JP2001357809A - Monochromator for electron beam - Google Patents
Monochromator for electron beamInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギー分布を
有する電子ビームの中から特定のエネルギー幅を持つ電
子ビームだけを選び出して試料に照射するモノクロメー
タに係り、特に、モノクロメータが電子銃内に配置され
た電子銃内モノクロメータには好適に利用できるもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a monochromator for selecting only an electron beam having a specific energy width from an electron beam having an energy distribution and irradiating the sample with the electron beam. It can be suitably used for the arranged monochromator in the electron gun.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、電子顕微鏡等の電子銃として電界
放射型電子銃（ＦＥＧ）が広く用いられるようになって
きている。ＦＥＧは輝度が高く、明るい光源であり、Ｆ
ＥＧから放射された電子線のエネルギー幅は 0.3〜 0.7
ｅＶ程度である。しかし、この程度のエネルギー幅で
は、ある種の分析では所望のエネルギー分解能が得られ
ない場合がある。2. Description of the Related Art In recent years, a field emission electron gun (FEG) has been widely used as an electron gun for an electron microscope or the like. FEG is a bright and bright light source,
The energy width of the electron beam emitted from EG is 0.3 to 0.7
It is about eV. However, with such an energy width, a desired energy resolution may not be obtained in some types of analysis.
【０００３】例えば、試料中で電子が受けたエネルギー
損失を測定して物質の電子構造を研究するエネルギー損
失電子分光（ＥＥＬＳ、electron energy loss spectro
scopy）においては、試料のエネルギー損失を測定する
ために用いる分光器側のエネルギー分解能は 0.1ｅＶよ
り小さいと推定されるのに対して、試料への入射電子線
のエネルギー幅が0.3〜 0.7ｅＶ程度では、分析のエネ
ルギー分解能は、試料への入射電子線のエネルギー幅に
よって制約を受けてしまい、より細かなエネルギースペ
クトルを観測することはできない。[0003] For example, electron energy loss spectroscopy (EELS) is used to study the electronic structure of a substance by measuring the energy loss received by electrons in a sample.
In scopy), the energy resolution of the spectrometer used to measure the energy loss of the sample is estimated to be smaller than 0.1 eV, whereas the energy width of the electron beam incident on the sample is about 0.3 to 0.7 eV. Then, the energy resolution of the analysis is restricted by the energy width of the electron beam incident on the sample, and a finer energy spectrum cannot be observed.
【０００４】そこで、電子線のエネルギー分布の中から
特定の幅のエネルギーを持つ電子だけを選び出して試料
に照射するためのモノクロメータを設けることが有効で
あると考えられる。しかしながら、従来のモノクロメー
タは、電子銃とは独立に、照射電子レンズ系の間に挿入
されるようになされていた。Therefore, it is considered effective to select only electrons having energy of a specific width from the energy distribution of the electron beam and provide a monochromator for irradiating the sample with the electrons. However, the conventional monochromator is inserted between the irradiation electron lens system independently of the electron gun.
【０００５】このように照射レンズ系の間に挿入された
モノクロメータには次のような方法がある。一つは、所
定の加速電圧にまで加速された電子を、そのままモノク
ロメータに通す方法であるが、この場合には、電子線の
加速電圧が高ければ高い程モノクロメータにおける分散
能が悪くなり、0.2 ｅＶより小さいエネルギー分解能を
得ることは困難である。There are the following methods for the monochromator inserted between the irradiation lens systems as described above. One is a method in which electrons accelerated to a predetermined accelerating voltage are passed through a monochromator as it is.In this case, the higher the accelerating voltage of the electron beam, the lower the dispersibility in the monochromator becomes, It is difficult to obtain an energy resolution of less than 0.2 eV.
【０００６】第２の方法は、所定の加速電圧にまで加速
された電子を、一旦減速してモノクロメータに通して所
望のエネルギー幅の電子のみを選択した後に、再び加速
する方法である。この方法では、モノクロメータを通る
電子のエネルギーが低くできるため大きなエネルギー分
散能が得られ、モノクロメータを通過した後の電子ビー
ムのエネルギー幅は10ｍｅＶ程度まで小さくすることが
できる。The second method is a method in which electrons accelerated to a predetermined accelerating voltage are once decelerated, passed through a monochromator to select only electrons having a desired energy width, and then accelerated again. In this method, since the energy of electrons passing through the monochromator can be reduced, a large energy dispersing ability can be obtained, and the energy width of the electron beam after passing through the monochromator can be reduced to about 10 meV.
【０００７】しかし、この方法では、一旦加速された電
子を減速し再び加速するため、加速電圧が 200ｋＶ以上
である場合には、多段減速、多段加速が必要となり、装
置が大掛かりになる。However, in this method, once accelerated electrons are decelerated and accelerated again, if the accelerating voltage is 200 kV or more, multi-stage deceleration and multi-stage acceleration are required, and the device becomes large-scale.
【０００８】以上のような事情から第３の方法として、
モノクロメータを電子銃の内部に配置して、放射された
電子のエネルギーが低いうちに、即ち、所定の加速電圧
に加速する前にモノクロメータを通すことが考えられ
る。これが電子銃内モノクロメータである。[0008] From the above situation, as a third method,
It is conceivable to arrange the monochromator inside the electron gun and pass the monochromator while the energy of the emitted electrons is low, that is, before accelerating to a predetermined acceleration voltage. This is the monochromator in the electron gun.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな第２、第３の方法では、モノクロメータを構成して
いるフィルタや電子のエネルギーを選択するためのスリ
ット等は、高電圧上に配置しなければならないという問
題がある。一般には、フィルタ自身は機械的な可動部分
がないので、フィルタを高電圧上に配置するのは可能で
ある。しかし、機械的に可動でなければならないスリッ
トを高電圧上に配置するのは困難である。However, in the second and third methods, the filters constituting the monochromator and the slits for selecting the energy of electrons are arranged on a high voltage. There is a problem that must be. In general, it is possible to place the filter on a high voltage since the filter itself has no mechanical moving parts. However, it is difficult to arrange a slit which must be mechanically movable on a high voltage.
【００１０】即ち、スリットに関しては、通常、その位
置及びスリット幅の調整を機械的に行っているので、ス
リットを高電圧上に配置することには大きな問題があ
る。特に、第３の方法の電子銃内モノクロメータの場合
には、実質的に、スリットの位置及びスリット幅を高電
圧上で機械的に調整することは不可能と考えられる。That is, since the position and the width of the slit are usually mechanically adjusted with respect to the slit, there is a great problem in arranging the slit on a high voltage. Particularly, in the case of the monochromator in the electron gun according to the third method, it is considered that it is virtually impossible to mechanically adjust the position and width of the slit on a high voltage.
【００１１】そこで、本発明は、スリットを移動させる
必要が無いモノクロメータを提供することを目的とする
ものである。これは特に、モノクロメータが電子銃内に
配置された電子銃内モノクロメータに好適には利用でき
るものである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a monochromator that does not need to move a slit. This is particularly applicable to a monochromator in an electron gun in which the monochromator is arranged in the electron gun.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電子源と共に用いる電子銃内モノクロメ
ータは、電子ビームを電子のエネルギーに応じて分散さ
せるフィルタと、該フィルタによって分散された電子ビ
ームの通路に配置されるエネルギー選択スリットを備
え、該エネルギー選択スリットは、所定のエネルギー以
上または以下の電子を遮るように配置された単一のスリ
ット板（直線状のエッジを持った１枚の金属板で構成さ
れたビーム阻止部材）から構成されることを特徴とす
る。In order to achieve the above object, a monochromator in an electron gun used together with an electron source according to the present invention comprises a filter for dispersing an electron beam in accordance with the energy of electrons, and a filter for dispersing the electron beam by the filter. And a single slit plate (having a straight edge having a straight edge) disposed so as to block electrons having a predetermined energy or less. (A beam blocking member) formed of a single metal plate.
