JPH0815060B2 - 透過形電子顕微鏡 - Google Patents
透過形電子顕微鏡Info
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- JPH0815060B2 JPH0815060B2 JP60127580A JP12758085A JPH0815060B2 JP H0815060 B2 JPH0815060 B2 JP H0815060B2 JP 60127580 A JP60127580 A JP 60127580A JP 12758085 A JP12758085 A JP 12758085A JP H0815060 B2 JPH0815060 B2 JP H0815060B2
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- JP
- Japan
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- lens
- image
- magnetic field
- magnification
- field type
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/261—Details
- H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は透過形電子顕微鏡に係り、特に新規なる像回
転結像レンズ系を有する透過形電子顕微鏡に関する。
転結像レンズ系を有する透過形電子顕微鏡に関する。
従来の透過形電子顕微鏡には倍率を換えずに任意に像
を回転する機能はなかった。そこで、特開昭52−137257
号公報では、結像レンズ系に、倍率とは無関係に、像回
転用の電子レンズを設けることが提案されている。しか
し、この像回転用の電子レンズは倍率制御に寄与せず、
一般に対物レンズも倍率一定であることから、低倍率か
ら高倍率に亘って像観察することが出来ず、像回転する
場合には一定の倍率の領域に制限されていた。
を回転する機能はなかった。そこで、特開昭52−137257
号公報では、結像レンズ系に、倍率とは無関係に、像回
転用の電子レンズを設けることが提案されている。しか
し、この像回転用の電子レンズは倍率制御に寄与せず、
一般に対物レンズも倍率一定であることから、低倍率か
ら高倍率に亘って像観察することが出来ず、像回転する
場合には一定の倍率の領域に制限されていた。
本発明の目的は広い倍率範囲に亘って像観察すること
ができると共に、その広範囲の倍率の任意の倍率におい
て像回転することができ、かつその像回転のための電子
レンズの条件設定が容易に透過形電子顕微鏡を提供する
ことにある。
ができると共に、その広範囲の倍率の任意の倍率におい
て像回転することができ、かつその像回転のための電子
レンズの条件設定が容易に透過形電子顕微鏡を提供する
ことにある。
本発明の特徴は電子ビームで試料を照射し、それによ
ってその試料を透過した電子ビームを結像レンズ系によ
り拡大して前記試料の像を得る透過形電子顕微鏡であっ
て、前記結像レンズ系に磁界形レンズを含む複数個の電
子レンズを有するものにおいて、この複数個の電子レン
ズのうち少なくとも第1,第２の磁界形レンズによって磁
界形レンズ群を構成し、倍率可変時には前記磁界形レン
ズ群の合成焦点距離をも制御可能にして高倍率の像観察
を可能にし、当該任意の倍率において倍率一定のまま像
回転する際には、前記磁界形レンズ群の合成焦点距離を
当該観察時の状態で一定に維持しつつ、その磁界形レン
ズ群を構成する第1,第２の磁界形レンズを制御するよう
に構成したところにある。
ってその試料を透過した電子ビームを結像レンズ系によ
り拡大して前記試料の像を得る透過形電子顕微鏡であっ
て、前記結像レンズ系に磁界形レンズを含む複数個の電
子レンズを有するものにおいて、この複数個の電子レン
ズのうち少なくとも第1,第２の磁界形レンズによって磁
界形レンズ群を構成し、倍率可変時には前記磁界形レン
ズ群の合成焦点距離をも制御可能にして高倍率の像観察
を可能にし、当該任意の倍率において倍率一定のまま像
回転する際には、前記磁界形レンズ群の合成焦点距離を
当該観察時の状態で一定に維持しつつ、その磁界形レン
ズ群を構成する第1,第２の磁界形レンズを制御するよう
に構成したところにある。
磁界形電子レンズによる像の回転量は次式より求めら
れる。
れる。
Ｂ（ｚ）は磁界分布、INはアンペアターン、Ｅは加速
電圧である。（１）式から透過形電子顕微鏡における最
終像の試料に対する回転量は各レンズｉによる回転量θ
ｉの総和 となる。
電圧である。（１）式から透過形電子顕微鏡における最
終像の試料に対する回転量は各レンズｉによる回転量θ
ｉの総和 となる。
ここでたとえば５段からなる結像レンズ系を考え、名
称を試料から近い順に対物レンズ，第１中間レンズ，第
２中間レンズ、第１投射レンズ，第２投射レンズとし
て、それなれobj,I1,I2,P1,P2で略すと、最終像の回転
量θは、 と書き改められる。
称を試料から近い順に対物レンズ，第１中間レンズ，第
２中間レンズ、第１投射レンズ，第２投射レンズとし
