特許 6647961 電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6647961

(24)【登録日】2020年1月17日

(45)【発行日】2020年2月14日

(54)【発明の名称】電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/12 20060101AFI20200203BHJP

   H01J 37/05 20060101ALI20200203BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/12

   H01J37/05

【請求項の数】9

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-95193(P2016-95193)

(22)【出願日】2016年5月11日

(65)【公開番号】特開2017-204375(P2017-204375A)

(43)【公開日】2017年11月16日

【審査請求日】2018年11月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(72)【発明者】

【氏名】向井 雅貴

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−０８１７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−００９６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０５９０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子線を放出する電子源と、
複数段に積み重ねられている加速電極を備え、前記電子線を加速させるための加速管と、
前記加速管の前段に配置され、複数段に積み重ねられている前記加速電極のうちの初段の加速電極との間でレンズ作用を生じさせる第１電極と、
前記加速管に加速電圧を供給する加速用電源部と、
前記第１電極に電圧を供給する第１電極用電源部と、
前記第１電極用電源部を制御する制御部と、
を含み、
前記第１電極と前記初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって、前記電子線はクロスオーバーを形成し、
前記制御部は、前記加速電圧が変更された場合に、前記第１電極に印加される電圧と前記初段の加速電極に印加される電圧との比が一定となるように、前記加速電圧の変化に応じて、前記第１電極に印加される電圧を変化させる、電子顕微鏡。

【請求項2】

請求項１において、
前記電子線を単色化するためのモノクロメーターと、
前記モノクロメーターの入口側に配置され、前記モノクロメーターとの間でレンズ作用を生じさせる入射側電極と、
前記モノクロメーターの出口側に配置され、前記モノクロメーターとの間でレンズ作用を生じさせる出射側電極と、
を含む、電子顕微鏡。

【請求項3】

請求項２において、
前記出射側電極と前記第１電極との間に配置され、前記電子線を偏向する偏向器を含む、電子顕微鏡。

【請求項4】

請求項３において、
前記偏向器は、前記モノクロメーターと前記出射側電極との間に生じるレンズ作用によって形成される前記電子線のクロスオーバーの位置に配置されている、電子顕微鏡。

【請求項5】

請求項１において、
前記電子源から前記電子線を引き出すための引出電極と、
前記引出電極との間でレンズ作用を生じさせる第２電極と、
を含む、電子顕微鏡。

【請求項6】

請求項５において、
前記引出電極に引出電圧を供給する引出電極用電源部と、
前記第２電極に電圧を供給する第２電極用電源部と、
を含み、
前記制御部は、さらに、前記第２電極用電源部を制御し
前記制御部は、前記引出電圧が変更された場合に、前記引出電極に印加される電圧と前記第２電極に印加される電圧との比が一定となるように、前記第２電極用電源部を制御する、電子顕微鏡。

【請求項7】

電子線を放出する電子源と、
前記電子源から前記電子線を引き出すための引出電極と、
複数段に積み重ねられている加速電極を備え、前記電子線を加速させるための加速管と、
前記加速管の前段に配置され、複数段に積み重ねられている前記加速電極のうちの初段の加速電極との間でレンズ作用を生じさせる第１電極と、
前記引出電極と前記第１電極との間に配置され、前記引出電極との間でレンズ作用を生じさせる第２電極と、
前記引出電極に引出電圧を供給する引出電極用電源部と、
前記第２電極に電圧を供給する第２電極用電源部と、
前記第２電極用電源部を制御する制御部と、
を含み、
前記第１電極と前記初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって、前記電子線はクロスオーバーを形成し、
前記制御部は、前記引出電圧が変更された場合に、前記引出電極に印加される電圧と前記第２電極に印加される電圧との比が一定となるように、前記第２電極用電源部を制御する、電子顕微鏡。

【請求項8】

電子線を放出する電子源と、
複数段に積み重ねられている加速電極を備え、前記電子線を加速させるための加速管と、
前記加速管の前段に配置され、複数段に積み重ねられている前記加速電極のうちの初段の加速電極との間でレンズ作用を生じさせる第１電極と、
前記加速管に加速電圧を供給する加速用電源部と、
前記第１電極に電圧を供給する第１電極用電源部と、
を含み、前記第１電極と前記初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって、前記電子線がクロスオーバーを形成する電子顕微鏡の制御方法であって、
前記加速電圧が変更された場合に、前記第１電極に印加される電圧と前記初段の加速電極に印加される電圧との比が一定となるように、前記加速電圧の変化に応じて、前記第１電極に印加される電圧を変化させる、電子顕微鏡の制御方法。

【請求項9】

電子線を放出する電子源と、
前記電子源から前記電子線を引き出すための引出電極と、
複数段に積み重ねられている加速電極を備え、前記電子線を加速させるための加速管と、
前記加速管の前段に配置され、複数段に積み重ねられている前記加速電極のうちの初段の加速電極との間でレンズ作用を生じさせる第１電極と、
前記引出電極と前記第１電極との間に配置され、前記引出電極との間でレンズ作用を生じさせる第２電極と、
前記引出電極に引出電圧を供給する引出電極用電源部と、
前記第２電極に電圧を供給する第２電極用電源部と、
を含み、前記第１電極と前記初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって、前記電子線がクロスオーバーを形成する電子顕微鏡の制御方法であって、
前記引出電圧が変更された場合に、前記引出電極に印加される電圧と前記第２電極に印加される電圧との比が一定となるように、前記第２電極用電源部を制御する、電子顕微鏡の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

モノクロメーター（ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｏｒ）は、一般的に、電子線の分光部であるエネルギーフィルターと、エネルギー選択スリットと、で構成されている。モノクロメーターに入射した電子線は、エネルギーフィルターによる分光によって、エネルギー分散面に置かれたエネルギー選択スリット面上で電子線のエネルギー分布に対応するスペクトルとなる。このスペクトルに対してエネルギー選択スリットを用いることで、エネルギー選択スリットのスリット幅に相当する特定のエネルギー幅の電子線のみがスリットを通過し、電子線が単色化される。このようなモノクロメーターは、例えば、特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６−０３９１１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図７は、参考例に係る電子銃１Ａを模式的に示す図である。図７に示すように、電子銃１Ａは、モノクロメーター４を内蔵した電子銃である。

【0005】

まず、電子銃１Ａの構成について説明する。

【0006】

電子銃１Ａは、図７に示すように、電子源１と、引出電極２と、モノクロメーター４と、モノクロメーター４の入口に配置されている入射側電極３と、モノクロメーター４の出口に配置されている出射側電極５と、複数段に積み重ねられている加速電極６ａ〜６ｆを有する加速管６と、を含んで構成されている。

