(57)【要約】【課題】四極子電気成分と磁気成分が同一の分布を有するウィーンフィルタを提供する。【解決手段】荷電粒子の進行方向であるＺ軸にほぼ平行な光軸を有し、この光軸にほぼ平行な面を持つＮ個（Ｎ≧１２）の極を有するウィーンフィルタであって、Ｘ軸方向に双極子電場が生成され、Ｘ軸方向から光軸について反時計回りに第ｉ極（１≦ｉ≦Ｎ）において四極子電気成分及び磁気成分をそれぞれ生成する電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）は、前記反時計回りに第ｉ極の中心までの角度をθｉとし、四極子成分が４個の極で構成されるときに与えられるべき電圧及びアンペアターンをそれぞれＶ２ｍａｘ及びＮＩ２ｍａｘとすると、次の式によって与えられる。Ｖ２（ｉ）＝Ｖ２ｍａｘ×ｃｏｓ（２θｉ）ＮＩ２（ｉ）＝ＮＩ２ｍａｘ×ｓｉｎ（２θｉ）【選択図】　　　図１
2004095489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子の進行方向であるＺ軸にほぼ平行な光軸を有し、この光軸にほぼ平行な面を持つＮ個（Ｎ≧１２）の極を有するウィーンフィルタにおいて、
Ｘ軸方向に双極子電場が生成され、Ｘ軸方向から光軸について反時計回りに第ｉ極（１≦ｉ≦Ｎ）において四極子電気成分及び磁気成分をそれぞれ生成する電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）は、前記反時計回りに第ｉ極の中心までの角度をθｉとし、四極子成分が４個の極で構成されるときに与えられるべき電圧及びアンペアターンをそれぞれＶ２ｍａｘ及びＮＩ２ｍａｘとすると、次の式（１）及び（２）によって与えられることを特徴とするウィーンフィルタ。
Ｖ２（ｉ）＝Ｖ２ｍａｘ×ｃｏｓ（２θｉ）　　　（１）
ＮＩ２（ｉ）＝ＮＩ２ｍａｘ×ｓｉｎ（２θｉ）　　　（２）
【請求項２】
Ｎ＝１２であり、前記電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）が、第１極の電圧Ｖ２（１）及びアンペアターンＮＩ２（１）を基準として、次の式（３）及び（４）によって与えられることを特徴とする請求項１記載のウィーンフィルタ。
Ｖ２（２）＝０，Ｖ２（３）＝−Ｖ２（２），Ｖ２（４）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（５）＝０，Ｖ２（６）＝Ｖ２（１），Ｖ２（７）＝Ｖ２（１），Ｖ２（８）＝０，Ｖ２（９）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（１０）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（１１）＝０，Ｖ２（１２）＝Ｖ２（１）　　　（３）
ＮＩ２（２）＝２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（３）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（４）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（５）＝−２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（６）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（７）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（８）＝２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（９）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（１０）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（１１）＝−２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（１２）＝−ＮＩ２（１）　　　（４）
【請求項３】
前記双極子電場がＸ軸方向から時計回りに４５°の方向に生成され、前記電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）が次の式（５）及び（６）によって与えられることを特徴とする請求項１記載のウィーンフィルタ。
Ｖ２（ｉ）＝Ｖ２ｍａｘ×ｓｉｎ（２θｉ）　　　（５）
ＮＩ２（ｉ）＝ＮＩ２ｍａｘ×ｃｏｓ（２θｉ）　　　（６）
【請求項４】
Ｎ＝１２であり、前記電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）が、第１極の電圧Ｖ２（１）及びアンペアターンＮＩ２（１）を基準として、次の式（７）及び（８）によって与えられることを特徴とする請求項３記載のウィーンフィルタ。
