JPS6351342B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6351342B2 JPS6351342B2 JP11621781A JP11621781A JPS6351342B2 JP S6351342 B2 JPS6351342 B2 JP S6351342B2 JP 11621781 A JP11621781 A JP 11621781A JP 11621781 A JP11621781 A JP 11621781A JP S6351342 B2 JPS6351342 B2 JP S6351342B2
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- JP
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- electron beam
- sample
- brightness
- electron
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- Expired
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 26
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 18
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 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
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
Description
本発明は電子顕微鏡に関し、特に顕微鏡写真撮
影を行う際の撮影条件を知ることのできる電子顕
微鏡に関する。 電子顕微鏡を用いて写真撮影を行う際に最良の
像質で写真撮影を行うため電子顕微鏡の収束レン
ズ電源の調整を行うが、従来においては操作者の
経験と勘によつて像質の微妙な良し悪しを判断し
て調整を行つていた。そのため調整には熟練と手
間を要した。本発明は従来のこのような欠点を解
決し、顕微鏡撮影を行う際の像質の程度を表示す
ることのできる電子顕微鏡を提供するものであ
り、以下本発明において基本となつている考えを
説明する。 電子顕微鏡の分解能は球面収差、色収差、試料
照射角等によつて決定される。即ち試料を位相物
体と考えた場合に、位相コントラスト伝達関数
Bp（Ｋ、α、ΔV／Ｖ）は次式のように表わされ
る。 Bp＝Bc・G〓・G〓 ……(1) ここでBc、G〓、G〓はそれぞれコヒーレントな
伝達関数、パーシヤルコヒーレントな照射による
包絡関数、色収差による包絡関数を表しており、
次式で与えられる。 Bc＝cos（π／２−π／2λCsλ4K4＋π／λ
Δfλ2K2）……(2) G〓＝exp｛−π2（α／λ）2（Csλ3K3−Δf
λK）2｝……(3) G〓＝exp｛−１／２π2λ2（CcΔV／Ｖ）K4｝ ……(4) ここで、Ｋに空間周波数、αは第１図に示すよ
うに、収束レンズ２によつて収束されて試料１に
入射する電子線EBの開き角、λは電子線の波長、
Cs、Cc、Δfは各々対物レンズの球面収差係数、
色収差係数、デイフオーカス量、Ｖは加速電圧、
ΔVは電子線のエネルギー幅である。 これらのパラメーターのうち、対物レンズの球
面収差係数Cs、色収差係数Ccは装置の設計によつ
て決まり、又電子線のエネルギー幅ΔVは使用す
る陰極材料等で決まつてしまい装置使用者が制御
することはできず、装置使用者が制御し得るパラ
メーターは試料に入射する電子線の開き角αのみ
である。そこでαの値が変化すると、前述した伝
達関数Bp（Ｋ、α、ΔV／Ｖ）がどのように変化
するかを電子計算機を用いて計算し調べると第２
図のような結果が得られた。第２図ａはαが
0.003（rad）の場合のBpを、又第２図ｂはαが
0.0004（rad）の場合のBpを表わしたものである。
両図において実線がBpを表わしており、点線が
Bcを、又一点鎖線がG〓を、二点鎖線がG〓を表わ
