電子顕微鏡
【課題】電子顕微鏡において、電子線の光軸調整を容易にし、高コントラストな暗視野像を容易に観察できるようにする。
【解決手段】電子源103からの電子線104を照射系レンズ105及び偏向コイル106,107を介して試料110に照射し、該試料110を透過した電子線を結像レンズ108を介して暗視野検出器111及び明視野検出器114で検出する電子顕微鏡において、電子線像を蛍光板112に形成し、この蛍光板112の電子線像をカメラ113で撮影し、このカメラ113の画像データから前記電子線の重心座標を求め、前記暗視野検出器111の中心と合わせるように、前記電子線又は前記暗視野検出器の位置を偏向コイル制御装置118又は暗視野検出器制御装置118を用いて制御することで、光軸調整を容易にし、高コントラストな暗視野像観察を実現する。
【解決手段】電子源103からの電子線104を照射系レンズ105及び偏向コイル106,107を介して試料110に照射し、該試料110を透過した電子線を結像レンズ108を介して暗視野検出器111及び明視野検出器114で検出する電子顕微鏡において、電子線像を蛍光板112に形成し、この蛍光板112の電子線像をカメラ113で撮影し、このカメラ113の画像データから前記電子線の重心座標を求め、前記暗視野検出器111の中心と合わせるように、前記電子線又は前記暗視野検出器の位置を偏向コイル制御装置118又は暗視野検出器制御装置118を用いて制御することで、光軸調整を容易にし、高コントラストな暗視野像観察を実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子顕微鏡に係り、特に高コントラストな暗視野像を得るための光軸調整機能を有する電子顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年の透過電子顕微鏡には走査像観察機能が備えられている。透過電子顕微鏡は、電子銃から発生し加速された電子線を照射系レンズと呼ばれる複数のコンデンサレンズにより平行なビームとし、試料に照射する。試料を通過した電子は、結像系レンズと呼ばれる複数のコンデンサレンズによって、テレビカメラの検出面上に試料像を投影し、観察を行う。
【0003】
透過電子顕微鏡に電子線の走査機能、および明視野像、暗視野像の検出器を備えたものが走査透過電子顕微鏡である。走査像を観察する場合、電子線は照射系レンズにより細く収束されて試料上を2次元的に走査され、試料から発生する2次電子や反射電子、もしくは透過した電子を検出し、検出信号を電子線走査に同期したディスプレイ装置に供給される。試料を透過した電子は、試料内部で回折し、発散角の大きい散乱電子と発散角の小さい透過電子に分類される。散乱電子の検出信号を像として出力したものを暗視野像、透過電子の検出信号を像として出力したものを明視野像と呼ぶ。
【0004】
暗視野検出器は環状の検出器となっており、その中心を通過した電子が明視野検出器で検出される。試料に照射する電子線の光軸により検出される走査像のコントラストに違いが生じる。例えば、電子線の光軸が中心から大きくずれていた場合、本来明視野像検出器で検出される透過電子が、暗視野像検出器に検出されてしまい、本来暗視野像から得ることができる情報が欠落してしまう。
【0005】
このように、暗視野検出と光軸との関係は重要であることから、例えば特許文献1では、電子線を試料上で傾斜させて走査した場合でも、試料を透過した電子線を偏向コイルで軌道補正し、電子線の光軸が暗視野検出器の環状の検出面の中心を通過させることで、高コントラストな暗視野像を得ることが提案されている。
【0006】
また、特許文献2には、インレンズ形対物レンズの内部に暗視野検出器を配置し、検出器を電子線の光軸に沿って移動させることによって、試料を透過した電子の散乱角を制御する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2006−302523号公報
【特許文献2】特開2004−214065号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
前記したように、暗視野検出と光軸との関係は高コントラストな暗視野像を得る上で重要な課題であり、これまでも種々な技術が提案されているが、何れも複雑ないし高度な操作等を必要としていた。
【0009】
そこで、本発明の目的は、暗視野像観察の際の光軸調整を容易にし、高コントラストな暗視野像を容易に得ることができる電子顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記目的を達成するため、本発明の特徴とするところは、電子源からの電子線を照射系レンズ及び偏向コイルを介して試料に照射し、該試料を透過した電子線を結像レンズを介して暗視野検出器及び明視野検出器で検出する電子顕微鏡において、電子線像を蛍光板に形成し、該蛍光板の電子線像を撮影する撮影装置と、該撮影装置の画像データから前記電子線の重心座標を求め、前記暗視野検出器の中心と合わせるように前記電子線又は前記暗視野検出器を移動する制御装置と、を備えることにある。
