WO2011081463A2 - Ｐｅｄ패턴 획득을 용이하게 하는 ｔｅｍ의 렌즈제어장치 - Google Patents

Ｐｅｄ패턴 획득을 용이하게 하는 ｔｅｍ의 렌즈제어장치 Download PDF

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정종만
김윤중
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한국기초과학지원연구원
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Definitions

  • the present invention uses a diffraction pattern (DP), which is used to analyze the internal structure of a material in three dimensions by using a transmission electron microscope (TEM), that is, three-dimensional structural analysis using the diffraction phenomenon of an electron beam. It relates to a lens control device for diffraction analysis.
  • DP diffraction pattern
  • TEM transmission electron microscope
  • Transmission electron microscope is a type of electron microscope that uses electron beams and electron lenses that perform similar functions instead of light sources and light source lenses.
  • the TEM consists of a plurality of electron lenses and cameras such as an electron gun, a focusing lens, a sample stage, an objective lens, and an intermediate lens.
  • the operation process is as follows: an electron gun with a negative voltage of 50 to 100 kV.
  • the electron beam is emitted from the electron beam, the electron beam is converged by the condenser lens and irradiated onto the sample.
  • the electron beam passing through the sample is magnified several hundred times by the objective lens to form a first image directly above the intermediate lens. Part of the first image is enlarged by the intermediate lens and the projection lens to form an image on the fluorescent film of the camera room.
  • the focus is adjusted by adjusting the excitation current of the objective lens, and the magnification may be adjusted by adjusting the current flowing through the intermediate lens or the projection lens.
  • the presence of air changes the direction of travel of the electron beam, so the inside of the TEM maintains a high vacuum of about 10 ⁇ 5 mmHg ( ⁇ 10 ⁇ 6 pa).
  • Fig. 1 (a) exemplarily shows positions of two electron lenses and eight adjustment coils in a general TEM, each of which has a respective lens control device.
  • 1B is a conceptual diagram showing that the adjustment coil is controlled by the lens control device (shown by rotating the adjustment coil surface by 90 ° for the sake of understanding).
  • each lens control unit coordinates the focal point with the central axis by controlling the voltage of the current flowing through a pair of symmetrical coils.
  • FIG. 1 (b) A pair of adjustment coils facing each other in the conventional TEM is conceptually shown in FIG. 1 (b).
  • the present invention provides a diffraction analysis apparatus (Electron Pression System; referred to as 'EPS') to obtain a three-dimensional structural image of a complex object by one sample mounting using a diffraction pattern (DP) technique in the TEM The purpose.
  • 'EPS' diffraction analysis apparatus
  • DP diffraction pattern
  • an object of the present invention is to provide an apparatus capable of precisely controlling the electron beam rotation angle and rotation speed in a TEM.
  • an object of the present invention is to provide an EPS with a control and display of the electron beam rotation angle and rotation speed to facilitate the three-dimensional structural analysis of the material by using a diffraction pattern (DP) technique.
  • DP diffraction pattern
  • the present invention relates to a lens control apparatus of a TEM having a plurality of electron lenses and a lens control unit for controlling characteristics of a power source applied to a plurality of adjustment coils attached to each electron lens.
  • An electronic lens control unit controlling the ;
  • the device according to the present invention it is possible to precisely control the electron beam rotation angle and rotation speed in the TEM and to display the control results in real time, so that the three-dimensional structure of the material can be quickly and accurately analyzed with one sample. .
  • the rotation angle and rotation speed of the desired electron beam can be finely adjusted in real time through the input unit, thereby increasing research efficiency and accuracy.
  • the input unit, the calculation / transmission unit, and the display unit of the lens control apparatus may be made of a predetermined input / output device and a predetermined PCB connected thereto, and may be mounted in a TEM substrate slot. .
  • the input unit, the calculation / transmission unit, and the display unit of the lens control apparatus may be a computer in which a predetermined control program is installed and connected to the TEM.
  • Figure 1 (a) is an exemplary perspective view showing the position of the electronic lens and the adjustment coil in the general TEM, (b) is a conceptual diagram showing that the adjustment coil is controlled by the lens control device in the general TEM,
  • FIG. 2 is an exemplary view showing a state of performing a PED pattern analysis method
  • FIG. 3 is an exemplary view showing a conceptual configuration of a lens control apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary view showing a process of adjusting an electron beam in the apparatus according to the present invention.
