JPH0254853A - 荷電粒子線装置 - Google Patents

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］ 本発明は電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に関し、特に、
荷電粒子線源を調整するための調整機構を備えた荷電粒
子線装置に関する。

［従来の技術］ 従来、荷電粒子線装置として、第２図に示すような構成
の電子顕微鏡が知られている。第２図において、１は多
段加速管、２は加速電極、３は高圧碍子、４はベース、
５は電子銃、６はフィラメント、７はウェネルト、８は
上部支持盤、９はアーム、１０はベローズ、１１は電子
銃保持部、１２は絶縁棒、１３はモータ、１４ａは軸合
わせ機構、１４ｂは可変抵抗駆動機構、１５は分割抵抗
、１６は偏向コイル、１７は集束レンズである。

加速電極２と高圧碍子３が交互に積み重ねられた多段加
速管１は接地電位にあるベース４とウェネルト電位（−
ＨＴ）にある上部支持盤８に挾持されるように設けられ
ている。そして、該上部支持盤８にはベローズ１０を介
して電子銃保持部１１が設けられ、該保持部１１上に電
子銃５が固定されている。

上述のような構成の装置において、電子銃５から放出さ
れた電子線を加速管１内を通して集束レンズ１７に入射
させるためには、電子銃５の機械的軸合わせ調整が行わ
れる。

ところで、加速電圧が１００ＯＫＶにも及ぶ超高圧電子
顕微鏡では前記加速管の長さが２メートルにもなる。そ
のため、電子銃の機械的な軸合わせが正確に行われなけ
れば、電子銃から放出された電子線は加速管壁に衝突す
るなどして、電気的に軸合わせを行なうため設けられた
偏向コイル１６にも十分入射させることができない。そ
のため、電子銃５の機械的な軸合わせ調整は特に重要な
ものとなっている。

この電子銃５の機械的な軸合わせ調整は、ベース４と上
部支持盤８の間に渡した絶縁棒１２ａをモータ１３ａに
より駆動して、歯車等の組み合わせにより絶縁棒の回転
をアーム９の平行移動や上下移動に変換する軸合わせ機
構１４Ｘを動作させ、アーム９により電子銃５を平行移
動させたり、傾斜させたりして行なうようにしている。

また、ビーム電流を所望の値に変化させたり、ビーム電
流の安定化制御を行う場合には、ベース４と上部支持盤
８の間に渡した絶縁棒１２ｂをモータ１３ｂにより移動
して、可変抵抗駆動機構１４Ｂを駆動することによりバ
イアス抵抗日を変えてビーム電流の調整を行なうように
している。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したような構成の装置において、絶縁棒１２ａ及び
１２ｂはベース４と上部支持盤８の間に設けられている
ため、該絶縁棒の両端には接地電位とウェネルト電位が
与えられている。このように高電圧を絶縁棒の両端で支
持した場合、周辺の電位分布が不安定となり、該絶縁棒
に沿って放電（沿面放電）が発生し、装置内の部品が損
傷したり汚染されたりすることが問題となっている。ま
た、このような放電により、傷んだ部品を清掃。

交換したりする作業が頻繁に発生することにより電子顕
微鏡像観察に支障を来たすことが問題となっている。

更に、超高圧電子顕微鏡では絶縁棒１２ａ、１２ｂの長
さが２メ一トル程度になるため、モータ１３ａ、１３ｂ
により該絶縁棒を回転させて、歯車等の組み合わせによ
る軸合わせ機構１４Ｘや可変抵抗駆動機構１４Ｂを駆動
させるには、大きなトルクを有するモーターを用いる必
要がある。このように大トルクを発生することのできる
モーターは形状が大きく、該モーターをベース上に配置
した場合に大きなスペースを必要とする。また、絶縁棒
の径は回転による捩れに強い構造にするため、太くする
必要があり、該絶縁棒の径が大きくなることにより、装
置全体が大形化してしまうことが問題とされている。

