KR830002712B1

KR830002712B1 - 전자렌즈

Info

Publication number: KR830002712B1
Application number: KR1019800002729A
Authority: KR
Inventors: 가쓰시게 쓰노
Original assignee: 니혼 덴시 가부시기 가이샤; 가세이 다다오
Priority date: 1980-07-09
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1983-12-08

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

전자렌즈

[발명의 상세한 설명]

제1도는 3자극 전자 렌즈의 구조를 도시한 도면.

제2도는 종래 렌즈의 특성을 도시한 도면.

제3도는 본 발명의 원리를 나타내는 도면 .

제4도 내지 제6도는 본 발명을 설명하는 그래프.

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 전자현미경의 투영렌즈등에 이용되는 작은 최적의 S자 외곡수차(收着)를 갖는 전자렌즈에 관한 것이다. 3개의 자극에 의해 2개의 자극 간극이 형성되고, 양간극내에 생기는 자장의 극성을 서로 반대로한 소위 3자극 렌즈는, 회전색수차가 0으로되고 여자(勵磁) 조건에 의해 배율 색수차도 0으로되고 또, 왜곡수차도 0으로 될 수 있는 것이 좋다는 것이 확인되었다. 따라서 본 발명자는 우선 이같은 3자극 렌즈를 연구하여, S자 왜곡 수차를 통상의 2자극 렌즈에 비해 현저하게 작게할 수 있는 렌즈를 개

제1도는 3자극 전자렌즈의 구조를 도시한 것으로, (1)은 요오크로서, 제1자극의(2)와 제2자극의 (3)과 제3자극의 (4)에 자기적으로 접속되어 있다. 각각의 자극은 일정간극(S)을 유지하고 대항하여 있고, 여기에는 2개의 자극간극(g₁)(g₂) 형성되어 있다. 중간의 자극(3)의 두께는 Z이고, 이 중간자극의 중심에 관해서 상하 대칭의 자극 구조가 만들어 진다. (5) 및 (6)은 여자 코일이고, 자극간극(g₁)과 제2간극(g₂)에 반대극성(자속을 항해 반대)의 자장이 얻어지록 전류를 공급한다.

제2도는 이러한 3극렌즈를 투영렌즈로서 사용하고, 제1간극(g₁)과 제2간극(g₂) 생기는 자장의 강도를 같게한 경우에 있어서 제1간극(g₁)과 제2간극(g₂)에 생기는 자장의 강도를 같게한 경우에 있어서, 촛점거리 fp(mm), 종상(終橡)중 직경 100mm의 위치에 있어서의 왜곡상수차 [Δr/r (%)] , 및 S자 외곡차 [Δs/r (%)] 에 대한 계산치이다. 이 도면에 있어서의 SBU^*-v2(mm.TKV-1/2)은 렌즈의 여자 파라메터를 표시하며, 여기에서(S)는 상술한 자극간극, (B)는 자

C 곡선은 S자 왜곡수차를 표시하며 여자강도의 증가에 따라 급격하게 증대하게되나 0을 지나가지 않는다. 그러나, S자 왜곡 수체계수(Dsp)는 자계렌즈로 물건면과 상면(像面)이 함께 자장의 외부에 있는 경우에,

으로 표시된다. 여기서 (B)는 자장의 강도, (Y)는 전자선의 궤도를 표시하는 좌표, (Y')는 그 구배(Zo)는 물건의 위치, (Zi)는 상의 위치이다. 이 식은 B의 기수번째항에 의해 표시되므로, 극성이 역방향으로된 2개의 자장영역이 존재하는 렌즈, 즉, 제1도에 도시한 바와 같은 3극렌즈에 있어서는, 제1간극(g₁)에 있어서의 자장에 의해 생기는 S자 왜곡수차와, 제2간극(g₂)에 있어서의 자장에 의해 생기는S자 왜국차가 서로 상쇄된다는 것을 의미한다. 그러나 실제로는 S자 왜곡수차는 0으로 되

제2항에 있어서 이 도면으로 알수가 없으나, (Y')는 전자선이 광축을 횡단할때 최대로되므로 제2간극의 자장의 기여도가 크게된다. 제3도에 표시한 궤도에 있어서 본 발명자의 한 계산예에서는 (Dsp)는 제1항이 6962로되고, 제2항이-1621로 되었다. 양자에서 회전방향이 다르고 크기는 제1항(정회전)이 훨씬크기 때문에, 결과적으로, 큰(Dsp)가 존재하게 된다.