  • Figure 5 (a), (b) is an exemplary view showing a configuration in which a pair of adjustment coils are controlled in conjunction with each other in the apparatus according to the present invention, and a configuration that is individually controlled,
  • FIG. 6 is a front view showing an example of an apparatus according to the present invention that is external;
  • the PED pattern analysis method is a method of obtaining a three-dimensional structure image of a complex object by mounting a sample by continuously observing TEM while rotating the electron beam at a predetermined angle with respect to the optical axis (see FIG. 2). In FIG. 2,
  • the left side is an exemplary view showing a state of analyzing a simple structure by a vertical electron beam in a conventional TEM
  • the right side is an exemplary view showing a state in which a PED pattern analysis method is performed while the electron beam is tilted and rotated.
  • the present invention is a diffraction analysis apparatus (Electron Pression System (hereinafter referred to as "EPS") that allows to perform the PED pattern analysis method in a conventional TEM.
  • EPS Electronic Pression System
  • the conventional TEM lens control apparatus has an electron lens control function for controlling the convergence and diffusion of the electron beam by adjusting the voltage applied to the electron lens coil, and matching the focus of the electron beam to the center by adjusting the voltage applied to the adjustment coil. It has control coil control function.
  • the present invention separates the functions and roles of the conventional conventional lens control apparatus, so that the electronic lens control function is performed in the electronic lens control unit, and the adjustment coil control function via the power supply characteristic adjusting unit is performed in the adjustment coil control unit .
  • the adjusting coil is controlled only by the voltage of the applied power supply (only the vertical straight line of the electron beam is controlled).
  • the adjusting coil is controlled through the frequency value and current value of the applied power supply.
  • the rotation angle and rotation speed of the electron beam with respect to the optical axis are determined by the first lens (for example, focusing lens) and the second lens (for example, objective lens). Is determined by the characteristics of the power applied to each of the four adjustment coils (+ X, -X, + Y and -Y) adjacent to That is, in the present invention, the electron beam converged or diffused by the electron lens changes the rotation speed of the electron beam in proportion to the frequency of the power applied to the adjusting coil, and the rotation angle of the electron beam changes in proportion to the current.
  • the first lens for example, focusing lens
  • the second lens for example, objective lens
  • FIG. 3 is a conceptual configuration diagram of a lens control apparatus according to the present invention. Compared with FIG. 1 (b) illustrating the prior art, it can be seen that in the present invention, the lens control apparatus is divided into an electronic lens controller for controlling only the electronic lens and an adjustment coil controller for controlling the adjustment coil.
  • the adjustment is generally performed as shown in FIG. 4 so that the electron beam can form a small circular shape without noise in the central axis (before the sample is mounted). You need to do the alignment. Normally, the first time you run the TEM, the lens will be distorted as shown in (A). In this case, the adjustment coils (+ X, -X, + Y and -Y) adjacent to the electron lens are precisely adjusted so that the electron beam is not crushed (process in the drawing). The electron beam angle is then adjusted (process in the figure) and the electron beam is adjusted to set the electron beam to rotate on the central axis (process in the figure).
  • the lens controller is controlled by interlocking a voltage of power supplied to two adjustment coils (+ X and -X or + Y and -Y) facing each other. It is designed to be. Therefore, in the apparatus according to the present invention, if the frequency or current of one adjusting coil is changed when following the method (interlock control method of two adjusting coils facing each other), the adjusting operation is very complicated because the frequency or current of the other adjusting coil is changed at the same time. There was a problem that takes a lot of time.
  • the power characteristic adjusting unit is preferably manufactured to be independently controlled by being connected to each adjustment coil.
  • FIGS. 5A and 5B A conceptual exemplary circuit configuration of a method of controlling the power characteristics of two opposing adjustment coils and a method of individually controlling all adjustment coils is illustrated in FIGS. 5A and 5B, respectively.
  • the adjustment coil control unit may include an input unit and a calculation / transmission unit having the following functions.
  • the input unit is a kind of external input device, and receives an adjustment coil that the user wants to adjust, a frequency value and a current value of power to be applied to the adjustment coil.
  • the operation / transmission unit selects the input adjustment coil, converts the frequency value and current value of the power input to the selected adjustment coil into control signals recognizable by the frequency-current adjustment unit, and transmits the control signal to the power supply characteristic adjustment unit. .