本発明は、上記問題点を考慮し、電子銃の調整機構を備
えた電子顕微鏡に用いて好適な荷電粒子線装置を提供す
ることを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、荷電粒子線を加速するための電極が積み重ね
られた多段加速管と、該加速管上部に配置された荷電粒
子線源と、前記多段加速管の周囲に設けられ高電圧を発
生または検出するための構成部品が積み重ねられた積層
体と、前記荷電粒子線源を調整するための高電圧部に設
けられた機構を備えた荷電粒子線装置において、前記調
整機構を駆動するため前記積層体の高電圧部に設けられ
た駆動機構と、前記積層体の軸に沿って積層体を貫通す
る絶縁物製光伝送部材を備え、低電圧部から該光伝送部
材を介して前記駆動機構を制御するための光信号を前記
駆動機構に供給し、該駆動機構を動作させるようにした
ことを特徴とする。

［作用］ 本発明は、調整機構を駆動するための前記積層体の高電
圧部に設けられた駆動機構と、前記積層体の軸に沿って
積層体を貫通する絶縁物製光伝送部材を備え、低電圧部
から該光伝送部材を介して前記駆動機構を制御するため
の光信号を前記駆動機構に供給し、該駆動機構を動作さ
せる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例を説明するための装置構成図であ
る。第１図において第２図と同一の構成要素には同一番
号を付すと共に説明を省略する。

第１図に示す実施例が従来例と異なるのは、高電圧を発
生または検出するための構成部品が積み重ねられた積層
体の軸に添って該積層体を貫通する絶縁物製の光伝送部
材を設けた点と、該積層体の高電圧部に軸合わせ機構及
び可変抵抗に係合する可変抵抗駆動機構を設け、低電圧
部から該光伝送部材を介して前記駆動機構を制御するた
めの光信号を前記駆動機構に供給して該駆動機構を動作
させるようにした点である。

第１図において２１は高電圧検出用分圧カラム、２２は
高電圧安定度モニター用分圧カラム、２３は分割抵抗、
２４はコンデンサ、２５はコロナシールド、２６は光伝
送部材、２７は制御信号発生回路、２８は駆動機構制御
回路、２９は電源、３０は電力伝送トランス（絶縁トラ
ンス）である。

多段加速管１の周囲に設けられた高電圧検出用分圧カラ
ム２１及び高電圧安定度モニター用分圧カラム２２は、
それぞれ、分割抵抗２３とコンデンサ２４を並列接続し
た回路をコロナシールド２５を介して複数個積層して直
列接続したカラムである。該カラム２１及び２２にはコ
ロナシールド２５中心を貫通するように光伝送部材２６
ａ、２６ｂが設けられている。該光伝送部材のベース４
側端部（低圧側端部）は制御信号発生回路２７に接続さ
れ、該光伝送部材の上部支持盤８側端部（高圧側端部）
は駆動機構制御回路２８に接続されている。

制御信号発生回路２７は電子銃軸合わせ調整やビーム電
流調整などの必要に応じて光信号例えば、パルス幅変調
を伴なう光信号を発生し、該信号を光伝送部材２６（例
えば光ファイバー）を介して駆動機構制御回路２８ａ、
２８ｂに伝送する。

ところで、該駆動機構制御回路２８にモーター駆動用及
び制御回路用の電力を供給するため、ベース４側（低圧
側）に電源２９が設けられている。

該電源２９の出力電圧は、インバーター等により例えば
２０ＫＨｚ程度の矩形波として出力され、該出力電圧は
カラム内の積層体間に設けられた電力伝送トランス３０
を介して駆動機構制御回路２８に供給され、該回路内で
適宜整流された上でモーター駆動用及び制御回路用電圧
源として使用される。

前記駆動機構制御回路２８ａ、２８ｂは前記制御信号発
生回路２７からの光信号に基づいて、カラムの高圧部に
設けられたモーター１３ａ、１３ｂを駆動するためのモ
ーター制御信号を発生する。

