JPH1069870A - 電子顕微鏡 - Google Patents
電子顕微鏡Info
- Publication number
- JPH1069870A JPH1069870A JP8228054A JP22805496A JPH1069870A JP H1069870 A JPH1069870 A JP H1069870A JP 8228054 A JP8228054 A JP 8228054A JP 22805496 A JP22805496 A JP 22805496A JP H1069870 A JPH1069870 A JP H1069870A
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- JP
- Japan
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- electron beam
- scanning
- electron
- split
- spot
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Abstract
(57)【要約】
【課題】試料の磁場を誤差なく検出することの可能な電
子顕微鏡を提供する。 【解決手段】試料4を透過した電子線1が検出器6上に
形成するスポットのシフトを検出器6を構成する複数の
検出部からの信号の演算で決定することによって電子線
1が試料4を透過する時に、試料4の磁場から被るロー
レンツ偏向を検出する電子顕微鏡で、スポットの形状
を、検出部間の境界を跨ぐ部分の長さが観察上必要とな
る移動量の範囲で常に一定となるようにする。
子顕微鏡を提供する。 【解決手段】試料4を透過した電子線1が検出器6上に
形成するスポットのシフトを検出器6を構成する複数の
検出部からの信号の演算で決定することによって電子線
1が試料4を透過する時に、試料4の磁場から被るロー
レンツ偏向を検出する電子顕微鏡で、スポットの形状
を、検出部間の境界を跨ぐ部分の長さが観察上必要とな
る移動量の範囲で常に一定となるようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子顕微鏡に関す
る。
る。
【0002】
【従来の技術】電子顕微鏡により磁気像を観察するに
は、磁場による電子線の偏向(ローレンツ偏向)を検出
するローレンツ電子顕微鏡法が用いられる。このローレ
ンツ電子顕微鏡法では、例えば、特開平5−13033号公報
に説明されているように、収束した電子線を観察部分に
透過させ、透過後の電子線が検出器上に形成するスポッ
トのシフトからローレンツ偏向の向きと大きさを検知す
る。ローレンツ偏向の向きは磁場に垂直であり大きさは
磁場に比例している。したがって、検出器上のスポット
位置の、磁場がない場合に対するシフトを検出すること
により磁場の向きと強度を知ることができる。
は、磁場による電子線の偏向(ローレンツ偏向)を検出
するローレンツ電子顕微鏡法が用いられる。このローレ
ンツ電子顕微鏡法では、例えば、特開平5−13033号公報
に説明されているように、収束した電子線を観察部分に
透過させ、透過後の電子線が検出器上に形成するスポッ
トのシフトからローレンツ偏向の向きと大きさを検知す
る。ローレンツ偏向の向きは磁場に垂直であり大きさは
磁場に比例している。したがって、検出器上のスポット
位置の、磁場がない場合に対するシフトを検出すること
により磁場の向きと強度を知ることができる。
【0003】従来のローレンツ電子顕微鏡法では、図2
に示したように、透過電子線により検出器6上に形成さ
れる円形スポット8のシフトを検出するために、検出器
6を4分割型とし、各検出部(図2中のA,B,C,
D)からの信号に演算を施していた。例えば、図2で、
円形スポット8のX軸方向のシフトを得るためには、検
出部A,B,C,Dからの信号(それぞれ、単にA,
B,C,Dと称する)に、(A−B−C+D)/(A+
B+C+D)なる演算を施していた。この演算の結果
(Iと称する)は、円形スポット8のX軸方向のシフト
(単にXと称する)が円形スポット8の半径(R)に比
べて充分に小さい場合にはXに比例する(I=4/(π
R)・X)。しかし、Xにこのような条件がない一般の
場合には、円形スポット8がY軸の片側に完全に移動し
てしまいIが一定値(図2ではこれを1としている)と
なるまでの範囲におけるIとXの関係は非線形になるの
で、比例係数(4/(πR))を用いてIからXを機械
的に導くと誤差を免れることができなかった。しかも、
IとXの関係を記述する上記非線形方程式は複雑であ
り、これを自動的に解いてIからXを簡便に得ることは
困難であった。このため、従来のローレンツ電子顕微鏡
法は、XがRに比べて充分に小さくIとXに比例関係が
成立すると見なせる範囲、すなわち、観察対象である磁
