粒子線鏡筒および粒子線鏡筒の製造方法
【目的】本発明は、発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で当該粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒に関し、粒子線鏡筒を金型によって作るので、量産できること、生産コストが低く、研削盤等によって精度を向上させ、従来の複数回の組立て誤差が無くなり、精度が上がるので、精密な粒子線鏡筒の各パーツの生産ができ、粒子線鏡筒を用いた高分解能用の顕微鏡は高分解能エネルギアナライザ等に適用ができる粒子線鏡筒を作成したり、粒子線鏡筒を透明な素材で作成し、利用者は粒子線ビームの走行状態などを直接に見ることを実現することを目的とする。
【構成】レンズを構成する軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割りして一体作成した半割りレンズと、一体作成した半割りレンズの２つを、軸に沿って接合して作成したレンズとを備える。
【構成】レンズを構成する軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割りして一体作成した半割りレンズと、一体作成した半割りレンズの２つを、軸に沿って接合して作成したレンズとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で当該粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒および粒子線鏡筒の製造方法に関するものである。
【０００２】
電子線やイオンなどの荷電粒子線に用いる粒子線鏡筒（以下「ＥＯＣ」という）は、主に、
（１）小学校から大学に至る教材用走査型電子顕微鏡（以下「ＳＥＭ）という）
（２）特に核燃料開発現場のホット・セル内で使用する使い捨てＳＥＭ
（３）航空機板金の疲労検査用ＳＥＭ（板金にＥＯＣを真空吸着して用いる）
（４）携帯用ＥＯＣ
（５）超高分解能ＥＯＣおよびMulti ＥＯＣ（多連装ＥＯＣ）
などの分野で用いられるものである。以下、荷電粒子線の例として、電子線を用いた静電型電子線鏡筒について詳細に説明する。
【背景技術】
【０００３】
従来、荷電粒子線である電子線を用いた走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のレンズ、偏向系などを含む鏡筒およびその電源の模式図を図６に示す。図６の静電レンズ１０３、１０６、その絞り１０４及び静電偏向器１０２，１０５について、そのパーツの切削製造と組上法による製造例を図７に示す。
【０００４】
図７の（ａ）はレンズ組立例を示す。図示のレンズ組立例において、z軸対称性を持つ３枚レンズ１１１より成り、上下２枚の電極をアース電位とし、中間電極に電圧を印加してレンズとする例を示す。中間電極は絶縁体１１２で電位的に浮かされて、上部電極−絶縁体−中間電極−絶縁体−下部電極という嵌め合い構造をもって、電極孔中心軸がｚ軸に合うよう、各パーツを切削し、組立ててレンズにする。更にこれをｚ軸と同芯になるように真空外筒１１３に取り付けて、レンズアセンブリとなる。
【０００５】
この場合、各パーツの切削誤差や、また多数の嵌め合い誤差があり、軸ｚに対するレンズの中心孔の誤差はある程度大きい（通常、数１０μm〜約１００μm）ものとなる。このため、高品位レンズを得る場合、各電極の同心度を数μm以下にまで調整しなければならない。
【０００６】
図７の（ｂ）は、レンズ絞り組立例を示す。図７の（ｂ）において、レンズに必要な絞り１１４は、絞りホルダ１１５に当該絞り１１４を固定して、これを真空外筒１１３にはめ合わせるが、上記電極の１枚の場合と同様に、組立て誤差も同様に発生する。
【０００７】
図７の（ｃ）は、偏向器の組立例を示す。図７の（ｃ）において、静電型の偏向器（偏向電極）１１６は対向電極を持つ偏向器であって、ｚ軸対称にある偏向器（偏向電極）１１６に電圧を印加して電子線を偏向させるもので、絶縁体１１７でこれを電圧的に浮かせるので、偏向器１１６は絶縁体１１７、更に両者をホルダ１１８に固定し、これを真空外筒１１３にはめ合わせる。偏向器１１６をｚ軸対称にすべきだが、組立て誤差は上記同様に大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の図７の（ａ）のレンズ１１１、（ｂ）の絞り１１４、（ｃ）の偏向器１１６を有する各アセンブリを真空シールを介して積み上げて電子線鏡筒を作成する場合、設計思想にもよるが、これらの要素を一つの真空外筒１１３の中に積み上げる形式もあるが、これら軸対称に置ける同心度の誤差は大きく、十分な性能をを達成し難いという問題があった。
【０００９】
また、上述した従来製造方法で各パーツの軸合わせを個々に行った場合には電子線鏡筒の単体の価格は大変高価となり、中クラスの乗用車から高級車の価格並みにもなってしまうという問題があった。
【００１０】
また、上述した従来のレンズ、絞り、偏向器などの同軸度測定による修正調整でも数μm、嵌め合いのみによる仕上がり誤差は最大100μm程度にもなってしまい、十分な性能が得られないという問題もあった。更に、ＳＥＭで電子ビームを数ｎｍレベルまで絞る場合、光学レンズと異なって、電子レンズの場合にはその特有の収差の関係でレンズ中心のみしか使用出来ないので、精度の悪いレンズでは収差や軸ずれを引き起こす問題も生じてしまうという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、これらの問題を解決するため、粒子線鏡筒を金型によって作るので、量産できること、生産コストが大変低い。また研削盤によって作成する場合、膨張係数の小さな材料（例えば低膨張ガラス）を用いて飛躍的に精度良く作れること（サブμm）が、従来方法と全く異なる、即ち、複数回の組立て誤差が無くなることで、精度が上がるので、精密な静電型鏡筒の各パーツの生産が可能となり、当該粒子線鏡筒を用いた高分解能用の顕微鏡は高分解能エネルギアナライザ等に適用できる粒子線鏡筒を作成するようにしている。
【００１２】
そのため、本発明は、発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒において、レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割りして一体作成した半割りレンズと、一体作成した半割りレンズの２つを軸に沿って接合して作成したレンズとを備えるようにしている。
【００１３】
また、レンズを構成する軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割り、および偏向器を構成する複数毎の軸対称偏向板からなる偏向電極を軸に沿って半割りして同時に両者を一体作成した半割りレンズおよび半割り偏向電極と、一体作成した半割りレンズおよび偏向電極の２つを軸に沿って接合して作成したレンズおよび偏向電極とを備えるようにしている。
【００１４】
これらの際に、一体成型した半割りレンズあるいは偏向電極あるいは両者を、研削して所望の精度に調整するようにしている。
【００１５】
また、レンズおよび偏向器のうちの一方あるいは両者について、軸に対向した部分を予め作成、および軸に対向した部分を除いた半割りしたレンズあるいは偏向器を一体作成した後に、予め作成したレンズあるいは偏向器の軸に対向した部分を挿入および半割りしたレンズあるいは偏向器の２つを軸に沿って接合してレンズあるいは偏向器を作成するようにしている。
【００１６】
