コマフリー軸

coma-free axis

コマフリー軸合わせとは、対物レンズの寄生収差の一つである(軸上)コマ収差が0になる軸に電子線の入射方向を合わせることである。球面収差補正装置が搭載されていない電子顕微鏡では、対物レンズの軸ずれ等に伴う（軸上）コマ収差に対して、試料上方にある偏向系を用い、試料に対する電子線の入射方位を変えてコマフリー軸合わせを行うことが一般的である。この場合、コマフリー軸は、電圧軸に近い関係にある。一方、球面収差補正装置が搭載された場合では、球面収差補正装置に対する軸ずれが原因で発生する軸上コマ収差が補正の対象となり、対物レンズ下方（収差補正装置上方）にある偏向系を用いて（軸上コマ収差係数を零(nmオーダー)にすることにより）コマフリー軸合わせを行う。この場合、電圧軸合わせとは独立にコマフリー軸合わせを行うことができる。軸上コマ収差は、レンズそのものの性質に起因するザイデルの5収差の一つである(軸外)コマ収差とは別物である。実際にはアモルファスカーボンやアモルファスGe薄膜を用いて入射ビームを数10mrad以上傾けアジムス方向0°～360°の間で、4～16枚程度の写真を撮りディフラクトグラムタブローを作り、それらの図形がタブローの中心（傾斜0の位置）に対して中心対称になるように対物レンズ後方の収差補正装置に対する電子線の傾きを調整する。コマフリー軸合わせは高分解能像を撮るときに重要である。

"Coma-free axis" is an axis where the axial parasitic coma aberration of the objective lens becomes 0 (zero). Alignment of the coma-free axis means to align the incidence direction of the electron beam with the coma-free axis. The axial coma aberration is a parasitic aberration that is originated from mechanical disagreement between the axes of lenses. It should be noted that this aberration is different from the (off-axial) coma aberration among five Seidel aberrations, which is intrinsic to the lens. In the case of an electron microscope without a Cs corrector, the axial coma aberration due to the disagreement of the axis of the objective lens is corrected by the alignment coils above the specimen chamber. The coma-free axis is not so different from the accelerating voltage center. On the other hand, in the case of an electron microscope equipped with a Cs corrector, the axial coma aberration due to the disagreement of the axis of the Cs corrector is the matter of concern. A double-deflection coil system is provided for the alignment of the coma-free axis other than the alignment coil system for accelerating voltage center. The coefficient of the axial coma can be corrected to a value of a few nm. In actual alignment, using an amorphous carbon (C) thin foil or an amorphous germanium (Ge) thin film, the incident beam is tilted to more than some 10 mrads and 4 to 16 micrographs of the thin foil are taken at 0°to 360°in the azimuth directions to form a diffractogram tableau. Then, the tilt of the electron beam to the Cs corrector placed after the objective lens is adjusted so that a set of the tableau becomes centro-symmetric with respect to the center of the tableau (position at a tilt angle of 0°). This alignment is important when taking high-resolution images.