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公開番号2025088768
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-11
出願番号2024208158
出願日2024-11-29
発明の名称可変有効焦点距離を有する透過型電子顕微鏡
出願人エフイーアイカンパニ,FEI COMPANY
代理人弁理士法人ITOH
主分類H01J 37/295 20060101AFI20250604BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】可変有効焦点距離を有する透過型電子顕微鏡(TEM)を提供する。
【解決手段】TEMは、第1のポート及び第2のポートの各々は、ビームの波面を操作するための波面操作デバイスを受容するように構成されている。第1のポート及び第2のポートの各々は、投影アセンブリ領域、第1のレンズ領域、及び第2のレンズ領域のうちの異なる領域内に位置する。コントローラは、第1のレンズ及び第2のレンズの励起を制御するように構成されている。第1のモードにおいて、コントローラは、第1のレンズ及び第2のレンズを制御して、回折パターンを第2の回折平面に向けるように構成されており、第2の回折平面は第1のポート平面と一致する。第2のモードにおいて、コントローラは、第1のレンズ及び第2のレンズを制御して、回折パターンを第3の回折平面に向けるように構成されており、第3の回折平面は第2のポート平面と一致する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）であって、
サンプルを保持するように構成されたサンプルホルダと、
前記サンプルホルダに向けて電子のビームを供給するように構成された電子源と、
前記サンプルホルダを出た後の前記電子のビームを受け取り、第１の回折平面に回折パターンを生成するように構成された一次レンズと、
前記一次レンズを出た後の前記電子のビームを受け取り、前記サンプルホルダ内に存在するサンプルの画像を形成するように構成された中間レンズアセンブリであって、第１のレンズ領域を占める第１のレンズと、第２のレンズ領域を占める第２のレンズと、を順に含む、中間レンズアセンブリと、
前記サンプルの前記画像を受け取るように構成された投影アセンブリであって、投影アセンブリ領域を占める、投影アセンブリと、
第１のポート平面内の第１のポート及び第２のポート平面内の第２のポートであって、前記第１のポート及び前記第２のポートの各々は、前記ビームの波面を操作するための波面操作デバイスを受容するように構成されており、
前記第１のポート及び前記第２のポートの各々は、前記投影アセンブリ領域、前記第１のレンズ領域、及び前記第２のレンズ領域のうちの異なる領域内に位置する、第１のポート及び第２のポートと、
前記第１のレンズ及び前記第２のレンズの励起を制御するように構成されたコントローラと、を含み、
第１のモードにおいて、前記コントローラは、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズを制御して、前記回折パターンを第２の回折平面に向けるように構成されており、前記第２の回折平面は前記第１のポート平面と一致し、
第２のモードにおいて、前記コントローラは、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズを制御して、前記回折パターンを第３の回折平面に向けるように構成されており、前記第３の回折平面は前記第２のポート平面と一致する、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記第１のポートに受容されるように構成され、かつ前記第２のポートに受容されるように構成された波面操作デバイスを含む、請求項１に記載のＴＥＭ。
【請求項３】
前記第１のポート及び前記第２のポートはそれぞれ、入口及び出口を備える、請求項１に記載のＴＥＭ。
【請求項４】
前記第１のポート及び前記第２のポートのうちの少なくとも１つは、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間にある、請求項１に記載のＴＥＭ。
【請求項５】
前記波面操作デバイスが、位相板などの位相操作デバイスを含む、請求項１に記載のＴＥＭ。
【請求項６】
前記位相板がレーザ位相板を含む、請求項５に記載のＴＥＭ。
【請求項７】
前記一次レンズが、前記サンプルホルダを磁場に入れるように構成されている、請求項１に記載のＴＥＭ。
【請求項８】
前記一次レンズと前記中間レンズアセンブリとの間に二次レンズを更に含み、前記二次レンズは、前記サンプルホルダを磁場に入れないように構成されている、請求項１に記載のＴＥＭ。
【請求項９】
前記第１のポートが前記第１のレンズ領域内に位置する、請求項１に記載のＴＥＭ。
【請求項１０】
前記第１のポートが、前記一次レンズと前記中間レンズアセンブリの前記第１のレンズとの間に位置する、請求項９に記載のＴＥＭ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、透過型電子顕微鏡法の分野に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