している。この図はスペースの関係でαが２通り
の値を有する場合のみを示したものであるが、α
が他の値をとる場合についても検討したところ、
αが小さくなるに従つて伝達関数Bpの帯域幅が
広がり、且つ振幅も大きくなり、形成される像の
質が向上することが判つた。従つてαの値を知る
ことができれば、形成される電子顕微鏡像の質の
程度を知ることができる。ところで、このαは輝
度不変の法則から電子銃の輝度Ｂと以下の関係式
で結びつけられている。 Ｂ＝Js／πα2＝（Ip／πρ2）／πα2 ……(5) 但し上式において、Jsは試料面に照射される電
子線の電流密度であり、Ipはプローブ電流、ρは
第１図に示すように試料１に照射される電子線プ
ローブの半径である。 又、螢光板上において検出される電子線電流密
度をＪ、その時の観察倍率をＭとすればJs＝Ｊ／
M2であるため(5)式は以下のように書きかえられ
る。 Ｂ＝Ｊ／πα2M2 ……(6) (6)式又は(5)式よりＢが測定によつて求められる
として知ることができればＪを測定すると共にそ
の時の観察倍率Ｍを知ることにより、或はJsを直
接的に測定することによりαを算出することがで
き、従つて算出されたαを表示することもでき
る。本発明はこのような考えに基づいて成された
もので、撮影条件の程度の目安となる試料面上に
照射される電子線の開き角αを表示しようとする
ものである。 以下、第３図に基づき本発明の一実施例を詳述
する。第３図において３はフイラメント３ａとウ
エーネルト電極３ｂ等より成る電子銃であり、該
電子銃３よりの電子線は第１、第２の収束レンズ
４，５によつて収束された後試料６に入射する。
試料６を透過した電子線EBは対物レンズ７、中
間レンズ８、投影レンズ９から成る結像レンズ系
によつて螢光板１０上に終像を結ぶ。１１，１２
はαを調節するための収束レンズ４，５の電源で
あり、１３，１４，１５は倍率を制御するための
各々レンズ７，８，９の電源である。１６はこれ
らレンズ電源１３，１４，１５を制御することに
より倍率を制御する倍率制御回路であり、該制御
回路１６によつて設定された倍率Ｍを表わす信号
はAD変換器１７を介して演算回路１８に供給さ
れる。螢光板１０を介して流れる電子線電流は電
流密度検出回路１９において検出され、更に該検
出された電流は該回路において電子線照射面積で
割り算を施こされた信号に変換され、AD変換器
２０を介して演算回路１８に供給される。従つて
演算回路１８には螢光板上に投射される電子線電
流密度Ｊに対応した信号が供給される。２１は輝
度制御回路であり、輝度制御回路は例えば第４図
に示すようにウエーネルト電圧Vbを変化させた
際の輝度を測定しておき、この実験結果をもとに
操作者がある輝度を設定すると自動的にこの輝度
に対応するウエーネルト電圧Vbが発生するよう
にウエーネルト電源２２を制御する。２３はフイ
ラメント電源である。又輝度制御回路２１より設
定された輝度を表わす信号がAD変換器２４を介
して演算回路１８に供給される。２５は演算回路
１８の出力信号を表示するためのデジタルメータ
ーである。 このような構成において操作者は観察倍率をあ
る倍率Ｍに倍率制御回路１６によつて設定し、電
子銃の輝度をある輝度Ｂに輝度制御回路２１によ
つて設定した後試料を最良の像質で観察するため
レンズ電源１２を調整して試料に入射される電子
線の開き角を調節するが、この際演算回路１８に
は以下の３信号が供給される。第１の信号はAD
変換器１７を介して倍率制御回路１６より供給さ
れる倍率Ｍを表わす信号であり、第２のAD変換
器２４を介して輝度制御回路２１より供給される
輝度Ｂを表わす信号であり、第３にはAD変換器
２０を介して電流密度検出回路１９より供給され
る螢光板１０上に投射された電子線の電流密度Ｊ
を表わす信号である。これら３信号が演算回路１
８に供給された結果、演算回路１８においては(6)
式の関係からαを算出する演算即ち
影を行う際の撮影条件を知ることのできる電子顕
微鏡に関する。 電子顕微鏡を用いて写真撮影を行う際に最良の
像質で写真撮影を行うため電子顕微鏡の収束レン
ズ電源の調整を行うが、従来においては操作者の
経験と勘によつて像質の微妙な良し悪しを判断し
