JPS643167Y2 - - Google Patents
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- JPS643167Y2 JPS643167Y2 JP4795983U JP4795983U JPS643167Y2 JP S643167 Y2 JPS643167 Y2 JP S643167Y2 JP 4795983 U JP4795983 U JP 4795983U JP 4795983 U JP4795983 U JP 4795983U JP S643167 Y2 JPS643167 Y2 JP S643167Y2
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- objective lens
- aberration coefficient
- lens
- sample
- chromatic aberration
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- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims description 35
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 12
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 13
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 5
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、電子顕微鏡像を得た際の種々の情報
を表示し得る電子顕微鏡に関する。
を表示し得る電子顕微鏡に関する。
電子顕微鏡を用いて、試料を傾斜して観察する
ことが広く行なわれているが、試料を傾斜させる
と、試料の光軸に近い部分と光軸から離れた部分
とでは、対物レンズの磁極片のギヤツプに対して
光軸方向の位置が異つたものとなる。しかしなが
ら、一般にトツプエントリー型の試料装置を備え
た電子顕微鏡においては、試料をｚ（光軸）方向
に移動する機能を有していないため、傾斜により
観察部分のｚ方向位置が変化した場合には、対物
レンズの励磁強度を変化させて焦点が合うように
している。そのため、対物レンズの励磁強度を変
化させるのに伴なつて対物レンズの球面収差係数
Cs，色収差係数Cc，焦点距離f0も変化する。
ことが広く行なわれているが、試料を傾斜させる
と、試料の光軸に近い部分と光軸から離れた部分
とでは、対物レンズの磁極片のギヤツプに対して
光軸方向の位置が異つたものとなる。しかしなが
ら、一般にトツプエントリー型の試料装置を備え
た電子顕微鏡においては、試料をｚ（光軸）方向
に移動する機能を有していないため、傾斜により
観察部分のｚ方向位置が変化した場合には、対物
レンズの励磁強度を変化させて焦点が合うように
している。そのため、対物レンズの励磁強度を変
化させるのに伴なつて対物レンズの球面収差係数
Cs，色収差係数Cc，焦点距離f0も変化する。
ところで焦点距離f0を変化させた際に、その値
を正確に知ることができなければ、得られた像の
倍率を正確に知ることができないため、得られた
像中における任意の部分の長さを正確に知ること
ができず、線解釈を正しく行なうことができな
い。又、以下に説明するように、対物レンズの球
面収差係数Cs，色収差係数Ccも電子顕微鏡像を
解釈する場合に極めて重要な量である。
を正確に知ることができなければ、得られた像の
倍率を正確に知ることができないため、得られた
像中における任意の部分の長さを正確に知ること
ができず、線解釈を正しく行なうことができな
い。又、以下に説明するように、対物レンズの球
面収差係数Cs，色収差係数Ccも電子顕微鏡像を
解釈する場合に極めて重要な量である。
即ち、殆んどの高分解能像がそうであるよう
に、試料が位相コントラストを与える場合、像の
コントラストは下記の位相伝達関数によつて決定
される。
に、試料が位相コントラストを与える場合、像の
コントラストは下記の位相伝達関数によつて決定
される。
Ｂ（Ｋ，α，ε）＝BcGαGε ……(1)
上式においてBcは試料を照明する電子線がコ
ヒーレントな場合の伝達関数、Gαは照明がコヒ
ーレントでない場合の伝達関数、Gεはレンズに
色収差のある場合の伝達関数の減衰関数であり、
