JPS6241376B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6241376B2 JPS6241376B2 JP55143890A JP14389080A JPS6241376B2 JP S6241376 B2 JPS6241376 B2 JP S6241376B2 JP 55143890 A JP55143890 A JP 55143890A JP 14389080 A JP14389080 A JP 14389080A JP S6241376 B2 JPS6241376 B2 JP S6241376B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic pole
- magnetomotive force
- gap
- lens
- 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.)
- Expired
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Classifications
-
- 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
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/10—Lenses
- H01J37/14—Lenses magnetic
- H01J37/141—Electromagnetic lenses
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、歪収差及びＳ字歪収差を殆んど零に
でき、しかも焦点距離を著じるしく短かくできる
３磁極電子レンズに関するものである。
でき、しかも焦点距離を著じるしく短かくできる
３磁極電子レンズに関するものである。
３つの磁極により２つの磁極間隙を形成し、各
間隙に生ずる磁場の方向を逆転した３磁極電子レ
ンズにおいて、上側磁極間隙内と下側磁極間隙内
とに作られる磁界分布を対称にした場合、焦点距
離が最小となる条件において、歪収差が零にな
る。又、上側磁極間隙内の軸上磁場を下側磁極間
隙内の軸上磁場より弱くするように磁極形状を非
対称にすればある励磁条件においてＳ字歪収差を
零にすることができ、適当な形状と励磁条件の選
択によつて両歪収差を殆んど零にすることができ
る。第１図はこの様にして設計されたレンズの磁
極部の形状を示し、第２図は該レンズによる焦点
距離ｐ、歪収差（△ｒ／ｒ）及びＳ字歪収差
（△Ｓ／ｒ）の起磁力依存性を示す図である。第
１図において、１は第１磁極、２は第２磁極、３
は第３磁極で磁極１と２との間に第１磁極間隙
S1、磁極２と３との間に第２磁極間隙S2を形成す
る。d1，d2，d3は夫々、第１磁極、第２磁極、第
３磁極の穴径で、d2とd3を等しくし、且つ、d1と
d2（d3）に対し、1.5〜５倍にすることにより歪収
差を小さくした状態でＳ字歪収差を零或いは負に
することが可能である。第２図は上記形状のレン
ズの特性を示し、ｐは焦点距離、△ｒ／ｒは歪
収差、△Ｓ／ｒはＳ字歪収差を示し、横軸NIは
起磁力（AT）を示してある。この図から、第１
磁極間隙S1と第２磁極間隙S2に生ずる磁場の向き
を互いに逆にし、且つその起磁力を等しくして
2700AT付近に設定すると焦点距離ｐは極小値
（約5.3mm）を示し、起磁力がわずかにずれた
2800AT〜2900AT付近で歪収差△ｒ／ｒ及びＳ
字歪収差△Ｓ／ｒは零になる条件が存在する。
間隙に生ずる磁場の方向を逆転した３磁極電子レ
ンズにおいて、上側磁極間隙内と下側磁極間隙内
とに作られる磁界分布を対称にした場合、焦点距
離が最小となる条件において、歪収差が零にな
る。又、上側磁極間隙内の軸上磁場を下側磁極間
隙内の軸上磁場より弱くするように磁極形状を非
対称にすればある励磁条件においてＳ字歪収差を
零にすることができ、適当な形状と励磁条件の選
択によつて両歪収差を殆んど零にすることができ
る。第１図はこの様にして設計されたレンズの磁
極部の形状を示し、第２図は該レンズによる焦点
距離ｐ、歪収差（△ｒ／ｒ）及びＳ字歪収差
（△Ｓ／ｒ）の起磁力依存性を示す図である。第
１図において、１は第１磁極、２は第２磁極、３
は第３磁極で磁極１と２との間に第１磁極間隙
S1、磁極２と３との間に第２磁極間隙S2を形成す
る。d1，d2，d3は夫々、第１磁極、第２磁極、第
