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JPH0119225B2 - - Google Patents
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JPH0119225B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0119225B2
JPH0119225B2 JP54000672A JP67279A JPH0119225B2 JP H0119225 B2 JPH0119225 B2 JP H0119225B2 JP 54000672 A JP54000672 A JP 54000672A JP 67279 A JP67279 A JP 67279A JP H0119225 B2 JPH0119225 B2 JP H0119225B2
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JP
Japan
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magnification
brightness
data
excitation current
upper limit
Prior art date
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JP54000672A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5593643A (en
Inventor
Toshuki Oohashi
Masashi Kamimura
Moriki Kubozoe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0119225B2 publication Critical patent/JPH0119225B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子顕微鏡における明るさ制御方法、
特に最終像の明るさをその倍率に応じて制御する
ことができる電子顕微鏡における明るさ制御方法
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for controlling brightness in an electron microscope,
In particular, the present invention relates to a brightness control method in an electron microscope that can control the brightness of a final image according to its magnification.

電子顕微鏡においては、最終像の倍率は広範囲
に亘つて変えられるが、この場合でも最終像の明
るさは実質的に一定であることが望ましい。
In electron microscopy, the magnification of the final image can be varied over a wide range, but it is desirable that the brightness of the final image remains substantially constant.

最終像の明るさは試料上の明るさに比例する
が、最終像の倍率の2乗に逆比例することから、
その倍率の変化に無関係に最終像の明るさを一定
にするには試料上の明るさを最終像の倍率の2乗
に比例して変えることが必要である。これは試料
を照射する電子ビームの照射角を最終像の倍率に
比例して変えることによつて達成される。試料上
の明るさは試料を照射する電子ビームの照射角の
2乗に比例するからである。
The brightness of the final image is proportional to the brightness on the sample, but it is inversely proportional to the square of the magnification of the final image, so
In order to keep the brightness of the final image constant regardless of changes in magnification, it is necessary to change the brightness on the sample in proportion to the square of the magnification of the final image. This is achieved by varying the illumination angle of the electron beam that illuminates the sample in proportion to the final image magnification. This is because the brightness on the sample is proportional to the square of the irradiation angle of the electron beam that irradiates the sample.

一方、試料上の明るさを最終像の倍率の2乗に
比例して変えると、高倍率のときに試料の損傷や
コンタミネーシヨンの問題が生ずる。
On the other hand, if the brightness on the sample is changed in proportion to the square of the magnification of the final image, problems of sample damage and contamination will occur at high magnification.

試料の損傷やコンタミネーシヨンを軽減するた
めに、最終像の倍率の切換えに連動して、試料面
上の電子流密度が試料に損傷を与えない範囲に抑
えられるように電子銃のフイラメント電流、バイ
フス電圧を制御するという考え方が知られてい
る。この考え方を記載したものとしては特開昭53
−62978号公報が挙げられる。
In order to reduce sample damage and contamination, the filament current of the electron gun is adjusted in conjunction with changing the magnification of the final image so that the electron current density on the sample surface is suppressed within a range that does not damage the sample. The concept of controlling the bias voltage is known. The document that describes this idea is JP-A-53
-62978 publication is mentioned.

この公知の技術は電子銃のフイラメント電流、
バイアスを変えることにより電子源の輝度を変え
て試料上の電子流密度を制御するという考え方に
もとづくものである。
This known technique is based on the filament current of an electron gun,
It is based on the idea of controlling the electron flow density on the sample by changing the brightness of the electron source by changing the bias.

しかし、電子源の輝度はフイラメントの経時変
化により変化する。したがつて、同じ輝度を得る
ためにはフイラメント電流やバイアスは経時的に
異なるはずであるから、このような状態で、試料
の損傷やコンタミネーシヨンを軽減するように倍
率に連動してフイラメント電流、バイアスを変え
て輝度を希望どおり変化させることは実際上不可
能に近い。
However, the brightness of the electron source changes as the filament changes over time. Therefore, in order to obtain the same brightness, the filament current and bias must change over time. Under these conditions, the filament current and bias should be adjusted in conjunction with the magnification to reduce sample damage and contamination. It is practically impossible to change the brightness as desired by changing the bias.

本発明の目的は最終像のある倍率以下の倍率範
囲であその像の明るさをその像の倍率と無関係に
実質的に一定に維持することおよびそれ以上の倍
率範囲ではいろいろな試料についてその損傷やコ
ンタミネーシヨンの軽減を図ることが非常に容易
にかつ簡単な手段で達成され得る電子顕微鏡にお
ける明るさ制御方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to maintain the brightness of the final image substantially constant in a magnification range below a certain magnification, regardless of the magnification of the image, and to prevent damage to the final image for various specimens in the magnification range above. It is an object of the present invention to provide a brightness control method in an electron microscope that can very easily and by simple means reduce contamination and contamination.