【0007】

電子源１は、陰極（フィラメント）を備えており、当該陰極はフィラメント電源１１に接続されている。

【0008】

モノクロメーター４に内蔵されているエネルギーフィルターは、複数の電極および複数の磁極コイルで構成されており、複数の電極は、電極用電圧制御電源１４ｃに接続され、複数の磁極コイルは、磁極コイル用電流制御電源１４ｂに接続されている。

【0009】

引出電極２、入射側電極３、モノクロメーター４（モノクロメーター４の筐体）、および出射側電極５は、それぞれ引出電極用電源１２、入射側電極用電源１３、モノクロメーター用電源１４ａ、出射側電極用電源１５に接続されている。また、加速管６は、加速用電源１０に接続されている。

【0010】

次に、電子銃１Ａの動作について説明する。

【0011】

引出電極２で電子源１から引き出された電子線は、入射側電極３とモノクロメーター４の間に発生する静電レンズＥＬ１により平行な軌道になり、モノクロメーター４に入射する。モノクロメーター４に入射した電子線は、モノクロメーター４によって単色化される。単色化された電子線は、モノクロメーター４の出口で再び平行となり、モノクロメータ
ー４と出射側電極５との間に発生する静電レンズＥＬ２および出射側電極５と加速管６の最上段の加速電極６ａとの間に発生する静電レンズＥＬ３により、それぞれ出射側電極５の位置と、加速管６の出口の位置と、でクロスオーバーを形成する。

【0012】

電子銃１Ａでは、モノクロメーター４の光軸上の電位分布が常に一定に保たれ、かつ、エネルギーフィルターの電子光学的な設定も一定に保たれていることから、エネルギーフィルターの分解能は一定に保たれている。当然のことながら、電子源１近傍の光軸上の電位分布も常に一定に保たれている。そのため、電子源１からモノクロメーター４までの光軸上の電位分布は、常に、一定に保たれている。よって、電子銃１Ａでは、加速電圧が一定である限りは、すべての静電レンズＥＬ１，ＥＬ２，ＥＬ３の強度は一定に保たれ、常に同じ光学系に設定される。

【0013】

近年の電子顕微鏡の球面収差補正技術の発展により、１００ｋＶ以下のような低い加速電圧の電子顕微鏡でもその空間分解能は原子スケールに到達した。モノクロメーターを搭載した低加速収差補正電子顕微鏡では、モノクロメーターによる小さい色収差がもたらす透過電子顕微鏡像の高空間分解能化や、低加速電圧がもたらす試料の非弾性散乱断面積の増大による電子エネルギー損失分光における分析精度の向上が期待される。そのため、モノクロメーターが内蔵された電子銃には、従来の汎用加速電圧である２００ｋＶに加えて、１００ｋＶ以下の加速電圧への適用が求められている。

【0014】

ここで、図７に示す電子銃１Ａを低加速電圧で使用した場合、加速管６の最上段の加速電極６ａの印加電圧が低下することから、出射側電極５と加速電極６ａとの間に発生する静電レンズＥＬ３の強度が下がり（レンズ作用が弱くなり）、クロスオーバーＣＯの位置が変化してしまう。その結果、電子顕微鏡における像観察に必要な電子線の輝度を得ることができなくなる場合がある。

【0015】

また、モノクロメーターが搭載されていない電子銃では、電子線を引き出すための引出電圧を変化させた場合に、クロスオーバーの位置が変化して、像観察に必要な電子線の輝度を得ることができなくなる場合がある。

【0016】

図８は、参考例に係る電子銃１Ｂの一例を模式的に示す図である。図８に示すように、電子銃１Ｂは、モノクロメーターを内蔵していない。

【0017】

電子銃１Ｂは、図８に示すように、電子源１と、引出電極２と、加速管６の入口側に配置されている電極７と、加速管６と、を含んで構成されている。電極７は、電源１７に接続されている。

【0018】

引出電極２によって電子源１から引き出された電子線は、引出電極２と電極７の間に発生する静電レンズＥＬ４により電子線の軌道が調整され、電極７と加速管６の間に発生する静電レンズＥＬ５により加速管６の出口の位置にクロスオーバーＣＯを形成する。

【0019】

ここで、電子銃１Ｂでは、電子源１から放出される電子線の量を調整するために、引出電極２に印加される引出電圧が変更される。電子銃１Ｂでは、引出電圧が変更された場合、静電レンズＥＬ４のレンズ作用が一定となるように（すなわち、電子線の軌道が変化しないように）、電極７に印加される電圧を引出電圧に応じて変更しなければならない。

【0020】

しかしながら、電極７に印加される電圧を変更すると、静電レンズＥＬ５の強度が変わるため、クロスオーバーＣＯの位置が変化してしまう。その結果、電子顕微鏡における像観察に必要な電子線の輝度を得ることができなくなる場合がある。

【0021】

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、クロスオーバー位置を一定に保つことができる電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0022】

（１）本発明に係る電子顕微鏡は、
電子線を放出する電子源と、
複数段に積み重ねられている加速電極を備え、前記電子線を加速させるための加速管と、
前記加速管の前段に配置され、複数段に積み重ねられている前記加速電極のうちの初段の加速電極との間でレンズ作用を生じさせる第１電極と、
前記加速管に加速電圧を供給する加速用電源部と、
前記第１電極に電圧を供給する第１電極用電源部と、
前記第１電極用電源部を制御する制御部と、
を含み、
前記第１電極と前記初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって、前記電子線はクロスオーバーを形成し、
前記制御部は、前記加速電圧が変更された場合に、前記第１電極に印加される電圧と前記初段の加速電極に印加される電圧との比が一定となるように、前記加速電圧の変化に応じて、前記第１電極に印加される電圧を変化させる。

【0023】

このような電子顕微鏡では、制御部が、加速電圧が変更された場合に、第１電極に印加される電圧と初段の加速電極に印加される電圧との比が一定になるように、第１電極用電源部を制御するため、加速電圧が変更された場合であっても、第１電極と初段の加速電極との間に生じるレンズ作用を一定にできる。したがって、このような電子顕微鏡では、加速電圧が変更された場合であっても、第１電極と初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって形成される電子線のクロスオーバーの位置を一定に保つことができる。

【0024】

（２）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記電子線を単色化するためのモノクロメーターと、
前記モノクロメーターの入口側に配置され、前記モノクロメーターとの間でレンズ作用を生じさせる入射側電極と、
前記モノクロメーターの出口側に配置され、前記モノクロメーターとの間でレンズ作用を生じさせる出射側電極と、
を含んでいてもよい。

