JPH01209642A

JPH01209642A - 電子顕微鏡の明るさズーム調整装置

Info

Publication number: JPH01209642A
Application number: JP63033729A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Honda; 本田　敏和
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1989-08-23
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07105207B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、拡大レンズ系の倍率に応じて照射レンズの励
磁電流を制御して蛍光板に形成する像の明るさを安定化
する電子顕微鏡の明るさズーム調整装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図は従来の明るさズームを備えた電子顕微鏡の制御
系の構成例を示す図であり、１１は照射レンズ（ＣＬ）
、１２は対物レンズ（ＯＬ）、１３は中間レンズ（ＩＬ
）、１４は投影レンズ（ＰＬ）、１５は蛍光板（ＦＳ）
、１６は倍率設定つまみ（ＭＳ）、１７は検出回路（Ｄ
Ｔ）　、１８は現在値測定回路、１９は初期値記憶回路
、２０と２１は増幅器。２２は明るさ設定つまみ（ＢＳ
）、２３は切り換えスイッチ（Ｓ）、２４は試料を示す
。

従来、電子顕微鏡の明るさズームは、第４図に示すよう
に蛍光板１５に検出回路１７を接続して倍率変化に伴う
蛍光板１５上の明るさを検出して照射レンズ１１の励磁
を制御する負帰還制御系を採用している。検出回路１７
は、螢光板１５若しくはその近傍に設けられたＣｄＳ等
の電流検出素子により明るさに対応する信号を検出する
ものである。この例では、まず、切り換えスイッチ２３
を図示の状態にしたまま明るさ設定つまみ２２を操作し
て照射レンズ１１の励磁を制御することによって所望の
明るさに設定する。そこで、この設定された明るさにお
ける検出回路１７の検出値を初期値（目標値）として初
期値記憶回路１９に記憶する。

そして、この設定した明るさに保つようにする場合には
、切り換えスイッチ２３を図示の状態から反転させ、検
出回路１７を現在値測定回路１８に接続すると共に増幅
器２０を増幅器２１に接続する。この回路接続の切り換
えによって、増幅器２０で初期値記憶回路１９に記憶さ
れた値すなわち設定明るさと、現在値測定回路１８の出
力値すなわち検出回路１７において検出されている現在
の明るさとが比較される。その結果、増幅器２１により
この比較出力が増幅され照射レンズ１１の励磁電流が制
御されるので、拡大レンズ系の倍率が変化しても、蛍光
板１５上の明るさは、初期値記憶回路１９に記憶された
設定明るさに制御されることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の如き従来の明るさズームでは、蛍
光板１５の電流が１０−ｈ〜１０−”　Ａと微小であり
、この電流を検出するためには検出回路１７が一般に高
インピーダンスにならざるを得ないという問題がある。

そのため、検出回路１７自体が比較的長い時定数のもの
になるので、明るさの検出に時間がかかり、早い変化に
追随できない。また、検出信号が微小であるため検出感
度が低下するという問題がある。

また、試料２４と照射レンズ１１との間には、−度クロ
スオーバーをもつような照射レンズ励磁の条件とクロス
オーバーをもたない照射レンズ励磁の条件がある。前者
をオーバー側、後者をアンダー側と呼ぶ。オーバー側で
励磁を増せば試料上でのビーム径は大きくなり、アンダ
ー側では逆に小さくなる。そのため、同じ暗さの状態か
ら所定の明るさにするための信号を発生させる場合にも
、明るさズームの起動をオーバー側の条件で行ったかア
ンダー側の条件で行ったかにより異なってくる。すなわ
ち、オーバー側の条件による起動では、照射レンズ１１
の励磁を弱めなければならないのに対し、アンダー側の
条件による起動では、照射レンズ１１の励磁を強めなけ
ればならない。従って、この明るさズームの可変範囲は
、いずれかの条件の範囲でしか使えないという制約条件
が必要であった。

本発明は、上記の問題点を解決するものであって、倍率
の設定に応じて瞬時に所定の明るさに蛍光板の明るさを
設定制御することができる電子顕微鏡の明るさズーム調
整装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の電子顕微鏡の明るさズーム調整装置
は、拡大レンズ系の倍率に応じて照射レンズの励磁電流
を制御して蛍光板に形成する像の明るさを安定化する電
子顕微鏡の明るさズーム調整装置であって、照射レンズ
の励磁電流と拡大レンズ系の倍率から所定の演算を行っ
て定数を求める第１の演算手段、定数と拡大レンズ系の
倍率から定数演算時と同等の明るさを得る照射レンズの
励磁電流を算出する第２の演算手段を備え、設定された
明るさにおける照射レンズの励磁電流と拡大レンズ系の
倍率から第１の演算手段により定数を求め、第２の演算
手段により拡大レンズ系の倍率の変化に対応して照射レ
ンズの励磁電流を制御することを特徴とするものである
。