【0011】
その他の特徴は、以下述べる実施の形態で明らかにする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、検出器での調整が困難な電子線の光軸調整を容易に行うことができることから、高コントラストな暗視野像を容易に観察することが可能な電子顕微鏡を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施例に係る走査透過電子顕微鏡の主要な構成図である。
【図2】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図3】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図4】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図5】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図6】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図7】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図8】本発明の一実施例に係る光軸調整の操作画面図である。
【図9】本発明の一実施例に係るディスプレイ表示のメッセージ画面図である。
【図10】本発明の一実施例に係る光軸調整処理手順のフローチャートである。
【図11】本発明の他の実施例に係る光軸調整処理手順のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【0015】
図1は、本発明の一実施例に係る走査透過電子顕微鏡の主要な構成を示す構成図である。電子源103から試料110へ照射された電子線104は、試料110を透過してテレビカメラ115等の撮影装置で撮影されて画像処理装置122へ送られ、ディスプレイ等に表示される。電子源103は電子銃101と呼ばれる筐体内で設置され、電子銃101と電子顕微鏡本体の鏡体102とが接続されてから、内部が真空に保持される。電子源103には、タングステンフィラメント、ランタンヘキサボライトフィラメント、熱電子銃、電界放出電子銃、ショットキー電子源等各種あるが、本発明はいずれの電子源にも適用可能である。
【0016】
鏡体102には、電子線104を試料110へ集束させる照射系レンズ105、テレビカメラ115へ集束させる結像系レンズ108、試料110を固定する試料台109、電子線104を試料表面で走査する偏向コイル107、明視野像検出器114、暗視野像検出器111が内蔵されている。
【0017】
電子源103へは電子源制御装置116から加速電圧、フィラメント電圧、バイアス電圧が印加され、電子線104が発生する。照射系レンズ105や結像系レンズ108は、電磁レンズ制御装置117から電流が供給されてレンズ強度が変更される。走査像を得る場合は、電子線104が走査偏向コイル107で走査される。走査偏向コイル107は偏向コイル制御装置118から電流が供給されて電子線104を制御する。
【0018】
メモリ123に格納されたプログラムをプロセッサ124が実行することで、電子源103へ加速電圧を供給する電子源制御装置116への指令、電子線104を走査する偏向コイル制御装置118、電磁レンズ制御装置117への指令を与える。テレビカメラ115で撮影された画像信号は画像処理装置122へ送られ、メモリ123に保存される。
【0019】
透過電子顕微鏡では、蛍光板112の電子線像を作業者が目視観察することで、光軸調整が行われている。本実施例では、蛍光板112の電子線像をテレビカメラ113で撮影し、当該テレビカメラ113からの画像データを画像処理装置120で処理することで、前記蛍光板112に形成された電子線像の描画画像を作成する。この描画画像には、後述するように、電子線像および暗視野検出器の像も描画されており、メモリ123に記憶すると共に、ディスプレイ125に表示する。また、暗視野検出器111の検出面等もディスプレイ125に同時表示する。
【0020】
また、電子線104の光軸の調整の目的で、鏡体102の内部には、偏向コイル106が設けられる。また、電子線104を走査する目的で、走査偏向コイル107が設けられ、コイル制御装置118によって制御される。
【0021】