て、それなれobj,I1,I2,P1,P2で略すと、最終像の回転
量θは、 と書き改められる。
対物レンズはほぼ一定で使用するためIobj＝一定と考
え、また、加速電圧E,各レンズのコイル巻数Ｎを一定と
し、簡単のためNI1＝NI2＝NP1＝NP2とすると（２）式は
次式のようになる。
え、また、加速電圧E,各レンズのコイル巻数Ｎを一定と
し、簡単のためNI1＝NI2＝NP1＝NP2とすると（２）式は
次式のようになる。
（II1＋II2）＋（IP1＋IP2）＝K1θ＋K2 …（３） ただし、k1，k2は定数である。従って、５段結像レン
ズ系において像回転を行うには（３）式を満たすことが
必要となる。しかしII1，II2，IP1，IP2の各レンズの電
流の組合せは非常に多く、実際上、設定された倍率を一
定に維持したままで像回転させる組合せを見い出すこと
は困難である。
ズ系において像回転を行うには（３）式を満たすことが
必要となる。しかしII1，II2，IP1，IP2の各レンズの電
流の組合せは非常に多く、実際上、設定された倍率を一
定に維持したままで像回転させる組合せを見い出すこと
は困難である。
そこで以下の様に考えると、設定された倍率を一定に
維持したままで像回転が可能となる各レンズの励磁電流
の組合せを容易に見い出すことができるようになる。
維持したままで像回転が可能となる各レンズの励磁電流
の組合せを容易に見い出すことができるようになる。
第1,第２中間レンズを中間レンズ群とし１つの磁界形
レンズと見做す。第1,第２投射レンズも同様に投射レン
ズ群とし１つの磁界形レンズと見做し、それぞれをI,P
で記述する。
レンズと見做す。第1,第２投射レンズも同様に投射レン
ズ群とし１つの磁界形レンズと見做し、それぞれをI,P
で記述する。
まず設定倍率一定のままで像回転θを行う場合に、倍
率を変化させないためには中間レンズ系の焦点距離fIと
投射レンズ系の焦点距離fPが一定であれば良い。fIまた
はfPは２つのレンズからなる合成レンズの焦点距離なの
で次のように表すことができる。
率を変化させないためには中間レンズ系の焦点距離fIと
投射レンズ系の焦点距離fPが一定であれば良い。fIまた
はfPは２つのレンズからなる合成レンズの焦点距離なの
で次のように表すことができる。
ただし、dIは第1,第２中間レンズ間距離、dPは第1,第
２投射レンズ間距離である。
２投射レンズ間距離である。
また、１つの磁界レンズの焦点距離ｆは、近似的に次
の式で与えられることが知られている。
の式で与えられることが知られている。
以上の（４）〜（６）式より fI＝fI（II1，II2，dI）＝fI（II1，II2） …（７） fP＝fP（IP1，IP2，dP）＝fP（IP1，IP2） …（８） となる。
ここで、（３）式は次のように書き改められ得る。
θ＝Ｆ（II1，II2，IP1，IP2） …（９） つまり、回転量θはII1，II2，IP1，IP2の（１次の）
関数で表わされる。
関数で表わされる。
Iobj＝一定であるから、fI，fPを一定にすると、設定
された倍率は変化しない。しかし、fI，fP一定のままで
II1〜IP2を変えると（９）式からわかるようにθが変わ
る。すなわち、fI，fPを一定にしたままでII1〜IP2した
がって各レンズの焦点距離を変えれば、設定された倍率
を変化させずにθだけを自由に変えることができる。そ
して、fI，fP一定という条件があるために、倍率一定の
ままでθを変える各レンズの励磁電流の組合せは（３）
式の場合に比較して容易に見い出すことができる。これ
は設定された倍率を一定に維持したままでθを変えるた
めのレンズ条件の設定が容易であることを意味する。
された倍率は変化しない。しかし、fI，fP一定のままで
II1〜IP2を変えると（９）式からわかるようにθが変わ
る。すなわち、fI，fPを一定にしたままでII1〜IP2した
がって各レンズの焦点距離を変えれば、設定された倍率
を変化させずにθだけを自由に変えることができる。そ
して、fI，fP一定という条件があるために、倍率一定の
ままでθを変える各レンズの励磁電流の組合せは（３）
式の場合に比較して容易に見い出すことができる。これ
は設定された倍率を一定に維持したままでθを変えるた
めのレンズ条件の設定が容易であることを意味する。
中間レンズ群，投射レンズ群という呼び名は第１の磁
界形レンズ群，第２の磁界形レンズ群という呼び名で置
換されてもよい。また、レンズ群は２つに限られず、３
つ以上であってもよく、また、後述の実施例のように一
つであってもよい。というのは、それぞれのレンズ群の
各々の合成焦点距離が一定となるようにそれぞれのレン
ズ系中の個々のレンズ電流したがって焦点距離を変えれ
ば同様に設定倍率一定の状態でθを変えることができる
からである。もちろん、各レンズ群中の磁界形電子レン
ズの数は２個に限られるものではなく、それ以上であっ
てもよいことは当然である。
界形レンズ群，第２の磁界形レンズ群という呼び名で置
換されてもよい。また、レンズ群は２つに限られず、３
つ以上であってもよく、また、後述の実施例のように一
つであってもよい。というのは、それぞれのレンズ群の
