JPH03165441A

JPH03165441A - 電子顕微鏡のレンズ装置

Info

Publication number: JPH03165441A
Application number: JP1303570A
Authority: JP
Inventors: Katsushige Tsuno; 勝重津野
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1989-11-22
Publication date: 1991-07-17
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JP2561739B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は、試料の電子顕微鏡像と回折像を観察可能な電
子顕微鏡に係り、特に、そのレンズの構成に関するもの
である。

［従来の技術］透過型電子顕微鏡においては、試料の拡大像（以下、電
子顕微鏡像と称す）を観察できるばかりでなく、当該試
料の回折像を観察することができる。電子顕微鏡像およ
び回折像を得る場合の結像系の動作の概略を第２図に示
す。なお、図中、１は試料、２は電子ビーム、３は対物
レンズ（以下、ＯＬと称す）、４は対物絞り、５は視野
制限絞り、６は第１中間レンズ（以下、ＩＬＩ　と称す
）、７は第２中間レンズ（以下、ＩＬ２と称す）、８は
投影レンズ（以下、ＰＬと称す）、９はスクリーンを示
す。

第２図（ａ）は電子顕微鏡像を得る場合の結像系レンズ
の動作を示す図であり、試料１を透過した電子ビーム２
はＯＬ３により視野制限絞り５の位置に結像する。これ
が電子顕微鏡像である。また、このとき、対物絞り４の
位置には試料１の回折像が形成される。これが対物後焦
点面であり、即ち、対物絞り４は対物後焦点面に配置さ
れているものである。視野制限絞り５の位置に結像され
た電子顕微鏡像はＩＬＩＥｉによりＡで示す位置に投影
され、Ａで示す位置に結像された電子顕微鏡像はＩＬ２
７によりＢで示す位置に投影され、更に、Ｂで示す位置
に結像された電子顕微鏡像はＰＬ８により拡大されてス
クリーン９上に投影される。このとき、回折像は図中、
Ｃで示す位置に縮小されて投影されている。

第２図（ｂ）は回折像を得る場合の結像系の動作を示す
図であり、対物絞り４上に形成された回折像は、ＩＬＩ
６によりＤで示す位置に投影され、Ｄで示す位置に結像
された回折像はＩＬ２７によりＥで示す位置に投影され
、更に、Ｅで示す位置に結像された回折像はＰＬ８によ
り拡大されてスクリーン９上に投影される。このとき、
電子顕微鏡像は図中、Ｆで示す位置に縮小されて投影さ
れている。

［発明が解決しようとする課題］以上のようにして電子顕微鏡像および回折像の観察を行
うことができるのであるが、しかしながら、電子顕微鏡
像を得る場合と、回折像を得る場合とでは、ＩＬ１６、
ＩＬ２７およびＰＬ８の励磁条件が異なるために、電子
顕微鏡像の回転角度と回折像の回転角度とに差が生じ、
それぞれの像の向きが異なってしまうという問題があっ
た。即ち、電子顕微鏡像を得る場合には、ＩＬＩＥ３の
物面は試料１そのものであるのに対して、回折像を得る
場合には対物絞り４の位置に結像している回折像である
ために、両者においてＩＬ１ｆ３から物面までの距離が
異なることになり、そのために、ＩＬ１６、ＩＬ２７お
よびＰＬ８の励磁の強さを変えて焦点距離を変化させる
必要がある。その一方、像の回転角度は各レンズにおけ
る励磁の強さ、即ちアンペア−ターンの総和で決定され
ることが知られている。従って、上述したように、電子
顕微鏡像を得る場合と回折像を得る場合とで励磁の強さ
が異なる場合には、アンベアーターンの総和が異なり、
その結果電子顕微鏡像と回折像の回転角度に差が生じる
ことになるのである。

