JPH0992191A - 電子顕微鏡 - Google Patents
電子顕微鏡Info
- Publication number
- JPH0992191A JPH0992191A JP7247218A JP24721895A JPH0992191A JP H0992191 A JPH0992191 A JP H0992191A JP 7247218 A JP7247218 A JP 7247218A JP 24721895 A JP24721895 A JP 24721895A JP H0992191 A JPH0992191 A JP H0992191A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnification
- lens
- gap
- auxiliary
- energizing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】数百倍から数十万倍で高分解能の像観察が可能
で観察性，操作性を著しく向上させる。 【解決手段】対物レンズ２と、対物レンズ２の焦点距離
を変えるため対物レンズ２のポールピース下側のヨーク
に形成された磁場を変えるための励磁コイルが設置され
た補助コイル１６と、対物コイル１５と、各結像レンズ
の励磁電源１８〜２３と、これらを制御するコンピュー
タとからなる。
で観察性，操作性を著しく向上させる。 【解決手段】対物レンズ２と、対物レンズ２の焦点距離
を変えるため対物レンズ２のポールピース下側のヨーク
に形成された磁場を変えるための励磁コイルが設置され
た補助コイル１６と、対物コイル１５と、各結像レンズ
の励磁電源１８〜２３と、これらを制御するコンピュー
タとからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は透過形電子顕微鏡に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の透過形電子顕微鏡は、高分解能を
得る結像モードで、低倍率像にすると歪が生じたり、視
野が制限される。因って像観察に使用できる最低倍率は
一千倍程度しか使用出来なかった。このため数百倍を得
るには、分解能が低い長焦点距離の対物レンズポールピ
ースを電子顕微鏡に具備するか、対物レンズの励磁を極
端に弱くして使用しなくてはならなかった。
得る結像モードで、低倍率像にすると歪が生じたり、視
野が制限される。因って像観察に使用できる最低倍率は
一千倍程度しか使用出来なかった。このため数百倍を得
るには、分解能が低い長焦点距離の対物レンズポールピ
ースを電子顕微鏡に具備するか、対物レンズの励磁を極
端に弱くして使用しなくてはならなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方式のような高
倍率，高分解能を目的とする結像モードは低倍率像にす
ると、結像レンズ系を低い励磁で用いるため、一千倍以
下の倍率になると歪が生じたり、視野が制限される。因
って像観察に使用できる最低倍率は一千倍程度であっ
た。このため数百倍を得るには、長焦点距離の対物レン
ズポールピースを電子顕微鏡に具備するか、対物レンズ
の励磁を極端に弱くして使用することにより、対物レン
ズの倍率を下げた。この対物レンズは分解能も悪く、ま
た数百万倍の高倍率を稼ぐことが不可能であった。この
ため従来の電子顕微鏡は、高分解能と低倍率は別々の機
種となっていた。
倍率，高分解能を目的とする結像モードは低倍率像にす
ると、結像レンズ系を低い励磁で用いるため、一千倍以
下の倍率になると歪が生じたり、視野が制限される。因
って像観察に使用できる最低倍率は一千倍程度であっ
た。このため数百倍を得るには、長焦点距離の対物レン
ズポールピースを電子顕微鏡に具備するか、対物レンズ
の励磁を極端に弱くして使用することにより、対物レン
ズの倍率を下げた。この対物レンズは分解能も悪く、ま
た数百万倍の高倍率を稼ぐことが不可能であった。この
ため従来の電子顕微鏡は、高分解能と低倍率は別々の機
種となっていた。
【０００４】本発明の目的は観察性，操作性を著しく向
上させながら、広視野像が低倍率から高倍率の広範囲の
倍率でも、高分解能，高画像質の観察が１機種で同時に
行える電子顕微鏡を提供することにある。
上させながら、広視野像が低倍率から高倍率の広範囲の
倍率でも、高分解能，高画像質の観察が１機種で同時に
行える電子顕微鏡を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、図２に示す
様に、対物レンズのポールピース下側のヨークにギャッ
プを設けて、ギャップ下側のヨーク内部に励磁コイルが
