JPS6363107B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6363107B2 JPS6363107B2 JP5943282A JP5943282A JPS6363107B2 JP S6363107 B2 JPS6363107 B2 JP S6363107B2 JP 5943282 A JP5943282 A JP 5943282A JP 5943282 A JP5943282 A JP 5943282A JP S6363107 B2 JPS6363107 B2 JP S6363107B2
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- JP
- Japan
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- excitation
- lens
- lenses
- image
- rotation angle
- Prior art date
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Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 52
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 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
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は特別な像回転レンズを付加することな
く倍率変化を伴わず、且つ低収差で像回転可能な
電子顕微鏡の拡大レンズ系に関する。
く倍率変化を伴わず、且つ低収差で像回転可能な
電子顕微鏡の拡大レンズ系に関する。
従来より像の回転を行なわせるためのレンズ系
は幾つか考案されているが、その殆んどは磁極構
造や励磁方法に工夫をこらしたかなり大がかりな
像回転のための特別なレンズを付加するものであ
る。然るに、像回転を行なわせることは電子顕微
鏡による像観察における一つの要求ではあるが、
それによつて新たな知見が得られるわけではな
く、従つて、ことさらに複雑なレンズを追加して
まで像回転を行なわせる意義はない。むしろ、レ
ンズの追加なしに既設のレンズをそのまま使用し
て電気回路の制御により像回転を行なわせる方が
電子光学系に悪影響を与えず、且つ経済的に有利
であり、実現の可能性は大きいわけである。
は幾つか考案されているが、その殆んどは磁極構
造や励磁方法に工夫をこらしたかなり大がかりな
像回転のための特別なレンズを付加するものであ
る。然るに、像回転を行なわせることは電子顕微
鏡による像観察における一つの要求ではあるが、
それによつて新たな知見が得られるわけではな
く、従つて、ことさらに複雑なレンズを追加して
まで像回転を行なわせる意義はない。むしろ、レ
ンズの追加なしに既設のレンズをそのまま使用し
て電気回路の制御により像回転を行なわせる方が
電子光学系に悪影響を与えず、且つ経済的に有利
であり、実現の可能性は大きいわけである。
さて、電子顕微鏡における回転角θは
θ＝（ｅ／8mVr）1/2∫Zi ZpBz dz
で与えられる。ここで、ｅは電子の電荷、ｍは電
子の静止質量、Vrは相対補正を行なつた電子の
加速電圧、Bzは軸上磁界強度である。この式に
おいて、（ｅ／8mVr）は一定であり、従つて、
θはBzのzo（試料面）からzi（像面）までの積分
値によつて決定されることがわかる。ここで、
Bzのzoからziまでの積分値は試料から下の像面
までの磁界分布の全励磁（アンペアターン
（NI））に等しく、従つてこのNIを変化させれば
像の回転は生ずることになる。しかし、通常NI
を変化すれば倍率が当然に変化するので、像回転
のみを目的にする場合には、この倍率の変化を防
ぐ方策が必要となる。今、２個のレンズを考え
て、このレンズの励磁の向きを逆にすれば（従つ
て、像回転の方向が互いに逆になる）、第１レン
ズの励磁NI1を増加（又は減少）し、第２レンズ
の励磁NI2を減少（又は増大）させれば、その
NI1とNI2の差は増大又は減少するが、倍率は変
化しないという条件が存在する筈である。
子の静止質量、Vrは相対補正を行なつた電子の
加速電圧、Bzは軸上磁界強度である。この式に
おいて、（ｅ／8mVr）は一定であり、従つて、
θはBzのzo（試料面）からzi（像面）までの積分
値によつて決定されることがわかる。ここで、
Bzのzoからziまでの積分値は試料から下の像面
