(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定のエネルギーを持つ荷電粒子のみを通過させる為に電場と磁場を組み合わせたエネルギーフィルタであって、
当該エネルギーフィルタ内を進行する荷電粒子は、進行方向に平行なＺ軸及びこれに直交するＸ軸で定まるＺＸ面内に於いて少なくとも一回収束し、前記Ｚ軸及び、前記Ｚ軸・Ｘ軸と直交するＹ軸で定まるＺＹ面内に於いて、前記収束位置で所定値以上の幅を有し、
前記ＺＸ面内における収束位置に、エネルギー選択スリットが配置され、当該エネルギーフィルタは、前記荷電粒子の軌道が、前記ＺＸ面内に於いてスリット面を境にして反転する少なくとも一つの第１フィルタ部分と少なくとも一つの第２フィルタ部分とを備え、第１フィルタ部分と第２フィルタ部分との長さがほぼ等しく、且つ、前記第１フィルタ部分は、荷電粒子線が前記スリット上に、当該第１フィルタ部分による荷電粒子分散方向であるＸ方向にほぼ直交するＹ方向に延びた断面形状を有するように調整されたエネルギーフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のエネルギーフィルタであって、磁場及び電場の分布は、光軸に沿ったエネルギーフィルタの中心位置を含むＸＹ面を対称面として面対称を有し、前記荷電粒子の軌道は、前記ＺＸ面内に於いて、光軸上の前記エネルギーフィルタ中心位置を中心に１８０°回転対称を有する。
【請求項３】
特定のエネルギーを持つ荷電粒子のみを通過させる為に電場と磁場を組み合わせたエネルギーフィルタであって、
当該エネルギーフィルタ内を進行する荷電粒子は、進行方向に平行なＺ軸及びこれに直交するＸ軸で定まるＺＸ面内に於いて少なくとも一回収束し、前記Ｚ軸及び、前記Ｚ軸・Ｘ軸と直交するＹ軸で定まるＺＹ面内に於いて、前記収束位置で所定値以上の幅を有し、
前記ＺＸ面内における収束位置に、エネルギー選択スリットが配置され、当該エネルギーフィルタは、前記荷電粒子の軌道が、前記ＺＸ面内に於いてスリット面を境にして反転する少なくとも一つの第１フィルタ部分と少なくとも一つの第２フィルタ部分とを備え、第１フィルタ部分と第２フィルタ部分との長さは、前記荷電粒子が第１フィルタ部分を進む際に発生する収差と、第２フィルタ部分を進む際に発生する収差とが相互にうち消し合うように設定され、且つ、前記第１フィルタ部分は、荷電粒子線が前記スリット上に、当該第１フィルタ部分による荷電粒子分散方向であるＸ方向にほぼ直交するＹ方向に延びた断面形状を有するように調整されたエネルギーフィルタ。
【請求項４】
請求項１又は３に記載のエネルギーフィルタであって、
光軸に沿って配置されたほぼ同じ長さを有する一つの第１フィルタ部分と一つの第２フィルタ部分とを有し、前記荷電粒子は、ＺＸ面内に於いて当該第１フィルタ部分と第２フィルタ部分との間で一回収束する。
【請求項５】
請求項４に記載のエネルギーフィルターであって、
荷電粒子ビームは、前記ＺＹ面内に於いて、エネルギーフィルター全長に亘ってほぼ平行ビームを形成するもの。
【請求項６】
請求項１、２又は４に記載のエネルギーフィルタであって、
荷電粒子ビームは、前記ＺＸ面内及びＺＹ面内に於ける縦断面形状がフィルタ入り口において平行ビームを形成するもの。
【請求項７】
請求項１乃至４に記載の何れかのエネルギーフィルタであって、
間隔を置いて配置される複数のウィーンフィルタを含み、各ウィーンフィルタは、一様な電場及び磁場をそれぞれの内部に生成するもの。
【請求項８】
請求項１乃至５に記載の何れかのエネルギーフィルタを試料より電子銃側に配置した電子顕微鏡。
【請求項９】