更にこれらは各々以下のように表わされる。
ヒーレントな場合の伝達関数、Gαは照明がコヒ
ーレントでない場合の伝達関数、Gεはレンズに
色収差のある場合の伝達関数の減衰関数であり、
更にこれらは各々以下のように表わされる。
Bc＝cos（π／２−π／2λCsλ4K4
＋π／λ△fλ2K2） ……（２−１）
Gα＝ｅ×ｐ｛−π2（Ｌ／λ）2
（Csλ3K3−△fλK）2｝ ……（２−２）
Gε＝ｅ×ｐ｛−１／２π2λ2
（Cc・△Ｖ／Ｖ）2K4｝ ……（２−３）
ここで、Ｋは空間周波数、λは電子線の波長、
△ｆはデイフオーカス量、αは電子線の照射角、
△Ｖ／Ｖは電子線のエネルギー幅のそのエネルギ
ーに対する比である。
△ｆはデイフオーカス量、αは電子線の照射角、
△Ｖ／Ｖは電子線のエネルギー幅のそのエネルギ
ーに対する比である。
第１式及び第２式から、球面収差係数Cs及び
色収差係数Ccは伝達関数に大きな影響を与え、
像のコントラストがCs及びCcの値により変化す
る。即ち、例えば球面収差係数Cs及び色収差係
数Ccが共に1.2mmである場合には、伝達関数は第
１図ａに示すようにＫ＝0.42付近からコントラス
トが反転し、それよりＫが大きな領域においては
コントラストが細かく正転及び反転するようにな
る。又、球面収差係数Cs及び色収差係数Ccが共
に1.0mmであるような場合には、第１図ｂに示す
ようにＫ＝0.44付近からコントラストが反転し、
それよりＫが大きな領域においてはコントラスト
が細かく正転及び反転するようになる。但し、第
１図において縦軸は位相伝達関数Ｂ（Ｋ，α，ε）
を、又横軸は空間周波数Ｋ（１／Å）を表わして
おり、両場合において他のパラメータは同一であ
る。このように一般に、球面収差係数Cs及び色
収差係数Ccが小さい程、コントラストが最初に
反転するＫの値が大きくなる。ところで、電子顕
微鏡写真を解釈する場合、像のコントラストが反
転していないＫの小さな領域では、ポジの写真で
黒い部分が原子の存在を表わし、白い部分は原子
が存在していないことを表わしていると解釈でき
るが、コントラストが最初に反転するＫの値より
も大きなＫの領域では、コントラストが前述した
ように細かく変化するため、像の黒い部分が原子
の存在を表わしていると簡単に判断できない。従
つて、球面収差係数Cs及び色収差係数Ccの値を
把握しておかなければ、正しい像解釈を行なうこ
とができない。しかしながら、従来においては対
物レンズの励磁を変化させた際にも、焦点距離
f0、球面収差係数Cs及び色収差係数Ccの値を知
ることができなかつたため、カタログ等に記載さ
れている固定値を使用して像を解釈せざるを得
ず、像解釈を誤る場合もあつた。
色収差係数Ccは伝達関数に大きな影響を与え、
像のコントラストがCs及びCcの値により変化す
る。即ち、例えば球面収差係数Cs及び色収差係
数Ccが共に1.2mmである場合には、伝達関数は第
１図ａに示すようにＫ＝0.42付近からコントラス
トが反転し、それよりＫが大きな領域においては
コントラストが細かく正転及び反転するようにな
る。又、球面収差係数Cs及び色収差係数Ccが共
に1.0mmであるような場合には、第１図ｂに示す
ようにＫ＝0.44付近からコントラストが反転し、
それよりＫが大きな領域においてはコントラスト
が細かく正転及び反転するようになる。但し、第
１図において縦軸は位相伝達関数Ｂ（Ｋ，α，ε）
を、又横軸は空間周波数Ｋ（１／Å）を表わして
おり、両場合において他のパラメータは同一であ
る。このように一般に、球面収差係数Cs及び色
収差係数Ccが小さい程、コントラストが最初に
反転するＫの値が大きくなる。ところで、電子顕
微鏡写真を解釈する場合、像のコントラストが反
転していないＫの小さな領域では、ポジの写真で
黒い部分が原子の存在を表わし、白い部分は原子
が存在していないことを表わしていると解釈でき
るが、コントラストが最初に反転するＫの値より
も大きなＫの領域では、コントラストが前述した
ように細かく変化するため、像の黒い部分が原子
の存在を表わしていると簡単に判断できない。従
つて、球面収差係数Cs及び色収差係数Ccの値を
把握しておかなければ、正しい像解釈を行なうこ
とができない。しかしながら、従来においては対
物レンズの励磁を変化させた際にも、焦点距離
f0、球面収差係数Cs及び色収差係数Ccの値を知
ることができなかつたため、カタログ等に記載さ
れている固定値を使用して像を解釈せざるを得
ず、像解釈を誤る場合もあつた。