までの磁界分布の全励磁（アンペアターン
（NI））に等しく、従つてこのNIを変化させれば
像の回転は生ずることになる。しかし、通常NI
を変化すれば倍率が当然に変化するので、像回転
のみを目的にする場合には、この倍率の変化を防
ぐ方策が必要となる。今、２個のレンズを考え
て、このレンズの励磁の向きを逆にすれば（従つ
て、像回転の方向が互いに逆になる）、第１レン
ズの励磁NI1を増加（又は減少）し、第２レンズ
の励磁NI2を減少（又は増大）させれば、その
NI1とNI2の差は増大又は減少するが、倍率は変
化しないという条件が存在する筈である。
そこで、簡単に第１図に示す如く、第１のレン
ズの励磁強度を直線Ａのように、又第２のレンズ
の励磁強度を直線Ｂのように、両者の強度の合計
（絶対値の和）がＣの如く一定になるような条件
で変化させた場合、像回転は問題なく与えられる
が倍率変化を伴つてしまうことがわかつた。
ズの励磁強度を直線Ａのように、又第２のレンズ
の励磁強度を直線Ｂのように、両者の強度の合計
（絶対値の和）がＣの如く一定になるような条件
で変化させた場合、像回転は問題なく与えられる
が倍率変化を伴つてしまうことがわかつた。
而して、本発明は既存のレンズ系において、倍
率変化を伴うことなしに、且つ収差を増大させる
ことなしに像回転を与えることの可能な新規な拡
大レンズ系を提供することを目的とするもので、
対物レンズ、投影レンズ及び両者間に配置された
少なくとも２段の中間レンズを有する４段構成以
上のレンズ系を備え、前記対物レンズを一定の強
励磁に励磁するための電源と、前記投影レンズの
励磁を一定の強励磁に励磁するための電源と、前
記２段の中間レンズの各々の励磁電源を制御する
ための制御手段であつて、該制御手段は前記２段
の中間レンズを互いに逆励磁状態にすると共に、
該両レンズの励磁強度の和が像の回転角に関し比
例関係を有し、且つ両レンズの励磁強度の差が像
の回転角に関し２次曲線に近似した関係をもつよ
うになした電子顕微鏡の拡大レンズ系に特徴があ
る。
率変化を伴うことなしに、且つ収差を増大させる
ことなしに像回転を与えることの可能な新規な拡
大レンズ系を提供することを目的とするもので、
対物レンズ、投影レンズ及び両者間に配置された
少なくとも２段の中間レンズを有する４段構成以
上のレンズ系を備え、前記対物レンズを一定の強
励磁に励磁するための電源と、前記投影レンズの
励磁を一定の強励磁に励磁するための電源と、前
記２段の中間レンズの各々の励磁電源を制御する
ための制御手段であつて、該制御手段は前記２段
の中間レンズを互いに逆励磁状態にすると共に、
該両レンズの励磁強度の和が像の回転角に関し比
例関係を有し、且つ両レンズの励磁強度の差が像
の回転角に関し２次曲線に近似した関係をもつよ
うになした電子顕微鏡の拡大レンズ系に特徴があ
る。
本発明者はどのような条件の場合に倍率の変化
を伴うことなく像回転を行わせ得るかを第２図に
示すごとき４段レンズ系を用い、コンピユータ実
験を詳細に行つた。尚、第２図において１は試
料、２は対物レンズ、３は投影レンズであり、対
物レンズと投影レンズの間に二つの中間レンズ４
と５が置かれている。６，７，８，９は夫々のレ
ンズの電源であり、コンピユータ等の制御装置１
０によつて各供給電流値が制御される。１１は像
表示用のスクリーンである。
を伴うことなく像回転を行わせ得るかを第２図に
示すごとき４段レンズ系を用い、コンピユータ実
験を詳細に行つた。尚、第２図において１は試
料、２は対物レンズ、３は投影レンズであり、対
物レンズと投影レンズの間に二つの中間レンズ４
と５が置かれている。６，７，８，９は夫々のレ
ンズの電源であり、コンピユータ等の制御装置１
０によつて各供給電流値が制御される。１１は像
表示用のスクリーンである。
この様なレンズ系において、対物レンズ２と２
個の中間レンズ４，５と１個の投影レンズ３との
３群にレンズを分け、対物レンズ２と投影レンズ
３を強い励磁の状態に固定（フオーカス合せ等に
よる若干の可変を含む）しておき、（従つて高倍
率観察のモード）２個の中間レンズを互いに逆励
磁となし、その励磁電流IL1とIL2を細かく変化さ
せた場合の像回転角と倍率を求めたところ第３図
の曲線が得られた。同図中、横軸は像回転角θ、
縦軸は中間レンズ４，５の励磁強度Ｊ（アンペア
ターン）であり、曲線Ａ群はレンズ４の励磁変化
を、又曲線Ｂ群は第２のレンズ５の励磁変化を示
し、A1とB1は5000倍、A2とB2は10000倍、A3と
B3は20000倍、A4とB4は50000倍の場合である。
そして、その各対の曲線の交点ａ、ｂ、ｃ、ｄは
両レンズの励磁強度が等しい場合である。尚、こ