場が比較的弱い(ローレンツ偏向が小さい)場合の観察
に利用されていた。
に示したように、透過電子線により検出器6上に形成さ
れる円形スポット8のシフトを検出するために、検出器
6を4分割型とし、各検出部(図2中のA,B,C,
D)からの信号に演算を施していた。例えば、図2で、
円形スポット8のX軸方向のシフトを得るためには、検
出部A,B,C,Dからの信号(それぞれ、単にA,
B,C,Dと称する)に、(A−B−C+D)/(A+
B+C+D)なる演算を施していた。この演算の結果
(Iと称する)は、円形スポット8のX軸方向のシフト
(単にXと称する)が円形スポット8の半径(R)に比
べて充分に小さい場合にはXに比例する(I=4/(π
R)・X)。しかし、Xにこのような条件がない一般の
場合には、円形スポット8がY軸の片側に完全に移動し
てしまいIが一定値(図2ではこれを1としている)と
なるまでの範囲におけるIとXの関係は非線形になるの
で、比例係数(4/(πR))を用いてIからXを機械
的に導くと誤差を免れることができなかった。しかも、
IとXの関係を記述する上記非線形方程式は複雑であ
り、これを自動的に解いてIからXを簡便に得ることは
困難であった。このため、従来のローレンツ電子顕微鏡
法は、XがRに比べて充分に小さくIとXに比例関係が
成立すると見なせる範囲、すなわち、観察対象である磁
場が比較的弱い(ローレンツ偏向が小さい)場合の観察
に利用されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明で解決しようと
する課題は、ローレンツ電子顕微鏡法の従来技術におけ
る、磁場が強くなると誤差が増加するという上述の問題
点を解決することである。
する課題は、ローレンツ電子顕微鏡法の従来技術におけ
る、磁場が強くなると誤差が増加するという上述の問題
点を解決することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】このために本発明では、
上記従来技術で磁場が強くなると誤差が増加する原因に
着目する。この原因は、図2で明らかなように、電子線
のスポットが円形なことにある。さらに詳しくは、スポ
ットシフトに伴いスポット中で一方の検出部から他方の
検出部に移動する部分の面積が、同一シフト量に対して
一定とならないことに問題がある。
上記従来技術で磁場が強くなると誤差が増加する原因に
着目する。この原因は、図2で明らかなように、電子線
のスポットが円形なことにある。さらに詳しくは、スポ
ットシフトに伴いスポット中で一方の検出部から他方の
検出部に移動する部分の面積が、同一シフト量に対して
一定とならないことに問題がある。
【0006】この移動部分の面積を常に一定にするため
には、スポット形状を、単純な円形ではなく移動時に検
出部間の境界を跨ぐ部分の長さが常に一定となるような
形状とすればよい。このようなスポット形状の具体例を
図3に示す。まず、図3のaには、上下の境界(Y軸に
交差する境界)が互いに平行となったスポットが示して
ある。このような形状を備えたスポットでは、X軸方向
に移動する際にY軸を跨ぐ部分の長さが常に一定とな
る。したがって、電子線が磁場によりX軸方向に大きな
ローレンツ偏向を被っても、偏向量検出で誤差が発生す
ることはない。
には、スポット形状を、単純な円形ではなく移動時に検
出部間の境界を跨ぐ部分の長さが常に一定となるような
形状とすればよい。このようなスポット形状の具体例を
図3に示す。まず、図3のaには、上下の境界(Y軸に
交差する境界)が互いに平行となったスポットが示して
ある。このような形状を備えたスポットでは、X軸方向
に移動する際にY軸を跨ぐ部分の長さが常に一定とな
る。したがって、電子線が磁場によりX軸方向に大きな
ローレンツ偏向を被っても、偏向量検出で誤差が発生す
ることはない。
【0007】但し、このようなスポット形状では、Y軸
方向のスポットシフトの検出では、これを、(A+B−
C−D)/(A+B+C+D)から求めると検出誤差が
発生する可能性がある。これを回避するには、スポット
の形状を上下の境界だけでなく左右の境界(X軸に交差
する境界)も互いに平行にすればよい。このようなスポ
ット形状では、電子線がX軸,Y軸何れの方向に大きな
ローレンツ偏向を被っても、偏向量検出で誤差が発生す
ることはない。
方向のスポットシフトの検出では、これを、(A+B−
C−D)/(A+B+C+D)から求めると検出誤差が
発生する可能性がある。これを回避するには、スポット
の形状を上下の境界だけでなく左右の境界(X軸に交差
する境界)も互いに平行にすればよい。このようなスポ
ット形状では、電子線がX軸,Y軸何れの方向に大きな
ローレンツ偏向を被っても、偏向量検出で誤差が発生す
ることはない。
【0008】さらに、X軸方向,Y軸方向の同量のスポ
