JPH0354426B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電子顕微鏡等に使用される磁界型電子
レンズの改良に関する。 電子顕微鏡に使用される磁界型電子レンズには
極めて高い安定度が要求されるため、従来より第
１図に示す電流安定化回路が用いられてきた。図
中、１はレンズコイル、２は真空管又はトランジ
スタからなる電流制御素子、３は定電圧電源、４
は誤差増幅器、５は電流検出のための基準抵抗
器、６は基準電圧源である。このような負帰還構
成の安定化回路においてレンズコイル１に流れる
励磁電流の値を変化させるには基準抵抗器５の抵
抗値を変化させるか、又は基準電圧源６の電圧値
を変化させて行う。しかしながら、電子顕微鏡の
結像レンズ系に使用されるレンズ電源のようにレ
ンズコイル負荷に供給する電流値の可変範囲を広
くしなければならない場合には、レンズ電源回路
のトランジスタ化に大きな障害が生じる。即ち、
電流制御素子２としてトランジスタを用いると耐
電圧と電力容量の問題が生じ、レンズコイル１の
両端に印加できる最も適当な電圧は50〜100V程
度となり、この範囲で必要とする最大励磁強度Ｊ
が得られるようにレンズコイルを設計すると真空
管を用いた場合と比較してコイル線材の直径を２
倍程度にしなければならなくなることが多い。こ
のように太い線径例えば１〜２mm程度の線材によ
つてコイルを形成しようとすると捲線加工に大き
な力が必要となつて面倒であるだけでなく、コイ
ル断面に占める線材の断面積に対する隙間面積の
割合が大きくなり、スペース・ロスが大きくなり
レンズが大型化する欠点がある。又、最大励磁強
度Ｊよりも大幅に弱い励磁強度で使用するために
レンズコイル供給する電流Ｉを弱くすると、電流
制御素子としてのトランジスタに消費される電力
が増大して許容値を越えてしまう虞れが生じ多数
のトランジスタの並列接続が必要であつた。 本発明は、このような問題を解決し、製作が容
易でレンズ電源に要求される条件の緩かなレンズ
コイルの供給を目的とするもので、その装置は同
一巻数を有する複数のコイルを単一の磁気回路を
形成するように配置し、各コイルが互いにレンズ
電源に対して並列接続されるように構成したこと
を特徴とするものである。 第２図は、本発明の一実施例装置の構造を示す
断面図である。図中、７は電子レンズ光軸を示
し、該光軸に対称にレンズヨーク８が配置され、
レンズヨーク内部には２組のレンズコイル９，１
０が収納されている。各レンズコイル間にはその
内部に冷却水通路を有する非磁性体のリング状ス
ペーサ１１が設けられており、各レンズコイル
９，１０を夫々別個に又は同時に励磁することに
よりレンズヨーク８内には矢印１２で示す単一の
磁気回路に沿つて磁束が流れ、レンズキヤツプ１
３にレンズ磁場を形成する。各コイル９，１０の
巻数は同一で、同一材質（例えば銅）、同一線径
の線材を用いてあり、その安定化電源１４の出力
端子との接続は第３図に示す如く互いに並列に接
続され一方のレンズコイル１０と電源１４の間に
は接続用スイツチ１５が設けられている。 今、最大励磁電流Ｉを線径r₁（mm）で巻数Ｎの
単一のレンズコイルに流すことによつて最大励磁
強度Ｊが得られるときに、本発明に従つて同一巻
数Ｎの２つのレンズコイルを並列接続して同じ励
磁電流Ｉで同じ励磁強度Ｊを得ようとすると、そ
の線径r₂（mm）は関係式π（r₁）²＝２・π（r₂）²から
r₂＝0.707r₁となる。このように２つのレンズコイ
ルを並列に接続して使用する場合と、単一の太い
線材でレンズコイルを製作した場合では電気回路
的には全く同一であるが、レンズコイルの線径を
約0.7倍にすることができる。これにより、捲線
加工、レンズケースの設計等がやりやすくなり装
置の小形化を図るには有利である。 次に最大励磁強度Ｊを1/2Ｊに弱めるためコイ
ル電流を1/2Ｉにすると、単一の太いレンズコイ
ルを用いた従来装置においてはコイル抵抗値Ｒに
変化は生じないたむコイル電圧、コイル電力及び
トランジスタの両端間に印加される電圧Vtは次
の表に示す如く変化する。つまりトランジスタの
両端の電圧が上昇する。これに対して、本発明装
置においては最大励磁強度Ｊのときには接続用ス
イツチ１５を閉状態として使用するが、励磁電流
を1/2Ｉ以下にしたときには第３図の接続用スイ
ツチ１５を開状態としてレンズコイル９のみを励
磁して使用する。このときのコイル電圧、コイル
電力及びトランジスタ電圧Vtは次の表のように
変化する。

【表】

【表】 この表から、従来装置では励磁強度を1/2にす
ることによつてトランジスタに印加される電圧
Vtが増大するのに対して本発明装置においては
一定に保たれるため、トランジスタで消費される
電力はより少なく抑えられることが分る。逆に本
発明装置においては、レンズコイルの消費電力は
励磁強度を弱めても従来装置程には減少しない
が、通常レンズコイルは熱発生量が最大のときで
も熱平衡が保たれるような冷却手段を有している
ので、むしろ励磁強度によつて熱発生量の変動の
少い方が好ましい。 尚、前述した実施例は本発明の最も単純なもの
であり、実際の装置の設計に際しては、例えば電
源に並列接続されるレンズコイルの数を３つ以上
としたり、夫々のレンズコイルの線材として種々
線径の異なつたものを使用して、これらのレンズ
コイルと電源との間に設けられる接続用スイツチ
の制御によつて並列接続の組み合せを変えるよう
にしてもよい。このような構成によればレンズコ
イルの抵抗値をきめ細く変化させることができる
ため、励磁電流を減少させたときにおける電流制
御素子としてのトランジスタに発生する消費電力
をより少く抑えることが可能となる。又、レンズ
コイルの抵抗値を変化させてもレンズコイルの巻
数Ｎは常に一定に保たれるためレンズ強度即ち起
磁力Ｊは従来装置のようにレンズコイルの電流値
Ｉのみによつて制御される。 以上のように、本発明によれば従来よりも細い
線材を用いてレンズコイルを形成することができ
るので、レンズコイル全体の設計が容易となると
共に、レンズ電流可変に伴つて生じるレンズ電源
の負担を従来よりも軽減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁界型電子レンズに使用される電流安
定化装置の一例を示す略図、第２図及び第３図は
夫々本発明の一実施例を説明するための略図であ
る。 １：レンズコイル、２：電流制御素子、３：定
電圧電源、４：誤差増幅器、５：基準抵抗器、
６：基準電圧源、７：光軸、８：レンズヨーク、
９，１０：レンズコイル、１１：スペーサー、１
２：磁気回路、１３：レンズギヤツプ、１４：レ
ンズ電源、１５：接続用スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同一巻数を有する複数のコイルを単一の磁気
   回路を形成するように配置し、各コイルが互いに
   レンズ電源に対して並列接続されるように構成し
   たことを特徴とする磁界型電子レンズ。