請求項８に記載の電子顕微鏡であって、前記エネルギーフィルタの直前に配置されたレンズ又はレンズ群は、当該エネルギーフィルタへ入射する電子ビームが、エネルギーフィルタ入り口において平行ビームを形成するように調整されているもの。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特定エネルギーを持つ荷電粒子のみを選択的に通過させるエネルギーフィルタに関し、特に、透過型電子顕微鏡、エネルギー分析装置などのモノクロメータ等に使用されるエネルギーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、試料を透過した電子ビームを蛍光板に拡大投射する電子光学系内にエネルギーフィルタを配置した透過型電子顕微鏡が開発されている。斯かるエネルギーフィルタを有する透過型電子顕微鏡によれば、試料によって影響を受けた透過電子（透過荷電粒子）のうち、特定エネルギーの透過電子のみに基づく顕微鏡像を形成することができる。
このようなエネルギーフィルタを用いる分析において高いエネルギー分解能を得るにあたり、電子銃で作られる、試料をする照射する以前の電子のエネルギーの拡がりが邪魔になる場合がある。このような場合に、電子銃と試料との間にもエネルギーフィルタを置き、照射ビームのエネルギー幅を狭くすることが行われる。このような目的で使用されるエネルギーフィルタはモノクロメータと呼ばれる。
【０００３】
（従来例１）
図８は、一様電場と一様磁場を用いるウィーンフィルタによる電子ビーム軌道を示す。電子銃より出射された電子ビームは、フィルタ内での進行過程で、進行方向（Ｚ方向）に対して直交するＸ方向（ＺＸ面内）で１回収束（結像）し、Ｘ方向と直角のＹ方向では収束（結像）しない。
【０００４】
しかし、このウィーンフィルタでは、フィルタの直前でクロスオバーを作って入射ビームをフィルタへ入れると、フィルタから射出される電子ビームの形は、Ｘ方向にはフォーカスして分散を生じるが、Ｙ方向には長く伸びたビームとなり、その後の取扱が困難であった。
【０００５】
（従来例２）
図９は、上述の欠点を克服した不均一場ウィーンフィルタによる電子ビーム軌道を示す。この不均一場ウィーンフィルタは、４極子場（不均一場）を加えることにより、Ｙ方向にもフォーカスを実現し、フィルタ内のどこで見ても丸い横断面のビームとなるラウンドレンズ型のフォーカスを行う。
【０００６】
しかし、この不均一場ウィーンフィルタでは、フィルタの出口にエネルギー選択スリットが配置される。従って、これをモノクロメータとして用いる場合、その後のビームはビームの位置によってエネルギーが異なる（Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ）一方、ビーム形状がスリットによって切断された細長形状となり、実用上不便であった。
【０００７】
（従来例３）
図１０は、前記不均一場ウィーンフィルタの欠点を克服する２段型エネルギーフィルタによる電子ビーム軌道を示す。
この２段型エネルギーフィルタは、電子ビームの進行方向に間隔をおいて配置された２個のウィーンフィルタを有し、１段目のエネルギーフィルタの後にエネルギー選択スリットを配置し、エネルギー選択スリットによってエネルギー選択した後に、２段目のエネルギーフィルタによりエネルギー分散をゼロへ戻す（Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ）。
【０００８】
（従来例４）
ところで、電子銃のすぐ近傍で小さい加速電圧のもとでエネルギーフィルタが使用される場合、電子銃から出発した電子が、クロスオバーを作り互いに接近して飛翔すると、電子間クローン相互作用によってエネルギーの広がりやビーム径の増大を起こすことがある、と云う問題があった。