また、レンズあるいは偏向器について非導電性の材料で一体生成した後、粒子線ビームが走行する軸に対向したレンズあるいは偏向器として使用する部分を導電性材料で導電性に形成するようにしている。
【００１７】
また、レンズとして、軸中心に孔を有する３枚の同軸円板とし、電圧を印加する同軸円板を絶縁して電圧を印加するようにしていている。
【００１８】
また、偏向器として、軸対称かつ偶数に分割した円筒状電極あるいは平行平板とし、電圧を印加する円筒状電極あるいは平行平板を絶縁して電圧を印加するようにしている。
【００１９】
また、レンズあるいは偏向器あるいは両者を一体成型する素材に透明の素材を用い、外部から粒子線ビームの走行状態が見えるようにしている。
【００２０】
また、レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を、軸に沿って半割りして一体作成した半割りレンズを作成するステップと、一体作成した半割りレンズの２つを、軸に沿って接合してレンズを生成するステップとを有する粒子線鏡筒の製造方法である。
【００２１】
また、レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割り、および偏向器を構成する複数毎の軸対称偏向板からなる偏向電極を軸に沿って半割りして同時に両者を一体作成した半割りレンズおよび半割り偏向電極を作成するステップと、一体作成した半割りレンズおよび偏向電極の２つを軸に沿って接合して作成したレンズおよび偏向電極を生成するステップとを有する粒子線鏡筒の製造方法である。
【００２２】
これらの際に、一体成型した半割りレンズあるいは偏向電極あるいは両者を、研削して所望の精度に調整する粒子線鏡筒の製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、粒子線鏡筒を金型によって作るので、量産できること、生産コストが大変低く、また研削盤によって所望の精度に作成（調整）することで、膨張係数の小さな材料を用いて飛躍的に精度良く作る（サブμm）ことが可能となり、従来の複数回の組立て誤差が無くなることで、精度が上がるので、精密な粒子線鏡筒の各パーツの生産が可能となり、当該粒子線鏡筒を用いた高分解能用の顕微鏡は高分解能エネルギアナライザ等に適用ができる粒子線鏡筒を作成することができる。
【００２４】
また、粒子線鏡筒を透明な素材で作成し、利用者は粒子線ビームの走行状態などを直接に見ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、レンズを構成する軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割り、および偏向器を構成する複数毎の軸対称偏向板からなる偏向電極を軸に沿って半割りして同時に両者を一体作成した半割りレンズおよび半割り偏向電極と、一体作成した半割りレンズおよび偏向電極の２つを軸に沿って接合して作成したレンズおよび偏向電極とを備える粒子線鏡筒を実現した。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の１実施例構造図を示す。以下の実施例では、プラスチックまたはガラスなどの半竹割円筒を金型による射出成型で作成、あるいは研削盤（砥石や砥粒による研削又は研磨）で半円柱から半竹割円筒を作成、あるいは射出成型で作成したものを研削盤で所望の精度が得られるように仕上げて半竹割円筒を作成する場合に、縦に割った竹筒を元の形に戻して粒子線鏡筒を作成する作成方法、即ち半竹割構造の２つの半円筒（図１の（ａ−１）と（ａ−２））を接着（図１の（ａ−３））することによって作成する方法ついて順次詳細に説明する。ここで、半円筒は真空容器に相当し、その中の節は静電レンズを構成する電極に対応するものである。また、粒子線鏡筒を構成するレンズ、偏向器、絞りなどは、目的によって、構成順序や個数が変わるので、例として、３枚の電極から構成されるレンズ（静電レンズ）、１つの絞り、１つの偏向器（２段偏向器）から電子線鏡筒が構成されている例に挙げ、以下順次詳細に説明する。
【００２７】
図１の（ａ）はレンズ（静電レンズ）の構造例を示す。
【００２８】
図１の（ａ−１），（ａ−２）は、レンズ（静電レンズ）の部分を軸に沿って半分に分割した粒子線鏡筒であって、静電レンズを構成する電極２，４、中間電極３の３枚のうちの半分から構成されるものである。図１の（ａ−１）と（ａ−２）の両者をそれぞれ合わせて接着すると、図１の（ａ−３）の粒子線鏡筒が完成する。そして、例えば上下２枚の電極２、４を０Ｖ（アース電位）とし、中間電極３に電圧を印加することで、３電極は静電レンズの機能を発揮する。このため。中間電極３は、周囲から電気的に絶縁し、かつ、外部から電圧を印加する必要がある。
【００２９】
図１の（ｂ）は、外部から中間電極３に電圧を印加するための絶縁体とシャフト等の例を示す。
【００３０】
図１の（ｂ−１）は図１の（ａ−１）の中間電極３の絶縁体６，７の例を示す。ここでは、図１の（ｂ−１）の絶縁体６，７の部分をマスクしてその他の表面全体を導電体の蒸着やプラズマ被覆で表面を導体で形成し、後にマスクを剥がして中間電極３を形成する。これにより、中間電極３は、周囲から電気的に絶縁体６，７で絶縁され、所望の電圧を印加することが可能となる。ここで、絶縁体６，７は電圧を印加する中間電極３を他より分離すると共に、当該中間電極３の部分は図中で太線で示したように表面に導体処理を施し、更に、研削盤で当該中間電極３がレンズとして性能が発揮できる必要とされる精度に研削する。研削は、中間電極３自体のサイズを若干小さく作成し、表面の形成する導体層の厚みを大きくとって、研削盤で当該導電層を研削して所望の精度を形成することにより、極めて高精度（サブミクロン）程度に形成することが可能となる。そして、後述する図１の（ｂ−２），（ｂ−３）で外部から当該中間電極３に電圧を引き込んで印加する。
【００３１】
尚、ここで、図１の（ａ−３）に示すように、図１の（ａ−１）と（ａ−２）との半割りした粒子線鏡筒を接着剤で張り合わせる際に、図１の（ａ−１）と（ａ−２）とが精密に軸対称に接着されるように、図示しないが、勘合部分を設けて当該部分を勘合させることで、極めて高精度に軸（光軸）対称に両者を張り合わせる（例えばサブミクロン程度の軸対象に張り合わせる）。
【００３２】
図１の（ｂ−２）は、図１の（ｂ−１）の絶縁体６，７で周囲から絶縁された中間電極３に、外部から電圧を引き込んで印加する例を示す。
【００３３】
図１の（ｂ−２）において、外筒１に設けた孔にシャフト（導体）１０は、接着嵌め込みで、中間電極３の給電端子とするためのものである。ここでは、外筒１に孔を開けてこれに導電性のシャフト１０を挿入して接着して中間電極３と接続させ、外筒１の外部に給電端子を設けた例を示す。
【００３４】
図１の（ｂ−３）は、図１の（ｂ−１）の絶縁体６，７で周囲から絶縁された中間電極３に、外部から電圧を引き込んで印加する他の例を示す。
【００３５】
図１の（ｂ−３）において、外筒１に設けた孔にスルーホール（孔の内部に導電性の被覆を設ける）１１を作成し、当該スルーホール１１を介して中間電極３に電圧を印加するものである。
【００３６】
以上によって、図１の（ａ−１），（ａ−２）の半割りした静電レンズ（３枚）を、図１の（ａ−３）に示すように相互に接着し、静電レンズを有する粒子線鏡筒を作成することが可能となる。この際、半割りした静電レンズの電極２，４、および中間電極３について絶縁する部分をマスクして導電性材料を全面に被覆した後にマスク部分を除去することで電圧印加可能な半割りした静電レンズを一体形成した後、２つを接着することで静電レンズを有する粒子線鏡筒を極めて高精度かつ簡易に作成することが可能となる。
【００３７】
