JP7208212B2 - 透過電子顕微鏡および光学系の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、透過電子顕微鏡および光学系の調整方法に関する。

透過電子顕微鏡では、明視野像および暗視野像を取得することができる。明視野像は、対物レンズの後方に形成される電子回折図形のなかから、透過波を対物絞りで選んで結像することで取得できる。暗視野像は、対物レンズの後方に形成される電子回折図形のなかから、１つの回折波を対物絞りで選んで結像することで取得できる（例えば、特許文献１参照）。

透過電子顕微鏡では、電子銃から放出された電子線は、照射系レンズにより集束されて試料に照射され、試料を透過した電子線は、対物レンズの後焦点面でクロスオーバーを形成し、後焦点面に配置された対物絞りを通過して、スクリーンに結像される。

国際公開第２０１６／１６６８０５号

透過電子顕微鏡では、照射系レンズを用いて、試料上における電子線の照射範囲を変更できる。しかしながら、照射系レンズを用いて電子線の照射範囲を変更すると、電子線の収束角も変化してしまう。電子線の収束角が変化してしまうと、電子回折図形の形成位置が変化してしまい、明視野像および暗視野像を正しく取得できない場合があった。

本発明に係る透過電子顕微鏡の一態様は、
電子線の照射範囲を変更するための第１照射系レンズと、
前記第１照射系レンズの後段に配置された第２照射系レンズと、
前記第１照射系レンズと前記第２照射系レンズとの間に配置された第１偏向器および第２偏向器と、
前記第２照射系レンズの後段に配置された対物レンズと、
前記第１照射系レンズ、前記第２照射系レンズ、前記第１偏向器、および前記第２偏向器を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記第１照射系レンズの励磁量に基づいて、前記第２照射系レンズが第１光学条件となる前記第２照射系レンズの励磁量を決定する処理と、
前記第２照射系レンズの励磁量に基づいて、前記第１偏向器および前記第２偏向器が第２光学条件となる前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量を決定する処理と、
を行い、
前記第１光学条件は、前記第１照射系レンズの励磁量が変化しても、電子線の収束角が一定となる光学条件であり、
前記第２光学条件は、前記第１照射系レンズの励磁量が変化しても、電子線の照射位置および電子線の照射角度が一定となる光学条件である。

このような透過電子顕微鏡では、第１照射系レンズを用いて電子線の照射範囲を変更しても、電子線の収束角、電子線の照射位置、および電子線の照射角度を一定に保つことができる。

本発明に係る光学系の調整方法の一態様は、
電子線の照射範囲を変更するための第１照射系レンズと、
前記第１照射系レンズの後段に配置された第２照射系レンズと、
前記第１照射系レンズと前記第２照射系レンズとの間に配置された第１偏向器および第２偏向器と、
前記第２照射系レンズの後段に配置された対物レンズと、
を含む、透過電子顕微鏡における光学系の調整方法であって、
前記第２照射系レンズの励磁量を第１励磁量に設定する工程と、
前記第２照射系レンズの励磁量が前記第１励磁量である第１状態で、前記第１偏向器および前記第２偏向器を用いて電子線の照射位置を調整し、前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量を第１シフトデータとして記録する工程と、
前記第１状態で、前記第１偏向器および前記第２偏向器を用いて電子線の照射角度を調整し、前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量を第１チルトデータとして記録する工程と、
前記第１状態で、前記第１照射系レンズを用いて電子線の収束角を調整し、前記第１照射系レンズの励磁量を第１収束角データとして記録する工程と、
前記第２照射系レンズの励磁量を前記第１励磁量とは異なる第２励磁量に設定する工程と、
前記第２照射系レンズの励磁量が前記第２励磁量である第２状態で、前記第１偏向器および前記第２偏向器を用いて電子線の照射位置を調整し、前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量を第２シフトデータとして記録する工程と、
前記第２状態で、前記第１偏向器および前記第２偏向器を用いて電子線の照射角度を調整し、前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量を第２チルトデータとして記録する工程と、
前記第２状態で、前記第１照射系レンズを用いて電子線の収束角を調整し、前記第１照射系レンズの励磁量を第２収束角データとして記録する工程と、
前記第１シフトデータおよび前記第２シフトデータに基づいて、前記第１照射系レンズの励磁量が変化しても電子線の照射位置が一定となる、前記第２照射系レンズの励磁量と、前記第１偏向器の制御量または前記第２偏向器の制御量の関係式を導出する工程と、
前記第１チルトデータおよび前記第２チルトデータに基づいて、前記第１照射系レンズの励磁量が変化しても電子線の照射角度が一定となる、前記第２照射系レンズの励磁量と、前記第１偏向器の制御量または前記第２偏向器の制御量の関係式を導出する工程と、
前記第１収束角データおよび前記第２収束角データに基づいて、前記第１照射系レンズの励磁量が変化しても電子線の収束角が一定となる、前記第２照射系レンズの励磁量と、前記第１照射系レンズの励磁量の関係式を導出する工程と、
を含む。

このような光学系の調整方法では、電子線の照射範囲を変更しても、電子線の収束角、電子線の照射位置、および電子線の照射角度を一定に保つための、第１照射系レンズの励磁量と第２照射系レンズの励磁量の関係式、および第２照射系レンズと第１偏向器および第２偏向器の制御量の関係式を得ることができる。

実施形態に係る透過電子顕微鏡の構成を示す図。 明視野像を取得するときの光線図。 図２に示す光学系の状態で取得された対物絞りを通過した透過波の像。 図２に示す光学系の状態で取得された明視野像。 図２に示す光学系の状態から第１照射系レンズの励磁量を増加させた場合の光線図。 図５に示す光学系の状態で取得された対物絞りを通過した透過波の像。 図５に示す光学系の状態で取得された明視野像。 第１照射系レンズの励磁量の変化に応じて第２照射系レンズの励磁量を変化させたときの光線図。 第１照射系レンズの励磁量の変化に応じて第２照射系レンズの励磁量を変化させて取得された明視野像。 第１照射系レンズの励磁量の変化に応じて第２照射系レンズの励磁量を変化させて取得された明視野像。 第１照射系レンズの励磁量の変化に応じて第２照射系レンズの励磁量を変化させて取得された明視野像。 実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の処理の一例を示すフローチャート。 第１照射系レンズの励磁量と第２照射系レンズの励磁量の関係式を示すグラフ。 ビームシフトを説明するための図。 第２照射系レンズの励磁量とビームシフトの関係式を示すグラフ。 ビームチルトを説明するための図。 第２照射系レンズの励磁量とビームチルトの関係式を示すグラフ。 第２照射系レンズの励磁量とチルトコンペンセーターの関係式を示すグラフ。 第２照射系レンズの励磁量とシフトコンペンセーターの関係式を示すグラフ 第２照射系レンズの励磁量とシフトコンペンセーターの関係式を説明するための図。 コンペンセータースイッチを説明するための図。 関数の切り替えのタイミングを説明するための図。 関数の切り替えのタイミングを説明するための図。 光学系の調整方法の一例を示すフローチャート。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 電子顕微鏡
まず、本発明の一実施形態に係る透過電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る透過電子顕微鏡１００の構成を示す図である。

透過電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子源１０と、第１照射系レンズ２０と、第２照射系レンズ２２と、第１偏向器３０と、第２偏向器３２と、対物レンズ４０と、対物絞り４２と、中間レンズ５０と、投影レンズ５２と、撮像装置６０と、処理部７０と、操作部８０と、表示部８２と、記憶部８４と、を含む。

