JPH05144400A - 電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 写真撮影に際して像のボケを生じることがな
いようにする。 【構成】 試料１２より電子銃側には偏向コイル１０
が、蛍光板１３側にはシャッター用偏向コイル１１がそ
れぞれ配置されている。写真撮影の際にはまずシャッタ
ー用偏向コイル１１に偏向電流が供給され、図２Ｃの偏
向磁場が発生し、それ伴って電子線は偏向されて光軸Ｏ
から外される。このとき蛍光板１３はダウン状態からア
ップ状態になされ、光軸Ｏから外される（図２Ｂ）。シ
ャッターがオンされてから時間ｔ_S が経過するとシャッ
ターは再びオフの状態に戻され、シャッター用偏向コイ
ル１１による偏向磁場は消滅するが、その直前に偏向コ
イル１０がオンの状態になされ（図２Ｄ）、時間ｔ_B だ
け偏向電流が供給される。電子線はこの偏向コイル１０
の偏向磁場によって光軸Ｏから外され、当該偏向磁場の
消滅と共に光軸Ｏに戻されて露光が開始される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子顕微鏡、特に透過
型電子顕微鏡（ＴＥＭ）において電子顕微鏡像や回折像
を写真撮影する場合に使用するシャッターに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ＴＥＭ
において電子顕微鏡像あるいは回折像を写真撮影する場
合には、まずシャッターを動作させて電子線が蛍光板あ
るいは写真フィルムに照射しないようにした状態で蛍光
板を光軸から外し、次に写真フィルム上に電子線を照射
し、所定の時間露光を行った後に再びシャッターを動作
させ、写真フィルムに電子線が照射しないようにした状
態で写真フィルムの交換やＴＥＭの条件設定等の次の操
作を行うのが通常である。なお、以下電子顕微鏡像と回
折像を総称する場合には単に像と称す。

【０００３】このようなシャッターとしては、金属板を
光軸上に挿入して電子線を遮断する機械式のものと、偏
向コイルにより電子線を光軸から外すようにする電磁偏
向方式のものとの二つに大別されるが、機械式シャッタ
ーにおいては、高速動作が困難である、構造が複雑であ
る、信頼性に欠ける等の問題があった。

【０００４】これに対して電磁偏向方式のシャッター
は、光軸に沿って偏向コイルを配置し、必要に応じて偏
向電流を供給すればよいので構成は簡単であるという利
点を有するものの、磁気ヒステリシスを有するために偏
向磁場が安定するまでに時間がかかり、そのために応答
速度が遅いばかりでなく、像がボケてしまうという問題
があった。

【０００５】具体的には次のようである。シャッター用
偏向コイルは、通常、図３において２で示すように試料
１の位置より蛍光板３側に配置されており、写真撮影の
際には図４Ａに示すようにシャッターがオフの状態から
オンの状態になされ、これによりシャッター用偏向コイ
ル２に偏向電流が供給され、その結果図４Ｃに示すよう
に偏向磁場が発生する。この偏向磁場の発生に伴って電
子線は偏向されて光軸Ｏから外される。このとき蛍光板
３は、図４Ｂに示すように、図３の実線で示すダウン状
態から引き上げられて破線で示すアップ状態になされ、
光軸Ｏから外される。シャッターがオンされてから所定
時間、図４Ａではｔ_S時間が経過するとシャッターは再
びオフの状態に戻されるので、シャッター用偏向コイル
２による偏向磁場は消滅し、その結果電子線は光軸Ｏに
戻り、写真フィルム４に対する露光が開始される。な
お、図４Ａにおいて、時間ｔ_S は通常数秒（3 〜 4 se
c）程度である。

【０００６】そして所定の露光時間、図４Ａではｔ₀ が
経過すると再びシャッターはオンの状態になされ、写真
フィルム４に対する露光が終了する。しかし、シャッタ
ー用偏向コイル２が配置される部分には中間レンズや投
影レンズ等の結像系レンズ（図３には図示せず）も配置
されており、それらの結像系レンズを構成するための磁
性材料のために磁気ヒステリシスが大きく、そのために
シャッター用偏向コイル２による偏向磁場が完全に消滅
するには図４Ｃに示すようにｔ_A 時間を要する。この時
間ｔ_A は0.1sec程度であるが、電子線は光軸Ｏ外からｔ
_A 時間をかけて光軸Ｏに戻ってくることになり、しかも
その間にも露光が行われるから、撮影された像にはボケ
が生じることになるのである。この現象は特に回折像を
写真撮影する場合に顕著であり、回折像では中心のダイ
レクトスポットの明るさが非常に大きいので、図５に示
すように丁度彗星のような尾を引いた像として撮影され
ることになってしまう。なお、図３においては電子銃、
照射系レンズ、結像系レンズ等は省略しているものであ
る。