【0025】

このような電子顕微鏡では、モノクロメーターを含むため、高エネルギー分解能での電子エネルギー損失分光法や、高空間分解能での透過電子顕微鏡像観察等が可能である。

【0026】

（３）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記出射側電極と前記第１電極との間に配置され、前記電子線を偏向する偏向器を含んでいてもよい。

【0027】

このような電子顕微鏡では、出射側電極と第１電極との間に配置されている偏向器を含むため、第１電極に印加される電圧を変化させた際に生じる電子線の軸ずれを補正することができる。したがって、このような電子顕微鏡では、電子線の軸ずれに起因する収差を低減することができる。

【0028】

（４）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記偏向器は、前記モノクロメーターと前記出射側電極との間に生じるレンズ作用によ
って形成される前記電子線のクロスオーバーの位置に配置されていてもよい。

【0029】

このような電子顕微鏡では、偏向器がモノクロメーターと出射側電極との間に生じるレンズ作用によって形成される電子線のクロスオーバーの位置に配置されているため、光学系に対する電子線の入射角度のみを調整することができる。

【0030】

（５）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記電子源から前記電子線を引き出すための引出電極と、
前記引出電極との間でレンズ作用を生じさせる第２電極と、
を含んでいてもよい。

【0031】

（６）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記引出電極に引出電圧を供給する引出電極用電源部と、
前記第２電極に電圧を供給する第２電極用電源部と、
を含み、
前記制御部は、さらに、前記第２電極用電源部を制御し
前記制御部は、前記引出電圧が変更された場合に、前記引出電極に印加される電圧と前記第２電極に印加される電圧との比が一定となるように、前記第２電極用電源部を制御してもよい。

【0032】

このような電子顕微鏡では、制御部が、引出電圧が変更された場合に、引出電極に印加される電圧と第２電極に印加される電圧との比が一定になるように、第２電極用電源部を制御するため、引出電圧が変更された場合であっても、引出電極と第２電極との間に生じるレンズ作用を一定にできる。したがって、このような電子顕微鏡では、引出電圧が変更された場合であっても、引出電極と第２電極との間に生じるレンズ作用による電子線の軌道は変わらない。

【0033】

（７）本発明に係る電子顕微鏡は、
電子線を放出する電子源と、
前記電子源から前記電子線を引き出すための引出電極と、
複数段に積み重ねられている加速電極を備え、前記電子線を加速させるための加速管と、
前記加速管の前段に配置され、複数段に積み重ねられている前記加速電極のうちの初段の加速電極との間でレンズ作用を生じさせる第１電極と、
前記引出電極と前記第１電極との間に配置され、前記引出電極との間でレンズ作用を生じさせる第２電極と、
前記引出電極に引出電圧を供給する引出電極用電源部と、
前記第２電極に電圧を供給する第２電極用電源部と、
前記第２電極用電源部を制御する制御部と、
を含み、
前記第１電極と前記初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって、前記電子線はクロスオーバーを形成し、
前記制御部は、前記引出電圧が変更された場合に、前記引出電極に印加される電圧と前記第２電極に印加される電圧との比が一定となるように、前記第２電極用電源部を制御する。

【0034】

このような電子顕微鏡では、制御部が、引出電圧が変更された場合に、引出電極に印加される電圧と第２電極に印加される電圧との比が一定になるように、第２電極用電源部を制御するため、引出電圧が変更された場合であっても、引出電極と第２電極との間に生じるレンズ作用を一定にできる。したがって、このような電子顕微鏡では、引出電圧が変更
された場合であっても、引出電極と第２電極との間に生じるレンズ作用による電子線の軌道は変わらない。

【0035】

さらに、このような電子顕微鏡では、第１電極を有しているため、引出電圧が変更されても、第１電極と初段の加速電極との間に生じるレンズ作用は影響を受けない。したがって、このような電子顕微鏡では、引出電圧が変更されても、第１電極と初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって形成される電子線のクロスオーバーの位置を一定に保つことができる。

【0036】

（８）本発明に係る電子顕微鏡の制御方法は、
電子線を放出する電子源と、
複数段に積み重ねられている加速電極を備え、前記電子線を加速させるための加速管と、
前記加速管の前段に配置され、複数段に積み重ねられている前記加速電極のうちの初段の加速電極との間でレンズ作用を生じさせる第１電極と、
前記加速管に加速電圧を供給する加速用電源部と、
前記第１電極に電圧を供給する第１電極用電源部と、
を含み、前記第１電極と前記初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって、前記電子線がクロスオーバーを形成する電子顕微鏡の制御方法であって、
前記加速電圧が変更された場合に、前記第１電極に印加される電圧と前記初段の加速電極に印加される電圧との比が一定となるように、前記加速電圧の変化に応じて、前記第１電極に印加される電圧を変化させる。

【0037】

このような電子顕微鏡の制御方法では、加速電圧が変更された場合に、第１電極に印加される電圧と初段の加速電極に印加される電圧との比が一定になるように、第１電極用電源部を制御するため、加速電圧が変更された場合であっても、第１電極と初段の加速電極との間に生じるレンズ作用を一定にできる。したがって、加速電圧が変更された場合であっても、第１電極と初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって形成される電子線のクロスオーバーの位置を一定に保つことができる。

【0038】

（９）本発明に係る電子顕微鏡の制御方法は、
電子線を放出する電子源と、
前記電子源から前記電子線を引き出すための引出電極と、
複数段に積み重ねられている加速電極を備え、前記電子線を加速させるための加速管と、
前記加速管の前段に配置され、複数段に積み重ねられている前記加速電極のうちの初段の加速電極との間でレンズ作用を生じさせる第１電極と、
前記引出電極と前記第１電極との間に配置され、前記引出電極との間でレンズ作用を生じさせる第２電極と、
前記引出電極に引出電圧を供給する引出電極用電源部と、
前記第２電極に電圧を供給する第２電極用電源部と、
を含み、前記第１電極と前記初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって、前記電子線がクロスオーバーを形成する電子顕微鏡の制御方法であって、
前記引出電圧が変更された場合に、前記引出電極に印加される電圧と前記第２電極に印加される電圧との比が一定となるように、前記第２電極用電源部を制御する。

【0039】

このような電子顕微鏡の制御方法では、引出電圧が変更された場合に、引出電極に印加される電圧と第２電極に印加される電圧との比が一定になるように、第２電極用電源部を制御するため、引出電圧が変更された場合であっても、引出電極と第２電極との間に生じるレンズ作用を一定にできる。したがって、引出電圧が変更された場合であっても、引出電極と第２電極との間に生じるレンズ作用による電子線の軌道は変わらない。

