JPH04334858A - 透過型電子顕微鏡の観察モード切り替え方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過型電子顕微鏡（Ｔ
ＥＭ）に係り、特に試料の像を観察する像観察モードと
回折パターンを観察する回折パターン観察モードとの切
り替えに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＥＭにおいては、試料の拡大像（以下
、単に像と称す）を観察する像観察モードと、当該試料
の回折パターンを観察する回折パターン観察モードを備
えている。像観察モード時及び回折パターン観察モード
時の結像系の動作の概略を図３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ＩＬ１　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、１０は対物ミニレンズ（以下
ＯＭと称す）を示す。図３Ａは像観察モード時の結像系
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
。 これが試料の像である。またこのとき、対物絞り４の位
置には試料１の回折パターンが形成される。これが対物
後焦点面である。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
された像はＩＬ１　６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、回折パターンは図中Ｃで示す位置に縮小さ
れて投影されている。

【０００３】図３Ｂは回折パターン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
パターンは、ＩＬ１　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パターンはＩＬ２　７
によりＥで示す位置に投影され、更にＥで示す位置に結
像された回折パターンはＰＬ８により拡大されてスクリ
ーン９上に投影される。このとき像は図中Ｆで示す位置
に縮小されて投影されている。

【０００４】ところで、像観察モードには図４Ａに示す
ように、像を５０〜５０００倍程度の比較的低倍率で観
察するモード（以下これをＬＭＡＧモードと称す）と、
６００　〜　１００万倍程度の高倍率で観察するモード
（以下これをＭＡＧモードと称す）の２種類があり、Ｏ
Ｌは前者では無励磁もしくは弱励磁となされ、後者では
強励磁となされる。また、回折パターン観察モードにも
図４Ｂに示すように、カメラ長を５０〜　８００ｍｍ程
度に比較的短くして分散を小さくした状態で回折パター
ンを観察するモード（以下これをＳＡＤモードと称す）
と、カメラ長を１０００〜２５０００　ｍｍ程度に長く
して分散を大きくして観察するモード（以下これをＨＤ
Ｄモードと称す）の２種類があり、ＯＬは前者では強励
磁となされ、後者では無励磁もしくは弱励磁となされる
。そして通常、ＴＥＭの操作パネルの所定の位置には例
えば図５に示すように、ＭＡＧモードを選択するための
ＭＡＧボタン１１、ＬＭＡＧモードを選択するためのＬ
ＭＡＧボタン１２、ＳＡＤモードを選択するためのＳＡ
Ｄボタン１３、ＨＤＤモードを選択するためのＨＤＤボ
タン１４が設けられており、これらのボタンを押すこと
により、所望の像観察モードあるいは所望の回折パター
ン観察モードを選択することができるようになされてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、回折パター
ンを観察する場合には予め像を観察し、像の中の回折パ
ターンを観察したい箇所を視野制限絞り５で選択して回
折パターン観察モードに設定するのが通常であるが、そ
の際、ＬＭＡＧモードで像を観察しているときにＳＡＤ
モードで回折パターンを観察しようとする場合、及びＭ
ＡＧモードで像を観察しているときにＨＤＤモードで回
折パターンを観察しようとする場合には、視野の対応が
取れなくなるという問題があった。即ち、ＬＭＡＧモー
ドではＯＬ３は無励磁もしくは弱励磁となされるのに対
してＳＡＤモードでは強励磁となされるので、ＬＭＡＧ
モードのときにＳＡＤモードが選択された場合にはＯＬ
３の励磁が大きく変化し、そのために試料１を透過した
電子ビームは細く絞られ、試料１のどの部分の回折パタ
ーンを観察しているか分からなくなるのである。またＭ
ＡＧモードのときにＨＤＤモードが選択された場合には
、ＯＬ３が無励磁もしくは弱励磁になされることによっ
て電子ビームが広がり、この場合にも視野対応がとれな
くなるのである。