本発明の電子顕微鏡における明るさ制御方法
は、その目的を達成するために、試料上の明るさ
を最終像の倍率の2乗に実質的に比例して変える
ために必要なコンデンサレンズの倍率対応励磁電
流データと前記試料上の明るさの上限を決める前
記コンデンサレンズの明るさ上限決定励磁電流デ
ータとを記憶装置に記憶しておき、倍率指定によ
り最終像の任意の倍率を選択してこの選択された
倍率に対応する倍率対応励磁電流データを前記記
憶装置から読出すと共に、明るさ上限指定により
試料上の任意の明るさ上限を選択してこの選択さ
れた明るさ上限に対応する明るさ上限決定励磁電
流データを前記記憶装置から読出し、これらの読
出された倍率対応励磁電流データおよび明るさ上
限決定励磁電流データを互いに比較して、前者の
データが後者のデータと一致する倍率以下の倍率
範囲では指定された倍率に対応して読出された倍
率対応励磁電流データにより前記コンデンサレン
ズを前記試料上の明るさが前記最終像の倍率に実
質的に比例して変わるように制御し、前者のデー
タが後者のデータと一致する倍率以上の倍率範囲
ではその一致した倍率対応励磁電流データにより
前記コンデンサレンズを前記試料上の明るさが実
質的に一定に維持されるように制御することを特
徴としている。
In order to achieve the objective, the brightness control method in an electron microscope of the present invention corresponds to the magnification of the condenser lens necessary to change the brightness on the sample in substantially proportion to the square of the final image magnification. The excitation current data and the excitation current data for determining the upper limit of the brightness of the condenser lens, which determines the upper limit of the brightness on the sample, are stored in a storage device, and an arbitrary magnification of the final image is selected by specifying the magnification. The excitation current data corresponding to the magnification corresponding to the selected magnification is read out from the storage device, and an arbitrary brightness upper limit on the sample is selected according to the brightness upper limit specification, and the brightness upper limit corresponding to the selected brightness upper limit is set. The determined excitation current data is read from the storage device, and the read magnification-corresponding excitation current data and brightness upper limit determined excitation current data are compared with each other to determine a magnification range below the magnification at which the former data matches the latter data. Then, the condenser lens is controlled so that the brightness on the sample changes substantially in proportion to the magnification of the final image using the magnification-corresponding excitation current data read out corresponding to the specified magnification, and the former data is characterized in that in a magnification range equal to or higher than the magnification that matches the latter data, the condenser lens is controlled so that the brightness on the sample is maintained substantially constant based on the excitation current data corresponding to the matched magnification. .

第1図は通常の電子顕微鏡の電子光学系を示
す。同図において、陰極、グリツドおよびアノー
ドからなる電子銃1から放出される加速電子ビー
ムは第1および第2のコンデンサーレンズ3およ
び4からなるコンデンサーレンズ系によつて収束
され、試料5を照射する。試料5を照射した電子
ビームは試料5を透過し、その透過した電子ビー
ムは対物レンズ6、中間レンズ7および投射レン
ズ8からなる拡大レンズ系によつて拡大され、蛍
光スクリーン9に投射される。したがつて、蛍光
スクリーン9上で試料5の電子顕微鏡像すなわち
最終像を観察することができる。
FIG. 1 shows the electron optical system of a conventional electron microscope. In the figure, an accelerated electron beam emitted from an electron gun 1 consisting of a cathode, a grid, and an anode is focused by a condenser lens system consisting of first and second condenser lenses 3 and 4, and irradiates a sample 5. The electron beam that has irradiated the sample 5 is transmitted through the sample 5, and the transmitted electron beam is magnified by a magnifying lens system consisting of an objective lens 6, an intermediate lens 7, and a projection lens 8, and is projected onto a fluorescent screen 9. Therefore, the electron microscope image of the sample 5, that is, the final image, can be observed on the fluorescent screen 9.

第2図は本発明の方法を実施するための電子顕
微鏡における明るさ制御装置の一実施例を示す。
コンデンサーレンズ系は第1図に示されるように
通常第1および第2のコンデンサーレンズ3およ
び4からなるが、図では簡単化のために第2のコ
ンデンサーレンズ4だけが示されている。又、拡
大レンズ系は第1図に示されるように対物、中間
および投射レンズ6,7および8からなる3段レ
ンズ系である場合もあるし、投射レンズとして二
つのレンズを用いる4段レンズ系である場合もあ
る。図では拡大レンズ11が拡大レンズ系全体を
代表するものとして示されている。
FIG. 2 shows an embodiment of a brightness control device in an electron microscope for carrying out the method of the present invention.
A condenser lens system normally consists of a first and a second condenser lens 3 and 4, as shown in FIG. 1, but only the second condenser lens 4 is shown in the figure for simplicity. Furthermore, the magnifying lens system may be a three-stage lens system consisting of an objective, intermediate and projection lenses 6, 7, and 8 as shown in Figure 1, or it may be a four-stage lens system using two lenses as projection lenses. Sometimes it is. In the figure, the magnifying lens 11 is shown as representative of the entire magnifying lens system.

最終像の倍率は拡大レンズ11を流れる電流、
すなわちそのレンズの励磁電流を変えることによ
つて可変されるもので、設定されるべき倍率に対
応する拡大レンズの励磁電流のデータはリードオ
ンリーメモリー、すなわちROM12にデイジタ
ル量として記憶されている。倍率指定器13は設
定されるべき倍率を指定するもので、これとして
はたとえばキースイツチを用いることができる。
この倍率指定器13を操作することによつてこれ
から得られる倍率指定信号はインターフエース1
4を介して駆動電源29により駆動される中央処
理装置、すなわちCPU15に与えられ、これに
よつてROM12から倍率指定器13により指定
される倍率に対応するデータが読み出される。こ
のデータはインターフエース10を介してデイジ
タル−アナログ変換器、すなわちD−A変換器1
6に与えられてここでアナログ信号に変換され、
該アナログ信号は誤差増幅器17の一方の入力端
子に与えられる。
The magnification of the final image is determined by the current flowing through the magnifying lens 11.
That is, it is variable by changing the excitation current of the lens, and the data of the excitation current of the magnifying lens corresponding to the magnification to be set is stored as a digital quantity in a read-only memory, that is, ROM 12. The magnification designator 13 specifies the magnification to be set, and for example, a key switch can be used as this.
By operating this magnification designator 13, the magnification designation signal obtained from the interface 1
4 to a central processing unit, ie, CPU 15, which is driven by a drive power supply 29, and thereby reads data corresponding to the magnification designated by the magnification designator 13 from the ROM 12. This data is transferred via an interface 10 to a digital-to-analog converter, namely a D-A converter 1.
6, where it is converted into an analog signal,
The analog signal is applied to one input terminal of the error amplifier 17.

