JPWO2010026867A1 - 電子線装置 - Google Patents
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Abstract
Description
電子線ホログラフィーに代表される最も一般的な電子線干渉計は、図2に示すごとく1段の電子線バイプリズムを対物レンズ5と試料3の像面71との間に配置し、中央フィラメント電極9に正の電圧を印加することによって試料3を透過した電子線(物体波21:図2では中央フィラメント電極9の左側を通過する電子線でハッチングを付けて示した)と試料3の無い側を透過した電子線(参照波23:図2では中央フィラメント電極9の右側を通過する電子線)を重畳させて干渉顕微鏡像(31と8:試料像31に干渉縞8の重畳された画像)を得ている。このときの干渉縞間隔sと干渉領域幅Wとの間には一定の関係があり、試料面上に逆投影した干渉縞間隔sobjと干渉領域幅Wobjとして以下の数式にて表わされる。
1段電子線バイプリズム干渉計の、干渉縞間隔sと干渉領域幅Wを独立に制御できないという欠点を解決するべく開発されたものが多段電子線バイプリズム干渉計である。多段電子線バイプリズム干渉計の内、最も簡単な構成である2段電子線バイプリズム干渉光学系を図3に示す。
(1)第2の電子線バイプリズム95への印加電圧を調整して所定の干渉領域幅Wに定める。
(2)第1の電子線バイプリズム91への印加電圧を調整して所定の干渉縞間隔sを得る。
とすることによって実効上独立に制御できる。なお、第2の電子線バイプリズムの中央フィラメント電極95を図3中の第1の結像レンズによる光源の像面12に配置した場合、すなわちパラメータ D2−L2=0のときはsobjとWobjについては完全独立に制御可能である。
図4に本願に関するシステムとしての電子線装置全体を模式的に示す。図4は、汎用型の透過型電子顕微鏡を干渉顕微鏡に用いる場合を想定した模式図であるが、本願はこの模式図に記載の形態に限るものではない。
本願では、広範な干渉顕微鏡像の観察条件に対応すると共に、汎用型電子顕微鏡の電子線干渉装置への利用を想定しているため、2段に電子線バイプリズムを用いる干渉光学系について検討する。まず、従来型2段電子線バイプリズム干渉光学計を中、低倍率像観察へ拡張した場合について検討し、続いて、フレネル縞の発生を許容する代わりに2段電子線バイプリズム干渉光学計の光学系構成の自由度を高めた系について検討する。
2段電子線バイプリズム干渉系の主たる光学系を結像レンズ系まで含めて図5に示す。この図5の光学系は、全結像レンズ系を拡大結像条件にて使用し高倍率を達成する、主として高分解能観察に用いられる光学系である。対応可能な倍率や干渉領域幅、干渉縞間隔は、具体的な電子線装置ごとに求めなければならないが、一例としては、300kVの加速電圧の電子線装置にて、20万倍から150万倍程度が可能であることを確認している。
図8は、主に拡大結像に用いられる2段電子線バイプリズム干渉光学系である。試料3と試料の像面71との間に、第1、第2の両電子線バイプリズムを挿入する。第2の電子線バイプリズムのフィラメント電極95が、上段の電子線バイプリズムのフィラメント電極91の陰の部分に配置される必要があるのみで、その他の位置関係について特別な限定をするものではない。干渉顕微鏡像(8と31)にフレネル縞は重畳されるが、必要な干渉領域幅内に、必要な間隔の干渉縞を持った干渉顕微鏡像を得ることが可能である。
図9は、主に数万倍から10万倍程度の中倍率での干渉計に用いることができる一般型2段電子線バイプリズム干渉光学系である。試料3直下の電子レンズ(対物レンズ5)を弱励磁(焦点距離が長い)条件にて使用し、試料の上方に仮想的に存在する拡大された試料の虚像36を対物レンズ5より下流側の第1の結像レンズ61にて縮小結像する光学系である。本構成では、対物レンズ5と第1の結像レンズ61を組み合わせて結像に用いており、対物レンズ5で虚像拡大、第1の結像レンズ61で縮小結像を行うため、両レンズの組み合わせ方によって、中間倍率を確保することが可能となる。
図10は、主に数万倍以下の低倍率で、干渉領域幅Wを大きくとる場合に有効な光学系である。さらに、試料3と試料3直下の電子レンズ61の距離を大きく取れるため、磁性材料など試料に対して電子レンズの磁場の浸漬を防ぐ場合に有効な必要な光学系でもある。