【０００６】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、像観察モードから回折パターン観察モードに移行
する際に常に視野対応を良好に保つことができる透過型
電子顕微鏡の観察モード切り替え方式を提供することを
目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上述した問題は
、像観察モードと回折パターン観察モードとが全く独立
に設けられていることに起因している。そのためにＬＭ
ＡＧモードからＳＡＤモードもＨＤＤモードも選択でき
、試料の格子間隔に応じて所望のカメラ長で回折パター
ンを観察することができるものの、上述したように視野
対応がとれなくなることがあるのである。このことはＭ
ＡＧモードについても同様である。

【０００８】さて、像観察モードと回折パターン観察モ
ードにおいて視野対応をとるためにはＯＬの励磁を変化
させなければよい。なぜなら、ＯＬの励磁が変化しなけ
れば電子ビームの収束状態が変化することはなく、回折
パターン観察モード時には像観察モード時と同じ収束状
態で試料の同じ位置に照射しているからである。そこで
、本発明の透過型電子顕微鏡の観察モード切り替え方式
においては、ＬＭＡＧモード、ＭＡＧモードの２種類の
像観察モードのそれぞれに対して専用の回折パターン観
察モードを設け、ＬＭＡＧモードで像を観察していると
きに回折パターン観察モードが選択された場合にはＬＭ
ＡＧモードに対応して設けられている回折パターン観察
モードが選択されるようにし、またＭＡＧモードで像を
観察しているときに回折パターン観察モードが選択され
た場合にはＭＡＧモードに対応して設けられている回折
パターン観察モードが選択されるようにする。そしてこ
のとき、ＯＬの励磁は変化されることなく、像観察モー
ド時の値に保たれるようにする。これによって視野対応
を保つことができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。 図１は本発明に係る透過型電子顕微鏡の観察モード切り
替え方式の一実施例の構成を示す図であり、２０は制御
装置、２１はレンズ条件設定テーブル、２２、２３、２
４、２５、２６はレンズ電流発生回路、２７は回折パタ
ーン観察モードボタン、２８は倍率設定摘み、２９はカ
メラ長設定摘みを示す。なお、図３及び図５と同じもの
については同一の符号を付す。

【００１０】制御装置２０は、選択された像観察モード
または回折パターン観察モードに応じてレンズ条件設定
テーブル２１を参照して各レンズ電流を求めるものであ
る。レンズ条件設定テーブル２１はＬＭＡＧモード、Ｍ
ＡＧモードのそれぞれに対応して、ＯＬ３の励磁電流を
倍率毎に定めるテーブル（以下、ＯＬテーブルと称す）
、ＯＭ１０，ＩＬ１　６，ＩＬ２　７及びＰＬ８の各レ
ンズの励磁電流を倍率毎に定めるテーブル（以下、像テ
ーブルと称す）、そして、各像観察モードに対応して設
けられた回折パターン観察モードにおけるＯＭ１０，Ｉ
Ｌ１　６，ＩＬ２　７及びＰＬ８の各レンズの励磁電流
をカメラ長毎に定めるテーブル（以下、回折テーブルと
称す）で構成されている。その例を図２に示す。なお、
以下、ＬＭＡＧモードに対応して設けられた回折パター
ン観察モードをＮ１Ｄモード、ＭＡＧモードに対応して
設けられた回折パターン観察モードをＮ２Ｄモードと称
する。

【００１１】図２ＡはＬＭＡＧモード用ＯＬテーブル３
０の構造例を示す図であり、倍率毎にＯＬ３の励磁電流
が書き込まれている。倍率は従来と同様に５０〜５００
０倍程度に設定される。但しＬＭＡＧモードにおいては
ＯＬ３は従来と同様に無励磁もしくは弱励磁となされる
ので、当該テーブル３０に書き込まれるＯＬ励磁電流の
値は零、または零でない場合は非常に小さな値となる。