設置された補助レンズと、対物レンズと各結像レンズの
励磁電源と、これらを制御するコンピュータからなる。
様に、対物レンズのポールピース下側のヨークにギャッ
プを設けて、ギャップ下側のヨーク内部に励磁コイルが
設置された補助レンズと、対物レンズと各結像レンズの
励磁電源と、これらを制御するコンピュータからなる。
【０００６】上記した構成によれば、対物コイルの励磁
によりポールピースとギャップに磁場が発生する。更に
ギャップ下側に内蔵されている補助コイルを励磁させる
ことにより、ギャップに発生する磁場の制御が可能とな
る。ポールピースに生じた磁場を対物レンズ，ギャップ
に生じた磁場を補助レンズとし、これらを合わせて複合
レンズとした。複合レンズの合成焦点距離は次式で表わ
すことが出来る。
によりポールピースとギャップに磁場が発生する。更に
ギャップ下側に内蔵されている補助コイルを励磁させる
ことにより、ギャップに発生する磁場の制御が可能とな
る。ポールピースに生じた磁場を対物レンズ，ギャップ
に生じた磁場を補助レンズとし、これらを合わせて複合
レンズとした。複合レンズの合成焦点距離は次式で表わ
すことが出来る。
【０００７】
【数１】 １／ｆ3＝１／ｆ1＋１／ｆ2＋２ｄ／ｆ1ｆ2 …（数１） ｆ3：合成焦点距離，ｆ1：対物レンズの焦点距離，
ｆ2：補助レンズの焦点距離，ｄ：レンズ間距離 図３，図４は対物レンズの励磁と電子光学特性（試料位
置，焦点距離，球面収差係数，色収差係数）の関係を表
わしている。対物コイルと補助コイルを同極性にした時
の電子光学特性データを図３に示す。ギャップ下側に二
つのレンズコイルの磁場が加算され、補助レンズの励磁
が強く生じる。このため補助レンズの焦点距離が短くな
り、数１より複合対物レンズの焦点距離が長くなる。ま
た複合対物レンズは、長い焦点距離を得られながら低い
球面収差係数，色収差係数が得られる。これは補助レン
ズに入射する電子ビームの入射角が、非常に小さいの
で、補助レンズの収差が無視できるようになる。次に補
助コイルの励磁電流を逆極性とした時、電子光学特性デ
ータを図４に示す。補助コイルの極性が逆になるため、
補助レンズのギャップに発生していた磁場が、相殺され
小さくなる。このため補助レンズの焦点距離が長くな
り、数１より複合対物レンズの焦点距離が短くなる。以
上より、複合対物レンズは、低い球面収差係数，色収差
係数で長短の焦点距離の制御が容易に得られる。この焦
点距離より対物レンズの倍率が決定できる。以下に焦点
距離と倍率の関係を示す。
ｆ2：補助レンズの焦点距離，ｄ：レンズ間距離 図３，図４は対物レンズの励磁と電子光学特性（試料位
置，焦点距離，球面収差係数，色収差係数）の関係を表
わしている。対物コイルと補助コイルを同極性にした時
の電子光学特性データを図３に示す。ギャップ下側に二
つのレンズコイルの磁場が加算され、補助レンズの励磁
が強く生じる。このため補助レンズの焦点距離が短くな
り、数１より複合対物レンズの焦点距離が長くなる。ま
た複合対物レンズは、長い焦点距離を得られながら低い
球面収差係数，色収差係数が得られる。これは補助レン
ズに入射する電子ビームの入射角が、非常に小さいの
で、補助レンズの収差が無視できるようになる。次に補
助コイルの励磁電流を逆極性とした時、電子光学特性デ
ータを図４に示す。補助コイルの極性が逆になるため、
補助レンズのギャップに発生していた磁場が、相殺され
小さくなる。このため補助レンズの焦点距離が長くな
り、数１より複合対物レンズの焦点距離が短くなる。以
上より、複合対物レンズは、低い球面収差係数，色収差
係数で長短の焦点距離の制御が容易に得られる。この焦
点距離より対物レンズの倍率が決定できる。以下に焦点
距離と倍率の関係を示す。
【０００８】電子光学の数２，数３
【０００９】
【数２】 （１／ａ）＋（１／ｂ）＝１／ｆ …（数２）
【００１０】
【数３】 Ｍ＝ｂ／ａ …（数３） 物面距離：ａ，像面距離：ｂ，倍率：Ｍ，焦点距離：
ｆ、より倍率Ｍが１より十分大きい値を持つものとして
近似をすると数４
ｆ、より倍率Ｍが１より十分大きい値を持つものとして
近似をすると数４
【００１１】
【数４】 Ｍ＝ｂ／ｆ …（数４） となる。これらより、図３，図４の電子光学特性データ
から複合した対物レンズの試料位置が同一となる励磁を
用いる。すると試料位置一定で、補助レンズの曲性切り
換えにより、焦点距離が可変できるレンズ条件が存在す
る。このため焦点距離の変化に伴い、対物レンズの倍率
が変化させることが可能となる。以上より、高視野像が
低倍率から高倍率の広範囲の倍率で、高分解能で高画像
質の観察像が得られる。
から複合した対物レンズの試料位置が同一となる励磁を
用いる。すると試料位置一定で、補助レンズの曲性切り