電子源１０は、電子線を放出する。電子源１０は、例えば、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線を放出する電子銃である。電子源１０から放出された電子線は、加速管１２で加速される。

第１照射系レンズ２０は、電子源１０の後段に配置されている。すなわち、第１照射系レンズ２０は、電子源１０の下流側に位置している。第２照射系レンズ２２は、第１照射系レンズ２０の後段に配置されている。第１照射系レンズ２０および第２照射系レンズ２２は、電子線を集束して試料２に照射する。

第１照射系レンズ２０は、試料２上における電子線の照射範囲を変更するために用いられる。第１照射系レンズ２０の励磁量を制御することによって、電子線の照射範囲を調整できる。

第２照射系レンズ２２は、試料２に照射される電子線の収束角を変更するために用いられる。第２照射系レンズ２２の励磁量を制御することによって、電子線の収束角を調整できる。透過電子顕微鏡１００では、第２照射系レンズ２２の励磁量には、あらかじめ６つのプリセット値が設定されている。すなわち、透過電子顕微鏡１００では、６つの収束角を選択可能である。なお、プリセット値の数は、６つに限定されず、任意の数に設定可能である。

第１偏向器３０および第２偏向器３２は、第１照射系レンズ２０と第２照射系レンズ２２との間に配置されている。図示の例では、第１照射系レンズ２０の後段に第１偏向器３０が配置され、第１偏向器３０の後段に第２偏向器３２が配置されている。第１偏向器３０および第２偏向器３２は、例えば、磁場を発生させて電子線を偏向させる偏向コイルである。なお、第１偏向器３０および第２偏向器３２は、静電場を発生させて電子線を偏向させる静電偏向板であってよい。

図示はしないが、透過電子顕微鏡１００は、試料ステージを備えている。試料ステージは、試料２を保持している。

対物レンズ４０は、第２照射系レンズ２２の後段に配置されている。対物レンズ４０は、電子線で透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を結像するための初段のレンズである。

対物絞り４２は、対物レンズ４０の後段に配置されている。対物絞り４２は、対物レンズ４０の後方に配置される。

中間レンズ５０は、対物レンズ４０の後段に配置されている。投影レンズ５２は、中間レンズ５０の後段に配置されている。対物レンズ４０の後方磁界、中間レンズ５０、および投影レンズ５２は、試料２を透過した電子線でＴＥＭ像を結像するための結像系を構成している。

透過電子顕微鏡１００は、第１照射系レンズ２０、第１偏向器３０、第２偏向器３２、第２照射系レンズ２２、対物レンズ４０、対物絞り４２、中間レンズ５０、および投影レンズ５２を含む光学系を備えている。第１照射系レンズ２０、第１偏向器３０、第２偏向器３２、第２照射系レンズ２２、対物レンズ４０、対物絞り４２、中間レンズ５０、および投影レンズ５２は、光学系の光軸Ｌに沿ってこの順で配置されている。

撮像装置６０は、結像系で形成された像を撮影する。撮像装置６０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、ＣＭＯＳ（Complementary metal oxide semiconductor）カメラなどのデジタルカメラである。

操作部８０は、ユーザーが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を処理部７０に出力する。操作部８０の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル、タッチパッドなどの入力機器により実現することができる。

表示部８２は、処理部７０によって生成された画像を表示する。表示部８２の機能は、ＬＣＤ（liquid crystal display）、操作部８０としても機能するタッチパネルなどにより実現できる。

記憶部８４は、処理部７０の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムや各種データを記憶している。また、記憶部８４は、処理部７０のワーク領域としても機能する。記憶部８４の機能は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびハードディスクなどにより実現できる。

処理部７０（コンピュータ）の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing
Unit）等）などのハードウェアで、プログラムを実行することにより実現できる。処理部７０は、制御部７２と、表示制御部７４と、を含む。

制御部７２は、透過電子顕微鏡１００を構成する各部を制御する。制御部７２は、例えば、透過電子顕微鏡１００の光学系を制御する。また、制御部７２は、撮像装置６０を制御する。

表示制御部７４は、処理部７０によって生成された画像を、表示部８２に表示させる処理を行う。例えば、表示制御部７４は、第１照射系レンズ２０の励磁量の情報を受け付けて、第１照射系レンズ２０の励磁量に応じた電子線の照射範囲の情報を、表示部８２に表示させる。

透過電子顕微鏡１００では、電子源１０から放出された電子線は、第１照射系レンズ２０および第２照射系レンズ２２で集束され、第１偏向器３０および第２偏向器３２で偏向されて、試料２に照射される。対物レンズ４０、中間レンズ５０、および投影レンズ５２で構成された結像系は、試料２を透過した電子線で透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を結像する。ＴＥＭ像は、撮像装置６０で撮影される。

ここで、試料２を通過した電子線は、対物レンズ４０の後焦点面でクロスオーバーを形成し、対物レンズ４０の後方に配置された対物絞り４２を通過する。このとき、対物レンズ４０の後方に形成される電子回折図形のなかから、透過波を対物絞り４２で選ぶことで、明視野像を取得できる。また、対物レンズ４０の後方に形成される電子回折図形のなかから、１つの回折波を対物絞り４２で選んで結像することで暗視野像を取得できる。

透過電子顕微鏡１００では、第１照射系レンズ２０の励磁量を制御することで、試料２に照射される電子線の照射範囲を調整できる。

２． 動作
次に、透過電子顕微鏡１００の動作を説明する。透過電子顕微鏡１００では、電子線の照射範囲を変更しても、電子線の収束角、電子線の照射位置、および電子線の照射角度を一定に保つことができる。以下、電子線の照射範囲を変更するときの透過電子顕微鏡１００の動作について説明する。

図２は、明視野像を取得するときの光線図を示している。図３は、図２に示す光学系の状態で取得された対物絞り４２を通過した透過波の像であり、図４は、図２に示す光学系の状態で取得された明視野像である。

対物レンズ４０は、試料２の前方、すなわち、試料２の上流側に前方磁界４０ａを形成し、試料２の後方、すなわち、試料２の下流側に後方磁界４０ｂを形成する。

図２に示す光学系では、クロスオーバーが対物絞り４２の位置に形成されている。図２および図３に示すように、対物レンズ４０の後方に形成された電子回折図形のなかから、透過波を対物絞り４２で選ぶことで、図４に示すように、明視野像を取得できる。

図５は、図２に示す光学系の状態から、第１照射系レンズ２０の励磁量を増加させた場合の光線図を示している。図６は、図５に示す光学系の状態で取得された対物絞り４２を通過した透過波の像であり、図７は、図５に示す光学系の状態で取得された明視野像である。

図５に示すように、電子線の照射範囲を変更するために、第１照射系レンズ２０の励磁量を増加させると、電子線の収束角が変化し、電子線のクロスオーバーの位置が光軸Ｌに沿って移動する。すなわち、図５に示す光学系では、クロスオーバーが対物絞り４２の位置に形成されていない。したがって、図６に示すように、透過波が拡がり、図７に示すように、明視野像の視野が制限され、対物絞り４２の影に像が見えてしまっている。このように、図５に示す光学系では、良好な明視野像が取得できない。

透過電子顕微鏡１００では、第１照射系レンズ２０の励磁量の変化に応じて、第２照射系レンズ２２の励磁量を変化させることによって、電子線の照射範囲を変更しても、電子線の収束角を一定に保つことができる。