図１１は、前記問題を解決する２段型エネルギーフィルタによる電子ビーム軌道を示す（特開２００１−２３５５８号公報）。
同図に示すように、このエネルギーフィルタでは、電子ビームの進行方向に対して直交するＸ方向では２回フォーカスし、Ｙ方向では１回だけフォーカスする。従って、ラウンドレンズ型のフォーカシングではなく、非点型のフォーカスが行われる。そして前記Ｘ方向の第２フォーカス位置にスリットが配置され、エネルギー選択が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来例４のエネルギーフィルタでは、１段目フィルタに比べて２段目フィルタの軸長が短く、ビーム進行方向に於いてスリット位置は、エネルギーフィルタ全長の中心に位置しない。従って、エネルギーフィルタによる収差が発生する懸念があった。
【００１０】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、収差の発生が少ないエネルギーフィルタを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明によるエネルギーフィルタは、特定のエネルギーを持つ荷電粒子のみを通過させる為に電場と磁場を組み合わせたエネルギーフィルタであって、当該エネルギーフィルタ内を進行する荷電粒子は、進行方向に平行なＺ軸及びこれに直交するＸ軸で定まるＺＸ面内に於いて少なくとも一回収束し、前記Ｚ軸及び、前記Ｚ軸・Ｘ軸と直交するＹ軸で定まるＺＹ面内に於いて、前記収束位置で所定値以上の幅を有し、前記ＺＸ面内における収束位置に、エネルギー選択スリットが配置されている。好ましくは、前記ＺＸ面内及びＺＹ面内に於ける縦断面形状は、Ｚ軸方向におけるエネルギーフィルタの中心位置を中心として対称にされる。
【００１２】
前記エネルギーフィルタは、前記荷電粒子が、前記ＺＸ面内に於いて所定符合のＸ座標値を有する少なくとも一つの第１フィルタ部分と、前記所定符合と逆符合のＸ座標値を有する少なくとも一つの第２フィルタ部分とを備え、
各フィルタ部分の長さは、前記荷電粒子が第１フィルタ部分を進行する際に発生する収差と、第２フィルタ部分を進行する際に発生する収差とが相互にうち消し合うように設定される。
【００１３】
好ましくは、前記エネルギーフィルタは、光軸に沿って配置されたほぼ同じ長さを有する一つの第１フィルタ部分と一つの第２フィルタ部分とを有し、前記荷電粒子は、ＺＸ面内に於いて当該第１フィルタ部分と第２フィルタ部分との間で一回収束する。
【００１４】
好ましくは、磁場及び電場の分布は、光軸に沿ったエネルギーフィルタの中心位置を含むＸＹ面を対称面として面対称を有し、前記荷電粒子の軌道は、前記ＺＸ面内に於いて、光軸上の前記エネルギーフィルタ中心位置を中心に１８０°回転対称を有する。
【００１５】
好ましくは、荷電粒子ビームは、前記ＺＸ面内に於いて一回収束し、ＺＹ面内に於いて、エネルギーフィルタ全長に亘って所定値以上の幅を有し、スリットは、前記Ｚ軸に沿ってエネルギーフィルタの中央に配置される。
【００１６】
好ましくは、荷電粒子ビームは、前記ＺＹ面内に於いて、エネルギーフィルタ全長に亘って平行ビームを形成する。
【００１７】
好ましくは、前記エネルギーフィルタは、Ｚ軸方向に於ける長さがほぼ等しい２つのウィーンフィルタを有する。
【００１８】
好ましくは、荷電粒子ビームは、前記ＺＸ面内及びＺＹ面内に於ける縦断面形状がフィルタ入り口において平行ビームを形成する。
【００１９】