ットシフトに対して生じる信号変化量を一致させるため
に、図3のbのようにX軸を跨ぐ部分の長さとY軸を跨
ぐ部分の長さを同一(a)にしておくのがよい。このよ
うなスポット形状を採用することにより、ローレンツ偏
向の向きと相対強度を誤差なく検出することが可能とな
る。
ットシフトに対して生じる信号変化量を一致させるため
に、図3のbのようにX軸を跨ぐ部分の長さとY軸を跨
ぐ部分の長さを同一(a)にしておくのがよい。このよ
うなスポット形状を採用することにより、ローレンツ偏
向の向きと相対強度を誤差なく検出することが可能とな
る。
【0009】
【発明の実施の形態】図1に本発明の実施例を示す。図
1で、同図では省略されている電子源より供給される電
子線1は、正方形の開口部を備えた絞り2を通過し、収
束レンズ系3により収束されて試料4を透過する。試料
4を透過した電子線1は、拡大レンズ系5を通り検出器
6に至る。拡大レンズ系5は、絞り2の開口部の像を所
望の倍率と向きで検出器6上に結像させる機能を備えて
いる。
1で、同図では省略されている電子源より供給される電
子線1は、正方形の開口部を備えた絞り2を通過し、収
束レンズ系3により収束されて試料4を透過する。試料
4を透過した電子線1は、拡大レンズ系5を通り検出器
6に至る。拡大レンズ系5は、絞り2の開口部の像を所
望の倍率と向きで検出器6上に結像させる機能を備えて
いる。
【0010】検出器6は4分割型であり、直交する境界
で隔てられた4個の分割部から構成されている。各分割
部からの信号(A,B,C,Dとする)は演算装置7に
導き、演算装置7内ではこれらの信号について図1中に
示した演算を行う。演算の結果(図1中のIxおよびI
y)は、電子線1が検出器6上に形成するスポットの互
いに直交する方向(X軸方向およびY軸方向と呼ぶ)へ
のシフト量に相当する。この2方向への電子線1のシフ
トは、試料4中の電子線1が透過した部分の磁場の向き
と相対強度に関する知見を担っている。したがって、電
子線1を試料4上で走査しながら演算結果Ix,Iyを
輝度信号として走査像を取得すれば、試料4の電子線1
走査領域での磁気像が得られたことになる。
で隔てられた4個の分割部から構成されている。各分割
部からの信号(A,B,C,Dとする)は演算装置7に
導き、演算装置7内ではこれらの信号について図1中に
示した演算を行う。演算の結果(図1中のIxおよびI
y)は、電子線1が検出器6上に形成するスポットの互
いに直交する方向(X軸方向およびY軸方向と呼ぶ)へ
のシフト量に相当する。この2方向への電子線1のシフ
トは、試料4中の電子線1が透過した部分の磁場の向き
と相対強度に関する知見を担っている。したがって、電
子線1を試料4上で走査しながら演算結果Ix,Iyを
輝度信号として走査像を取得すれば、試料4の電子線1
走査領域での磁気像が得られたことになる。
【0011】なお、この走査像を取得するために、本実
施例は、光軸上の絞り2を含む面あるいは絞り2から試
料4に至る範囲にある絞り2と共役な面に設置した走査
コイル、これを駆動するための走査回路、走査回路から
の信号を位置信号とし、演算装置7からの信号を輝度信
号として走査像を生成するための走査像生成回路などを
具備しているが、これらは通常の走査像生成に必要な装
置構成と同様であるので図1では省略されている。
施例は、光軸上の絞り2を含む面あるいは絞り2から試
料4に至る範囲にある絞り2と共役な面に設置した走査
コイル、これを駆動するための走査回路、走査回路から
の信号を位置信号とし、演算装置7からの信号を輝度信
号として走査像を生成するための走査像生成回路などを
具備しているが、これらは通常の走査像生成に必要な装
置構成と同様であるので図1では省略されている。
【0012】次に、本実施例で検出器6上に形成される
電子線1のスポット、およびその検出器6上でのシフト
と演算装置7での演算結果との関係につき図4,図5,
図6により説明する。
電子線1のスポット、およびその検出器6上でのシフト
と演算装置7での演算結果との関係につき図4,図5,
図6により説明する。
【0013】本実施例では、検出器6上には絞り2の正
方形の開口部の像が結像されるため、検出器6上に形成
される電子線1のスポットは正方形となる。また、本実
施例では、このスポットを所望の角度に回転させること
ができるので、図4のようにこの正方形のスポット(矩
形スポット9と称する)の各辺を、検出器6を構成する
各検出部の境界で定義されるX軸,Y軸に対して平行に
することができる。
方形の開口部の像が結像されるため、検出器6上に形成
される電子線1のスポットは正方形となる。また、本実
施例では、このスポットを所望の角度に回転させること
ができるので、図4のようにこの正方形のスポット(矩
形スポット9と称する)の各辺を、検出器6を構成する
各検出部の境界で定義されるX軸,Y軸に対して平行に