図８は、第１照射系レンズ２０の励磁量の変化に応じて、第２照射系レンズ２２の励磁量を変化させたときの光線図を示している。図９～図１１は、第１照射系レンズ２０の励磁量の変化に応じて、第２照射系レンズ２２の励磁量を変化させて取得された明視野像である。

図８に示すように、第１照射系レンズ２０の励磁量の変化に応じて第２照射系レンズ２２の励磁量を変化させることによって、電子線の照射範囲が変化しても、電子線の収束角を一定にでき、クロスオーバーの位置を変化させないことができる。したがって、図９～図１１に示すように、電子線の照射範囲を変更しても、良好な明視野像を取得できる。

３． 処理
３．１． 処理の流れ
図１２は、透過電子顕微鏡１００の処理部７０の処理の一例を示すフローチャートである。

制御部７２は、操作部８０を介して電子線の照射範囲の情報が入力されると（Ｓ１０のＹｓｅ）、当該照射範囲の情報に基づいて第１照射系レンズ２０の励磁量を決定する。（Ｓ１２）。

次に、制御部７２は、第１照射系レンズ２０の励磁量に基づいて、第２照射系レンズ２２が第１光学条件となる第２照射系レンズ２２の励磁量を決定する（Ｓ１４）。

ここで、第１光学条件とは、第１照射系レンズ２０の励磁量が変化しても、電子線の収束角が一定となり、電子線のクロスオーバーが対物絞り４２の位置に形成される光学条件である。第２照射系レンズ２２の励磁量は、あらかじめ記憶部８４に記憶された、第１照射系レンズ２０の励磁量と第２照射系レンズ２２の励磁量の関係式を用いて決定される。この関係式については、後述する「３．２．１． 処理Ｓ１４で用いられる関係式」で説明する。

次に、制御部７２は、処理Ｓ１４で決定された第２照射系レンズ２２の励磁量に基づいて、第１偏向器３０および第２偏向器３２が第２光学条件となる第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を決定する（Ｓ１６）。

第２光学条件とは、第１照射系レンズ２０および第２照射系レンズ２２の励磁量が変化しても、電子線の照射位置および電子線の照射角度が一定となる光学条件である。第１照射系レンズ２０の制御量および第２照射系レンズ２２の制御量は、あらかじめ記憶部８４に記憶された、第２照射系レンズ２２の励磁量と第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量の関係式を用いて決定される。この関係式については、後述する「３．２．２． 処理Ｓ１６で用いられる関係式」で説明する。なお、第１偏向器３０の制御量は、第１偏向器３０が偏向コイルの場合、励磁量であってもよい。第２偏向器３２の制御量についても同様である。

次に、制御部７２は、処理Ｓ１２で決定された励磁量となるように、第１照射系レンズ２０を制御する（Ｓ１８）。次に、制御部７２は、処理Ｓ１４で決定された励磁量となるように、第２照射系レンズ２２を制御する（Ｓ２０）。次に、制御部７２は、処理Ｓ１６で決定された制御量となるように、第１偏向器３０および第２偏向器３２を制御する（Ｓ２２）。

例えば、処理Ｓ１８では、制御部７２は、処理Ｓ１２で決定された励磁量の情報を含む制御信号を、不図示の第１照射系レンズ２０を制御するための駆動回路に送る。これにより、駆動回路が制御信号に基づいて第１照射系レンズ２０に励磁電流を供給し、第１照射系レンズ２０が動作する。なお、処理Ｓ２０および処理Ｓ２２も同様に行われる。

次に、表示制御部７４は、第１照射系レンズ２０の励磁量に基づいて、当該励磁量に応じた電子線の照射範囲の情報を、表示部８２に表示させる（Ｓ２４）。

透過電子顕微鏡１００では、制御部７２が上記の処理を行うことによって、電子線の照射範囲を変更しても、電子線の収束角、電子線の照射位置、および電子線の照射角度を一定とすることができる。

３．２． 関係式
３．２．１． 処理Ｓ１４で用いられる関係式
処理Ｓ１４では、第１照射系レンズ２０の励磁量と第２照射系レンズ２２の励磁量の関係式を用いて、第１照射系レンズ２０の励磁量から、第２照射系レンズ２２の励磁量を決定する。

図１３は、第１照射系レンズ２０の励磁量Ｅ１と第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２の関係式を示すグラフである。なお、図１３に示すグラフの横軸は、励磁量Ｅ１に対応する第１照射系レンズ２０に印加される電圧または電流の大きさである。図１３に示すグラフの縦軸についても同様である。

励磁量Ｅ１と励磁量Ｅ２の関係式は、例えば、反比例関数で表される。図１３に示す関係式を用いることで、励磁量Ｅ１から励磁量Ｅ２を決定できる。

３．２．２． 処理Ｓ１６で用いられる関係式
処理Ｓ１６では、第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２と第１偏向器３０および第２偏向器３２の制御量の関係式として、励磁量Ｅ２とビームシフトＸの関係式、励磁量Ｅ２とビームシフトＹの関係式、励磁量Ｅ２とビームチルトＸの関係式、励磁量Ｅ２とビームチルトＹの関係式、励磁量Ｅ２とチルトコンペンセーターＸの関係式、励磁量Ｅ２とチルトコ
ンペンセーターＹの関係式、励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＸの関係式、励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＹが用いられる。すなわち、処理Ｓ１６では、この８つの関係式を用いて、第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２から、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を決定する。

（１）励磁量Ｅ２とビームシフトの関係式
図１４は、ビームシフトを説明するための図である。なお、図１４には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。なお、Ｚ軸は、光軸Ｌに平行な軸である。

図１４に示すように、第１偏向器３０および第２偏向器３２を用いることで、電子線をシフトさせることができ、試料２上における電子線の照射位置を調整できる。

図１５は、第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２とビームシフトＸ（ＳＸ）の関係式を示すグラフ、および第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２とビームシフトＹ（ＳＹ）の関係式を示すグラフである。

ビームシフトＸ（ＳＸ）は、Ｘ方向における電子線の照射位置を制御するためのパラメーターであり、ビームシフトＹ（ＳＹ）は、Ｙ方向における電子線の照射位置を制御するためのパラメーターである。

具体的には、ビームシフトＸ（ＳＸ）は、第２照射系レンズ２２の励磁量を変化させても、Ｘ方向における電子線の照射位置が一定となる、第１偏向器３０（または第２偏向器３２）の制御量である。ビームシフトＹ（ＳＹ）は、第２照射系レンズ２２の励磁量を変化させても、Ｙ方向における電子線の照射位置が一定となる、第１偏向器３０（または第２偏向器３２）の制御量である。

透過電子顕微鏡１００では、第１偏向器３０を基準として、第１偏向器３０に第２偏向器３２を連動させることでビームシフトの調整を行う場合と、第２偏向器３２を基準として第２偏向器３２に第１偏向器３０を連動させることでビームシフトの調整を行う場合と、がある。図１５に示すビームシフトＸおよびビームシフトＹは、基準として動作する偏向器の制御量である。図１５では、ビームシフトＸおよびビームシフトＹは、偏向器の制御量に対応する偏向器に印加される電圧または電流の大きさである。

励磁量Ｅ２とビームシフトＸ（ＳＸ）の関係式、および励磁量Ｅ２とビームシフトＹ（ＳＹ）の関係式は、例えば、スプライン関数で表される。なお、ここでは、図１５に示す２つの関係式がスプライン関数で表されているが、当該２つの関係式はスプライン関数に限定されない。