本考案は、このような従来の欠点を解決すべく
なされたもので、電子銃よりの電子線を集束レン
ズ系によつて集束して試料に照射し、試料を透過
した電子線を対物レンズ、中間レンズ及び投影レ
ンズにより結像させて試料像を得るようにした装
置において、対物レンズの励磁電流を表わす信号
に基づいて対物レンズの球面収差及び色収差及び
焦点距離値を求めて表示する手段を具備すること
を特徴としている。
なされたもので、電子銃よりの電子線を集束レン
ズ系によつて集束して試料に照射し、試料を透過
した電子線を対物レンズ、中間レンズ及び投影レ
ンズにより結像させて試料像を得るようにした装
置において、対物レンズの励磁電流を表わす信号
に基づいて対物レンズの球面収差及び色収差及び
焦点距離値を求めて表示する手段を具備すること
を特徴としている。
以下、図面に基づき本考案の実施例を詳述す
る。
る。
第２図は、本考案を実施するための装置を励磁
するためのもので、図中１は電子顕微鏡の鏡筒で
あり、この鏡筒１内には電子銃２、集束レンズ
３、対物レンズ４、結像レンズ系５が配置されて
いる。３Ｓ，４Ｓ，５Ｓは、各々前記各レンズの
電源である。これら各電源より供給する励磁電流
の大きさは電子計算機６よりの制御信号に基づい
て制御される。７は試料を透過した電子線に基づ
く像を撮影するためのカメラ室内に配置された写
真フイルムである。この写真フイルム７上に種々
の撮影情報を焼き込むため、焼き込み用CRT８
が配置されている。この焼き込み用陰極線管８に
より撮影情報等を表示するための信号は電子計算
機６より供給される。９，１０は陰極線管８によ
り表示された撮影文字等を写真フイルム７上に投
影するための反射鏡であり、１１はこれら反射鏡
９，１０によつて導かれた光を写真フイルム７上
に投影するためのレンズである。１２は後述する
対物レンズ４の光軸Ｃに沿つた基準となる磁場分
布を記憶するための記憶装置である。１３は球面
収差係数Cs、色収差係数Cc及び焦点距離f0の値
を表示するための陰極線管である。
するためのもので、図中１は電子顕微鏡の鏡筒で
あり、この鏡筒１内には電子銃２、集束レンズ
３、対物レンズ４、結像レンズ系５が配置されて
いる。３Ｓ，４Ｓ，５Ｓは、各々前記各レンズの
電源である。これら各電源より供給する励磁電流
の大きさは電子計算機６よりの制御信号に基づい
て制御される。７は試料を透過した電子線に基づ
く像を撮影するためのカメラ室内に配置された写
真フイルムである。この写真フイルム７上に種々
の撮影情報を焼き込むため、焼き込み用CRT８
が配置されている。この焼き込み用陰極線管８に
より撮影情報等を表示するための信号は電子計算
機６より供給される。９，１０は陰極線管８によ
り表示された撮影文字等を写真フイルム７上に投
影するための反射鏡であり、１１はこれら反射鏡
９，１０によつて導かれた光を写真フイルム７上
に投影するためのレンズである。１２は後述する
対物レンズ４の光軸Ｃに沿つた基準となる磁場分
布を記憶するための記憶装置である。１３は球面
収差係数Cs、色収差係数Cc及び焦点距離f0の値
を表示するための陰極線管である。
このような構成において、まず対物レンズ４に
特定の磁極片ｉを装着して、レンズ電源４Ｓより
励磁電流を供給して対物レンズ４を標準量A0だ
け励磁し、その状態において、光軸Ｃに沿つて例
えばホール素子の如き磁場検出器を移動させ、対
物レンズによつて生じた磁場の光軸方向の成分の
強度B0（ｚ）iを測定する。但しｚは光軸に沿つて
とられた座標である。この測定結果を記憶装置１
２に記憶させる。同様に他の磁極片を装着して、
対物レンズ４を標準量励磁し、磁場の光軸方向成
分の強度分布を測定する。このようにして、使用
する各磁極片を装着した際の対物レンズ４の磁場
の光軸方向成分の強度分布を測定して、これを各
磁極片ごとに記憶装置１２に記憶する。そこで、
実際に例えばｎという符号に対応する磁極片を対
物レンズ４に装着すると共に、電子計算機６より
対物レンズ励磁電源４Ｓに制御信号を供給して、
この対物レンズ４を強度Ａだけ励磁して、試料の
電子顕微鏡像を得るものとする。このような場
合、電子計算機６においては記憶装置１２に記憶
されている磁場強度分布データのうち、この磁極
片ｎに対応するデータを読み出すと共に、そのと
きの励磁強度Ａと標準の励磁強度A0との比Ａ／
A0を算出し、この算出された比をこのデータに
より表わされる磁場強度分布B0（ｚ）oに掛け算し
て、この場合の対物レンズ４の光軸に沿う磁場強
