(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴニオメータの光軸方向の高さ位置として、第１の高さ位置、及び第１の高さ位置とは異なる第２の高さ位置が定められてなり、
ゴニオメータを前記第１の高さ位置または前記第２の高さ位置に光軸方向に移動させる移動機構と、
ゴニオメータが前記第１の高さ位置にある場合と、第２の高さ位置にある場合とで対物レンズの励磁を異ならせる手段と
を備えることを特徴とする透過型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過型電子顕微鏡に係り、特に、高分解能での分析、微小領域の分析は勿論として、良好な暗視野像あるいは高コントラスト像の観察も可能な透過型電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
透過型電子顕微鏡（以下、ＴＥＭと称す）においては、高分解能での観察、微小領域の分析、暗視野像の観察、高コントラストでの観察等種々の像観察、あるいは分析ができることが要求されるが、近年では特に高分解能、微小領域の分析を目的として対物レンズ（以下、ＯＬと称す）はコンデンサ・オブジェクティブ（condenser objective ）状態で使用されている。
【０００３】
しかし、ＯＬをコンデンサ・オブジェクティブ状態で使用した場合、良好な暗視野像や、高コントラストの画像を得ることは難しいものであった。
【０００４】
その理由は次のようである。良好な暗視野像や、高コントラストの像を得るためには、対物絞りをＯＬの後焦点面の位置に正確に配置する必要がある。即ち、図４（ａ）に示すように、試料２１はＯＬのポールピース２０のギャップ間の略中央位置に配置されており、電子銃（図示せず）からの電子ビームは試料２１を透過して、図４（ｂ）に示すようにＯＬの後方磁場３１のレンズ作用によって、図中Ａで示す後焦点面の位置に収束される。なお、図４（ｂ）において、３０はＯＬの前方磁場を示している。
【０００５】
従って、対物絞りを後焦点面の位置に配置すれば、良好な暗視野像が得られ、また高コントラストの像を得ることができる。なお、ここでは電子ビームの進行方向、即ち光軸をＺ軸としている。以下、同様である。
【０００６】
しかし、ＯＬをコンデンサ・オブジェクティブ状態で使用した場合、ＯＬは強励磁となされるので、ＯＬの焦点距離は短く、そのために試料２１と、図のＡで示す後焦点面の位置との距離も短い。この距離は通常 2〜 3ｍｍ程度である。そして、試料２１を保持している試料ホルダ（図４には図示せず）には厚みがあり、しかも試料２１を傾斜させる場合もあることを考慮すると、試料２１の近傍にはある程度の空間的余裕が必要である。
【０００７】
そのため、対物絞りを後焦点面の位置Ａに正しく配置することができず、図５のＢで示すように後焦点面の位置Ａからずれたところに配置しているのが現状であり、このことによって、回折像の回り込みが生じたり、視野がカットされてしまい、良好な暗視野像や、高コントラストの画像を得ることは難しいものであった。なお、図４（ａ）と図４（ｂ）のＺ軸方向のスケールは異なっている。図５（ａ）と図５（ｂ）についても同様である。
【０００８】
そこで、本発明は、高分解能での分析、微小領域の分析ができ、しかも、良好な暗視野像あるいは高コントラスト像の観察も可能な透過型電子顕微鏡を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【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、本発明の透過型電子顕微鏡は、ゴニオメータの光軸方向の高さ位置として、第１の高さ位置、及び第１の高さ位置とは異なる第２の高さ位置が定められてなり、ゴニオメータを前記第１の高さ位置または前記第２の高さ位置に光軸方向に移動させる移動機構と、ゴニオメータが前記第１の高さ位置にある場合と、第２の高さ位置にある場合とで対物レンズの励磁を異ならせる手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明する。
図１、図２は本発明に係る透過型電子顕微鏡の一実施形態を示す断面図であり、図１、図２では本発明に関する部分のみを示している。図１、図２において、１は試料室壁、２は試料ステージ、３は試料ホルダ、４はＺ軸移動機構、５はＯＬのポールピースとヨーク、６は真空封止用のＯリング、７は対物絞り、８はＯＬコイル、９はＯＬ励磁電源、１０は制御装置、１１は操作部を示す。
【００１１】
図１、図２において、試料ステージ２と試料ホルダ３とでゴニオメータが構成されており、ゴニオメータはＺ軸移動機構４により、Ｚ軸方向、即ち光軸方向に、上下に移動可能となされている。Ｚ軸移動機構４は、ゴニオメータを上下に移動可能な構造であればどのようなものであってもよい。また、Ｚ軸移動機構４は、ゴニオメータを手動により移動するものであってもよく、モータ等の適宜な駆動手段によって移動可能とし、制御装置１０により自動的に移動の制御をできるようにしたものでもよい。
【００１２】
ＯＬ励磁電源９は、ＯＬコイル８に励磁電流を供給するためのものであり、後述するようにＯＬコイル８に出力する励磁電流は制御装置１０によって制御される。
【００１３】