（２）励磁量Ｅ２とビームチルトの関係式
図１６は、ビームチルトを説明するための図である。ビームチルトは、試料２に照射される電子線の照射角度を制御するためのパラメーターである。

図１６に示すように、第１偏向器３０および第２偏向器３２を用いることで、電子線の照射角度（Ｔｉｌｔ）を調整できる。電子線の照射角度は、光軸Ｌに対する電子線の傾きである。

図１７は、第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２とビームチルトＸ（ＴＸ）の関係式を示すグラフ、および第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２とビームチルトＹ（ＴＹ）の関係式を示すグラフである。

ビームチルトＸ（ＴＸ）は、Ｘ方向における電子線の照射角度を制御するためのパラメーターであり、ビームチルトＹ（ＴＹ）は、Ｙ方向における電子線の照射角度を制御するためのパラメーターである。

具体的には、ビームチルトＸ（ＴＸ）は、第２照射系レンズ２２の励磁量を変化させても、Ｘ方向における電子線の照射角度が一定となる、第２偏向器３２の制御量である。ビームチルトＹ（ＴＹ）は、第２照射系レンズ２２の励磁量を変化させても、Ｙ方向における電子線の照射角度が一定となる、第２偏向器３２の制御量である。

透過電子顕微鏡１００では、第２偏向器３２を基準として、第２偏向器３２に第１偏向器３０を連動させることで、ビームチルトの調整が行われる。図１７に示すビームチルトＸ（ＴＸ）およびビームチルトＹ（ＴＹ）は、基準として動作する第２偏向器３２の制御量である。図１７では、ビームチルトＸ（ＴＸ）およびビームチルトＹ（ＴＹ）は、第２偏向器３２の制御量に対応する第２偏向器３２に印加される電圧または電流の大きさである。

励磁量Ｅ２とビームチルトＸ（ＴＸ）の関係式、および励磁量Ｅ２とビームチルトＹ（ＴＹ）の関係式は、例えば、スプライン関数で表される。なお、ここでは、図１７に示す２つの関係式がスプライン関数で表されているが、当該２つの関係式は、スプライン関数に限定されない。

（３）励磁量Ｅ２とチルトコンペンセーターの関係式
電子線の照射角度を変更するときには、電子線の照射位置が変わらないように、電子線を傾斜させなければならない。そのため、透過電子顕微鏡１００では、第１偏向器３０と第２偏向器３２を連動させる。このときの第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比をチルトコンペンセーター（チルト連動比）という。

図１８は、第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２とチルトコンペンセーターＸ（ＴｃＸ）の関係式を示すグラフ、および第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２とチルトコンペンセーターＹ（ＴｃＹ）の関係式を示すグラフである。

チルトコンペンセーターＸ（ＴｃＸ）は、Ｘ方向における電子線の照射角度を制御するときに、照射位置が変わらないように第１偏向器３０と第２偏向器３２を連動させるための第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比である。チルトコンペンセーターＹ（ＴｃＹ）は、Ｙ方向における電子線の照射角度を制御するときに照射位置が変わらないように第１偏向器３０と第２偏向器３２を連動させるための第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比である。

透過電子顕微鏡１００では、第２偏向器３２を基準として、第２偏向器３２に第１偏向器３０を連動させることでビームチルトの調整を行う。図１８に示すチルトコンペンセーターＸ（ＴｃＸ）およびチルトコンペンセーターＹ（ＴｃＹ）は、基準として動作する第２偏向器３２の制御量に対する第１偏向器３０の制御量の割合である。そのため、図１７に示す関係式で、基準として動作する第２偏向器３２の制御量が決まれば、図１８に示す関係式を用いて第２偏向器３２に連動する第１偏向器３０の制御量がきまる。

励磁量Ｅ２とチルトコンペンセーターＸ（ＴｃＸ）の関係式、および励磁量Ｅ２とチルトコンペンセーターＹ（ＴｃＹ）の関係式は、例えば、スプライン関数で表される。なお、ここでは、図１８に示す２つの関係式がスプライン関数で表されているが、当該２つの関係式は、スプライン関数に限定されない。

（４）励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターの関係式
電子線の照射位置を変更するときには、電子線の照射角度が変わらないように、電子線をシフトさせなければならない。そのため、透過電子顕微鏡１００では、第１偏向器３０と第２偏向器３２を連動させる。このときの第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比をシフトコンペンセーター（シフト連動比）という。

図１９は、第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＸ（ＳｃＸ）の関係式を示すグラフ、および第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＹ（ＳｃＹ）の関係式を示すグラフである。

シフトコンペンセーターＸ（ＳｃＸ）は、Ｘ方向における電子線の照射位置を制御するときに、照射角度が変わらないように第１偏向器３０と第２偏向器３２を連動させるための第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比である。シフトコンペンセーターＹ（ＳｃＹ）は、Ｙ方向における電子線の照射角度を制御するときに、照射角度が変わらないように第１偏向器３０と第２偏向器３２を連動させるための第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比である。

励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＸ（ＳｃＸ）の関係式、および励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＹ（ＳｃＹ）の関係式は、例えば、２つの関数で表される。図１９に示す例では、励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＸ（ＳｃＸ）の関係式、および励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＹ（ＳｃＹ）の関係式は、反比例関数（ｆ（ｘ））と、上に凸の２次関数（ｇ（ｘ））からなる。

図２０は、励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＸ（ＳｃＸ）の関係式を説明するための図である。

図２０に示すように、励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＸ（ＳｃＸ）の関係式は、関数ｆ（ｘ）と関数ｇ（ｘ）からなる。励磁量Ｅ２からシフトコンペンセーター（ＳｃＸ）を求めるためには、関数ｆ（ｘ）と関数ｇ（ｘ）の交点で関数を切り替えればよい。

制御部７２は、関数を切り替えるとともに、コンペンセータースイッチを切り替える。図２１は、コンペンセータースイッチを説明するための図である。

コンペンセータースイッチは、第１偏向器３０を基準として動作するのか、それとも第２偏向器３２を基準とし動作するのかを切り替えるスイッチである。図２１に示すように、コンプスイッチ０（ＣＯＭＰ ＳＷ０）では、第２偏向器３２を基準として、第２偏向器３２に第１偏向器３０を連動させて動作する。コンプスイッチ１（ＣＯＭＰ ＳＷ１）では、第１偏向器３０を基準として、第１偏向器３０に第２偏向器３２を連動させて動作する。

なお、電子線の照射角度（Ｔｉｌｔ）の制御については、コンプスイッチ０の場合も、コンプスイッチ１の場合も、第２偏向器３２を基準として第２偏向器３２に第１偏向器３０を連動させる。

図２０に示すように、関数の切り替えとコンペンセータースイッチの切り替えは連動しており、関数ｆ（ｘ）の範囲では、コンプスイッチ０に設定され、関数ｇ（ｘ）の範囲では、コンプスイッチ１に設定される。

なお、シフトコンペンセーターＸの関数と、シフトコンペンセーターＹの関数を別々に
設定することは可能である。しかしながら、シフトコンペンセーターＸと、シフトコンペンセーターＹにおいて、コンペンセータースイッチを切り替えるタイミングは同じにしなければならない。

図２２および図２３は、関数の切り替えのタイミングを説明するための図である。

図２２および図２３に示すように、シフトコンペンセーターＸとシフトコンペンセーターＹで、関数ｆ（ｘ）と関数ｇ（ｘ）の交点が異なる場合、シフトコンペンセーターＸおよびシフトコンペンセーターＹの両方で関数を切り替えることができるタイミングで、関数およびコンペンセータースイッチを同時に切り替える。