【0040】

さらに、このような電子顕微鏡の制御方法では、電子顕微鏡が第１電極を有しているため、引出電圧が変更されても（すなわち、引出電極に印加される電圧や第２電極に印加される電圧が変更されても）、第１電極と初段の加速電極との間に生じるレンズ作用は影響を受けない。したがって、このような電子顕微鏡では、引出電圧が変更されても、第１電極と初段の加速電極との間に生じるレンズ作用によって形成される電子線のクロスオーバーの位置を一定に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】第１実施形態に係る電子顕微鏡を模式的に示す図。

【図2】第１実施形態に係る電子顕微鏡の電子銃を模式的に示す図。

【図3】参考例に係る電子銃を模式的に示す図。

【図4】第１変形例に係る電子顕微鏡の電子銃を模式的に示す図。

【図5】第２変形例に係る電子顕微鏡の電子銃を模式的に示す図。

【図6】第２実施形態に係る電子顕微鏡の電子銃を模式的に示す図。

【図7】参考例に係る電子銃の一例を模式的に示す図。

【図8】参考例に係る電子銃の一例を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0042】

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。

【0043】

１． 第１実施形態
１．１． 電子顕微鏡の構成
まず、第１実施形態に係る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、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００を模式的に示す図である。

【0044】

電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子銃１０１と、集束レンズ１０２と、試料ステージ１０３と、試料ホルダー１０４と、対物レンズ１０５と、中間レンズ１０６と、投影レンズ１０７と、撮像装置１０８と、電源部１０９ａと、制御部１０９ｂと、を含んで構成されている。

【0045】

電子銃１０１は、電子線を放出する。電子銃１０１には、モノクロメーターが内蔵されている。電子銃１０１の詳細については後述する。

【0046】

集束レンズ１０２は、電子銃１０１から放出された電子線を集束して試料Ｓに照射する。

【0047】

試料ステージ１０３は、試料Ｓを保持する。図示の例では、試料ステージ１０３は、試料ホルダー１０４を介して、試料Ｓを保持している。試料ステージ１０３によって、試料Ｓの位置決めを行うことができる。

【0048】

対物レンズ１０５は、試料Ｓを透過した電子線で透過電子顕微鏡像（以下「ＴＥＭ像」ともいう）を結像するための初段のレンズである。中間レンズ１０６および投影レンズ１０７は、対物レンズ１０５によって結像された像をさらに拡大し、撮像装置１０８に結像する。対物レンズ１０５、中間レンズ１０６、および投影レンズ１０７は、電子顕微鏡１００の結像系を構成している。

【0049】

撮像装置１０８は、結像系によって結像されたＴＥＭ像を撮影する。撮像装置１０８は
、例えば、ＣＣＤカメラ等のデジタルカメラである。

【0050】

電源部１０９ａは、電子銃１０１に電圧および電流を供給する電源である。なお、電源部１０９ａの詳細については後述する。

【0051】

制御部１０９ｂは、電源部１０９ａを制御する。制御部１０９ｂの機能は、専用回路によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）がＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ
Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置に記憶された制御プログラムを実行することによって実現してもよい。制御部１０９ｂの詳細については後述する。

【0052】

図２は、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の電子銃１０１を模式的に示す図である。

【0053】

電子銃１０１は、図２に示すように、電子源１１０と、引出電極１２０と、モノクロメーター１４０の入口側に配置されている入射側電極１３０と、モノクロメーター１４０と、モノクロメーター１４０の出口側に配置されている出射側電極１５０と、加速管１７０の前段（電子線の流れの上流側）に配置されている入口電極１６０（第１電極）と、加速管１７０と、を含んで構成されている。

【0054】

電子源１１０は、電子線を放出する。電子源１１０は、陰極（フィラメント）を備えており、当該陰極はフィラメント電源１１４に接続されている。

【0055】

引出電極１２０は、電子源１１０から電子線を引き出すための電極である。引出電極１２０は、引出電極用電源１２２に接続されている。引出電極１２０には、電子源１１０（陰極）に対して、数ｋＶ程度の引出電圧が印加される。

【0056】

入射側電極１３０は、引出電極１２０の後段（電子線の流れの下流側）に配置されている。入射側電極１３０は、モノクロメーター１４０との間でレンズ作用を生じさせる。図２に示す例では、入射側電極１３０とモノクロメーター１４０とは、静電レンズＥＬ１０を発生させる。入射側電極１３０は、入射側電極用電源１３２に接続されている。

【0057】

静電レンズＥＬ１０は、電子源１１０から放出された電子線の軌道を調整する。静電レンズＥＬ１０は、例えば電子線を平行化して、モノクロメーター１４０に入射させる。

【0058】

モノクロメーター１４０は、電子線を単色化する。モノクロメーター１４０は、電子線の分光部であるエネルギーフィルターと、エネルギー選択スリットと、エネルギーフィルターおよびエネルギー選択スリットを収容する筐体１４１と、を含んで構成されている。

【0059】

エネルギーフィルターは、複数の電極および複数の磁極コイルで構成されており、これらの電極および磁極コイルが発生させる電磁場によって電子線が分光される。エネルギー選択スリットは、スリット幅に相当する特定のエネルギー幅の電子線を取り出す。筐体１４１は、エネルギーフィルターおよびエネルギー選択スリットを通過する電子線の電位を安定させる。これにより、エネルギーフィルターの動作を安定させることができる。

【0060】

エネルギーフィルターの複数の電極は、エネルギーフィルター電極用電源１４２ｃに接続され、エネルギーフィルターの複数の磁極コイルは、エネルギーフィルターコイル用電源１４２ｂに接続されている。また、モノクロメーター１４０の筐体１４１は、モノクロメーター用電源１４２ａに接続されている。

【0061】

出射側電極１５０は、モノクロメーター１４０の後段に配置されている。出射側電極１５０は、モノクロメーター１４０との間でレンズ作用を生じさせる。図２に示す例では、出射側電極１５０とモノクロメーター１４０とは、静電レンズＥＬ２０を発生させる。静電レンズＥＬ２０は、電子線を集束して、出射側電極１５０と入口電極１６０との間に、クロスオーバーＣＯ１を形成する。出射側電極１５０は、出射側電極用電源１５２に接続されている。

