JPH0654646B2 - 透過電子顕微鏡における対物レンズ - Google Patents
透過電子顕微鏡における対物レンズInfo
- Publication number
- JPH0654646B2 JPH0654646B2 JP63036888A JP3688888A JPH0654646B2 JP H0654646 B2 JPH0654646 B2 JP H0654646B2 JP 63036888 A JP63036888 A JP 63036888A JP 3688888 A JP3688888 A JP 3688888A JP H0654646 B2 JPH0654646 B2 JP H0654646B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pole piece
- magnetic pole
- objective lens
- sample
- diameter
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は透過電子顕微鏡に用いられる対物レンズに関
し、特に高分解能と高コントラストを同時に得ることの
できる対物レンズポールピースの形状に関する。
し、特に高分解能と高コントラストを同時に得ることの
できる対物レンズポールピースの形状に関する。
［従来の技術］ 従来、生物切片などの低倍率像を良好なコントラストで
観測することが可能な透過電子顕微鏡の対物レンズとし
て、特開昭６１−４１４３号公報に開示される構造のも
のが知られており、この対物レンズでは上磁極片の底面
の径及び下磁極片の頂面の径を各々Ｄ１，Ｄ２、上下磁
極片の穴径を各々ｂ１，ｂ２、上下磁極片の間隔をＳ、
下磁極片のテーパー角をθ２とするときθ２＜６０゜に
された電子レンズにおいて、０．８Ｓ≦ｂ１≦１．２
Ｓ，Ｄ１≧３ｂ１，０．３Ｓ＜ｂ２≦０．５Ｓ及びＤ２
≦３ｂ２を満足するように上下磁極片を形成することが
提案されている。
観測することが可能な透過電子顕微鏡の対物レンズとし
て、特開昭６１−４１４３号公報に開示される構造のも
のが知られており、この対物レンズでは上磁極片の底面
の径及び下磁極片の頂面の径を各々Ｄ１，Ｄ２、上下磁
極片の穴径を各々ｂ１，ｂ２、上下磁極片の間隔をＳ、
下磁極片のテーパー角をθ２とするときθ２＜６０゜に
された電子レンズにおいて、０．８Ｓ≦ｂ１≦１．２
Ｓ，Ｄ１≧３ｂ１，０．３Ｓ＜ｂ２≦０．５Ｓ及びＤ２
≦３ｂ２を満足するように上下磁極片を形成することが
提案されている。
［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記提案された対物レンズは良好なコントラ
ストが得られるものの、分解能の面では必ずしも十分で
はなかった。
ストが得られるものの、分解能の面では必ずしも十分で
はなかった。
本発明は、このような点を考慮し、高分解能と高コント
ラストを同時に得ることのできる対物レンズを提供する
ことを目的としている。
ラストを同時に得ることのできる対物レンズを提供する
ことを目的としている。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上磁極片の底面の径及び下磁極片の頂面の径
を各々Ｄ１，Ｄ２、上下磁極片の穴径を各々ｂ１，
ｂ２、上下磁極片の間隔をＳ、下磁極片のテーパー角を
θ２とし、θ２＜６０゜，０．８Ｓ≦ｂ１≦１．２Ｓ，
Ｄ１≧３ｂ１，Ｄ２≦３とするとき、ｂ２を０．５Ｓよ
り大きくＳより小さい値に設定することを特徴とする。
を各々Ｄ１，Ｄ２、上下磁極片の穴径を各々ｂ１，
ｂ２、上下磁極片の間隔をＳ、下磁極片のテーパー角を
θ２とし、θ２＜６０゜，０．８Ｓ≦ｂ１≦１．２Ｓ，
Ｄ１≧３ｂ１，Ｄ２≦３とするとき、ｂ２を０．５Ｓよ
り大きくＳより小さい値に設定することを特徴とする。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例を説明するための対物レンズの構
成図である。第１図において１は上磁極片で、ｂ１は上
磁極片１の穴径、Ｄ１は上磁極片１の底面の径である。
２は下磁極片で、ｂ２は下磁極片２の穴径、Ｄ１は下磁
極片２頂面の径である。Ｓは上磁極片１と下磁極片２の
間隔であり、θ２は下磁極片２のテーパー角であり、
３，４は磁極片を支持するためのスペーサーであり、５
はヨークであり、６は励磁コイル、７は試料、８は対物