Ｖ２（２）＝２×Ｖ２（１），Ｖ２（３）＝Ｖ２（１），Ｖ２（４）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（５）＝−２×Ｖ２（１），Ｖ２（６）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（７）＝Ｖ２（１），Ｖ２（８）＝２×Ｖ２（１），Ｖ２（９）＝Ｖ２（１），Ｖ２（１０）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（１１）＝−２×Ｖ２（１），Ｖ２（１２）＝−Ｖ２（１）　　　（７）
ＮＩ２（２）＝０，ＮＩ２（３）＝−ＮＩ２（２），ＮＩ２（４）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（５）＝０，ＮＩ２（６）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（７）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（８）＝０，ＮＩ２（９）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（１０）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（１１）＝０，ＮＩ２（１２）＝ＮＩ２（１）　（８）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エネルギーフィルタ、マスフィルタ、スピンローテイタ、モノクロメータ、エネルギーアナライザ等で用いられるウィーンフィルタ（Ｅ×Ｂフィルタ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、荷電ビーム粒子をエネルギーによって選択するために、ウィーンフィルタが利用されている。ウィーンフィルタは、荷電粒子ビームの進行方向に直交する面内において互いに直交する電場と磁場を配置することで、荷電粒子ビームを特定方向に直進させるものであり、Ｅ×Ｂフィルタとも称される。
【０００３】
図３は、１２極ウィーンフィルタを示す図である。
【０００４】
この１２極ウィーンフィルタは、Ｚ軸方向に平行な光軸Ｏを有し、Ｘ軸方向に双極子電場Ｅ１を生成し、Ｙ軸方向に双極子磁場Ｂ１を生成するもので、光軸Ｏにほぼ平行に伸びる１２個の第１乃至第１２極Ｐ１〜Ｐ１２を有し、光軸Ｏに面する各極Ｐ１〜Ｐ１２の先端部が、ＸＹ面内において、光軸Ｏを中心として１２回の回転対称性を有する。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は相互に直交するデカルト座標系である。
【０００５】
この１２極ウィーンフィルタにおいて、第１乃至第１２極Ｐ１〜Ｐ１２の円周方向の中心位置の間の角度は３０度である。光軸Ｏから第１極Ｐ１及び第１２極Ｐ１２の間のギャップの中心方向にあるＸ軸方向について、Ｘ軸から光軸Ｏについて反時計回りに第ｉ極（１≦ｉ≦１２）の中心までの角度角度θｉは、次の式で表される。
【０００６】
θｉ＝３０×ｉ−１５（°）
前記１２個の第１乃至第１２極Ｐ１〜Ｐ１２はいずれも磁性材料からなる。この磁性材料は例えば、鉄、ニッケル、パーマロイ等を含む。
【０００７】
このような１２極ウィーンフィルタにおいて、双極子電場Ｅ１は、第５極Ｐ５、第６極Ｐ６、第７極Ｐ７及び第８極Ｐ８と、第２極Ｐ２、第１極Ｐ１、第１２極Ｐ１２及び第１１極Ｐ１１との間に生成される。双極子磁場Ｂ１は、第２極Ｐ２、第３極Ｐ３、第４極Ｐ４及び第５極Ｐ５と、第８極Ｐ８、第９極Ｐ９、第１０極Ｐ１０及び第１１極Ｐ１１との間に生成される。
【０００８】
この場合、四極子電気成分Ｅ２は、双極子電場Ｅ１と同一方向に加えればよいので第１極Ｐ１に加える電圧をＶ２（１）としたとき、他の第ｉ極Ｐｉ（２≦ｉ≦１２）に加える電圧Ｖ２（ｉ）は、第１極Ｐ１の電圧Ｖ２（１）を基準として次のようになる。
【０００９】
Ｖ２（２）＝０，Ｖ２（３）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（４）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（５）＝０，Ｖ２（６）＝Ｖ２（１），Ｖ２（７）＝Ｖ２（１），Ｖ２（８）＝０，Ｖ２（９）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（１０）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（１１）＝０，Ｖ２１２）＝Ｖ２（１）
ところが、四極子電気成分Ｅ２に対して四極子磁気成分Ｂ２を作るためには、四極子電気成分Ｅ２と４５°の方向に磁場を作らなければならない。Ｘ軸に対して４５°をなす方向には第２極Ｐ２、第５極Ｐ５、第８極Ｐ８及び第１１極Ｐ１１があるので、これらを利用して四極子磁気成分Ｂ２を発生させることができる。