て調整を行つていた。そのため調整には熟練と手
間を要した。本発明は従来のこのような欠点を解
決し、顕微鏡撮影を行う際の像質の程度を表示す
ることのできる電子顕微鏡を提供するものであ
り、以下本発明において基本となつている考えを
説明する。 電子顕微鏡の分解能は球面収差、色収差、試料
照射角等によつて決定される。即ち試料を位相物
体と考えた場合に、位相コントラスト伝達関数
Bp（Ｋ、α、ΔV／Ｖ）は次式のように表わされ
る。 Bp＝Bc・G〓・G〓 ……(1) ここでBc、G〓、G〓はそれぞれコヒーレントな
伝達関数、パーシヤルコヒーレントな照射による
包絡関数、色収差による包絡関数を表しており、
次式で与えられる。 Bc＝cos（π／２−π／2λCsλ4K4＋π／λ
Δfλ2K2）……(2) G〓＝exp｛−π2（α／λ）2（Csλ3K3−Δf
λK）2｝……(3) G〓＝exp｛−１／２π2λ2（CcΔV／Ｖ）K4｝ ……(4) ここで、Ｋに空間周波数、αは第１図に示すよ
うに、収束レンズ２によつて収束されて試料１に
入射する電子線EBの開き角、λは電子線の波長、
Cs、Cc、Δfは各々対物レンズの球面収差係数、
色収差係数、デイフオーカス量、Ｖは加速電圧、
ΔVは電子線のエネルギー幅である。 これらのパラメーターのうち、対物レンズの球
面収差係数Cs、色収差係数Ccは装置の設計によつ
て決まり、又電子線のエネルギー幅ΔVは使用す
る陰極材料等で決まつてしまい装置使用者が制御
することはできず、装置使用者が制御し得るパラ
メーターは試料に入射する電子線の開き角αのみ
である。そこでαの値が変化すると、前述した伝
達関数Bp（Ｋ、α、ΔV／Ｖ）がどのように変化
するかを電子計算機を用いて計算し調べると第２
図のような結果が得られた。第２図ａはαが
0.003（rad）の場合のBpを、又第２図ｂはαが
0.0004（rad）の場合のBpを表わしたものである。
両図において実線がBpを表わしており、点線が
Bcを、又一点鎖線がG〓を、二点鎖線がG〓を表わ
している。この図はスペースの関係でαが２通り
の値を有する場合のみを示したものであるが、α
が他の値をとる場合についても検討したところ、
αが小さくなるに従つて伝達関数Bpの帯域幅が
広がり、且つ振幅も大きくなり、形成される像の
質が向上することが判つた。従つてαの値を知る
ことができれば、形成される電子顕微鏡像の質の
程度を知ることができる。ところで、このαは輝
度不変の法則から電子銃の輝度Ｂと以下の関係式
で結びつけられている。 Ｂ＝Js／πα2＝（Ip／πρ2）／πα2 ……(5) 但し上式において、Jsは試料面に照射される電
子線の電流密度であり、Ipはプローブ電流、ρは
第１図に示すように試料１に照射される電子線プ
ローブの半径である。 又、螢光板上において検出される電子線電流密
度をＪ、その時の観察倍率をＭとすればJs＝Ｊ／
M2であるため(5)式は以下のように書きかえられ
る。 Ｂ＝Ｊ／πα2M2 ……(6) (6)式又は(5)式よりＢが測定によつて求められる
として知ることができればＪを測定すると共にそ
の時の観察倍率Ｍを知ることにより、或はJsを直
接的に測定することによりαを算出することがで
き、従つて算出されたαを表示することもでき
る。本発明はこのような考えに基づいて成された
もので、撮影条件の程度の目安となる試料面上に
照射される電子線の開き角αを表示しようとする
ものである。 以下、第３図に基づき本発明の一実施例を詳述
する。第３図において３はフイラメント３ａとウ
エーネルト電極３ｂ等より成る電子銃であり、該
電子銃３よりの電子線は第１、第２の収束レンズ
４，５によつて収束された後試料６に入射する。
試料６を透過した電子線EBは対物レンズ７、中
間レンズ８、投影レンズ９から成る結像レンズ系
によつて螢光板１０上に終像を結ぶ。１１，１２
はαを調節するための収束レンズ４，５の電源で
あり、１３，１４，１５は倍率を制御するための
各々レンズ７，８，９の電源である。１６はこれ
らレンズ電源１３，１４，１５を制御することに
より倍率を制御する倍率制御回路であり、該制御
回路１６によつて設定された倍率Ｍを表わす信号
はAD変換器１７を介して演算回路１８に供給さ
