(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子顕微鏡用の電子エネルギフィルタであって、出射画像形成面（ＢＡ）と発散面（Ｓ）とを有しており、前記発散面（Ｓ）内又は該発散面（Ｓ）に対して共役の面（Ｓ’）内でのエネルギ選択用の絞り装置（１４，２７，３０）を有する電子エネルギフィルタにおいて、
前記絞り装置（１４，２７，３０）の前に設けられていて電子ビームを偏向する偏向系（１２，１３；１２’，１３’，１２’，２５）を有しており、且つ、
前記偏向系（１２，１３；１２’，１３’，１２’’，２５，２８）の種々異なる励起及び該励起により生起される、前記電子エネルギフィルタのエネルギ発散方向に対して垂直な前記絞り装置（１４，２７，３０）に対する相対的な電子ビームの種々異なる偏向によって、種々異なるエネルギ帯域幅を調整するように構成し、且つ、
前記電子ビームの偏向は、光学軸（ＯＡ）と前記出射画像面（ＢＡ）との交点に一致する、実際又は仮想の変化点（Ｋ）を中心とすること
を特徴とする電子エネルギフィルタ。
【請求項２】
前記偏向系（１２，１３；１２’，１３’，１２’，２５，２８）の励起の変更時に、前記電子エネルギフィルタの発散要素（１１ａ−１１ｄ）の励起を変更する請求項１に記載の電子エネルギフィルタ。
【請求項３】
前記絞り装置（１４）の後ろには、前記射出画像面（ＢＡ）の結像用のトランスファレンズ（１５；２６）が設けられている請求項１または２に記載の電子エネルギフィルタ。
【請求項４】
前記絞り装置（１４）の後ろには、別の偏向系（１６；２４；２８）が設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子エネルギフィルタ。
【請求項５】
前記絞り装置（１４）は、１つ又は複数の開口（１９）を有しており、該開口（１９）は、前記エネルギ発散方向に対して垂直な位置に依存して種々異なる開口長（１９ａ−１９ｇ）を有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子エネルギフィルタ。
【請求項６】
電子顕微鏡用の電子エネルギフィルタであって、出射画像形成面（ＢＡ）と発散面（Ｓ）とを有しており、前記発散面（Ｓ）または前記発散面（Ｓ）に対して共役の面（Ｓ’）内でのエネルギ選択用の絞り装置（１４，２７，３０）を有する電子エネルギフィルタにおいて、
第１の絞り装置（２７）および第２の絞り装置（３０）が設けられ、
前記第１および第２の絞り装置の間に少なくとも１つのトランスファレンズ（２６，２９）が設けられ、該トランスファレンズは前記第１の絞り装置（２７）を前記第２の絞り装置（３０）に結像し、
さらに、前記第１および第２の絞り装置間には偏向系（２８）が設けられ、該偏向系は電子ビームの偏向に影響を及ぼして、種々異なるエネルギ帯域幅が、前記偏向系（２８）の種々異なる励起、及び、該励起によって生じる前記第２の絞り装置（３０）に対する相対的な前記電子ビームの偏向により設定されるようにし、
前記偏向系（２８）は、前記出射画像面（ＢＡ）に対して共役な面（ＢＡ’）内に配設されていること
を特徴とする電子エネルギフィルタ。
【請求項７】
前記第１及び第２の絞り装置（２７，３０）は、スリット縁として構成されている請求項６記載の電子エネルギフィルタ。
【請求項８】
前記第２の絞り装置（３０）の前には、第２のトランスファレンズ（２９）が配置されている請求項６または７に記載の電子エネルギフィルタ。
【請求項９】
ビームの方向で見て、前記第１の絞り装置（２７）の前に別の偏向系（２５）を設けた請求項６〜８のいずれか一項に記載の電子エネルギフィルタ。
【請求項１０】
前記別の偏向系（２５）は、光学軸（ＯＡ）と前記出射画像面（ＢＡ）との交点に一致する、実際又は仮想の変化点（Ｋ）を中心にした偏向を生じさせる、請求項９に記載の電子エネルギフィルタ。