【００１０】
図４は、このように生成された１２極ウィーンフィルタにおける四極子場を示す図である。
【００１１】
図４（ａ）は、四極子電気成分Ｅ２を示す。図中の第１極Ｐ１、第６極Ｐ６、第７極Ｐ７及び第１２極Ｐ１２は、電気ポテンシャル＋Ｅを有している。また、第３極Ｐ３、第４極Ｐ４、第９極Ｐ９及び第１０極Ｐ１０は、電気ポテンシャル−Ｅを有している。図中の曲線は、四極子電気成分Ｅ２の等ポテンシャル面を示している。
【００１２】
図４（ｂ）は、四極子磁気成分Ｂ２を示す。図中の第２極Ｐ２及び第８極Ｐ８は、＋Ｂの磁気ポテンシャルを有する。また、第５極Ｐ５及び第１１極Ｐ１１は、磁気ポテンシャル−Ｂを有している。図中の曲線は、四極子磁気成分Ｂ２の等ポテンシャル面を示している。
【００１３】
なお、前述のように第２極Ｐ２、第５極Ｐ５、第８極Ｐ８及び第１１極Ｐ１１を用いて四極子磁気成分Ｂ２を発生させる方法に代わって、第１極Ｐ１、第２極Ｐ２及び第３極Ｐ３からなる第１の組、第４極Ｐ４、第５極Ｐ５及び第６極Ｐ６からなる第２の組、第７極Ｐ７、第８極Ｐ８及び第９極Ｐ９からなる第３の組、第１０極Ｐ１０、第１１極Ｐ１１及び第１２極Ｐ１２からなる第４の組を用いて四極子磁気成分Ｂ２を発生させることもできる。
【００１４】
さらに、Ｘ軸から光軸Ｏについて時計回りに４５°をなす方向に双極子電場Ｅ１を生成することもできる。この場合、双極子磁場Ｂ１は、双極子電場Ｅ１と直交するように、同じくＸ軸と４５°をなす方向に生成される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４（ａ）に示した四極子電気成分Ｅ２と図４（ｂ）に示した四極子磁気成分Ｂ２は、ウィーンフィルタの中心にある光軸Ｏ付近ではいずれも同様の四極子場を形成している。しかしながら、光軸Ｏから離れると、四極子電気成分Ｅ２と四極子磁気成分Ｂ２の分布は異なっている。このため、荷電粒子ビームの収束について十分な性能が得られなかった。
【００１６】
本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、四極子場の電気成分と磁気成分を同一分布で実現するウィーンフィルタを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明に係るウィーンフィルタは、荷電粒子の進行方向であるＺ軸にほぼ平行な光軸を有し、この光軸にほぼ平行な面を持つＮ個（Ｎ≧１２）の極を有するものであって、Ｘ軸方向に双極子電場が生成され、Ｘ軸方向から前記光軸について反時計回りに第ｉ極（１≦ｉ≦Ｎ）において四極子電気成分及び磁気成分をそれぞれ生成する電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）は、前記反時計回りに第ｉ極の中心までの角度をθｉとし、四極子成分が４個の極で構成されるときに与えられるべき電圧及びアンペアターンをそれぞれＶ２ｍａｘ及びＮＩ２ｍａｘとすると、次の式（９）及び（１０）によって与えられる。
【００１８】
Ｖ２（ｉ）＝Ｖ２ｍａｘ×ｃｏｓ（２θｉ）　　　（９）
ＮＩ２（ｉ）＝ＮＩ２ｍａｘ×ｓｉｎ（２θｉ）　　　（１０）
好ましくは、Ｎ＝１２であり、前記電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）が、第１極の電圧Ｖ２（１）及びアンペアターンＮＩ２（１）を基準として、次の式（１１）及び（１２）によって与えられる。
【００１９】
Ｖ２（２）＝０，Ｖ２（３）＝−Ｖ２（２），Ｖ２（４）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（５）＝０，Ｖ２（６）＝Ｖ２（１），Ｖ２（７）＝Ｖ２（１），Ｖ２（８）＝０，Ｖ２（９）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（１０）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（１１）＝０，Ｖ２（１２）＝Ｖ２（１）　　　（１１）
ＮＩ２（２）＝２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（３）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（４）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（５）＝−２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（６）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（７）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（８）＝２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（９）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（１０）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（１１）＝−２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（１２）＝−ＮＩ２（１）　　　（１２）