れる。螢光板１０を介して流れる電子線電流は電
流密度検出回路１９において検出され、更に該検
出された電流は該回路において電子線照射面積で
割り算を施こされた信号に変換され、AD変換器
２０を介して演算回路１８に供給される。従つて
演算回路１８には螢光板上に投射される電子線電
流密度Ｊに対応した信号が供給される。２１は輝
度制御回路であり、輝度制御回路は例えば第４図
に示すようにウエーネルト電圧Vbを変化させた
際の輝度を測定しておき、この実験結果をもとに
操作者がある輝度を設定すると自動的にこの輝度
に対応するウエーネルト電圧Vbが発生するよう
にウエーネルト電源２２を制御する。２３はフイ
ラメント電源である。又輝度制御回路２１より設
定された輝度を表わす信号がAD変換器２４を介
して演算回路１８に供給される。２５は演算回路
１８の出力信号を表示するためのデジタルメータ
ーである。 このような構成において操作者は観察倍率をあ
る倍率Ｍに倍率制御回路１６によつて設定し、電
子銃の輝度をある輝度Ｂに輝度制御回路２１によ
つて設定した後試料を最良の像質で観察するため
レンズ電源１２を調整して試料に入射される電子
線の開き角を調節するが、この際演算回路１８に
は以下の３信号が供給される。第１の信号はAD
変換器１７を介して倍率制御回路１６より供給さ
れる倍率Ｍを表わす信号であり、第２のAD変換
器２４を介して輝度制御回路２１より供給される
輝度Ｂを表わす信号であり、第３にはAD変換器
２０を介して電流密度検出回路１９より供給され
る螢光板１０上に投射された電子線の電流密度Ｊ
を表わす信号である。これら３信号が演算回路１
８に供給された結果、演算回路１８においては(6)
式の関係からαを算出する演算即ち
【式】を算出する演算が行なわれ、その
結果この時の各Ｍ、Ｂ、Ｊ値に対してαが求めら
れる。この求められたαを表わす信号はデジタル
メーター２５に供給され該メーター２５には該求
められたαの値が表示される。装置の操作者はレ
ンズ電源１２よりの供給電流を変化させる毎に表
示されるこの表示値を見ながら、この表示値が最
小になるように調整を行う。従つて経験や勘によ
らず像質の微妙な良し悪しを判断して調整を行え
るため簡単且つ短時間に調整を行うことができ
る。 尚、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎ
ず実施にあたつては他の態様もとり得る。 例えば上述した実施例においては、試料面に入
射する電子線の電流密度Jsを直接測定せずにJsに
等しいＪ／M2を用いてαの計算を行うため、螢
光板に入射する電子線の電流密度Ｊを表わす信号
と観察倍率Ｍを表わす信号を演算回路１８に供給
するように構成したが、螢光板を利用せず試料６
の代わりに電子線の電流密度Ｊを検出する検出器
を挿入できるように稿成し、この検出器よりの信
号を演算回路１８に供給するようにしても良い。 又、上述した実施例においては、輝度制御回路
２１により輝度を設定し、設定された輝度を表わ
す信号を輝度制御回路２１より演算回路１８に供
給するようにしたが、電子線を試料面上にフオー
カスさせる等して輝度を測定し、測定された輝度
を表わす信号を演算回路１８に供給するようにし
ても良い。 更に、演算回路１８としてはアナログ的に演算
を行うものでも良い。
れる。この求められたαを表わす信号はデジタル
メーター２５に供給され該メーター２５には該求
められたαの値が表示される。装置の操作者はレ
ンズ電源１２よりの供給電流を変化させる毎に表
示されるこの表示値を見ながら、この表示値が最
小になるように調整を行う。従つて経験や勘によ
らず像質の微妙な良し悪しを判断して調整を行え
るため簡単且つ短時間に調整を行うことができ
る。 尚、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎ
ず実施にあたつては他の態様もとり得る。 例えば上述した実施例においては、試料面に入
射する電子線の電流密度Jsを直接測定せずにJsに
等しいＪ／M2を用いてαの計算を行うため、螢
光板に入射する電子線の電流密度Ｊを表わす信号
と観察倍率Ｍを表わす信号を演算回路１８に供給
するように構成したが、螢光板を利用せず試料６