  • the input unit can externally identify the input unit area and the display unit, such as a selection button for selecting the adjustment coil, a rotation angle adjustment knob for adjusting the rotation angle of the electron beam, and a fine adjustment knob for finer adjustment.
  • the operation / transmission unit is built in.
  • the adjustment coil control unit may further include a display unit having the following function.
  • the display unit is a unit for calculating and outputting an adjustment target adjustment coil inputted to the input unit, a frequency value and a current value of a power applied to the adjustment coil, and a rotation angle and rotation speed value of an electron beam controlled according to the input.
  • the user can check and control in real time the rotation angle and rotation speed of the TEM electron beam currently operating in real time.
  • the operation / transmission unit has an input / output value DB for storing each adjustment coil, a rotation angle and a rotation speed value of an electron beam corresponding to a frequency value and a current value of power supplied to the adjustment coil,
  • the input unit receives a desired rotation angle and a desired rotation speed value of the electron beam from the user, and the calculation / transmission unit inquires the input / output value DB to adjust the coil and the adjustment coil corresponding to the desired rotation angle and the desired rotation speed value.
  • the frequency value and the current value of the power source applied to the extractor may be converted into a control signal to transmit the control signal to the corresponding power supply characteristic adjusting unit.
  • the user does not need to input-modify the frequency and current values of the adjustment coils and the powers applied to them, respectively, and inputs the rotation angles and the rotational speeds of the desired electron beams.
  • Frequency and current value control signals are automatically transmitted, greatly reducing the time for analysis.

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  • Analytical Chemistry (AREA)
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Abstract

본 발명은, 복수개의 전자렌즈 및 각 전자렌즈에 부속하는 다수의 조정코일에 인가되는 전원의 특성을 제어하는 렌즈제어부를 가지는 TEM의 렌즈제어장치로서, (A) 전자렌즈에 인가되는 전원의 특성을 제어하는 전자렌즈제어부와; (B) 상기 조정코일에 연결된 전원특성조정유닛을 통하여 조정코일에 인가되는 전원의 주파수값 및 전류값을 제어하는 조정코일제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PED패턴 획득을 용이하게 하는 TEM의 렌즈제어장치이다. 본 발명에 의한 장치를 적용하면, TEM에서 전자빔 회전각 및 회전속도를 정밀하게 제어하고 제어결과를 표시할 수 있기 때문에 한 번의 시료장착으로 물질의 3차원 구조를 빠르고 정확하게 해석할 수 있게 된다.

Description

ＰＥＤ패턴 획득을 용이하게 하는 ＴＥＭ의 렌즈제어장치
본 발명은 투과전자현미경(TEM; Transmission Electron Microscope)을 이용하여 물질의 내부구조를 3차원으로 분석하기 위해 사용되는 회절패턴(DP; diffraction pattern) 즉, 전자빔의 회절현상을 이용한 3차원 구조 분석을 위한 회절분석용 렌즈제어장치에 관한 것이다.
TEM(Transmission electron microscope: 투과 전자 현미경)은 전자현미경의 일종으로, 광원과 광원렌즈 대신 유사한 기능을 하는 전자선과 전자 렌즈를 사용한 현미경이다.
간략하게 설명하면, TEM은 전자총, 집속렌즈, 시료대, 대물렌즈, 중간렌즈 등 복수개의 전자렌즈 및 카메라로 구성되어 있으며, 그 작동과정은 다음과 같다 : 50∼100kV의 음전압이 걸려있는 전자총에서 전자빔이 발사되면 전자빔은 집광렌즈에 의해 수렴되어 시료에 조사된다. 시료를 투과한 전자빔은 대물렌즈에 의해 수백배로 확대되어 중간렌즈 바로 위에 제1상을 맺는다. 제1상의 일부는 중간렌즈 및 투사렌즈로 확대되어 카메라실의 형광막 위에 상을 맺게 된다. 이때 초점은 대물렌즈의 여자전류를 조절하여 맞추게 되고, 배율은 중간렌즈 또는 투사렌즈에 흐르는 전류를 조절하여 가감할 수 있다. 공기가 존재하면 전자빔의 진행방향이 변하므로, TEM 내부는 10-5mmHg (≤ 10-6 pa) 정도로 고진공 상태를 유지한다.