好ましくは、前記エネルギーフィルタは、間隔を置いて配置される複数のウィーンフィルタを含み、各ウィーンフィルタは、一様な電場及び磁場をそれぞれの内部に生成する。
【００２０】
この発明の他の側面は、前記何れかのエネルギーフィルタを有する電子顕微鏡にある。
【００２１】
好ましくは、前記電子顕微鏡に於いて、エネルギーフィルタの直前に配置されたレンズ又はレンズ群は、当該エネルギーフィルタへ入射する電子ビームが、エネルギーフィルタ入り口において平行ビームを形成するように調整されている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至４を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
図１は、この発明によるエネルギーフィルタの一実施形態を示す概念図である。また、図２は、この実施形態の物理的構成を示す模式図、図３は、この実施形態で使用されるウィーンフィルタの構造を例示する斜視図、図４は、この実施形態で使用されるエネルギー選択スリット板の正面図である。
【００２３】
これらの図に示すように、この実施形態のエネルギーフィルタ１０は、一般的には、特定のエネルギーを持つ荷電粒子のみを通過させる為に電場と磁場を組み合わせたエネルギーフィルタであって、当該エネルギーフィルタ内を進行する荷電粒子は、進行方向に平行なＺ軸及びこれに直交するＸ軸で定まるＺＸ面内に於いて少なくとも一回収束し、前記Ｚ軸及び、前記Ｚ軸・Ｘ軸と直交するＹ軸で定まるＺＹ面内に於いて、前記収束位置で所定値以上の幅を有し、前記ＺＸ面内における収束位置にエネルギー選択スリット１３ａを配置したものである。
【００２４】
前記エネルギーフィルタ１０は、前記荷電粒子が、前記ＺＸ面内に於いて所定符合のＸ座標値を有する少なくとも一つの第１フィルタ部分１１と、前記所定符合と逆符合のＸ座標値を有する少なくとも一つの第２フィルタ部分１２とを備え、各フィルタ部分１１，１２の長さは、前記荷電粒子が第１フィルタ部分１１を進む際に発生する収差と、第２フィルタ部分１２を進む際に発生する収差とが相互にうち消し合うように設定される。
【００２５】
好ましくは、前記エネルギーフィルタは、光軸Ｏに沿って配置されたほぼ同じ長さを有する一つの第１フィルタ部分１１と一つの第２フィルタ部分１２とを有し、前記荷電粒子は、ＺＸ面内に於いて当該第１フィルタ部分１１と第２フィルタ部分１２との間で一回収束する。
【００２６】
また、磁場及び電場の分布は、光軸Ｏに沿ったエネルギーフィルタ１０の中心位置Ｍを含むＸＹ面を対称面として面対称を有し、前記荷電粒子の軌道は、前記ＺＸ面内に於いて、光軸Ｏ上の前記エネルギーフィルタ中心位置Ｍを中心に１８０°回転対称を有する。
【００２７】
より詳細には、以下の通りである。
図１及び図２に示すように、例えば電子顕微鏡に使用される前記エネルギーフィルタ１０は、Ｚ軸に平行な電子ビーム中心軌道Ｏ（以下、光軸と称する。）に沿って配置された１段目フィルタ１１と、２段目フィルタ１２と、エネルギーフィルタ１０のＺ軸方向の中央位置Ｍに配置されたエネルギー選択スリット板１３と、を有する。エネルギー選択スリット板１３はエネルギー選択スリット１３ａを有する。
【００２８】
このエネルギーフィルタ１０の前段に、電子銃の陰極１６から射出された電子ビームの電子軌道を調整する前段静電レンズ１４が設けてある。また、エネルギーフィルタ１０の後段には、試料（図示せず）への電子ビームの軌道を調整する後段静電レンズ１５が設けてある。
【００２９】
図２に示すように、前記１段目フィルタ１１および２段目フィルタ１２は、それぞれ、Ｚ軸に沿って進行する電子線ｅに対して、直交する電場Ｅ１及び磁場Ｈ１或いは、電場Ｅ２及び磁場Ｈ２を印加するウィ−ンフィルタから成る。
