JPS6329783B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6329783B2 JPS6329783B2 JP55102090A JP10209080A JPS6329783B2 JP S6329783 B2 JPS6329783 B2 JP S6329783B2 JP 55102090 A JP55102090 A JP 55102090A JP 10209080 A JP10209080 A JP 10209080A JP S6329783 B2 JPS6329783 B2 JP S6329783B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic pole
- magnetomotive force
- lens
- aberration
- distortion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 37
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 241000226585 Antennaria plantaginifolia Species 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/10—Lenses
- H01J37/14—Lenses magnetic
- H01J37/143—Permanent magnetic lenses
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は透過電子顕微鏡の投影レンズに用いて
好適な電子レンズに関し、特にＳ字歪収差を小さ
くし、且つ該収差の起磁力依存性をも小さくする
ことのできる電子レンズに関するものである。
好適な電子レンズに関し、特にＳ字歪収差を小さ
くし、且つ該収差の起磁力依存性をも小さくする
ことのできる電子レンズに関するものである。
電子顕微鏡の投影レンズで設計上大きな問題と
なる収差は歪像収差，Ｓ字歪収差，回転及び倍率
色収差である。この内最も重要な歪像収差につい
ては投影レンズの励磁を減らして使用する低倍率
領域で、中間レンズにより強い樽形歪を作り、投
影レンズによる糸巻き歪と相殺するようにした所
謂デイストーシヨンフリー方式が採用されている
ので、低倍での歪像収差を殆んど零にすることが
できる。しかし乍ら、投影レンズ電流を固定して
用いる中倍領域では、中間レンズによる樽形歪に
比し、投影レンズによる糸巻き歪の方が圧倒的に
大きくなるため、打ち消し合うことができず、通
常螢光板上における直径100mmの円周上で１〜２
％程度の歪を有していた。
なる収差は歪像収差，Ｓ字歪収差，回転及び倍率
色収差である。この内最も重要な歪像収差につい
ては投影レンズの励磁を減らして使用する低倍率
領域で、中間レンズにより強い樽形歪を作り、投
影レンズによる糸巻き歪と相殺するようにした所
謂デイストーシヨンフリー方式が採用されている
ので、低倍での歪像収差を殆んど零にすることが
できる。しかし乍ら、投影レンズ電流を固定して
用いる中倍領域では、中間レンズによる樽形歪に
比し、投影レンズによる糸巻き歪の方が圧倒的に
大きくなるため、打ち消し合うことができず、通
常螢光板上における直径100mmの円周上で１〜２
％程度の歪を有していた。
一方Ｓ字歪収差は従来これを打消す有効な方法
はなく、投影レンズとフイルム面との距離をでき
るだけ長くしてなるべく中心軸付近を通つた電子
線のみにより像を形成する考慮を払うことによ
り、この収差を目立たないようにしているにすぎ
ない。しかし乍ら、この方法では、装置の空間的
な制約を受ける外、本質的に収差を小さくするも
のでないから実際には２％以下にするのは困難で
ある。
はなく、投影レンズとフイルム面との距離をでき
るだけ長くしてなるべく中心軸付近を通つた電子
線のみにより像を形成する考慮を払うことによ
り、この収差を目立たないようにしているにすぎ
ない。しかし乍ら、この方法では、装置の空間的
な制約を受ける外、本質的に収差を小さくするも
のでないから実際には２％以下にするのは困難で
ある。
最近、２つの磁極間隙をもつ３磁極レンズを投
影レンズに用いることが提案され、これによると
歪像収差を特定の起磁力において零にすることが
でき、しかもＳ字歪収差も通常のレンズに比べて
小さくできることが見出された。
影レンズに用いることが提案され、これによると
歪像収差を特定の起磁力において零にすることが
でき、しかもＳ字歪収差も通常のレンズに比べて
小さくできることが見出された。
第１図は本発明に先立つて提案された３磁極電
子レンズの磁極部を模擬的に示す図である。該電