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の構造作成について詳細に説明する。
【００３８】
図２は、本発明の作成フローチャートを示す。
【００３９】
図２において、Ｓ１は、レンズの原型作成する。これは、既述した図１の（ａ−１），（ａ−２）の３枚からなる静電レンズである電極２，４、中間電極３を有する、半割りの粒子線鏡筒（レンズの原型）を作成する。作成方法は、既述したように、金型成型、あるいは半円柱から研削盤で研削、あるいは金型成型した後に研削盤で研削し、半割りの粒子線鏡筒（図１の（ａ−１），（ａ−２））をそれぞれ作成する。
【００４０】
Ｓ２は、仕上げ加工する。これは、Ｓ１で作成されたレンズの原型、特に、レンズを構成する電極２，４、および中間電極３についてその光軸からのずれや真円度、平行度などが所定の精度となるように、図１の（ａ−１），（ａ−２）に示す半割りの粒子線鏡筒について、研削盤により仕上げ加工を行う。
【００４１】
Ｓ３は、絶縁体でマスクし、他の表面を導電処理する。これは、既述した図１の（ｂ−１）に示すように、絶縁すべき場所である部分に絶縁体を形成してマスクした後、全面を導電処理（例えば蒸着、プラズマ処理）を行った後、マスクを除去して図１の（ｂ−１）の絶縁体７又は６の部分を形成する。導電処理の材料は、通常、金などの金属、窒化リンなどの導電性、かつ非磁性物質を用いる。磁性材料が含まれると、粒子線ビームを当該含まれた磁性材料による磁性により非所望の方向に偏向されてしまい、軸が極めて悪いなどの弊害が生じるので、これを避けるためである。
【００４２】
Ｓ４は、マスクを除去する。これは、Ｓ３で絶縁する部分にマスクをしたので、これを除去し、既述した図１の（ｂ−１）の絶縁体７の部分を形成する。
【００４３】
Ｓ５は、表面導体を研磨して精度を上げる。これは、Ｓ３で導電性物質を図１の（ａ−１），（ａ−２）の電極２，４、中間電極３の表面に形成したので、当該表面導体を研削盤で研削して精度を上げ、当該静電レンズに要求される精度を確保する（静電レンズを構成する一体型の電極２，４、中間電極３の中心の孔の真円度、軸中心からのずれ、平行度などを所定の精度に高める（例えばサブミクロン程度に高める））。
【００４４】
Ｓ６は、半割を各々合わせて耐真空接着する。これは、Ｓ１からＳ５で作成した図１の（ａ−１），（ａ−２）の半割の粒子線鏡筒の図示外の勘合部分を勘合、かつのり代５に耐真空用の接着剤を塗布して両者を接着する。
【００４５】
また、Ｓ７は、Ｓ２で仕上げ加工した後の既述した図１の（ｂ−２），（ｂ−３）の電極を形成する孔の内面全面を導電処理する。これにより、図１の（ｂ−２），（ｂ−３）の外筒１の部分に設けた孔あるいはパターンの部分に導電処理が施されたこととなる。
【００４６】
Ｓ８は、絶縁体を形成する。これは、Ｓ７で図１の（ｂ−２），（ｂ−３）の外筒１の部分に設けた孔の内面に導電性処理を行ったので、その周囲に絶縁体を形成し、外筒１の外部から静電レンズの中間電極３などに電圧印加可能にする。そして、既述した図５に進む。
【００４７】
以上によって、既述した図１の（ａ−１），（ｂ−２）の半割りの粒子線鏡筒を作成し、マスクして全体を導電処理した後にマスクを除去して絶縁体部分を形成した後、精度が要求される部分（静電レンズの電極２，４、中間電極３の部分）を研削盤で研削して一体のままで所定の精度に仕上げ加工すると共に、中間電極３に電圧を印加する端子を形成し、半割りを接着して粒子線鏡筒を作成することにより、半割りの粒子線鏡筒で簡易に高精度を達成でき、かつ極めて簡易に粒子線鏡筒を作成することが可能となる。
【００４８】
図３は、本発明の他の実施例構造図を示す。図１が静電レンズを電極２，４、中間電極３が一体の半割り粒子線鏡筒を作成したのに対し、図３は、静電レンズの電極２，４、中間電極４を別に作成しておき、後に組み込み当該静電レンズの電極２，４、中間電極３の加工を容易かつ精度を向上させた構造の例を示す。
【００４９】
図３の（ａ−１）、（ａ−３）は半円筒の部分を示し、図３の（ａ−２）は静電レンズの電極２，４、および中間電極３を個別に作成した例を示す。図２の（ａ−１）と（ａ−３）の半円筒部分を作成し、次に、作成した電極２，４、中間電極３を両者の間に挿入しながら接着することにより、粒子線鏡筒を作成する。ここで、３枚の電極２，４、中間電極４は、図３の（ａ−１）の半円筒中の凹部２１に嵌め込み、図３の（ａ−３）の半円筒をこれに合わせて真空接着する。
【００５０】
図３の（ｂ）は、外部から中間電極３に電圧を印加するための絶縁体とシャフト等の例を示す。
【００５１】
図３の（ｂ−１）は図３の（ａ−２）の中間電極３を組み込んだときの絶縁体２４およびシャフト２５の例を示す。図示のように、中間電極３を組み込んだときに、シャフト２５で外筒の孔を通して外部に接続するように形成すると共に、中間電極３およびシャフト２５が他の部分と絶縁体２４で絶縁されるように形成する。絶縁体２４の形成方法は、既述したように、図３の（ｂ−１）の絶縁体２４の部分をマスクしてその他の表面全体を導電体の蒸着やプラズマ被覆で表面を導体で形成し、後にマスクを剥がして中間電極３を形成する。シャフト２５は、既述した図１の（ｂ−２）に示すように、外筒１に孔を開けてこれに導電性のシャフトを挿入して接着して中間電極３と接続させ、外筒１の外部に給電端子を設ける。
【００５２】
図３の（ｂ−２）は、図３の（ｂ−１）の絶縁体２４で周囲から絶縁された中間電極３に、外部から電圧を引き込んで印加する他の例を示す。電極２，４は、上述した図３の（ｂ−１）と同様にして形成する。
【００５３】
図３の（ｂ−２）において、外筒１の接合部分に導電性パターンを形成して中間電極３に接続し、外部から当該導電性パターンを介して電圧を印加する。
【００５４】
以上によって、図３の（ａ−１）と（ａ−３）の半割りした粒子線鏡筒に、図３の（ａ−２）の予め作成した静電レンズ（３枚）を組み込んで接着し、静電レンズを有する粒子線鏡筒を作成することが可能となる。半割りした粒子線鏡筒の静電レンズを取り付ける部分を一体成型して再仕上げして所望の精度にした後、静電レンズの電極２，４、および中間電極３を組み込むと共に両者を接着することで静電レンズを有する粒子線鏡筒を極めて高精度かつ簡易に作成することが可能となる。
【００５５】
図４は、本発明の偏向器例を示す。
【００５６】
図４の（ａ）は偏向器例を示し、図４の（ｂ）は外筒３３の例を示す。
【００５７】
図４の（ａ）において、偏向電極３１は、電子線を偏向するものであって、ここでは、半円筒状の２極の例を示す。偏向電極３１には、外筒３３に精度良好に組み込むための凸部３２が設けられている。
【００５８】
図４の（ｂ）において、外筒３３は、電子線鏡筒を構成する外筒であって、ここでは、図示のように、図４の（ａ）の偏向電極３１の凸部３２を勘合させて精度良好に組み込む、凹部３６が設けられている。更に、凹部３６に図４の（ａ）の偏向電極３１の凸部３２を勘合して組み込んだ状態で、外部から偏向用の電圧を印加するための絶縁体３４を当該組み込んだ偏向電極３１の両側に図示のように設け、他の部分と電気的に絶縁する。そして、図示外の既述したスルーホールなどで外筒３３の外部の端子と電気的に接続し、当該端子から偏向電極３１に所定の偏向電圧を印加する。
【００５９】
また、絞りについては、既述した図１、図３の静電レンズを構成する電極２，４、中間レンズ３などと同様にして、粒子線鏡筒の所定の部分に小さな所定穴を設けた絞り板（全面、導電性）を形成すればよい。
【００６０】
図５は、本発明の全体構造図例を示す。
【００６１】