一方、直流電源18から制御用トランジスタ1
0を介して直流電流が拡大レンズ11に与えられ
る。この拡大レンズ11を流れる電流は検出抵抗
20によつて電圧信号として検出され、これは誤
差増幅器17の他方の入力端子に与えられる。誤
差増幅器17はこれへの二つの入力信号を比較し
てその差の信号を発生し、この差の信号にもとづ
きこの差が零になるように制御用トランジスタ1
9によつて拡大レンズ11を流れる電流が制御さ
れる。
On the other hand, from the DC power supply 18 to the control transistor 1
A direct current is applied to the magnifying lens 11 through the magnifying lens 11. The current flowing through the magnifying lens 11 is detected as a voltage signal by the detection resistor 20, and this is applied to the other input terminal of the error amplifier 17. The error amplifier 17 compares two input signals thereto and generates a difference signal, and based on this difference signal, controls the control transistor 1 so that the difference becomes zero.
9 controls the current flowing through the magnifying lens 11.

かくして、倍率指定器13により倍率を指定す
るだけでその指定された倍率に対応する電流でも
つて拡大レンズ11を励磁し得ることが理解され
る。
Thus, it is understood that simply by specifying a magnification using the magnification designator 13, the magnifying lens 11 can be excited with a current corresponding to the specified magnification.

前述したように、試料5上の明るさはこれを照
射する電子ビームに照射角βの2乗に比例し、ま
た最終像の明るさBは試料5上の明るさIに比例
すると共に、最終像の倍率Mの2乗に逆比例す
る。したがつて、試料5上の明るさIが倍率Mの
2乗に比例して変わるように倍率Mに比例して照
射角βを変えると、最終像の倍率Mと無関係に最
終像の明るさBを一定にすることができる。
As mentioned above, the brightness on the sample 5 is proportional to the square of the irradiation angle β of the electron beam irradiating it, and the brightness B of the final image is proportional to the brightness I on the sample 5, and the brightness of the final image is proportional to the brightness I on the sample 5. It is inversely proportional to the square of the image magnification M. Therefore, if the illumination angle β is changed in proportion to the magnification M so that the brightness I on the sample 5 changes in proportion to the square of the magnification M, the brightness of the final image will change regardless of the magnification M of the final image. B can be kept constant.

照射角βは第2のコンデンサーレンズ4の励磁
電流iを変えることによつて変えられ得る。第3
図はこのiに対するβの関係を示すもので、この
関係は一般に良く知られている。第3図におい
て、iCは最大照射角βnaxが得られるときの励磁電
流を表わしている。iCはまた電子ビームを試料5
に収束されるときの励磁電流でもあり、したがつ
て電子ビームはiCよりも小さい励磁電流範囲では
試料5よりも下方の位置に、iCよりも大きい励磁
電流範囲では試料5よりも上方の位置にそれぞれ
収束されることになる。
The illumination angle β can be changed by changing the excitation current i of the second condenser lens 4. Third
The figure shows the relationship between β and i, and this relationship is generally well known. In FIG. 3, i C represents the excitation current when the maximum irradiation angle β nax is obtained. i C also sends the electron beam to sample 5
It is also the excitation current when the electron beam is converged to They will be converged at each location.

今、明るさ制御のためにiC以上の励磁電流範囲
が利用されるものとする。この励磁電流範囲で
は、励磁電流iの増大に伴なつて照射角βが減少
する。したがつて、この励磁電流範囲では、小励
磁電流側は高倍率側に対応し、大励磁電流側は低
倍率側に対応することになる。理解を容易にする
ために、倍率可変範囲はMnio〜Mnax(Mnio
Mnax)、最低倍率Mnioのときの励磁電流はiO、倍
率がMnioから増大されてMC(MC<Mnax)に達し
たときの励磁電流はiCであるとし、そしてこのiC
は倍率がMCから最高倍率Mnaxに至る倍率範囲に
おいてそのまま維持されるものとする。
It is now assumed that an excitation current range of i C or higher is used for brightness control. In this excitation current range, the irradiation angle β decreases as the excitation current i increases. Therefore, in this excitation current range, the small excitation current side corresponds to the high magnification side, and the large excitation current side corresponds to the low magnification side. For ease of understanding, the variable magnification range is M nio ~ M nax (M nio <
M nax ), the excitation current when the minimum magnification M nio is i O , and when the magnification is increased from M nio and reaches M C (M C < M nax ), the excitation current is i C , and this I C
shall remain unchanged in the magnification range from M C to the highest magnification M nax .