子レンズは第１磁極１，第２磁極２，第３磁極３
より構成される。各磁極には電子線通過穴が開け
られると共に、この通過穴の中心を結ぶ電子線光
軸に直交する平面（頂面）を各磁極は有してい
る。又、各磁極は頂面と接続し且つ頂面と零でな
い角度で交差する円錐面（テーパ面）を有してお
り、特に第２磁極２には、図に示すように頂面の
部分の厚みが最も薄く、光軸から離れるに従つて
厚みが増すように表と裏で逆向きのテーパー面が
形成されている。これは、Ｓ字歪収差を小さくす
るためには第２磁極の通過穴部分における厚みを
小さくすることが必要で、そのように第２磁極を
薄くした場合には、第１図のようにテーパー面を
形成して周囲部分の厚みを増すことにより第２磁
極の飽和を防ぐことが必要になるという理由から
である。
子レンズの磁極部を模擬的に示す図である。該電
子レンズは第１磁極１，第２磁極２，第３磁極３
より構成される。各磁極には電子線通過穴が開け
られると共に、この通過穴の中心を結ぶ電子線光
軸に直交する平面（頂面）を各磁極は有してい
る。又、各磁極は頂面と接続し且つ頂面と零でな
い角度で交差する円錐面（テーパ面）を有してお
り、特に第２磁極２には、図に示すように頂面の
部分の厚みが最も薄く、光軸から離れるに従つて
厚みが増すように表と裏で逆向きのテーパー面が
形成されている。これは、Ｓ字歪収差を小さくす
るためには第２磁極の通過穴部分における厚みを
小さくすることが必要で、そのように第２磁極を
薄くした場合には、第１図のようにテーパー面を
形成して周囲部分の厚みを増すことにより第２磁
極の飽和を防ぐことが必要になるという理由から
である。
尚、上記第１，第２磁極間隙内及び第２，第３
磁極間隙内に生ずる磁場は互いに逆方向であり、
且つ同一起磁力で励磁されている。d1，d2，d3は
各々の磁極の穴径である。第２図において実線は
d1＝d2＝d3，S1＝S2とした時の歪像収差△Ｘ／Ｘ
（％）及びＳ字歪収差△Ｙ／Ｘ（％）の起磁力NI
に対する変化を示したものである。同図からわか
る様に起磁力NI0で使用すれば歪像収差を零にす
ることができる。しかしながら歪像収差は起磁力
に対して大きな依存性を示しており、NI0をはず
れると極端な増加（正又は負方向）を示す。
磁極間隙内に生ずる磁場は互いに逆方向であり、
且つ同一起磁力で励磁されている。d1，d2，d3は
各々の磁極の穴径である。第２図において実線は
d1＝d2＝d3，S1＝S2とした時の歪像収差△Ｘ／Ｘ
（％）及びＳ字歪収差△Ｙ／Ｘ（％）の起磁力NI
に対する変化を示したものである。同図からわか
る様に起磁力NI0で使用すれば歪像収差を零にす
ることができる。しかしながら歪像収差は起磁力
に対して大きな依存性を示しており、NI0をはず
れると極端な増加（正又は負方向）を示す。
一方Ｓ字歪収差は起磁力が小さい範囲では著し
く小さいが、起磁力が大きくなると急激に増加
し、零になる条件は存在しない。従つて歪像収差
△Ｘ／Ｘが零となるNI0付近で使用した場合、Ｓ
字歪収差は比較的大きな値になつてしまう。
く小さいが、起磁力が大きくなると急激に増加
し、零になる条件は存在しない。従つて歪像収差
△Ｘ／Ｘが零となるNI0付近で使用した場合、Ｓ
字歪収差は比較的大きな値になつてしまう。
そこで近時穴径d1，d3を異ならせることにより
Ｓ字歪収差が零になる条件が存在する様にするこ
とが提案された。即ち第２図において破線はd1／
d3＝1.5，２，３の場合のＳ字歪収差の起磁力に
対する変化を示しており、d1＝d2＝d3（d1／d3＝
１）の実線と違つて特定の起磁力NI1，NI2，NI3
でＳ字歪収差が零となる。従つて第２図の場合に
は例えばd1／d3＝３となし、起磁力NI0で使用す
ることにより、歪像収差及びＳ字歪収差を共に零
とすることができる。
Ｓ字歪収差が零になる条件が存在する様にするこ
とが提案された。即ち第２図において破線はd1／
d3＝1.5，２，３の場合のＳ字歪収差の起磁力に
対する変化を示しており、d1＝d2＝d3（d1／d3＝
１）の実線と違つて特定の起磁力NI1，NI2，NI3
でＳ字歪収差が零となる。従つて第２図の場合に
は例えばd1／d3＝３となし、起磁力NI0で使用す
ることにより、歪像収差及びＳ字歪収差を共に零
とすることができる。
ところで、投影レンズは先に述べた様に中間レ
ンズと組合わせて歪像収差を零とするため故意に
起磁力をNI0からはずし、投影レンズで歪像収差
を例えば数％発生させることが行われる。ところ
が第２図からわかる様にＳ字歪収差も起磁力依存
性が大きいため、例えば起磁力NI4で使用すると
Ｓ字歪収差は許容できない様な大きな値となつて
しまう。
ンズと組合わせて歪像収差を零とするため故意に
起磁力をNI0からはずし、投影レンズで歪像収差