以上の現象は、特に試料として結晶性の試料等を取り扱
う場合には問題となる。結晶性の試料を取り扱う場合に
は、電子顕微鏡像と回折像とを頻繁に切り換えて比較す
ることが行われるが、電子顕微鏡像の向きと回折像の向
きが異なっている場合には、オペレータは像の切り換え
の度に注目している箇所がどの位置であるのかを経験に
基づいて判断しなければならず、熟練を要するばかりで
なく、時間がかかるものであった。

以上の事情は結像レンズ系の段数を増やしても基本的に
は変化しないものであり、近年、電子顕微鏡の多くは、
倍率を変化させても像が回転しないような結像レンズ系
の電流値の組合せが見い出されており、電子顕微鏡を用
いた仕事において、像が回転するという事実を問題視す
る必要がない状況になりつつあるにも拘らず、電子顕微
鏡像と回折像との間の向きの違いに関しては解決されな
い問題として残っていた。

これに対して、ＯＬ３の内部に対物ミニレンズ（以下、
ＯＭと称す）を設けることが行われている。その構成を
第３図に示す。第３図（ａ）に示すように、ＯＬ３はＯ
Ｌジョーク１にＯＬコイル１２が巻回された構成となさ
れ、ＯＬ３で取り囲まれた空間の所定の位置には、０Ｍ
ヨーク１４と０Ｍコイル１５とで構成される０Ｍ１３が
設けられている。なお、図中０は光軸を示し、また、対
物絞りは省略されている。

そして、該０Ｍ１３に所定の励磁電流を供給することに
よって、第３図（ｂ）に示すように、対物絞り４の位置
に形成されている回折像を対物絞り５の位置、即ち通常
は電子顕微鏡像が形成される位置に投影することができ
る。従って、この場合には、ＩＬ１６の物面は電子顕微
鏡像を得るときと、回折像を得るときとで同じ位置にあ
ることになり、Ｉ　Ｌ１２、Ｉ　Ｌ２７およびＰＬ８の
励磁条件は同じでよいことになる。

しかしながら、０Ｍ１３を設けた場合においても、電子
顕微鏡像と回折像の向きが異なるという問題点は依然と
して解決されていないものである。

なぜなら、確かにＩ　Ｌ１６、Ｉ　Ｌ２７およびＰＬ８
の励磁条件は同じであるからこの部分での回転角度に差
が生じることはないが、０Ｍ１３によって形成される磁
場の分布は第３図（Ｃ）に示すようであるから、回折像
を得る場合のアンペア−ターンの総和は、電子顕微鏡像
を得る場合に比較して、第３図（Ｃ）の１６で示す０Ｍ
１３を励磁するためのアンペア−ターンの分だけ多くな
るので、それに応じて回折像は電子顕微鏡像より太き（
回転してしまうからである。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、電子顕
微鏡像を得る場合と、回折像を得る場合とで像の回転角
度に差がなく、従って電子顕微鏡像の向きと回折像の向
きを一致させることができる電子顕微鏡のレンズ装置を
提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］上記の目的を達成するために、本発明の電子顕微鏡のレ
ンズ装置は、対物レンズと中間レンズとの間に、対物後
焦点面上の回折像を電子顕微鏡像と同じ位置に結像させ
るためのレンズを配置した電子顕微鏡のレンズ装置にお
いて、前記レンズは２つのコイルと３つの磁極を存する
２コイル３磁極型レンズで構成され、前記二つのコイル
には大きさが等しく互いに逆向きの磁場が生成される電
流が供給されることを特徴とする。

［作用および発明の効果］本発明においては、ｏＭとして、２コイル３磁極型レン
ズを用い、これらの二つのコイルに流す電流の大きさを
常に等しく、それぞれのコイルにより生成される磁場の
極性が互いに反対になるようにし、且つ、該ＯＭによっ
て、対物後焦点面上に形成された回折像を視野制限絞り
上に投影するようにしたので、通常の電子顕微鏡像を得
るための拡大レンズ系の電流値の組合せにおいて回折像
を得ることができ、カメラ長は倍率の変化によって変え
ることができる。また、ＯＭは像の回転を生じさせない
ので、電子顕微鏡像と回折像との間で向きの違いを生ず
ることがない。