度分布 Ｂ（ｚ）o＝（Ａ／A0）・B0（ｚ）oを算出する。次
に電子計算機６においてこのＢ（ｚ）oを表わすデ
ータを用いて、以下の積分方程式で与えられる球
面収差係数Cs、色収差係数Cc及び焦点距離f0を
算出する。
特定の磁極片ｉを装着して、レンズ電源４Ｓより
励磁電流を供給して対物レンズ４を標準量A0だ
け励磁し、その状態において、光軸Ｃに沿つて例
えばホール素子の如き磁場検出器を移動させ、対
物レンズによつて生じた磁場の光軸方向の成分の
強度B0（ｚ）iを測定する。但しｚは光軸に沿つて
とられた座標である。この測定結果を記憶装置１
２に記憶させる。同様に他の磁極片を装着して、
対物レンズ４を標準量励磁し、磁場の光軸方向成
分の強度分布を測定する。このようにして、使用
する各磁極片を装着した際の対物レンズ４の磁場
の光軸方向成分の強度分布を測定して、これを各
磁極片ごとに記憶装置１２に記憶する。そこで、
実際に例えばｎという符号に対応する磁極片を対
物レンズ４に装着すると共に、電子計算機６より
対物レンズ励磁電源４Ｓに制御信号を供給して、
この対物レンズ４を強度Ａだけ励磁して、試料の
電子顕微鏡像を得るものとする。このような場
合、電子計算機６においては記憶装置１２に記憶
されている磁場強度分布データのうち、この磁極
片ｎに対応するデータを読み出すと共に、そのと
きの励磁強度Ａと標準の励磁強度A0との比Ａ／
A0を算出し、この算出された比をこのデータに
より表わされる磁場強度分布B0（ｚ）oに掛け算し
て、この場合の対物レンズ４の光軸に沿う磁場強
度分布 Ｂ（ｚ）o＝（Ａ／A0）・B0（ｚ）oを算出する。次
に電子計算機６においてこのＢ（ｚ）oを表わすデ
ータを用いて、以下の積分方程式で与えられる球
面収差係数Cs、色収差係数Cc及び焦点距離f0を
算出する。
Cs＝１／128m0U*∫Z1 Z0｛（3e／m0U*B4 o＋8B12 o）
Y4−8B2 oY2Y12｝dZ ……（３−１）
Cc＝−ｅ／8m0U*∫Z1 Z0B2 oY2dZ ……（３−２）
d2Y（Ｚ）／dZ＋eBz／o（Ｚ）／8m0U*Ｙ（Ｚ）＝０
……（３−３）
但し、上式において、Ｙ（Ｚ）はＺ位置におけ
る軌道の光軸からのずれ、m0，ｅは各々電子の
静止質量及び電荷であり、U*は相対論補正され
た加速電圧である。上式は周知のように例えばル
ンゲークツタ（Runge−Kutta）の方法を用いる
ことにより計算機で容易に解くことができる。上
式を解くことにより、CsとCcは求めることがで
きるが、焦点距離f0は第３−３式において、光軸
から単位量離れて対物レンズ４に平行入射する電
子が光軸とクロスする位置を求め、その点におけ
る電子の軌跡の傾きの逆数を計算機で計算するこ
とにより求められる。このようにして球面収差係
数Cs、色収差係数Cc及び焦点距離f0が求められ
ると、これらの値を表示するため、電子計算機６
より文字表示信号が発生し、陰極線管８及び又
は、陰極線管１３に供給される。そのため、陰極
線管８や陰極線管１３には、これら計算された球
面収差係数，色収差係数及び焦点距離値が表示さ
れ、これに伴ない写真フイルム７上には、電子顕
微鏡像と共にCs，Cc，f0の値が焼き込まれる。
る軌道の光軸からのずれ、m0，ｅは各々電子の
静止質量及び電荷であり、U*は相対論補正され
た加速電圧である。上式は周知のように例えばル
ンゲークツタ（Runge−Kutta）の方法を用いる
ことにより計算機で容易に解くことができる。上
式を解くことにより、CsとCcは求めることがで
きるが、焦点距離f0は第３−３式において、光軸
から単位量離れて対物レンズ４に平行入射する電
子が光軸とクロスする位置を求め、その点におけ
る電子の軌跡の傾きの逆数を計算機で計算するこ
とにより求められる。このようにして球面収差係
数Cs、色収差係数Cc及び焦点距離f0が求められ
ると、これらの値を表示するため、電子計算機６
より文字表示信号が発生し、陰極線管８及び又
は、陰極線管１３に供給される。そのため、陰極
線管８や陰極線管１３には、これら計算された球
面収差係数，色収差係数及び焦点距離値が表示さ
れ、これに伴ない写真フイルム７上には、電子顕
微鏡像と共にCs，Cc，f0の値が焼き込まれる。
上述した実施例は、本考案の一実施例に過ぎ
ず、実施にあたつては幾多の他の態様をとり得
る。
ず、実施にあたつては幾多の他の態様をとり得
る。
例えば、上述した実施例においては、その都度
対物レンズにより生じた磁場強度を求めてCs，