【0062】

入口電極１６０は、出射側電極１５０の後段に配置されている。入口電極１６０は、加速管１７０の最上段の加速電極１７０ａとの間でレンズ作用を生じさせる。図２に示す例では、入口電極１６０と最上段の加速電極１７０ａとは、静電レンズＥＬ３０を発生させる。静電レンズＥＬ３０は、電子線を集束して、加速管１７０の出口にクロスオーバーＣＯ２を形成する。入口電極１６０は、入口電極用電源１６２（第１電極用電源部）に接続されている。

【0063】

加速管１７０は、入口電極１６０の後段に配置されている。加速管１７０は、複数段（図示の例では６段）に積み重ねられている加速電極１７０ａ〜１７０ｆを有している。加速管１７０には、加速用電源１１２に接続されている。加速用電源１１２から印加された加速電圧は、分圧回路１７１によって分圧されて、各加速電極１７０ａ〜１７０ｆに印加される。複数段に積み重ねられた加速電極１７０ａ〜１７０ｆによって、電子線を、所望の電圧まで、順次、加速することができる。

【0064】

複数段に積み重ねられた加速電極１７０ａ〜１７０ｆのうちの最上段の加速電極１７０ａ（初段の加速電極）は、上述したように、入口電極１６０との間で、レンズ作用（静電レンズＥＬ３０）を生じさせる。

【0065】

電源部１０９ａは、加速用電源１１２と、フィラメント電源１１４と、引出電極用電源１２２と、入射側電極用電源１３２と、モノクロメーター用電源１４２ａと、エネルギーフィルターコイル用電源１４２ｂと、エネルギーフィルター電極用電源１４２ｃと、出射側電極用電源１５２と、および入口電極用電源１６２と、を含んで構成されている。

【0066】

加速用電源１１２は、電子源１１０で発生した電子線を加速するための加速電圧を供給する。加速電圧は、電子源１１０（陰極）と加速管１７０との間に印加される。

【0067】

フィラメント電源１１４は、電子源１１０（陰極）にフィラメント電流を供給する。

【0068】

引出電極用電源１２２は、引出電極１２０に引出電圧を供給する。引出電圧は、電子源１１０から電子線を引き出すために引出電極１２０に印加される電圧である。

【0069】

入射側電極用電源１３２は、入射側電極１３０に電圧を供給する。

【0070】

モノクロメーター用電源１４２ａは、モノクロメーター１４０の筐体１４１に、筐体電圧を供給する。筐体電圧がモノクロメーター１４０の筐体１４１に印加されることにより、筐体１４１を電気的に安定させることができる。

【0071】

エネルギーフィルターコイル用電源１４２ｂは、モノクロメーター１４０のエネルギーフィルターに用いられている磁極コイルに電流を供給する。エネルギーフィルターコイル用電源１４２ｂは、モノクロメーター用電源１４２ａの出力電圧（筐体電圧）を接地電位（基準電位）としている。エネルギーフィルター電極用電源１４２ｃは、モノクロメーター１４０のエネルギーフィルターに用いられている電極に電圧を供給する。

【0072】

出射側電極用電源１５２は、出射側電極１５０に電圧を供給する。

【0073】

入口電極用電源１６２は、入口電極１６０に電圧を供給する。

【0074】

引出電極用電源１２２、入射側電極用電源１３２、モノクロメーター用電源１４２ａ、エネルギーフィルター電極用電源１４２ｃ、出射側電極用電源１５２、および入口電極用電源１６２は、加速用電源１１２の出力電圧を接地電位（基準電位）としている。

【0075】

引出電極用電源１２２、入射側電極用電源１３２、モノクロメーター用電源１４２ａ、エネルギーフィルター電極用電源１４２ｃ、出射側電極用電源１５２、および入口電極用電源１６２は、すべて互いに独立に出力電圧を制御可能である。さらに、引出電極用電源１２２、入射側電極用電源１３２、モノクロメーター用電源１４２ａ、エネルギーフィルター電極用電源１４２ｃ、出射側電極用電源１５２、および入口電極用電源１６２の出力は、加速電圧に重畳されたものであるため、これらの電源では、加速電圧に依存しない独立した出力制御が可能である。

【0076】

エネルギーフィルターコイル用電源１４２ｂの出力は、エネルギーフィルターに組み込まれた磁極コイルの耐電圧を考慮し、モノクロメーター１４０に対する電位差が最小となるようにモノクロメーター用電源１４２ａの出力に重畳されている。

【0077】

制御部１０９ｂは、入口電極用電源１６２を制御する。制御部１０９ｂは、加速電圧が変更された場合に、入口電極１６０に印加される電圧（印加電圧）と、加速電極１７０ａに印加される電圧（印加電圧）と、の比が一定になるように、入口電極用電源１６２を制御する。

【0078】

１．２． 電子顕微鏡の動作
次に、電子顕微鏡１００の動作について説明する。

【0079】

引出電極１２０で電子源１１０から引き出された電子線は、入射側電極１３０とモノクロメーター１４０の間に発生する静電レンズＥＬ１０により平行な軌道になり、モノクロメーター１４０に入射する。

【0080】

モノクロメーター１４０では、エネルギーフィルターで電子線の光路中に偏向場を発生させ、偏向場中における電子の速度の違いによって生じる軌道の違いを利用して電子線を分光し、エネルギー選択スリット上に電子源１１０から放出された電子線のエネルギー分布に対応するスペクトルを投影する。エネルギーフィルターの分解能は、１０μｍ／ｅＶ程度であり、数ミクロンからサブミクロン幅のスリットを通過させることにより、電子線はスリット幅に応じたエネルギー分布を持つこととなり、結果として電子線は単色化される。

【0081】

モノクロメーター１４０の出射位置で再び平行となった電子線は、モノクロメーター１４０と出射側電極１５０との間に発生する静電レンズＥＬ２０により集束されて、出射側電極１５０と入口電極１６０との間にクロスオーバーＣＯ１を形成する。

【0082】

静電レンズＥＬ２０でレンズ作用を受けた電子線は、入口電極１６０と最上段の加速電極１７０ａとの間に発生する静電レンズＥＬ３０により集束されて、加速管１７０に入射する。加速管１７０に入射した電子線は、加速管１７０によって加速される。加速管１７０によって加速された電子線は、静電レンズＥＬ３０のレンズ作用によって、加速管１７０の出口でクロスオーバーＣＯ２を形成する。

【0083】

このようにして、電子銃１０１から電子線が放出される。

【0084】

電子銃１０１から放出された電子線は、集束レンズ１０２によって集束され、試料Ｓに照射される。試料Ｓを透過した電子線は、対物レンズ１０５、中間レンズ１０６、および投影レンズ１０７を通過する。このとき、対物レンズ１０５、中間レンズ１０６、および投影レンズ１０７によって、ＴＥＭ像が結像される。このようにして得られたＴＥＭ像は、撮像装置１０８で撮影される。

