KR840001433B1 - 전 자 렌 즈 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전 자 렌 즈

제1도는 본 발명에 앞서 제안된 렌즈의 자극부분을 도시한 도면.

제2도는 제1도 장치의 성능을 도시한 도면.

제3도 내지 제6도는 본 발명을 설명하기 위한 도면.

본 발명은 투과 전자 현미경에 있어서 왜상수차와 함께 상이 S자형으로 왜곡되는 비등방성왜 상수 차(S자 왜수 차)를 작게 할 수 있는 전자렌즈에 관한 것이다.

전자 현미경의 영렌즈의 설계에 있어서 크게 문제되는 수차는 왜상수차, S자 왜수 차, 회전 및 배율색수차이다. 이 중에서 가장 중요한 왜상수차에 대해서는, 투영렌즈의 여자를 감소시켜 사용하는 저배율 영역에서 중간렌즈에 의하여 강한 항아리형 왜곡을 만들어 투영렌즈에 의한 실감이형 상쇄시키도록 한 무왜곡 방식을 채용하고 있기 때문에, 저 배율에서의 왜상수차를 거의 0으로 할 수 있다. 그렇지만 투영렌즈 전류를 고정하여 사용하는 중간배율 영역에서는, 중간 렌즈에 의한 항아리형 왜곡에 비하여, 투영렌즈에 의한 실감이 형의 왜곡이 압도적으로 크기 때문에 상호 상쇄할 수가 없어, 통상 형광판상에서는 직경의 100mm원 주상에서 1내지 2% 정도의 왜곡을 갖게된다.

한편, S자 왜수차에 대해서는 종래 유효한 방법이 없었는바, 단지 투영렌즈와 필름면의 거리를 될 수 있는 한 길게하여 중심축 근처를 통하는 전자선에 의해 영상을 형성하도록 고려하여 이러한 수차를 눈에 안띄도록 하고 있다. 그렇지만, 이러한 방법은 장치의 공간적인 제약을 받는 이외에도 본질적으로 수차를 작게 하는데에 있어서 실제적으로 2% 이하로 하는 것이 곤란하다.

최근, 두 개의 자극간격을 갖는 3개의 자극렌즈를 투영렌즈로서 사용하는 것이 제안되었는데, 이것에 의하면 왜상수차가 거의 영으로 될 수 있고, S자 왜수차가 통상의 렌즈에 비교하여 작게될 수 있다고 보여지나, 실제로는 S자 왜수차가 0으로 되지 않고 있으며, 또한 1% 이하의 작은 값으로 왜수차를 줄이려면 상기 렌즈가 큰기자력 영역에서 사용되어야만 한다는 모순점이 있다.

제1도는 본 발명에 앞서 제안된 3자극 전자렌즈의 자극부를 모의적으로 도시한 도면으로서, 제1자극(1), 제2자극(2), 제3자극(3)으로 되며, 제각기의 구멍직경 d₁d₂d₃는 같고, 또한 자극간격 S₁및 S₂도 같은 대칭구조로 되어 있다. 그리고 제1의 자극간격과 제2의 자극 간격에는 서로 역방향이며 동일 기자력을 갖는 자장이 형성된다. 제2도는 제1도의 렌즈에 있어서의 초점거리 f_p(mm), 왜상수차 Δr/r(%) 및 S자 왜수차 ΔS/r(%)의 기자력 NI(암페어런)에 대한 변화를 제2자극(2)의 두께 t를 파라메타로 하여도시한 것으로, 이것은 d₁=d₂=d₃=3mm, S₁=S₂=2.25mm, t=1mm와 2mm인 경우를 도시한 것이다. 제2도에 있어서 초점거리 f_p는 기자력 NI에 대하여, t=1 및 t=2인 경우에 제각기 2200, 1800AT(암페어 턴)에서 극소를 나타내며, 이 값은 f_p(t=1)=3.8mm, f_p(t=2)=4.6mm로 되어, 제2자극의 두께 t가 작은 쪽이 작다. 왜상수차 Δr/r은 저 여자측에서 정극성(실감이형), 고 여자측에서는 부극형(항아리형)으로 된다. 이러한 왜상수차가 0이 되는 기자력은 초점거리 f_p가 극소로 되는 기자력에 대략 일치한다. 이것에 대해, S자 왜수차는 저 여자측에서 현저하게 작은 값이 되며, 기자력이 커지면 급격히 증가하여, 0이 되는 조건은 존재하지 않는다. 따라서, 왜상수차 Δr/r을 0또는 극히 작은 영역에서 사용한 경우, S자 왜수차 ΔS/r은 필히 유한값을 나타내게 된다.

제1도의 렌즈구조에 있어서, 2개의 자극간격내에 생기는 자장의 기자력을 서로 다르도록 하면, S자 왜수차가 어떤 기자력하에서 0으로 하는 것이 가능하나, 이러한 경우에는 회전 색수차가 생기는 등, 새로운 불합리가 생기므로, 3자극 렌즈의 특징을 유효하게 이용할 수 없는 결점이 있다.