Cc及びf0を電子計算機により積分方程式を解くこ
とにより求めるようにしたが、対物レンズの励磁
強度を種々変化させた際の球面収差係数Cs，色
収差係数Cc及び焦点距離f0の値を、上述した方程
式を解くことにより予め算出し、その結果を記憶
装置１２にテーブルとして記憶しておき、これら
の値を表示する際には、装着した磁極片を表わす
データと、その時の対物レンズ４の励磁強度を表
わすデータに基づいてこのテーブルの特定の番地
に格納されているCs，Cc及びf0のデータを読み
出し、この読み出された値を表示するようにして
も良い。
対物レンズにより生じた磁場強度を求めてCs，
Cc及びf0を電子計算機により積分方程式を解くこ
とにより求めるようにしたが、対物レンズの励磁
強度を種々変化させた際の球面収差係数Cs，色
収差係数Cc及び焦点距離f0の値を、上述した方程
式を解くことにより予め算出し、その結果を記憶
装置１２にテーブルとして記憶しておき、これら
の値を表示する際には、装着した磁極片を表わす
データと、その時の対物レンズ４の励磁強度を表
わすデータに基づいてこのテーブルの特定の番地
に格納されているCs，Cc及びf0のデータを読み
出し、この読み出された値を表示するようにして
も良い。
上述した説明から明らかなように、本考案の装
置によれば対物レンズの焦点距離f0、球面収差係
数Cs及び色収差係数Ccが表示できるため、電子
顕微鏡像を誤り無く解釈することができる。
置によれば対物レンズの焦点距離f0、球面収差係
数Cs及び色収差係数Ccが表示できるため、電子
顕微鏡像を誤り無く解釈することができる。
第１図は球面収差係数Cs及び色収差係数Ccの
値により位相伝達関数が変化することを説明する
ための図、第２図は本考案の一実施例を説明する
ための図である。 １：鏡筒、２：電子銃、３：集束レンズ、４：
対物レンズ、５：結像レンズ系、３Ｓ，４Ｓ，５
Ｓ：レンズ電源、６：電子計算機、７：写真フイ
ルム、８，１３：陰極線管、９，１０：反射鏡、
１１：レンズ、１２：記憶装置。
値により位相伝達関数が変化することを説明する
ための図、第２図は本考案の一実施例を説明する
ための図である。 １：鏡筒、２：電子銃、３：集束レンズ、４：
対物レンズ、５：結像レンズ系、３Ｓ，４Ｓ，５
Ｓ：レンズ電源、６：電子計算機、７：写真フイ
ルム、８，１３：陰極線管、９，１０：反射鏡、
１１：レンズ、１２：記憶装置。
Claims (1)
- 電子銃よりの電子線を集束レンズ系によつて集
束して試料に照射し、試料を透過した電子線を対
物レンズ、中間レンズ及び投影レンズにより結像
させて試料像を得るようにした装置において、対
物レンズの励磁電流を表わす信号に基づいて対物
レンズの球面収差及び色収差及び焦点距離値を求
めて表示する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 |
|---|---|---|---|
| JP4795983U JPS59152653U (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4795983U JPS59152653U (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 電子顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59152653U JPS59152653U (ja) | 1984-10-13 |
| JPS643167Y2 true JPS643167Y2 (ja) | 1989-01-26 |
Family
ID=30178499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4795983U Granted JPS59152653U (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59152653U (ja) |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP4795983U patent/JPS59152653U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59152653U (ja) | 1984-10-13 |
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