【００１２】図２ＢはＬＭＡＧモード用像テーブル３１
の構造例を示す図であり、ＬＭＡＧモードに設定されて
いる倍率範囲に渡って、所定の倍率ステップ毎にＯＭ１
０，ＩＬ１　６，ＩＬ２　７，ＰＬ８の各レンズの励磁
電流が書き込まれている。図２ＣはＬＭＡＧモード用回
折テーブル３２、即ちＬＭＡＧモードに対応して設けら
れた回折パターン観察モードであるＮ１Ｄモードを達成
するためのテーブルの構造例を示す図であり、所定のカ
メラ長ステップ毎にＯＭ１０，ＩＬ１　６，ＩＬ２　７
，ＰＬ８の各レンズの励磁電流が書き込まれている。Ｎ
１Ｄモードにおいてはカメラ長は５０〜１００００　ｍ
ｍ程度になされる。 図２Ｄ，Ｅ，ＦはそれぞれＭＡＧモード用ＯＬテーブル
３３、ＭＡＧモード用像テーブル３４及びＭＡＧモード
用回折テーブル３５の構造例を示す図であり、それぞれ
ＬＭＡＧ用ＯＬテーブル３０、ＬＭＡＧモード用像テー
ブル３１及びＬＭＡＧモード用回折テーブル３２と同じ
構造を有している。ＭＡＧモードにおける倍率は従来と
同様に　６００〜１００万倍程度になされ、またＭＡＧ
モードに対応して設けられた回折パターン観察モードで
あるＮ２Ｄモードにおいてはカメラ長は５０〜２５００
０　ｍｍ程度になされる。

【００１３】ここで、Ｎ１ＤモードとＮ２Ｄモードにお
いてカメラ長の範囲が重複している部分があることは重
要である。これは後述するように、Ｎ１ＤモードはＬＭ
ＡＧモードからしか移行することができず、またＮ２Ｄ
モードはＭＡＧモードからしか移行することができず、
従ってＮ１ＤモードとＮ２Ｄモードとでカメラ長範囲が
重複していない場合には、ある回折パターンを所定のカ
メラ長Ｌ１　で観察したい場合に像の観察はＬＭＡＧモ
ードまたはＭＡＧモードのいずれか一方でしか観察でき
なくなるからである。これに対して、カメラ長範囲を重
複させることによって、重複している範囲内においては
像の観察はＬＭＡＧモードで行うことも可能であるし、
ＭＡＧモードで行うことも可能となる。

【００１４】さて、図１の構成において、ＬＭＡＧボタ
ン１２が押され、倍率設定摘み２８により倍率が指示さ
れると、制御装置２０はＬＭＡＧモード用ＯＬテーブル
３０を参照して指示された倍率に対応するＯＬ３の励磁
電流を求めてレンズ電流発生回路２２に出力すると共に
、ＬＭＡＧモード用像テーブル３１を参照して指示され
た倍率に対応した各レンズの励磁電流を求め、求めた励
磁電流をそれぞれレンズ電流発生回路２３，２４，２５
，２６に出力する。各レンズ電流発生回路２２〜２６は
制御装置２０から指示された励磁電流を発生して、対応
するレンズのコイルに供給する。これによって指示され
た倍率で試料の像を観察することができる。同様にＭＡ
Ｇボタン１１が押され、倍率設定摘み２８で倍率が指示
された場合には、制御装置２０はＭＡＧモード用ＯＬテ
ーブル３３及びＭＡＧモード用像テーブル３４を参照し
て各レンズの励磁電流を求め、対応するレンズ電流発生
回路２２〜２６に出力する。

【００１５】そして、ＬＭＡＧモードで像を観察してい
る場合に回折パターン観察モードボタン２７が押される
と、制御装置２０はＬＭＡＧモード用回折テーブル３２
の中の予め定められたカメラ長のデータを読み出して、
ＯＭ１０，ＩＬ１　６，ＩＬ２７，ＰＬ８の各レンズの
励磁電流を求め、対応するレンズ電流発生回路２３〜２
６に出力する。このとき、制御装置２０はＯＬ３の励磁
電流は変更せず、回折パターン観察モードボタン２７が
押される直前の励磁電流を保持する。またこのとき制御
装置２０は、回折パターン観察モードボタン２７が押さ
れる直前の倍率をＬＭＡＧ用倍率レジスタに書き込み、
記憶する。なお、最初に読み出されるデータは最小カメ
ラ長のデータでもよいし、最大カメラ長のデータでもよ
いし、中間のカメラ長のデータでもよい。