【００３０】
図３に示すように、各ウィーンフィルタ１１，１２は、前記磁場Ｈ１，Ｈ２を生成するために、前記光軸Ｏを挟んで上下方向（Ｙ方向）に対向配置される磁極板（磁極Ｎ）２１及び磁極板（磁極Ｓ）２２を有する。この磁極板２１，２２は、ウィーンフィルタ内部に一様な磁場Ｈ１，Ｈ２を生成する。
【００３１】
また、各ウィーンフィルタ１１，１２は、前記電場Ｅ１，Ｅ２を生成するために、前記光軸Ｏを挟んで左右方向（Ｘ方向）に対向配置される一対のプラス電極板２３及びマイナス電極板２４を有する。この電極板２３，２４は、ウィーンフィルタ内部に一様な電場Ｅ１、Ｅ２を生成する。
【００３２】
図２に示すように、前記初段フィルタ１１及び２段目フィルタ１２は、前記スリット１３ａ（又はスリット板１３）の位置Ｍを含むＸＹ面を対称面として面対称の構造を有する。従って、前記フィルタ１１，１２のフィルタ長Ｌ１，Ｌ２は、ほぼ同じ長さを有する。
【００３３】
従って、前記電場Ｅ１，Ｅ２及び磁場Ｈ１，Ｈ２の分布は、エネルギーフィルタ１０のＺ軸方向の中心位置Ｍを含むＸＹ面を対称面として面対称（図２において左右対称）となる。
【００３４】
エネルギーフィルタ１０の入り口部及び出口部には、フィルタ１１，１２から発生する電磁場と周囲の電子光学要素が発生する電磁場との干渉を防止するためのシャント部材１０１，１０３が設けてある。
【００３５】
上記構成により、Ｚ軸に平行な光軸Ｏおよびその周辺に、当該光軸Ｏに直交するＸ方向に平行な電場Ｅ１，Ｅ２及び、Ｘ方向に対して直角なＹ方向に平行な磁場Ｈ１，Ｈ２が重畳された均一場が形成される。このため、光軸Ｏに沿って入射した電子は、直交した電場Ｅ１，Ｅ２と磁場Ｈ１，Ｈ２より受ける力と、個々の電子のエネルギーにより定まる所定の軌道を進む。
【００３６】
より詳細には、前記電場Ｅ１，Ｅ２及び磁場Ｈ１，Ｈ２の向き及び強さは、次の１，２の条件を充足するように調整されている。
【００３７】
１．エネルギーフィルタ１０内を進行する荷電粒子ビームは、Ｚ軸及Ｘ軸で定まるＺＸ面内に於いて一回収束し、Ｚ軸及びＹ軸で定まるＺＹ面内に於いて、フィルタ１０全長に亘って平行ビームを形成する。
【００３８】
２．電子軌道は、光軸Ｏ上に於けるエネルギーフィルタ１０の中心位置Ｍを通るＹ軸を対称軸として１８０°回転対称性を有する。
【００３９】
図４は、前記スリット１３ａを含むスリット板１３の正面図を示す。
同図に示すように、スリット１３ａは、Ｘ軸方向に狭い幅ｄを有すると共にＹ軸方向に広い幅Ｄを有する。また、スリット板１３は、Ｘ軸方向に移動自在に設けてある。
【００４０】
次に、図５及び図６を参照して、前記エネルギーフィルタ１０の作用を説明する。図５において、各番号１６，１４，１１，１３ａ，１２，１５は、各番号に対応する各要素のＺ方向の位置を示す。
【００４１】
図５（ａ）は、前段静電レンズ１４及び、１段目フィルタ１１、エネルギー選択スリット１３、２段目フィルタ１２及び、後段静電レンズ１５を通過する電子線のＺＸ面での軌道形状を示す。
【００４２】
同図に示すように、陰極１６からの電子線ＥＲは収束性を持つことなく、前段静電レンズ１４の電子レンズ作用により平行ビームにされ、１段目フィルタ１１へ入射される（レンズ１４は、光学で云うコリメータ・レンズとして作用する）。前記フィルタ１１の入り口に於ける平行ビームのビーム幅ＢＷは、例えば、レンズ１４の前方又は、レンズ１４とフィルタ１１との間に配置されるアパーチャ（図示せず）により設定され得る。
【００４３】
１段目フィルタ１１へ平行入射された電子線ＥＲは、（Ｘ方向又はＸＺ面軌道で）当該フィルタ１１の生成する電場Ｅ１及び磁場Ｈ１により、当該フィルタ１１の後方であって、エネルギーフィルタ１０のＺ方向における中心位置Ｍで収束（結像）する。
