としている。

以下本考案の実施例を添付図面に基づき詳述す
る。

第１図において、１は電子線、２は走査電子顕
微鏡鏡筒内に配置された試料、３はカソードルミ
ネツセンス、４は半放物面鏡（以下単に放物面鏡
と略記する）である。放物面鏡４は対物レンズ
（図示せず）の下部に、その焦点位置が試料上に
おける電子線照射点と一致するように配置されて
いる。前記放物面鏡４の光軸Ｐは電子線１と鋭角
αを成すように、即ち、放物面鏡４で反射された
光がやや上向きに進行するように支持金具５によ
り鏡筒壁７に固定されている。尚該放物面鏡４は
電子線通過孔４ａを有している。６は試料２を移
動させるための移動装置である。鏡筒壁７には光
検出器９及び集光ライトパイプ１０を固定する金
具１１が配置され、該金具１１の中央孔には放物
面鏡４で集光された光を取り出すための耐真空ガ
ラス窓８が嵌め込まれている。又鏡筒壁７を貫通
して２次電子検出器が取り付けられている。この
２次電子検出器１２の先端は前記光軸Ｐと試料面
の延長面Ｌで挟まれた空間Ｓに挿入されて試料２
の近傍に配置されている。

以上の構成において電子線１が試料２に照射さ
れるとカソードルミネツセンス３が発生する。こ
のカソードルミネツセンス３は放物面鏡４により
平行光線として光軸Ｐと平行に進行する。この平
行光線となつたカソードルミネツセンス３は耐真
空ガラスで形成される光取出窓８を通過して大気
中に設けられた集光手段としての例えば集光ライ
トパイプ１０に入射し光検出器９により検出され
る。尚前述の実施例では集光手段として集光ライ
トパイプを使用したが集光手段として集光レンズ
を使用しても同様な効果を得ることができる。一
方試料から発生する２次電子は、２次電子検出器
１２内に設けられた数＋KVの正の電圧が印加さ
れた加速電極（図示せず）によつて検出器１２内
のシンチレーターと光電子増倍管に導かれて検出
される。尚放物面鏡４は電子線と放物面鏡４の光
軸Ｐが鋭角をなすよう配置されているため２次電
子検出器１２をカソードルミネツセンス３を遮蔽
することなく試料２の近傍まで接近して配置する
ことができ２次電子を効率よく検出することがで
きる。従つて通常の２次電子像と信号検出効率の
高いカソードルミネツセンス像を同時に観察する
ことが可能となる。

第２図は真空内の放物面鏡により平行光線とな
つたカソードルミネツセンスを集光する手段とし
て、真空内の放物面鏡の光軸Ｐと対向した大気側
に第２の放物面鏡１３を配置し、平行光線となつ
たカソードルミネツセンス３を第２の放物面鏡１
３の焦点に集め、その焦点に光検出器９を配置す
るよう構成したものである。このように試料と光
検出器の間の集光手段として放物面鏡を用いる
と、カソードルミネツセンスの波長の異いによる
収差の影響を無視することができるため装置の調
整が容易になる利点を有する。

ところで、第３図に示す如く試料面上の一定領
域Ｄを走査するためには、電子線を試料２の表面
で走査する際の偏向支点Ａと領域Ｄを結ぶ領域Ｓ
に構造物を設けることはできない。又この領域Ｓ
は試料から離れるに従つて狭くなる。従つて本考
案の如く図中破線で示すように放物面鏡の光軸Ｐ
を電子線に対して鋭角をなすよう配置した方が、
例えば図中実線で示すように放物面鏡の光軸を電
子線に対して直角をなすように配置した場合に比
較して放物面鏡に穿つべき電子線通過孔と試料と
の間の距離がh₁−h₂だけ大きくなり、その分電子
線通過孔の孔径を小さくすることができる。この
ため通過孔よりのカソードルミネツセンスの漏洩
損失を少くすることができ集光効率を高くするこ
とができる。

以上詳述したように本考案においては、焦点位
置が前記試料の電子線照射部に一致するように該
照射部を覆つて放物面鏡４を配置すると共に、該
半放物面鏡の光軸Ｐは電子線１と鋭角αを成すよ
うにし、更に、前記光軸Ｐと試料面の延長面Ｌに
よつて挟まれた空間Ｓに挿入されて二次電子検出
器１２を配置するようにしたため、放物面鏡４に
穿つ電子線通過孔４ａを小さくできると共に、２
次電子検出器を試料近傍まで接近させて配置する
ことができる。従つて、カソードルミネツセンス
を放物面鏡で効率良く検出できるだけでなく、２
次電子も効率よく検出でき、カソードルミネツセ
ンス像と、２次電子像を共に良質な像として観察
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本考案による走査電子顕微鏡
用カソードルミネツセンス装置の実施例を示す断
面略図、第３図は、本考案の効果を説明するため
の図である。 １：電子線、２：試料、３：カソードルミネツ
センス、４：放物面鏡、４ａ：電子線通過孔、
５：支持金具、６：試料移動装置、７：鏡筒壁、
８：光取出窓、９：光検出器、１０：集光ライト
パイプ、１１：金具、１２：２次電子検出器、１
３：第２放物面鏡、Ｐ：光軸、Ｌ：試料面の延長
面、Ｓ：光軸Ｐと延長面Ｌで挟まれた空間。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 走査電子顕微鏡の鏡筒壁７に光透過窓８が嵌
   め込まれており、前記鏡筒内に試料２が配置さ
   れており、その焦点位置が前記試料の電子線照
   射部に一致するように該照射部を覆つて半放物
   面鏡４が配置されており、該半放物面鏡の光軸
   Ｐは電子線１と鋭角αを成すようにされてお
   り、該半放物面鏡には前記試料を走査する前記
   電子線の通過孔４ａが穿たれており、前記光軸
   Ｐと試料面の延長面Ｌによつて挟まれた空間Ｓ
   に挿入されて二次電子検出器１２が配置されて
   おり、前記試料より発生し前記半放物面鏡で反
   射した光を前記光透過窓を介して大気側で検出
   する検出手段９を備えることを特徴とする走査
   電子顕微鏡用カソードルミネツセンス装置。 (2) 前記光検出手段を大気側に設けられた第２の
   放物面鏡とその焦点位置に設けられた光検出素
   子によつて構成した実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の走査電子顕微鏡用カソードルミネツ
   センス装置。