のデータを得るときの投影レンズ励磁強度Jplは
3500アンペアターンであつた。このJplを変えた
場合、各曲線の交点ａ、ｂ、ｃ、ｄ位置、つまり
第１レンズ、第２レンズの励磁強度が等しくなる
ときの回転角θが異なる程度で、曲線群Ａ、Ｂの
形態は第３図と似ている。
個の中間レンズ４，５と１個の投影レンズ３との
３群にレンズを分け、対物レンズ２と投影レンズ
３を強い励磁の状態に固定（フオーカス合せ等に
よる若干の可変を含む）しておき、（従つて高倍
率観察のモード）２個の中間レンズを互いに逆励
磁となし、その励磁電流IL1とIL2を細かく変化さ
せた場合の像回転角と倍率を求めたところ第３図
の曲線が得られた。同図中、横軸は像回転角θ、
縦軸は中間レンズ４，５の励磁強度Ｊ（アンペア
ターン）であり、曲線Ａ群はレンズ４の励磁変化
を、又曲線Ｂ群は第２のレンズ５の励磁変化を示
し、A1とB1は5000倍、A2とB2は10000倍、A3と
B3は20000倍、A4とB4は50000倍の場合である。
そして、その各対の曲線の交点ａ、ｂ、ｃ、ｄは
両レンズの励磁強度が等しい場合である。尚、こ
のデータを得るときの投影レンズ励磁強度Jplは
3500アンペアターンであつた。このJplを変えた
場合、各曲線の交点ａ、ｂ、ｃ、ｄ位置、つまり
第１レンズ、第２レンズの励磁強度が等しくなる
ときの回転角θが異なる程度で、曲線群Ａ、Ｂの
形態は第３図と似ている。
第３図を良く検討することによつて次のことが
明らかになつた。
明らかになつた。
(1) 各対の曲線（A1とB1、A2とB2・……）の交
点ａ、ｂ、ｃ、ｄより高励磁側で曲線の勾配が
大きく、弱励磁側でその勾配は小さく、第１レ
ンズの励磁強度JIL1と第２のレンズの励磁強度
JIL2との和、つまり絶対値の差｜JIL1｜−｜
JIL2｜は第４図に示す如く像回転角θに比例的
に変化し、しかも当然のことながら、その直線
は倍率によらず一定である。
点ａ、ｂ、ｃ、ｄより高励磁側で曲線の勾配が
大きく、弱励磁側でその勾配は小さく、第１レ
ンズの励磁強度JIL1と第２のレンズの励磁強度
JIL2との和、つまり絶対値の差｜JIL1｜−｜
JIL2｜は第４図に示す如く像回転角θに比例的
に変化し、しかも当然のことながら、その直線
は倍率によらず一定である。
(2) 第１のレンズの励磁強度JIL1と第２のレンズ
の励磁強度JIL2の差、つまり絶対値の和、又は
その平均値（｜JIL1｜＋｜JIL2｜）／２は第５
図に示す如く、像回転角θに関し２次曲線に近
似した変化をとる。同図中D1は5000倍、D2は
10000倍、D3は20000倍、D4は50000倍の場合で
ある。
の励磁強度JIL2の差、つまり絶対値の和、又は
その平均値（｜JIL1｜＋｜JIL2｜）／２は第５
図に示す如く、像回転角θに関し２次曲線に近
似した変化をとる。同図中D1は5000倍、D2は
10000倍、D3は20000倍、D4は50000倍の場合で
ある。
以上を総合すると、所定の倍率において、所望
とする像回転角を与えるには第１レンズと第２レ
ンズの励磁強度の絶対値の差が第４図に示す直線
に沿つて、且つ両レンズの励磁強度の絶対値の和
又は平均値が第５図に示す曲線に沿つて与えられ
るようにすれば良いことになる。
とする像回転角を与えるには第１レンズと第２レ
ンズの励磁強度の絶対値の差が第４図に示す直線
に沿つて、且つ両レンズの励磁強度の絶対値の和
又は平均値が第５図に示す曲線に沿つて与えられ
るようにすれば良いことになる。
この様な条件は中間レンズとしてどのような形
状のものを用いようとも全く関係なく成立する。
状のものを用いようとも全く関係なく成立する。
所で、上記により像回転を行わせた場合、それ
に伴う各種収差の増大が問題になる。第６図は
10000倍における像回転に対する倍率色収差Cm
（μm）及び歪収差Ds（％）の変化を投影レンズの
励磁強度Jplをパラメータにして示したものであ
る。図中Cm1、Ds1はJpl＝3200ATの場合、Cm2、
Ds2はJpl＝2300ATの場合である。図から解るよ
うに倍率色収差Cmの変化は小さく、且つJplが高
い程小さくなる傾向にあり、本発明のように投影
レンズ３を強い励磁に固定して使用する場合、広
い回転角度範囲で全く問題を生じないことが解
る。一方、歪収差DsについてもJplが高い方が良
い結果となつている。ところで、実用上好ましい
Dsの値の範囲は−２％から＋２％の範囲（絶対
値で２％以内）であるが、第６図に示すように
Dsの値はθが略120゜より小さくなると−２％から
急激に小さくなる。又、θが大きい側ではDsは
さほど大きくならない。従つて、Dsとの関係か