透過型電子顕微鏡（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＴＥＭ）では、電子源によって生成された電子のビームは、サンプルを照らす電子のビームに形成される。サンプルは非常に薄く、したがって、電子の一部は散乱されずにサンプルを通過し、また電子の一部はサンプルによって散乱される。散乱電子の一部はサンプル内で弾性的に散乱されるが、他の散乱電子は非弾性的に散乱され、散乱電子は、サンプルに入射する角度とは異なる角度でサンプルから出射する。蛍光板又はＣＣＤカメラなどの検出器上にサンプルを結像することによって、画像平面内の強度変化を記録することができる。強度変動は、顕微鏡内で散乱電子の一部が吸収されることに部分的に起因し、また散乱電子と非散乱電子との間の干渉に部分的に起因する。生体組織などの薄いローインピーダンス材料では、位相コントラストが支配的であり、このコントラストは主に、弾性散乱電子を伴う干渉プロセスによって引き起こされる。このような材料は、通常、位相物体と呼ばれる。
【０００３】
電子が互いに干渉することによって生じる画像のコントラストは、電子が散乱される角度及び適用される焦点ぼけの量に依存する。特定の空間周波数を有する物体特徴部は、特定の角度下でビームを散乱させ、散乱角度は空間周波数に比例する。正確に焦点が合った位相物体を結像するとき、コントラストは全ての空間周波数に対して０に近い。焦点ぼけを適用すると、低い空間周波数では、散乱角度は０に近く、コントラストは依然として０に近い。より高い空間周波数では、コントラストは、空間周波数に応じて、正のコントラストと負のコントラストとの間で変動する。このコントラスト変動は、いわゆるコントラスト伝達関数（ＣｏｎｔｒａｓｔＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ;ＣＴＦ）によって記述され、これは、正弦関数のように振動し、０の空間周波数に対して０で始まる。ＣＴＦは低い空間周波数に対して０に近いので、大きな構造は画像内でよく見えない。
【０００４】
１９４７年に、Ｂｏｅｒｓｃｈは、位相板を導入すると、低い空間周波数が最大値を示すＣＴＦがもたらされ、したがって、大きい構造がより良好に結像され得ることを説明しており、「ＵｅｂｅｒｄｉｅＫｏｎｔｒａｓｔｅｖｏｎＡｔｏｍｅｎｉｍＥｌｅｋｔｒｏｎｅｎｍｉｋｒｏｓｋｏｐ」，Ｈ．Ｂｏｅｒｓｃｈ，Ｚ．Ｎａｔｕｒｆｏｒｓｃｈｕｎｇ２Ａ（１９４７），ｐ．６１５－６３３を参照されたい。このような位相板は、ＴＥＭにうまく導入されている。
【０００５】
位相板は、サンプルを照らす平行ビームが、サンプルを通過した後に対物レンズによって集束される平面、いわゆる後焦点面に配置される構造である。この平面に回折パターンが形成される。全ての非散乱電子は一点に集束されるが、散乱電子は他の位置に到達する。位相板は、例えば散乱電子と非散乱電子との間のπ／２の位相シフトを引き起こし、それによって、ＣＴＦの正弦様の挙動を余弦様の挙動に変換する。
【０００６】
位相板はまた、この第１の回折平面と共役な平面に配置することもできる。そのような共役面では、回折パターンを係数Ｍによって拡大（縮小）させることができる。そのような平面は、対物レンズの焦点距離のＭ倍として定義される、いわゆる有効焦点距離ｆ
ｅｆｆ
を有する。そのような共役面内で位相板を使用して、位相板の配置のためのより多くの空間を作り出すこと、及びｆ
ｅｆｆ
の最適値を選択する際の自由度を有することは、有利であり得る。ｆ
ｅｆｆ
の大きな値は、通常、ＣＴＦの余弦様の挙動の開始（「カットオン周波数」）を改善する。
【０００７】
現在、ＣＷレーザに基づく位相板（レーザ位相板、ＬａｓｅｒＰｈａｓｅＰｌａｔｅ；ＬＰＰ）が、透過型電子顕微鏡内で使用するために調査されているが、電子ビーム付近のＬＰＰハードウェアのサイズ及びサンプル領域付近の繊細なレーザ光学素子の汚染リスクにより、対物レンズ領域内での使用が困難になっている。更に、ＬＰＰは、十分に低いカットオン周波数を有するために大きな値のｆ
ｅｆｆ
を必要とする。したがって、後焦点面に共役な平面にＬＰＰを配置することが魅力的である。
【０００８】
ＴＥＭ内での位相板の使用に加えて、画像補正器を組み込むことが知られており、画像補正器は、結像光学系の収差を補正し、それによってＴＥＭの画像品質を改善する。
【０００９】
例えば、補正システムは、ＴＥＭの対物レンズと投影システムとの間に配置され得る。補正システムは、レンズダブレットの形態の伝達システムを含み得、対物レンズの後焦点面を六極子レンズ上に結像する。次いで、上記六極子レンズは、レンズのダブレットによって別の六極子レンズ上に結像され、最後に、アダプタレンズを使用して、ＴＥＭの投影システムの入口に物体の画像を形成する。
【００１０】
通常、これらの従来技術の構成の共役回折平面のいずれかに対して達成可能であり得る拡大量に関して、柔軟性はほとんど又は全くない。顕微鏡設計は、１つの特定の倍率を達成するように調整される。
（【００１１】以降は省略されています）

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