【００１３】更に、前記電子源は、熱電子放射型の電子
源、ショットキー放射型の電子源、またはトンネル電界
放射型の電子源であることを特徴とする。Further, the electron source is a thermionic emission type electron source, a Schottky emission type electron source, or a tunnel field emission type electron source.
【００１４】更に加えて、前記フィルタはフィルタ駆動
電源を制御することによって、前記エネルギー選択スリ
ットに対する電子ビームの相対的位置が調節できるよう
になしたことを特徴とする。Further, the filter is characterized in that the position of the electron beam relative to the energy selection slit can be adjusted by controlling a filter driving power supply.
【００１５】また、本発明の電子源と試料との間に挿入
されるモノクロメータは、電子ビームを電子のエネルギ
ーに応じて分散させるフィルタと、該フィルタによって
分散された電子ビームの通路に配置されるエネルギー選
択スリットを備え、該エネルギー選択スリットは、所定
のエネルギー以上または以下の電子を遮るように配置さ
れた単一のスリット板（直線状のエッジを持った１枚の
金属板で構成されたビーム阻止部材）から構成されるこ
とを特徴とする。The monochromator inserted between the electron source and the sample according to the present invention is provided with a filter for dispersing the electron beam in accordance with the energy of the electrons, and is disposed in a path of the electron beam dispersed by the filter. A single slit plate (a single metal plate having a straight edge) arranged to block electrons having a predetermined energy or less. (A beam blocking member).
【００１６】更に、前記電子源は、熱電子放射型の電子
源、ショットキー放射型の電子源、またはトンネル電界
放射型の電子源であることを特徴とする。Further, the electron source is a thermionic emission type electron source, a Schottky emission type electron source, or a tunnel field emission type electron source.
【００１７】更に加えて、前記フィルタはフィルタ駆動
電源を制御することによって、前記エネルギー選択スリ
ットに対する電子ビームの相対的位置が調節できるよう
になしたことを特徴とする。Still further, the filter is characterized in that the relative position of the electron beam with respect to the energy selection slit can be adjusted by controlling a filter driving power supply.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】まず始めに、電子銃内モノクロメ
ータを主体にして発明の出発点となる考え方を説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a concept as a starting point of the present invention will be described mainly with respect to a monochromator in an electron gun.
【００１９】電子銃内に配置するモノクロメータにはエ
ネルギーフィルタを用いる。そのエネルギーフィルタと
しては、ウィーンフィルタとオメガフィルタが有力であ
る。何れを用いたとしても、モノクロメータを出射した
電子ビームはアクロマティックな電子ビームであること
が望ましい。そこで、これを実現するために、例えばウ
ィーンフィルタを２段にして用いる。即ち、第１段のウ
ィーンフィルタで電子ビームにエネルギー分散を生じさ
せ、そのエネルギー分散された電子ビームをスリットに
よってエネルギーを選択した後、第２段のウィーンフィ
ルタに入射する。第２段のウィーンフィルタでは、一旦
第１段のウィーンフィルタでエネルギー分散した電子ビ
ームのエネルギー分散を再びゼロに戻す。このように、
第１段、第２段の２段のウィーンフィルタを用い、その
２つのウィーンフィルタの間にスリットを配置する構成
とする。これをダブル構造のウィーンフィルタと称す。An energy filter is used for the monochromator disposed in the electron gun. The Wien filter and the Omega filter are the most promising energy filters. Whichever type is used, it is desirable that the electron beam emitted from the monochromator is an achromatic electron beam. Therefore, in order to realize this, for example, a Wien filter is used in two stages. That is, the first-stage Wien filter causes energy dispersion in the electron beam, and the energy-dispersed electron beam is selected for energy by a slit, and then enters the second-stage Wien filter. In the second-stage Wien filter, the energy dispersion of the electron beam that has been once dispersed in the first-stage Wien filter is returned to zero again. in this way,
A two-stage Wien filter of a first stage and a second stage is used, and a slit is arranged between the two Wien filters. This is called a double structure Wien filter.
【００２０】このようなダブル構造のウィーンフィルタ
を用いれば、フィルタから出射した電子ビームは収差の
影響を別にすれば、フィルタに入射する前の電子ビーム
と基本的には同じで、電子ビームの持つエネルギー幅だ
けが狭くなっているという理想的なビームを実現するこ
とができる。このことは、モノクロメータ用のエネルギ
ーフィルタとしてオメガフィルタを用いた場合にも同じ
であり、オメガフィルタの場合は４個のセクタ磁石ある
いは電極を組み合わせた構造であるので、その中間に存
在する対称面にスリットを配置することになる。If such a double-structure Wien filter is used, the electron beam emitted from the filter is basically the same as the electron beam before entering the filter, except for the influence of aberration, and has the electron beam An ideal beam in which only the energy width is narrowed can be realized. The same applies to the case where an omega filter is used as an energy filter for a monochromator. In the case of an omega filter, a structure in which four sector magnets or electrodes are combined is used. The slit will be arranged at
【００２１】図５は、ダブル構造のウィーンフィルタの
構成例を示しており、このエネルギーフィルタは、電子
ビームの中心軌道Ｏに沿って順次配列される初段フィル
タ１と、２段目フイルタ２から構成される。初段フイル
タ１のフィルタ長Ｌ１は、２段目フイルタ２のフイルタ
長Ｌ２よりも大きく選定されている。２つのフイルタ
１，２の間には、自由空問３（幅ｄ）が存在し、この自
由空問３内の電子ビーム通路上には、エネルギー選択ス
リット４（以下、単にスリットと称す）が配置される。
また、エネルギーフィルタの入口部分及び出口部分に
は、初段フィルタ１及び２段目フィルタ２から発生する
電磁界と周囲の電子光学要素の発生する電磁界との干渉
を防止するためのシャント部材５，６が設けられてい
る。FIG. 5 shows an example of the configuration of a Wien filter having a double structure. This energy filter comprises a first-stage filter 1 and a second-stage filter 2 which are sequentially arranged along the central orbit O of the electron beam. Is done. The filter length L1 of the first-stage filter 1 is selected to be larger than the filter length L2 of the second-stage filter 2. A free space 3 (width d) exists between the two filters 1 and 2, and an energy selection slit 4 (hereinafter simply referred to as a slit) is provided on an electron beam path in the free space 3. Be placed.
In addition, shunt members 5 for preventing interference between an electromagnetic field generated by the first-stage filter 1 and the second-stage filter 2 and an electromagnetic field generated by surrounding electro-optical elements are provided at an entrance portion and an exit portion of the energy filter. 6 are provided.
【００２２】前記初段フィルタ１及び２段目フィルタ２
は、直交した電界と磁界を有するウィーンフィルタであ
り、例えば図６に示す構造を有している。図６におい
て、Ｚは電子ビームの光軸を示し、この光軸を挟むよう
に磁極Ｎ及びＳが対向配置される。更に、この磁極の間
隙には、対となる電極＋、−が光軸を挟むように対向配
置される。The first-stage filter 1 and the second-stage filter 2
Is a Wien filter having orthogonal electric and magnetic fields, and has, for example, the structure shown in FIG. In FIG. 6, Z indicates the optical axis of the electron beam, and the magnetic poles N and S are opposed to each other so as to sandwich the optical axis. Further, in the gap between the magnetic poles, a pair of electrodes + and-are opposed to each other so as to sandwich the optical axis.
