JPH0515029B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、電子顕微鏡による結晶試料観察方法
に関し、更に詳しくは試料照射電子線の加速電圧
変化に伴なう顕微鏡像の変化を抑える観察方法に
関する。

［従来技術］ 電子顕微鏡を用いた結晶試料観察方法には種々
あるが、その一つとして特定方向に回折された電
子線による電子顕微鏡像を観察する方法がある。
第１図は、このような観察における対物レンズの
光軸近傍を表わしたものである。第１図中、対物
レンズ磁極片（図示せず）の間に挿入される結晶
試料１は、光軸２に沿つて平行に入射する電子線
３によつて照射される。結晶試料１で回折された
透過電子線４は、対物レンズ磁場５によつてその
後焦点面６に回折パターンを形成する。後焦点面
６内には、光軸２と直交する方向に移動可能に対
物レンズ絞り板７が挿入されており、光軸方向か
ら眺めた対物レンズ絞り板７と回折パターンの関
係を第２図に表わす。第２図中、破線Ａ，Ｂ及び
Ｃで示すように、対物レンズ絞り板７の絞り穴の
径を切り換えたり、後焦点面内における位置を変
化させることによつて対物レンズ絞り穴が任意の
回折スポツトのみを通過させるように調整した
後、中間レンズ等から構成される結像レンズ系に
導き、蛍光板上に顕微鏡像を結像させる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、この観察中に観察条件の一つである
試料照射電子線の加速電圧を切り換えようとする
と像観察に支障が生じる。即ち、最近の電子顕微
鏡は電子線の加速電圧の変化させた場合には相対
論補正を行なつて、電子線に対する焦点距離が一
定となるように各電子レンズの励磁を自動調整し
ているが、このような自動調整を行なつても、回
折パターンの観察においては電子線の波長変化の
ために結晶試料における回折角θが変化するた
め、第１図に示す対物レンズ絞り板７の位置調整
によつて取込んでいた特定の回折スポツトの位置
が移動してしまい観察条件を一定に保つことがで
きなくなり、再調整を行なうことが必要になる。

本発明は上述した問題を解決し、加速電圧を切
り換えても、対物絞り板の調整をすることなく継
続して特定の回折スポツトに関する電子線を絞り
穴から取り出すことのできる電子顕微鏡による結
晶試料の観察方法を提供することを目的としてい
る。

［問題点を解決するための方法］ そのため本発明は、試料照射電子線の波長をλ
とし、試料照射電子線に対する対物レンズの焦点
距離をｆとするとき、試料照射電子線の加速電圧
の変化に拘わらずｆ・λが一定となるように対物
レンズの励磁を制御すると共に、前記ｆの変更に
より移動した対物レンズの前焦点面に試料を移動
させる電子顕微鏡による結晶試料観察方法を特徴
としている。

［発明の作用］ 第１図中、８は対物レンズによる像面位置を表
をしており、通常この像面位置が変化しないよう
に対物レンズの励磁調整を行なう。今、対物レン
ズの電子線に対する焦点距離をｆ、試料１と対物
レンズ主面の間の距離をａ（この距離は対物レン
ズの焦点距離ｆよりも僅かに長いが通常ｆに等し
いと見做して差支えない。）、対物レンズ主面と像
面の間の距離をｂ、とすると次の(1)式が成り立
つ。

１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ ……(1) 第３図は、回折パターンの形成される後焦点面
６における一つの回折スポツトの光軸２からの距
離Ｒとその回折角2θの関係を示す略図であり、こ
の図に示される関係から、次の第(2)式が成り立
つ。

Ｒ＝2f・tan2θ ……(2) また、試料結晶の面間隔をｄとするとブラツグ
の式から次の第(3)式が成り立つ。

2d・sinθ＝λ ……(3) θ≪１であるので、sinθ＝θ、tan2θ＝2θとな
つて、(2)及び(3)式から次の(4)式が導かれる。

Ｒ＝2f・λ／ｄ ……(4) 回折パターンと対物絞り板の位置関係が電子線
の加速電圧変化によつて変化しないようにするた
めには、(4)式におけるＲの値が一定であることが
必要となる。ところが、格子面間隔ｄは常に一定
であるからＲを一定に保つためには、ｆ・λを一
定に保てばよいことが分かる。

［実施例］ 今、加速電圧をある値から変化させたときの電
子線の波長をλ′とすると、この波長変化に対応し
た焦点距離ｆの値f′が決まる。従つて、このf′に
合わせて対物レンズの励磁強度を調整することが
必要になる。更に、(1)式におけるｆをf′に置き換
えたときのａの値a′を満足するように、試料の挿
入位置を新たな対物レンズの前焦点面に移動させ
る必要がある。なお、焦点距離を変化させること
に伴つて後焦点面が移動するため、対物レンズ絞
り板７も後焦点面の移動に合わせて光軸方向に移
動させることが考えられるが、後焦点面の移動に
よる回折スポツト径の変化は絞り穴の径に対して
小さいので、その影響は無視できる程小さい。従
つて、絞り板７は実用上必ずしも移動させなくて
良い。

以上の説明は原理的なものであるが、実際の装
置に実施するためには、各装置について予めステ
ツプ変化するいくつかの加速電圧値に対してｆ・
λが一定という条件を満足する試料位置と対物レ
ンズ励磁強度を実験によつて求めて記録しておく
とよい。そして、加速電圧の切換の際には、試料
移動機構に組込まれた上下移動機構と対物レンズ
励磁調整手段を操作して、予め記録された試料位
置と対物レンズ強度を記録された値に合わせるよ
うに調整すれば、本発明方法を容易に実施するこ
とができる。

［効果］ 以上のように本発明によれば、加速電圧を切換
えても、光軸と垂直な方向に注目する回折スポツ
トが移動することを抑え得るため、対物絞りの位
置調整を省くことができ、加速電圧を切換えなが
ら結晶性試料を観察する場合の作業性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は対物レンズ近傍における結晶試料と電
子線経路を説明するための略図、第２図は電子線
回折パターンと対物絞り板の関係を示す略図、第
３図は電子線の回折を説明するための略図であ
る。 １：試料、２：光軸、３：試料照射電子線、
４：対物レンズ、５：試料透過電子線、６：後焦
点面、７：対物レンズ絞り板、８：対物レンズ像
面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 試料照射電子線の波長をλとし、試料照射電
   子線に対する対物レンズの焦点距離をｆとすると
   き、試料照射電子線の加速電圧の変化に拘わらず
   ｆ・λが一定となるように対物レンズの励磁を制
   御すると共に、前記ｆの変更により移動した対物
   レンズの前焦点面に試料を移動させることを特徴
   とする電子顕微鏡による結晶試料観察方法。