【請求項１１】
前記偏向系（２５，２８）の励起に変化が生じた時に、前記電子エネルギフィルタの発散要素（１１ａ−１１ｄ）の励起を変更する請求項６〜１０のいずれか一項に記載の電子エネルギフィルタ。
【請求項１２】
前記電子エネルギフィルタ（１１−１６）の前には、複数の結像段（５，８，９，１０）が、電子光学的な結像の拡大度を変更するために接続されている請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電子エネルギフィルタを有する電子顕微鏡。
【請求項１３】
入射画像面と前記電子エネルギフィルタの入射交差面（１１−１６）とは、調整された前記拡大度に無関係に位置固定されている請求項１２に記載の電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子顕微鏡用エネルギフィルタ、及び、電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子顕微鏡用の結像エネルギフィルタは、例えば、米国特許公開第４８１２６５２号公報、米国特許公開第４７４０７０４号公報、米国特許公開第４７４０２６１号公報、米国特許公開第５４４９９１４号公報から公知である。このエネルギフィルタは、その出射側に常に２つの特徴面、つまり、色消し画像面とスペクトル面を有しており、色消し画像面とスペクトル面との間隔は、所謂ヘルムホルツ長であり、約５０ｍｍ−７０ｍｍである。色消し画像面内では、全てのビームは、そのビームの、試料又は回折画像の共通点から送出されたエネルギとは無関係に焦準される。そのため、色消し画像面では、位置焦準も行われる。それに対して、スペクトル面内では、同じエネルギのビームが一点で焦準され、その結果、エネルギ発散方向では、電子ビームのスペクトルが生じる。そのため、スペクトル面では、エネルギ焦準も行われる。トランスファレンズと少なくとも１つの投射レンズから構成された投射レンズ系を用いて、色消し面か又はスペクトル面が、照射スクリーン又は電子検出器が配設されている記録面上に結像される。スペクトル面内に配設された、エネルギ発散方向に所定の幅を有しているスリット絞りを用いて、結像用のエネルギウィンドウが選定される。その際、このエネルギウィンドウの幅は、用途に依存している。エラスチックな輝度領域結像及びエネルギ損失結像の場合には、エネルギ帯域幅は、４−２５ｅＶの範囲内が有効である。スペクトルの並列検出の場合には、５０ｅＶ〜５００ｅＶのエネルギ領域に選定するとよい。
【０００３】
米国特許公開第４８１２６５２号公報には、種々異なるエネルギ帯域幅の調整のために、スペクトル面内に、機械的に相互に移動可能な２つのスリット縁を持った装置構成が設けられる。この装置構成を用いて、原理的に任意のスリット幅を調整することができる。何れにせよ、スリット開口を対称的且つ平行に動かすのに、コスト高な機構が必要である。また、機械的なヒステリシス効果に基づいて、エネルギ帯域幅を自動的に再現可能に調整することは、スリット幅の測定を用いてしかできない。しかも、構成に制約されて、両スリット縁を種々異なる面に設ける必要があるので、エネルギ帯域幅が小さい場合には、シェーディング効果が現れる。
【０００４】
択一選択的には、スペクトル面内に配設された絞り交換器上に複数の、種々異なる幅のスリット絞りを設けることも考えられる。固定スリット寸法の相応のスリット絞りを製造することは、比較的簡単且つ相応に安価である。何れにせよ、エネルギ帯域幅を変えるのに、絞り交換器によってスリット絞りを機械的に交換する必要がある。それによって、選択可能なエネルギ帯域幅の個数は、極めて限られている。しかも、μｍの所要位置精度に基づいて、ここで、エネルギ帯域幅調整を自動化することは、非常にコスト高である。
【０００５】
