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PHASE-DIFFERENCE SCANNING TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE

Foreign code F170009264
File No. (S2016-0479-N0)
Posted date Oct 24, 2017
Country WIPO
International application number 2017JP012647
International publication number WO 2017170554
Date of international filing Mar 28, 2017
Date of international publication Oct 5, 2017
Priority data
  • P2016-068958 (Mar 30, 2016) JP
Title PHASE-DIFFERENCE SCANNING TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE
Abstract [Problem] To provide a phase-difference scanning transmission electron microscope that has excellent operatability and that is capable of imaging the phase change of a sample with desired contrast while minimizing the electron beam exposure of the sample.
[Solution] This phase-difference scanning transmission electron microscope is provided with: an electron gun 31; an irradiation optical system 32; a scan coil 33; a convergence optical system 34; an objective lens 35; and a bright field detector 36 that detects the intensity of an electron beam. A Fresnel zone plate 40 is arranged on the upstream side of a STEM focal plane such that the focus thereof is set on the STEM focal plane. Thus, electron beams including a reference wave and a main probe wave from the plate irradiate a sample object 50 placed between the convergence optical system 34 and the objective lens 35.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
Transmission electron microscope, observations of the structure of the nanometer-thin samples or the like has been widely used in, this is, the electron beam is irradiated to the sample, the electron beam transmitted through the sample, by magnifying and projecting onto a detector, an internal structure of the watermark technique to view the sample, the sample absorption of the electron beam inside the object reflecting a projection image is obtained and, for example, the following Patent Document 1 is already known.
In such a transmission electron microscope, in particular, with less absorption of the electron beam hardly undyed biological soft tissue contrast and so forth or a resin case, the sample passing through a phase of an electron beam is converted into contrast is observed, the so-called, the phase difference between the phase difference method or an electron microscope used in a scanning transmission electron microscopy. It should be noted that, in general, an electron beam emitted from the electron gun while scanning the sample is observed to be inspected, a so-called, a scanning transmission electron microscope apparatus is, for example, by the following Patent Document 2 is already known.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
電子銃と、
前記電子銃から放射された電子線を収束する収束光学系と、
前記収束光学系からの電子線を試料に対して水平方向に走査するように偏向するためのスキャニング手段と、
前記スキャニング手段で偏向された電子線を前記試料に照射する対物レンズと、
前記試料を透過した電子線の強度を検出する手段とを備えた走査透過電子顕微鏡装置において、
前記電子銃と前記対物レンズの間の、対物レンズ前方焦点面とは異なった位置に配置され、前記電子銃から放射された電子線を予め設定された比率の主プローブ波と参照波に変換するビームスプリッタを備え、前記主プローブ波と参照波は異なった焦点位置をもっている電子波であることを特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項2]
前記請求項1に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記ビームスプリッタにより変換される前記主プローブ波と前記参照波との比率は0.25以上4以下であることを特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項3]
前記請求項2に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記ビームスプリッタは、フレネル・ゾーン・プレートを含むことを特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項4]
前記請求項3に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記フレネル・ゾーン・プレートは、前記電子線を少なくとも2つのビームに分波し、その一方を通過させて前記主プローブ波とし、他方を前記参照波として収束、あるいは、発散し、かつ、当該フレネル・ゾーン・プレートは、前記収束する参照波の焦点を結ぶ位置、あるいは、発散する参照波がレンズ系により焦点を結ぶ位置が、前記対物レンズの前記電子銃側の焦点と一致するように配置されていることを特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項5]
前記請求項4に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記フレネル・ゾーン・プレートは、前記電子線の全体を分波するように配置されていることを特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項6]
前記請求項4に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記フレネル・ゾーン・プレートは、前記電子線の一部を分波するように配置されていることを特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項7]
前記請求項4に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記フレネル・ゾーン・プレートと前記対物レンズの間に、1つ以上のレンズを設け、当該レンズを、前記フレネル・ゾーン・プレートが結ぶ焦点位置を、前記対物レンズの前記電子銃側の焦点と一致するように移動もしくは転送する位置に配置したことを特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項8]
前記請求項4に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記フレネル・ゾーン・プレートは、通過する前記主ブローブ波と、発散させる前記参照波とに分波する機能を持ち、更に、前記発散する参照波を収束させる少なくとも1つのレンズを設け、当該レンズを、備える事により、前記参照波の収束点と前記対物レンズの前記電子銃側の焦点とを一致させる位置に配置したことを特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項9]
前記請求項3に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記フレネル・ゾーン・プレートは、窒化ケイ素、アモルファス炭素もしくはグラフェンを素材とする薄膜の上に、電子線を吸収するタングステン、白金、金、銀、銅、鉛、鉄、亜鉛、錫、モリブデン、チタン、ニッケル又はアルミニウム、若しくは、それらの合金を素材とする同心円状の少なくとも1本以上の輪帯より構成されている事を特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項10]
前記請求項3に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記フレネル・ゾーン・プレートは、電子線を吸収するタングステン、白金、金、銀、銅、鉛、鉄、亜鉛、錫、モリブデン、チタン、ニッケル又はアルミニウム、若しくは、それらの合金を素材とし、架橋部を備える同心円状の少なくとも1本以上の輪帯より構成される薄膜である事を特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項11]
前記請求項3に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記フレネル・ゾーン・プレートは、窒化ケイ素、アモルファス炭素もしくはグラフェンを素材とする薄膜の上に、電子線の位相をシフトする同心円状の少なくとも1本以上の輪帯状の溝より構成されている事を特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項12]
前記請求項9に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記フレネル・ゾーン・プレートは、更に、窒化ケイ素、アモルファス炭素もしくはグラフェンを素材とする薄膜の上に、電子線の位相をシフトする同心円状の少なくとも1本以上の輪帯状の溝より構成された吸収型フレネル・ゾーン・プレートを貼り合せた構成である事を特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
[請求項13]
前記請求項11に記載した走査透過電子顕微鏡装置において、前記フレネル・ゾーン・プレートは、更に、その上に、窒化ケイ素、アモルファス炭素もしくはグラフェンを素材とする薄膜の上に、電子線を吸収するタングステン、白金、金、銀、銅、鉛、鉄、亜鉛、錫、モリブデン、チタン、ニッケル又はアルミニウム、若しくは、それらの合金を素材とする同心円状の少なくとも1本以上の輪帯を形成することにより構成している事を特徴とする位相差走査透過電子顕微鏡装置。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • NATIONAL INSTITUTES OF NATURAL SCIENCES
  • Inventor
  • NAGATANI Yukinori
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG

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