【0085】

次に、加速電圧が変更された場合の電子顕微鏡１００の動作について説明する。

【0086】

電子銃１０１では、電子源１１０、引出電極１２０、入射側電極１３０、モノクロメーター１４０（エネルギーフィルターの電極および磁極コイル）、および出射側電極１５０の光学設定は、加速電圧によらず一定である。

【0087】

ここで、例えば、加速電圧を低下させた場合（例えば、加速電圧を２００ｋＶから１００ｋＶに変更した場合）、最上段の加速電極１７０ａに印加される電圧が低下する。このとき、仮に、入口電極１６０に印加される電圧が加速電圧によらず一定である場合、静電レンズＥＬ３０の強度が低下し、クロスオーバーＣＯ２の位置が加速電圧を変更する前の位置から変動してしまう。

【0088】

そのため、本実施形態では、制御部１０９ｂは、入口電極１６０に印加される電圧と最上段の加速電極１７０ａに印加される電圧との比が一定になるように、入口電極用電源１６２を制御する。具体的には、制御部１０９ｂは、入口電極１６０に印加される電圧が、加速電圧に比例するように、入口電極用電源１６２を制御する。これにより、加速電圧を変更しても、入口電極１６０に印加される電圧と最上段の加速電極１７０ａに印加される電圧との比が一定となり、静電レンズＥＬ３０によるレンズ作用も一定となる。その結果、電子顕微鏡１００では、加速電圧を変更しても、クロスオーバーＣＯ２の位置が変わらない。

【0089】

加速電圧が変更された場合の電子顕微鏡１００の電子銃１０１以外の光学系の動作は、上述した通りであり、その説明を省略する。

【0090】

本実施形態に係る電子顕微鏡１００は、例えば、以下の特徴を有する。

【0091】

電子顕微鏡１００では、入口電極１６０が、加速管１７０の前段に配置され、最上段の加速電極１７０ａとの間でレンズ作用を生じさせる。当該レンズ作用によって、電子線は、クロスオーバーＣＯ２を形成する。そして、制御部１０９ｂが、加速電圧が変更された場合に、入口電極１６０に印加される電圧と最上段の加速電極１７０ａに印加される電圧との比が一定となるように、入口電極用電源１６２を制御する。これにより、加速電圧が変更された場合であっても、静電レンズＥＬ３０のレンズ作用を一定にできる。そのため、電子顕微鏡１００では、加速電圧が変更された場合であっても、電子線のクロスオーバーＣＯ２の位置を一定に保つことができる。このように、電子顕微鏡１００では、加速電圧が変更された場合であっても、電子線のクロスオーバーＣＯ２の位置が変わらないため、加速電圧が変更された場合であっても、像観察に必要な電子線の輝度を得ることができる。

【0092】

図３は、参考例に係る電子銃１Ｃを模式的に示す図である。なお、図３に示す電子銃１Ｃおいて、図７に示す電子銃１Ａの構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付している。以下、図３に示す参考例に係る電子銃１Ｃと本実施形態に係る電子顕微鏡１００の電子銃１０１とを対比することで、電子顕微鏡１００の効果を説明する。

【0093】

例えば、加速電圧を低下させた場合（例えば、加速電圧を２００ｋＶから１００ｋＶに変更した場合）、電子銃１Ｃでは、図３に示すように、加速管６の中段をスイッチ（ショートスイッチ、Ｓｈｏｒｔ Ｓｗｉｔｃｈ）を用いて接地電位に短絡させることで、最上段の加速電極６ａに印加される電圧を上げることができる。これにより、加速電圧を低下させた場合であっても、静電レンズＥＬ３のレンズ作用を一定にでき、クロスオーバーの位置を変えないことができる。

【0094】

しかしながら、加速管６の中段を短絡させるためには、放電を起こさせないために、電子源１のエミッションを停止させて、加速電圧を接地電位にしなければならない。そのため、加速電圧を変えるたびに、装置を停止させなければならず使い勝手が悪い。また、加速管６の中段を短絡させた後、再び、電子銃１Ｃを立ち上げる必要があり、処理能力が低下してしまう。例えば、電子源１がショットキーエミッタの場合には、電子銃１Ｃを立ち上げてから安定して動作するまでに、数時間程度の時間がかかってしまう。

【0095】

これに対して、本実施形態に係る電子顕微鏡１００では、上述したように、加速電圧が変更された場合であっても、制御部１０９ｂが入口電極用電源１６２を制御することで、クロスオーバーＣＯ２の位置を変えないことができるため、装置を停止させる必要がない。したがって、電子顕微鏡１００によれば、参考例に係る電子銃１Ｃを搭載した電子顕微鏡と比べて、加速電圧の切り換えを迅速に行うことができ、処理能力を高めることができる。

【0096】

本実施形態に係る電子顕微鏡１００は、電子線を単色化するためのモノクロメーター１４０を含むため、高エネルギー分解能での電子エネルギー損失分光法や、高空間分解能での透過電子顕微鏡像観察等が可能である。

【0097】

１．３． 変形例
次に、本実施形態に係る電子顕微鏡の変形例について説明する。

【0098】

（１）第１変形例
まず、第１変形例に係る電子顕微鏡の構成について説明する。図４は、第１変形例に係る電子顕微鏡の電子銃１０１を模式的に示す図である。以下、第１変形例に係る電子顕微鏡の電子銃１０１において、図２に示す電子銃１０１の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0099】

第１変形例に係る電子顕微鏡では、図４に示すように、電子銃１０１は偏向器１８０を含んで構成されており、電源部１０９ａ（図１参照）は偏向器用電源１８２を含んで構成されている点で、電子顕微鏡１００と異なっている。

【0100】

なお、第１変形例に係る電子顕微鏡の電子銃１０１および電源部１０９ａ以外の構成は、図１に示す電子顕微鏡１００の構成と同様であり、その図示および説明を省略する。

【0101】

偏向器１８０は、出射側電極１５０と入口電極１６０との間に配置されている。偏向器１８０は、電子線を偏向させることができる。偏向器１８０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。偏向器１８０を配置することにより、入口電極１６０に印加される電圧を変化させた際に生じる電子線の軸ずれを補正することができる。