【００２３】その結果、光軸及びその周囲には、Ｙ方向
に磁界、Ｘ方向に電界が重畳した場が形成される。その
ため、光軸に沿って入射した電子は、直交した電界と磁
界により受ける力と電子の持つエネルギーとにより決ま
る軌道を進むこととなる。As a result, a field in which a magnetic field is superposed in the Y direction and an electric field is superimposed in the X direction is formed on and around the optical axis. Therefore, the electrons incident along the optical axis travel along a trajectory determined by the force received by the orthogonal electric and magnetic fields and the energy of the electrons.
【００２４】図７は、図５のエネルギーフィルタ内にお
ける電子のＺＸ面内及びＺＹ面内の軌道を示す図（コン
ピュータシミュレーション結果）である。図７では、円
形断面の電子ビームが収束性を持って初段フイルタ１に
入射した場合、エネルギーフィルタの通過帯域の中心エ
ネルギー値を持つ電子の軌道と、中心エネルギー値から
ずれたエネルギー値を持つ電子の軌道を示している。図
７のＺＸ面軌道の図において、ａで示す軌道は、エネル
ギーフィルタの通過帯域の中心エネルギー値を持つ電子
の軌道であって、一旦Ａの位置で収束した後、Ａ′の位
置で再び収束する。なお、ａｏは軌道ａの中心の軌道を
示す。同じく図７のＺＸ面軌道の図において、ｂで示す
軌道は、中心エネルギー値からずれたエネルギー値を持
つ電子の軌道であって、一旦Ｂの位置で収束した後、
Ｂ′の位置で再び収束する。なお、ｂｏは軌道ｂの中心
の軌道を示す。FIG. 7 is a diagram (computer simulation results) showing orbits of electrons in the ZX plane and the ZY plane in the energy filter of FIG. In FIG. 7, when an electron beam having a circular cross section is incident on the first-stage filter 1 with convergence, the trajectory of the electron having the center energy value in the pass band of the energy filter and the electron having the energy value shifted from the center energy value are shown. Shows the trajectory. In the ZX plane trajectory diagram of FIG. 7, the trajectory indicated by a is the trajectory of the electron having the center energy value of the pass band of the energy filter, and converges once at the position A and then converges again at the position A '. I do. Note that ao indicates the center trajectory of the trajectory a. Similarly, in the drawing of the ZX plane orbit in FIG. 7, the orbit indicated by b is the orbit of an electron having an energy value deviated from the central energy value, and once converged at the position of B,
It converges again at the position of B '. In addition, bo indicates the center orbit of the orbit b.
【００２５】一方、図７のＺＹ面軌道においては、エネ
ルギーフィルタの通過帯域の中心エネルギー値を持つ電
子の軌道も、中心エネルギー値からずれたエネルギー値
を持つ電子の軌道も同一の軌道であり、これをｃで示
す。軌道ｃは、前記初段フィルタの出口付近のＣの位置
で一度だけ収束し、２段目フィルタ２から再び円形断面
の状態で出射する。なお、ｃｏはこの軌道の中心の軌道
を示す。On the other hand, in the trajectory of the ZY plane in FIG. 7, the trajectory of the electron having the central energy value in the pass band of the energy filter and the trajectory of the electron having the energy value deviated from the central energy value are the same trajectory. This is indicated by c. The orbit c converges only once at the position of C near the outlet of the first-stage filter, and emerges again from the second-stage filter 2 in a circular cross section. Here, co indicates the orbit at the center of this orbit.
【００２６】図７によれば、初段フィルタ１入射時に円
形断面であった電子ビームは、ＺＸ面軌道において、前
記初段フィルタ１の中央部付近とスリット位置の２つの
位置で収束し、一方、ＺＹ面軌道においては、前記初段
フィルタの出口付近で一度だけ収束し、２段目フィルタ
２から再び円形断面の状態で出射することが分かる。こ
のように、Ｘ方向とＹ方向で異なった位置に収束するよ
うにすることは、ウィーンフィルタを構成する電界と磁
界の強度を適切に選定することにより実現することがで
きる。According to FIG. 7, the electron beam having a circular cross section at the time of incidence on the first-stage filter 1 converges on the ZX plane trajectory at two positions near the center of the first-stage filter 1 and at the slit position. In the surface orbit, it can be seen that the light converges only once near the exit of the first-stage filter and exits again from the second-stage filter 2 in a state of a circular cross section. Thus, the convergence at different positions in the X direction and the Y direction can be realized by appropriately selecting the strength of the electric field and the magnetic field constituting the Wien filter.
【００２７】図８は、スリツト面上での電子ビーム形状
（コンピュータシミュレーション結果）を示している。
初段フイルタ１入射時に円形断面であった電子ビーム
は、スリツト位置においては、Ｘ方向の幅が小さくＹ方
向の幅が大きい楕円形あるいは線状の断面となってお
り、エネルギー値に応じてＸ方向の異なる位置を通る。
即ち、この場合には、電子ビームのエネルギー分散方向
はＸ方向である。従って、Ｙ方向に長くＸ方向に適当な
幅を持つスリットにより、所望のエネルギーを持つ電子
のみを選択的に通過させることが出来る。FIG. 8 shows an electron beam shape (computer simulation result) on the slit surface.
At the slit position, the electron beam having a circular cross section at the time of incidence of the first-stage filter 1 has an elliptical or linear cross section having a small width in the X direction and a large width in the Y direction. Through different locations.
That is, in this case, the energy dispersion direction of the electron beam is the X direction. Therefore, only the electrons having desired energy can be selectively passed through the slit which is long in the Y direction and has an appropriate width in the X direction.
【００２８】例えば、図９に示すように、スリット４を
２枚の金属板４１，４２で構成し、更にこれらの金属板
４１，４２を適宜な手段によってＸ方向に移動可能と
し、そしてこれら２枚の金属板４１，４２の位置及びス
リット幅を適宜に調整することによって所望のエネルギ
ーを持つ電子のみを選択的に通過させることができる。
なお、図９においてＡはスリット４によって選択されて
２段目フィルタ２（図９には図示せず）に入射する電子
ビームを示し、Ｂはスリット４で選択されない電子ビー
ムを示している。電子ビームＡが所望のエネルギーを持
つ電子ビームであること、そしてこの電子ビームＡが２
段目フィルタ２によって再び円形断面の電子ビームにな
されることは上述した通りである。For example, as shown in FIG. 9, the slit 4 is composed of two metal plates 4 1 and 4 2 , and these metal plates 4 1 and 4 2 can be moved in the X direction by appropriate means. and it is possible to selectively pass only electrons having a desired energy by adjusting these two metal plates 4 1, 4 2 position and the slit width appropriately.
In FIG. 9, A indicates an electron beam that is selected by the slit 4 and enters the second-stage filter 2 (not shown in FIG. 9), and B indicates an electron beam that is not selected by the slit 4. The electron beam A is an electron beam having a desired energy, and this electron beam A
As described above, the electron beam having the circular cross section is again formed by the stage filter 2.