好ましくは、前記双極子電場がＸ軸方向から時計回りに４５°の方向に生成され、前記電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）が次の式（１３）及び（１４）によって与えられる。
【００２０】
Ｖ２（ｉ）＝Ｖ２ｍａｘ×ｓｉｎ（２θｉ）　　　（１３）
ＮＩ２（ｉ）＝ＮＩ２ｍａｘ×ｃｏｓ（２θｉ）　　　（１４）
好ましくは、Ｎ＝１２であり、前記電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）が、第１極の電圧Ｖ２（１）及びアンペアターンＮＩ２（１）を基準として、次の式（１５）及び（１６）によって与えられる。
【００２１】
Ｖ２（２）＝２×Ｖ２（１），Ｖ２（３）＝Ｖ２（１），Ｖ２（４）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（５）＝−２×Ｖ２（１），Ｖ２（６）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（７）＝Ｖ２（１），Ｖ２（８）＝２×Ｖ２（１），Ｖ２（９）＝Ｖ２（１），Ｖ２（１０）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（１１）＝−２×Ｖ２（１），Ｖ２（１２）＝−Ｖ２（１）　　　（１５）
ＮＩ２（２）＝０，ＮＩ２（３）＝−ＮＩ２（２），ＮＩ２（４）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（５）＝０，ＮＩ２（６）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（７）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（８）＝０，ＮＩ２（９）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（１０）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（１１）＝０，ＮＩ２（１２）＝ＮＩ２（１）　（１６）
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るウィーンフィルタの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
まず、本発明を適用した第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
第１の実施の形態においては、荷電粒子の進行方向であるＺ軸にほぼ平行な光軸を有し、この光軸にほぼ平行な面を持つＮ個（Ｎ≧１２）の極を有するウィーンフィルタにおいて、Ｘ軸方向に双極子電場Ｅ１が生成され、Ｘ軸方向から前記光軸について反時計回りに第ｉ極（１≦ｉ≦Ｎ）において四極子電気成分Ｅ２及び磁気成分Ｂ２をそれぞれ生成する電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）は、前記反時計回りに第ｉ極の中心までの角度をθｉとし、四極子電気成分及び磁気成分が４個の極のみで構成されるときに与えられるべき電圧及びアンペアターンをそれぞれＶ２ｍａｘ及びＮＩ２ｍａｘとすると、次の式（１７）及び（１８）によって与えられる。
【００２５】
Ｖ２（ｉ）＝Ｖ２ｍａｘ×ｃｏｓ（２θｉ）　　　（１７）
ＮＩ２（ｉ）＝ＮＩ２ｍａｘ×ｓｉｎ（２θｉ）　　　（１８）
具体的には、本実施の形態では１２極ウィーンフィルタを用いるのでＮ＝１２である。
【００２６】
この１２極ウィーンフィルタにおいて、第１乃至第１２極Ｐ１〜Ｐ１２の円周方向の中心位置の間の角度は３０度である。光軸Ｏから第１極Ｐ１及び第１２極Ｐ１２の間のギャップの中心方向にあるＸ軸方向について、Ｘ軸から光軸Ｏについて反時計回りに第ｉ極（１≦ｉ≦１２）の中心までの角度θｉは、次の式で表される。
【００２７】
θｉ＝３０×ｉ−１５（°）
本実施の形態においては、電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）は、第１極Ｐ１の電圧Ｖ２（１）及びアンペアターンＮＩ２（１）を基準として、次の式（１９）及び（２０）によって与えられる。
【００２８】