【００１６】以上のようにしてＬＭＡＧモードに対応し
て設けられた回折パターン観察モードであるＮ１Ｄモー
ドによる回折パターンを観察することができる。そして
その後、オペレータがスクリーン９上の回折パターンを
観察しながらカメラ長設定摘み２９を操作すると、制御
装置２０はＬＭＡＧモード用回折テーブル３２を参照し
て指示されたカメラ長のデータを読み出し、各レンズの
励磁電流を求める。このときも制御装置２０はＯＬ３の
励磁電流を変更することなく前の状態を保持し続ける。 以上のようにＬＭＡＧモードからＮ１Ｄモードに移行す
るときにＯＬ３の励磁電流は変更されないので、視野対
応を保持した状態で所望のカメラ長で回折パターンを観
察することができる。

【００１７】ＭＡＧモードで像を観察しているときに回
折パターン観察モードボタン２７が押された場合には、
制御装置２０はＭＡＧモード用回折テーブル３５の中の
予め定められたカメラ長のデータを読み出して、ＯＭ１
０，ＩＬ１６，ＩＬ２　７，ＰＬ８の各レンズの励磁電
流を求め、対応するレンズ電流発生回路２３〜２６に出
力する。このときにも制御装置２０はＯＬ３の励磁電流
を変更せず、回折パターン観察モードボタン２７が押さ
れる直前の励磁電流を保持する。またこのとき制御装置
２０は、回折パターン観察モードボタン２７が押される
直前の倍率をＭＡＧ用倍率レジスタに書き込み、記憶す
る。

【００１８】これによりＭＡＧモードに対応して設けら
れた回折パターン観察モードであるＮ２Ｄモードによる
回折パターンを観察することができる。その後のカメラ
長の設定に関してはＮ１Ｄモードと同様にカメラ長設定
摘み２９を操作することにより行うことができる。以上
のような動作が行われることによって、ＭＡＧモードか
らＮ２Ｄモードに移行するときにおいてもＯＬ３の励磁
電流は変更されないので、視野対応を保持した状態で所
望のカメラ長で回折パターンを観察することができる。

【００１９】ここで、Ｎ１Ｄモード及びＮ２Ｄモード時
におけるＯＭ１０の励磁電流について付言すると次のよ
うである。Ｎ１ＤモードにおいてはＯＬ３は無励磁もし
くは弱励磁となされるから、ＯＭ１０を無励磁とした場
合にはカメラ長が長くなり、上記のカメラ長を越えてし
まうことになる。そこで、Ｎ１ＤモードにおいてはＯＭ
１０には所定の励磁電流を与え、回折パターンを一旦縮
小することによりカメラ長を上記の範囲内に納まるよう
にする。従って、ＬＭＡＧモード用回折テーブル３２の
各カメラ長データのＯＭ１０の欄には上記の事項が達成
できる励磁電流値が書き込まれている。

【００２０】これに対して、Ｎ２ＤモードにおいてはＯ
Ｌ３は強励磁となされるから、カメラ長が比較的短い範
囲ではＯＭ１０を無励磁としてよいが、ＯＭ１０を無励
磁の状態に保つとカメラ長を長くすることができないの
で、上記のカメラ長範囲を達成することができない。そ
こで、あるカメラ長以上の範囲ではＯＭ１０に所定の励
磁電流を供給し、ＯＭ１０のレンズ作用によって対物絞
り４の位置に形成されている回折パターンを視野制限絞
り５の近傍に結像させ、その回折パターンをＩＬ１　６
以下のレンズによってスクリーン９上に拡大投影させる
ことにより、長いカメラ長を達成するようにする。従っ
て、ＭＡＧモード用回折テーブル３５の各カメラ長のデ
ータのＯＭ１０の欄には上記の事項が達成できる励磁電
流値が書き込まれている。