本件発明者による米国特許公開第５０１３９１３号公報及び米国特許公開第５４８３０７３号公報からは、透過型電子顕微鏡乃至走査型電子顕微鏡が既に公知であり、その際、種々異なる開口絞り又は光領域絞りは、適切な絞り開口を電子光学的に選択することによって調整される。そのために、電子顕微鏡には、種々異なる口径の多数の丸い絞り開口を有する、それぞれ１つの絞りが設けられている。所定の絞り直径の絞りは、電子ビームを偏向したり、それに続いて当該電子ビームを元の方向、つまり、逆方向に偏向したりして、選定乃至調整することができる。しかし、エネルギフィルタの出射側の端での条件とは異なって、照射側のビーム路では、偏向系の装置構成に対して、非常に多くのスペースを使うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、操作者の機械的な調整コストなしに種々異なるエネルギ帯域幅に切り換えることができる結像電子エネルギフィルタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、エネルギフィルタにおいて、出射画像形成面と発散面とを有しており、前記発散面内又は該発散面に対して共役の面内でのエネルギ選択用の絞り装置、前記絞り装置の前に設けられていて電子ビームを偏向する、少なくとも１つの偏向系を有しており、該偏向の際、前記偏向系の種々異なる励起及び該励起から生起する、前記絞り装置に対して相対的な前記電子ビームの種々異なる偏向によって、種々異なるエネルギ帯域幅を調整するように構成したことにより解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のエネルギフィルタは、エネルギ選択のために、発散面内又は該発散面に対して共役の面内でのエネルギ選択用の絞り装置、絞り装置の前に設けられている、電子ビームを偏向する偏向系の少なくとも１つを有している。種々異なるエネルギ帯域幅は、偏向系の種々異なる励起と、この励起から生じる電子ビームの、絞り装置に対して相対的な、種々異なる偏向とによって調整することができる。
【０００９】
エネルギ帯域幅は、本発明のフィルタでは、電子光学的に調整することができ、それにより、エネルギ帯域幅を切り換える場合に、どんな機械的な調整コストも必要としない。単に、偏向系と、場合によっては、エネルギ帯域幅の切換時に光学軸の方に電子ビームを逆方向に偏向するための別の偏向系の励起を変えさえすればよい。その際、絞り装置自体は、光学軸及び電子顕微鏡の機械的な構造に対して相対的に位置固定される。単数乃至複数の偏向系の種々異なる励起の値は、装置の最初の作動時に経験的に求めて記憶することができる。その際、装置の事後の作動時には、この記憶値にアクセスし、その際、単数乃至複数の偏向系の励起は、所望のエネルギ領域に応じて所属の記憶値に調整される。
【００１０】
種々異なるエネルギ帯域幅は、フィルタのエネルギ発散方向に対して垂直な方向に偏向することによって調整することができる。この偏向のためには、偏向を変える際に同時にエネルギフィルタの発散要素の励起も僅かながら変わる場合には、一次元、つまり、一方向にのみ偏向する偏向系で十分である。と言うのは、そうすることによって、エネルギ発散方向に対して垂直な方向と偏向系の偏向方向との間に僅かな誤調整を補償することができるからである。その際、そのために必要な、発散要素の励起の相対変化は、１％より小さくすることができ、その結果、この励起の変化により、発散に、感知し得る程度の影響を及ぼすことはない。
【００１１】
エネルギ選択のために、絞り板上に、種々異なるスリット長の複数のスリット状開口（狭幅の中間ウェブによって相互に分離されている）を設けることができる。しかし、このウェブ幅は、スリット幅の最大１０％にする必要がある。択一選択的に、絞り装置は、段階付けられた縁（エネルギ発散方向に対して垂直な位置に依存して、エネルギ発散方向において種々異なる開口長を有している）を有する唯一の開口しか有していないようにすることができる。そのような絞り装置を用いて、極めて多数の調整可能なエネルギ帯域幅が得られる。と言うのは、種々異なるスリット長が、同一開口の種々異なる領域の選択によって選定することができるからである。