絞りである。
図は本発明の一実施例を説明するための対物レンズの構
成図である。第１図において１は上磁極片で、ｂ１は上
磁極片１の穴径、Ｄ１は上磁極片１の底面の径である。
２は下磁極片で、ｂ２は下磁極片２の穴径、Ｄ１は下磁
極片２頂面の径である。Ｓは上磁極片１と下磁極片２の
間隔であり、θ２は下磁極片２のテーパー角であり、
３，４は磁極片を支持するためのスペーサーであり、５
はヨークであり、６は励磁コイル、７は試料、８は対物
絞りである。
本発明者は、高コントラストを追求した上記特開昭６１
−４１４３号公報に開示される提案対物レンズのパラメ
ータ、ｂ１，ｂ２，Ｄ１，Ｄ２，Ｓ，θ２について考察
を行なった結果、他の条件（ｂ１，Ｄ１，Ｄ２，Ｓ，θ
２）は保ったまま、ｂ２が分解能を一義的に決定する球
面収差係数Ｃs ，軸上色収差係数Ｃc に大きく寄与して
いることをつきとめた。
−４１４３号公報に開示される提案対物レンズのパラメ
ータ、ｂ１，ｂ２，Ｄ１，Ｄ２，Ｓ，θ２について考察
を行なった結果、他の条件（ｂ１，Ｄ１，Ｄ２，Ｓ，θ
２）は保ったまま、ｂ２が分解能を一義的に決定する球
面収差係数Ｃs ，軸上色収差係数Ｃc に大きく寄与して
いることをつきとめた。
そこで、構造上の諸条件である、下磁極片２のテーパー
角θ２をθ２＜６０゜、上磁極片１の穴径を０．８Ｓ≦
ｂ１≦１．２Ｓ、上磁極片１の底面の径をＤ１≧３
ｂ１、下磁極片２の頂面の径をＤ２≦３ｂ２に維持し、
下磁極片２の穴径ｂ２を可変することを実験的に試み
た。
角θ２をθ２＜６０゜、上磁極片１の穴径を０．８Ｓ≦
ｂ１≦１．２Ｓ、上磁極片１の底面の径をＤ１≧３
ｂ１、下磁極片２の頂面の径をＤ２≦３ｂ２に維持し、
下磁極片２の穴径ｂ２を可変することを実験的に試み
た。
第２図は、第１図のレンズにより下磁極片２の穴径ｂ２
を可変させた場合のｂ２と球面収差係数Ｃs 、軸上色収
差係数Ｃc 、試料と後焦点の間隔Ｚc との関係を示した
図であり、このとき上磁極片の穴径ｂ１は１０ｍｍ、底
面の径Ｄ１は３６ｍｍ、頂面の径Ｄ２は２０ｍｍ、上磁
極片１と下磁極片２の間隔Ｓは１１ｍｍ、下磁極片２の
テーパー角θ２は４５゜、試料位置Ｚ０は下磁極片の頂
面から６ｍｍ上方に配置してある。
を可変させた場合のｂ２と球面収差係数Ｃs 、軸上色収
差係数Ｃc 、試料と後焦点の間隔Ｚc との関係を示した
図であり、このとき上磁極片の穴径ｂ１は１０ｍｍ、底
面の径Ｄ１は３６ｍｍ、頂面の径Ｄ２は２０ｍｍ、上磁
極片１と下磁極片２の間隔Ｓは１１ｍｍ、下磁極片２の
テーパー角θ２は４５゜、試料位置Ｚ０は下磁極片の頂
面から６ｍｍ上方に配置してある。
ところで、加速電圧８０ＫＶ乃至１２０ＫＶの電子顕微
鏡において、軸上照射で３．４Åの点分解能（グラファ
イトの結晶格子像を確認する）と比較的強いコントラス
トを得るため、通常、球面収差係数Ｃs 及び軸上収差係
数Ｃc は次のような条件に設定されている。
鏡において、軸上照射で３．４Åの点分解能（グラファ
イトの結晶格子像を確認する）と比較的強いコントラス
トを得るため、通常、球面収差係数Ｃs 及び軸上収差係
数Ｃc は次のような条件に設定されている。
Ｃs Ｃc ３．５ｍｍ 一方、高いコントラストを得るためには対物レンズポー
ルピースの下極頂面と試料７との間に対物絞り８が挿入
される。この対物絞りの挿入位置は試料ホルダーの形状
によっても条件が変化するが、例えば厚さ３ｍｍの試料
ホルダーで±４０゜の試料傾斜を行なうことを前提とし
た場合、該試料傾斜等を妨げることのない対物絞り挿入
位置、即ち試料と絞りの間隔Ｚａの最適値は４．５ｍｍ
（試料位置から 4.5mm下方）程度となる。従って、この
位置に後焦点ｆを形成するような対物レンズであれば、
穴径数μｍの絞りを用いた場合でも、蛍光板に投影され
る試料像は全く視野カットを受けずに理想的な高いコン
トラストで得られる。
ルピースの下極頂面と試料７との間に対物絞り８が挿入
される。この対物絞りの挿入位置は試料ホルダーの形状
によっても条件が変化するが、例えば厚さ３ｍｍの試料
ホルダーで±４０゜の試料傾斜を行なうことを前提とし
た場合、該試料傾斜等を妨げることのない対物絞り挿入
位置、即ち試料と絞りの間隔Ｚａの最適値は４．５ｍｍ
（試料位置から 4.5mm下方）程度となる。従って、この
位置に後焦点ｆを形成するような対物レンズであれば、
穴径数μｍの絞りを用いた場合でも、蛍光板に投影され
る試料像は全く視野カットを受けずに理想的な高いコン