換えにより、焦点距離が可変できるレンズ条件が存在す
る。このため焦点距離の変化に伴い、対物レンズの倍率
が変化させることが可能となる。以上より、高視野像が
低倍率から高倍率の広範囲の倍率で、高分解能で高画像
質の観察像が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１を
用いて詳述する。尚、結像レンズ系のレンズ段数は問わ
ないが本実施例では一般的な４段の結像レンズ系を用い
た場合について述べる。作用で述べた様に本発明による
対物レンズは、補助コイルの励磁電流の極性を切り替え
ることにより、試料位置一定で低倍率から高倍率で高分
解能の像観察が可能となる。低倍率モードと高倍率モー
ドの結像レンズ系は同一のものとすると、低倍率モード
では対物レンズの倍率が小さくなり、低い総合倍率が得
られる。また高倍率モードは対物レンズの倍率が大きく
なり、高い総合倍率が得られる。以上より、高視野像が
高分解能像が低倍率から高倍率で観察が可能となる。
用いて詳述する。尚、結像レンズ系のレンズ段数は問わ
ないが本実施例では一般的な４段の結像レンズ系を用い
た場合について述べる。作用で述べた様に本発明による
対物レンズは、補助コイルの励磁電流の極性を切り替え
ることにより、試料位置一定で低倍率から高倍率で高分
解能の像観察が可能となる。低倍率モードと高倍率モー
ドの結像レンズ系は同一のものとすると、低倍率モード
では対物レンズの倍率が小さくなり、低い総合倍率が得
られる。また高倍率モードは対物レンズの倍率が大きく
なり、高い総合倍率が得られる。以上より、高視野像が
高分解能像が低倍率から高倍率で観察が可能となる。
【００１３】図３，図４を用いて、本発明における対物
レンズの一実施例を述べる。図３は補助レンズを同極性
とした時の対物レンズ電子光学特性である。励磁電流が
大きくなるのに伴い、焦点距離が長くなるが、球面収差
係数や色収差係数はあまり変化しない。因って対物レン
ズの倍率が小さくなり、低い総合倍率となっても、高画
質像が得られる。図４は補助レンズを逆極性とした時の
対物レンズ電子光学特性である。励磁電流が大きくなる
のに従い、焦点距離は短くなり、球面収差係数や色収差
係数も小さくなる。因って、対物レンズの倍率が大きく
なり、高い総合倍率で高分解能像が得られる。
レンズの一実施例を述べる。図３は補助レンズを同極性
とした時の対物レンズ電子光学特性である。励磁電流が
大きくなるのに伴い、焦点距離が長くなるが、球面収差
係数や色収差係数はあまり変化しない。因って対物レン
ズの倍率が小さくなり、低い総合倍率となっても、高画
質像が得られる。図４は補助レンズを逆極性とした時の
対物レンズ電子光学特性である。励磁電流が大きくなる
のに従い、焦点距離は短くなり、球面収差係数や色収差
係数も小さくなる。因って、対物レンズの倍率が大きく
なり、高い総合倍率で高分解能像が得られる。
【００１４】次に図５のフローチャートを用いて本発明
における一実施例を述べる。
における一実施例を述べる。
【００１５】予めコンピュータ１７には対物コイル１５
と補助コイル１６を同極性にした低倍率モード（五百倍
ないし二十万倍），逆極性にした高倍率モード（三倍な
いし六十万倍）の二つの結像モードが設定されている。
各モードの対物レンズと補助レンズの励磁電流のデータ
と倍率データ（各結像レンズの励磁電流値）が記憶され
ている。リセットデータは低倍率モードの二千倍に設定
されている。倍率変更を行うとき、希望の倍率をコンピ
ュータ２０に入力する。入力倍率が五百倍以下の場合は
再度入力を行い、五百倍以上で二十万倍以下であれば、
低倍率モードで倍率データを各レンズの励磁電源１８な
いし２３に出力する。次に六十万倍以上の時は再度入力
をし、二十万倍以上で六十万倍以下であれば高倍率モー
ドに入り補助コイル１６の極性を切り替える。そして変
更倍率データを出力する。さらに倍率変更を行う時は、
倍率入力を行い、三千倍以上六十万倍以内であれば、高
倍率モードで倍率の変更を行う。三千倍以下の場合は、
補助コイル１６の極性切り替えを行い、低倍率モードに
して倍率データを出力する。五百倍以上二十万倍以下で
倍率変更を行うときは、このモードで倍率入力を繰返し
行う。また初めから高倍率モードで観察を行っても良
い。
と補助コイル１６を同極性にした低倍率モード（五百倍
ないし二十万倍），逆極性にした高倍率モード（三倍な
いし六十万倍）の二つの結像モードが設定されている。
各モードの対物レンズと補助レンズの励磁電流のデータ
と倍率データ（各結像レンズの励磁電流値）が記憶され
ている。リセットデータは低倍率モードの二千倍に設定
されている。倍率変更を行うとき、希望の倍率をコンピ
ュータ２０に入力する。入力倍率が五百倍以下の場合は