TEM에는, 각 전자렌즈를 통과한 전자빔의 집속과 확대를 안정적으로 제어하기 위하여 모든 또는 일부 전자렌즈의 상부 또는 하부에 각각 4개의 조정코일((+X, -X, +Y 및 -Y)을 두고 있다. 도 1의 (a)에 일반 TEM에서 전자렌즈(2개)와 조정코일(8개)의 위치를 예시적으로 도시하였다. 이들 전자렌즈와 조정코일 각각의 세트는 각각의 렌즈제어장치에 의해 제어되는데, 도 1의 (b)에 렌즈제어장치에 의해 조정코일이 제어됨을 보여주는 개념도를 도시하였다(이해의 편의를 위해 조정코일 면을 90°회전하여 도시함).
TEM에서 시료를 관찰하기 위해서는 먼저 (시료 장착 전에) 전자빔이 중심축에 일치하여 시료대에 초점이 맞추어지도록 조정(alignment)해야한다. 초점이 중심축에 맞지 않으면, 각각의 렌즈제어부는 서로 대칭되는 한 쌍의 조정코일에 흐르는 전류의 전압을 연동하여 제어함으로써 초점을 중심축에 일치시키게 된다. 종래 TEM에서 마주보는 한쌍의 조정코일이 연동하여 제어되는 것을 도 1의 (b)에 개념적으로 나타내었다.
통상의 TEM은 전자빔이 수직으로만 진행되므로 한 번의 시료장착과 관찰로 전자빔이 입사된 한 면에 대한 정보만 얻을 수 있다. 따라서 복합구조로 이루어진 물질의 구조를 모두 얻기 위해서는 시료의 방향을 바꾸어가면서 반복적으로 관찰해야 한다. 이 경우 [시료탈착 → 시료 회전 → 시료장착 → 촬영] 작업을 반복해야 하므로 복잡하고 시간이 많이 소요될 뿐 아니라, 시료의 동일지점을 초점과 일치시키는 것이 거의 불가능하여 정확한 정보를 얻기가 어려웠다.
본 발명은 TEM에서 회절패턴(DP)기법을 이용하여 한 번의 시료장착으로 복잡한 물체의 3차원 구조 영상을 얻을 수 있도록 하는 회절분석장치(Electron Pression System; 이하 'EPS'라 함)를 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은, TEM에서 전자빔 회전각 및 회전속도를 정밀하게 제어할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 회절패턴(DP)기법을 이용하여 물질의 3차원 구조해석을 보다 원활하게 할 수 있는 전자빔 회전각도 및 회전속도의 제어 및 표시부가 추가된 EPS를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 복수개의 전자렌즈 및 각 전자렌즈에 부속하는 다수의 조정코일에 인가되는 전원의 특성을 제어하는 렌즈제어부를 가지는 TEM의 렌즈제어장치로서, (A) 전자렌즈에 인가되는 전원의 특성을 제어하는 전자렌즈제어부와; (B) 상기 조정코일에 연결된 전원특성조정유닛을 통하여 조정코일에 인가되는 전원의 주파수값 및 전류값을 제어하는 조정코일제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PED패턴 획득을 용이하게 하는 TEM의 렌즈제어장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 장치를 적용하면, TEM에서 전자빔 회전각 및 회전속도를 정밀하게 제어하고 제어 결과를 실시간으로 표시할 수 있기 때문에 한 번의 시료장착으로 물질의 3차원 구조를 빠르고 정확하게 해석할 수 있게 된다.
또한, 입력유닛을 통하여 원하는 전자빔의 회전각도 및 회전속도를 미세하게 실시간으로 조절할 수 있어 연구의 효율과 정확성을 증대시킬 수 있게 된다.
본 발명에 의한 EPS에서 상기 렌즈제어장치의 입력유닛 및 연산/전송유닛, 표시유닛은 소정의 입출력장치와 이들과 커넥팅되는 소정의 PCB로 제작되어 TEM의 기판 슬롯에 장착할 수 있는 형태일 수도 있다.
또는, 본 발명에 의한 EPS에서 상기 렌즈제어장치의 입력유닛 및 연산/전송유닛, 표시유닛은 소정의 제어프로그램이 설치되어 있고 TEM에 커넥팅되는 컴퓨터일 수 있다.