【０００７】以上の問題に対して、シャッター用偏向コ
イルを試料より電子銃側、図３では試料１の上側に配置
することが考えられ、その場合には試料より電子銃側で
は、蛍光板側に比較すると磁気ヒステリシスも小さく、
従ってシャッター用偏向コイルの偏向磁場の消滅に要す
る時間は図４Ｃに示す時間ｔ_A より小さくなることが期
待でき、しかも電子線は試料より電子銃側で偏向されて
光軸Ｏから外され、再び光軸Ｏ上に戻されることになる
ので、写真撮影した像にボケを生じることはない。しか
し、試料は非常に薄いものであり、しかも電子線が照射
されている部分は非常な高温になっており、従って、図
４Ａに示すように時間ｔ_S 、即ち数秒だけ試料に電子線
が照射しないようにすると、電子線が照射されていた部
分は急激に冷えて収縮、変形し、いわゆる試料のドリフ
トが生じてしまうという問題がある。

【０００８】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、写真撮影に際して像のボケを生じることがなく、
且つ試料のドリフトを発生することのないシャッターを
備える電子顕微鏡を提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【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は、試料位置より蛍光板側に
配置されたシャッター用偏向コイルと、試料位置より電
子銃側に配置された偏向コイルとを備える電子顕微鏡に
おいて、前記シャッター用偏向コイルに偏向電流を供給
してシャッター機能を動作させ、その後所定時間を経過
したときに前記偏向電流の供給を停止して写真撮影のた
めの露光を開始するにあたり、シャッター用偏向コイル
に前記偏向電流の供給を停止した際に磁気ヒステリシス
に基づいて生じる偏向磁場の変化の応答遅れの時間に相
当する時間は電子線が写真フィルムに照射しないように
するために前記試料位置より電子銃側に配置された偏向
コイルに偏向電流を供給することを特徴とする。

【００１０】

【作用】試料より蛍光板側にはシャッター用偏向コイル
が、電子銃側には偏向コイルがそれぞれ配置されてい
る。そして、写真撮影の際にはシャッター用偏向コイル
に偏向電流を供給してシャッター機能を動作させ、その
後所定時間を経過したときに偏向電流の供給を停止して
写真撮影のための露光を開始するが、少なくとも前記偏
向電流の供給が停止され、偏向磁場が消滅するまでの間
の時間は前記偏向コイルに偏向電流が供給される。これ
によって、電子線は光軸からはずされるので、シャッタ
ー用偏向コイルに前記偏向電流の供給を停止した際に磁
気ヒステリシスに基づいて生じる偏向磁場の変化の応答
遅れの時間に相当する時間を写真フィルムに対する露光
時間から除くことができるので、ボケのない写真を得る
ことができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
図１は本発明に係る電子顕微鏡の一実施例の構成を示す
図であり、図中、１０は偏向コイル、１１はシャッター
用偏向コイル、１２は試料、１３は蛍光板、１４は写真
フィルム、Ｏは光軸を示す。なお、図１においては電子
銃、照射系レンズ、結像系レンズ等は省略する。

【００１２】図１において、偏向コイル１０は試料１２
より電子銃側に配置されている。この偏向コイル１０
は、本発明のために新たに設けてもよいことは勿論であ
るが、アラインメントコイル等従来電子線を偏向するた
めに配置されているコイルであってもよい。シャッター
用偏向コイル１１は従来用いられている電磁偏向方式の
シャッターであり、試料１２より蛍光板１３側に配置さ
れている。

【００１３】次に、図１の構成における写真撮影時の動
作を図２を参照して説明する。写真撮影の際には図２Ａ
に示すようにシャッターがオフの状態からオンの状態に
なされ、これによりシャッター用偏向コイル１１に偏向
電流が供給され、その結果図２Ｃに示すように偏向磁場
が発生する。この偏向磁場の発生に伴って電子線は偏向
されて光軸Ｏから外される。このとき蛍光板１３は、図
２Ｂに示すようにダウン状態からアップ状態になされ、
光軸Ｏから外される。シャッターがオンされてから所定
時間ｔ_S が経過するとシャッターは再びオフの状態に戻
されるので、シャッター用偏向コイル１１による偏向磁
場は消滅するが、その直前に図２Ｄに示すように偏向コ
イル１０がオンの状態になされ、所定時間ｔ_B だけ偏向
電流が供給される。