〔作用〕

本発明の電子顕微鏡の明るさズーム調整装置では、所望
の明るさになるように照射レンズの励磁電流と拡大レン
ズ系の倍率を設定し、第１の演算手段により定数の演算
を行わせると、拡大レンズ系の倍率を任意に変化させて
も、その倍率から照射レンズの励磁電流が演算され所定
の明るさが得られるように制御される。このように蛍光
板の明るさを検出して帰還する負帰還の制御系でなく、
演算処理のみで明るさズームを行なうため、照射レンズ
の励磁電流が時間遅れなく直ちに決定でき、応答性の向
上が図れる。また、蛍光板における明るさを直接検出し
ないので、蛍光板における明るさの検出感度に無関係に
制御できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係る電子顕微鏡の明るさズーム調整装
置の１実施例を示す図、第２図は本発明に係る明るさズ
ーム調整の流れを説明するための図である。

第１図において、１は照射レンズ、２は励磁電流設定回
路、３は励磁電流演算制御回路、４は定数記憶回路、５
は定数演算回路、６は明るさズーム制御回路、７は拡大
レンズ系、８〜１０はゲート回路を示す。励磁電流設定
回路２は、例えば調整つまみにより照射レンズ１の励磁
電流を設定するものであり、ゲート回路８．９を通して
照射レンズ１を制御する。励磁電流演算制御回路３は、
定数記憶回路４に記憶された定数ｋを読み出し、拡大レ
ンズ系７における倍率Ｍより所定の演算Ｊ＝ｇ　（ｋ、
Ｍ）を行って照射レンズ１の励磁電流Ｊを求め、ゲート
８．１０を通して照射レンズ１を制御する。定数演算回
路５は、照射レンズ１の励磁電流Ｊと拡大レンズ系７に
おける倍率Ｍより所定の演算に＝ｈ　（Ｊ、　Ｍ）を行
って定数ｋを求め、これを定数記憶回路４に格納する。

明るさズーム制御回路６は、例えばオペレータから明る
さズームオンの指令が入力されると、定数演算回路５を
動作させ、ゲート９．１０を制御して照射レンズｌの励
磁電流を励磁電流設定回路２から励磁電流演算制御回路
３に切り換えるものである。

次に第２図により本発明に係る明るさズーム調整を説明
する。まず、オペレータは、第２図（ａ）に示すように
例えば拡大レンズ系を倍率ＭＡにし、励磁電流設定回路
２により調整つまみを操作して所望の明るさが得られる
ような励磁電流ＪＡを設定する。

そこで、明るさズームオンの指令を入力すると、明るさ
ズーム制御回路６により定数演算回路５が制御され定数
ｋＡが求められて定数記憶回路４に格納され、この定数
ｋＡと倍率ＭＡから励磁電流演算制御回路３において励
磁電流ＪＡが求められる。他方、ズーム制御回路６でゲ
ート回路９．１０に対する切り換え制御信号が論理「０
」から論理「１」に反転させることによって、照射レン
ズ１の励磁電流を励磁電流演算制御回路３から供給する
ようにゲート回路９、ｌＯの切り換えが行われる。

従って、倍率設定つまみＭＳを使って第２図（ｂｌに示
すように倍率ＭＡをＭ、に変えたとすると、励磁電流演
算制御回路３は、この倍率Ｍｍと定数ｋＡから新たな励
磁電流Ｊ、を求め、照射レンズ１の励磁電流を倍率の変
化に追従して制御する。

この励磁電流Ｊ８は、第２図（Ｃ１に示すように蛍光板
上で同じ明るさを得るものとなる。

以下、拡大レンズ系の倍率Ｍの変化に対応して同じ明る
さを得るための励磁電流の算出導入について詳述する。

第３図は明るさズームを起動する前の試料照射の照射レ
ンズ光線図である。ここで、照射レンズＣＬの物面まで
の距離をａ　（ｍｕ）　、照射レンズＣＬの仮想の像面
までの距離をｂ（鰭）、照射レンズＣＬと試料との距離
をｌ（ａｍ）、照射レンズＣＬの倍率をＭｃ、試料面上
での倍率をＭｓとする。

実際には試料面上での像が蛍光板に投影される。

また、照射レンズＣＬの焦点距離をｆ（ｍｍ）とすると
、ｂ−ｆ　　　　　　ｆ　　　　　　ｆ・・・・・・（１）と表わされる。

また、拡大レンズ系（ＯＬ−ＰＬ）にて、拡大された蛍
光板ＦＳでの倍率をＭとすれば明るさズームのためには
、Ｍｓ−Ｍ＝ｋ　　　　　　　　　・・・・・・（２）と
すれば良い。但し、ｋは起動の初期条件で決まる値であ
り、ズームに入ったあとでは基準値となる。