【００２９】ところで、このような構造においてBoersc
h効果（電荷を持つ電子が互いに接近したときの相互作
用効果）が電子ビームにどのような影響を与えるかを考
察する。低エネルギーの電子ビームがエネルギーフィル
タを通過する場合、特にフィルタ内の収束点近傍で電子
が互いに近接して飛行する時にこの効果によって相互に
影響を与え合う。このためエネルギーが変化して拡がり
を持ってしまい、エネルギー幅の狭い電子ビームを得る
ことが困難となる。このエネルギーフィルタでは、ＺＸ
面内で２回、ＺＹ面内で１回電子ビームが収束するもの
の、ＺＸ面内の収束位置とＺＹ面内の収束位置は異なっ
ているので、フイルタ内でビームが点状に収束すること
がない。即ち、各収束位置におけるビームの断面形状は
線状であり、点状に収束するような場合に比べて電子の
密度は格段に小さいので、Boersch効果による影響を最
小限に抑えることが出来る。By the way, in such a structure, Boersc
Consider how the h effect (the interaction effect when charged electrons approach each other) affects the electron beam. This effect affects each other when low energy electron beams pass through the energy filter, especially when the electrons fly close to each other near the convergence point in the filter. For this reason, the energy is changed to have a spread, and it is difficult to obtain an electron beam having a narrow energy width. In this energy filter, ZX
Although the electron beam converges twice in the plane and once in the ZY plane, since the convergence position in the ZX plane and the convergence position in the ZY plane are different, the beam may converge in a point in the filter. Absent. That is, the cross-sectional shape of the beam at each convergence position is linear, and the electron density is much smaller than in the case where the beam converges pointwise, so that the influence of the Boersch effect can be minimized.
【００３０】従って、上述したダブル構造のウィーンフ
ィルタを電子銃内モノクロメータとして用いることは有
用である。Therefore, it is useful to use the above-described Wien filter having a double structure as a monochromator in an electron gun.
【００３１】以上、ダブル構造のウィーンフィルタにつ
いて説明したが、電子銃内モノクロメータとしてオメガ
フィルタを用いるのも同様に有用である。その場合のオ
メガフィルタの構成例の概略を図１０に示す。図１０に
おいて、１０、１１、１２、１３はそれぞれセクタ磁石
あるいはセクタ電極（以下、単にセクタと称す）であ
り、Ｏは電子ビームの中心軌道、一点鎖線は対称面を示
している。即ち、セクタ１０とセクタ１３は一点鎖線で
示す位置に関して上下方向に対称に配置され、同様に、
セクタ１１とセクタ１２は一点鎖線で示す位置に関して
上下方向に対称に配置されている。セクタ１０とセクタ
１１が初段フィルタを構成しており、セクタ１２とセク
タ１３が２段目フィルタを構成している。While the double structure Wien filter has been described above, it is equally useful to use an Omega filter as the monochromator in the electron gun. FIG. 10 schematically shows a configuration example of the omega filter in that case. In FIG. 10, reference numerals 10, 11, 12, and 13 denote sector magnets or sector electrodes (hereinafter, simply referred to as sectors), O denotes a central orbit of an electron beam, and a dashed line denotes a symmetry plane. That is, the sector 10 and the sector 13 are vertically symmetrically arranged with respect to the position indicated by the dashed line, and similarly,
The sectors 11 and 12 are arranged symmetrically in the vertical direction with respect to the position indicated by the dashed line. Sectors 10 and 11 constitute a first-stage filter, and sectors 12 and 13 constitute a second-stage filter.
【００３２】そして、図１０の一点鎖線で示す対称面の
位置にスリット１４を配置する。この場合にもスリット
１４の位置及びスリット幅を調整可能とすることは当然
である。これによって、スリット１４の図の横方向の位
置、及びスリット幅を適宜調整することによって、所望
のエネルギーを持つ電子のみを選択的に通過させること
ができるものである。Then, the slit 14 is arranged at the position of the symmetry plane shown by the dashed line in FIG. Also in this case, it is natural that the position and the slit width of the slit 14 can be adjusted. Thus, by appropriately adjusting the position of the slit 14 in the horizontal direction in the drawing and the slit width, only electrons having desired energy can be selectively passed.
【００３３】次に、図面を参照しつつ発明の実施の形態
について説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００３４】図１は本発明に係る電子銃内モノクロメー
タの一実施形態を示す図であり、図中、２０は電子銃、
２１は電子源、２２は初段フィルタ、２３は２段目フィ
ルタ、２４はエネルギー選択スリット（以下、単にスリ
ットと称す）を示す。更に、２５と２６は、初段フィル
タ２２の駆動電源、２７と２８は、２段目フィルタ２３
の駆動電源、２９は各駆動電源２５、２６、２７、２８
の制御系である。FIG. 1 is a view showing one embodiment of a monochromator in an electron gun according to the present invention. In FIG.
Reference numeral 21 denotes an electron source, 22 denotes a first-stage filter, 23 denotes a second-stage filter, and 24 denotes an energy selection slit (hereinafter, simply referred to as a slit). Further, reference numerals 25 and 26 denote driving power sources for the first-stage filter 22, and reference numerals 27 and 28 denote second-stage filters 23.
, And 29 are drive power supplies 25, 26, 27, 28, respectively.
Control system.
【００３５】図１に示す構成において、初段フィルタ２
２と、２段目フィルタ２３とでモノクロメータが構成さ
れており、初段フィルタ２２と２段目フィルタ２３との
間にスリット２４が配置されている。このモノクロメー
タは、上述したダブル構造のウィーンフィルタでもよ
く、オメガフィルタでもよい。ダブル構造のウィーンフ
ィルタを用いる場合、初段フィルタ２２及び２段目フィ
ルタ２３は共にウィーンフィルタであり、オメガフィル
タを用いる場合、初段フィルタ２２及び２段目フィルタ
２３は共にセクタ磁石あるいはセクタ電極である。In the configuration shown in FIG.
A monochromator is constituted by the second and second-stage filters 23, and a slit 24 is arranged between the first-stage filter 22 and the second-stage filter 23. This monochromator may be the above-described double-structure Wien filter or an omega filter. When a Wien filter having a double structure is used, both the first-stage filter 22 and the second-stage filter 23 are Wien filters. When an Omega filter is used, both the first-stage filter 22 and the second-stage filter 23 are sector magnets or sector electrodes.
【００３６】また、ダブル構造のウィーンフィルタを用
いる場合、駆動電源２５、２６うちの一方が磁極間に所
定の磁界を発生させるために磁石に設けた図示しないコ
イルに流す電流電源であり、他方が電極間に所定の電界
を発生させるために電極に印加する電圧電源であり、駆
動電源２７、２８も同様である。オメガフィルタを用い
る場合、セクタ磁石で構成するときは、駆動電源２５、
２６、２７、２８は何れも磁極間に所定の磁界を発生さ
せるために磁石に設けた図示しないコイルに流す電流電
源であり、セクタ電極で構成するときは、駆動電源２
５、２６、２７、２８は何れも電極間に所定の電界を発
生させるために電極に印加する電圧電源である。When a Wien filter having a double structure is used, one of the driving power supplies 25 and 26 is a current power supply that flows through a coil (not shown) provided on the magnet to generate a predetermined magnetic field between the magnetic poles, and the other is a current power supply. It is a voltage power supply applied to the electrodes to generate a predetermined electric field between the electrodes, and the driving power supplies 27 and 28 are the same. When using an omega filter, a drive power supply 25,
Reference numerals 26, 27, and 28 denote current power supplies that flow through a coil (not shown) provided on the magnet to generate a predetermined magnetic field between the magnetic poles.
Reference numerals 5, 26, 27, and 28 denote voltage power supplies applied to the electrodes in order to generate a predetermined electric field between the electrodes.