따라서 본 발명은 제1의 자극 간격과 제2의 자극 간격에서 발생하는 자장의 기자력을 동등하게 한 상태에서, 왜상수차와 함께 S자 왜수차를 0 내지 극히 작은 값으로 되게하는 전자렌즈를 제공하는 것으로서, 렌즈자극의 형상을 비대칭으로 즉 제2자극과 제3자극의 구멍직경을 같게 하고, 제1자극의 구멍직경을 제2 제3자극의 구멍 직경에 대해 1.5내지 5배로 설정한 특징을 갖는다.

이하, 본 발명을 제3도 이하의 도면에 도시된 데이터에 기초를 두어 상세히 설명하겠다.

제3도는 제2자극의 두께가 t=1mm인 경우에 있어서, 제1자극의 구멍직경 d₁을 3mm 4.5mm, 6mm 및 9mm로 변화시킨 경우의 왜상수차 Δr/r 및 S자 왜수차 ΔS/r을 나타낸 것이다. 이 경우 제2자극의 구멍직경 d₂와 제3자극의 구멍직경 d₃은 d₂=d₃=3mm로 하고, 제1자극 간격 길이 S₁과 제2자극 간격 길이 S₂는 S₁=S₂=2.25mm로 한다.

제3도에서, 왜상수차 Δr/r는 d₁의 변화에는 그다지 영향을 받지 않고, 기자력 NI가 1800AT 내지 2600AT인 범위에서 2% 이하로 된다. 그리고 2200AT 전후에서 0을 나타낸다. 한편 S자 왜수차 ΔS/r은 d₁의 변화에 크게 의존하여, d₁을 크게 하면 기자력의 변화에 대해부로부터 정으로 변화하게 된다. 따라서, 어떤 기자력하에서 S자 왜수차는 0이된다. 이 S자 수차가 0이 되는 기자력은 d₁이 크게 될수록 높은 쪽으로 전이된다.

투과 전자현미경의 투영렌즈로서 사용하는 경우, 왜상수차 Δr/r가 영인 기자력하에서 사용되는 것이 바람직하기 때문에(여기서는 촛점거리 f_p가 극소로 됨) 제1자극의 구멍직경 d₁의 값을 Δr/r=0과 ΔS/r=0이 일치하는 조건에 설정하는 것이 바람직하다.

제4도는 제2자극의 두께가 1mm와 2mm인 제각기의 경우에 있어서, 왜상수차 Δr/r=0, S자 왜수차 ΔS/r=0이 되는 기자력 NI와 상자극의 구멍직경 d₁의 관계를 나타낸다. t₁=1, t=2의 어떤 경우에도, A, B로서 표시된 바와같이, d₁이 9mm와 10mm사이에서 양수차가 0이 되는 조건이 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 제5도는 t=1, t=2인 제각기의 경우에 있어서, 촛점거리의 극소치(f_p)min을 상극 구멍직경 d₁에 대하여 표시한 것이다. (f_p)min은 4 내지 6mm 정도에서 d₁을 크게 하는데 따라서 약간 크게 되나, 실용상 지장없다.

제6도는 왜상수차 ΔS/r=0인 기자력하에서의 S자 왜수차 ΔS/r을 나타낸 도면이다. 도시된 바와같이, 하에서, ΔS/r을 0.5% 이하로 하는 조건은 제2, 제3자극의 구멍직경 d₂및 d₃이 d₂=d₃인 상태에서 상극구멍직경 d₁을 제2, 제3자극의 구멍직경에 대해 약 1.5배 내지 5배의 범위로 되게 하는데 있다. 특히 3배(d₁=3d₂) 전후가 최적이었다.

이상에서 상술된 구성에 의하면, 왜상수차 Δr/r을 0으로 한 상태에서, S자 왜수 차 ΔS/r을 영 또는 극히 작게할 수 있는 전자렌즈를 얻을 수 있고, 전자 현미경의 투영렌즈로서 매우 적당하다.

상기한 바는 일예이지만, d₂, d₃, S₁, S₂를 다른 값으로 한 경우에도 제각기의 수차를 도시한 것과 대체적으로 동일한 상태가 나타난다.

Claims (1)

1. 3개의 자극을 가지며, 제1자극과 제2자극 사이의 간격 및 제2자극과 제3자극 사이의 간격에 생기는 자장의 극성을 서로 역으로 하고, 동일한 기자력으로 여자하도록 한 전자렌즈에 있어서, 상기 제2자극 및 제3자극의 제각기의 중심부들에 동일 직경의 구멍을 형성하고, 상기 제1자극의 중심부에는 상기 제2자극 및 제3자극에 형성한 구멍의 직경보다 1.5배 내지 5배 큰 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 전자렌즈.

Images