【0102】

偏向器１８０は、例えば、モノクロメーター１４０と出射側電極１５０との間に生じるレンズ作用（静電レンズＥＬ２０）によって形成される電子線のクロスオーバーＣＯ１の
位置に配置される。偏向器１８０をクロスオーバーＣＯ１の位置に配置することにより、電子線の光学系に対する入射角度のみを調整することができる。すなわち、偏向器１８０によって電子線を偏向することにより、クロスオーバーＣＯ２の位置を変えることなく、クロスオーバーＣＯ２における電子線の入射角度のみを変更できる。

【0103】

偏向器用電源１８２は、偏向器１８０に電流を供給する。偏向器用電源１８２は、加速用電源１１２の出力電圧を接地電位（基準電位）としている。偏向器用電源１８２の出力は、加速電圧に重畳されたものとなるため、偏向器用電源１８２では、加速電圧に依存しない独立した出力制御が可能である。

【0104】

次に、第１変形例に係る電子顕微鏡の動作について説明する。以下、上述した電子顕微鏡１００の動作例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

【0105】

第１変形例に係る電子顕微鏡では、加速電圧が変更された場合の動作が上述した電子顕微鏡１００の動作と異なる。

【0106】

第１変形例に係る電子顕微鏡の電子銃１０１では、電子源１１０、引出電極１２０、入射側電極１３０、モノクロメーター１４０、および出射側電極１５０の光学設定は、加速電圧によらず一定である。

【0107】

制御部１０９ｂは、加速電圧が変更された場合に、入口電極１６０に印加される電圧と最上段の加速電極１７０ａに印加される電圧との比が一定になるように、入口電極用電源１６２を制御する。これにより、加速電圧を変更しても、静電レンズＥＬ３０によるレンズ作用は一定となる。その結果、第１変形例に係る電子顕微鏡では、加速電圧を変更しても、クロスオーバーＣＯ２の位置が変わらない。

【0108】

また、上述したように、電子源１１０、引出電極１２０、入射側電極１３０、モノクロメーター１４０、および出射側電極１５０の光学設定は、加速電圧によらず一定であるため、加速電圧が変更された場合であっても、出射側電極１５０と入口電極１６０との間にクロスオーバーＣＯ１が形成される。第１変形例では、クロスオーバーＣＯ１が形成される位置に配置された偏向器１８０によって、電子線が入口電極１６０と最上段の加速電極１７０ａとが形成する静電レンズＥＬ３０の中心を通るように調整することができる。これにより、入口電極１６０に印加される電圧を変化させた際に生じる電子線の軸ずれを補正することができる。

【0109】

第１変形例に係る電子顕微鏡は、例えば、以下の特徴を有する。

【0110】

第１変形例に係る電子顕微鏡では、上述した電子顕微鏡１００と同様に、加速電圧が変更された場合であっても、制御部１０９ｂが入口電極用電源１６２を制御することで、クロスオーバーＣＯ２の位置を変えないことができる。

【0111】

第１変形例に係る電子顕微鏡では、電子銃１０１が出射側電極１５０と入口電極１６０との間に配置されている偏向器１８０を含むため、入口電極１６０に印加される電圧を変化させた際に生じる電子線の軸ずれを補正することができる。したがって、電子線の軸ずれに起因する収差を低減することができる。

【0112】

第１変形例に係る電子顕微鏡では、偏向器１８０は、モノクロメーター１４０と出射側電極１５０との間に生じるレンズ作用によって形成される電子線のクロスオーバーＣＯ１の位置に配置されている。そのため、偏向器１８０によって電子線の光学系に対する入射角度のみを調整することができる。したがって、偏向器１８０によって、例えば、電子線
を見失う原因となるような無用な電子線の位置の変更を生じさせないことができる。

【0113】

（２）第２変形例
次に、第２変形例に係る電子顕微鏡の構成について説明する。図５は、第２変形例に係る電子顕微鏡の電子銃１０１を模式的に示す図である。以下、第２変形例に係る電子顕微鏡の電子銃１０１において、図２に示す電子銃１０１および図４に示す電子銃１０１の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0114】

第１変形例に係る電子顕微鏡では、図４に示すように、偏向器用電源１８２は、加速用電源１１２の出力電圧を接地電位（基準電位）としている。

【0115】

これに対して、第２変形例に係る電子顕微鏡では、図５に示すように、偏向器用電源１８２は、モノクロメーター用電源１４２ａの出力電圧（筐体電圧）を接地電位（基準電位）としている。

【0116】

偏向器用電源１８２の出力は、偏向器１８０（偏向コイル）の耐電圧を考慮し、モノクロメーター１４０に対する電位差が最小となるようにモノクロメーター用電源１４２ａの出力に重畳されている。これにより、偏向器１８０とモノクロメーター１４０との間で放電が起こることを防止することができ、偏向器１８０（偏向コイル）や、偏向器用電源１８２の破損を防ぐことができる。

【0117】

なお、第２変形例に係る電子顕微鏡の動作は、第１変形例に係る電子顕微鏡の動作と同じであり、その説明を省略する。

【0118】

２． 第２実施形態
２．１． 電子顕微鏡の構成
次に、第２実施形態に係る電子顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る電子顕微鏡の電子銃１０１を模式的に示す図である。以下、第２実施形態に係る電子顕微鏡の電子銃１０１において、図２に示す電子銃１０１の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0119】

第１実施形態に係る電子顕微鏡１００では、図２に示すように、電子銃１０１は、モノクロメーター１４０を含んで構成されていた。

【0120】

これに対して、第２実施形態に係る電子顕微鏡では、図６に示すように、電子銃１０１は、モノクロメーターを備えていない。

【0121】

なお、第２実施形態に係る電子顕微鏡の電子銃１０１および電源部１０９ａ以外の構成は、図１に示す電子顕微鏡１００の構成と同様であり、その図示および説明を省略する。

【0122】

本実施形態では、電子銃１０１は、図６に示すように、電子源１１０と、引出電極１２０と、電極２２０（第２電極）と、入口電極１６０と、加速管１７０と、を含んで構成されている。また、電源部１０９ａは、加速用電源１１２と、フィラメント電源１１４と、引出電極用電源１２２と、電極用電源２２２（第２電極用電源部）と、入口電極用電源１６２と、を含んで構成されている。

【0123】

電極２２０は、引出電極１２０の後段に配置されている。電極２２０は、引出電極１２０と入口電極１６０との間に配置されている。電極２２０は、引出電極１２０との間で、レンズ作用を生じさせる。図６に示す例では、電極２２０と引出電極１２０とは、静電レ
ンズＥＬ２１０を発生させる。静電レンズＥＬ２１０は、電子源１１０から放出された電子線の軌道を調整する。電極２２０は、電極用電源２２２に接続されている。