トラストで得られる。
ところが、この様に試料７と後焦点ｆとの距離即ち、後
焦点距離Ｚc が４．５ｍｍと長いと球面収差係数Ｃs 及
び軸上収差係数Ｃc が増大し、分解能は逆に悪化してし
まう。
焦点距離Ｚc が４．５ｍｍと長いと球面収差係数Ｃs 及
び軸上収差係数Ｃc が増大し、分解能は逆に悪化してし
まう。
しかし、実用的には穴径数十μｍ程度の絞りを用いるこ
とが多いため、例えば２０μｍ程度の絞りを用いた場合
に、数千倍から数万倍の倍率で直径１５０ｍｍ程度の蛍
光板上に１００ｍｍ乃至１５０ｍｍの試料像が投影され
れば良いので、試料を対物絞りとの間隔Ｚａは２ｍｍ程
度まで短くして分解能を上げることが可能である。しか
し、Ｚａをこのように短くすることは前記試料傾斜等に
よる機械的な制約から不可能である。
とが多いため、例えば２０μｍ程度の絞りを用いた場合
に、数千倍から数万倍の倍率で直径１５０ｍｍ程度の蛍
光板上に１００ｍｍ乃至１５０ｍｍの試料像が投影され
れば良いので、試料を対物絞りとの間隔Ｚａは２ｍｍ程
度まで短くして分解能を上げることが可能である。しか
し、Ｚａをこのように短くすることは前記試料傾斜等に
よる機械的な制約から不可能である。
そこで、本発明者は２０μｍの絞りを試料位置から４．
５ｍｍ下方に設定したままの状態で、１００００倍の倍
率で直径１５０ｍｍ程度の蛍光板上に１００ｍｍ乃至１
５０ｍｍの試料像が投影されることを条件として、下磁
極片２の穴径ｂ２を実験的に可変させて第２図を得た。
その結果、第２図からもわかるように後焦点距離Ｚc が
変化し、穴径ｂ２が８．４ｍｍ付近でＺc は最少値（Ｚ
c ２ｍｍ）を示すと共に、球面収差係数Ｃs が最少値
（Ｃs ２．８ｍｍ）となった。
５ｍｍ下方に設定したままの状態で、１００００倍の倍
率で直径１５０ｍｍ程度の蛍光板上に１００ｍｍ乃至１
５０ｍｍの試料像が投影されることを条件として、下磁
極片２の穴径ｂ２を実験的に可変させて第２図を得た。
その結果、第２図からもわかるように後焦点距離Ｚc が
変化し、穴径ｂ２が８．４ｍｍ付近でＺc は最少値（Ｚ
c ２ｍｍ）を示すと共に、球面収差係数Ｃs が最少値
（Ｃs ２．８ｍｍ）となった。
そこで、これらの条件からＣs ≦３．５ｍｍ、Ｃc ≦
３．５ｍｍを満たすような下磁極片の穴径ｂ２を第２図
から求めると、５．７ｍｍ≦ｂ２≦１１ｍｍとなる。こ
れをＳ＝１１ｍｍでノーマライズするとｂ２は０．５Ｓ
からＳまでの範囲になる。
３．５ｍｍを満たすような下磁極片の穴径ｂ２を第２図
から求めると、５．７ｍｍ≦ｂ２≦１１ｍｍとなる。こ
れをＳ＝１１ｍｍでノーマライズするとｂ２は０．５Ｓ
からＳまでの範囲になる。
下磁極片の穴径ｂ２をこれより小さな値にすると、試料
７と後焦点ｆとの間隔Ｚc が急激に大きくなり、コント
ラストは向上するものの球面収差係数Ｃs が急激に増大
し、高分解能の条件が損われる。
７と後焦点ｆとの間隔Ｚc が急激に大きくなり、コント
ラストは向上するものの球面収差係数Ｃs が急激に増大
し、高分解能の条件が損われる。
従って、実用的な２０μｍ程度の絞りを試料位置から
４．５ｍｍ下方に配置し、一万倍程度の倍率で試料像が
蛍光板に実用的な視野と高いコントラストで投影される
と共に、高分解能を高く保つための条件は、下磁極片の
穴径ｂ２を上磁極片１と下磁極片２の間隔Ｓの略１／２
からＳまでの範囲に設定すれば良いことがわかる。この
時、後焦点は試料位置から２ｍｍ程度下方のｆ′に形成
される。
４．５ｍｍ下方に配置し、一万倍程度の倍率で試料像が
蛍光板に実用的な視野と高いコントラストで投影される
と共に、高分解能を高く保つための条件は、下磁極片の
穴径ｂ２を上磁極片１と下磁極片２の間隔Ｓの略１／２
からＳまでの範囲に設定すれば良いことがわかる。この
時、後焦点は試料位置から２ｍｍ程度下方のｆ′に形成
される。
［発明の効果］ 上述した説明から明らかなように、本発明は、θ２＜６
０゜，０．８Ｓ≦ｂ１≦１．２Ｓ，Ｄ１≧３ｂ１，Ｄ２
≦３ｂ２を満たす対物レンズにおいて、下磁極片の穴径
ｂ２を０．５ＳからＳの間に設定するように形成するこ
とにより、対物絞りを挿入しても蛍光板上に投影される
試料像が視野カットを受けることはなくなり、高分解能
特性（軸上照射で３．４Åの格子分解能）を維持したま
ま、高コントラストを得ることができる。
０゜，０．８Ｓ≦ｂ１≦１．２Ｓ，Ｄ１≧３ｂ１，Ｄ２
≦３ｂ２を満たす対物レンズにおいて、下磁極片の穴径