３磁極の穴径で、d2とd3を等しくし、且つ、d1と
d2（d3）に対し、1.5〜５倍にすることにより歪収
差を小さくした状態でＳ字歪収差を零或いは負に
することが可能である。第２図は上記形状のレン
ズの特性を示し、ｐは焦点距離、△ｒ／ｒは歪
収差、△Ｓ／ｒはＳ字歪収差を示し、横軸NIは
起磁力（AT）を示してある。この図から、第１
磁極間隙S1と第２磁極間隙S2に生ずる磁場の向き
を互いに逆にし、且つその起磁力を等しくして
2700AT付近に設定すると焦点距離ｐは極小値
（約5.3mm）を示し、起磁力がわずかにずれた
2800AT〜2900AT付近で歪収差△ｒ／ｒ及びＳ
字歪収差△Ｓ／ｒは零になる条件が存在する。
しかし乍ら、このレンズで問題になるのは、焦
点距離が極小値で5.3mmと長く、投影レンズとフ
イルムとの距離ＬをＬ＝380mmの電子顕微鏡で
は該投影レンズの倍率Mpは約72倍にしかならな
い。従つて、総合倍率が50万倍〜100万倍といつ
た高倍観察を同一の装置で行うことができなくな
り、低倍と高倍とで投影レンズを組みかえなけれ
ばならないという不都合を生ずる。
点距離が極小値で5.3mmと長く、投影レンズとフ
イルムとの距離ＬをＬ＝380mmの電子顕微鏡で
は該投影レンズの倍率Mpは約72倍にしかならな
い。従つて、総合倍率が50万倍〜100万倍といつ
た高倍観察を同一の装置で行うことができなくな
り、低倍と高倍とで投影レンズを組みかえなけれ
ばならないという不都合を生ずる。
本発明はこの様な歪収差及びＳ字歪収差の小さ
なレンズにおいて、更に、焦点距離を短かくする
ことを目的とするものである。
なレンズにおいて、更に、焦点距離を短かくする
ことを目的とするものである。
さて、３磁極レンズの焦点距離が何故通常の２
磁極レンズに比べて長くなるかについて考察して
みる。通常の２磁極レンズの焦点距離は、良く知
られたリープマン曲線によつて表わされる。これ
に対し、３磁極レンズではある起磁力の下で、極
小をとつて、それ以上の起磁力では焦点距離は増
加してしまう。これは、３磁極レンズでは、上側
磁極間隙（第１磁極間隙）S1に作られる磁界が縮
小レンズとして作用していることに起因する。そ
こで、本発明は、この上側磁極間隙による縮小を
可能な限り抑え、起磁力（下側磁極間隙内磁場の
み）の増大に拘りなしに上側磁極間隙内磁場の起
磁力をある値に固定することに特徴がある。第３
図は本発明を説明するための特性図で第１磁極間
隙内にかかる起磁力NI1を約2400AT（図中△印を
付した値）で固定し、第２磁極間隙内にかかる起
磁力NI2を増加させた場合の焦点距離、歪収差及
びＳ字歪収差を夫々点線′ｐ，△ｒ／r′，及び
△Ｓ／r′で示してある。この様な条件となせば
NI2の増加に伴つて焦点距離′ｐは減小し、又、
歪収差△ｒ／r′も減小の傾向を示し、例えばNI1
＝2400AT、NI2＝3800ATで使用すれば′ｐ＝
3.6mm、△ｒ／r′＝0.3％、△Ｓ／r′＝0.15％という
良好な結果が得られた。歪収差及びＳ字歪収差が
このように小さい場合、螢光板上で直線がゆがん
で見えることはなく、実用的に歪なしということ
ができる。前記条件における投影レンズの倍率
は、Ｌを前述と同一の380mmとして、約106倍と
なり、通常の２磁極投影レンズで設定されている
倍率と同程度である。前述の固定された第１磁極
間隙内磁場の起磁力NI1の値は、ｐ（実線）が
極小をなす付近に選定される。即ち、両磁極間隙
内の起磁力を相等しくしたときの最小の焦点距離
が得られる付近にNI1を固定する。もし、ｐが
大きい位置でNI1を固定すると焦点距離の曲線
′ｐが図より上方に移動し、あまり小さくでき
ないからである。実際には本発明者の実験から、
ｐが極小を示すときのNI1の値より少し低い値
の方が良好であつた。装置に本発明を適用する場
合、比較的低い倍率、例えば数千倍〜数万倍で
は、第１及び第２磁極間隙内磁場共等しく約
2900ATに励磁し、比較的高い倍率、例えば数万
倍〜数十万倍では、第１磁極間隙内の磁場の起磁
力を約2400ATに、そして、第２磁極間隙内のそ
れを約3800ATに励磁すると、歪みのない像が、
倍率可変に支障なく得られる。
磁極レンズに比べて長くなるかについて考察して
みる。通常の２磁極レンズの焦点距離は、良く知
られたリープマン曲線によつて表わされる。これ
に対し、３磁極レンズではある起磁力の下で、極
小をとつて、それ以上の起磁力では焦点距離は増
加してしまう。これは、３磁極レンズでは、上側