【0124】

本実施形態では、入口電極１６０は、電極２２０の後段に配置されている。

【0125】

電極用電源２２２は、電極２２０に電圧を供給する。電極用電源２２２は、加速用電源１１２の出力電圧を接地電位（基準電位）としている。電極用電源２２２の出力は、加速電圧に重畳されたものとなるため、電極用電源２２２では、加速電圧に依存しない独立した出力制御が可能である。

【0126】

制御部１０９ｂ（図１参照）は、電子顕微鏡１００の例と同様に、入口電極用電源１６２を制御する。具体的には、制御部１０９ｂは、加速電圧が変更された場合に、入口電極１６０に印加される電圧と、最上段の加速電極１７０ａに印加される電圧と、の比が一定になるように、入口電極用電源１６２を制御する。

【0127】

また、本実施形態では、制御部１０９ｂは、引出電極１２０に印加される引出電圧が変更された場合に、電極２２０に印加される電圧と、引出電極１２０に印加される電圧（引出電圧）と、の比が一定になるように、電極用電源２２２を制御する。

【0128】

２．２． 電子顕微鏡の動作
次に、第２実施形態に係る電子顕微鏡の動作について説明する。以下、上述した電子顕微鏡１００の動作例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

【0129】

（１）加速電圧が変更された場合の動作
第２実施形態に係る電子顕微鏡の電子銃１０１では、電子源１１０、引出電極１２０、および、電極２２０の光学設定は、加速電圧によらず一定である。

【0130】

制御部１０９ｂは、加速電圧が変更された場合に、入口電極１６０に印加される電圧と最上段の加速電極１７０ａに印加される電圧との比が一定になるように、入口電極用電源１６２を制御する。これにより、加速電圧を変更しても、静電レンズＥＬ３０によるレンズ作用は一定となる。その結果、第２実施形態に係る電子顕微鏡では、加速電圧を変更しても、クロスオーバーＣＯ２の位置が変わらない。

【0131】

（２）引出電圧が変更された場合の動作
第２実施形態に係る電子顕微鏡では、電子源１１０から放出される電子線の量を調整するために、引出電極１２０に印加される引出電圧が変更される。このとき、仮に、電極２２０に印加される電圧が引出電圧によらず一定で有る場合、静電レンズＥＬ２１０の強度が変化してしまい、電子線の軌道がずれてしまう。

【0132】

そのため、本実施形態では、制御部１０９ｂは、引出電極１２０に印加される引出電圧と、電極２２０に印加される電圧と、の比が一定になるように、電極用電源２２２を制御する。具体的には、制御部１０９ｂは、電極２２０に印加される電圧が引出電圧に比例するように、電極用電源２２２を制御する。これにより、引出電圧を変更しても、引出電極１２０に印加される引出電圧と、電極２２０に印加される電圧と、の比が一定となり、静電レンズＥＬ２１０によるレンズ作用も一定となる。その結果、本実施形態に係る電子顕微鏡では、引出電圧を変更しても、電子線の軌道を一定にすることができる。

【0133】

第２実施形態に係る電子顕微鏡は、例えば、以下の特徴を有する。

【0134】

第２実施形態に係る電子顕微鏡では、上述した電子顕微鏡１００と同様に、加速電圧が
変更された場合であっても、制御部１０９ｂが入口電極用電源１６２を制御することで、クロスオーバーＣＯ２の位置を変えないことができる。

【0135】

また、第２実施形態に係る電子顕微鏡では、制御部１０９ｂは、引出電圧が変更された場合に、引出電極１２０に印加される引出電圧と電極２２０に印加される電圧との比が一定となるように、電極用電源２２２を制御する。これにより、引出電圧が変更された場合であっても、静電レンズＥＬ２１０のレンズ作用を一定にできる。したがって、第２実施形態に係る電子顕微鏡では、引出電圧が変更された場合であっても、静電レンズＥＬ２１０のレンズ作用による電子線の軌道は変わらない。

【0136】

さらに、第２実施形態に係る電子顕微鏡では、電子銃１０１は、入口電極１６０を有しているため、引出電圧を変更しても、入口電極１６０と最上段の加速電極１７０ａとの間に形成される静電レンズＥＬ３０は影響を受けない。したがって、第２実施形態に係る電子顕微鏡では、引出電圧が変更されても、クロスオーバーＣＯ２の位置を一定に保つことができる。

【0137】

なお、上記では、第２実施形態に係る電子顕微鏡において、制御部１０９ｂが入口電極用電源１６２および電極用電源２２２の両方を制御する場合について説明したが、制御部１０９ｂは、入口用電源１６２のみを制御してもよいし、電極用電源２２２のみを制御してもよい。

【0138】

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

【0139】

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法およ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）を含む。また、本発明は、実施の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、実施の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、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0140】

１…電子源、１Ａ…電子銃、１Ｂ…電子銃、１Ｃ…電子銃、２…引出電極、３…入射側電極、４…モノクロメーター、５…出射側電極、６…加速管、６ａ…加速電極、６ｂ…加速電極、６ｃ…加速電極、６ｄ…加速電極、６ｅ…加速電極、６ｆ…加速電極、７…電極、１０…加速用電源、１１…フィラメント電源、１２…引出電極用電源、１３…入射側電極用電源、１４ａ…モノクロメーター用電源、１４ｂ…磁極コイル用電流制御電源、１４ｃ…電極用電圧制御電源、１５…出射側電極用電源、１７…電源、１００…電子顕微鏡、１０１…電子銃、１０２…集束レンズ、１０３…試料ステージ、１０４…試料ホルダー、１０５…対物レンズ、１０６…中間レンズ、１０７…投影レンズ、１０８…撮像装置、１０９ａ…電源部、１０９ｂ…制御部、１１０…電子源、１１２…加速用電源、１１４…フィラメント電源、１２０…引出電極、１２２…引出電極用電源、１３０…入射側電極、１３２…入射側電極用電源、１４０…モノクロメーター、１４１…筐体、１４２ａ…モノクロメーター用電源、１４２ｂ…エネルギーフィルターコイル用電源、１４２ｃ…エネルギーフィルター電極用電源、１５０…出射側電極、１５２…出射側電極用電源、１６０…入口電極、１６２…入口電極用電源、１７０…加速管、１７０ａ…加速電極、１７０ｂ…加速電極、１７０ｃ…加速電極、１７０ｄ…加速電極、１７０ｅ…加速電極、１７０ｆ…加速電極、１７１…分圧回路、１８０…偏向器、１８２…偏向器用電源、２２０…電極、２２２…電極用電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】