は、その光学系を表示装置に表示する。(2)見つかった適切な光学系が複数の場合は、その旨を表示し、実験者に選択を指示する。→実験者は、選択を入力する。
Claims (15)
- 対物レンズや、バイプリズムなどを有する電子線装置であって、
前記電子線装置は、複数の干渉光学系を構成し、
干渉縞間隔及び干渉領域幅を入力することにより、前記複数の干渉光学系を選択することを特徴とする電子線装置。 - 請求項1において、前記干渉縞間隔及び前記干渉領域幅の入力により適正な光学系を構成できない場合には、再度前記干渉縞間隔及び前記干渉領域幅を入力できるようにしたことを特徴とする電子線装置。
- 請求項1において、前記複数の干渉光学系のうち、選択できるものが複数ある場合には使用者にいずれかを選択できる選択手段をもうけたことを特徴とする電子線装置。
- 請求項1において、前記複数の干渉光学系から選択された干渉光学系により倍率が定まることを特徴とする電子線装置。
- 対物レンズや、バイプリズムなどを有する電子線装置であって、
前記電子線装置は、複数の干渉光学系を構成し、
フレネル縞を許容できるかどうかを選択できることを特徴とする電子線装置。 - 請求項5において、フレネル縞の許容が否の場合には、干渉領域幅を入力することにより、可能な干渉光学系を選択することを特徴とする電子線装置。
- 請求項5において、フレネル縞の許容の可の場合には、干渉縞間隔及び干渉領域幅の入力により、前記複数の干渉光学系を選択することを特徴とする電子線装置。
- 請求項7において、前記干渉縞間隔及び前記干渉領域幅の入力により適正な光学系が存在しない場合には、再度前記干渉縞間隔及び前記干渉領域幅を入力できるようにしたことを特徴とする電子線装置。
- 請求項7において、前記複数の干渉光学系が複数存在する場合には使用者にいずれかを選択できる選択手段をもうけたことを特徴とする電子線装置。
- 請求項7において、前記複数の干渉光学系から選択された干渉光学系により倍率が定まることを特徴とする電子線装置。
- 請求項6において、前記干渉領域幅の入力により適正な光学系が存在しない場合には、再度前記干渉領域幅を入力できるようにしたことを特徴とする電子線装置。
- 請求項6において、前記複数の干渉光学系が複数存在する場合には使用者にいずれかを選択できる選択手段をもうけたことを特徴とする電子線装置。
- 請求項6において、前記複数の干渉光学系から選択された干渉光学系により倍率が定まることを特徴とする電子線装置。
- 少なくとも、電子源と、レンズと、複数のバイプリズムを備える電子線装置であって、
電子線の進行方向に関して電子源の下流側に第1のレンズと、前記第1のレンズの下流側に第1のバイプリズムと、前記第1のバイプリズムの下流側に第2のバイプリズムを有する第1の電子線バイプリズム干渉光学系と、
電子源の下流側に前記第1のレンズと、前記第1のレンズの下流側に第1のバイプリズムと、前記第1のバイプリズムの下流側に第2のレンズと、前記第2のレンズの下流側に第2のバイプリズムを有する第2の電子線バイプリズム干渉光学系とを有し、
干渉縞間隔及び干渉領域幅を入力することにより、前記第1の電子線バイプリズム干渉光学系と、前記第2の電子線バイプリズム干渉光学系を選択できることを特徴とする電子線装置。 - 少なくとも、電子源と、レンズと、複数のバイプリズムを備える電子線装置であって、
電子源の下流側に第1のレンズと、前記第1のレンズの下流側に第1のバイプリズムと、前記第1のバイプリズムの下流側に第2のバイプリズムを有する第1の電子線バイプリズム干渉光学系と、
前記電子源の下流側に前記第1のレンズと、前記第1のレンズの下流側に第1のバイプリズムと、前記第1のバイプリズムの下流側に第2のレンズと、前記第2のレンズの下流側に第2のバイプリズムを有する第2の電子線バイプリズム干渉光学系と、
前記電子源の下流側に第1のバイプリズムと、前記第1のバイプリズムの下流側に前記第2のレンズと、前記第2のレンズの下流側に前記第2のバイプリズムを有する第3の電子線バイプリズム干渉光学系とを有し、
干渉縞間隔及び干渉領域幅を入力することにより、前記第1の電子線バイプリズム干渉光学系と、前記第2の電子線バイプリズム干渉光学系と、前記第3の電子線バイプリズム干渉光学系のいずれかを選択できることを特徴とする電子線装置。
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