JPS5847825B2 - 電子顕微鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、照射電子ビームを発生する電子銃と、この電
子ビームを物体面に向ける対物レンズ装置と、電子ビー
ムを物体面から像面に向ける投影レンズ装置と、電子ビ
ームの開口を見かけ上拡大するための装置とを具える電
子顕微鏡に関するものである。

著しく高い解偉力をもつ電子顕微鏡は、照射電子ビーム
の開口が比較的小さいことにより、像の焦点深度が非常
に深くなり、従って物体像が像面に正確に投影されるよ
うに調整することがきわめて困難となる欠点を有する。

英国特許明細書第６８７２０７号記載の電子顕微鏡にお
いて、比較的高い周波数をもった交番像をコンデンサー
レンズの焦平面に重ねることによって上述した欠点を除
去せんとする試みがなされた。

この方法においては、コンデンサーレンズの焦点が電子
顕微鏡の光軸方向に所定の軌跡に沿って移動することに
なる。

この結果、対物レンズの物体距離が変化することになり
、したがって照射電子ビームの開口が変化することにな
り，そのため最適焦点位置をより容易に調整できる。

しかし、このような解決法は球面収差の要因を増やし、
試料における電子ビームの照射強度選択の自由を制限し
、試料に照射される電子ビームの開口が実際に変化して
しまうことになる。

また、この方法では像の明暗が変化するため、物体偉を
記録するよな場合には適用が不可能である。

本発明の目的は上述した欠点が生ずることなく、電子ビ
ームの開口を見かけ上相当大きくすることができる電子
顕微鏡を提供せんとするものである。

本発明は、照射電子ビームを発生するための放射源を有
する電子銃と、この照射電子ビームを物体面に向ける対
物レンズ装置と、電子ビームを物体面から像面に向けて
投影する投影レンズ装置と、電子ビームの開口を見かけ
上拡大するための装置とを具える電子顕微鏡において、
前記電子ビームの開口を見かけ上拡大するための装置が
、前記物体面に位置する点を中心として前記照射電子ビ
ームを傾けて前記点を頂点とする錐体の内部全体に亘っ
て電子ビームを等価的に形成する電源装置を含むビーム
偏向装置を具えることを特徴とするものである。

本発明による電子顕微鏡においては、物体面における電
子ビームの横断面の大きさは常に一定に保たれるため、
見かけ上大きな開口にしたことによって電子ビーム電流
の大きさが変化することは全くなく、また照射電子ビー
ムの試料上の照射点が光軸方向に変位することもない。

この光軸に対して垂直な横軸方向から見たときの照射ビ
ームの軌跡は、光軸に関して対称な任意の図形を描く。

この図形の形状と同様にこの図形の大きさも、電子ビー
ムの焦点が常に物体面に位置するようにすればほぼ任意
に選ぶことができる。

また，ビームの焦点ずれが生じないため、像面における
照射強度は一定であり、目的通り照射ビームの開口を見
かけ上増加させることにより，物体像の記録や研究が可
能である。

好適実施例においては、対物レンズの光軸外を通過する
電子ビームに対し、ビームの横軸方向のずれの程度に応
じて、対物レンズ装置の励起に所定の修正を加えること
ができる。

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図面は本発明電子顕微鏡の構成を示す線図であり、電子
銃１を具え、電子銃１は比較的高い電流密度を有する比
較的小さな横断面の電子ビームを発生する放射源２を具
えるものとするのが好適である。

放射源２に対向して、アノード３と、電子ビームの進行
方向に見て順にビーム整列装置４、コンデンサーレンズ
装置５、ビーム偏向装置６、ポールシュ−８を具える対
物レンズ装置７、試料位置調整装置１０を具える試料台
９、中間レンズ装置１１、投影レンズ装置１２を配置す
る。

電子顕微鏡の像空間１３にカメラ１４と螢光スクリーン
１５を設け、窓１６を通して螢光スクリーン１５を観察
できるようにする。

あらゆる電子光学素子を外匣１Ｔ内に設置し、外匣１７
に他に窓１６と、必要な電位を加えるための通路１８と
、真空ダクト１９を設け、真空ダクト１９にはポンプ装
置への接続口２０を設ける。