図５の（ａ）、（ｂ）は半割りの粒子線鏡筒の例を示し、図５の（ｃ）は両者を接着した後の粒子線鏡筒の例を示す。図５の（ｃ）の電子線鏡筒の上部には、粒子線ビームである電子線ビームを放射する電子銃のうちのフィラメントが設けられ、下部には、試料を真空中に保持して任意場所に移動可能な試料室が設けらている。
【００６２】
また、粒子線鏡筒を透明な素材で作成することにより、図５の（ｃ）に示すように、シースルーで内部を操作者が見ることができる。
【００６３】
以上のように、上部の電子銃を構成するフィラメント、および下部の試料を任意場所に移動させる試料室を別個、本発明に係る粒子線鏡筒に連結（接合）することで、走査型電子顕微鏡などを構築することが可能となると共に、図５の（ｃ）に示すように、シースルーでその内部を観察でき、粒子線ビームの走行状態の観察も可能となる。
【００６４】
この際、電子線鏡筒内にガスを導入あるいは圧力を低下させることで、電子線ビームがこれらガスに衝突してその軌跡を操作者（学生など）に見やすくすることも可能となる。更に、電子線ビームの軌跡を見たい場所に蛍光物質などを塗布し、その軌跡を見やすくことが可能となる。
【００６５】
尚、図１から図５で説明した電子線鏡筒の内部は電子線ビームが大気中の分子にその走行がじゃまされないように、真空に保持する必要があり、図示しないが図示外の真空排気系により当該電子線鏡筒内の電子線ビームの走行経路の部分は真空排気される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、粒子線鏡筒を金型によって作るので、量産できること、生産コストが大変低く、また研削盤によって所望の精度に作成（調整）することで、膨張係数の小さな材料を用いて飛躍的に精度良く作る（サブμm）ことが可能となり、従来の複数回の組立て誤差が無くなることで、精度が上がるので、精密な粒子線鏡筒の各パーツの生産が可能となり、当該粒子線鏡筒を用いた高分解能用の顕微鏡は高分解能エネルギアナライザ等に適用ができる粒子線鏡筒を作成することができる、粒子線鏡筒および粒子線鏡筒の製造方法に関するものである。
【００６７】
また、粒子線鏡筒を透明な素材で作成し、利用者は粒子線ビームの走行状態などを直接に見ることが可能となる、粒子線鏡筒および粒子線鏡筒の製造方法に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の１実施例構造図である。
【図２】本発明の作成フローチャートである。
【図３】本発明の他の実施例構造図である。
【図４】本発明の偏向器例である。
【図５】本発明の全体構造図例である。
【図６】従来の説明図（その１）である。
【図７】従来の説明図（その２）である。
【符号の説明】
【００６９】
１、３３：外筒
２、４：電極
３：中間電極
５、３５：のり代
６、７、９、２４、３４：絶縁体
８：導電体
１０、２５：シャフト
１１、２６：スルーホール
２１、３６：凹部
２５：導電パターン
３２：凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で当該粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒および粒子線鏡筒の製造方法に関するものである。
【０００２】
電子線やイオンなどの荷電粒子線に用いる粒子線鏡筒（以下「ＥＯＣ」という）は、主に、
（１）小学校から大学に至る教材用走査型電子顕微鏡（以下「ＳＥＭ）という）
（２）特に核燃料開発現場のホット・セル内で使用する使い捨てＳＥＭ
（３）航空機板金の疲労検査用ＳＥＭ（板金にＥＯＣを真空吸着して用いる）
（４）携帯用ＥＯＣ
（５）超高分解能ＥＯＣおよびMulti ＥＯＣ（多連装ＥＯＣ）
などの分野で用いられるものである。以下、荷電粒子線の例として、電子線を用いた静電型電子線鏡筒について詳細に説明する。
【背景技術】
【０００３】
従来、荷電粒子線である電子線を用いた走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のレンズ、偏向系などを含む鏡筒およびその電源の模式図を図６に示す。図６の静電レンズ１０３、１０６、その絞り１０４及び静電偏向器１０２，１０５について、そのパーツの切削製造と組上法による製造例を図７に示す。
【０００４】
図７の（ａ）はレンズ組立例を示す。図示のレンズ組立例において、z軸対称性を持つ３枚レンズ１１１より成り、上下２枚の電極をアース電位とし、中間電極に電圧を印加してレンズとする例を示す。中間電極は絶縁体１１２で電位的に浮かされて、上部電極−絶縁体−中間電極−絶縁体−下部電極という嵌め合い構造をもって、電極孔中心軸がｚ軸に合うよう、各パーツを切削し、組立ててレンズにする。更にこれをｚ軸と同芯になるように真空外筒１１３に取り付けて、レンズアセンブリとなる。
【０００５】
この場合、各パーツの切削誤差や、また多数の嵌め合い誤差があり、軸ｚに対するレンズの中心孔の誤差はある程度大きい（通常、数１０μm〜約１００μm）ものとなる。このため、高品位レンズを得る場合、各電極の同心度を数μm以下にまで調整しなければならない。
【０００６】
図７の（ｂ）は、レンズ絞り組立例を示す。図７の（ｂ）において、レンズに必要な絞り１１４は、絞りホルダ１１５に当該絞り１１４を固定して、これを真空外筒１１３にはめ合わせるが、上記電極の１枚の場合と同様に、組立て誤差も同様に発生する。
【０００７】
図７の（ｃ）は、偏向器の組立例を示す。図７の（ｃ）において、静電型の偏向器（偏向電極）１１６は対向電極を持つ偏向器であって、ｚ軸対称にある偏向器（偏向電極）１１６に電圧を印加して電子線を偏向させるもので、絶縁体１１７でこれを電圧的に浮かせるので、偏向器１１６は絶縁体１１７、更に両者をホルダ１１８に固定し、これを真空外筒１１３にはめ合わせる。偏向器１１６をｚ軸対称にすべきだが、組立て誤差は上記同様に大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の図７の（ａ）のレンズ１１１、（ｂ）の絞り１１４、（ｃ）の偏向器１１６を有する各アセンブリを真空シールを介して積み上げて電子線鏡筒を作成する場合、設計思想にもよるが、これらの要素を一つの真空外筒１１３の中に積み上げる形式もあるが、これら軸対称に置ける同心度の誤差は大きく、十分な性能をを達成し難いという問題があった。
【０００９】
また、上述した従来製造方法で各パーツの軸合わせを個々に行った場合には電子線鏡筒の単体の価格は大変高価となり、中クラスの乗用車から高級車の価格並みにもなってしまうという問題があった。
【００１０】
また、上述した従来のレンズ、絞り、偏向器などの同軸度測定による修正調整でも数μm、嵌め合いのみによる仕上がり誤差は最大100μm程度にもなってしまい、十分な性能が得られないという問題もあった。更に、ＳＥＭで電子ビームを数ｎｍレベルまで絞る場合、光学レンズと異なって、電子レンズの場合にはその特有の収差の関係でレンズ中心のみしか使用出来ないので、精度の悪いレンズでは収差や軸ずれを引き起こす問題も生じてしまうという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、これらの問題を解決するため、粒子線鏡筒を金型によって作るので、量産できること、生産コストが大変低い。また研削盤によって作成する場合、膨張係数の小さな材料（例えば低膨張ガラス）を用いて飛躍的に精度良く作れること（サブμm）が、従来方法と全く異なる、即ち、複数回の組立て誤差が無くなることで、精度が上がるので、精密な静電型鏡筒の各パーツの生産が可能となり、当該粒子線鏡筒を用いた高分解能用の顕微鏡は高分解能エネルギアナライザ等に適用できる粒子線鏡筒を作成するようにしている。
【００１２】