このような条件下で、倍率MをMnioからMnax
に至る範囲内で変えてもそれに無関係に最終像の
明るさBを実質的に一定にするために必要な、倍
率Mに対する試料5上の明るさIの関係を示すと
第4図のようになる。同図によれば、試料上の明
るさIはMC以下の倍率範囲では倍率Mの2乗に
比例して変えられ、MCの位置において最大値
Inaxに達する。また、MCからMnaxまでの倍率範
囲では最大値Inaxはそのまま維持される。これ
は、MCからMnaxまでの倍率範囲では励磁電流i
がiCに維持し続けられ、したがつて照射角βは最
大値βnax維持し続けられるためである。
Under these conditions, the magnification M is changed from M nio to M nax
Figure 4 shows the relationship between the brightness I on the sample 5 and the magnification M, which is necessary to keep the brightness B of the final image substantially constant even if it is changed within the range of . Become. According to the figure, the brightness I on the sample changes in proportion to the square of the magnification M in the magnification range below M C , and reaches its maximum value at the position of M C.
I reach nax . Further, in the magnification range from M C to M nax , the maximum value I nax is maintained as it is. This means that in the magnification range from M C to M nax , the excitation current i
is maintained at i C , and therefore the irradiation angle β continues to be maintained at the maximum value β nax .

MCからMnaxまでの倍率範囲においてもMC
下の倍率範囲におけると同様に励磁電流iを減少
させ続けるとそれに伴つて照射角βも減少し、し
たがつて試料5上の明るさIはだんだん暗くな
る。
In the magnification range from M C to M nax , as in the magnification range below M C , if the excitation current i continues to decrease, the illumination angle β will also decrease accordingly, and therefore the brightness I on the sample 5 will be It's getting darker.

しかし、MCからMnaxまでの倍率範囲は一般に
狭い。したがつて、この倍率範囲では、前述した
ように励磁電流iをiC一定、したがつて試料5上
の明るさIをInax一定に維持する限りにおいては
最終像は実用上差支えがある程度には暗くなら
ず、全倍率範囲に亘つて倍率Mに無関係に実質的
に一定の明るさをもつ最終像が得られるというこ
とができる。
However, the magnification range from M C to M nax is generally narrow. Therefore, in this magnification range, as mentioned above, as long as the excitation current i is kept constant at i C and therefore the brightness I on the sample 5 is kept constant at I nax , the final image can be obtained to a certain extent that there is no problem in practical use. It can be said that the final image is not darkened and has a substantially constant brightness over the entire magnification range, independent of the magnification M.

ROM12には更に第4図に示される倍率Mに
対する試料上の明るさIの関係を得るのに必要な
第2のコンデンサーレンズ4の励磁電流すなわち
倍率対応励磁電流iC〜iOのデータがデイジタル量
として記憶されている。したがつて、倍率指定器
13によつて倍率を指定すると、CPU15によ
つてROM12からその指定された倍率に対応す
る倍率対応励磁電流iのデータが読み出される。
このデータはインターフエース21を介してデイ
ジタル−アナログ変換器、すなわちD−A変換器
22によつてアナログ信号に変換され、該アナロ
グ信号は誤差増幅器23の一方の入力端子に与え
られる。
The ROM 12 further contains digital data on the excitation current of the second condenser lens 4, that is, the excitation current corresponding to the magnification i C to i O necessary to obtain the relationship between the brightness I on the sample and the magnification M shown in FIG. It is stored as a quantity. Therefore, when a magnification is designated by the magnification designator 13, the data of the magnification-corresponding excitation current i corresponding to the designated magnification is read out from the ROM 12 by the CPU 15.
This data is converted into an analog signal via an interface 21 by a digital-to-analog converter, that is, a DA converter 22, and the analog signal is applied to one input terminal of an error amplifier 23.

一方、第2のコンデンサーレンズ4には直流電
源18から制御トランジスタ24を介して直流電
流が与えられ、そして第2のコンデンサーレンズ
4を流れる電流は検出抵抗25によつて電圧信号
として検出され、これは誤差増幅器23の他方の
入力端子に与えられる。誤差増幅器23はこれへ
の二つの入力信号の差の信号を発生し、制御用ト
ランジスタ24はこの差の信号にもとづいてその
差が零になるように第2のコンデンサーレンズ4
を流れる電流を制御する。
On the other hand, a DC current is applied to the second condenser lens 4 from the DC power supply 18 via the control transistor 24, and the current flowing through the second condenser lens 4 is detected as a voltage signal by the detection resistor 25. is applied to the other input terminal of the error amplifier 23. The error amplifier 23 generates a signal representing the difference between the two input signals thereto, and the control transistor 24 controls the second condenser lens 4 based on this difference signal so that the difference becomes zero.
control the current flowing through the