例えば、図２２に示すように、励磁量Ｅ２を、励磁量Ｅ２＝Ａから励磁量を減少させて、励磁量Ｅ２＝Ｂ、励磁量Ｅ２＝Ｃ、励磁量Ｅ２＝Ｄの順に変化させる。

励磁量Ｅ２＝Ａでは、シフトコンペンセーターＸおよびシフトコンペンセーターＹともに、関数ｆ（ｘ）が用いられる。このとき、コンペンセータースイッチは、コンプスイッチ０に設定される。

励磁量Ｅ２＝Ｂでは、シフトコンペンセーターＸが関数ｇ（ｘ）に切り替わるタイミングとなるが、シフトコンペンセーターＹは関数ｆ（ｘ）のままである。そのため、励磁量Ｅ２＝Ｂでは、関数の切り替えを行わずに、シフトコンペンセーターＸおよびシフトコンペンセーターＹともに、関数ｆ（ｘ）が用いられる。

励磁量Ｅ２＝Ｃでは、シフトコンペンセーターＹが関数ｇ（ｘ）に切り替わるタイミングとなる。そのため、励磁量Ｅ２＝Ｃにおいて、シフトコンペンセーターＸおよびシフトコンペンセーターＹともに、関数ｆ（ｘ）から関数ｇ（ｘ）に切り替える。このとき、コンペンセータースイッチもコンプスイッチ０からコンプスイッチ１に切り替える。

励磁量Ｅ２＝Ｄでは、シフトコンペンセーターＸおよびシフトコンペンセーターＹともに、関数ｇ（ｘ）が用いられる。このとき、コンペンセータースイッチは、コンプスイッチ１に設定されている。

また、例えば、図２３に示すように、励磁量Ｅ２を、励磁量Ｅ２＝Ｄから励磁量を増加させて、励磁量Ｅ２＝Ｃ、励磁量Ｅ２＝Ｂ、励磁量Ｅ２＝Ａに変化させる。

励磁量Ｅ２＝Ｄでは、シフトコンペンセーターＸおよびシフトコンペンセーターＹともに、関数ｇ（ｘ）が用いられる。このとき、コンペンセータースイッチは、コンプスイッチ１に設定される。

励磁量Ｅ２＝Ｃでは、シフトコンペンセーターＹが関数ｆ（ｘ）に切り替わるタイミングとなるが、シフトコンペンセーターＸは関数ｇ（ｘ）のままである。そのため、励磁量Ｅ２＝Ｃでは、関数の切り替えを行わずに、シフトコンペンセーターＸおよびシフトコンペンセーターＹともに、関数ｇ（ｘ）が用いられる。

励磁量Ｅ２＝Ｂでは、シフトコンペンセーターＸが関数ｆ（ｘ）に切り替わるタイミングとなる。そのため、励磁量Ｅ２＝Ｂにおいて、シフトコンペンセーターＸおよびシフトコンペンセーターＹともに、関数ｇ（ｘ）から関数ｆ（ｘ）に切り替える。このとき、コンペンセータースイッチもコンプスイッチ１からコンプスイッチ０に切り替える。

励磁量Ｅ２＝Ａでは、シフトコンペンセーターＸおよびシフトコンペンセーターＹとも
に、関数ｆ（ｘ）が用いられる。このとき、コンペンセータースイッチは、コンプスイッチ０に設定されている。

４． 光学系の調整方法
図２４は、透過電子顕微鏡１００の光学系の調整方法の一例を示すフローチャートである。

まず、透過電子顕微鏡１００に試料２を導入し、試料２を観察可能な状態にする（Ｓ１００）。具体的には、試料ホルダーに試料２をセットし、試料ホルダーを試料室に挿入して、試料２を試料室に配置する。そして、試料２に電子線を照射して、試料２を観察可能な状態にし、観察視野を決定する。例えば、試料ステージを動作させて視野を変更して、所望の視野を探し、観察視野を決定する。そして、制御部７２における光学系の制御モードを、調整モードに設定する。調整モードは、光学系を構成するレンズや偏向器を調整するためのモードであり、各レンズおよび各偏向器は連動しない。

次に、第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２を設定する（Ｓ１０２）。透過電子顕微鏡１００では、第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２には、６つのプリセット値が設定されている。ここでは、６つのプリセット値のうちの１つが選択される。例えば、プリセット値として、励磁量α１、励磁量α２、励磁量α３、励磁量α４、励磁量α５、および励磁量α６が設定されており、ここでは、励磁量α１（ｎ＝１）が選択されたものとする。

励磁量Ｅ２＝α１の状態で、第１偏向器３０および第２偏向器３２を用いて、電子線の照射位置を調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第１シフトデータとして記録する（Ｓ１０４）。

例えば、電子線の照射位置の調整は、第１偏向器３０および第２偏向器３２を用いて、電子線の照射位置を光軸Ｌの位置とすることで行われる。第１シフトデータは、Ｘ方向の照射位置を調整したときの第１偏向器３０および第２偏向器３２の制御量の情報、Ｙ方向の照射位置を調整したときの第１偏向器３０および第２偏向器３２の制御量の情報を含む。

次に、励磁量Ｅ２＝α１の状態で、第１偏向器３０および第２偏向器３２を用いて、電子線の照射角度を調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第１チルトデータとして記録する（Ｓ１０６）。

例えば、電子線の照射角度の調整は、電圧軸合わせにより行われる。電圧軸合わせは、加速電圧に変動を加えて像が拡大縮小するときの中心を、光軸Ｌの位置に合わせることによって行われる。第１チルトデータは、Ｘ方向の照射角度を調整したときの第１偏向器３０および第２偏向器３２の制御量の情報、Ｙ方向の照射角度を調整したときの第１偏向器３０および第２偏向器３２の制御量の情報を含む。

次に、励磁量Ｅ２＝α１の状態で、チルトコンペンセーターを調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第１チルト連動比データとして記録する（Ｓ１０８）。

チルトコンペンセーターの調整は、電子線の照射角度を変更しても、電子線の照射位置が変わらないように第１偏向器３０および第２偏向器３２を調整することで行われる。第１チルト連動比データは、Ｘ方向の照射角度を変更したことによる照射位置のずれを補正したときの第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比の情報、Ｙ方向の照射角度を変更したことによる照射位置のずれを補正したときの第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比
の情報を含む。

次に、結像系を電子回折モードとし、対物絞り４２を光軸Ｌ上に挿入する（Ｓ１１０）。そして、対物絞り４２が表示部８２やスクリーンに表示されるように、結像系を調整する。

次に、励磁量Ｅ２＝α１の状態で、電子回折図形にフォーカスが合うように第１照射系レンズ２０を調整し、第１照射系レンズ２０の励磁量を第１収束角データとして記録する（Ｓ１１２）。

例えば、電子回折図形の回折点がスポットとなるように、第１照射系レンズ２０を調整する。すなわち、電子線のクロスオーバーが対物絞り４２の位置に形成されるように、第１照射系レンズ２０を調整する。このようにして、電子線の収束角を調整できる。第１収束角データは、電子回折図形にフォーカスを合わせたときの第１照射系レンズ２０の励磁量の情報を含む。

次に、励磁量Ｅ２＝α１の状態で、シフトコンペンセーターを調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第１シフト連動比データとして記録する（Ｓ１１４）。