【００１２】
本発明の簡単な実施例では、光学軸とフィルタの出射側画像面との交点に一致する、実際又は仮想の変化点を中心にして偏向することが行われる。絞り装置の後ろに設置された、フィルタの出射画像面を当該面に対して共役な面に結像するトランスファレンズを用いて、色消し面の中間の長さが維持され続けるようになる。従って、選定されたエネルギ帯域幅に依存して画像が変動することはない。色消し画像面が、ビーム方向で見て、フィルタの発散要素の後ろ側の十分に離れた所に位置していて、従って、偏向系を色消し画像面に設けることができる場合には、偏向のためには、色消し画像面での個別の偏向系で十分である。しかし、色消し画像面が発散要素の近傍に、又は、発散要素の内部に位置していて、そのために、偏向系にアプローチできない場合には、両構成要素が、色消し画像面内での仮想変化点を中心にして偏向を行なう二重偏向系が必要である。しかし、この装置構成の欠点は、トランスファレンズも別の結像用のレンズも、選定されたエネルギ帯域幅に応じて種々異なる強度で軸から外れて光が透過し、その結果、場合によっては、選定されたエネルギ帯域幅に依存する画像誤差が発生することがある。
【００１３】
選択されたエネルギ帯域幅に依存して画像誤差が生じるという問題点は、別の有利な実施例によると、絞り装置の前に、二重偏向系を接続し、トランスファレンズの後ろには、別の単一偏向系を接続することによって回避することができる。その際、二重偏向系の両要素は、組み合わせて、常に、電子ビームが、選択されたエネルギ帯域幅とは無関係に、従って、絞り装置上の位置とは無関係に、常にトランスファレンズを通して中心を経過するように励起される。その際、トランスファレンズの後ろに残存している画像偏向分は、単一偏向系によって、トランスファレンズの画像面に画像ずれが生じないように補償される。従って、後続の結像段でも、選択されたエネルギ帯域幅に依存して軸から外れた透過ビームが生じる。
【００１４】
択一選択的に、選択されたエネルギ帯域幅に依存する画像誤差の問題点は、３つの単一偏向系がトランスファレンズの前に配設されていて、その偏向系の１つによって、スペクトル面での変化が生じるようにしてして回避することもできる。スリット装置の前に接続されている偏向系によって、電子ビームを、スペクトル面内に設けられた光学軸から偏向することができ、スペクトル面内に配設された偏向系によって、光学軸の方に逆方向に偏向し、後続の偏向系によって更に偏向されて、電子ビームが後続では光学軸に対して中央部分を経過するようになる。
【００１５】
エネルギ帯域幅が連続的に調整可能である実施例では、２つの絞り装置は、２つの共役面に配設されている。その際、両絞り装置は、単一スリット縁から構成することができる。両絞り面間には、色消し画像面に対して共役な面内に、偏向系が設けられている。第１の絞り装置の前に接続された偏向系を用いて、電子ビームは、スペクトルの上側又は下側部分が絞り装置によって遮られないように偏向される。その際、第２の偏向系によって、電子ビームは、再度偏向され、その際、第２の絞り装置によって、スペクトルの反対側の端で、エネルギフィルタリングが行われるように偏向される。
【００１６】
【実施例】
図１に示されている透過型電子顕微鏡の上側の部分は、慣用の、米国特許公開第４８１２６５２号公報から公知の構成を有している。電子源は、１で示されている。電子源１の後ろに接続されている二段式のコンデンサレンズ２，３を用いて、電子源１から出た電子から、コリメートされた電子ビームが形成され、この電子ビームの開口は、アパーチャー絞り４の口径によって決められる。このコリメートされた電子ビームによって、対物レンズ５の極板スリット内に位置決めされた試料６が照射される。試料６の操作のために、この試料は、対物レンズ５を貫通して案内されるマニピュレータ６ａ上に搭載される。