【００３７】電子源２１としては、ＬａＢ６ 電子源や
タングステンヘアピン等の熱電子放射型の電子源、ショ
ットキー放射型の電子源、トンネル電界放射型の電子源
の３種類のうちの何れかの電子源を用いる。Examples of the electron source 21, LaB 6 thermionic emission electron source, such as an electron source and a tungsten hairpin, Schottky emission electron source, the tunnel field emission either of the three kinds of electron sources Use an electron source.
【００３８】スリット２４は１枚の金属板で構成され、
光軸に対して片側の電子線通過を遮るように固定的に配
置されている。なお、スリット２４は便宜上スリットと
呼んではいるが、正確に言えば、直線状のエッジを持っ
た１枚の金属板で構成されたビーム阻止部材と言うべき
ものである。The slit 24 is formed of a single metal plate.
It is fixedly arranged to block the passage of the electron beam on one side with respect to the optical axis. Although the slit 24 is called a slit for convenience, more precisely, it can be said to be a beam blocking member composed of a single metal plate having a linear edge.
【００３９】この構成によって、目的とする電子銃内モ
ノクロメータが得られるのであるが、以下、その理由を
説明する。With this configuration, the intended monochromator in the electron gun can be obtained. The reason will be described below.
【００４０】図２は、熱電子放射型、ショットキー放射
型、トンネル電界放射型の３種類の電子源について、電
子源を構成する金属内の電子のエネルギー準位と、その
金属が接している真空のエネルギー準位と、電子源から
放射される電子ビームのエネルギー分布とを左から順に
示している。FIG. 2 shows the energy levels of the electrons in the metal constituting the electron source and the metal in contact with the three types of electron sources of thermionic emission type, Schottky emission type and tunnel field emission type. The vacuum energy level and the energy distribution of the electron beam emitted from the electron source are shown in order from the left.
【００４１】図２に示す事項は周知であるので詳細な説
明は省略する。図２に示す各電子源からの電子ビームの
エネルギー分布を見れば、何れの電子ビームのエネルギ
ー分布も、強度がピークとなるエネルギー位置から片側
にのみ裾を引く分布となっていることが分かる。ただ
し、裾を引く方向は、熱電子放射型とショットキー放射
型はピークよりも高エネルギー側であるが、トンネル電
界放射型ではこれらと逆にピークよりも低エネルギー側
となっている。Since the items shown in FIG. 2 are well known, detailed description will be omitted. Looking at the energy distributions of the electron beams from the respective electron sources shown in FIG. 2, it can be seen that the energy distributions of all the electron beams are distributions in which the bottom of the energy position at which the intensity reaches a peak is drawn to one side only. However, in the direction in which the tail is pulled, the thermionic emission type and the Schottky emission type are on the higher energy side than the peak, whereas the tunnel electric field emission type is on the lower energy side than the peak.
【００４２】従って、初段フィルタ２２によりエネルギ
ーに応じて分散されてスリツト２４面上（ＸＹ面）に到
達した電子ビーム形状の断面は、電子源２１がトンネル
電界放射型である場合には図３（ａ）に示すような楕円
形でとなり、熱電子放射型またはショットキー放射型で
ある場合には図３（ｂ）に示すような楕円形でとなる。
図中の黒丸はエネルギーがピークの位置を示している。
また、それぞれの図の下方には、電子ビームのエネルギ
ー分布曲線を示した。これらを見ると、トンネル電界放
射型のものでは、図３（ａ）に示すように、スリット２
４面上で電子ビームはピークの位置から図の左方向（低
エネルギー側）に裾を引いて広がっているが、右方向
（高エネルギー側）では急峻的に立ち下がっている。同
じく、熱電子放射型またはショットキー放射型のもので
は図３（ｂ）に示すように、ピークの位置から図の右方
向（高エネルギー側）に裾を引いて広がっているが、左
方向（低エネルギー側）では急峻的に立ち下がってい
る。Accordingly, when the electron source 21 is of the tunnel field emission type, the cross section of the electron beam shape that has been dispersed according to the energy by the first-stage filter 22 and has reached the slit 24 surface (XY surface) is shown in FIG. In the case of thermionic emission type or Schottky emission type, the shape becomes an ellipse as shown in FIG. 3B.
The black circles in the figure indicate the peak positions of the energy.
In addition, the energy distribution curve of the electron beam is shown below each figure. Looking at these, in the tunnel field emission type, as shown in FIG.
On the four surfaces, the electron beam spreads from the position of the peak to the left (lower energy side) in the figure, but falls sharply in the rightward direction (higher energy side). Similarly, in the case of the thermionic emission type or the Schottky emission type, as shown in FIG. 3 (b), the base extends from the peak position to the right (high energy side) in the figure, but spreads to the left ( On the low energy side), it falls sharply.
【００４３】ところで、通常のエネルギーフィルタにお
いて、図９に示すようにスリットを２枚の金属板で構成
するのは、エネルギーフィルタでエネルギー選択を行う
場合には、分散したエネルギーの内の任意のエネルギー
を選択し、その前後のエネルギーは遮るようにするため
である。By the way, in a normal energy filter, the slit is formed by two metal plates as shown in FIG. 9 when the energy filter is used to select the energy. Is selected so that the energy before and after that is selected.
【００４４】これに対して、上記の如きエネルギー分布
を有する電子源から放射される電子ビームを選択するモ
ノクロメータでは、任意の中間領域のエネルギーを持つ
電子を選んで、その前後両側のエネルギーの電子は遮る
ようにする必要はない。即ち、ピーク位置のエネルギー
を持つ電子を選択するには、裾を引いた側の片側のみを
スリット片で遮るようにすればよい。そこで、この電子
銃内モノクロメータでは、スリット２４を、強度がピー
ク近傍の電子のみを通過させ、そのピーク以上または以
下のエネルギーを持つ裾を引いた片側のみの電子を遮る
ように配置するのである。On the other hand, in a monochromator that selects an electron beam emitted from an electron source having an energy distribution as described above, an electron having an energy in an arbitrary intermediate region is selected, and electrons having energies on both sides thereof are selected. There is no need to block. That is, in order to select the electron having the energy at the peak position, only one side of the side where the tail is pulled may be blocked by the slit piece. Therefore, in this monochromator in the electron gun, the slit 24 is disposed so as to pass only electrons having an intensity near the peak and to block only one side of the electron with a hem having energy equal to or higher than the peak. .
【００４５】その例を図４に示す。図４は初段フィルタ
２２によりエネルギーに応じて分散された電子ビームと
スリット２４との位置関係を示す図である。図４（ａ）
は電子源２１がトンネル電界放射型である場合を示し、
図４（ｂ）は電子源２１が熱電子放射型またはショット
キー放射型である場合を示している。このように、スリ
ット２４を含む面上でピークから片側に裾を引くように
分布する電子のうち、ピーク近傍の電子は通過させ、裾
の部分の電子を遮ることによって、エネルギー幅が狭い
電子ビームを得ることができる。結局、図４（ａ）、
（ｂ）におけるＤは、２枚の金属板を用いた図９のスリ
ット４１、４２によって形作られるスリット幅に相当す
ることになる。FIG. 4 shows an example. FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between the electron beam dispersed according to the energy by the first-stage filter 22 and the slit 24. FIG. 4 (a)
Indicates a case where the electron source 21 is of a tunnel field emission type,
FIG. 4B shows a case where the electron source 21 is of a thermionic emission type or a Schottky emission type. As described above, of the electrons distributed so as to have one side from the peak on the surface including the slit 24, the electrons near the peak are passed and the electrons at the bottom are blocked, so that the electron beam having a narrow energy width is formed. Can be obtained. After all, FIG.