シフトコンペンセーターの調整は、電子回折モードで行われる。シフトコンペンセーターの調整は、電子線の照射位置を変更しても、電子線の照射角度が変わらないように調整することで行われる。第１シフト連動比データは、Ｘ方向の照射位置を変更したことによる照射角度のずれを補正したときの第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比の情報、Ｙ方向の照射位置を変更したことによる照射角度のずれを補正したときの第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比の情報を含む。

電子線の照射位置、電子線の照射角度、電子線の収束角、チルトコンペンセーター、およびシフトコンペンセーターの調整が完了するまで、ステップＳ１０４、ステップＳ１０６、ステップＳ１０８、ステップＳ１１０、ステップＳ１１２、およびステップＳ１１４を繰り返す。

これらの調整が完了すると（Ｓ１１６のＹｅｓ）、ｎ＝６か否かを判定する（Ｓ１１８）。すなわち、励磁量Ｅ２のすべてのプリセット値で処理を行ったか否かを判定する。ｎ＝６ではないと判定した場合（Ｓ１１８のＮｏ）、励磁量Ｅ２をα２（ｎ＝２）とし（Ｓ１１９）、第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２を励磁量Ｅ２＝α２に設定する（Ｓ１０２）。

励磁量Ｅ２＝α２の状態で、第１偏向器３０および第２偏向器３２を用いて、電子線の照射位置を調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第２シフトデータとして記録する（Ｓ１０４）。

次に、励磁量Ｅ２＝α２の状態で、第１偏向器３０および第２偏向器３２を用いて、電子線の照射角度を調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第２チルトデータとして記録する（Ｓ１０６）。

次に、励磁量Ｅ２＝α２の状態で、チルトコンペンセーターを調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第２チルト連動比データとして記録する（Ｓ１０８）。

次に、結像系を電子回折モードとし、対物絞り４２を光軸Ｌ上に挿入する（Ｓ１１０）。そして、対物絞り４２に焦点が合うように、結像系を調整する。

次に、励磁量Ｅ２＝α２の状態で、電子回折図形にフォーカスが合うように第１照射系レンズ２０を調整し、第１照射系レンズ２０の励磁量を第２収束角データとして記録する（Ｓ１１２）。

次に、励磁量Ｅ２＝α１の状態で、シフトコンペンセーターを調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第２シフト連動比データとして記録する（Ｓ１１４）。

電子線の照射位置、電子線の照射角度、電子線の収束角、チルトコンペンセーター、およびシフトコンペンセーターの調整が完了するまで、ステップＳ１０４、ステップＳ１０６、ステップＳ１０８、ステップＳ１１０、ステップＳ１１２、およびステップＳ１１４を繰り返す。

これらの調整が完了すると（Ｓ１１６のＹｅｓ）、励磁量Ｅ２をα３（ｎ＝３）とし（Ｓ１１９）、第２照射系レンズ２２の励磁量Ｅ２を励磁量Ｅ２＝α３に設定する（Ｓ１０２）。

このようにして、励磁量Ｅ２＝α３の状態、励磁量Ｅ２＝α４の状態、励磁量Ｅ２＝α５の状態、および励磁量Ｅ２＝α６の状態においても、同様に、ステップＳ１０２～ステップＳ１１９の処理を行う。

ステップＳ１１８において、ｎ＝６と判定された場合（Ｓ１１８のＹｅｓ）、すなわち、励磁量Ｅ２のすべてのプリセット値で処理を行ったと判定した場合、励磁量Ｅ１と励磁量Ｅ２の関係式、励磁量Ｅ２とビームシフトＸの関係式、励磁量Ｅ２とビームシフトＹの関係式、励磁量Ｅ２とビームチルトＸの関係式、励磁量Ｅ２とビームチルトＹの関係式、励磁量Ｅ２とチルトコンペンセーターＸの関係式、励磁量Ｅ２とチルトコンペンセーターＹの関係式、励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＸの関係式、励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＹの関係式を導出する（Ｓ１２０）。

励磁量Ｅ１と励磁量Ｅ２の関係式は、励磁量Ｅ２＝α１で取得された第１収束角データ、励磁量Ｅ２＝α２で取得された第２収束角データ、励磁量Ｅ２＝α３で取得された第３収束角データ、励磁量Ｅ２＝α４で取得された第４収束角データ、励磁量Ｅ２＝α５で取得された第５収束角データ、および励磁量Ｅ２＝α６で取得された第６収束角データに基づいて、導出できる。

例えば、図１３に示すように、第１～第６収束角データをプロットし、反比例関数（ｙ＝ａ／（ｘ－ｂ）＋ｃ）でフィッティングする。これにより、励磁量Ｅ１と励磁量Ｅ２の関係式を導出することができる。

励磁量Ｅ２とビームシフトＸの関係式は、励磁量Ｅ２＝α１で取得された第１シフトデータ、励磁量Ｅ２＝α２で取得された第２シフトデータ、励磁量Ｅ２＝α３で取得された第３シフトデータ、励磁量Ｅ２＝α４で取得された第４シフトデータ、励磁量Ｅ２＝α５で取得された第５シフトデータ、および励磁量Ｅ２＝α６で取得された第６シフトデータに基づいて、導出できる。

例えば、図１５に示すように、第１～第６シフトデータをプロットし、スプライン関数でフィッティングする。これにより、励磁量Ｅ２とビームシフトＸの関係式を導出するこ
とができる。

なお、図１５に示す励磁量Ｅ２とビームシフトＹの関係式も同様に導出することができる。

励磁量Ｅ２とビームチルトＸの関係式は、励磁量Ｅ２＝α１で取得された第１チルトデータ、励磁量Ｅ２＝α２で取得された第２チルトデータ、励磁量Ｅ２＝α３で取得された第３チルトデータ、励磁量Ｅ２＝α４で取得された第４チルトデータ、励磁量Ｅ２＝α５で取得された第５チルトデータ、および励磁量Ｅ２＝α６で取得された第６チルトデータに基づいて、導出できる。

例えば、図１７に示すように、第１～第６チルトデータをプロットし、スプライン関数でフィッティングする。これにより、励磁量Ｅ２とビームチルトＸ（ＴＸ）の関係式を導出することができる。

なお、図１７に示す励磁量Ｅ２とビームチルトＹ（ＴＹ）の関係式も同様に導出することができる。

励磁量Ｅ２とチルトコンペンセーターＸの関係式は、励磁量Ｅ２＝α１で取得された第１チルト連動比データ、励磁量Ｅ２＝α２で取得された第２チルト連動比データ、励磁量Ｅ２＝α３で取得された第３チルト連動比データ、励磁量Ｅ２＝α４で取得された第４チルト連動比データ、励磁量Ｅ２＝α５で取得された第５チルト連動比データ、および励磁量Ｅ２＝α６で取得された第６チルト連動比データに基づいて、導出できる。

例えば、図１８に示すように、第１～第６チルト連動比データをプロットし、スプライン関数でフィッティングする。これにより、励磁量Ｅ２とチルトコンペンセーターＸ（ＴｃＸ）の関係式を導出することができる。

なお、図１８に示す励磁量Ｅ２とチルトコンペンセーターＹ（ＴｃＹ）の関係式も同様に導出することができる。

励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＸの関係式は、励磁量Ｅ２＝α１で取得された第１シフト連動比データ、励磁量Ｅ２＝α２で取得された第２シフト連動比データ、励磁量Ｅ２＝α３で取得された第３シフト連動比データ、励磁量Ｅ２＝α４で取得された第４シフト連動比データ、励磁量Ｅ２＝α５で取得された第５シフト連動比データ、および励磁量Ｅ２＝α６で取得された第６シフト連動比データに基づいて、導出できる。