各々の合成焦点距離が一定となるようにそれぞれのレン
ズ系中の個々のレンズ電流したがって焦点距離を変えれ
ば同様に設定倍率一定の状態でθを変えることができる
からである。もちろん、各レンズ群中の磁界形電子レン
ズの数は２個に限られるものではなく、それ以上であっ
てもよいことは当然である。
像の倍率は結像レンズ系すべての各レンズの焦点距離
で決定されるが、ここでは対物レンズを一定として考え
ているので、fI，fPで決定される。従って、任意に設定
された倍率（つまりfI，fPの組合せ）の下で任意の像回
転を行う上でも、（７），（８），（９）式より容易に
各レンズの励磁条件を見い出すことができる。
で決定されるが、ここでは対物レンズを一定として考え
ているので、fI，fPで決定される。従って、任意に設定
された倍率（つまりfI，fPの組合せ）の下で任意の像回
転を行う上でも、（７），（８），（９）式より容易に
各レンズの励磁条件を見い出すことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。電子
銃１より射出した電子線は照射レンズ系２〜４によって
収束され、試料11を照射する。試料を透過した電子線は
結像レンズ系５〜９によって拡大され、最終像を観察用
蛍光板10上に結像する。
銃１より射出した電子線は照射レンズ系２〜４によって
収束され、試料11を照射する。試料を透過した電子線は
結像レンズ系５〜９によって拡大され、最終像を観察用
蛍光板10上に結像する。
結像レンズ系を始めとしてすべてのレンズの励磁電流
は、D/A変換器19〜23を介して各レンズの電流供給電源1
3〜18に出力される様にCPU25によって制御されている。
但し照射レンズ系については図を省略している。電子線
偏向器12はインターフェイス24と供給電源17を介してCP
Uで制御されていて、像回転の過渡状態の像を蛍光板10
に結像させないための偏向器である。記憶素子26は像回
転に必要な各レンズの励磁強度・励磁極性が倍率および
回転角に対してすべて記憶されている。また電子顕微鏡
の操作に関するすべての制御プログラムもこの記憶素子
26に記憶されている。操作盤27には像回転を行うための
スイッチを始めとして倍率，加速電圧など電子顕微鏡を
操作する際に必要なツマミおよびスイッチ類がすべてあ
り、ツマミまたはスイッチの状態は絶えずCPUによって
読込まれている。スイッチの状態が変化すればそのスイ
ッチに対応する機能をなしとげる動作が行われるように
CPUによる制御が行われる。CRT28は電子顕微鏡の状態，
観察条件などを表示するためのものでCPUによって制御
されている。
は、D/A変換器19〜23を介して各レンズの電流供給電源1
3〜18に出力される様にCPU25によって制御されている。
但し照射レンズ系については図を省略している。電子線
偏向器12はインターフェイス24と供給電源17を介してCP
Uで制御されていて、像回転の過渡状態の像を蛍光板10
に結像させないための偏向器である。記憶素子26は像回
転に必要な各レンズの励磁強度・励磁極性が倍率および
回転角に対してすべて記憶されている。また電子顕微鏡
の操作に関するすべての制御プログラムもこの記憶素子
26に記憶されている。操作盤27には像回転を行うための
スイッチを始めとして倍率，加速電圧など電子顕微鏡を
操作する際に必要なツマミおよびスイッチ類がすべてあ
り、ツマミまたはスイッチの状態は絶えずCPUによって
読込まれている。スイッチの状態が変化すればそのスイ
ッチに対応する機能をなしとげる動作が行われるように
CPUによる制御が行われる。CRT28は電子顕微鏡の状態，
観察条件などを表示するためのものでCPUによって制御
されている。
ここで、操作盤の像回転用ツマミの状態が変化したと
するとCPUはその状態を読込みそれによって像回転量を
決定する。指定の像回転量で現在の倍率、その他条件に
適合する各レンズの励磁強度・励磁極性を記憶素子26よ
りサーチしそのデータをD/A変換器20〜23に出力し像回
転を行う。
するとCPUはその状態を読込みそれによって像回転量を
決定する。指定の像回転量で現在の倍率、その他条件に
適合する各レンズの励磁強度・励磁極性を記憶素子26よ
りサーチしそのデータをD/A変換器20〜23に出力し像回
転を行う。
記憶素子26の各レンズの励磁強度・励磁極性データは
対物レンズは一定で、像回転による中間レンズ系の励磁
電流による変化を投射レンズ系の励磁電流及び中間レン
ズ系の励磁電流が（３）式を満たすデータが入ってい
る。第２図はデータの一例である。
対物レンズは一定で、像回転による中間レンズ系の励磁
電流による変化を投射レンズ系の励磁電流及び中間レン
ズ系の励磁電流が（３）式を満たすデータが入ってい
る。第２図はデータの一例である。
さらに像を回転したままで倍率変換を行う際にも
（３）式を満たすような中間レンズ系，投射レンズ系の
励磁電流であるデータが記憶素子26に記憶されているの
で、これを読出しD/A変換器に出力し像が回転したまま
で倍率変換を行うことができる。第３図が倍率変換時の
データの一例である。
（３）式を満たすような中間レンズ系，投射レンズ系の
励磁電流であるデータが記憶素子26に記憶されているの