そして、モーター１３ａ、１３ｂは該制御信号に基づい
て軸合わせ機構１４Ｘや抵抗制御機構１４Ｂを駆動して
、電子銃の調整を行なう。

このように、分圧カラム内に光伝送部材を通すことによ
り、光伝送部材の周囲の電位分布が安定するため、該光
電動部材に沿う放電は発生し難くなる。

尚、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、本発
明は変形して実施することができる。

例えば、上述した実施例においては高電圧検出用分圧カ
ラム２１及び高電圧安定度モニター用分圧カラム２２を
貫通する光伝送部材２６を設けたが、その他に直流高電
圧を発生させるだめの構成部品を積層した積層体、例え
ばコンデンサとダイオードの組合わせによるコツククロ
フトウオルトン回路の昇圧カラムを貫通する光伝送部材
を設けてもよい。また、上述した実施例においては各カ
ラム毎に１本（１回路分）の光伝送部材を通すようにし
たが、カラムを貫通する光伝送部材は１カラムに数回路
分設けても良い。

また、上述した実施例においては電子銃の調整機構とし
て、軸合わせ機構及び可変抵抗駆動機構を駆動するよう
にしたが、該調整機構は電子銃のコンディショニング等
を行なうために加速管と高電圧電源を接続するスイッチ
をオン・オフするスイッチ駆動機構などでも良い。

更にまた、上述した実施例においては、光伝送部材２６
を光ファイバーとしたが、ライトガイドを用いても良い
。

［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、調整
機構を駆動するための積層体の高電圧部に設けられた駆
動機構と、前記積層体の軸に沿ってｍ屠体を貫通する絶
縁物製光伝送部材を備え、低電圧部から該光伝送部材を
介して前記駆動機構を制御するための光信号を前記駆動
機構に供給し、該駆動機構を動作させるようにしたこと
により、沿面放電の発生し難い荷電粒子線装置を実現す
ることができる。そのため、装置内の部品が放電により
損傷したり汚染されたりずこともなくなるので、電子顕
微鏡像観察を円滑に行なうことができる。また、従来装
置のような駆動機構と調整機構の間を接続する絶縁棒を
排除して、駆動機構で直接、調整機構を駆動するように
しているため、該駆動機構にトルクの小さい小型のモー
タを使用することができる。そのため、装置全体をコン
パクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための装置構成図
、第２図は従来例を説明するための図である。 １：多段加速管　　　　　４：ベース ５：電子銃　　　　　　　６：フイラメント７：ウェネ
ルト　　　　　８：上部支持盤９：アーム　　　　　　
１０：ベローズ１１：電子銃保持部 １３ａ、１３ｂ　：モーター １４Ｘ：軸合わせ機構 １４Ｂ：可変抵抗駆動機構 １５：分割抵抗　　　　　１６：偏向コイル２１：高電
圧検出用分圧カラム ２２：高電圧安定度モニター用分圧カラム２３二分割抵
抗　　　　　２４：コンデンサ２５：コロナシールド　
　２６：光伝送部材２７：制御信号発生回路 ２８：駆動機構制御回路 ２９：電源 ３０：電力伝送トランス Ｂ：バイアス抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 荷電粒子線を加速するための電極が積み重ねられた多段
   加速管と、該加速管上部に配置された荷電粒子線源と、
   前記多段加速管の周囲に設けられ高電圧を発生または検
   出するための構成部品が積み重ねられた積層体と、前記
   荷電粒子線源を調整するための高電圧部に設けられた機
   構を備えた荷電粒子線装置において、前記調整機構を駆
   動するため前記積層体の高電圧部に設けられた駆動機構
   と、前記積層体の軸に沿って積層体を貫通する絶縁物製
   光伝送部材を備え、低電圧部から該光伝送部材を介して
   前記駆動機構を制御するための光信号を前記駆動機構に
   供給し、該駆動機構を動作させるようにしたことを特徴
   とする荷電粒子線装置。