したがつて、倍率指定器13によつて倍率Mを
MnioからMnaxまで順次指定すると、拡大レンズ
11にはそれに対応する励磁電流が与えられると
同時に、第2のコンデンサーレンズ4にはiOから
iCまでの励磁電流が与えられ、その結果試料上の
明るさIは第4図に示されるような関係で変化す
る。すなわち、試料を照射する電子ビームの照射
角βは倍率Mの増大に伴なつて増大して行つて倍
率MがMCに達したとき、すなわち倍率対応励磁
電流iがiCに達したとき最大値βnaxをとるように
なるが、MC〜Mnaxの倍率範囲ではiCが第2のコ
ンデンサーレンズ4に与えられ続けることとなつ
てその間中照射角βは最大値βnaxをとり続けるの
で、試料上の明るさIはMnio〜MCの倍率範囲で
は倍率Mの2乗に比例して変化し、MC〜Mnax
倍率範囲では最大値Inaxを維持することとなる。
これは、指定された倍率に対応する倍率対応励磁
電流iを最大値Inaxに対応する値inと比較して、
その両者が一致した倍率以上の倍率範囲ではin
データによりコンデンサーレンズ4を制御するこ
とによつて達成される。したがつて、前述したよ
うに最終像の明るさは全倍率範囲Mnio〜Mnax
おいて実質的に一定に維持されるということがで
きる。
Therefore, the magnification M is set by the magnification designator 13.
When sequentially specifying from M nio to M nax , the corresponding excitation current is given to the magnifying lens 11, and at the same time, the second condenser lens 4 is supplied from i O to
An excitation current of up to i C is applied, and as a result, the brightness I on the sample changes as shown in FIG. That is, the irradiation angle β of the electron beam that irradiates the sample increases as the magnification M increases, and reaches a maximum when the magnification M reaches M C , that is, when the excitation current i corresponding to the magnification reaches i C. However, in the magnification range from M C to M nax , i C continues to be applied to the second condenser lens 4, and the illumination angle β continues to take the maximum value β nax during that time. , the brightness I on the sample changes in proportion to the square of the magnification M in the magnification range of M nio to M C and maintains the maximum value I nax in the magnification range of M C to M nax .
This is done by comparing the magnification-corresponding excitation current i corresponding to the specified magnification with the value i n corresponding to the maximum value I nax ,
A magnification range in which both of them match or higher is achieved by controlling the condenser lens 4 using the data of i.sub.n. Therefore, as mentioned above, it can be said that the brightness of the final image remains substantially constant over the entire magnification range M nio to M nax .

試料のコンタミネーシヨンや損傷を軽減するた
めには試料上の明るさの上限(これをILとする)
を小さくする必要がある。しかし、この上限IL
試料の種類に依存することが多い。したがつて、
このILを最大値Inax以下の範囲内において複数段
階に切換え得るようにすれば、いろいろな種類に
試料についてそのコンタミネーシヨンや損傷を軽
減することができる。
In order to reduce contamination and damage to the sample, the upper limit of brightness on the sample (this is defined as I L ) must be set.
needs to be made smaller. However, this upper limit IL often depends on the type of sample. Therefore,
By making it possible to switch IL in multiple stages within a range below the maximum value I nax , contamination and damage to various types of samples can be reduced.

この点を第2図に関連して説明するに、Inax
下の複数のILに対応する第2のコンデンサーレン
ズ4の励磁電流すなわち明るさ上限決定励磁電流
(これをiLとする)のデータはROM12に予め記
憶されている。どのiLを選択するかはキースイツ
チからなる明るさ上限指定器30を操作し、それ
からの明るさ上限指定信号をインターフエース1
4を介してCPU15に与えることによつて行な
われる。倍率MをMnioからMnaxまで順次変える
ように倍率指定器13を操作すると、ROM12
にある第2のコンデンサーレンズ4の元々の倍率
対応励磁電流iのデータが読み出され、このデー
タによつて第2のコンデンサーレンズ4が制御さ
れる。一方、明るさ上限指定器30によつて指定
されたiLはCPU15によつてROM12から読み
出され、このiLとROM12から読み出された
元々のiがCPU15で比較され、後者が前者と
一致した倍率以上の倍率範囲ではその一致した倍
率対応励磁電流iによつて第2のコンデンサーレ
ンズ4が制御される。したがつて、試料上の明る
さIはiがiLと一致するまでの倍率範囲では倍率
の2乗に比例して変化するが、iがiLと一致する
倍率以上の倍率範囲ではその一致したi、すなわ
ちこの場合iL、がそのまま維持されることにな
る。
To explain this point with reference to FIG. 2, the excitation current of the second condenser lens 4 corresponding to a plurality of I Ls below I nax , that is, the brightness upper limit determining excitation current (this is designated as i L ). The data is stored in the ROM 12 in advance. To select which iL , operate the brightness upper limit designator 30 consisting of a key switch, and then send the brightness upper limit designation signal to the interface 1.
This is done by providing the CPU 15 via the CPU 4. When the magnification designator 13 is operated to sequentially change the magnification M from M nio to M nax , the ROM 12
The data of the original excitation current i corresponding to the magnification of the second condenser lens 4 located at is read out, and the second condenser lens 4 is controlled by this data. On the other hand, the i L specified by the brightness upper limit designator 30 is read out from the ROM 12 by the CPU 15, and the CPU 15 compares this i L with the original i read out from the ROM 12, and the latter is compared with the former. In a magnification range equal to or higher than the matched magnification, the second condenser lens 4 is controlled by the excitation current i corresponding to the matched magnification. Therefore, the brightness I on the sample changes in proportion to the square of the magnification in the magnification range until i coincides with i L , but the brightness I changes in proportion to the square of the magnification in the magnification range beyond which i coincides with i L. i, i.e., i L in this case, will be maintained as it is.

以上説明したところを簡単に要約すると、試料
上の明るさを最終像の倍率の2乗に実質的に比例
して変えるために必要なコンデンサレンズの倍率
対応励磁電流データは記憶装置であるROMに予
め記憶されていると共に、試料上の明るさの上限
を決めるコンデンサーレンズの明るさ上限決定励
磁電流データも同様に記憶装置であるROMに記
憶されている。
To briefly summarize the above explanation, the excitation current data corresponding to the magnification of the condenser lens necessary to change the brightness on the sample in substantially proportion to the square of the final image magnification is stored in the ROM, which is a storage device. The brightness upper limit determination excitation current data of the condenser lens, which determines the upper limit of brightness on the sample, is stored in advance and is also stored in the ROM, which is a storage device.