【００１７】
対物レンズ５の後ろに接続された３つの、同様に磁気レンズとして構成されている結像段８，９，１０を用いて、試料６又は試料６の回折図の拡大画像が、エネルギフィルタ１１〜１６の、図示していない入射画像面に形成される。その際、伝送される画像領域の大きさは、対物レンズ５の後ろに接続された領域絞り７の口径によって決められる。
【００１８】
その際、エネルギフィルタへの入射前の結像条件は、米国特許公開第４８１２６５２号公報に記載されている結像条件に相応し、その結果、試料の結像時の調整された拡大度とは無関係に、試料の画像がフィルタ１１〜１６の入射画像面内に位置し、電子ビーム源１の画像がフィルタ１１〜１６の入射交差面内に位置している。試料の回折像の撮影の場合、電子源１の画像エネルギフィルタ１１〜１６の入射画像面内に位置し、試料６の画像がエネルギフィルタ１１〜１６の入射交差面内に位置している。入射画像面内又は入射画像面の近傍に、火面の拡がりを制限する図示していない領域絞りが設けられており、この領域絞りの口径は、検出器の記録面が完全に照射されるように選定される。
【００１９】
エネルギフィルタの発散構成要素１１，１１ａ〜１１ｄは、所謂オメガフィルタとして、米国特許公開第４７４０７０４号公報又は米国特許公開第５４４９９１４号公報に相応して構成されている。フィルタの発散構成要素は、入射画像面を色消しで出射画像面ＢＡに結像し、入射交差面は、発散してスペクトル面Ｓに結像する。その際、エネルギフィルタの後ろ側の部分は、図１では、分かり易くするために、光学軸に沿って極度に拡大して示されている。実際には、出射画像面（色消し画像面）（ＢＡ）は、フィルタの最後の扇型磁石１１ｄのほぼ中心に位置し、スペクトル面Ｓは、最後の扇型磁石１１ｄの後ろ側に、扇型磁石１１ａ〜１１ｄでの偏向半径の大きさに相当する所定間隔をおいて位置している。
【００２０】
エネルギフィルタの出射側の部分は、色消し画像面ＢＡとスペクトル面Ｓとの間に、二重偏向系１２，１３を有しており、この二重偏向系の構成要素は、それぞれ一次元、つまり、一方向にしか偏向しない偏向系として構成されており、スペクトル面には、絞り装置１４が設けられている。スペクトル面Ｓの後ろ側には、ビーム方向で見て、トランスファレンズ１５と別の単一偏向系１６が続いている。二重偏向系１２，１３は、調整すべきエネルギ帯域幅に依存して、フィルタの発散方向に対して垂直方向に、即ち、図１ａの図平面に対して垂直に、電子ビームの偏向を行い、その際、電子ビームは、スペクトル面で、所望のエネルギフィルタリングを生じる絞り装置の領域に入射し、それと同時に、選択されたエネルギ帯域幅とは無関係に常にトランスファレンズ１５の中心を通って経過するように電子ビームは偏向される。二重偏向系１２，１３によって、偏向を、このように選択することによって、トランスファレンズ１５は、調整されるエネルギ帯域幅に依存する誤差を生じない。トランスファレンズ１５は、色消し画像面ＢＡが、それに対して共役な色消し画像面ＢＡ′において、別の個別偏向系１６の後ろ側で結像される。別の単一偏向系１６は、色消し画像面ＢＡに対して共役な画像面ＢＡ′に形成される画像を、光学軸に対して対称的に位置しているように励起される。その際、後続の投射系１７，１８によって、共役画像面ＢＡ′に形成される画像が拡大されて、ここには図示していない記録面で、照射スクリーン又は画像検出器上に結像される。投射系１７，１８の調整は、ここでも、米国特許公開第４８１２６５２号公報から公知の電子顕微鏡と同様である。
【００２１】