【００４４】
前記収束された電子線ＥＲは、（後述するエネルギー条件を充足することを前提として）当該位置Ｍでスリット１３ａを通過する。
【００４５】
前記スリット１３ａを通過した電子線ＥＲは、前記１段目フィルタ１１と面対称の構造及び電磁場分布を有する２段目フィルタ１２の生成する電場Ｅ２及び磁場Ｈ２により、当該フィルタ１２の出口において、１段目フィルタ１１の入り口に於けると同じビーム幅ＢＷに戻される。
【００４６】
従って、ＺＸ面内に於いて、電子線の軌道ＥＲは、前記フィルタ中心位置Ｍを中心に１８０°回転対称を有する。
【００４７】
その際、前記電子線の収差は、スリット位置（対称点）Ｍの前後でキャンセルされる。より詳細には、以下の通りである。
【００４８】
図５（ａ）に示すように、各電子線の軌道（電子軌道）は、前記中間位置Ｍで光軸Ｏを通り、１段目フィルタ１１内部と２段目フィルタ１２内部とで、そのＸ座標値が反転する。
【００４９】
一方、電子軌道の収差は、磁場或いは電場の大きさと軌道の高さ（Ｘ座標値）の積で表される。
【００５０】
又、前記磁場及び電場は、１段目フィルタ１１と２段目フィルタ１２とで同じ方向を向く。
【００５１】
従って、１段目フィルタ１１内部と２段目フィルタ１２内部とで、電子軌道のＸ座標値が反転することにより、前記第１フィルタ１１での収差と第２フィルタ１２での収差が打ち消し合う。
【００５２】
例えば、ある軌道高さを有する電子軌道が、１段目フィルタ１１によりプラスの収差を有する場合、２段目フィルタではほぼ同じ大きさのマイナスの収差を有する。従って、これらの収差はうち消し合い、エネルギーフィルタ全体としては、小さな収差を有する。
【００５３】
図５（ｂ）は、ＹＺ面での電子線の軌道形状（又はビーム形状）を示す。
陰極１６からの電子線ＥＲは、ＸＺ面でのビーム形状と同様、収束性を持つことなく、前段静電レンズ１４の電子レンズ作用により、ビーム幅ＢＷを有する平行ビームにされ、１段目フィルタ１１へ入射される。
【００５４】
従って、電子線ＥＲは、１段目フィルタ１１の入り口において、概略、直径ＢＷの円形断面を有する。
【００５５】
一方、既に示したように（図２及び図３）、ウイーンフィルタ１１、１２は、Ｙ軸方向に於いて電子線へ力を及ぼさない。
【００５６】
従って、ＹＺ面に於いて、１段目フィルタ１１へ平行ビームとして入射された電子線ＥＲは、エネルギーフィルタ１０内では一度も収束されることなく、平行ビームのまま（即ち、ビーム幅ＢＷを保った儘）、２段目フィルタ１２の出口から射出される。
【００５７】
従って、各電子線の軌道ＥＲは、光軸Ｏ上の前記位置Ｍを通るＹ軸を対称軸として１８０°回転対称を有する。
【００５８】
なお、スリット１３ａのＹ軸方向の幅Ｄは、電子線ＥＲのＹ軸方向の幅ＢＷより大きく設定されている。
【００５９】
図５（ｃ）は、前記電子線ＥＲの電子分散軌道（電子線ＥＲの、Ｘ軸方向に於ける分散量のＺ軸に沿っての変動）を示す。
【００６０】
同図に示すように、前記電子線ＥＲは、前記位置Ｍにおいて所定値以上の分散量を有する。即ち、異なるエネルギーを有する電子線は、位置Ｍにおいて異なるＸ軸位置を通過する。
【００６１】
図６は、スリット板１３上での電子線又は電子ビームの形状を示す。
同図に示すように、陰極１６から射出され、所定エネルギー（中心エネルギー値）を有する電子ビームは、電子レンズ１４及び１段目フィルタ１１により、位置Ｍにおいて、Ｙ軸方向に長い幅（ＢＷ）を有しＸ軸方向に短い幅を有する像ＩＭを形成する。ここに、像ＩＭのＹ軸方向の幅ＢＷは、Ｘ軸方向の幅を１μｍとするとき、その１０倍程度以上に設定される。