例えば、図１９に示すように、第１～第６シフト連動比データをプロットし、励磁量Ｅ２が大きい範囲を反比例関数（ｙ＝ａ／（ｘ－ｂ）＋ｃ）でフィッティングし、励磁量Ｅ２が小さい範囲を上に凸の２次関数（ｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃ）でフィッティングする。これにより、励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＸ（ＳｃＸ）の関係式を導出することができる。

なお、図１９に示す励磁量Ｅ２とシフトコンペンセーターＹ（ＳｃＹ）の関係式も同様に導出することができる。

このようにして導出した９つの関係式を、記憶部８４に記憶する（Ｓ１２２）。そして、制御部７２における光学系の制御モードを、調整モードから連動モードに移行させる。連動モードでは、処理部７０が、上述した図１２に示すフローチャートに従って処理を行う。これにより、電子線の照射範囲を変更しても、電子線の収束角、電子線の照射位置、
および電子線の照射角度が一定に保たれる。

以上の工程により、光学系を調整できる。

５． 作用効果
透過電子顕微鏡１００は、電子線の照射範囲を変更するための第１照射系レンズ２０と、第１照射系レンズ２０の後段に配置された第２照射系レンズ２２と、第１照射系レンズ２０と第２照射系レンズ２２との間に配置された第１偏向器３０および第２偏向器３２と、第１照射系レンズ２０、第２照射系レンズ２２、第１偏向器３０、および第２偏向器３２を制御する制御部７２と、を含む。また、制御部７２は、第１照射系レンズ２０の励磁量に基づいて、第２照射系レンズ２２が第１光学条件となる第２照射系レンズ２２の励磁量を決定する処理と、第２照射系レンズ２２の励磁量に基づいて、第１偏向器３０および第２偏向器３２が第２光学条件となる第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を決定する処理と、を行う。ここで、第１光学条件は、第１照射系レンズ２０の励磁量が変化しても、電子線の収束角が一定となる光学条件であり、第２光学条件は、第１照射系レンズ２０の励磁量が変化しても、電子線の照射位置および電子線の照射角度が一定となる光学条件である。

そのため、透過電子顕微鏡１００では、電子線の照射範囲を変更しても、電子線の収束角、電子線の照射位置、および電子線の照射角度を一定に保つことができる。したがって、透過電子顕微鏡１００では、例えば、電子線の照射範囲を変更しても、対物絞り４２で透過波または回折波を選択した状態を維持できる。

例えば、電子線の照射範囲を変更すると、電子線の収束角等が変化する場合、図７に示すように、良好な明視野像や良好な暗視野像を取得できない。これに対して、透過電子顕微鏡１００では、電子線の照射範囲を変更しても、電子線の収束角等を一定に保つことができるため、電子線の照射範囲を変更しても、良好な明視野像や良好な暗視野像を取得できる。

さらに、透過電子顕微鏡１００では、電子線の照射範囲を変更しても、電子線の収束角、電子線の照射位置、および電子線の照射角度を一定に保つことができるため、対物絞り４２を挿入した状態で、電子線の照射範囲を変更できる。

例えば、生体試料などの軽元素で構成される試料は、対物絞り４２を挿入しなれば高いコントラストが得られない。しかしながら、電子線の照射範囲を変更すると、電子線の収束角等が変化する場合、対物絞り４２を挿入した状態で、電子線の照射範囲を変更すると、像が取得できない。これに対して、透過電子顕微鏡１００では、電子線の照射範囲を変更しても、電子線の収束角等を一定に保つことができるため、対物絞り４２を挿入した状態で、電子線の照射範囲を変更できる。したがって、生体試料などを、高いコントラストの状態を維持したまま、観察を続けることができる。

透過電子顕微鏡１００では、第１照射系レンズ２０の励磁量に応じた電子線の照射範囲の情報を、表示部８２に表示する表示制御部７４を含む。そのため、透過電子顕微鏡１００では、ユーザーが、電子線の照射範囲を容易に把握できる。

透過電子顕微鏡１００における光学系の調整方法は、第２照射系レンズ２２の励磁量を第１励磁量（励磁量Ｂ２＝α１）に設定する工程と、第２照射系レンズ２２の励磁量が第１励磁量である第１状態で、第１偏向器３０および第２偏向器３２を用いて電子線の照射位置を調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第１シフトデータとして記録する工程と、第１状態で、第１偏向器３０および第２偏向器３２を用いて電
子線の照射角度を調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第１チルトデータとして記録する工程と、第１状態で、第１照射系レンズ２０を用いて電子線の収束角を調整し、第１照射系レンズ２０の励磁量を第１収束角データとして記録する工程と、を含む。

さらに、第２照射系レンズ２２の励磁量を第１励磁量とは異なる第２励磁量（励磁量Ｂ２＝α２）に設定する工程と、第２照射系レンズ２２の励磁量が第２励磁量である第２状態で、第１偏向器３０および第２偏向器３２を用いて電子線の照射位置を調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第２シフトデータとして記録する工程と、第２状態で、第１偏向器３０および第２偏向器３２を用いて電子線の照射角度を調整し、第１偏向器３０の制御量および第２偏向器３２の制御量を第２チルトデータとして記録する工程と、第２状態で、第１照射系レンズ２０を用いて電子線の収束角を調整し、第１照射系レンズ２０の励磁量を第２収束角データとして記録する工程と、を含む。

さらに、第１シフトデータおよび第２シフトデータに基づいて、第１照射系レンズ２０の励磁量が変化しても電子線の照射位置が一定となる、第２照射系レンズ２２の励磁量と第１偏向器３０の制御量または第２偏向器３２の制御量の関係式を導出する工程と、第１チルトデータおよび第２チルトデータに基づいて、第１照射系レンズ２０の励磁量が変化しても電子線の照射角度が一定となる、第２照射系レンズ２２の励磁量または第２偏向器３２の制御量の関係式を導出する工程と、第１収束角データおよび第２収束角データに基づいて、第１照射系レンズ２０の励磁量が変化しても電子線の収束角が一定となる、第２照射系レンズ２２の励磁量と第１照射系レンズ２０の励磁量の関係式を導出する工程と、を含む。

そのため、透過電子顕微鏡１００における光学系の調整方法では、電子線の照射範囲を変更しても、電子線の収束角、電子線の照射位置、および電子線の照射角度を一定に保つための、第１照射系レンズ２０の励磁量と第２照射系レンズ２２の励磁量の関係式、第２照射系レンズ２２の励磁量と第１偏向器３０および第２偏向器３２の制御量の関係式を得ることができる。

透過電子顕微鏡１００における光学系の調整方法は、第１状態において、第１偏向器３０と第２偏向器３２を連動させて、電子線の照射角度を変更したことによる電子線の照射位置のずれを補正し、第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比を第１チルト連動比データとして記録する工程と、第１状態において、第１偏向器３０と第２偏向器３２を連動させて、電子線の照射位置を変更したことによる電子線の照射角度のずれを補正し、第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比を第１シフト連動比データとして記録する工程と、を含む。

さらに、第２状態において、第１偏向器３０と第２偏向器３２を連動させて、電子線の照射角度を変更したことによる電子線の照射位置のずれを補正し、第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比を第２チルト連動比データとして記録する工程と、第２状態において、第１偏向器３０と第２偏向器３２を連動させて、電子線の照射位置を変更したことによる電子線の照射角度のずれを補正し、第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比を第２シフト連動比データとして記録する工程と、を含む。