도 1의 (a)는 일반 TEM에서 전자렌즈와 조정코일의 위치를 보여주는 예시적 사시도, (b)는 일반 TEM에서 렌즈제어장치에 의해 조정코일이 제어됨을 보여주는 개념도,
도 2는 PED pattern 분석법을 수행하는 상태를 보여주는 예시도,
도 3은 본 발명에 의한 렌즈제어장치의 개념적 구성을 보여주는 예시도,
도 4는 본 발명에 의한 장치에서 전자빔의 조정작업과정을 도시한 예시도,
도 5의 (a), (b)는 각각 본 발명에 의한 장치에서 한 쌍의 조정코일이 연동해서 제어되는 구성과, 개별적으로 제어되는 구성을 보여주는 예시도,
도 6은 외장형인 본 발명에 의한 장치의 예를 보여주는 정면도,
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 이들 도면은 예시적인 목적일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
복합구조 물질의 3차원 구조정보를 얻기 위하여 전자빔을 기울이거나 회전시켜 시편의 표면에 다양한 각도로 수렴된 전자빔이 도달하게 하여 그 결과를 분석하는 방법(3차원 회절패턴분석법; Precession electron diffraction pattern 분석법; PED pattern 분석법)을 사용한다. PED pattern분석법은 전자빔을 광축에 대하여 소정의 각도로 기울여 회전되도록 하면서 연속하여 TEM 관찰하고 이를 분석하여 한 번의 시료장착으로 복잡한 물체의 3차원 구조 영상을 얻을 수 있는 방법이다(도 2 참조). 도 2에서 좌측은 통상의 TEM에서 수직인 전자빔에 의한 단순한 구조를 분석하는 상태를 보여주는 예시도이며, 우측은 전자빔이 기울어지고 회전하면서 작동하는 PED pattern 분석법을 수행하는 상태를 보여주는 예시도이다.
본 발명은 통상의 TEM에서 PED pattern분석법을 수행할 수 있게 하는 회절분석장치(Electron Pression System; 이하 'EPS'라 함)이다.
종래 통상의 TEM의 렌즈제어장치는 전자렌즈 코일에 인가되는 전압을 조절하여 전자빔의 수렴과 확산을 제어하는 전자렌즈제어기능과, 조정코일에 인가되는 전압을 조절하여 전자빔의 초점을 중심에 일치시키는 조정코일제어기능을 가지고 있다.
본 발명은 종래 통상의 렌즈제어장치의 기능과 역할을 분리하여, 전자렌즈제어기능은 상기 전자렌즈제어부에서, 전원특성조정유닛을 매개로한 조정코일제어기능은 조정코일제어부에서 수행되도록 한다. 또한 종래 통상의 TEM에서 조정코일은 인가되는 전원의 전압에 의해서만 제어되었으나(전자빔의 수직직진만 제어) 본 발명에 의한 EPS에서 조정코일은 인가되는 전원의 주파수값 및 전류값을 통해서 제어된다.
본 발명에 의한 장치를 이용한 PED pattern분석법의 진행과정에서, 광축에 대한 전자빔의 회전각(precession angle)과 회전속도는 제1렌즈(예를 들면 집속렌즈)와 제2렌즈(예를 들면 대물렌즈)에 인접한 각각 4개의 조정코일(+X, -X, +Y 및 -Y)에 인가되는 전원의 특성조절에 의해 결정된다. 즉, 본 발명에서는 전자렌즈에 의해 수렴 또는 확산된 전자빔은 조정코일에 인가되는 전원의 주파수에 비례하여 전자빔의 회전속도가 변하고, 전류에 비례하여 전자빔의 회전각도가 변한다.
본 발명에 의한 렌즈제어장치의 개념적 구성도를 도 3에 예시하였다. 종래기술을 예시한 도 1의 (b)와 비교하여, 본 발명에서는 렌즈제어장치가 전자렌즈만을 제어하는 전자렌즈제어부와 조정코일을 제어하는 조정코일제어부로 분리되어 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 EPS를 장착하고 PED패턴분석법에 따라 시료를 관찰하기 위해서는 먼저 (시료 장착 전에) 전자빔이 중심축에서 노이즈 없이 작은 원형상을 형성할 수 있도록 통상 도 4에 도시한 바와 같은 조정작업(alignment)을 해야한다. 보통 처음 TEM을 가동하면 도면의 (A)처럼 렌즈에서 찌그러지는 현상이 나타난다. 이 경우 전자렌즈에 인접한 조정코일(+X, -X, +Y 및 -Y)을 정밀하게 조절하여 전자빔에 찌그러짐이 없도록 조절한다(도면에서 과정). 이어서 전자빔 각도를 조절하고(도면에서 과정) 전자빔을 조정하여 전자빔이 중심축에서 회전하도록 설정한다(도면에서 과정).