することができる。
【0014】このような条件で、例えば、矩形スポット
9がX軸方向に移動した場合を考えると、図4に示した
ように、信号強度(図1ではIxとしたが、ここでは簡
単のため単にIと称する)は移動量(単にXと称する)
が矩形スポット9の辺の長さ(a)の半分になるまで正
確にXに比例する。そして、Xがこれを越えると矩形ス
ポット9がY軸の片側に完全に移動してしまい、Iは一
定値(図4ではこれを1としている)となる。
9がX軸方向に移動した場合を考えると、図4に示した
ように、信号強度(図1ではIxとしたが、ここでは簡
単のため単にIと称する)は移動量(単にXと称する)
が矩形スポット9の辺の長さ(a)の半分になるまで正
確にXに比例する。そして、Xがこれを越えると矩形ス
ポット9がY軸の片側に完全に移動してしまい、Iは一
定値(図4ではこれを1としている)となる。
【0015】実際には、矩形スポット9の各辺をX軸,
Y軸に対して正確に平行に調整するのが困難な場合が生
じるので、次に矩形スポット9の辺がX軸,Y軸に対し
て傾いた場合の信号強度(I)と移動量(X)の関係を
図5,図6により説明する。
Y軸に対して正確に平行に調整するのが困難な場合が生
じるので、次に矩形スポット9の辺がX軸,Y軸に対し
て傾いた場合の信号強度(I)と移動量(X)の関係を
図5,図6により説明する。
【0016】図5に示したように、矩形スポット9がX
軸,Y軸に対して傾くと(傾き角をθとする)IがXに
比例する領域から一定値(図5ではこれを1としてい
る)になる領域の間に中間的な領域が生じ、ここではI
とXの関係が一次ではなくなる(図4の場合と同様、矩
形スポット9がX軸方向に移動した場合を想定してい
る)。
軸,Y軸に対して傾くと(傾き角をθとする)IがXに
比例する領域から一定値(図5ではこれを1としてい
る)になる領域の間に中間的な領域が生じ、ここではI
とXの関係が一次ではなくなる(図4の場合と同様、矩
形スポット9がX軸方向に移動した場合を想定してい
る)。
【0017】また、図5によれば、θが大きくなるほど
比例領域は減少し中間領域は増加していくことがわか
る。しかし一方、θが大きくなると、この比例領域にお
けるXに対するIの変化量が大きくなる、すなわちXに
対する感度が向上することもわかる。このIとXの関係
をさらに定量的に示すと図6のようになる。これによ
り、比例領域(図6ではlinearとしてある)とIが一定
値となる領域(図6ではconstantとしてある)の間の中
間領域(図6ではquadratic としてある)では、IがX
に対して二次の関係になっていることがわかる。また、
これらの領域の幅、および比例領域と中間領域でのIと
Xの関係がθに依存する様子も明らかである。ここで実
際には、θを5度(0.087 ラジアン)以内に調整す
ることは容易であるので、中間領域は0.45≦X/a
≦0.55に限ることができ、図4に示したθが正確に
0度となっている場合とほとんど同程度の範囲でIとX
の比例関係を保つことが可能である。
比例領域は減少し中間領域は増加していくことがわか
る。しかし一方、θが大きくなると、この比例領域にお
けるXに対するIの変化量が大きくなる、すなわちXに
対する感度が向上することもわかる。このIとXの関係
をさらに定量的に示すと図6のようになる。これによ
り、比例領域(図6ではlinearとしてある)とIが一定
値となる領域(図6ではconstantとしてある)の間の中
間領域(図6ではquadratic としてある)では、IがX
に対して二次の関係になっていることがわかる。また、
これらの領域の幅、および比例領域と中間領域でのIと
Xの関係がθに依存する様子も明らかである。ここで実
際には、θを5度(0.087 ラジアン)以内に調整す
ることは容易であるので、中間領域は0.45≦X/a
≦0.55に限ることができ、図4に示したθが正確に
0度となっている場合とほとんど同程度の範囲でIとX
の比例関係を保つことが可能である。
【0018】以上の説明は、矩形スポット9がX軸方向
に移動した場合だけでなく、矩形スポット9がY軸方向
に移動した場合にも、Iとして、(A+B−C−D)/
(A+B+C+D)を用いることによって全く同じよう
に適用できる。これは、本実施例における矩形スポット
9が正方形であることによる。すなわち、正方形の矩形
スポット9では、X軸方向,Y軸方向への同一の移動量
でのそれぞれY軸,X軸を跨ぐ部分の長さが任意のθで
常に一定になるからである。もしも、θが常に一定であ
ることを保証できるならば、例えば図3のbに示したよ
うな、その傾きでX軸,Y軸を跨ぐ部分の長さが同一
で、しかもこれがY軸方向,X軸方向への移動に伴い変
化しない形状を持つスポットを利用しても良い。
に移動した場合だけでなく、矩形スポット9がY軸方向