さらに、第１チルト連動比データおよび第２チルト連動比データに基づいて、電子線の照射角度を変更したことによる電子線の照射位置のずれを補正するための、第２照射系レンズ２２の励磁量と、第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比の関係式を導出する工程と、第１シフト連動比データおよび第２シフト連動比データに基づいて、電子線の照射位置を変更したことによる電子線の照射角度のずれを補正するための、第２照射系レンズ２
２の励磁量と、第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比の関係式を導出する工程と、を含む。

そのため、透過電子顕微鏡１００における光学系の調整方法では、電子線の照射角度を変更したことによる照射位置のずれを補正するための、第２照射系レンズ２２の励磁量と、第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比の関係式、および電子線の照射位置を変更したことによる照射角度のずれを補正するための、第２照射系レンズ２２の励磁量と、第１偏向器３０と第２偏向器３２の連動比の関係式を導出することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…試料、１０…電子源、１２…加速管、２０…第１照射系レンズ、２２…第２照射系レンズ、３０…第１偏向器、３２…第２偏向器、４０…対物レンズ、４２…対物絞り、５０…中間レンズ、５２…投影レンズ、６０…撮像装置、７０…処理部、７２…制御部、７４…表示制御部、８０…操作部、８２…表示部、８４…記憶部、１００…透過電子顕微鏡

Claims (6)

1. 電子線の照射範囲を変更するための第１照射系レンズと、
   前記第１照射系レンズの後段に配置された第２照射系レンズと、
   前記第１照射系レンズと前記第２照射系レンズとの間に配置された第１偏向器および第２偏向器と、
   前記第２照射系レンズの後段に配置された対物レンズと、
   前記第１照射系レンズ、前記第２照射系レンズ、前記第１偏向器、および前記第２偏向器を制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、
   前記第１照射系レンズの励磁量に基づいて、前記第２照射系レンズが第１光学条件となる前記第２照射系レンズの励磁量を決定する処理と、
   前記第２照射系レンズの励磁量に基づいて、前記第１偏向器および前記第２偏向器が第２光学条件となる前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量を決定する処理と、
   を行い、
   前記第１光学条件は、前記第１照射系レンズの励磁量が変化しても、電子線の収束角が一定となる光学条件であり、
   前記第２光学条件は、前記第１照射系レンズの励磁量が変化しても、電子線の照射位置および電子線の照射角度が一定となる光学条件である、透過電子顕微鏡。
2. 請求項１において、
   前記第２照射系レンズの励磁量を決定する処理では、前記第１照射系レンズの励磁量と前記第２照射系レンズの励磁量との関係式を用いて、前記第１照射系レンズの励磁量から、前記第２照射系レンズの励磁量を求める、透過電子顕微鏡。
3. 請求項１または２において、
   前記第１偏向器および前記第２偏向器を制御する処理では、前記第２照射系レンズの励磁量と、前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量の関係式を用いて、前記第２照射系レンズの励磁量から前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量を決定する、透過電子顕微鏡。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記第１照射系レンズの励磁量に応じた電子線の照射範囲の情報を、表示部に表示する表示制御部を含む、透過電子顕微鏡。
5. 電子線の照射範囲を変更するための第１照射系レンズと、
   前記第１照射系レンズの後段に配置された第２照射系レンズと、
   前記第１照射系レンズと前記第２照射系レンズとの間に配置された第１偏向器および第２偏向器と、
   前記第２照射系レンズの後段に配置された対物レンズと、
   を含む、透過電子顕微鏡における光学系の調整方法であって、
   前記第２照射系レンズの励磁量を第１励磁量に設定する工程と、
   前記第２照射系レンズの励磁量が前記第１励磁量である第１状態で、前記第１偏向器および前記第２偏向器を用いて電子線の照射位置を調整し、前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量を第１シフトデータとして記録する工程と、
   前記第１状態で、前記第１偏向器および前記第２偏向器を用いて電子線の照射角度を調整し、前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量を第１チルトデータとして記録する工程と、
   前記第１状態で、前記第１照射系レンズを用いて電子線の収束角を調整し、前記第１照射系レンズの励磁量を第１収束角データとして記録する工程と、
   前記第２照射系レンズの励磁量を前記第１励磁量とは異なる第２励磁量に設定する工程と、
   前記第２照射系レンズの励磁量が前記第２励磁量である第２状態で、前記第１偏向器および前記第２偏向器を用いて電子線の照射位置を調整し、前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量を第２シフトデータとして記録する工程と、
   前記第２状態で、前記第１偏向器および前記第２偏向器を用いて電子線の照射角度を調整し、前記第１偏向器の制御量および前記第２偏向器の制御量を第２チルトデータとして記録する工程と、
   前記第２状態で、前記第１照射系レンズを用いて電子線の収束角を調整し、前記第１照射系レンズの励磁量を第２収束角データとして記録する工程と、
   前記第１シフトデータおよび前記第２シフトデータに基づいて、前記第１照射系レンズの励磁量が変化しても電子線の照射位置が一定となる、前記第２照射系レンズの励磁量と、前記第１偏向器の制御量または前記第２偏向器の制御量の関係式を導出する工程と、
   前記第１チルトデータおよび前記第２チルトデータに基づいて、前記第１照射系レンズの励磁量が変化しても電子線の照射角度が一定となる、前記第２照射系レンズの励磁量と、前記第１偏向器の制御量または前記第２偏向器の制御量の関係式を導出する工程と、
   前記第１収束角データおよび前記第２収束角データに基づいて、前記第１照射系レンズの励磁量が変化しても電子線の収束角が一定となる、前記第２照射系レンズの励磁量と、前記第１照射系レンズの励磁量の関係式を導出する工程と、
   を含む、光学系の調整方法。
6. 請求項５において、
   前記第１状態において、前記第１偏向器と前記第２偏向器を連動させて、電子線の照射角度を変更したことによる電子線の照射位置のずれを補正し、前記第１偏向器と前記第２偏向器の連動比を第１チルト連動比データとして記録する工程と、
   前記第１状態において、前記第１偏向器と前記第２偏向器を連動させて、電子線の照射位置を変更したことによる電子線の照射角度のずれを補正し、前記第１偏向器と前記第２偏向器の連動比を第１シフト連動比データとして記録する工程と、
   前記第２状態において、前記第１偏向器と前記第２偏向器を連動させて、電子線の照射角度を変更したことによる電子線の照射位置のずれを補正し、前記第１偏向器と前記第２偏向器の連動比を第２チルト連動比データとして記録する工程と、
   前記第２状態において、前記第１偏向器と前記第２偏向器を連動させて、電子線の照射位置を変更したことによる電子線の照射角度のずれを補正し、前記第１偏向器と前記第２偏向器の連動比を第２シフト連動比データとして記録する工程と、
   前記第１チルト連動比データおよび前記第２チルト連動比データに基づいて、電子線の照射角度を変更したことによる電子線の照射位置のずれを補正する、前記第２照射系レンズの励磁量と、前記第１偏向器と前記第２偏向器の連動比の関係式を導出する工程と、
   前記第１シフト連動比データおよび前記第２シフト連動比データに基づいて、電子線の照射位置を変更したことによる電子線の照射角度のずれを補正する、前記第２照射系レンズの励磁量と、前記第１偏向器と前記第２偏向器の連動比の関係式を導出する工程と、
   を含む、光学系の調整方法。

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