종래의 TEM 장비에서는 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 렌즈제어장치가 서로 마주한 두 개의 조정코일(+X과 -X 또는 +Y과 -Y)에 공급되는 전원의 전압을 연동하여 제어하도록 제작되어 있다. 따라서 본 발명에 의한 장치에서 이러한 방식(마주한 두 조정코일의 연동제어방식)을 따르는 경우 하나의 조정코일의 주파수나 전류를 변화시키면 다른 조정코일의 주파수나 전류가 동시에 변동되기 때문에 조정작업이 매우 복잡하고 많은 시간을 소요하는 문제가 있었다.
그러므로 본 발명에 의한 EPS에서 상기 전원특성조정유닛은 각각의 조정코일마다 연결되어 독자적으로 제어될 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다.
마주보는 두 조정코일의 전원특성을 연동하여 제어하는 방식과 모든 조정코일을 개별적으로 제어하는 방식에 대한 개념적 예시적 회로구성을 각각 도 5의 (a)와 (b)에 도시하였다.
도 5의 (a)에서처럼 서로 마주한 두 개의 렌즈코일((+X, -X)쌍 또는 (+Y, -Y)쌍)을 동시에 제어할 경우 렌즈코일(+X)의 변위와 렌즈코일(-X)의 변위가 중첩되기 때문에 그에 따른 전자빔의 회전각과 회전속도가 예상하지 못하는 방향으로 변화될 수 있다. 도 5의 (b)에서처럼 각각의 조정코일을 개별적으로 제어할 경우 다른 조정코일의 전원특성은 변하지 않기 때문에 하나의 조정코일만을 제어할 수 있으므로 전자빔의 회전각과 회전속도를 예측가능한 범위에서 미세하게 조절을 할 수 있는 것이다.
본 발명에 의한 EPS에서 상기 조정코일제어부는 다음과 같은 기능을 하는 입력유닛과 연산/전송유닛을 포함할 수 있다
입력유닛은 일종의 외부입력장치로서, 사용자가 조정을 원하는 조정코일, 상기 조정코일에 인가될 전원의 주파수값 및 전류값을 입력받는다. 연산/전송유닛은 입력된 조정코일을 선택하고, 상기 선택된 조정코일에 입력되는 전원의 주파수값 및 전류값을 주파수-전류조정부에서 인식 가능한 제어신호로 변환하여 전원특성조정유닛으로 제어신호를 전송한다.
도 6에 본 발명에 의한 EPS의 stand-alone 형태를 예시적으로 도시하였다. 입력유닛은 조정코일을 선택하기 위한 선택버튼, 전자빔의 회전각도를 조절하기 위한 회전각조절노브, 보다 미세한 조절을 위한 미세조절노브 등 입력유닛 영역과 표시유닛을 외부에서 확인할 수 있다. 연산/전송유닛은 내장되어 있다.
본 발명에 의한 EPS에서 상기 조정코일제어부는 다음과 같은 기능을 하는 표시유닛을 더 포함할 수 있다.
표시유닛은 상기 입력유닛에 입력된 조정 대상 조정코일, 상기 조정코일에 인가되는 전원의 주파수값과 전류값 및 입력에 따라 제어된 전자빔의 회전각도 및 회전속도값을 계산하여 출력하는 유닛이다. 표시유닛에 의해, 사용자는 실시간으로 현재 작동하고 있는 TEM 전자빔의 회전각도 및 회전속도를 실시간으로 확인하면서 제어할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 EPS에서, 상기 연산/전송유닛은 각각의 조정코일, 상기 조정코일에 공급되는 전원의 주파수값과 전류값에 대응되는 전자빔의 회전각도 및 회전속도값이 저장된 입출력값DB를 가지며, 상기 입력유닛은 사용자로부터 전자빔의 희망 회전각도 및 희망 회전속도값을 입력받고, 상기 연산/전송유닛은 상기 입출력값DB를 조회하여 희망 회전각도 및 희망 회전속도값에 대응되는 조정코일과 상기 조정코일에 인가되는 전원의 주파수값 및 전류값을 추출하고 제어신호로 변환하여 해당 전원특성조정유닛으로 제어신호를 전송하도록 할 수도 있다.