ｂ２を０．５ＳからＳの間に設定するように形成するこ
とにより、対物絞りを挿入しても蛍光板上に投影される
試料像が視野カットを受けることはなくなり、高分解能
特性（軸上照射で３．４Åの格子分解能）を維持したま
ま、高コントラストを得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示すための図、第２図は下
磁極片の穴径を種々変化させた際の球面収差係数Ｃs ，
軸上収差係数Ｃc ，試料と対物絞りとの間隔Ｚc の関係
を示すための図である。 １：上磁極片、２：下磁極片 ３，４：スペーサー、５：ヨーク ６：励磁コイル、７：試料 ８：対物絞り
磁極片の穴径を種々変化させた際の球面収差係数Ｃs ，
軸上収差係数Ｃc ，試料と対物絞りとの間隔Ｚc の関係
を示すための図である。 １：上磁極片、２：下磁極片 ３，４：スペーサー、５：ヨーク ６：励磁コイル、７：試料 ８：対物絞り
Claims (1)
- 【請求項１】上磁極片の底面の径及び下磁極片の頂面の
径を各々Ｄ１，Ｄ２、上下磁極片の穴径を各々ｂ１，ｂ
２、上下磁極片の間隔をＳ、下磁極片のテーパー角をθ
２とし、θ２＜６０゜，０．８Ｓ≦ｂ１≦１．２Ｓ，Ｄ
１≧３ｂ１，Ｄ２≦３ｂ２とするとき、ｂ２を０．５Ｓ
より大きくＳより小さい値に設定することを特徴とする
透過電子顕微鏡における対物レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63036888A JPH0654646B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 透過電子顕微鏡における対物レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63036888A JPH0654646B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 透過電子顕微鏡における対物レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01211841A JPH01211841A (ja) | 1989-08-25 |
| JPH0654646B2 true JPH0654646B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=12482317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63036888A Expired - Fee Related JPH0654646B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 透過電子顕微鏡における対物レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654646B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109585245A (zh) * | 2015-01-30 | 2019-04-05 | 松定精度株式会社 | 荷电粒子线装置及扫描电子显微镜 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102376515B (zh) * | 2011-11-08 | 2014-02-12 | 北京航空航天大学 | 一种透射电子显微镜的物镜极靴 |
-
1988
- 1988-02-19 JP JP63036888A patent/JPH0654646B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109585245A (zh) * | 2015-01-30 | 2019-04-05 | 松定精度株式会社 | 荷电粒子线装置及扫描电子显微镜 |
| CN109585245B (zh) * | 2015-01-30 | 2021-03-23 | 松定精度株式会社 | 荷电粒子线装置及扫描电子显微镜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01211841A (ja) | 1989-08-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |