JPS6363108B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6363108B2 JPS6363108B2 JP6825982A JP6825982A JPS6363108B2 JP S6363108 B2 JPS6363108 B2 JP S6363108B2 JP 6825982 A JP6825982 A JP 6825982A JP 6825982 A JP6825982 A JP 6825982A JP S6363108 B2 JPS6363108 B2 JP S6363108B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- excitation
- excitation intensity
- magnification
- projection lens
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- Expired
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 44
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
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。
電子顕微鏡の観察倍率は通常100〜500000倍程
度の範囲にわたつているが、50000倍程度を境に
して観察対象が異なつてくる。即ち、50000倍以
下の中、低倍領域では、得られる像の質を決める
のは像の歪と軸外色収差が主なもので、この領域
では観察対象が物の形であることが多いため、像
の向きを好みの方向に向けたり、倍率をかえた場
合に像が回転しないことが強く要求される。
度の範囲にわたつているが、50000倍程度を境に
して観察対象が異なつてくる。即ち、50000倍以
下の中、低倍領域では、得られる像の質を決める
のは像の歪と軸外色収差が主なもので、この領域
では観察対象が物の形であることが多いため、像
の向きを好みの方向に向けたり、倍率をかえた場
合に像が回転しないことが強く要求される。
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像回転角θは
θ＝（ｅ／8mVr）1/2∫Zi ZpBzdz
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、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。
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、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。
而して、本発明は既存のレンズ系（４段又はそ
れ以上のレンズ系）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、上段の中間レンズを略一定な励磁強度に励
磁するための上段中間レンズ電源と、下段の中間
レンズの励磁強度を上段の中間レンズの励磁に対
して逆で絶対値が上段の中間レンズの励磁強度の
絶対値より大きな略一定な値に励磁するための下
段中間レンズ電源と、その励磁強度の変化に対し
て焦点距離の変化が飽和するような高励磁領域に
おいて前記投影レンズの励磁強度が像回転角に対
して直線的に変わるように投影レンズ電源による
励磁を制御するための制御手段を備えること特徴
としている。
れ以上のレンズ系）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、上段の中間レンズを略一定な励磁強度に励
磁するための上段中間レンズ電源と、下段の中間
レンズの励磁強度を上段の中間レンズの励磁に対
して逆で絶対値が上段の中間レンズの励磁強度の
絶対値より大きな略一定な値に励磁するための下
段中間レンズ電源と、その励磁強度の変化に対し
て焦点距離の変化が飽和するような高励磁領域に
おいて前記投影レンズの励磁強度が像回転角に対
して直線的に変わるように投影レンズ電源による
励磁を制御するための制御手段を備えること特徴
としている。
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１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１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１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１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。
本発明者は先に上記レンズ系において、投影レ
ンズの励磁は固定しておき、第１中間レンズ４の
励磁強度IL1と第２中間レンズの励磁強度IL2の強
さをたすきがけに変化させて、（（IL1＋IL2）は回
転角θに（IL1−IL2）は回転角θに対し２次曲線
に近似して変化させる。）収差の少ない像回転レ
ンズ系を提案した。このレンズ系は前述の如く、
投影レンズの励磁強度IPlは固定で各中間レンズ
の励磁強度IL1とIL2の組み合わせによつて像回転
を与えるものである（特開昭57−186858号）。と
ころが、本発明者は別の角度から検討を行つたと
ころ、いわば上記先願の場合と逆のやり方によつ
ても観察倍率の変化なしに像を回転できることを
見出だした。即ち、第２図を用いて以下に説明す
るように、互いに逆励磁に励磁された２段の中間
レンズの方は、各々互いに異なつた一定値に励磁
を略固定しておき、他方、投影レンズの励磁電流
を変える事によつて倍率の変化なしに像回転でき
るのである。
ンズの励磁は固定しておき、第１中間レンズ４の