最終像の倍率の選択は倍率指定により達成さ
れ、そのようにして倍率が選択されるとこれに対
応する倍率対応励磁電流データは記憶装置である
ROMから読出される。同様にして、試料上の明
るさ上限の選択は明るさ上限指定により達成さ
れ、そのようにして明るさ上限が選択されるとこ
れに対応する明るさ上限決定励磁電流データは同
様に記憶装置であるROMから読み出される。
The selection of the magnification of the final image is achieved by specifying the magnification, and once the magnification is selected, the corresponding excitation current data corresponding to the magnification is stored in the storage device.
Read from ROM. Similarly, selection of the brightness upper limit on the sample is accomplished by brightness upper limit designation, and when the brightness upper limit is thus selected, the corresponding brightness upper limit determination excitation current data is also stored in the storage device. Read from some ROM.

そのようにして読出された倍率対応励磁電流デ
ータおよび明るさ上限決定励磁電流データは互い
に比較され、前者のデータが後者のデータと一致
する倍率以下の倍率範囲では試料上の明るさが最
終像の倍率に実質的に比例して変るように指定さ
れた倍率に対応して読出された倍率対応励磁電流
データによりコンデンサレンズが制御され、また
前者のデータが後者のデータと一致する倍率以上
の倍率範囲ではその一致した倍率対応励磁電流デ
ータによりコンデンサーレンズが制御されて試料
上の明るさが実質的に一定に維持される。
The magnification-corresponding excitation current data and the brightness upper limit determining excitation current data read out in this way are compared with each other, and in the magnification range below the magnification where the former data matches the latter data, the brightness on the sample is equal to that of the final image. The condenser lens is controlled by the magnification-corresponding excitation current data read out corresponding to the specified magnification so as to vary substantially in proportion to the magnification, and the magnification range is greater than or equal to the magnification where the former data matches the latter data. Then, the condenser lens is controlled by the matched magnification-corresponding excitation current data, and the brightness on the sample is maintained substantially constant.

以上の説明から、最終像のある倍率以下の倍率
範囲ではその像の明るさをその像の倍率と無関係
に実質的に一定に維持すること並びにそれ以上の
倍率範囲ではいろいろな試料についてその損傷や
コンタミネーシヨンの軽減を図ることが非常に容
易にかつ簡単な手段で達成されることが理解され
る。
From the above explanation, it can be seen that in the magnification range below a certain magnification of the final image, the brightness of the image remains essentially constant regardless of the magnification of the image, and that in the magnification range above it, the brightness of the image remains virtually constant for various specimens. It will be appreciated that reducing contamination can be achieved very easily and with simple means.

なお、電子銃のフイラメントの経時変化により
電子源の輝度は変わる。しかし、これはそのフイ
ラメント電流、バイアス電圧を変えることで簡単
に補正できる。したがつて、前述した従来技術に
おけるような問題は生じない。
Note that the brightness of the electron source changes due to changes in the filament of the electron gun over time. However, this can be easily corrected by changing the filament current and bias voltage. Therefore, problems like those in the prior art described above do not occur.

最終像の明るさレベルはオペレータの好みに応
じて変えられ得ることが好ましい。また、試料の
種類によつても最終像の明るさレベルを変えたい
場合もあり得る。更に最終像を写真撮影するとき
はその像の観察時よりも最終像を一般的には暗く
する必要がある。
Preferably, the brightness level of the final image can be varied according to operator preference. Furthermore, there may be cases where it is desired to change the brightness level of the final image depending on the type of sample. Furthermore, when photographing the final image, it is generally necessary to make the final image darker than when the image was observed.

このように、最終像の明るさレベルは必要に応
じて変えられるようになつていることが望まし
い。
In this way, it is desirable to be able to change the brightness level of the final image as necessary.

この点を第2図に関連して説明するに、キース
イツチからなる明るさ調整スイツチ25を押す
と、これからの明るさ指定信号はインターフエー
ス14を介してCPU15に与えられ、そしてそ
のスイツチを押している時間の関数として、
ROM12がにめ記憶されているデータがCPU1
5内でインクリメントされ、このインクリメント
されたデータはランダムアクセスメモリ、すなわ
ちRAM26に記憶される。この状態で倍率Mを
MnioからMnaxまで順次変えるように倍率指定器
13を操作すると、RAM26に記憶されている
データとROM12に記憶されている第2のコン
デンサーレンズ4の倍率対応励磁電流iのデータ
との間で加算(または減算)がCPU15内で行
なわれる。この加算(または減算)されたデータ
はインターフエース21を介してD−A変換器2
2に与えられてここでアナログ信号に変換され、
このアナログ信号によつて前述と同様にして第2
のコンデンサーレンズ4が制御される。したがつ
て、第4図に示される試料上の明るさの曲線はそ
の縦軸方向に、明るさ調整スイツチ25が押され
た時間に相当する明るさ変化分だけ平行移動し
て、明るさレベルが変わることになる。
To explain this point with reference to FIG. 2, when the brightness adjustment switch 25 consisting of a key switch is pressed, the future brightness designation signal is given to the CPU 15 via the interface 14, and when the switch is pressed. As a function of time,
The data stored in ROM12 is stored in CPU1.
5 and this incremented data is stored in random access memory, or RAM 26. In this state, magnification M is
When the magnification designator 13 is operated to sequentially change from M nio to M nax , the data stored in the RAM 26 and the data of the excitation current i corresponding to the magnification of the second condenser lens 4 stored in the ROM 12 are changed. Addition (or subtraction) is performed within CPU 15. This added (or subtracted) data is sent to the D-A converter 2 via the interface 21.
2, where it is converted into an analog signal,
With this analog signal, the second
condenser lens 4 is controlled. Therefore, the brightness curve on the sample shown in FIG. 4 is translated in the vertical axis direction by the brightness change corresponding to the time the brightness adjustment switch 25 was pressed, and the brightness level is changed. will change.