そのため、本発明は、発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒において、レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割りして一体作成した半割りレンズと、一体作成した半割りレンズの２つを軸に沿って接合して作成したレンズとを備えるようにしている。
【００１３】
また、レンズを構成する軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割り、および偏向器を構成する複数毎の軸対称偏向板からなる偏向電極を軸に沿って半割りして同時に両者を一体作成した半割りレンズおよび半割り偏向電極と、一体作成した半割りレンズおよび偏向電極の２つを軸に沿って接合して作成したレンズおよび偏向電極とを備えるようにしている。
【００１４】
これらの際に、一体成型した半割りレンズあるいは偏向電極あるいは両者を、研削して所望の精度に調整するようにしている。
【００１５】
また、レンズおよび偏向器のうちの一方あるいは両者について、軸に対向した部分を予め作成、および軸に対向した部分を除いた半割りしたレンズあるいは偏向器を一体作成した後に、予め作成したレンズあるいは偏向器の軸に対向した部分を挿入および半割りしたレンズあるいは偏向器の２つを軸に沿って接合してレンズあるいは偏向器を作成するようにしている。
【００１６】
また、レンズあるいは偏向器について非導電性の材料で一体生成した後、粒子線ビームが走行する軸に対向したレンズあるいは偏向器として使用する部分を導電性材料で導電性に形成するようにしている。
【００１７】
また、レンズとして、軸中心に孔を有する３枚の同軸円板とし、電圧を印加する同軸円板を絶縁して電圧を印加するようにしていている。
【００１８】
また、偏向器として、軸対称かつ偶数に分割した円筒状電極あるいは平行平板とし、電圧を印加する円筒状電極あるいは平行平板を絶縁して電圧を印加するようにしている。
【００１９】
また、レンズあるいは偏向器あるいは両者を一体成型する素材に透明の素材を用い、外部から粒子線ビームの走行状態が見えるようにしている。
【００２０】
また、レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を、軸に沿って半割りして一体作成した半割りレンズを作成するステップと、一体作成した半割りレンズの２つを、軸に沿って接合してレンズを生成するステップとを有する粒子線鏡筒の製造方法である。
【００２１】
また、レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割り、および偏向器を構成する複数毎の軸対称偏向板からなる偏向電極を軸に沿って半割りして同時に両者を一体作成した半割りレンズおよび半割り偏向電極を作成するステップと、一体作成した半割りレンズおよび偏向電極の２つを軸に沿って接合して作成したレンズおよび偏向電極を生成するステップとを有する粒子線鏡筒の製造方法である。
【００２２】
これらの際に、一体成型した半割りレンズあるいは偏向電極あるいは両者を、研削して所望の精度に調整する粒子線鏡筒の製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、粒子線鏡筒を金型によって作るので、量産できること、生産コストが大変低く、また研削盤によって所望の精度に作成（調整）することで、膨張係数の小さな材料を用いて飛躍的に精度良く作る（サブμm）ことが可能となり、従来の複数回の組立て誤差が無くなることで、精度が上がるので、精密な粒子線鏡筒の各パーツの生産が可能となり、当該粒子線鏡筒を用いた高分解能用の顕微鏡は高分解能エネルギアナライザ等に適用ができる粒子線鏡筒を作成することができる。
【００２４】
また、粒子線鏡筒を透明な素材で作成し、利用者は粒子線ビームの走行状態などを直接に見ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、レンズを構成する軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割り、および偏向器を構成する複数毎の軸対称偏向板からなる偏向電極を軸に沿って半割りして同時に両者を一体作成した半割りレンズおよび半割り偏向電極と、一体作成した半割りレンズおよび偏向電極の２つを軸に沿って接合して作成したレンズおよび偏向電極とを備える粒子線鏡筒を実現した。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の１実施例構造図を示す。以下の実施例では、プラスチックまたはガラスなどの半竹割円筒を金型による射出成型で作成、あるいは研削盤（砥石や砥粒による研削又は研磨）で半円柱から半竹割円筒を作成、あるいは射出成型で作成したものを研削盤で所望の精度が得られるように仕上げて半竹割円筒を作成する場合に、縦に割った竹筒を元の形に戻して粒子線鏡筒を作成する作成方法、即ち半竹割構造の２つの半円筒（図１の（ａ−１）と（ａ−２））を接着（図１の（ａ−３））することによって作成する方法ついて順次詳細に説明する。ここで、半円筒は真空容器に相当し、その中の節は静電レンズを構成する電極に対応するものである。また、粒子線鏡筒を構成するレンズ、偏向器、絞りなどは、目的によって、構成順序や個数が変わるので、例として、３枚の電極から構成されるレンズ（静電レンズ）、１つの絞り、１つの偏向器（２段偏向器）から電子線鏡筒が構成されている例に挙げ、以下順次詳細に説明する。
【００２７】
図１の（ａ）はレンズ（静電レンズ）の構造例を示す。
【００２８】
図１の（ａ−１），（ａ−２）は、レンズ（静電レンズ）の部分を軸に沿って半分に分割した粒子線鏡筒であって、静電レンズを構成する電極２，４、中間電極３の３枚のうちの半分から構成されるものである。図１の（ａ−１）と（ａ−２）の両者をそれぞれ合わせて接着すると、図１の（ａ−３）の粒子線鏡筒が完成する。そして、例えば上下２枚の電極２、４を０Ｖ（アース電位）とし、中間電極３に電圧を印加することで、３電極は静電レンズの機能を発揮する。このため。中間電極３は、周囲から電気的に絶縁し、かつ、外部から電圧を印加する必要がある。
【００２９】
図１の（ｂ）は、外部から中間電極３に電圧を印加するための絶縁体とシャフト等の例を示す。
【００３０】
図１の（ｂ−１）は図１の（ａ−１）の中間電極３の絶縁体６，７の例を示す。ここでは、図１の（ｂ−１）の絶縁体６，７の部分をマスクしてその他の表面全体を導電体の蒸着やプラズマ被覆で表面を導体で形成し、後にマスクを剥がして中間電極３を形成する。これにより、中間電極３は、周囲から電気的に絶縁体６，７で絶縁され、所望の電圧を印加することが可能となる。ここで、絶縁体６，７は電圧を印加する中間電極３を他より分離すると共に、当該中間電極３の部分は図中で太線で示したように表面に導体処理を施し、更に、研削盤で当該中間電極３がレンズとして性能が発揮できる必要とされる精度に研削する。研削は、中間電極３自体のサイズを若干小さく作成し、表面の形成する導体層の厚みを大きくとって、研削盤で当該導電層を研削して所望の精度を形成することにより、極めて高精度（サブミクロン）程度に形成することが可能となる。そして、後述する図１の（ｂ−２），（ｂ−３）で外部から当該中間電極３に電圧を引き込んで印加する。
【００３１】
尚、ここで、図１の（ａ−３）に示すように、図１の（ａ−１）と（ａ−２）との半割りした粒子線鏡筒を接着剤で張り合わせる際に、図１の（ａ−１）と（ａ−２）とが精密に軸対称に接着されるように、図示しないが、勘合部分を設けて当該部分を勘合させることで、極めて高精度に軸（光軸）対称に両者を張り合わせる（例えばサブミクロン程度の軸対象に張り合わせる）。