磁極間隙（第１磁極間隙）S1に作られる磁界が縮
小レンズとして作用していることに起因する。そ
こで、本発明は、この上側磁極間隙による縮小を
可能な限り抑え、起磁力（下側磁極間隙内磁場の
み）の増大に拘りなしに上側磁極間隙内磁場の起
磁力をある値に固定することに特徴がある。第３
図は本発明を説明するための特性図で第１磁極間
隙内にかかる起磁力NI1を約2400AT（図中△印を
付した値）で固定し、第２磁極間隙内にかかる起
磁力NI2を増加させた場合の焦点距離、歪収差及
びＳ字歪収差を夫々点線′ｐ，△ｒ／r′，及び
△Ｓ／r′で示してある。この様な条件となせば
NI2の増加に伴つて焦点距離′ｐは減小し、又、
歪収差△ｒ／r′も減小の傾向を示し、例えばNI1
＝2400AT、NI2＝3800ATで使用すれば′ｐ＝
3.6mm、△ｒ／r′＝0.3％、△Ｓ／r′＝0.15％という
良好な結果が得られた。歪収差及びＳ字歪収差が
このように小さい場合、螢光板上で直線がゆがん
で見えることはなく、実用的に歪なしということ
ができる。前記条件における投影レンズの倍率
は、Ｌを前述と同一の380mmとして、約106倍と
なり、通常の２磁極投影レンズで設定されている
倍率と同程度である。前述の固定された第１磁極
間隙内磁場の起磁力NI1の値は、ｐ（実線）が
極小をなす付近に選定される。即ち、両磁極間隙
内の起磁力を相等しくしたときの最小の焦点距離
が得られる付近にNI1を固定する。もし、ｐが
大きい位置でNI1を固定すると焦点距離の曲線
′ｐが図より上方に移動し、あまり小さくでき
ないからである。実際には本発明者の実験から、
ｐが極小を示すときのNI1の値より少し低い値
の方が良好であつた。装置に本発明を適用する場
合、比較的低い倍率、例えば数千倍〜数万倍で
は、第１及び第２磁極間隙内磁場共等しく約
2900ATに励磁し、比較的高い倍率、例えば数万
倍〜数十万倍では、第１磁極間隙内の磁場の起磁
力を約2400ATに、そして、第２磁極間隙内のそ
れを約3800ATに励磁すると、歪みのない像が、
倍率可変に支障なく得られる。
所で、斯るレンズにおいて、上側磁極間隙内の
磁場の励磁を停止し、下側磁極間隙内のみに磁界
を形成してみたところ、第３図に二点鎖線で示す
ような結果が得られた。3500AT以上において、
歪収差△ｒ／r″及びＳ字歪収差△Ｓ／r″は、前述
の場合より大きくなつているが焦点距離″ｐは
著じるしく短かくなつている。起磁力4000AT付
近を使用すると、両収差は共に１％程度であり、
焦点距離は2.1mmにまで短かくなつている。この
ときの拡大率Mpは約180倍である。この値は通常
用いられている２極レンズの特性より優れてお
り、Ｓ字収差が全く問題にならない高倍（10万倍
以上）領域での観察には充分に使用できる条件で
ある。
磁場の励磁を停止し、下側磁極間隙内のみに磁界
を形成してみたところ、第３図に二点鎖線で示す
ような結果が得られた。3500AT以上において、
歪収差△ｒ／r″及びＳ字歪収差△Ｓ／r″は、前述
の場合より大きくなつているが焦点距離″ｐは
著じるしく短かくなつている。起磁力4000AT付
近を使用すると、両収差は共に１％程度であり、
焦点距離は2.1mmにまで短かくなつている。この
ときの拡大率Mpは約180倍である。この値は通常
用いられている２極レンズの特性より優れてお
り、Ｓ字収差が全く問題にならない高倍（10万倍
以上）領域での観察には充分に使用できる条件で
ある。
第４図は上記レンズを組み込んだ倍率可変レン
ズ系の具体例を示すもので、４は中間レンズで、
その励磁コイル５は電源６に接続されている。７
は３磁極１，２及び３を有する投影レンズで、励
磁コイル８と９を有し、夫々電源１０に接続さ
れ、コイル８により第１磁極間隙S1内に磁場を形
成し、コイル９により第２磁極間隙S2内に磁場を
形成する。各電源６，１０及び１１は倍率制御回
路１２によりコントロールされており、所望の倍
率が得られるような電流が各コイルに供給され
る。投影レンズ７において、数千倍〜数万倍の比
較的低い倍率領域ではコイル８と９に間隙S1とS2
に同一起磁力で且つ向き（極性）が逆になるよう
な磁界を発生する電流が供給され歪収差及びＳ字
歪収差を略零にした状態で使用される。次に倍率
が数万倍〜数十万倍の高倍率領域になつたとき
は、コイル８への供給電流をｐが極小になる付
近の電流に設定し、コイル９により多い電流を供
給する。これによつて、焦点距離を短かくする。