一方、上記加算(または減算)されたデータは
ROM12内にあるInaxに対応する第2のコンデ
ンサーレンズ4の励磁電流iCのデータとCPU15
内で比較され、前者が後者と等しくなつた後はそ
の両者が等しくなつた時点での上記加算(又は減
算)されたデータによつて第2のコンデンサーレ
ンズ4が制御される。
On the other hand, the data added (or subtracted) above is
The data of the excitation current i C of the second condenser lens 4 corresponding to I nax in the ROM 12 and the CPU 15
After the former becomes equal to the latter, the second condenser lens 4 is controlled by the added (or subtracted) data at the time when the two become equal.

もちろん、試料上の明るさの上限ILがInaxでは
なく、これよりも小さい値に設定される場合は、
上記加算(または減算)されたデータがICではな
く、ILに対応するiLのデータと比較される必要が
あることは当然である。
Of course, if the upper limit of brightness on the sample I L is set to a value smaller than I nax , then
It goes without saying that the added (or subtracted) data needs to be compared with the data of i L corresponding to IL , not I C.

以上の説明から、明るさレベルを望みに応じて
容易にしかも簡単な手段により変更し得ることが
理解される。
From the above description it will be understood that the brightness level can be changed as desired by easy and simple means.

今までの説明では、最終像の明るさ制御のため
に第2図のiC以上の励磁電流範囲が用いられた
が、この代りにiC以下の励磁電流範囲が用いられ
てもよい。しかし、電子光学的な観点から一般に
はiC以下の励磁電流範囲よりもiC以上の励磁電流
範囲を用いる方が試料を照射する電子ビームの照
射角βの変化範囲が広く、したがつて試料上の明
るさ変化範囲が広いため、この点からはiC以上の
励磁電流範囲を用いることが望ましい。
In the explanation so far, an excitation current range of i C or more in FIG. 2 has been used to control the brightness of the final image, but an excitation current range of i C or less may be used instead. However, from the viewpoint of electron optics, it is generally better to use an excitation current range of i C or more than to use an excitation current range of i C or less because the variation range of the irradiation angle β of the electron beam that irradiates the sample is wider; Since the above brightness variation range is wide, from this point of view it is desirable to use an excitation current range of i C or more.

なお、収束レンズ系としてはシングルコンデン
サーレンズが用いられることがあり、この場合明
るさ制御のためにはこのシングルコンデンサーレ
ンズが制御されることになる。
Note that a single condenser lens may be used as the converging lens system, and in this case, this single condenser lens is controlled for brightness control.