【００３２】
図１の（ｂ−２）は、図１の（ｂ−１）の絶縁体６，７で周囲から絶縁された中間電極３に、外部から電圧を引き込んで印加する例を示す。
【００３３】
図１の（ｂ−２）において、外筒１に設けた孔にシャフト（導体）１０は、接着嵌め込みで、中間電極３の給電端子とするためのものである。ここでは、外筒１に孔を開けてこれに導電性のシャフト１０を挿入して接着して中間電極３と接続させ、外筒１の外部に給電端子を設けた例を示す。
【００３４】
図１の（ｂ−３）は、図１の（ｂ−１）の絶縁体６，７で周囲から絶縁された中間電極３に、外部から電圧を引き込んで印加する他の例を示す。
【００３５】
図１の（ｂ−３）において、外筒１に設けた孔にスルーホール（孔の内部に導電性の被覆を設ける）１１を作成し、当該スルーホール１１を介して中間電極３に電圧を印加するものである。
【００３６】
以上によって、図１の（ａ−１），（ａ−２）の半割りした静電レンズ（３枚）を、図１の（ａ−３）に示すように相互に接着し、静電レンズを有する粒子線鏡筒を作成することが可能となる。この際、半割りした静電レンズの電極２，４、および中間電極３について絶縁する部分をマスクして導電性材料を全面に被覆した後にマスク部分を除去することで電圧印加可能な半割りした静電レンズを一体形成した後、２つを接着することで静電レンズを有する粒子線鏡筒を極めて高精度かつ簡易に作成することが可能となる。
【００３７】
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の構造作成について詳細に説明する。
【００３８】
図２は、本発明の作成フローチャートを示す。
【００３９】
図２において、Ｓ１は、レンズの原型作成する。これは、既述した図１の（ａ−１），（ａ−２）の３枚からなる静電レンズである電極２，４、中間電極３を有する、半割りの粒子線鏡筒（レンズの原型）を作成する。作成方法は、既述したように、金型成型、あるいは半円柱から研削盤で研削、あるいは金型成型した後に研削盤で研削し、半割りの粒子線鏡筒（図１の（ａ−１），（ａ−２））をそれぞれ作成する。
【００４０】
Ｓ２は、仕上げ加工する。これは、Ｓ１で作成されたレンズの原型、特に、レンズを構成する電極２，４、および中間電極３についてその光軸からのずれや真円度、平行度などが所定の精度となるように、図１の（ａ−１），（ａ−２）に示す半割りの粒子線鏡筒について、研削盤により仕上げ加工を行う。
【００４１】
Ｓ３は、絶縁体でマスクし、他の表面を導電処理する。これは、既述した図１の（ｂ−１）に示すように、絶縁すべき場所である部分に絶縁体を形成してマスクした後、全面を導電処理（例えば蒸着、プラズマ処理）を行った後、マスクを除去して図１の（ｂ−１）の絶縁体７又は６の部分を形成する。導電処理の材料は、通常、金などの金属、窒化リンなどの導電性、かつ非磁性物質を用いる。磁性材料が含まれると、粒子線ビームを当該含まれた磁性材料による磁性により非所望の方向に偏向されてしまい、軸が極めて悪いなどの弊害が生じるので、これを避けるためである。
【００４２】
Ｓ４は、マスクを除去する。これは、Ｓ３で絶縁する部分にマスクをしたので、これを除去し、既述した図１の（ｂ−１）の絶縁体７の部分を形成する。
【００４３】
Ｓ５は、表面導体を研磨して精度を上げる。これは、Ｓ３で導電性物質を図１の（ａ−１），（ａ−２）の電極２，４、中間電極３の表面に形成したので、当該表面導体を研削盤で研削して精度を上げ、当該静電レンズに要求される精度を確保する（静電レンズを構成する一体型の電極２，４、中間電極３の中心の孔の真円度、軸中心からのずれ、平行度などを所定の精度に高める（例えばサブミクロン程度に高める））。
【００４４】
Ｓ６は、半割を各々合わせて耐真空接着する。これは、Ｓ１からＳ５で作成した図１の（ａ−１），（ａ−２）の半割の粒子線鏡筒の図示外の勘合部分を勘合、かつのり代５に耐真空用の接着剤を塗布して両者を接着する。
【００４５】
また、Ｓ７は、Ｓ２で仕上げ加工した後の既述した図１の（ｂ−２），（ｂ−３）の電極を形成する孔の内面全面を導電処理する。これにより、図１の（ｂ−２），（ｂ−３）の外筒１の部分に設けた孔あるいはパターンの部分に導電処理が施されたこととなる。
【００４６】
Ｓ８は、絶縁体を形成する。これは、Ｓ７で図１の（ｂ−２），（ｂ−３）の外筒１の部分に設けた孔の内面に導電性処理を行ったので、その周囲に絶縁体を形成し、外筒１の外部から静電レンズの中間電極３などに電圧印加可能にする。そして、既述した図５に進む。
【００４７】
以上によって、既述した図１の（ａ−１），（ｂ−２）の半割りの粒子線鏡筒を作成し、マスクして全体を導電処理した後にマスクを除去して絶縁体部分を形成した後、精度が要求される部分（静電レンズの電極２，４、中間電極３の部分）を研削盤で研削して一体のままで所定の精度に仕上げ加工すると共に、中間電極３に電圧を印加する端子を形成し、半割りを接着して粒子線鏡筒を作成することにより、半割りの粒子線鏡筒で簡易に高精度を達成でき、かつ極めて簡易に粒子線鏡筒を作成することが可能となる。
【００４８】
図３は、本発明の他の実施例構造図を示す。図１が静電レンズを電極２，４、中間電極３が一体の半割り粒子線鏡筒を作成したのに対し、図３は、静電レンズの電極２，４、中間電極４を別に作成しておき、後に組み込み当該静電レンズの電極２，４、中間電極３の加工を容易かつ精度を向上させた構造の例を示す。
【００４９】
図３の（ａ−１）、（ａ−３）は半円筒の部分を示し、図３の（ａ−２）は静電レンズの電極２，４、および中間電極３を個別に作成した例を示す。図２の（ａ−１）と（ａ−３）の半円筒部分を作成し、次に、作成した電極２，４、中間電極３を両者の間に挿入しながら接着することにより、粒子線鏡筒を作成する。ここで、３枚の電極２，４、中間電極４は、図３の（ａ−１）の半円筒中の凹部２１に嵌め込み、図３の（ａ−３）の半円筒をこれに合わせて真空接着する。
【００５０】
図３の（ｂ）は、外部から中間電極３に電圧を印加するための絶縁体とシャフト等の例を示す。
【００５１】
図３の（ｂ−１）は図３の（ａ−２）の中間電極３を組み込んだときの絶縁体２４およびシャフト２５の例を示す。図示のように、中間電極３を組み込んだときに、シャフト２５で外筒の孔を通して外部に接続するように形成すると共に、中間電極３およびシャフト２５が他の部分と絶縁体２４で絶縁されるように形成する。絶縁体２４の形成方法は、既述したように、図３の（ｂ−１）の絶縁体２４の部分をマスクしてその他の表面全体を導電体の蒸着やプラズマ被覆で表面を導体で形成し、後にマスクを剥がして中間電極３を形成する。シャフト２５は、既述した図１の（ｂ−２）に示すように、外筒１に孔を開けてこれに導電性のシャフトを挿入して接着して中間電極３と接続させ、外筒１の外部に給電端子を設ける。
【００５２】
図３の（ｂ−２）は、図３の（ｂ−１）の絶縁体２４で周囲から絶縁された中間電極３に、外部から電圧を引き込んで印加する他の例を示す。電極２，４は、上述した図３の（ｂ−１）と同様にして形成する。
【００５３】
図３の（ｂ−２）において、外筒１の接合部分に導電性パターンを形成して中間電極３に接続し、外部から当該導電性パターンを介して電圧を印加する。
【００５４】
以上によって、図３の（ａ−１）と（ａ−３）の半割りした粒子線鏡筒に、図３の（ａ−２）の予め作成した静電レンズ（３枚）を組み込んで接着し、静電レンズを有する粒子線鏡筒を作成することが可能となる。半割りした粒子線鏡筒の静電レンズを取り付ける部分を一体成型して再仕上げして所望の精度にした後、静電レンズの電極２，４、および中間電極３を組み込むと共に両者を接着することで静電レンズを有する粒子線鏡筒を極めて高精度かつ簡易に作成することが可能となる。