【００６２】
また、前記エネルギーと異なるエネルギーを有する電子ビームは、Ｘ軸方向において前記像ＩＭからずれた位置に像ＩＭ´を形成する。
【００６３】
従って、前記スリット板１３をＸ軸方向へ移動し、エネルギー選択スリット１３ａを前記像ＩＭ、ＩＭ´等の位置へ選択的に移動又は配置することにより、所望のエネルギーを持つ電子ビームのみを選択的に通過させることができる。
【００６４】
この場合、前記像ＩＭ、ＩＭ´は、Ｘ軸方向のみに収束され、Ｙ軸方向には収束されていない。従って、比較的低エネルギーの電子ビームであっても、前記エネルギー選択の際、電子間クーロン相互作用の影響による、エネルギーの広がりやビーム径の増大を生じることがない。
【００６５】
また、上記エネルギーフィルタ１０によれば、磁場・電場の分布は、スリット板１３の面（フィルタ中心位置Ｍを含むＸＹ面）を対称面として面対称（図２、図４において左右対称）を有し、各電子線の軌跡は、ビーム中心軸Ｏ及び前記位置Ｍを通るＹ軸を対称軸として１８０°回転対称を有する。これにより、前述の如く電子ビームの収差は、スリット位置（対称点）の前後でキャンセルされ、エネルギーフィルタに於ける収差の発生を低減することができる。
【００６６】
なお、上記において電場Ｅ１，Ｅ２及び磁場Ｈ１，Ｈ２の分布は、フィルタ１１，１２内において一様とした。しかし、エネルギーフィルタ１０内における電場・磁場の分布が、Ｚ軸方向の中心位置Ｍを含むＸＹ面を対称面として面対称（図２において左右対称）であれば、どのようなものでも良い。
【００６７】
又、前記エネルギーフィルタ１０は、１つの第１フィルタ部分１１と１つの第２フィルタ部分１２とを有した。しかし、エネルギーフィルタ１０は、複数の第１フィルタ部分又は複数の第２フィルタ部分を有することが出来る。この場合、第１フィルタ部分群による収差の合計と、第２フィルタ部分群による収差の合計とが、相互にうち消し合うように、第１フィルタ部分群の長さの合計と第２フィルター部分群の長さの合計とを設定するのが好ましい。
又、図６において、像ＩＭのＹ軸方向の幅ＢＷは、Ｘ軸方向の幅（例えば１μｍ）の数倍程度とすることもできる。
【００６８】
図７（ａ）、（ｂ）は、本発明のエネルギーフィルタを組み込んだ電子顕微鏡の構成を示す。
【００６９】
図７（ａ）は、電界放射型電子銃（ＦＥＧ）と加速器の間に本発明のエネルギーフィルタを配置した例を示す。
【００７０】
ＦＥＧ５１から発射された１ｋｅＶ〜数ｋｅＶ程度の比較的低いエネルギーの電子ビームは、入射アパーチャ５２、減速部５３、エネルギーフィルタ部５４、加速部５５、出射アパーチャ５６からなる減速型エネルギーフィルタ５７へ入射される。
【００７１】
この減速型エネルギーフィルタ５７において、入射電子は減速部５３で数１００ｅＶ程度のエネルギーに減速された後、フィルタ部５４において所定のエネルギーを持つもののみが選択され、加速部５５によって再び元のエネルギーを持つように加速されて出射アパーチャ５６から出射する。ここにエネルギーフィルタ部５４は、図１乃至図３に示した構造を有する。
【００７２】
出射アパーチャ５６から出射された電子ビームは、加速器５８によって所望の高エネルギー（例えば２００ｋｅＶ程度）まで加速された後、コンデンサレンズ群５９及び対物レンズ６０を介して試料６１へ照射される。
【００７３】
図７（ｂ）は、本発明のエネルギーフィルタを加速器の後段に配置した例を示す。
この例では、ＦＥＧ５１から発射された１ｋｅＶ〜数ｋｅＶ程度の比較的低いエネルギーの電子ビームは、加速器５８によって所望の高エネルギー（例えば２００ｅｋＶ程度）まで加速された後、コンデンサレンズ６２を介して減速型エネルギーフィルタ５７へ入射される。この減速型エネルギーフィルタ５７は、入射アパーチャ５２、減速部５３、エネルギーフィルタ部５４、加速部５５、出射アパーチャ５６からなる。