の代わりに電子線の電流密度Ｊを検出する検出器
を挿入できるように稿成し、この検出器よりの信
号を演算回路１８に供給するようにしても良い。 又、上述した実施例においては、輝度制御回路
２１により輝度を設定し、設定された輝度を表わ
す信号を輝度制御回路２１より演算回路１８に供
給するようにしたが、電子線を試料面上にフオー
カスさせる等して輝度を測定し、測定された輝度
を表わす信号を演算回路１８に供給するようにし
ても良い。 更に、演算回路１８としてはアナログ的に演算
を行うものでも良い。
第１図は試料に入射する電子線の開き角αを説
明するための図、第２図は電子線の開き角αの値
と伝達関数との関係を示すための図、第３図は本
発明の一実施例の概略を示すための図、第４図は
ウエーネルト電圧と輝度との関係を示す図であ
る。 １：６：試料、２：収束レンズ、３：電子銃、
４：第１の収束レンズ、５：第２の収束レンズ、
EB：電子線、７：対物レンズ、８：中間レンズ、
９：投影レンズ、１０：螢光板、１１，１２，１
３，１４，１５：レンズ電源、１６：倍率制御回
路、１８：演算回路、１９：電流密度検出回路、
２１：輝度制御回路、２２：ウエーネルト電源、
２５：デジタルメーター。
明するための図、第２図は電子線の開き角αの値
と伝達関数との関係を示すための図、第３図は本
発明の一実施例の概略を示すための図、第４図は
ウエーネルト電圧と輝度との関係を示す図であ
る。 １：６：試料、２：収束レンズ、３：電子銃、
４：第１の収束レンズ、５：第２の収束レンズ、
EB：電子線、７：対物レンズ、８：中間レンズ、
９：投影レンズ、１０：螢光板、１１，１２，１
３，１４，１５：レンズ電源、１６：倍率制御回
路、１８：演算回路、１９：電流密度検出回路、
２１：輝度制御回路、２２：ウエーネルト電源、
２５：デジタルメーター。
Claims (1)
- １ 電子銃からの電子線を収束して試料に照射
し、試料を透過した電子線を結像レンズ系により
結像して試料像を得る装置において、試料面に入
射する電子線の電流密度を表わす信号と電子銃の
輝度を表わす記号に基づいて試料面上に照射され
る電子線の開き角を算出する手段と、該手段より
の前記開き角を表わす信号を表示するための手段
を具備することを特徴とする電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11621781A JPS5825052A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11621781A JPS5825052A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 電子顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5825052A JPS5825052A (ja) | 1983-02-15 |
| JPS6351342B2 true JPS6351342B2 (ja) | 1988-10-13 |
Family
ID=14681727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11621781A Granted JPS5825052A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5825052A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006318651A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Hitachi Ltd | 透過型電子顕微鏡 |
-
1981
- 1981-07-24 JP JP11621781A patent/JPS5825052A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5825052A (ja) | 1983-02-15 |
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