【００５５】
図４は、本発明の偏向器例を示す。
【００５６】
図４の（ａ）は偏向器例を示し、図４の（ｂ）は外筒３３の例を示す。
【００５７】
図４の（ａ）において、偏向電極３１は、電子線を偏向するものであって、ここでは、半円筒状の２極の例を示す。偏向電極３１には、外筒３３に精度良好に組み込むための凸部３２が設けられている。
【００５８】
図４の（ｂ）において、外筒３３は、電子線鏡筒を構成する外筒であって、ここでは、図示のように、図４の（ａ）の偏向電極３１の凸部３２を勘合させて精度良好に組み込む、凹部３６が設けられている。更に、凹部３６に図４の（ａ）の偏向電極３１の凸部３２を勘合して組み込んだ状態で、外部から偏向用の電圧を印加するための絶縁体３４を当該組み込んだ偏向電極３１の両側に図示のように設け、他の部分と電気的に絶縁する。そして、図示外の既述したスルーホールなどで外筒３３の外部の端子と電気的に接続し、当該端子から偏向電極３１に所定の偏向電圧を印加する。
【００５９】
また、絞りについては、既述した図１、図３の静電レンズを構成する電極２，４、中間レンズ３などと同様にして、粒子線鏡筒の所定の部分に小さな所定穴を設けた絞り板（全面、導電性）を形成すればよい。
【００６０】
図５は、本発明の全体構造図例を示す。
【００６１】
図５の（ａ）、（ｂ）は半割りの粒子線鏡筒の例を示し、図５の（ｃ）は両者を接着した後の粒子線鏡筒の例を示す。図５の（ｃ）の電子線鏡筒の上部には、粒子線ビームである電子線ビームを放射する電子銃のうちのフィラメントが設けられ、下部には、試料を真空中に保持して任意場所に移動可能な試料室が設けらている。
【００６２】
また、粒子線鏡筒を透明な素材で作成することにより、図５の（ｃ）に示すように、シースルーで内部を操作者が見ることができる。
【００６３】
以上のように、上部の電子銃を構成するフィラメント、および下部の試料を任意場所に移動させる試料室を別個、本発明に係る粒子線鏡筒に連結（接合）することで、走査型電子顕微鏡などを構築することが可能となると共に、図５の（ｃ）に示すように、シースルーでその内部を観察でき、粒子線ビームの走行状態の観察も可能となる。
【００６４】
この際、電子線鏡筒内にガスを導入あるいは圧力を低下させることで、電子線ビームがこれらガスに衝突してその軌跡を操作者（学生など）に見やすくすることも可能となる。更に、電子線ビームの軌跡を見たい場所に蛍光物質などを塗布し、その軌跡を見やすくことが可能となる。
【００６５】
尚、図１から図５で説明した電子線鏡筒の内部は電子線ビームが大気中の分子にその走行がじゃまされないように、真空に保持する必要があり、図示しないが図示外の真空排気系により当該電子線鏡筒内の電子線ビームの走行経路の部分は真空排気される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、粒子線鏡筒を金型によって作るので、量産できること、生産コストが大変低く、また研削盤によって所望の精度に作成（調整）することで、膨張係数の小さな材料を用いて飛躍的に精度良く作る（サブμm）ことが可能となり、従来の複数回の組立て誤差が無くなることで、精度が上がるので、精密な粒子線鏡筒の各パーツの生産が可能となり、当該粒子線鏡筒を用いた高分解能用の顕微鏡は高分解能エネルギアナライザ等に適用ができる粒子線鏡筒を作成することができる、粒子線鏡筒および粒子線鏡筒の製造方法に関するものである。
【００６７】
また、粒子線鏡筒を透明な素材で作成し、利用者は粒子線ビームの走行状態などを直接に見ることが可能となる、粒子線鏡筒および粒子線鏡筒の製造方法に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の１実施例構造図である。
【図２】本発明の作成フローチャートである。
【図３】本発明の他の実施例構造図である。
【図４】本発明の偏向器例である。
【図５】本発明の全体構造図例である。
【図６】従来の説明図（その１）である。
【図７】従来の説明図（その２）である。
【符号の説明】
【００６９】
１、３３：外筒
２、４：電極
３：中間電極
５、３５：のり代
６、７、９、２４、３４：絶縁体
８：導電体
１０、２５：シャフト
１１、２６：スルーホール
２１、３６：凹部
２５：導電パターン
３２：凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で当該粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒において、
前記レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を、前記軸に沿って半割りして一体作成した半割りレンズと、
前記一体作成した半割りレンズの２つを、前記軸に沿って接合して作成したレンズと
を備えたことを特徴とする粒子線鏡筒。
【請求項２】
発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で当該粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒において、
前記レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割りおよび前記偏向器を構成する複数毎の軸対称偏向板からなる偏向電極を軸に沿って半割りして同時に両者を一体作成した半割りレンズおよび半割り偏向電極と、
前記一体作成した半割りレンズおよび偏向電極の２つを、前記軸に沿って接合して作成したレンズおよび偏向電極と
を備えたことを特徴とする粒子線鏡筒。
【請求項３】
前記一体成型した半割りレンズあるいは偏向電極あるいは両者を、研削して所望の精度に調整することを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の粒子線鏡筒。
【請求項４】
前記レンズおよび偏向器のうちの一方あるいは両者について、前記軸に対向した部分を予め作成、および当該軸に対向した部分を除いた前記半割りしたレンズあるいは偏向器を一体作成した後に、当該予め作成したレンズあるいは偏向器の軸に対向した部分を挿入および当該半割りしたレンズあるいは偏向器の２つを、前記軸に沿って接合してレンズあるいは偏向器を作成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の粒子鏡筒。
【請求項５】
前記レンズあるいは偏向器について非導電性の材料で一体生成した後、前記粒子線ビームが走行する軸に対向した当該レンズあるいは偏向器として使用する部分を導電性材料で導電性に形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の粒子線鏡筒。
【請求項６】
前記レンズとして、軸中心に孔を有する３枚の同軸円板とし、電圧を印加する同軸円板を絶縁して電圧を印加することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の粒子線鏡筒。
【請求項７】
前記偏向器として、軸対称かつ偶数に分割した円筒状電極あるいは平行平板とし、電圧を印加する円筒状電極あるいは平行平板を絶縁して電圧を印加することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の粒子線鏡筒。
【請求項８】
前記レンズあるいは偏向器あるいは両者を一体成型する素材に透明の素材を用い、外部から粒子線ビームの走行状態が見えるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の粒子線鏡筒。