らθは120゜以上であることが望ましい。一方、レ
ンズの励磁強度の点から考察すると、θを大きく
するにはレンズの励磁強度を大きくする必要があ
る。θを大きくするため、もし特別な中間レンズ
を用いて励磁強度の上限を通常より高めに設定す
れば、より大きな角度までの回転が可能である
が、通常の電子顕微鏡におけるレンズの励磁範囲
においては、θは220゜程度が上限である。結局、 120゜≦θ≦220゜ の範囲においては、θを問題なく変えることがで
きる。従つて、上記のθの各値に対して、予め第
４図及び第５図の関係を満たすようなJIL1とJIL2
の値の組を各倍率の各々について求めてメモリに
記憶させておき、具体的に像回転角θを操作者が
指定した場合に、その時の観察倍率を表す信号と
前記所望のθの値を表す信号によりアドレス指定
して前記メモリより必要な励磁強度を表す信号を
読み出し、この信号に基づいて前記中間レンズ４
及び５の励磁電流を制御するようにすれば、前記
範囲内の所望の像回転角の像を螢光板１１上に表
示することができる。
に伴う各種収差の増大が問題になる。第６図は
10000倍における像回転に対する倍率色収差Cm
（μm）及び歪収差Ds（％）の変化を投影レンズの
励磁強度Jplをパラメータにして示したものであ
る。図中Cm1、Ds1はJpl＝3200ATの場合、Cm2、
Ds2はJpl＝2300ATの場合である。図から解るよ
うに倍率色収差Cmの変化は小さく、且つJplが高
い程小さくなる傾向にあり、本発明のように投影
レンズ３を強い励磁に固定して使用する場合、広
い回転角度範囲で全く問題を生じないことが解
る。一方、歪収差DsについてもJplが高い方が良
い結果となつている。ところで、実用上好ましい
Dsの値の範囲は−２％から＋２％の範囲（絶対
値で２％以内）であるが、第６図に示すように
Dsの値はθが略120゜より小さくなると−２％から
急激に小さくなる。又、θが大きい側ではDsは
さほど大きくならない。従つて、Dsとの関係か
らθは120゜以上であることが望ましい。一方、レ
ンズの励磁強度の点から考察すると、θを大きく
するにはレンズの励磁強度を大きくする必要があ
る。θを大きくするため、もし特別な中間レンズ
を用いて励磁強度の上限を通常より高めに設定す
れば、より大きな角度までの回転が可能である
が、通常の電子顕微鏡におけるレンズの励磁範囲
においては、θは220゜程度が上限である。結局、 120゜≦θ≦220゜ の範囲においては、θを問題なく変えることがで
きる。従つて、上記のθの各値に対して、予め第
４図及び第５図の関係を満たすようなJIL1とJIL2
の値の組を各倍率の各々について求めてメモリに
記憶させておき、具体的に像回転角θを操作者が
指定した場合に、その時の観察倍率を表す信号と
前記所望のθの値を表す信号によりアドレス指定
して前記メモリより必要な励磁強度を表す信号を
読み出し、この信号に基づいて前記中間レンズ４
及び５の励磁電流を制御するようにすれば、前記
範囲内の所望の像回転角の像を螢光板１１上に表
示することができる。
以上説明した如く、対物レンズ、投影レンズ及
び両者間に配置された少なくとも２段の中間レン
ズを有する４段構成以上のレンズ系であつて、対
物レンズと投影レンズの励磁を強励磁状態に固定
し、前記２段の中間レンズを互いに逆励磁状態と
なし、両レンズの励磁強度の和が像の回転角に関
し比例関係を有し、且つ両レンズの励磁強度の差
が像の回転角に関し２次曲線に近似した関係をも
つようになしてあるので、何等のレンズの追加も
なく既存のレンズ系で倍率変化を伴わずに任意に
像回転が可能となる。この際、中間レンズの励磁
強度を通常の励磁範囲に設定した場合にはθの上
限は220゜程度となるが、この値を上限とし120゜程
度よりθが大きい場合には、倍率色収差と歪収差
も小さな値となるため、高分解能の像観察が保証
される。
び両者間に配置された少なくとも２段の中間レン
ズを有する４段構成以上のレンズ系であつて、対
物レンズと投影レンズの励磁を強励磁状態に固定
し、前記２段の中間レンズを互いに逆励磁状態と
なし、両レンズの励磁強度の和が像の回転角に関
し比例関係を有し、且つ両レンズの励磁強度の差
が像の回転角に関し２次曲線に近似した関係をも
つようになしてあるので、何等のレンズの追加も
なく既存のレンズ系で倍率変化を伴わずに任意に
像回転が可能となる。この際、中間レンズの励磁
強度を通常の励磁範囲に設定した場合にはθの上
限は220゜程度となるが、この値を上限とし120゜程
度よりθが大きい場合には、倍率色収差と歪収差
も小さな値となるため、高分解能の像観察が保証
される。
尚、上記は本発明の一例であり、特にデータは