更に、高倍（数十万倍以上の超高倍）になると、
コイル８への電流供給が停止され、コイル９のみ
に大電流が供給され、焦点距離は更に短かくされ
る。尚、超高倍領域でコイル８をOFFにした
が、コイル９をOFFにし、コイル８に大電流を
供給しても良い。
ズ系の具体例を示すもので、４は中間レンズで、
その励磁コイル５は電源６に接続されている。７
は３磁極１，２及び３を有する投影レンズで、励
磁コイル８と９を有し、夫々電源１０に接続さ
れ、コイル８により第１磁極間隙S1内に磁場を形
成し、コイル９により第２磁極間隙S2内に磁場を
形成する。各電源６，１０及び１１は倍率制御回
路１２によりコントロールされており、所望の倍
率が得られるような電流が各コイルに供給され
る。投影レンズ７において、数千倍〜数万倍の比
較的低い倍率領域ではコイル８と９に間隙S1とS2
に同一起磁力で且つ向き（極性）が逆になるよう
な磁界を発生する電流が供給され歪収差及びＳ字
歪収差を略零にした状態で使用される。次に倍率
が数万倍〜数十万倍の高倍率領域になつたとき
は、コイル８への供給電流をｐが極小になる付
近の電流に設定し、コイル９により多い電流を供
給する。これによつて、焦点距離を短かくする。
更に、高倍（数十万倍以上の超高倍）になると、
コイル８への電流供給が停止され、コイル９のみ
に大電流が供給され、焦点距離は更に短かくされ
る。尚、超高倍領域でコイル８をOFFにした
が、コイル９をOFFにし、コイル８に大電流を
供給しても良い。
以上の様なレンズとなせば、歪収差及びＳ字歪
収差を殆んど零にした３磁極レンズにおいて、焦
点距離を飛躍的に短かくでき、低倍から高倍まで
利用でき極めて実用的なものとなる。
収差を殆んど零にした３磁極レンズにおいて、焦
点距離を飛躍的に短かくでき、低倍から高倍まで
利用でき極めて実用的なものとなる。
第１図は３磁極レンズの形状を示す図、第２図
はその特性図、第３図は本発明の特徴を示す特性
図、第４図は本発明レンズを電子顕微鏡の投影レ
ンズに組み込んだ具体例を示す図である。 １，２及び３：磁極、４：中間レンズ、７：投
影レンズ、５，８及び９：励磁コイル、６，１０
及び１１：電源、１２：制御回路。
はその特性図、第３図は本発明の特徴を示す特性
図、第４図は本発明レンズを電子顕微鏡の投影レ
ンズに組み込んだ具体例を示す図である。 １，２及び３：磁極、４：中間レンズ、７：投
影レンズ、５，８及び９：励磁コイル、６，１０
及び１１：電源、１２：制御回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光軸に沿つて順に配置された第１、第２、第
３の磁極を有し、隣接する３つの磁極によつて２
つの磁極間隙を形成し、各磁極間隙内に生ずる磁
場の極性を互いに逆にした３磁極レンズにおい
て、前記第１、第２、第３の磁極の穴径を各々
d1，d2，d3とするとき、d2とd3を略等しくし且つ
d1＞d2にすると共に、上側磁極間隙内の磁場の起
磁力を、両磁極間隙内の起磁力を等しくして最小
の焦点距離が得られるときの該起磁力近傍に固定
した状態で、下側磁極間隙内の磁場の起磁力を上
記上側磁極間隙内磁場の起磁力より高い値に設定
することを特徴とする電子レンズ。 ２ 光軸に沿つて順に配置された第１、第２、第
３の磁極を有し、隣接する３つの磁極によつて２
つの磁極間隙を形成し、各磁極間隙内に生ずる磁
場の極性を互いに逆にし、該両磁場を独立に励磁
可能となした３磁極レンズにおいて、前記第１、
第２、第３の磁極の穴径を各々d1，d2，d3とする
とき、d2とd3を略等しくし且つd1＞d2にすると共
に、比較的低い拡大率の場合には、両磁極間隙内
の磁場の起磁力を等しくして使用し、比較的高い
拡大率の場合には、上側磁極間隙内の磁場の起磁
力を両磁極間隙内の磁場の起磁力を等しくして最
小の焦点距離が得られるときの該起磁力近傍に固
定した状態で、下側磁極間隙内の起磁力を上記上
側磁極間隙内のそれより高い値に設定することを
特徴とする電子レンズ。 ３ 光軸に沿つて順に配置された第１、第２、第
３の磁極を有し、隣接する３つの磁極によつて２
つの磁極間隙を形成し、各磁極間隙内に生ずる磁
場の極性を互いに逆にし、該両磁場を独立に励磁
可能となした３磁極レンズにおいて、前記第１、
第２、第３の磁極の穴径を各々d1，d2，d3とする
とき、d2とd3を略等しくし且つd1＞d2にすると共
に、比較的低い拡大率の場合には、両磁極間隙内
の磁場の起磁力を等しくして使用し、比較的高い