励磁強度IL1と第２中間レンズの励磁強度IL2の強
さをたすきがけに変化させて、（（IL1＋IL2）は回
転角θに（IL1−IL2）は回転角θに対し２次曲線
に近似して変化させる。）収差の少ない像回転レ
ンズ系を提案した。このレンズ系は前述の如く、
投影レンズの励磁強度IPlは固定で各中間レンズ
の励磁強度IL1とIL2の組み合わせによつて像回転
を与えるものである（特開昭57−186858号）。と
ころが、本発明者は別の角度から検討を行つたと
ころ、いわば上記先願の場合と逆のやり方によつ
ても観察倍率の変化なしに像を回転できることを
見出だした。即ち、第２図を用いて以下に説明す
るように、互いに逆励磁に励磁された２段の中間
レンズの方は、各々互いに異なつた一定値に励磁
を略固定しておき、他方、投影レンズの励磁電流
を変える事によつて倍率の変化なしに像回転でき
るのである。
第２図は倍率5000倍における投影レンズ３、中
間レンズ４，５の各励磁強度IPl，IL1，−IL2を像
回転角θに関し表わしたもので、IL1は全く固定
状態であり、−IL2も略固定状態、特に高角度側で
は一定となつており、更に−IL2の絶対値はIL1の
絶対値より大きく成つている。投影レンズの励磁
IPlは図からわかるように4000AT前後から
8000AT近くまで直線的に変化している。通常の
投影レンズでは低倍における倍率可変の為に、そ
の励磁強度は可変となつているが、倍率可変を主
とするため焦点距離がリニヤーに近い状態で変化
する領域が使用される。即ち、投影レンズの焦点
距離の最小値は実験した装置では励磁強度が
5500ATの場合であつたが、実際に使用する領域
はそれより弱い4500AT程度までであつた。然る
に、本発明は従来の利用とは逆に焦点距離の変化
の殆んど生じない領域を使用する点に特徴があ
り、IPlが4500AT程度から7500AT程度までが好
適な条件である。この様な投影レンズ励磁領域で
はIL1，−IL2共固定状態でよいので、レンズ系の
制御は極めて簡単となる。又、歪収差ΔX／Ｘ
（％）及び倍率色収差δcm（μｍ）も第３図に示
す如く、非常に小さく、且つ略一定している。従
つて、低収差像回転レンズ系が達成できるわけで
ある。
間レンズ４，５の各励磁強度IPl，IL1，−IL2を像
回転角θに関し表わしたもので、IL1は全く固定
状態であり、−IL2も略固定状態、特に高角度側で
は一定となつており、更に−IL2の絶対値はIL1の
絶対値より大きく成つている。投影レンズの励磁
IPlは図からわかるように4000AT前後から
8000AT近くまで直線的に変化している。通常の
投影レンズでは低倍における倍率可変の為に、そ
の励磁強度は可変となつているが、倍率可変を主
とするため焦点距離がリニヤーに近い状態で変化
する領域が使用される。即ち、投影レンズの焦点
距離の最小値は実験した装置では励磁強度が
5500ATの場合であつたが、実際に使用する領域
はそれより弱い4500AT程度までであつた。然る
に、本発明は従来の利用とは逆に焦点距離の変化
の殆んど生じない領域を使用する点に特徴があ
り、IPlが4500AT程度から7500AT程度までが好
適な条件である。この様な投影レンズ励磁領域で
はIL1，−IL2共固定状態でよいので、レンズ系の
制御は極めて簡単となる。又、歪収差ΔX／Ｘ
（％）及び倍率色収差δcm（μｍ）も第３図に示
す如く、非常に小さく、且つ略一定している。従
つて、低収差像回転レンズ系が達成できるわけで
ある。
所で、第２図、第３図からわかるように、像回
転角度範囲は200度程度から270度程度であり、あ
まり広くない。実際の装置においては、像回転可
能角度範囲の中央に位置する角度を基準として±
45゜以上が必要である。この要求のために第４図
に示す如く、低角度側に本発明者が先に提案した
中間レンズ励磁強度IL1，IL2のたすきがけ変化に
よる回転領域を付加すると良い。同図において、
Ａゾーンが第２図に対応する領域、Ｂゾーンが付
加された領域である。図からわかるように、IPl
は固定であり、IL1と−IL2が回転角θに関し逆の
変化をしている。このＢゾーンにおける歪収差及
び倍率色収差は図示しないが非常に小さく、Ａゾ
ーンのそれより更に小さな値となつている。この
ようにすれば、領域Ａにおいては投影レンズの励
磁を変え、又、領域Ｂにおいては２段の中間レン
ズの励磁強度を変えることにより、 150゜≦θ≦270゜ なる範囲の像回転角θを実現することができる。
このことは、150゜から270゜までの角度範囲の中央
値210゜を基準として考えると、±60゜の広い範囲の
像回転が可能であることを意味する。
転角度範囲は200度程度から270度程度であり、あ
まり広くない。実際の装置においては、像回転可
能角度範囲の中央に位置する角度を基準として±
45゜以上が必要である。この要求のために第４図
に示す如く、低角度側に本発明者が先に提案した
中間レンズ励磁強度IL1，IL2のたすきがけ変化に
よる回転領域を付加すると良い。同図において、
Ａゾーンが第２図に対応する領域、Ｂゾーンが付
加された領域である。図からわかるように、IPl
は固定であり、IL1と−IL2が回転角θに関し逆の
変化をしている。このＢゾーンにおける歪収差及
び倍率色収差は図示しないが非常に小さく、Ａゾ
ーンのそれより更に小さな値となつている。この
ようにすれば、領域Ａにおいては投影レンズの励
磁を変え、又、領域Ｂにおいては２段の中間レン
ズの励磁強度を変えることにより、 150゜≦θ≦270゜ なる範囲の像回転角θを実現することができる。
このことは、150゜から270゜までの角度範囲の中央
値210゜を基準として考えると、±60゜の広い範囲の
像回転が可能であることを意味する。
尚、上記は倍率が5000倍の場合についてであつ
たが、他の倍率についても同様な関係が成立する
ことは勿論である。この場合、第２図、第４図の
励磁曲線は各倍率毎に存在することになる。又、
上記例は中間レンズの励磁が弱い場合、つまり、
２段の中間レンズがいずれも虚像になるようなレ