【００１４】そして、電子線はこの偏向コイル１０の偏
向磁場によって光軸Ｏから外され、当該偏向磁場の消滅
と共に光軸Ｏに戻されて写真フィルム１４に対する露光
が開始される。ここで、上述したように偏向コイル１０
の近傍はシャッター用偏向コイル１１の近傍に比較して
磁性材料が少ないので磁気ヒステリシスが小さく、偏向
磁場の立ち上がり、立ち下がりは図２Ｅに示すように、
シャッター用偏向コイル１１による偏向磁場のそれより
も急峻である。

【００１５】従って、写真フィルム１４に対する露光時
間は、図２Ｄのｔ₁ で示す時間、即ち、偏向コイル１０
がオン状態からオフ状態になされた時点からシャッター
用偏向コイル１１が２回目にオン状態となされる時点ま
での時間となり、これによって図２Ｃのｔ_A で示す従来
ボケの原因となっていた時間範囲を露光時間から除くこ
とができるので、ボケのない写真を得ることができる。
なお、偏向コイル１０による偏向磁場の立ち下がりはシ
ャッター用偏向コイル１１のそれに比較すると急峻では
あるが、実際には偏向コイル１０自体のインダクタンス
や磁気ヒステリシスによって、図２Ｅのｔ_C に示すよう
にある有限時間を必要とするが、当該偏向磁場の消滅時
の応答が多少遅くても試料１２より電子銃側であるの
で、写真フィルム１４上でボケが生じることはないもの
である。また、偏向コイル１０は試料１２より電子銃側
に配置されているので、長い時間電子線を偏向させると
試料にドリフトが生じるが、図２Ｄに示す偏向コイル１
０の動作時間ｔ_B は0.1sec程度であるので、試料１２の
ドリフトは無視できるものである。

【００１６】なお、以上説明した偏向コイル１０のオン
／オフ、シャッター用偏向コイル１１のオン／オフ、蛍
光板１３の上げ下げ等は手動でも行うことも可能である
し、例えばマイクロプロセッサを用いて自動的に行うこ
とも可能であることは当業者に明きらかである。

【００１７】以上、本発明の一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。例えば上記実施例では偏向コイル
１０をオン状態とするタイミングは、シャッター用偏向
コイル１１がオン状態からオフ状態になる直前とした
が、シャッター用偏向コイル１１がオン状態からオフ状
態になるときと一致させてもよいものであり、要するに
偏向コイル１０は、試料のドリフトが無視できる時間範
囲でシャッター用偏向コイル１１による偏向磁場の応答
遅れにより写真にボケが発生する原因となる時間範囲に
動作させればよいものである。

【００１８】

【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、試料より蛍光板側に配置されたシャッター用
偏向コイルと、試料より電子銃側に配置された偏向コイ
ルの二つの偏向コイルを関連させて動作させることによ
ってシャッターとして機能するようにしているので、写
真撮影に際して像のボケを生じることがなく、且つ試料
のドリフトも発生することがないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電子顕微鏡の一実施例の構成を
示す図である。

【図２】 図１に示す構成の動作を説明するための図で
ある。

【図３】 従来のシャッターを説明するための図であ
る。

【図４】 図３に示す構成の動作を説明するための図で
ある。

【図５】 従来のシャッターの問題点を説明するための
図である。

【符号の説明】

１０…偏向コイル、１１…シャッター用偏向コイル、１
２…試料、１３…蛍光板、１４…写真フィルム、Ｏ…光
軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料位置より蛍光板側に配置されたシャ
   ッター用偏向コイルと、試料位置より電子銃側に配置さ
   れた偏向コイルとを備える電子顕微鏡において、前記シ
   ャッター用偏向コイルに偏向電流を供給してシャッター
   機能を動作させ、その後所定時間を経過したときに前記
   偏向電流の供給を停止して写真撮影のための露光を開始
   するにあたり、シャッター用偏向コイルに前記偏向電流
   の供給を停止した際に磁気ヒステリシスに基づいて生じ
   る偏向磁場の変化の応答遅れの時間に相当する時間は電
   子線が写真フィルムに照射しないようにするために前記
   試料位置より電子銃側に配置された偏向コイルに偏向電
   流を供給することを特徴とする電子顕微鏡。