D in (b) will correspond to the slit width is shaped by the slit 4 1, 4 2 of FIG. 9 using the two metal plates.
【００４６】ところで、実際に電子銃内モノクロメータ
がＥＥＬＳ等で使用される場合には、フィルタ２２によ
りエネルギーに応じて分散された電子ビームとスリット
２４との関係は図４（ａ）、（ｂ）に示す通りである。
しかし、装置の調整を行う場合にはフィルタ２２により
分散された電子ビーム全体をスリット２４に邪魔される
ことなく通過させる必要がある。When the monochromator in the electron gun is actually used in EELS or the like, the relationship between the electron beam dispersed according to the energy by the filter 22 and the slit 24 is shown in FIGS. ).
However, when adjusting the apparatus, it is necessary to allow the entire electron beam dispersed by the filter 22 to pass without being disturbed by the slit 24.
【００４７】そこで、装置の調整を行う場合には、図４
（ａ）に示す場合は電子ビームをＸのプラス方向へ、図
４（ｂ）に示す場合は電子ビームをＸのマイナス方向へ
移動させることにより全ての電子がスリット２４に邪魔
されないようにする。即ち、電子ビームを、エネルギー
分散方向（Ｘ方向）に移動させればよい。電子ビームを
エネルギー分散方向に移動させることは殆どのエネルギ
ーフィルタにおいて特別の装置を付加することなく行う
ことができる。例えば、ウィーンフィルタを用いる場合
においては、制御系２８を介して駆動電源２５、２６、
２７、２８を制御して、磁界または電界の何れかを増減
する等して電子ビームを偏向させることができ、オメガ
フィルタにおいては、制御系２８を介して駆動電源２
５、２６、２７、２８を制御して、セクタ磁石を用いる
ものにおいては磁石に流す電流をわずかに変化させるこ
とによって、またセクタ電極を用いるものにおいてはセ
クタ電極に印加する電圧をわずかだけ変化させることに
よって、それぞれ電子ビームを移動させることができ
る。Therefore, when adjusting the apparatus, FIG.
4A, the electron beam is moved in the plus direction of X, and in the case of FIG. 4B, the electron beam is moved in the minus direction of X, so that all the electrons are not obstructed by the slit 24. That is, the electron beam may be moved in the energy dispersion direction (X direction). Moving the electron beam in the direction of energy dispersion can be performed without adding any special device in most energy filters. For example, when a Wien filter is used, the driving power supplies 25, 26,
27, 28, the electron beam can be deflected by increasing or decreasing either the magnetic field or the electric field.
5, 26, 27, and 28 are controlled to slightly change the current flowing through the magnet in the case of using the sector magnet, and to slightly change the voltage applied to the sector electrode in the case of using the sector electrode. Thereby, the electron beam can be moved.
【００４８】以上のようであるので、この電子銃内モノ
クロメータでは、ＥＥＬＳなどにより分析を行う場合に
は、電子源２１からの電子ビームのうち、エネルギー分
布がピークを示すエネルギー値近傍の電子のみが通過
し、ピーク領域以上または以下のエネルギーを持つ電子
はスリット２４によって遮られるので、エネルギー幅の
狭い電子ビームが得られる。また、装置の調整を行う場
合等、電子源２１から放射された全ての電子ビームを通
過させる必要がある場合には、上述した方法によって、
容易に、電子ビームをスリット２４に邪魔されない位置
に移動させることができる。As described above, in the electron gun monochromator, when performing analysis by EELS or the like, of the electron beam from the electron source 21, only electrons having an energy distribution near the energy value at which the energy distribution shows a peak are obtained. Pass, and electrons having energy equal to or higher than the peak area are blocked by the slit 24, so that an electron beam having a narrow energy width is obtained. Further, when it is necessary to pass all the electron beams emitted from the electron source 21 such as when adjusting the apparatus, by the above-described method,
The electron beam can be easily moved to a position not obstructed by the slit 24.
【００４９】以上は、電子銃内に配置されたモノクロメ
ータを主体にして述べた。勿論、この考え方は、所定の
加速電圧にまで加速された電子を減速した後にモノクロ
メータに通して所望のエネルギー幅の電子のみを選択
し、その後再び加速するような構成の場合にもそのまま
応用できる。The above description has been made mainly about the monochromator disposed in the electron gun. Of course, this concept can also be applied to a configuration in which electrons accelerated to a predetermined acceleration voltage are decelerated, then only electrons having a desired energy width are selected through a monochromator, and then accelerated again. .
【００５０】図１１は、そのような減速型のモノクロメ
ータの一実施の形態を説明する図である。図１１におい
て、３０は減速型のモノクロメータであり、３１は減速
電極、３２は加速電極である。加速電圧が高い場合に
は、減速電極３１や加速電極３２は、多段の電極構造に
されている。FIG. 11 is a view for explaining an embodiment of such a deceleration type monochromator. In FIG. 11, reference numeral 30 denotes a deceleration type monochromator, 31 denotes a deceleration electrode, and 32 denotes an acceleration electrode. When the acceleration voltage is high, the deceleration electrode 31 and the acceleration electrode 32 have a multi-stage electrode structure.
【００５１】図１１に示す構成において、減速電極３１
と、初段フィルタ２２と、２段目フィルタ２３と、加速
電極３２とで減速型のモノクロメータが構成されてお
り、初段フィルタ２２と２段目フィルタ２３との間にス
リット２４が配置されている。このモノクロメータは、
上述したダブル構造のウィーンフィルタでもよく、オメ
ガフィルタでもよい。ダブル構造のウィーンフィルタを
用いる場合、初段フィルタ２２及び２段目フィルタ２３
は共にウィーンフィルタであり、オメガフィルタを用い
る場合、初段フィルタ２２及び２段目フィルタ２３は共
にセクタ磁石あるいはセクタ電極である。In the configuration shown in FIG.
, A first-stage filter 22, a second-stage filter 23, and an accelerating electrode 32 constitute a deceleration-type monochromator, and a slit 24 is arranged between the first-stage filter 22 and the second-stage filter 23. . This monochromator is
The above-described Wien filter having a double structure or an Omega filter may be used. When a Wien filter having a double structure is used, the first-stage filter 22 and the second-stage filter 23
Are both Wien filters. When an Omega filter is used, both the first-stage filter 22 and the second-stage filter 23 are sector magnets or sector electrodes.
【００５２】また、ダブル構造のウィーンフィルタを用
いる場合、駆動電源２５、２６のうちの一方が磁極間に
所定の磁界を発生させるために磁石に設けた図示しない
コイルに流す電流電源であり、他方が電極間に所定の電
界を発生させるために電極に印加する電圧電源であり、
駆動電源２７、２８も同様である。オメガフィルタを用
いる場合、セクタ磁石で構成するときは、駆動電源２
５、２６、２７、２８は何れも磁極間に所定の磁界を発
生させるために磁石に設けた図示しないコイルに流す電
流電源であり、セクタ電極で構成するときは、駆動電源
２５、２６、２７、２８は何れも電極間に所定の電界を
発生させるために電極に印加する電圧電源である。When a Wien filter having a double structure is used, one of the drive power supplies 25 and 26 is a current power supply that flows through a coil (not shown) provided on a magnet to generate a predetermined magnetic field between the magnetic poles. Is a voltage power supply applied to the electrodes to generate a predetermined electric field between the electrodes,
The same applies to the drive power supplies 27 and 28. When an omega filter is used, the drive power supply 2
Reference numerals 5, 26, 27, and 28 denote current power supplies that flow through a coil (not shown) provided on the magnet to generate a predetermined magnetic field between the magnetic poles. , 28 are voltage power supplies applied to the electrodes in order to generate a predetermined electric field between the electrodes.