【００２１】回折パターン観察モードから像観察モード
に戻る場合には、ＬＭＡＧモードもＭＡＧモードも可能
である。即ち、Ｎ１Ｄモードで回折パターンを観察して
いるときにＬＭＡＧボタン１２が押された場合には、制
御装置２０はＬＭＡＧ用倍率レジスタに記憶されている
倍率を読み出して、ＬＭＡＧモード用像テーブル３１か
ら当該倍率に対応する各レンズの励磁電流を求める。こ
のときには制御装置２０はＯＬ３の励磁電流を変化させ
ず、そのままの励磁電流を保持し続ける。なぜなら、Ｎ
１Ｄモードの直前はＬＭＡＧモードであり、倍率もＮ１
Ｄモードに移行する直前の値が設定されるからである。 従ってこの場合には直前の回折パターンとの視野対応は
保たれる。

【００２２】また、Ｎ１Ｄモードで回折パターンを観察
しているときにＭＡＧボタン１１が押された場合には、
制御装置２０はＭＡＧ用倍率レジスタに記憶されている
倍率を読み出して、ＭＡＧモード用ＯＬテーブル３３及
びＭＡＧモード用像テーブル３４を参照して当該倍率に
対応する各レンズの励磁電流を求め、対応するレンズ電
流発生回路２２〜２６に出力する。この場合にはＯＬ３
の励磁電流が変化するので、視野対応は維持できなくな
るが、このようなことを許容するのは、像観察モードか
ら回折パターン観察モードに移行する場合には視野対応
は非常に重要であるが、その逆に回折パターン観察モー
ドから像観察モードに移行する場合には視野対応はとれ
ていなくてもよいからである。

【００２３】Ｎ２Ｄモードで回折パターンを観察してい
るときにＭＡＧボタン１１またはＬＭＡＧボタン１２が
押された場合にも同様な動作が行われる。そして、ＭＡ
Ｇボタン１１が押された場合には視野対応は保たれるが
、ＬＭＡＧボタン１２が押された場合には視野対応は保
たれなくなる。

【００２４】以上、本発明の実施例について説明したが
、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々
の変形が可能である。例えば図１では中間レンズは２個
用いているが、３個以上用いることができることは明ら
かである。

【００２５】

【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、像観察モードから回折パターン観察モードに
移行する場合にはＯＬの励磁電流は変化しないので、視
野対応を完全に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例の構成を示す図である。

【図２】　　レンズ条件設定テーブルの構造例を示す図
である。

【図３】　　像観察モード時及び回折パターン観察モー
ド時の結像系の動作を説明するための図である。

【図４】　　像観察モード及び回折パターン観察モード
の特性を示す図である。

【図５】　　従来のＴＥＭの操作パネルに配置されてい
るボタンを示す図である。

【符号の説明】

１…試料、２…電子ビーム、３…対物レンズ（ＯＬ）、
４…対物絞り、５…視野制限絞り、６…第１中間レンズ
（ＩＬ１　）、７…第２中間レンズ（ＩＬ２　）、８…
投影レンズ（ＰＬ）、９…スクリーン、１０…対物ミニ
レンズ（ＯＭ）、２０…制御装置、２１…レンズ条件設
定テーブル、２２、２３、２４、２５、２６…レンズ電
流発生回路、２７…回折パターン観察モードボタン、２
８…倍率設定摘み、２９…カメラ長設定摘み。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　試料の像を観察する像観察モードと、
   回折パターンを観察する回折パターン観察モードとを備
   える透過型電子顕微鏡において、前記像観察モードには
   対物レンズを無励磁もしくは弱励磁として像を観察する
   第１の像観察モードと、対物レンズを強励磁として像を
   観察する第２の像観察モードを備え、且つ前記第１及び
   第２の像観察モードに対応してそれぞれ第１及び第２の
   回折パターン観察モードが設定されてなり、前記第１ま
   たは第２の像観察モードから回折パターン観察モードが
   選択された場合にはそれぞれ対物レンズの励磁を変化さ
   せることなく前記第１または第２の回折パターン観察モ
   ードが選択されることを特徴とする透過型電子顕微鏡の
   観察モード切り替え方式。