一方、照射レンズＣＬの焦点距離は近似的に、Ｕ″ ｆ＝２５ｘＤｘ□　　　　・・・・・・（３）で表され
る。ただし、Ｄ　（ｗｍ）は照射レンズＣＬノホールピ
ース定数であり、ポールピースのギャップ長とボア径の
和で表される。また、Ｊ　（Ａ）は照射レンズＣＬの励
磁電流、Ｕ”　　（Ｖ）は加速電圧相対補正値である。

従って、（２）式に（１）式と（３）を代入すれば、ｋ＝　（−−１）Ｍとなり、初期条件には、励磁電流Ｊと拡大レンズ系の倍
率Ｍが判れば、ｐ１単に演算できる演算可能な値である
。

上記のように明るさズーム起動前の拡大レンズ系倍率Ｍ
Ａと照射レンズＣＬ励磁電流ＪＡにより、ると、ズーム
起動後のＪ値（ズームを行なうための照射レンズＣＬの
励磁電流値）、例えば拡大レンズ系をの倍率をＭｌに変
化させた時の励磁電流値Ｊ、は、ズームの目標値ｋＡと
倍率Ｍ８及び定数Ｋによりで与えることができる。

以上の説明から明らかなように ■明るさズームをオンにした時のｋＡの演算。

■倍率を変えた時のＪ、の演算。

■ＣＬのＪｌによる励磁。

を満足させれば、倍率を変化させた時の明るさズームを
瞬時に行うことができる。また、この演算は符号も考慮
しであるので、ズーム起動時の条件に制約されない。即
ち、照射レンズＣＬが実像結像している状態でも虚像結
像をしている状態でも成立する。

問題点は、■光源として−様な光源を想定しているが、
実際には、ガウシアン分布をしていることである。但し
、明るさズーム起動の条件は、照射レンズＣＬの像面が
試料上ではなく、試料上ではデフォーカスになっている
。相対的には−様な光源とみなして何等問題はない。ま
た、■結像レンズ系からは、倍率情報のみを受けて演算
で処理する系（倍率に応じた照射域の制御）であるので
、試料内での吸収による明るさの変化は考慮されない。

しかし、−Ｊ’ＩＱに透過電子顕微鏡は非常に薄い試料
であり、出射電子線の入射電子線に対する割合が９５％
以上の試料が一般的であるので、実用上何ら問題はない
。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来
の時定数の大きな検出回路と演算回路による負帰還制御
のかわりに倍率情報とズーム起動時の照射レンズ励磁電
流情報のみで、倍率変化後の適正な励磁電流を演算し、
設定するので、励磁電流を瞬時に最適値に設定できる。

特に、検出電流の微小な蛍光板における明るさの検出に
よる負帰還の制御系でなく、演算処理のみで明るさズー
ムを行なうため、照射レンズの励磁電流が時間遅れな（
直ちに決定でき、応答性の向上が図れる。

また、蛍光板における明るさを直接検出しないので、蛍
光板における明るさの検出感度に無関係に制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子顕微鏡の明るさズーム調整装
置の１実施例を示す図、第２図は本発明に係る明るさズ
ーム調整の流れを説明するための図、第３図は明るさズ
ームを起動する前の試料照射の照射レンズ光線図、第４
図は従来の明るさズームを備えた電子顕微鏡の回路構成
例を示す図である。１・・・照射レンズ、２・・・励磁電流設定回路、３・
・・励磁電流演算制御回路、４・・・定数記憶回路、５
・・・定数演算回路、６・・・明るさズーム制御回路、
７・・・拡大レンズ系、８〜ｌＯ・・・ゲート回路。ｄ　　　　　　　　　　！　　　　　　　　　　’＋／
＋＋／＋−／

Claims

【特許請求の範囲】

（１）拡大レンズ系の倍率に応じて照射レンズの励磁電
流を制御して蛍光板に形成する像の明るさを安定化する
電子顕微鏡の明るさズーム調整装置であって、照射レン
ズの励磁電流と拡大レンズ系の倍率から所定の演算を行
って定数を求める第１の演算手段、定数と拡大レンズ系
の倍率から定数演算時と同等の明るさを得る照射レンズ
の励磁電流を算出する第２の演算手段を備え、設定され
た明るさにおける照射レンズの励磁電流と拡大レンズ系
の倍率から第１の演算手段により定数を求め、第２の演
算手段により拡大レンズ系の倍率の変化に対応して照射
レンズの励磁電流を制御することを特徴とする電子顕微
鏡の明るさズーム調整装置。