で、これを読出しD/A変換器に出力し像が回転したまま
で倍率変換を行うことができる。第３図が倍率変換時の
データの一例である。
以上説明した実施例によれば、広い倍率範囲における
任意の倍率で試料像を回転することができる。また像を
回転したままで広範囲に倍率変換することも可能であ
る。
任意の倍率で試料像を回転することができる。また像を
回転したままで広範囲に倍率変換することも可能であ
る。
しかし像回転したままでの倍率変換を行うと、像の焦
点外れを起こす。そこで下記式に基づいて対物レンズ電
流Iobjを補正するようにCPUで制御されている。
点外れを起こす。そこで下記式に基づいて対物レンズ電
流Iobjを補正するようにCPUで制御されている。
Iobj＝Iobjo＋（Iobj1−Iobj2） …（10） Iobj;D/A変換器に出力する値 Iobj0；像回転または倍率変換を行う直前の値 Iobj1；像回転または倍率変換する直前の条件と同一条
件で予め記憶された正焦点となる対物レンズ電流値 Iobj2；像回転または倍率変換後の条件と同一条件で予
め記憶された正焦点となる対物レンズ電流値。
件で予め記憶された正焦点となる対物レンズ電流値 Iobj2；像回転または倍率変換後の条件と同一条件で予
め記憶された正焦点となる対物レンズ電流値。
また像回転したままでの倍率変換を行うと各レンズの
周波数応答が遅く、過渡状態が一瞬、蛍光板上にその像
が観察される。これは非常に異様な感じを受け好ましく
ないので電子線偏向器12を用いてD/A変換器に出力する
直前に電子線を偏向し各レンズの周波数応答に充分見合
う時間だけ待って電子線を捩り戻し、過渡状態が観察さ
れないように制御する。
周波数応答が遅く、過渡状態が一瞬、蛍光板上にその像
が観察される。これは非常に異様な感じを受け好ましく
ないので電子線偏向器12を用いてD/A変換器に出力する
直前に電子線を偏向し各レンズの周波数応答に充分見合
う時間だけ待って電子線を捩り戻し、過渡状態が観察さ
れないように制御する。
モニタ用CRT28には式（１）〜（２）より像の回転角
を求めることができるので、これを表示し操作者が混乱
しないようにされている。
を求めることができるので、これを表示し操作者が混乱
しないようにされている。
なお、結像レンズ系の各レンズの極性をも変えれば像
をより広い角度範囲に亘って回転することができ、また
倍率可変範囲も広がる。
をより広い角度範囲に亘って回転することができ、また
倍率可変範囲も広がる。
本発明によれば、広い倍率範囲に亘って像観察するこ
とができると共に、その広範囲の倍率のうちの任意の倍
率において像回転することができ、かつその像回転のた
めの電子レンズの条件設定が容易になるという効果が奏
せられる。
とができると共に、その広範囲の倍率のうちの任意の倍
率において像回転することができ、かつその像回転のた
めの電子レンズの条件設定が容易になるという効果が奏
せられる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の一実施例における結像レンズ系の励磁と像回転量と
の関係を示す図、第３図は本発明の一実施例における結
像レンズ系の励磁と倍率との関係を示す図である。 １……電子銃、２〜４……照射レンズ系、５〜９……結
像レンズ系、10……像観察用蛍光板、11……試料、12…
…電子線偏向器、13〜18……供給電源、19〜23……D/A
変換器、24……インターフェイス、25……CPU、25……
記憶素子、27……操作盤、28……CRT、29……BUS。
明の一実施例における結像レンズ系の励磁と像回転量と
の関係を示す図、第３図は本発明の一実施例における結
像レンズ系の励磁と倍率との関係を示す図である。 １……電子銃、２〜４……照射レンズ系、５〜９……結
像レンズ系、10……像観察用蛍光板、11……試料、12…
…電子線偏向器、13〜18……供給電源、19〜23……D/A
変換器、24……インターフェイス、25……CPU、25……
記憶素子、27……操作盤、28……CRT、29……BUS。
Claims (2)
- 【請求項１】電子ビームを試料に照射し、かつ該試料を
透過した電子ビームを結像レンズ系に照射して試料像を
得る透過形電子顕微鏡であって、前記結像レンズ系に磁
界形レンズを含む複数個の電子レンズを有するものにお
いて、前記複数個の電子レンズのうち少なくとも第1,第
２の磁界形レンズによって磁界形レンズ群を構成し、設
定された倍率に応じて前記磁界形レンズ群の合成焦点距
離を可変する手段と、当該磁界形レンズ群の合成焦点距
離を実質的に一定に維持しつつ、当該磁界形レンズ群を
構成する第1,第２の磁界形レンズを制御して前記試料像
を回転する手段とを備えたことを特徴とする透過形電子
顕微鏡。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項の透過形電子顕微鏡
において、前記結像レンズ系を構成する電子レンズは、
更に対物レンズと投射レンズから成り、該対物レンズの
焦点距離を一定にしたことを特徴とする透過形電子顕微