Ｖ２（２）＝０，Ｖ２（３）＝−Ｖ２（２），Ｖ２（４）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（５）＝０，Ｖ２（６）＝Ｖ２（１），Ｖ２（７）＝Ｖ２（１），Ｖ２（８）＝０，Ｖ２（９）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（１０）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（１１）＝０，Ｖ２（１２）＝Ｖ２（１）　　　（１９）
ＮＩ２（２）＝２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（３）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（４）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（５）＝−２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（６）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（７）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（８）＝２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（９）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（１０）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（１１）＝−２×ＮＩ２（１），ＮＩ２（１２）＝−ＮＩ２（１）　　　（２０）
図１は、本発明の第１の実施の形態において生成される四極子場を示す図である。
【００２９】
図１（ａ）は四極子電気成分Ｅ２を示し、図１（ｂ）は四極子磁気成分Ｂ２を示している。図１（ｃ）は、図（ｂ）に示した四極子磁気成分Ｂ２を反時計回りに４５°回転して示す図である。
【００３０】
第１の実施の形態によると、図１（ａ）に示す四極子電気成分Ｅ２と図１（ｂ）に示す四極子磁気成分Ｂ２は、同様の分布をしている。これは、図１（ａ）に示す四極子電気成分Ｅ２と、図１（ｂ）に示した四極子磁気成分Ｂ２を反時計回りに４５°回転させた図１（ｃ）を比較することで明らかである。
【００３１】
第１の実施の形態においては、極を励磁するために電流を流すコイルの巻き方の工夫によって、使用する電源の数を減らすことが可能である。
【００３２】
第１の実施の形態では、第１極Ｐ１、第２極Ｐ２及び第３極Ｐ３の第１の組、第４極Ｐ４、第５極Ｐ５及び第６極Ｐ６の第２の組、第７極Ｐ７、第８極Ｐ８及び第９極Ｐ９の第３の組、第１０極Ｐ１０、第１１極Ｐ１１及び第１２極Ｐ１２の第４の組を構成するそれぞれの極は、同一極性である。そして、例えば第１の組において、第１極Ｐ１及び第３極Ｐ３のアンペアターンＮＩ（１）及びＮＩ（３）に対して第２極Ｐ２のアンペアターンＮＩ（２）は２倍である。これは、第１極Ｐ１及び第３極Ｐ３に対して第２極Ｐ２に巻くコイルの巻き数を２倍にして、第１極Ｐ１、第２極Ｐ２及び第３極Ｐ３に同一電流を流すことによって実現することができる。
【００３３】
前述の第１の組及び第２の組は、それぞれ同一電流を流すので、同一方向に巻いた第１の組の巻き線の巻き終わりと第２の組の巻き線の巻き始めとを直接に接続する。同様に、第３の組及び第４の組についても、第３の組の巻き線の巻き終わりと第４の組の巻き線の巻き始めとを直接に接続する。
【００３４】
さらに、第１の組及び第２の組の巻き終わりと、第３の組及び第４の組の巻き始めを接続することによって、全コイルをひとつなぎとする。これによって、全コイルを一個の電源によって制御することができる。したがって、本実施の形態において、コイル制御のための電源は実現が容易であり、コストも削減される。
【００３５】
次に、本発明を適用した第２の実施の形態について説明する。
【００３６】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同様な構成の１２極ウィーンフィルタにおいて、ＸＹ面内で第１の実施の形態における四極子場を光軸Ｏについて時計回りに４５°回転させたものである。
【００３７】
第２の実施の形態においては、第１の実施の形態における双極子電場がＸ軸方向から時計回りに４５°の方向に生成される。この４５°の角度から反時計回りに前記電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）が次の式（２１）及び（２２）によって与えられる
Ｖ２（ｉ）＝Ｖ２ｍａｘ×ｓｉｎ（２θｉ）　　　（２１）
ＮＩ２（ｉ）＝ＮＩ２ｍａｘ×ｃｏｓ（２θｉ）　　　（２２）
具体的には、本実施の形態では１２極ウィーンフィルタを用いるのでＮ＝１２である。
【００３８】
この１２極ウィーンフィルタにおいて、第１乃至第１２極Ｐ１〜Ｐ１２の円周方向の中心位置の間の角度は３０度である。光軸Ｏから第２極Ｐ２の中心方向にあるＸ軸方向について、Ｘ軸から光軸Ｏについて反時計回りに第ｉ極（１≦ｉ≦１２）の中心までの角度θｉは、次の式で表される。