その際、二重偏向系１２，１３によって行われる電子ビームの偏向及び単一偏向系１６によって行われる電子ビームの逆方向偏向は、スペクトル方向に対して垂直方向に行われ、従って、図１の図平面に対して垂直に行われる。この状況は、図２に拡大して示されている。二重偏向系１２，１３によって生じる電子ビームの偏向を変える際、それと同時に、フィルタ１１の発散要素１１ａ〜１１ｄの励起が僅かに変えられる。それにより、構造的な付加コストなしに、フィルタ１１の発散方向に対して垂直な方向と二重偏向系１２，１３の偏向方向との間での僅かな誤差調整時にも、エネルギ発散方向に対して垂直に作用する偏向が行われるようになる。
【００２２】
絞り装置１４は、図４には平面図で示されている。この絞り装置１４は、図１の電子顕微鏡では、図１の図平面に対して垂直に配設されており、その際、スペクトルの方向を示す矢印は、図４では、発散方向であり、従って、図１の図平面に対して平行に配向されている。絞り装置は、段階付けられた縁を有する唯一の開口１９を有している。段階付けられた縁によって、種々のエネルギ帯域幅の場合に選定することができる領域１９ａ〜１９ｇが形成される。その際、この段階付けは、スペクトル方向で、それぞれ、光学軸ＯＡが絞り装置１４を交差する面に対して対称である。絞り装置自体は、図４の図平面に対して垂直方向に、開口１９の縁で、５μｍの厚みを有しており、この厚みは、開口１９からの間隔に連れて１００μｍに増大する。絞り開口１９の間隔を比較的厚く形成すると、試料６にエネルギ損失を生じさせない電子が、絞りを通って伝送されない。それと同時に、絞り開口１９の領域を比較的薄く形成することによって、絞りの縁を十分に加熱し、それによって、絞り装置上に付着した汚れを燃焼させることができる。エネルギ発散方向に対して垂直方向に領域１９ａ〜１９ｇを有効に寸法を決めることは、火面の拡がりに依存し、０．１〜０．１５ｍｍの大きさである。
【００２３】
絞り開口１９の段階付けは、その長さに関して、フィルタの発散に依存して選定され、その際、電子ビームを最長絞り開口１９ａに調整する際に、５００ｅＶのエネルギ帯域幅が形成され、最小絞り領域１９ｇに調整する際には、４ｅＶのエネルギ帯域幅が形成される。
【００２４】
図３には、簡単な実施例のビーム路が、図１の図平面に対して垂直な面で示されている。この実施例では、トランスファレンズ１５の後ろ側の単一偏向系１６は省略されている。それにも拘わらず、色消し画像面ＢＡに対して共役な色消し画像面ＢＡ′に、画像ずれは生じないようにするために、二重偏向系１２′、１３′は励起され、その際、電子ビームの偏向は、仮想の変化点Ｋを中心にして行われ、この仮想の変化点は、色消し画像面ＢＡの光学軸上に位置している。その際、電子ビームの逆方向偏向は、専らトランスファレンズ１５によって行われる。何れにせよ、トランスファレンズ１５の、この装置構成の場合、及び、後続の投射系１７，１８（図１参照）でも、ビーム路は、軸から外れて経過し、その結果、調整されるエネルギ帯域幅に依存する結像誤差が生じることがある。
【００２５】
図３に示された簡単な実施例は、色消し画像面ＢＡがフィルタの散乱要素の後ろ側に位置していて、従って、アプローチが容易であるようにすると、更に一層簡単にすることができる。この場合には、図３に破線で示されているように、二重偏向系１２′，１３′の代わりに、単一偏向系１２″を色消し画像面ＢＡに配設してもよい。
【００２６】
図３の両実施例では、絞り装置１４は、図４に相応して構成されている。
【００２７】
図５に示されている実施例は、結像特性に関して、図１及び２の実施例と比較することができる。この実施例は、色消し画像面ＢＡの結像が、この画像面に対して共役な色消し画像面ＢＡ′に作用するトランスファレンズ１５に対して付加的に、３つの個別偏向系２２，２３，２４（全て、ビーム方向で見て、トランスファレンズ１５の前に配設されている）を有している。その際、真ん中の偏向系２３は、スペクトル面に配設されている。最初の偏向系は、電子ビームを、選択されたエネルギ帯域幅に応じて偏向し、真ん中の偏向系２３は、電子ビームを光学軸の方に逆方向偏向し、第３の偏向系は、電子ビームが第３の偏向系２４の後ろでは光学軸ＯＡに対して対称的に経過するように偏向させる。この実施例でも、絞り装置１４は、図２に相応して、スペクトル面に構成されている。