使用レンズのデイメンジヨンや形状、更には他の
レンズの励磁の仕方等々によつて変化することは
当然である。しかし、この場合においても第３図
乃至第５図に示す様な傾向には変りはない。又、
本発明は対物レンズと投影レンズとその間に少く
とも２段の中間レンズ（呼称には関係ない）が存
在すれば良く、従つて全体として５段以上のレン
ズ系にも適用できること勿論である。
使用レンズのデイメンジヨンや形状、更には他の
レンズの励磁の仕方等々によつて変化することは
当然である。しかし、この場合においても第３図
乃至第５図に示す様な傾向には変りはない。又、
本発明は対物レンズと投影レンズとその間に少く
とも２段の中間レンズ（呼称には関係ない）が存
在すれば良く、従つて全体として５段以上のレン
ズ系にも適用できること勿論である。
第１図は一般に考えられるレンズの励磁可変を
示す図、第２図は本発明において使用するレンズ
系の一例を示す図、第３図乃至第５図は本発明を
説明するための図、第６図は本発明レンズ系にお
ける収差を示す図である。 １：試料、２：対物レンズ、３：投影レンズ、
４，５：中間レンズ、６，７，８，９：電源、１
０：制御装置、１１：スクリーン。
示す図、第２図は本発明において使用するレンズ
系の一例を示す図、第３図乃至第５図は本発明を
説明するための図、第６図は本発明レンズ系にお
ける収差を示す図である。 １：試料、２：対物レンズ、３：投影レンズ、
４，５：中間レンズ、６，７，８，９：電源、１
０：制御装置、１１：スクリーン。
Claims (1)
- １ 対物レンズ、投影レンズ及び両者間に配置さ
れた少なくとも２段の中間レンズを有する４段構
成以上のレンズ系を備え、前記対物レンズを一定
の強励磁に励磁するための電源と、前記投影レン
ズの励磁を一定の強励磁に励磁するための電源
と、前記２段の中間レンズの各々の励磁電源を制
御するための制御手段であつて、該制御手段は前
記２段の中間レンズを互いに逆励磁状態にすると
共に、該両レンズの励磁強度の和が像の回転角に
関し比例関係を有し、且つ両レンズの励磁強度の
差が像の回転角に関し２次曲線に近似した関係を
もつように制御する制御手段を備えることを特徴
とする電子顕微鏡の拡大レンズ系。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5943282A JPS58176858A (ja) | 1982-04-08 | 1982-04-08 | 電子顕微鏡の拡大レンズ系 |
| US06/482,880 US4520264A (en) | 1982-04-08 | 1983-04-07 | Electron microscope |
| GB08309425A GB2118771B (en) | 1982-04-08 | 1983-04-07 | Electron microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5943282A JPS58176858A (ja) | 1982-04-08 | 1982-04-08 | 電子顕微鏡の拡大レンズ系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58176858A JPS58176858A (ja) | 1983-10-17 |
| JPS6363107B2 true JPS6363107B2 (ja) | 1988-12-06 |
Family
ID=13113100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5943282A Granted JPS58176858A (ja) | 1982-04-08 | 1982-04-08 | 電子顕微鏡の拡大レンズ系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58176858A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0654647B2 (ja) * | 1986-04-11 | 1994-07-20 | 日本電子株式会社 | 電子顕微鏡 |
-
1982
- 1982-04-08 JP JP5943282A patent/JPS58176858A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58176858A (ja) | 1983-10-17 |
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