拡大率の場合には、上側磁極間隙内の磁場の起磁
力を両磁極間隙内の磁場の起磁力を等しくして最
小の焦点距離が得られるときの該起磁力近傍に固
定した状態で、下側磁極間隙内の起磁力を上側磁
極間隙内のそれより高い値に設定し、更に高い拡
大率の場合には、いずれか一方の磁極間隙内のみ
に強い磁場を発生せしめることを特徴とする電子
レンズ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55143890A JPS5767272A (en) | 1980-10-15 | 1980-10-15 | Electron lens |
| DE19813139905 DE3139905C2 (de) | 1980-10-15 | 1981-10-07 | Verfahren zum Betrieb einer Elektronenlinse mit drei Magnetpolstücken |
| GB8131187A GB2087138B (en) | 1980-10-15 | 1981-10-15 | Electron lens equipped with three magnetic pole pieces |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55143890A JPS5767272A (en) | 1980-10-15 | 1980-10-15 | Electron lens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5767272A JPS5767272A (en) | 1982-04-23 |
| JPS6241376B2 true JPS6241376B2 (ja) | 1987-09-02 |
Family
ID=15349410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55143890A Granted JPS5767272A (en) | 1980-10-15 | 1980-10-15 | Electron lens |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5767272A (ja) |
| DE (1) | DE3139905C2 (ja) |
| GB (1) | GB2087138B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4585942A (en) * | 1983-03-17 | 1986-04-29 | Jeol Ltd. | Transmission electron microscope |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS526073A (en) * | 1975-07-04 | 1977-01-18 | Hitachi Ltd | Magnetic field type electronic lens |
| JPS5945171B2 (ja) * | 1979-12-28 | 1984-11-05 | 日本電子株式会社 | 電子レンズ |
| JPS5723454A (en) * | 1980-07-16 | 1982-02-06 | Jeol Ltd | Electron lens |
-
1980
- 1980-10-15 JP JP55143890A patent/JPS5767272A/ja active Granted
-
1981
- 1981-10-07 DE DE19813139905 patent/DE3139905C2/de not_active Expired
- 1981-10-15 GB GB8131187A patent/GB2087138B/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3139905C2 (de) | 1984-02-16 |
| DE3139905A1 (de) | 1982-06-09 |
| GB2087138B (en) | 1984-11-21 |
| GB2087138A (en) | 1982-05-19 |
| JPS5767272A (en) | 1982-04-23 |
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