【００７４】
この減速型エネルギーフィルタ５７において、入射電子は減速部５３で数１００ｅＶ程度のエネルギーに減速された後、エネルギーフィルタ部５４において所定のエネルギーを持つもののみが選択され、加速部５５によって再び元のエネルギーに加速されて出射アパーチャ５７から出射する。エネルギーフィルタ部５４は、図１乃至図３に示す構造を有する。
【００７５】
出射アパーチャ５６から出射された電子ビームは、コンデンサレンズ群５９及び対物レンズ６０を介して試料６１へ照射される。
【００７６】
なお、上記減速型エネルギーフィルタ５７の減速部５３及び加速部５５は、高エネルギーの電子を数１００ｅＶ程度のエネルギーに減速し、更に元の高エネルギーに加速することが必要なため、本来の加速器５８と同様多段加速とするのが好ましい。
【００７７】
上記電子顕微鏡によれば、ＦＥＧ５１から放射された電子ビームは、加速管を通りすぎて高電圧に加速されるまでの間にモノクロメータを通過したにも拘わらず、スリット位置において、Ｘ方向に１回だけしかフォーカスせず、フォーカス回数が少ないことによって、同種のエネルギーフィルタに比して、クーロン相互作用によるエネルギーの広がりやビーム径の増大を抑えることができる。
【００７８】
また、収差の少ない前記エネルギーフィルタ１０をモノクロメータとして用いることにより、フィルタを通過したビームの大きさを増大させないで、小さいビーム径のままで、試料を照射することができる。
【００７９】
以上説明したように、この実施形態のエネルギーフィルタによれば、スリット位置に対して荷電粒子の軌道、磁場電場の分布が対称形となり、収差がスリット位置の前後でキャンセルされ、収差の発生を低減することが出来る。
【００８０】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明によるエネルギーフィルタによれば、収差の発生を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるエネルギーフィルタの一実施形態を示す全体概念図である。
【図２】前記実施形態の物理的構成を示す模式図である。
【図３】前記実施形態で使用されるウィーンフィルタの構造を例示する斜視図である。
【図４】前記実施形態で使用されるエネルギー選択スリット板の正面図である。
【図５】図５（ａ）は前記エネルギーフィルタを通過する電子ビームのＺＸ面での軌道を示す説明図である。図５（ｂ）は同じく電子ビームのＺＹ面での軌道を示す。図５（ｃ）は同じく電子ビームの電子分散軌道を示す。
【図６】前記スリット板上での電子ビームの形状を示す模式図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は各々本発明の実施形態のエネルギーフィルタを組み込んだ電子顕微鏡の構成を示す模式図である。
【図８】従来例１のエネルギーフィルタにおける電子ビームの軌道を示す説明図である。
【図９】従来例２のエネルギーフィルタにおける電子ビームの軌道を示す説明図である。
【図１０】従来例３のエネルギーフィルタにおける電子ビームの軌道を示す説明図である。
【図１１】従来例４のエネルギーフィルタにおける電子ビームの軌道を示す説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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