이에 의해 사용자는 일일이 각각 조정코일 및 이들에 인가되는 전원의 주파수값과 전류값을 입력-수정입력할 필요 없이, 원하는 전자빔의 회전각도 및 회전속도를 입력하면 각 조정코일 및 이들에 인가되는 전원의 주파수값과 전류값 제어신호가 자동으로 전송되므로 분석을 위한 시간을 대폭 줄일 수 있게 된다.

Claims (7)

  1. 복수개의 전자렌즈 및 각 전자렌즈에 부속하는 다수의 조정코일에 인가되는 전원의 특성을 제어하는 렌즈제어부를 가지는 TEM의 렌즈제어장치로서,
    (A) 전자렌즈에 인가되는 전원의 특성을 제어하는 전자렌즈제어부와;
    (B) 상기 조정코일에 연결된 전원특성조정유닛을 통하여 조정코일에 인가되는 전원의 주파수값 및 전류값을 제어하는 조정코일제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PED패턴 획득을 용이하게 하는 TEM의 렌즈제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원특성조정유닛은 각각의 조정코일마다 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 PED패턴 획득을 용이하게 하는 TEM의 렌즈제어장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 조정코일제어부는
    (a) 조정 대상인 조정코일, 상기 조정코일에 인가될 전원의 주파수값 및 전류값을 입력받는 입력유닛; 및
    (b) 상기 입력유닛에서 입력된 조정코일을 선택하고, 상기 선택된 조정코일에 입력되는 전원의 주파수값 및 전류값을 제어신호로 변환하여 전원특성조정유닛으로 전송하는 연산/전송유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 PED패턴 획득을 용이하게 하는 TEM의 렌즈제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 조정코일제어부는
    (c) 상기 입력유닛에 입력된 조정 대상 조정코일, 상기 조정코일에 인가되는 전원의 주파수값과 전류값 및 입력에 따라 제어된 전자빔의 회전각도 및 회전속도값을 계산하여 출력하는 표시유닛을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 PED패턴 획득을 용이하게 하는 TEM의 렌즈제어장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 조정코일제어부는
    (c) 상기 입력유닛에 입력된 조정 대상 조정코일, 상기 조정코일에 공급되는 전원의 주파수값과 전류값 및 입력에 따라 제어된 전자빔의 회전각도 및 회전속도값을 계산하여 출력하는 표시유닛을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 PED패턴 획득을 용이하게 하는 TEM의 렌즈제어장치.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 연산/전송유닛은 각각의 조정코일, 상기 조정코일에 공급되는 전원의 주파수값과 전류값에 대응되는 전자빔의 회전각도 및 회전속도값이 저장된 입출력값DB를 가지며,
    상기 입력유닛은 전자빔의 희망 회전각도 및 희망 회전속도값을 입력받고,
    상기 연산/전송유닛은 상기 입출력값DB를 조회하여 희망 회전각도 및 희망 회전속도값에 대응되는 조정코일과 상기 조정코일에 인가되는 전원의 주파수값 및 전류값을 추출하고 제어신호로 변환하여 해당 전원특성조정유닛으로 전송하는 것을 특징으로 하는 PED패턴 획득을 용이하게 하는 TEM의 렌즈제어장치.
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 렌즈제어장치의 입력유닛 및 연산/전송유닛은,
    제어프로그램이 설치된 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 PED패턴 획득을 용이하게 하는 TEM의 렌즈제어장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012169665A1 (ko) * 2011-06-07 2012-12-13 한국기초과학지원연구원 Ｐｅｄ 분석을 위한 ｔｅｍ의 디지털 조정코일제어장치 및 이를 이용한 전자빔 회전속도 및 회전각도 표시장치
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006059513A (ja) * 2004-07-22 2006-03-02 Kuresutetsuku:Kk 電子ビーム照射装置および描画装置
JP2006179504A (ja) * 2006-03-28 2006-07-06 Hitachi High-Technologies Corp 収差補正器付電子線装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3081393B2 (ja) * 1992-10-15 2000-08-28 株式会社日立製作所 走査電子顕微鏡
JPH11250843A (ja) * 1998-02-26 1999-09-17 Seiko Instruments Inc 集束イオンビーム装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006059513A (ja) * 2004-07-22 2006-03-02 Kuresutetsuku:Kk 電子ビーム照射装置および描画装置
JP2006179504A (ja) * 2006-03-28 2006-07-06 Hitachi High-Technologies Corp 収差補正器付電子線装置

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