【請求項９】
発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で当該粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒の製造方法において、
前記レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を、軸に沿って半割りして一体作成した半割りレンズを作成するステップと、
前記一体作成した半割りレンズの２つを、前記軸に沿って接合してレンズを生成するステップと
を有する粒子線鏡筒の製造方法。
【請求項１０】
発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で当該粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒の製造方法において、
前記レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割りおよび前記偏向器を構成する複数毎の軸対称偏向板からなる偏向電極を軸に沿って半割りして同時に両者を一体作成した半割りレンズおよび半割り偏向電極を作成するステップと、
前記一体作成した半割りレンズおよび偏向電極の２つを、前記軸に沿って接合して作成したレンズおよび偏向電極を生成するステップと
を有する粒子線鏡筒の製造方法。
【請求項１１】
前記一体成型した半割りレンズあるいは偏向電極あるいは両者を、研削して所望の精度に調整することを特徴とする請求項９あるいは請求項１０に記載の粒子線鏡筒の製造方法。
【請求項１】
発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で当該粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒において、
前記レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を、前記軸に沿って半割りして一体作成した半割りレンズと、
前記一体作成した半割りレンズの２つを、前記軸に沿って接合して作成したレンズと
を備えたことを特徴とする粒子線鏡筒。
【請求項２】
発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で当該粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒において、
前記レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割りおよび前記偏向器を構成する複数毎の軸対称偏向板からなる偏向電極を軸に沿って半割りして同時に両者を一体作成した半割りレンズおよび半割り偏向電極と、
前記一体作成した半割りレンズおよび偏向電極の２つを、前記軸に沿って接合して作成したレンズおよび偏向電極と
を備えたことを特徴とする粒子線鏡筒。
【請求項３】
前記一体成型した半割りレンズあるいは偏向電極あるいは両者を、研削して所望の精度に調整することを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の粒子線鏡筒。
【請求項４】
前記レンズおよび偏向器のうちの一方あるいは両者について、前記軸に対向した部分を予め作成、および当該軸に対向した部分を除いた前記半割りしたレンズあるいは偏向器を一体作成した後に、当該予め作成したレンズあるいは偏向器の軸に対向した部分を挿入および当該半割りしたレンズあるいは偏向器の２つを、前記軸に沿って接合してレンズあるいは偏向器を作成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の粒子鏡筒。
【請求項５】
前記レンズあるいは偏向器について非導電性の材料で一体生成した後、前記粒子線ビームが走行する軸に対向した当該レンズあるいは偏向器として使用する部分を導電性材料で導電性に形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の粒子線鏡筒。
【請求項６】
前記レンズとして、軸中心に孔を有する３枚の同軸円板とし、電圧を印加する同軸円板を絶縁して電圧を印加することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の粒子線鏡筒。
【請求項７】
前記偏向器として、軸対称かつ偶数に分割した円筒状電極あるいは平行平板とし、電圧を印加する円筒状電極あるいは平行平板を絶縁して電圧を印加することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の粒子線鏡筒。
【請求項８】
前記レンズあるいは偏向器あるいは両者を一体成型する素材に透明の素材を用い、外部から粒子線ビームの走行状態が見えるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の粒子線鏡筒。
【請求項９】
発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で当該粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒の製造方法において、
前記レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を、軸に沿って半割りして一体作成した半割りレンズを作成するステップと、
前記一体作成した半割りレンズの２つを、前記軸に沿って接合してレンズを生成するステップと
を有する粒子線鏡筒の製造方法。
【請求項１０】
発生された粒子線ビームをレンズにより集束して細く絞って試料上に照射した状態で当該粒子線ビームを偏向器により偏向して平面走査する粒子線鏡筒の製造方法において、
前記レンズを構成する、軸中心に孔を有する複数毎の同軸円板からなるレンズ電極を軸に沿って半割りおよび前記偏向器を構成する複数毎の軸対称偏向板からなる偏向電極を軸に沿って半割りして同時に両者を一体作成した半割りレンズおよび半割り偏向電極を作成するステップと、
前記一体作成した半割りレンズおよび偏向電極の２つを、前記軸に沿って接合して作成したレンズおよび偏向電極を生成するステップと
を有する粒子線鏡筒の製造方法。
【請求項１１】
前記一体成型した半割りレンズあるいは偏向電極あるいは両者を、研削して所望の精度に調整することを特徴とする請求項９あるいは請求項１０に記載の粒子線鏡筒の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１５７３６９（Ｐ２０１０−１５７３６９Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３３４９１（Ｐ２００８−３３３４９１）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（５９２１９１１９５）株式会社アプコ (9)
【出願人】（５９０００２６６６）新日本電工株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（５９２１９１１９５）株式会社アプコ (9)
【出願人】（５９０００２６６６）新日本電工株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
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