ンジ（通称M2レンジ）を用いた場合で、この場
合には倍率色収差が著しく小さいという効果をも
つている。しかし、本発明はM2レンジのみなら
ず、中間レンズが実像を結ぶM4レンジ（高倍レ
ンジ）においても同様に利用できるものである。
たが、他の倍率についても同様な関係が成立する
ことは勿論である。この場合、第２図、第４図の
励磁曲線は各倍率毎に存在することになる。又、
上記例は中間レンズの励磁が弱い場合、つまり、
２段の中間レンズがいずれも虚像になるようなレ
ンジ（通称M2レンジ）を用いた場合で、この場
合には倍率色収差が著しく小さいという効果をも
つている。しかし、本発明はM2レンジのみなら
ず、中間レンズが実像を結ぶM4レンジ（高倍レ
ンジ）においても同様に利用できるものである。
以上説明したように、本発明においては、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、上段の中間レンズの励磁強度
を一定値に略固定すると共に、下段の中間レンズ
の励磁強度を上段の中間レンズの励磁に対して逆
で絶対値が上段の中間レンズの励磁強度の絶対値
より大きな一定値に略固定しておき、その励磁強
度の変化に対して焦点距離の変化が飽和するよう
な高励磁領域において前記投影レンズの励磁強度
を像回転角に対して直線的に変えて像回転させる
ようにしたため、何等レンズを追加することない
既存のレンズ系で、倍率変化を伴うこと無く且つ
低収差で像回転が可能となる。
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、上段の中間レンズの励磁強度
を一定値に略固定すると共に、下段の中間レンズ
の励磁強度を上段の中間レンズの励磁に対して逆
で絶対値が上段の中間レンズの励磁強度の絶対値
より大きな一定値に略固定しておき、その励磁強
度の変化に対して焦点距離の変化が飽和するよう
な高励磁領域において前記投影レンズの励磁強度
を像回転角に対して直線的に変えて像回転させる
ようにしたため、何等レンズを追加することない
既存のレンズ系で、倍率変化を伴うこと無く且つ
低収差で像回転が可能となる。
尚、前記投影レンズによる回転領域の低角度側
領域において、投影レンズを固定状態となし、両
中間レンズの励磁をたすきがけに変えて像回転を
行う領域を付加する実施例においては、極めて広
い角度範囲（±60゜以上）にわたり像回転が可能
となる。
領域において、投影レンズを固定状態となし、両
中間レンズの励磁をたすきがけに変えて像回転を
行う領域を付加する実施例においては、極めて広
い角度範囲（±60゜以上）にわたり像回転が可能
となる。
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。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。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図は本発明において使用するレンズ系の一
例を示す図、第２図乃至第４図は本発明を説明す
るための図である。 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。
例を示す図、第２図乃至第４図は本発明を説明す
るための図である。 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、上段の中間レンズを略
一定な励磁強度に励磁するための上段中間レンズ
電源と、下段の中間レンズの励磁強度を上段の中
間レンズの励磁に対して逆で絶対値が上段の中間
レンズの励磁強度の絶対値より大きな略一定な値
に励磁するための下段中間レンズ電源と、その励
磁強度の変化に対して焦点距離の変化が飽和する
ような高励磁領域において前記投影レンズの励磁
強度が像回転角に対して直線的に変わるように投
影レンズ電源による励磁を制御するための制御手
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 (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6825982A JPS58186147A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 電子顕微鏡の拡大レンズ系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6825982A JPS58186147A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 電子顕微鏡の拡大レンズ系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58186147A JPS58186147A (ja) | 1983-10-31 |
| JPS6363108B2 true JPS6363108B2 (ja) | 1988-12-06 |
Family
ID=13368577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6825982A Granted JPS58186147A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 電子顕微鏡の拡大レンズ系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58186147A (ja) |
-
1982
- 1982-04-23 JP JP6825982A patent/JPS58186147A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58186147A (ja) | 1983-10-31 |
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