従って、本発明に係る電子顕微鏡のレンズ装置を、倍率
を変えても像の回転が生じないようにした結像レンズ系
に適用すれば、全ての倍率において電子顕微鏡像と回折
像との間で向きの違いを生じないようにすることができ
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レンズ装置の一実施
例を示す図であり、第１図（ａ）に示すように、ＯＬ３
で取り囲まれた空間の所定の位置には０Ｍ２０が設けら
れる点では第３図（ａ）に示す従来のものと同様である
が、０Ｍ２０の構成は第３図（ａ）に示すものと異なっ
ている。なお、図中Ｏは光軸を示し、また、対物絞りは
省略されている。

第１図（ｂ）は第１図（ａ）の０Ｍ２０の構成を示す拡
大図であるが、該０Ｍ２０は、第１磁極２１、第２＠極
２２および第３磁極２３の３つの磁極と、第１磁極２１
と第２磁極２２との間に巻回された第１コイル２４およ
び第２磁極２２と第３磁極２３との間に巻回された第２
コイル２５とで構成される、いわゆる２コイル３１ｉｆ
ｆ極型レンズとなされている。そして、第１コイル２４
および第２コイル２５には、第３図（ｂ）に示すと同様
に、対物絞り４の位置に形成された回折像を視野制限絞
り５の位置に投影できるだけの励６１１ｉ流が供給され
るようになされるが、第１コイル２４に供給される励磁
電流と、第２コイル２５に供給される励磁電流とは、大
きさが等しく、電流の方向は反対となされる。従って、
第１コイル２４により形成される磁場２４Ｂと第２コイ
ル２５により形成される磁場２５Ｂは、第１図（Ｃ）に
示すように、光軸Ｏに沿って互いに逆向きとなる。

従って、当該０Ｍ２０におけるアンペア−ターンの総和
は零となるので、０Ｍ２０の部分において像の回転は生
じないことになる。そして、当該０Ｍ２０により対物絞
り４の位置に形成された回折像は視野制限絞り５の位置
に投影されるのであるから、上述したと同様に、電子顕
微鏡像を得る場合と回折像を得る場合とで結像系レンズ
の励磁条件は同一でよいことになり、結像系レンズの部
分での像の回転角度は同じになるから、結局、電子顕微
鏡像の向きと回折像の向きは一致することになる。そし
て、このことは倍率掲るいはカメラ長に依存しない。つ
まり、倍率あるいはカメラ長を変更すると電子顕微鏡像
の回転角度は変化するが、回折像も同じ角度だけ回転す
るので、電子顕微鏡像と回折像の向きは一致するのであ
る。

以上のように本発明によれば、電子顕微鏡像の向きと回
折像の向きは常に一致しているので、電子顕微鏡像と回
折像の比較を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子顕微鏡のレンズ装置の一実施
例の構成を示す図、第２図は結像系レンズの動作を説明
するための図、第３図は従来の対物ミニレンズの動作を
説明するための図である。１・・・試料、２・・・電子ビーム、３・・・対物レン
ズ、４・・・対物絞り、５・・・視野制限絞り、θ・・
・第１中間レンズ、７・・・第２中間レンズ、８・・・
投影レンズ（以下、ＰＬと称す）、９・・・スクリーン
、２０・・・対物ミニレンズ。２１・・・第１磁極、２
２・・・第２磁極、２３・・・第３磁極、２４・・・第
１コイル、２５・・・第２コイル。出　　願　　人　日本電子株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対物レンズと中間レンズとの間に、対物後焦点面
上の回折像を電子顕微鏡像と同じ位置に結像させるため
のレンズを配置した電子顕微鏡のレンズ装置において、
前記レンズは２つのコイルと３つの磁極を有する２コイ
ル３磁極型レンズで構成され、前記二つのコイルには大
きさが等しく互いに逆向きの磁場が生成される電流が供
給されることを特徴とする電子顕微鏡のレンズ装置。