【００３９】
θｉ＝３０×ｉ−６０（°）
本実施の形態においては、電圧Ｖ２（ｉ）及びアンペアターンＮＩ２（ｉ）は、第１極の電圧Ｖ２（１）及びアンペアターンＮＩ２（１）を基準として、次の式（２３）及び（２４）によって与えられる。
【００４０】
Ｖ２（２）＝２×Ｖ２（１），Ｖ２（３）＝Ｖ２（１），Ｖ２（４）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（５）＝−２×Ｖ２（１），Ｖ２（６）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（７）＝Ｖ２（１），Ｖ２（８）＝２×Ｖ２（１），Ｖ２（９）＝Ｖ２（１），Ｖ２（１０）＝−Ｖ２（１），Ｖ２（１１）＝−２×Ｖ２（１），Ｖ２（１２）＝−Ｖ２（１）　　　（２３）
ＮＩ２（２）＝０，ＮＩ２（３）＝−ＮＩ２（２），ＮＩ２（４）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（５）＝０，ＮＩ２（６）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（７）＝ＮＩ２（１），ＮＩ２（８）＝０，ＮＩ２（９）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（１０）＝−ＮＩ２（１），ＮＩ２（１１）＝０，ＮＩ２（１２）＝ＮＩ２（１）　（２４）
図２は、本発明の第２の実施の形態において生成される四極子場を示す図である。
【００４１】
図２（ａ）は四極子電気成分Ｅ２を示し、図２（ｂ）は四極子磁気成分Ｂ２を示している。図２（ｃ）は、図（ｂ）に示した四極子磁気成分Ｂ２を反時計回りに４５°回転して示す図である。
【００４２】
第２の実施の形態によると、図２（ａ）に示す四極子電気成分Ｅ２と図２（ｂ）に示す四極子磁気成分Ｂ２は、同様の分布をしている。これは、図２（ａ）に示す四極子電気成分Ｅ２と、図２（ｂ）に示した四極子磁気成分Ｂ２を反時計回りに４５°回転させた図２（ｃ）を比較することで明らかである。
【００４３】
第２の実施の形態において、第３極Ｐ３及び第４極Ｐ４の第１の組、第６極Ｐ６及び第７極Ｐ７の第２の組、第９極Ｐ９及び第１０極Ｐ１０の第３の組、第１２極Ｐ１２及び第１極Ｐ１の第４の組を構成するそれぞれの極は、同一極性でありアンペアターンも同じである。したがって、例えば第１の組において、第３極Ｐ３の巻き線の巻き終わりと第４極Ｐ４に第３極Ｐ３と同一方向に巻いた巻き線の巻き始めとを直列に接続する。このように、第１乃至第４の組について、同一電流を流すことによって電源の数を少なくすることができる。
【００４４】
前述の第１の組及び第２の組は、それぞれ同一電流を流すので、同一方向に巻いた第１の組の巻き線の巻き終わりと第２の組の巻き線の巻き始めとを直接に接続する。同様に、第３の組及び第４の組についても、第３の組の巻き線の巻き終わりと第４の組の巻き線の巻き始めとを直接に接続する。
【００４５】
さらに、第１の組及び第２の組の巻き終わりと、第３の組及び第４の組の巻き始めを接続することによって、全コイルをひとつなぎとする。これによって、各コイルを一個の電源によって制御することができる。したがって、本実施の形態において、コイル制御のための電源は実現が容易であり、コストも削減される。
【００４６】
以上の本実施の形態によると、四極子場の電気ポテンシャルと磁気ポテンシャルの分布を同一にすることができる。したがって、荷電粒子ビームの収束について、収差をキャンセルし、荷電粒子ビームの収束点におけるビームサイズを小さくし、十分な性能を確保することができる。具体的には、四極子場によって得られる非点なし収束条件についての収差を所定範囲以内に収めることができる。
【００４７】
なお、本実施の形態は、本発明の具体例を示すものであり、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明に係るウィーンフィルタは１２極に限られず、１２以上の任意の数の極を有すればよい。
【００４８】
【発明の効果】
前述のように、本発明によると、四極子場の電気成分と磁気成分を同一分布で実現するものを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態において生成される四極子場を示す図である。
【図２】第２の実施の形態において生成される四極子場を示す図である。
【図３】１２極ウィーンフィルタを示す図である。
【図４】従来の１２極ウィーンフィルタにおいて生成される四極子場を示す図である。
【符号の説明】
Ｐ１〜Ｐ１２　第１乃至第１２極
【図１】
2004095489.tif 000003
【図２】
2004095489.tif 000004
【図３】
2004095489.tif 000005
【図４】
2004095489.tif 000006