鏡。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60127580A JPH0815060B2 (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | 透過形電子顕微鏡 |
| US06/871,852 US4775790A (en) | 1985-06-12 | 1986-06-09 | Transmission electron microscope |
| DE19863619729 DE3619729A1 (de) | 1985-06-12 | 1986-06-12 | Durchstrahlungs-elektronenmikroskop |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60127580A JPH0815060B2 (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | 透過形電子顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61285647A JPS61285647A (ja) | 1986-12-16 |
| JPH0815060B2 true JPH0815060B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=14963574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60127580A Expired - Lifetime JPH0815060B2 (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | 透過形電子顕微鏡 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4775790A (ja) |
| JP (1) | JPH0815060B2 (ja) |
| DE (1) | DE3619729A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0654647B2 (ja) * | 1986-04-11 | 1994-07-20 | 日本電子株式会社 | 電子顕微鏡 |
| JPH02152154A (ja) * | 1988-12-02 | 1990-06-12 | Jeol Ltd | 透過型電子顕微鏡 |
| EP0462554B1 (en) * | 1990-06-20 | 2000-10-11 | Hitachi, Ltd. | Charged particle beam apparatus |
| JP3390541B2 (ja) * | 1994-09-06 | 2003-03-24 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子投射装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52137257A (en) * | 1976-05-12 | 1977-11-16 | Jeol Ltd | Electron microscope |
| GB2008124B (en) * | 1977-11-11 | 1982-03-17 | Orobis Ltd | Process for producding dispersant detergents and lubricating oil compositions containing them |
| JPS585956A (ja) * | 1981-07-01 | 1983-01-13 | Hitachi Ltd | 電子顕微鏡 |
| GB2118771B (en) * | 1982-04-08 | 1987-03-25 | Jeol Ltd | Electron microscope |
| JPS614142A (ja) * | 1984-06-16 | 1986-01-10 | Jeol Ltd | 電子顕微鏡 |
-
1985
- 1985-06-12 JP JP60127580A patent/JPH0815060B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-06-09 US US06/871,852 patent/US4775790A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-06-12 DE DE19863619729 patent/DE3619729A1/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4775790A (en) | 1988-10-04 |
| DE3619729A1 (de) | 1986-12-18 |
| JPS61285647A (ja) | 1986-12-16 |
| DE3619729C2 (ja) | 1991-05-16 |
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