に移動した場合にも、Iとして、(A+B−C−D)/
(A+B+C+D)を用いることによって全く同じよう
に適用できる。これは、本実施例における矩形スポット
9が正方形であることによる。すなわち、正方形の矩形
スポット9では、X軸方向,Y軸方向への同一の移動量
でのそれぞれY軸,X軸を跨ぐ部分の長さが任意のθで
常に一定になるからである。もしも、θが常に一定であ
ることを保証できるならば、例えば図3のbに示したよ
うな、その傾きでX軸,Y軸を跨ぐ部分の長さが同一
で、しかもこれがY軸方向,X軸方向への移動に伴い変
化しない形状を持つスポットを利用しても良い。
【0019】すなわち、検出器6を構成する検出部間の
境界を跨ぐ部分の長さが観察上必要となる移動量の範囲
で常に一定となるような形状を備えたスポットを利用す
れば、本発明の本質を損なうことなくこれを実施でき
る。
境界を跨ぐ部分の長さが観察上必要となる移動量の範囲
で常に一定となるような形状を備えたスポットを利用す
れば、本発明の本質を損なうことなくこれを実施でき
る。
【0020】
【発明の効果】本発明により、電子線1の検出器6上で
の位置を誤差なく検出できるようになり、試料4磁場に
よる電子線1のローレンツ偏向が正確に得られるように
なったため、試料4の磁場分布の高精度な観察が可能と
なった。
の位置を誤差なく検出できるようになり、試料4磁場に
よる電子線1のローレンツ偏向が正確に得られるように
なったため、試料4の磁場分布の高精度な観察が可能と
なった。
【図1】本発明の一実施例の説明図。
【図2】従来装置の問題点の説明図。
【図3】従来装置の問題点の解決法の説明図。
【図4】本発明になる電子顕微鏡の動作の説明図。
【図5】本発明になる電子顕微鏡の動作の説明図。
【図6】本発明になる電子顕微鏡の動作の説明図。
1…電子線、2…絞り、3…収束レンズ系、4…試料、
5…拡大レンズ系、6…検出器、7…演算装置、8…円
形スポット、9…矩形スポット。
5…拡大レンズ系、6…検出器、7…演算装置、8…円
形スポット、9…矩形スポット。
Claims (3)
- 【請求項1】電子源,高圧電源,加速装置などから構成
される電子銃、上記電子銃より放出される電子線のうち
所望の部分のみを取り出すための絞り、上記絞りを通過
した電子線を収束して観察部分に照射するための収束レ
ンズ系、上記観察部分を通過後の電子線の断面を所望の
大きさと向きに調整するための拡大レンズ系、上記拡大
レンズ系を通過した電子線を検出するための複数の検出
部から構成された分割型検出器、上記分割型検出器の検
出部からの信号を変数とした演算により電子線の上記分
割型検出器上での到達位置に相当する演算結果を出力す
る演算回路、観察部分における収束した電子線の照射位
置を走査状に移動させるための走査コイル、上記走査コ
イルを駆動するための走査回路、上記走査回路からの信
号を位置信号とし、上記演算回路からの信号を輝度信号
として走査像を生成するための走査像生成回路を含む電
子顕微鏡において、上記絞りの開口部を、上記拡大レン
ズ系により上記分割型検出器上に結像した際に、像が上
記分割型検出器上で移動しても上記検出部間の境界を跨
ぐ像部分の長さが実用上重要な像移動範囲において変化
しない形状としたことを特徴とする電子顕微鏡。 - 【請求項2】請求項1において、上記分割型検出器を、
直角な境界を備えた4個の上記検出部が直交座標軸の第
一,第二,第三,第四象限を占めるように組み合わせた
部分を含むように構成した電子顕微鏡。 - 【請求項3】請求項2において、上記絞りの上記開口部
の形状を正方形とした電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8228054A JPH1069870A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8228054A JPH1069870A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1069870A true JPH1069870A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=16870481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8228054A Pending JPH1069870A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1069870A (ja) |
-
1996
- 1996-08-29 JP JP8228054A patent/JPH1069870A/ja active Pending
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