【００２８】
図６〜７には、可変スリット幅選択用の系のビーム路が示されており、この系は、色消し画像面ＢＡとスペクトルを結像尺度１：１で伝送し、その際、色消し画像面とスペクトル面との間の間隔（ヘルムホルツ長）も得られる。この実施例は、ビーム方向で見て、先ず、光学軸ＯＡを中心にして色消し画像面ＢＡの方に偏向させる偏向系２５を有している。アプローチの容易な色消し画像面では、そのために単一偏向系で十分である。色消し画像面が、アプローチが容易でない場合には、偏向系２５は、二重偏向系として構成されており、この二重偏向系は、色消し画像面ＢＡの後ろに配設されていて、光学軸と色消し画像面との交点を中心にした仮想の変化点が形成されるように励起される。スペクトル面には、第１のトランスファレンズ２６の極板スリット内に、スリット縁から形成された第１の絞り装置２７が配設されている。トランスファレンズ２６は、色消し画像面ＢＡに対して共役な面ＢＡ′に、色消し画像面ＢＡを結像する。この共役面ＢＡ′には、第２のレンズ２９と第２の偏向系２８とが配設されている。第２のレンズ２９は、それにより所定のように磁場レンズとして作用し、スペクトル面Ｓを、このスペクトル面に対して共役なスペクトル面Ｓ′に結像する。第１のスリット縁２７は、スペクトルの上側端か下側端のフィルタリングのために使用され、第２のスリット縁３０は、スペクトルの他端でのフィルタリングのために使用される。図６には、偏向系２５，２８が共に励起されていない場合のビーム路が示されている。第１のトランスファレンズ２６は、その装置構成に基づいて、スペクトル面において、単にスペクトルを画像回転するに過ぎない。このレンズは、色消し画像面ＢＡを、結像尺度１：１で、この色消し画像面に対して共役な面ＢＡ′（同時に、第２のトランスファレンズ２９の主平面と一致する）に伝送する。非励起偏向系２５，２８の場合、目標エネルギＥ０（実線）の他に、Ｅ０−ΔＥ（点線）及びＥ０＋ΔＥ（破線）の全エネルギ領域が選択されている。偏向系２５，２８の適切な励起によって、任意の小さなエネルギ帯域場を調整することができる。この状況については、図７に示されており、そこでは、低エネルギ領域（破線）が部分的に第１のスリット縁２７によってフィルタリングされ、高エネルギ領域（破線）は、第２のスリット縁によってフィルタリングされる。
【００２９】
図６〜７に示された装置構成には、図１に相応する投射系が後続し、それにより、スペクトル又は色消し面が記録面に結像される。
【００３０】
図８〜９に示された択一選択的な実施例では、第１のトランスファレンズ２６がスペクトル面Ｓの後ろに配設されており、その際、スペクトル面Ｓがトランスファレンズ２６の前方の焦点に位置している。それと同時に、第１のトランスファレンズ２６は、色消し画像面ＢＡを当該色消し画像面に対して共役な面ＢＡ′に結像する。この共役面には、第２のトランスファレンズ２９が続いており、このトランスファレンズは、第１のトランスファレンズ２６に対して同一に励起される。第２のトランスファレンズ２９の焦点面には、スペクトル面の画像Ｓ′が形成される。それと同時に、第２のトランスファレンズ２９は、色消し画像面ＢＡに対して共役な面ＢＡ′を出射画像面ＢＡ″に結像する。両レンズ２６，２９の望遠鏡状の構成によって、結像尺度１：１のスペクトル面Ｓ，Ｓ′も、色消し画像面ＢＡも出射面ＢＡ″に結像尺度１：１で結像する。
【００３１】