操作部１１は像観察モードを設定するためのものである。ここでは、像観察モードとしては、高分解能分析あるいは微小領域分析を行うためのモード（以下、高分解能モードと称す）と、暗視野像あるいは高コントラスト像を得るためのモード（以下、暗視野モードと称す）の二つの像観察モードを少なくとも備えている。この操作部１１は適宜な手段で構成することができる。例えば、各像観察モードに対応したボタンを備えるボタン装置で構成することも可能であり、あるいは制御装置１０と、操作部１１をパーソナルコンピュータシステムで構成し、モニタに像観察モードの選択メニューを表示して、マウスによってクリックすることによって所望の像観察モードを選択するようにすることも可能である。
【００１４】
このＴＥＭでは、試料高さ位置として、図１に示す第１の高さ位置Ｚa と、図２に示す第２の高さ位置Ｚd が定められている。図１に示す第１の高さ位置Ｚa は高分解能モード時の試料高さ位置であり、このときには試料はポールピースの上極と下極の間の略中央位置に配置される。図２に示す第２の高さ位置Ｚd は暗視野モード時の試料高さ位置であり、このときには、試料は第１の位置Ｚa より電子銃側に配置される。なお、ここでは、第１、第２の試料高さ位置Ｚa 、Ｚd は、図１、図２に示すように、ポールピースの下極の表面から試料ホルダ３の先端部までの距離で定義している。
【００１５】
高分解能モード時の動作について説明すると次のようである。
この場合には、操作部１１によって高分解能モードを設定すると共に、Ｚ軸移動機構４によりゴニオメータを移動して、図１に示すように試料の高さ位置を第１の高さ位置Ｚa に設定する。
【００１６】
操作部１１によって高分解能モードが設定されると、制御装置１０は、予め高分解能モード時の励磁条件として登録されている設定データに基づいて、ＯＬ励磁電源９、及び図示しないその他のレンズの励磁電源に励磁電流値を指示する。これによって、ＯＬ励磁電源９は指示された値の励磁電流を生成してＯＬコイル８に供給する。このときＯＬコイル８に供給される励磁電流は、ＯＬが強励磁となされ、コンデンサ・オブジェクティブ状態となる励磁電流である。
【００１７】
また、図示しないその他のレンズの励磁電源も指示された値の励磁電流を生成して、レンズのコイルに供給する。このとき各レンズのコイルに供給される励磁電流は、コンデンサ・オブジェクティブ状態に対応した電流であることは当然である。
【００１８】
この場合の状態は、上述した従来の状態と同じであり、これによって高分解能の分析、微小領域の分析を良好に行うことができる。
【００１９】
次に、暗視野モード時の動作について説明すると次のようである。
この場合には、操作部１１によって暗視野モードを設定すると共に、Ｚ軸移動機構４によりゴニオメータを移動して、図２に示すように試料の高さ位置を第２の高さ位置Ｚd に設定する。
【００２０】
操作部１１によって暗視野モードが設定されると、制御装置１０は、予め暗視野モード時の励磁条件として登録されている設定データに基づいて、ＯＬ励磁電源９、及び図示しないその他のレンズの励磁電源に励磁電流値を指示する。これによって、ＯＬ励磁電源９は指示された値の励磁電流を生成してＯＬコイル８に供給する。このときＯＬコイル８に供給される励磁電流は、高分解能モード時に比較して弱励磁となる値である。
【００２１】
また、図示しないその他のレンズの励磁電源も指示された値の励磁電流を生成して、レンズのコイルに供給する。このとき各レンズのコイルに供給される励磁電流は、暗視野モード時に適した電流であることは当然である。このような励磁電流値は経験的あるいは実験的に定めることが可能である。
【００２２】
このように、この場合には、ＯＬは高分解能モード時に比較して弱励磁となされるので、ＯＬの焦点距離は図１に示す場合に比較して長くなるので、図３に示すように、対物絞り７を後焦点面の位置Ａに正しく配置することが可能となる。そして、このことによって、良好な暗視野像を得ることができ、また高コントラストの像を得ることができる。なお、図３において、２１は試料、３０はＯＬの前方磁場、３１はＯＬの後方磁場を示し、破線は第１の高さ位置Ｚa を示している。なお、図３（ａ）と図３（ｂ）のＺ軸方向のスケールは異なっている。
【００２３】
以上のようであるので、一つのＯＬ、あるいは１台のＴＥＭで、高分解能での分析、微小領域の分析ができ、しかも、良好な暗視野像あるいは高コントラスト像の観察も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る透過型電子顕微鏡の一実施形態を示す図であり、高分解能モード時が設定された場合の状態を示す図である。
【図２】  本発明に係る透過型電子顕微鏡の一実施形態を示す図であり、暗視野モードが設定された場合の状態を示す図である。
【図３】  試料高さが第２の高さ位置Ｚd に設定された状態における動作を説明するための図である。
【図４】  発明が解決しようとする課題を説明するための図である。
【図５】  発明が解決しようとする課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１…試料室壁、２…試料ステージ、３…試料ホルダ、４…Ｚ軸移動機構、５…ＯＬのポールピース、６…Ｏリング、７…対物絞り、８…ＯＬコイル、９…ＯＬ励磁電源、１０…制御装置、１１…操作部。
【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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