本発明においては、偏向装置６のための電源装置２１を
、試料上の点２２を中心として電子ビームを傾けること
ができるようなものとする。

電源装置をまた、印加すべき高電圧により制御するのが
好適である。

これを接続線２３によって線図的に示す。

ビーム偏向装置６は普通２組の電磁コイルを具え、それ
によりビームを先づ既知の方法で光軸２４から偏向させ
、次に光軸上の与えられた点・＼再び偏向させることが
でき、その結果として電子ビームを傾けることができる
。

光軸上の後者の点は、電子ビームが円錐体内部のあらゆ
る方向から投射される場合の収束点となる。

この円錐体の底面全体をビームによって走査する。

その結果、時間を経て見ると電子ビームは円錐体の内部
を完全に満たすことになり、試料が弱い電子ビームの照
射によっては十分な画像情報を与えないようなものであ
っても、底面全体を走査することによって、十分な画像
情報を得ることができる。

また、本発明では電子ビームの軌く図形は円錐体に限ら
れるものではなく、どんな図形をとることもできるが、
底面が円形或は矩形のような対称な図形となる円錐体や
角錐体とするのが好適である。

特に底面を円形としてこれを走査する場合には、例えば
，わずかに位相のずれた２つの正弦波発生器を具える電
源装置を使用することによって、電子ビームにより円形
底面を螺旋状に走査するように電子ビームを偏向するこ
とができる。

一方、底面を矩形としてこれを走査する場合には、テレ
ビジョンシステムにおいて走査ビームを偏向するのと同
じように、矩形底面をラスク状に走査するように電子ビ
ームを偏向させる電源装置を用いることができる。

偏向装置をこのように動作させると、ある時間に亘って
見た場合、円錐体の頂角によって規定される大きな開口
を有する１本の電子ビームによって試料は照射されるこ
とと等価になり、この開口は電子ビーム自体の開口の例
えば１０００倍にも達する大きなものである。

このビーム偏向中には、電子ビーム電流の大きさは影響
を受けず、錐体の頂点に相当する試料上での照射点は軸
方向・＼移動しない。

前述した英国特許明細書第６８７２０７号記載の装置の
ように球面収差の補正も可能である。

この目的のため、本発明電子顕微鏡においては、適当な
レンズ装置、この場合例えば対物レンズ装置を，電子ビ
ームの横軸方向の位置に依存して制御するだけでよい。

既知の電子顕微鏡においては、球面収差の補正をすると
電子ビームの径は広くなるが，本発明電子顕微鏡では電
子ビームの径は広くならず、単に対物レンズ装置の光軸
外を通過することになる。

しかしながら、この偏向によって生じる恐れのある球面
収集は、偏向されない電子ビームの光軸外の通路を基準
にして、完全に補正できる。

本発明電子顕微鏡の好適実施例では、偏向装置の電源装
置に調整可能な制御手段を付加して、光軸の外側の一個
の固定された点、或は連続する複数の固定された点から
電子ビームを照射することも可能である。

このようにして、試験すべき物体の特性に応じて電子ビ
ームの照射態様を選定することができる。

以上説明したように本発明によれば、収差を発生するこ
となく焦点深度を浅くすることができるばかりでなく，
錐体の内部全体に亘って電子線を照射するようにしてい
るから、弱いエネルギー領域の電子線を用いても十分高
い輝度信号を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明電子顕微鏡の一例の構成を示す線図である
。 １・・・・・・電子銃，２・：・・・・放射源、６・・
・・・・ビーム偏向装置，９・・・・・・試料台、２１
・・・・・・電源装置、２２・・・・・・試料面におけ
る点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 照射電子ビームを発生するための放射源を有する電
   子銃と，この照射電子ビームを物体面に向ける対物レン
   ズ装置と、電子ビームを物体面から像面に向ける投影レ
   ンズ装置と、電子ビームの開口を見かけ上拡大するため
   の装置とを具える電子顕微鏡において、この開口を見か
   け上拡大するための装置が，前記物体面上に位置する点
   を中心として前記照射ビームを傾けて前記点を頂点とす
   る錐体の内部全体に亘って偏向される電子ビームを等価
   的に形成する電源装置を含むビーム偏向装置を具えるこ
   とを特徴とする電子顕微鏡。 ２ ％許請求の範囲１記載の電子顕微鏡において、電子
   ビームの横軸方向での偏向程度に応じて制御され，前記
   ビーム偏向装置の後段の電子光学レンズに対して作用す
   る収差補正装置を具えることを特徴とする電子顕微鏡。