【００５３】この減速型のモノクロメータの上流に配置
された電子源としては、図１の場合と同じく、ＬａＢ６
電子源やタングステンヘアピン等の熱電子放射型の電
子源、ショットキー放射型の電子源、トンネル電界放射
型の電子源の３種類のうちの何れかの電子源を用いる。As an electron source arranged upstream of the deceleration type monochromator, LaB 6 is used as in the case of FIG.
Any one of three types of electron sources, a thermionic emission type electron source such as a tungsten hairpin, a Schottky emission type electron source, and a tunnel field emission type electron source is used.
【００５４】スリット２４は１枚の金属板で構成され、
光軸に対して片側の電子線通過を遮るように固定的に配
置されている。なお、スリット２４は便宜上スリットと
呼んではいるが、正確に言えば、直線状のエッジを持っ
た１枚の金属板で構成されたビーム阻止部材と言うべき
ものである。The slit 24 is made of one metal plate.
It is fixedly arranged to block the passage of the electron beam on one side with respect to the optical axis. Although the slit 24 is called a slit for convenience, more precisely, it can be said to be a beam blocking member composed of a single metal plate having a linear edge.
【００５５】この構成によって、減速型のモノクロメー
タにおいても同様な目的が達せられることは、上述の電
子銃内モノクロメータの場合の理由と同じであることは
言うまでもない。It is needless to say that the same purpose can be achieved also in the deceleration type monochromator by this configuration for the same reason as in the case of the monochromator in the electron gun described above.
【００５６】また更に、この考え方は、減速型でないモ
ノクロメータにおいても応用できる。Further, this concept can be applied to a monochromator which is not a deceleration type.
【００５７】図１２は、そのようなモノクロメータの一
実施の形態を説明する図である。図１２に示す構成にお
いて、４０は減速型ではない通常のモノクロメータであ
り、初段フィルタ２２と、２段目フィルタ２３とでモノ
クロメータが構成されており、初段フィルタ２２と２段
目フィルタ２３との間にスリット２４が配置されてい
る。このモノクロメータは、上述したダブル構造のウィ
ーンフィルタでもよく、オメガフィルタでもよい。ダブ
ル構造のウィーンフィルタを用いる場合、初段フィルタ
２２及び２段目フィルタ２３は共にウィーンフィルタで
あり、オメガフィルタを用いる場合、初段フィルタ２２
及び２段目フィルタ２３は共にセクタ磁石あるいはセク
タ電極である。FIG. 12 is a view for explaining an embodiment of such a monochromator. In the configuration shown in FIG. 12, reference numeral 40 denotes a normal monochromator which is not a deceleration type, and a monochromator is formed by the first-stage filter 22 and the second-stage filter 23. A slit 24 is disposed between the two. This monochromator may be the above-described double-structure Wien filter or an omega filter. When a Wien filter having a double structure is used, the first-stage filter 22 and the second-stage filter 23 are both Wien filters. When an Omega filter is used, the first-stage filter 22 is used.
The second filter 23 is a sector magnet or a sector electrode.
【００５８】また、ダブル構造のウィーンフィルタを用
いる場合、駆動電源２５、２６のうちの一方が磁極間に
所定の磁界を発生させるために磁石に設けた図示しない
コイルに流す電流電源であり、他方が電極間に所定の電
界を発生させるために電極に印加する電圧電源であり、
駆動電源２７、２８も同様である。オメガフィルタを用
いる場合、セクタ磁石で構成するときは、駆動電源２
５、２６、２７、２８は何れも磁極間に所定の磁界を発
生させるために磁石に設けた図示しないコイルに流す電
流電源であり、セクタ電極で構成するときは、駆動電源
２５、２６、２７、２８は何れも電極間に所定の電界を
発生させるために電極に印加する電圧電源である。When a Wien filter having a double structure is used, one of the drive power supplies 25 and 26 is a current power supply that flows through a coil (not shown) provided on a magnet to generate a predetermined magnetic field between the magnetic poles. Is a voltage power supply applied to the electrodes to generate a predetermined electric field between the electrodes,
The same applies to the drive power supplies 27 and 28. When an omega filter is used, the drive power supply 2
Reference numerals 5, 26, 27, and 28 denote current power supplies that flow through a coil (not shown) provided on the magnet to generate a predetermined magnetic field between the magnetic poles. , 28 are voltage power supplies applied to the electrodes in order to generate a predetermined electric field between the electrodes.
【００５９】このモノクロメータの上流に配置された電
子源としては、図１の場合と同じく、ＬａＢ６ 電子源
やタングステンヘアピン等の熱電子放射型の電子源、シ
ョットキー放射型の電子源、トンネル電界放射型の電子
源の３種類のうちの何れかの電子源を用いる。[0059] The electron source disposed upstream of the monochromator, as in the case of FIG. 1, LaB 6 thermionic emission electron source, such as an electron source and a tungsten hairpin, Schottky emission electron source of the tunnel Any one of three field emission electron sources is used.
【００６０】スリット２４は１枚の金属板で構成され、
光軸に対して片側の電子線通過を遮るように固定的に配
置されている。なお、スリット２４は便宜上スリットと
呼んではいるが、正確に言えば、直線状のエッジを持っ
た１枚の金属板で構成されたビーム阻止部材と言うべき
ものである。The slit 24 is made of one metal plate.
It is fixedly arranged to block the passage of the electron beam on one side with respect to the optical axis. Although the slit 24 is called a slit for convenience, more precisely, it can be said to be a beam blocking member composed of a single metal plate having a linear edge.
【００６１】この構成によって、このモノクロメータに
おいてもスリットを機械的に移動させる必要のないとい
う目的が達せられることは、上述の電子銃内モノクロメ
ータの場合の理由と同じであることは言うまでもない。With this configuration, it is needless to say that the objective that the slit does not need to be moved mechanically in this monochromator is achieved for the same reason as in the case of the monochromator in the electron gun described above.
【図１】本発明に係る電子銃内モノクロメータの一実施
形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a monochromator in an electron gun according to the present invention.
【図２】熱電子放射型の電子源、ショットキー放射型の
電子源、トンネル電界放射型の電子源の３種類の電子源
から放射される電子ビームのエネルギー分布を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing the energy distribution of electron beams emitted from three types of electron sources, a thermionic emission type electron source, a Schottky emission type electron source, and a tunnel field emission type electron source.
【図３】スリット２４面上での電子ビーム形状とエネル
ギー分布を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an electron beam shape and energy distribution on a slit 24 surface.
【図４】電子ビームとスリット２４との位置関係を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between an electron beam and a slit 24.
【図５】ダブル構造のウィーンフィルタの構成例を示す
図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a Wien filter having a double structure.
【図６】ウィーンフィルタの構造を例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the structure of a Wien filter.
【図７】図５のエネルギーフィルタ内における電子のＺ
Ｘ面内及びＺＹ面内の軌道を示す図である。FIG. 7 shows Z of electrons in the energy filter of FIG.
It is a figure which shows the trajectory in an X plane and a ZY plane.
【図８】図５のエネルギーフィルタのスリット４面上で
の電子ビーム形状を示す図である。8 is a diagram showing an electron beam shape on a slit 4 surface of the energy filter of FIG.
【図９】図５のスリット４の構成例を示す図である。9 is a diagram showing a configuration example of a slit 4 in FIG.
【図１０】オメガフィルタの構成例の概略を示す図であ
る。FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a configuration example of an omega filter.