再度入力を行い、五百倍以上で二十万倍以下であれば、
低倍率モードで倍率データを各レンズの励磁電源１８な
いし２３に出力する。次に六十万倍以上の時は再度入力
をし、二十万倍以上で六十万倍以下であれば高倍率モー
ドに入り補助コイル１６の極性を切り替える。そして変
更倍率データを出力する。さらに倍率変更を行う時は、
倍率入力を行い、三千倍以上六十万倍以内であれば、高
倍率モードで倍率の変更を行う。三千倍以下の場合は、
補助コイル１６の極性切り替えを行い、低倍率モードに
して倍率データを出力する。五百倍以上二十万倍以下で
倍率変更を行うときは、このモードで倍率入力を繰返し
行う。また初めから高倍率モードで観察を行っても良
い。
【００１６】
【発明の効果】本発明を用いれば、試料位置が一定で数
百倍から数十万倍で高分解能及び広視野の像観察が可能
で観察性，操作性を著しく向上させることが出来る。
百倍から数十万倍で高分解能及び広視野の像観察が可能
で観察性，操作性を著しく向上させることが出来る。
【図１】本発明の透過形電子顕微鏡の結像レンズ系電子
線光路の説明図。
線光路の説明図。
【図２】本発明の透過形電子顕微鏡の対物レンズの説明
図。
図。
【図３】本発明の透過形電子顕微鏡の電子光学特性図。
【図４】本発明の透過形電子顕微鏡の電子光学特性図。
【図５】本発明の透過形電子顕微鏡の制御系フローチャ
ート。
ート。
１…試料、２…対物レンズ、３…補助レンズ、４…中間
レンズ、５…中間レンズ、６…投射レンズ、７…投射レ
ンズ、８…スクリーン、９…電子ビーム、１０ないし１
４…クロスオーバ、１５…対物コイル、１６…補助コイ
ル、１７…コンピュータ、１８ないし２３…励磁電源。
レンズ、５…中間レンズ、６…投射レンズ、７…投射レ
ンズ、８…スクリーン、９…電子ビーム、１０ないし１
４…クロスオーバ、１５…対物コイル、１６…補助コイ
ル、１７…コンピュータ、１８ないし２３…励磁電源。
Claims (1)
- 【請求項１】電子ビームを発生させる機構と、対物レン
ズと、前記電子ビームを結像する結像レンズ系を有する
電子顕微鏡において、前記対物レンズのポールピース下
側のヨークにギャップを設けて、前記ギャップの下側の
前記ヨークの内部に励磁コイルが配置された補助レンズ
を設けたことを特徴とする電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7247218A JPH0992191A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7247218A JPH0992191A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992191A true JPH0992191A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17160211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7247218A Pending JPH0992191A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0992191A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018189850A1 (ja) * | 2017-04-13 | 2018-10-18 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 電子顕微鏡 |
| JP2021124495A (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | 住友金属鉱山株式会社 | 電子顕微鏡による分析方法 |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP7247218A patent/JPH0992191A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018189850A1 (ja) * | 2017-04-13 | 2018-10-18 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 電子顕微鏡 |
| JP2021124495A (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | 住友金属鉱山株式会社 | 電子顕微鏡による分析方法 |
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