エネルギ幅の調整は、図６及び図７の実施例と同様に両偏向系（２５及び２８）の相応の励起によって色消し画像面と当該色消し画像面に対して共役な面ＢＡ′で行われる。スペクトル面Ｓのスリット縁２７によって、低エネルギ成分がフィルタリングされ、第２のスリット縁３０によって、スペクトル面Ｓに対して共役な面Ｓ′にスペクトルの高エネルギ成分がフィルタリングされる。その際、両スリット絞り２７，３０のどれが、スペクトルの低エネルギ成分乃至高エネルギ成分に作用するかは、本質的なことではない。と言うのは、このことは、単に、光学軸のどちら側にスペクトル縁が配設されているかどうかにしか依存しないからである。注目すべきは、図８及び図９の装置構成では、スペクトル面Ｓに対して共役な面Ｓ′と色消し出射面ＢＡ″は、色消し画像面ＢＡ及びスペクトル面Ｓに対して列順序で交換される。色消し画像面とスペクトル面とを、このように交換することによって、この実施例は、殊に高発散のエネルギフィルタの場合有利である。と言うのは、後続の投射系を用いて、スペクトル結像の場合に小さな拡大が可能となるからである。
【００３２】
図６，７及び８，９では、偏向系２５，２８によって作用する電子ビームの偏向は、フィルタのエネルギ発散方向に行われる。
【００３３】
本発明は、例えば、電子顕微鏡用エネルギフィルタ１１−１６に関しており、その際、種々異なるエネルギ帯域幅は、電子光学的に調整される。更に、フィルタの出射側には、１つ又は複数の偏向系１２，１３と１つ又は複数のトランスファレンズ１５が設けられている。本発明の実施例では、発散面に絞り装置１４が設けられており、この絞り装置は、段階付けられた縁領域を有する開口を有している。電子ビームの偏向によって、スリット絞りは、種々異なったスリット長でシュミレートされる。単数又は複数の偏向系によって作用する、フィルタの発散方向に対して垂直な電子ビームの偏向は、後続のトランスファレンズ１５又は別の偏向系１６によって再度補償され、その結果、画像ずれが補償される。
【００３４】
第２の実施例では、２つの相互に共役なスペクトル面に、それぞれ１つのスリット縁が配設されている。各スリット縁の前に接続されている偏向系によって、偏向系の励起後毎に種々異なるスペクトル成分が両スリット縁によってフィルタリングされる。この実施例では、エネルギ帯域幅は、連続的に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるエネルギフィルタを有する透過型電子顕微鏡の断面図
【図２】図１に対して垂直な面で示した、図１の実施例でのエネルギフィルタの出射側でのビーム路の詳細図
【図３】本発明の簡単な実施例でのエネルギフィルタの端でのビーム路の詳細図
【図４】図１〜３のエネルギフィルタでの絞り装置を上から見た図
【図５】本発明の別の実施例のエネルギフィルタの後ろの部分でのビーム路の詳細図
【図６】連続的に調整可能なエネルギ帯域幅を持った第１の実施例でのエネルギフィルタの後ろの部分のビーム路の原理図
【図７】連続的に調整可能なエネルギ帯域幅を持った第１の実施例でのエネルギフィルタの後ろの部分のビーム路の原理図
【図８】連続的に調整可能なエネルギ帯域幅を持った第２の実施例でのエネルギフィルタの後ろの部分のビーム路の原理図
【図９】連続的に調整可能なエネルギ帯域幅を持った第２の実施例でのエネルギフィルタの後ろの部分のビーム路の原理図
【符号の説明】
１１，１２，１３，１４  フィルタ
１４，２７，３０  絞り装置
１５；２６  トランスファレンズ
１２，１３；１２′，１３′；１２′，；１２″，２５，２８  偏向系
【図１】
0004502416.tif 000002
【図２】
0004502416.tif 000003
【図３】
0004502416.tif 000004
【図４】
0004502416.tif 000005
【図５】
0004502416.tif 000006
【図６】
0004502416.tif 000007
【図７】
0004502416.tif 000008
【図８】
0004502416.tif 000009
【図９】
0004502416.tif 000010