【図１１】本発明に係る他の実施形態を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another embodiment according to the present invention.
【図１２】本発明に係る更にもう一つの実施形態を示す
図である。FIG. 12 is a view showing still another embodiment according to the present invention.
Ｏ…電子ビームの中心軌道、１…初段フィルタ、２…２
段目フィルタ、３…自由空間、４…エネルギー選択スリ
ット、５，６…シャント部材、２０…モノクロメータを
備えた電子銃、２１…電子源、２２…初段フィルタ、２
３…２段目フィルタ、２４…エネルギー選択スリット、
２５、２６、２７、２８…駆動電源、２９…制御系、３
０…減速型のモノクロメータ、３１…減速電極、３２…
加速電極、３３…試料、４０…減速型でないモノクロメ
ータO: Center trajectory of the electron beam, 1 ... First-stage filter, 2 ... 2
Stage filter, 3 ... Free space, 4 ... Energy selection slit, 5, 6 ... Shunt member, 20 ... Electron gun with monochromator, 21 ... Electron source, 22 ... First stage filter, 2
3 ... second stage filter, 24 ... energy selection slit,
25, 26, 27, 28: drive power supply, 29: control system, 3
0: deceleration type monochromator, 31: deceleration electrode, 32:
Acceleration electrode, 33: sample, 40: monochromator not deceleration type
Claims (8)
タにおいて、前記モノクロメータは、電子ビームを電子
のエネルギーに応じて分散させるフィルタと、該フィル
タによって分散された電子ビームの通路に配置されるエ
ネルギー選択スリットを備え、該エネルギー選択スリッ
トは、所定のエネルギー以上または以下の電子を遮るよ
うに配置された単一のスリット板（直線状のエッジを持
った１枚の金属板で構成されたビーム阻止部材）から構
成されることを特徴とする電子銃内モノクロメータ。1. A monochromator in an electron gun used together with an electron source, wherein the monochromator has a filter for dispersing an electron beam in accordance with the energy of electrons, and an energy disposed in a path of the electron beam dispersed by the filter. A single slit plate (a single metal plate having a straight edge) arranged so as to block electrons having a predetermined energy or less. A monochromator in the electron gun.
キー放射型の電子源であり、前記エネルギー選択スリッ
トは、所定のエネルギー以上の電子を遮るように配置さ
れた単一のスリット板（直線状のエッジを持った１枚の
金属板で構成されたビーム阻止部材）から構成され、且
つ前記フィルタによりエネルギーに応じて分散された電
子の分布のピーク部分が前記エネルギー選択スリットを
通過するようになされていることを特徴とする請求項１
記載の電子銃内モノクロメータ。2. The method according to claim 1, wherein the electron source is a thermionic emission type or a Schottky emission type electron source, and the energy selection slit is a single slit plate (straight line) arranged so as to block electrons having a predetermined energy or more. Beam blocking member made of a single metal plate having a rectangular edge, and the peak portion of the distribution of electrons dispersed according to energy by the filter passes through the energy selection slit. 2. The method according to claim 1, wherein
The monochromator in the electron gun as described.
であり、前記エネルギー選択スリットは、所定のエネル
ギー以下の電子を遮るように配置された単一のスリット
板（直線状のエッジを持った１枚の金属板で構成された
ビーム阻止部材）から構成され、且つ前記フィルタによ
りエネルギーに応じて分散された電子の分布のピーク部
分が前記エネルギー選択スリットを通過するようになさ
れていることを特徴とする請求項１記載の電子銃内モノ
クロメータ。3. The electron source is a tunneling field emission type electron source, and the energy selection slit has a single slit plate (having a linear edge) arranged to block electrons having a predetermined energy or less. Beam blocking member made of a single metal plate), and the peak portion of the distribution of electrons dispersed according to energy by the filter passes through the energy selection slit. The monochromator in an electron gun according to claim 1, wherein:
することによって、前記エネルギー選択スリットに対す
る電子ビームの相対的位置が調節できるようになしたこ
とを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の電子
銃内モノクロメータ。4. The filter according to claim 1, wherein a relative position of the electron beam with respect to the energy selection slit can be adjusted by controlling a filter driving power supply. The monochromator in the electron gun as described.
メータにおいて、前記モノクロメータは、電子ビームを
電子のエネルギーに応じて分散させるフィルタと、該フ
ィルタによって分散された電子ビームの通路に配置され
るエネルギー選択スリットを備え、該エネルギー選択ス
リットは、所定のエネルギー以上または以下の電子を遮
るように配置された単一のスリット板（直線状のエッジ
を持った１枚の金属板で構成されたビーム阻止部材）か
ら構成されることを特徴とするモノクロメータ。5. A monochromator inserted between an electron source and a sample, wherein the monochromator includes a filter for dispersing the electron beam in accordance with electron energy, and a filter for dispersing the electron beam in the path of the electron beam dispersed by the filter. An energy selection slit is provided, and the energy selection slit is a single slit plate (a single metal plate having a straight edge) arranged so as to block electrons having a predetermined energy or less. A monochromator comprising:
キー放射型の電子源であり、前記エネルギー選択スリッ
トは、所定のエネルギー以上の電子を遮るように配置さ
れた単一のスリット板（直線状のエッジを持った１枚の
金属板で構成されたビーム阻止部材）から構成され、且
つ前記フィルタによりエネルギーに応じて分散された電
子の分布のピーク部分が前記エネルギー選択スリットを
通過するようになされていることを特徴とする請求項５
記載のモノクロメータ。6. The electron source is a thermionic emission type or Schottky emission type electron source, and the energy selection slit is a single slit plate (straight line) arranged so as to block electrons having a predetermined energy or more. Beam blocking member made of a single metal plate having a rectangular edge, and the peak portion of the distribution of electrons dispersed according to energy by the filter passes through the energy selection slit. 6. The method according to claim 5, wherein
Monochromator as described.
であり、前記エネルギー選択スリットは、所定のエネル
ギー以下の電子を遮るように配置された単一のスリット
板（直線状のエッジを持った１枚の金属板で構成された
ビーム阻止部材）から構成され、且つ前記フィルタによ
りエネルギーに応じて分散された電子の分布のピーク部
分が前記エネルギー選択スリットを通過するようになさ
れていることを特徴とする請求項５記載のモノクロメー
タ。7. The electron source is a tunnel field emission type electron source, and the energy selection slit has a single slit plate (having a straight edge having a linear edge) arranged to block electrons having a predetermined energy or less. Beam blocking member made of a single metal plate), and the peak portion of the distribution of electrons dispersed according to energy by the filter passes through the energy selection slit. The monochromator according to claim 5, wherein:
ることによって、前記エネルギー選択スリットに対する
電子ビームの相対的位置が調節できるようになしたこと
を特徴とする請求項５ないし７の何れかに記載のモノク
ロメータ。8. The filter according to claim 5, wherein a relative position of the electron beam with respect to the energy selection slit can be adjusted by controlling a filter driving power supply. Monochromator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087753A JP2001357809A (en) | 2000-04-10 | 2001-03-26 | Monochromator for electron beam |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-107624 | 2000-04-10 | ||
| JP2000107624 | 2000-04-10 | ||
| JP2001087753A JP2001357809A (en) | 2000-04-10 | 2001-03-26 | Monochromator for electron beam |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001357809A true JP2001357809A (en) | 2001-12-26 |
Family
ID=26589757
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001357809A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP3758042A1 (en) | 2019-06-25 | 2020-12-30 | Jeol Ltd. | Monochromator and charged particle beam system |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001087753A patent/JP2001357809A/en not_active Withdrawn
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