以上説明したところから明らかなように、本発
明によれば、前述した本発明の目的が達成される
ので、その実用上の効果は頗る大きい。
As is clear from the above description, according to the present invention, the above-mentioned objects of the present invention are achieved, and therefore the practical effects thereof are extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は一般に知られている電子顕微鏡の電子
光学系を示す図、第2図は本発明の方法を実施す
るための電子顕微鏡における明るさ制御装置の一
実施例のブロツク図、第3図は第2のコンデンサ
ーレンズの励磁電流に対する試料を照射する電子
ビームの照射角の関係を示す図、第4図は倍率に
対する試料上の明るさの関係を示す図である。 1……電子銃、3および4……コンデンサーレ
ンズ、5……試料、6……対物レンズ、7……中
間レンズ、8……投射レンズ、9……蛍光スクリ
ーン、10,14および21……インターフエー
ス、11……拡大レンズ、12……ROM、13
……倍率指定器、15……CPU、16および2
2……D−A変換器、17および23……誤差増
幅器、25……明るさ調整スイツチ、26……
ROM、30……明るさ上限指定器。
Fig. 1 is a diagram showing an electron optical system of a generally known electron microscope, Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of a brightness control device in an electron microscope for carrying out the method of the present invention, and Fig. 3 4 is a diagram showing the relationship between the excitation current of the second condenser lens and the irradiation angle of the electron beam that irradiates the sample, and FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the brightness on the sample and the magnification. 1... Electron gun, 3 and 4... Condenser lens, 5... Sample, 6... Objective lens, 7... Intermediate lens, 8... Projection lens, 9... Fluorescent screen, 10, 14 and 21... Interface, 11...Magnifying lens, 12...ROM, 13
...Magnification specifier, 15...CPU, 16 and 2
2...D-A converter, 17 and 23...Error amplifier, 25...Brightness adjustment switch, 26...
ROM, 30...Brightness upper limit designator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 試料上の明るさを最終像の倍率の2乗に実質
的に比例して変えるために必要なコンデンサレン
ズの倍率対応励磁電流データと前記試料上の明る
さの上限を決める前記コンデンサレンズの明るさ
上限決定励磁電流データとを記憶装置に記憶して
おき、倍率指定により最終像の任意の倍率を選択
してこの選択された倍率に対応する倍率対応励磁
電流データを前記記憶装置から読出すと共に、明
るさ上限指定により試料上の任意の明るさ上限を
選択してこの選択された明るさ上限に対応する明
るさ上限決定励磁電流データを前記記憶装置から
読出し、これらの読出された倍率対応励磁電流デ
ータおよび明るさ上限決定励磁電流データを互い
に比較して、前者のデータが後者のデータと一致
する倍率以下の倍率範囲では指定された倍率に対
応して読出された倍率対応励磁電流データにより
前記コンデンサレンズを前記試料上の明るさが前
記最終像の倍率に実質的に比例して変わるように
制御し、前者のデータが後者のデータと一致する
倍率以上の倍率範囲ではその一致した倍率対応励
磁電流データにより前記コンデンサレンズを前記
試料上の明るさが実質的に一定に維持されるよう
に制御することを特徴とする電子顕微鏡における
明るさ制御方法。 2 試料上の明るさを最終像の倍率の2乗に実質
的に比例して変えるために必要なコンデンサレン
ズの倍率対応励磁電流データと前記試料上の明る
さの上限を決める前記コンデンサレンズの明るさ
上限決定励磁電流データとをリードオンリーメモ
リに記憶しておくと共に、予め定められたデータ
をランダムアクセスメモリに記憶しておき、倍率
指定により最終像の任意の倍率を選択してこの選
択された倍率に対応する倍率対応励磁電流データ
を前記リードオンリーメモリから読出すと共に上
記ランダムアクセスメモリ内の予め定められたデ
ータを読出してその両者の加算または減算を行
い、更に明るさ上限指定により試料上の任意の明
るさ上限を選択してこの選択された明るさ上限に
対応する明るさ上限決定励磁電流データを前記リ
ードオンリーメモリから読出し、この読出された
明るさ上限決定励磁電流データと前記加算または
減算されたデータとを比較して、後者のデータが
前者のデータと一致する倍率以下の倍率範囲では
前記リードオンリーメモリから指定された倍率に
対応して読出された倍率対応励磁電流データと前
記ランダムアクセスメモリから読出されたデータ
との加算または減算により得られたデータにより
前記コンデンサレンズを前記試料上の明るさが前
記最終像の倍率に実質的に比例して変わるように
制御し、後者のデータが前者のデータと一致する
倍率以上の倍率範囲ではその一致した、加算また
は減算されたデータにより前記コンデンサレンズ
を前記試料上の明るさが実質的に一定に維持され
るように制御し、前記ランダムアクセスメモリに
記憶されるデータは明るさ調整手段の操作により
その操作時間の関数として変えられるようになつ
ていることを特徴とする電子顕微鏡における明る
さ制御方法。
[Claims] 1. Magnification-corresponding excitation current data of a condenser lens necessary to change the brightness on the sample in substantially proportion to the square of the final image magnification and the upper limit of the brightness on the sample. The brightness upper limit determination excitation current data of the condenser lens to be determined is stored in a storage device, an arbitrary magnification of the final image is selected by specifying the magnification, and the magnification-corresponding excitation current data corresponding to this selected magnification is stored in the storage device. At the same time as reading from the storage device, by selecting an arbitrary brightness upper limit on the sample by specifying the brightness upper limit, brightness upper limit determination excitation current data corresponding to the selected brightness upper limit is read from the storage device, and these data are read from the storage device. The read magnification-corresponding excitation current data and the brightness upper limit determination excitation current data are compared with each other, and in the magnification range below the magnification where the former data matches the latter data, the magnification read out corresponds to the specified magnification. controlling the condenser lens by corresponding excitation current data such that the brightness on the sample varies substantially proportionally to the magnification of the final image, in a magnification range above which the former data coincides with the latter data; A method for controlling brightness in an electron microscope, characterized in that the condenser lens is controlled so that the brightness on the sample is maintained substantially constant based on the matched magnification-corresponding excitation current data. 2. Excitation current data corresponding to the magnification of the condenser lens necessary to change the brightness on the sample in substantially proportion to the square of the magnification of the final image, and the brightness of the condenser lens that determines the upper limit of the brightness on the sample. The upper limit determination excitation current data is stored in a read-only memory, and predetermined data is stored in a random access memory, and an arbitrary magnification of the final image is selected by specifying the magnification. Magnification-corresponding excitation current data corresponding to the magnification is read out from the read-only memory, predetermined data in the random access memory is read out, and the two are added or subtracted. Selecting an arbitrary brightness upper limit, reading the brightness upper limit determination excitation current data corresponding to the selected brightness upper limit from the read-only memory, and adding or subtracting the read brightness upper limit determination excitation current data to the brightness upper limit determination excitation current data. In the magnification range below the magnification where the latter data matches the former data, the magnification-corresponding excitation current data read from the read-only memory corresponding to the specified magnification and the random access The condenser lens is controlled by the data obtained by addition or subtraction with the data read from the memory such that the brightness on the sample varies substantially proportionally to the magnification of the final image, the latter data being In a magnification range equal to or higher than the magnification that matches the former data, the condenser lens is controlled by the matched, added or subtracted data so that the brightness on the sample is maintained substantially constant, and the random access 1. A method for controlling brightness in an electron microscope, characterized in that data stored in a memory can be changed as a function of operating time by operating a brightness adjusting means.
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