を例えば数％発生させることが行われる。ところ
が第２図からわかる様にＳ字歪収差も起磁力依存
性が大きいため、例えば起磁力NI4で使用すると
Ｓ字歪収差は許容できない様な大きな値となつて
しまう。
而して本発明は、このＳ字歪収差の起磁力依存
性を小さくすることのできる電子レンズを提供す
るもので、第１磁極と第２磁極の対向するテーパ
ー面同士及び第３磁極と第２磁極の対向するテー
パー面同士の成す角θ3を0゜＜θ3≦20゜の範囲に設定
したことに特徴がある。以下本発明を図面に基づ
き詳説する。
性を小さくすることのできる電子レンズを提供す
るもので、第１磁極と第２磁極の対向するテーパ
ー面同士及び第３磁極と第２磁極の対向するテー
パー面同士の成す角θ3を0゜＜θ3≦20゜の範囲に設定
したことに特徴がある。以下本発明を図面に基づ
き詳説する。
第３図は本発明で使用する３磁極レンズにおけ
るテーパー角を説明するための図である。第１，
第３磁極のテーパー面T1，T3とＺ軸（光軸）が
成す角をθ1，第２磁極のテーパー面T2がＺ軸に
直交する面と成す角をθ2，上記テーパー面T1，
T3とテーパー面T2との成す角をθ3としている。
第３図からθ3はθ3＝90゜−θ1−θ2とあらわされるこ
とがわかる。尚各穴径は皆等しい。
るテーパー角を説明するための図である。第１，
第３磁極のテーパー面T1，T3とＺ軸（光軸）が
成す角をθ1，第２磁極のテーパー面T2がＺ軸に
直交する面と成す角をθ2，上記テーパー面T1，
T3とテーパー面T2との成す角をθ3としている。
第３図からθ3はθ3＝90゜−θ1−θ2とあらわされるこ
とがわかる。尚各穴径は皆等しい。
第４図は上記θ3をパラメータとした起磁力とＳ
字歪収差△Ｙ／Ｘの関係を示す。Ｓ字歪収差は
略々起磁力NIの３乗に比例しているので第４図
の横軸はNI3とし、更に歪像収差△Ｘ／Ｘが零と
なる起磁力NI0で標準化している。
字歪収差△Ｙ／Ｘの関係を示す。Ｓ字歪収差は
略々起磁力NIの３乗に比例しているので第４図
の横軸はNI3とし、更に歪像収差△Ｘ／Ｘが零と
なる起磁力NI0で標準化している。
第４図からわかる様にθ3が小さくなればなる程
起磁力に対するＳ字歪収差の増加率は減少し、θ3
＝０で最も小さくなつている。従つてθ3＝０とな
るように各磁極片のテーパー角度を定めれば、起
磁力の増加に対するＳ字歪収差の増大の割合を小
さくすることができる。
起磁力に対するＳ字歪収差の増加率は減少し、θ3
＝０で最も小さくなつている。従つてθ3＝０とな
るように各磁極片のテーパー角度を定めれば、起
磁力の増加に対するＳ字歪収差の増大の割合を小
さくすることができる。
ただし、θ3＝０となし得るのは各磁極が飽和し
ない様な比較的小さな起磁力の範囲でのみレンズ
を使用する場合に限られる。というのはθ3＝０で
は磁極のテーパー面同士が平行なので、若干でも
磁極が飽和状態になると磁場が磁極頂面部に集中
しなくなり、Ｚ軸上に有効に磁束を導くことがで
きなくなるからである。従つて飽和を考慮しなけ
ればならない範囲で使用するレンズではθ3＞０と
してＺ軸から遠ざかるにつれて第１磁極と第２磁
極が、そして第２磁極と第３磁極とが次第に離れ
る様にし、Ｚ軸上に磁束を有効に導くようにしな
ければならない。
ない様な比較的小さな起磁力の範囲でのみレンズ
を使用する場合に限られる。というのはθ3＝０で
は磁極のテーパー面同士が平行なので、若干でも
磁極が飽和状態になると磁場が磁極頂面部に集中
しなくなり、Ｚ軸上に有効に磁束を導くことがで
きなくなるからである。従つて飽和を考慮しなけ
ればならない範囲で使用するレンズではθ3＞０と
してＺ軸から遠ざかるにつれて第１磁極と第２磁
極が、そして第２磁極と第３磁極とが次第に離れ
る様にし、Ｚ軸上に磁束を有効に導くようにしな
ければならない。
しかしながらθ3を大きくするとそれだけ起磁力
に対する依存性が大きくなるので、無闇に大きく
することは不利であり、実際に許容できるＳ字歪
収差を１％とすれば、第４図からθ3を20゜以下に
設定することにより、その許容範囲内に収めるこ
とができると言うことができる。
に対する依存性が大きくなるので、無闇に大きく
することは不利であり、実際に許容できるＳ字歪
収差を１％とすれば、第４図からθ3を20゜以下に
設定することにより、その許容範囲内に収めるこ
とができると言うことができる。
尚上述した第４図のグラフはd1＝d2＝d3の対称
型の３磁極レンズ（第２図において実線で示され
るレンズ）についてのものであつたが、これに限
らず第２図において破線で示されたd1／d3＝1.5，
２，３の各レンズにおいてθ3を0゜＜θ3≦20゜の範囲
に設定すればＳ字歪収差の起磁力依存性を小さく
することが可能であることは言うまでもない。