이상의 고찰로부터, 제1간극의 자장에 의한 기여에 대해, 제2간극의 자장에 의한 기어를 현저하게 크게하면, 상기식의 제1항의 크기를 대략같게 극성은 반대) 할수 있고, S자 왜곡수차계수(Dsp)를 0또는 대략 0으로 얻을 수가 있었다.

그래서 본 발명자는 이러한 원리에 따라서, 종종 실험을 행한결과, 제2간극내의 자장 강도(피이크값)를 제1간극내의 자장강도(피이크값)보다 높게하므로써 S자 왜곡수차를 0으로 할 수 있는 것을 확인했다.

제4도는 제1자극 간극(g₁)에 있어서의 자장 강도의 피이크 값(B₁)에 대한 제2 자극 간극(g₂)에 있어서의 자장강도의 피이크값(B₁)의 비 B₂/B₁을 크게하므로서, 촛점거리 fp의 최소값이 작게되고 낮은 여자측으로 이동하고 있다. 물론, 이(pf)min의 이동에 따라 왜곡상수차 (Δr/r) 가 0으로되는 제건도 낮은 여자측으로 이행한다.

제5도는 제4도에 대응하여 S자 왜곡수차 (Δs/r)의 변화를 도시한 것이다. 도면에서 알수 있는 바와 같이 B₂/B₁이 1보다 크면, 각 곡선은 0을 횡단하고, 낮은 여자측의 부호를 반전시킨다. 즉 B₂/B₁>1로 되면, 반드시 S자 왜곡 수차가 0으로 되는 조건이 존재한다. 그러나, 렌즈 설계에 있어서는 다른 수차도 그러하지 않으면 안되므로, 이용될 수 있는 영역은 스스로 제약된다. 상술한 바와 같이, 왜곡상수차는 fp가 최소로되는 여자 조건에 있어서 0으로 되고, 또 이 조

제6도는 제4도 및 제5도를 기초로하여 (fp)min과 ΔB/r=0 각각의 이 어떠한 여자조건에 대해 나타나는 가를 도시한 것으로, 종축은 제1간극의 자장의 여자강도, 횡측은 B₂/B₁을 표시하고 있다. 이 도면에 있어서, (fp)min의 곡선과 Δs/r=0 의 곡선이 교차된 점이 가장 좋은 조건이다. 그리고 이 교점은 B₂/B₁=1.58, 제1간극의 여자강도 SBU^*1/2=1.55(mmTKL-1/2)이다. 상기 조건에서(B₂/B₁=1.58은 가장 좋은 경우이고, 실제로는 그 전후가 사용되고, 1.4 내지 1.8이 실용적인 범위인 것을 확인했다. 이 범위를 넘으면, 제4도, 제5도에서 있어서, B₂/B₁=2.0인 곡선으로 부터, Δs/r=0 인 여자강도에 대해 촛점거리 fp가 대단히 길게 되며(약 11mm), (fp)min의 위치보다 크기 때문에, 왜곡상 수차등이크게 된다. 또, B₂/B₁이 1.4이하에 있어서도 같은 형태로, 제4도, 제5도의 B₂/B₁=1.25인 곡선으로 부터 Δs/r=0인 여자강도에 대해 fp는 11mm이상으로 된다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명은 3자극 렌즈에 있어서, 제1간극의 자장강도의 피이크 값 B₂에 대한 제2간극내 자장 강도의 피이쿠 값 B_B을 1보다 크게 하고, 특히 1.4내지 1.8(1.58근방)내로 설정하여 S자 왜곡수차를 0으로 할수 있으므로, 전자현미경의 투영렌즈에 사용한 경우, 이 렌즈와 카메라와의 간격을 현저하게 단축할 수 있으며, 특히 고속 전자현미경의 소형화에 유효하다.

Claims

3개의 자극(2, 3, 4)에 의하여 2개의 간극을 형성하고, 이 두개의 간극(g₁, g₂)에 발생하는 자장의 극성을 역으로 한 3자장 렌즈에 있어서, 제1자극간극(g₁)(전자 입사측)의 자장강도에 비하여, 제2자극간극(g₂)(전자 입사측)의 자장강도를 크게한 것을 특징으로 하는 전자렌즈.