型の３磁極レンズ（第２図において実線で示され
るレンズ）についてのものであつたが、これに限
らず第２図において破線で示されたd1／d3＝1.5，
２，３の各レンズにおいてθ3を0゜＜θ3≦20゜の範囲
に設定すればＳ字歪収差の起磁力依存性を小さく
することが可能であることは言うまでもない。
第５図はθ3＝15゜に設定したレンズについての
第２図と同様の収差−起磁力関係図である。第２
図はθ3＝60゜のレンズについてのものであり、θ3
＝15゜とした第５図の方が全体にＳ字歪収差の曲
線の傾きが小さくなり、Ｓ字歪収差の起磁力に対
する依存性が極めて小さくなつたことが明らかで
ある。
第２図と同様の収差−起磁力関係図である。第２
図はθ3＝60゜のレンズについてのものであり、θ3
＝15゜とした第５図の方が全体にＳ字歪収差の曲
線の傾きが小さくなり、Ｓ字歪収差の起磁力に対
する依存性が極めて小さくなつたことが明らかで
ある。
第１図は３磁極レンズの断面図、第２図はＳ字
歪収差及び歪像収差を説明するための図、第３図
は本発明で使用する３磁極レンズにおけるテーパ
ー角を説明するための図、第４図はθ3をパラメー
タとした起磁力−Ｓ字歪収差関係図、第５図は本
発明を実施したレンズの収差−起磁力関係図であ
る。 １……第１磁極、２……第２磁極、３……第３
磁極。
歪収差及び歪像収差を説明するための図、第３図
は本発明で使用する３磁極レンズにおけるテーパ
ー角を説明するための図、第４図はθ3をパラメー
タとした起磁力−Ｓ字歪収差関係図、第５図は本
発明を実施したレンズの収差−起磁力関係図であ
る。 １……第１磁極、２……第２磁極、３……第３
磁極。
Claims (1)
- １ 電子線光軸と直交する頂面及び該頂面に接続
し且つ該頂面と零でない角度を成すテーパ面を有
する３つの磁極を有し、第１，第２磁極間隙内及
び第２，第３磁極間隙内に生ずる磁場の極性を互
いに逆にし、且つ同一起磁力で励磁する如くなし
た電子レンズにおいて、第１磁極と第２磁極の対
向するテーパー面同士及び第３磁極と第２磁極の
対向するテーパー面同士の成す角θ3を0゜＜θ3≦20゜
の範囲に設定することを特徴とする電子レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10209080A JPS5727550A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Electron lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10209080A JPS5727550A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Electron lens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5727550A JPS5727550A (en) | 1982-02-13 |
| JPS6329783B2 true JPS6329783B2 (ja) | 1988-06-15 |
Family
ID=14318070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10209080A Granted JPS5727550A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Electron lens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5727550A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS526073A (en) * | 1975-07-04 | 1977-01-18 | Hitachi Ltd | Magnetic field type electronic lens |
-
1980
- 1980-07-25 JP JP10209080A patent/JPS5727550A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS526073A (en) * | 1975-07-04 | 1977-01-18 | Hitachi Ltd | Magnetic field type electronic lens |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5727550A (en) | 1982-02-13 |
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