図2において、散乱電子を201、透過電子を202と表現する。試料110を透過した電子は、大きな散乱角を持った散乱電子201と、小さな散乱角を持った透過電子202に分けられる。散乱電子201は主に暗視野検出器111で検出され、透過電子202は主に明視野検出器114で検出される。暗視野検出器111は暗視野検出器制御装置119で光軸上に移動され、明視野検出器114は明視野検出器制御装置121で光軸上に移動され、検出した信号はメモリ123で処理され、ディスプレイ125に表示される。蛍光板112には透過電子202が中心に、散乱電子201がその周囲に配置され、図2に示すような画像で表示される。
【0022】
図3はディスプレイ125に表示される蛍光板112の形状を示した画面の例である。図2のような形状をした電子線104が蛍光板112に照射され、画像としてディスプレイ125に表示される。操作者は透過像をテレビカメラ115で取得するために光軸調整を行う場合、試料台109を光軸上からはずした状態にして、蛍光板112を光軸上に挿入して、テレビカメラ113に写される画像をディスプレイ125で見て、偏向コイル106の電流値を制御しながら電子線104を蛍光板112上に導き、さらに電子線4の重心を蛍光板112の中心に移動させる。
【0023】
操作者は走査透過像を暗視野検出器111および明視野検出器114で取得するために光軸調整を行う場合、試料台109および蛍光板112を光軸上に挿入して、テレビカメラ113に写される画像をディスプレイ125で見て、偏向コイル106の電流値を制御しながら、暗視野検出器111の中心と蛍光板112の中心が同一として、電子線104の重心を蛍光板112の中心に移動させる。
【0024】
暗視野検出器111の中心と蛍光板112の中心が同一でない場合でも、操作者はディスプレイ125を見て、描画検出面401の中心と電子線104の重心を同一となるようにすることで、高コントラストの走査透過像がディスプレイ125に表示可能となる。また、蛍光板112および明視野検出器114を光軸からはずし、暗視野検出器111を光軸上に挿入して、その中心を通過した電子線4をテレビカメラ115で撮影することでも、光軸調整が可能となる。
【0025】
メモリ123が電磁レンズ制御装置117に信号を送り、照射系レンズ105および結像系レンズ108の電流値を制御し、電子線104のスポット径を変更した場合、電子線104の光軸が移動するため、光軸調整を行う必要がある。操作者は電子線104のスポット径を変更する毎に光軸調整を行うが、各スポット径における偏向コイル制御装置118に送る電流値をメモリ123に記録しておくことで、電子線104のスポット変更毎の光軸調整を省くことができる。
【0026】
本実施例では、上記光軸調整を、操作者が手動で行う、およびメモリ123が自動で行うことができる透過電子顕微鏡を実現するために、図4に示すようなテレビカメラ113で撮影した画像に暗視野検出器111の検出面と一致する描画検出面401を描画した画面を使用する。この場合、上記光軸調整は、試料台109および蛍光板112を光軸上に挿入し、暗視野検出器111を光軸からはずした状態で行う。上記描画検出面401の中心に透過電子202を移動させる、もしくは散乱電子201を描画検出面401上に配置するように、メモリ123は偏向コイル制御装置118に信号を送り、電子線104を制御する。
【0027】
図5にその電子線制御の動作を示す。電子線501の重心を描画検出面401の中心付近に合わせる。また、メモリ123は暗視野検出器制御装置119に信号を送り、暗視野検出器111の検出面中心の位置を制御して、透過電子202の位置に移動することで、上記光軸調整が可能となる。
【0028】
図8は、上記動作を実行する際の操作画面の例である。Beam alignment801を選択すると、偏向コイル106を制御して上記光軸調整処理を行う。Spot move alignment802を選択すると、電子線104のスポット径を変更した場合の上記光軸調整を行う。Beam 803を選択すると、電子線104を制御対象とし、描画検出面401の中心付近に電子線104を制御する処理となる。Detector804を選択すると、暗視野検出器111を制御対象とし、電子線104の重心付近に、暗視野検出器111を制御する処理となる。
【0029】
また、Beam803およびDetector804を選択すると、暗視野検出器111を制御対象とし、電子線104の重心付近に、暗視野検出器111を制御した後、電子線104を制御対象とし、描画検出面401の中心付近に電子線104を制御する処理となる。暗視野検出器111を制御し、位置を変更した場合、描画検出面401を暗視野検出器111の位置に対応した位置に描画する。
【0030】
Auto805を選択すると、メモリ123がテレビカメラ113で撮影した画像データを使用して自動で光軸調整を行うAutoモードとなる。Manual806を選択すると、操作者がテレビカメラ113で撮影した画像をディスプレイ125で見ながら光軸調整を行うManualモードとなる。Adjust start807を選択することで、上記光軸調整が動作する。
【0031】
Manualモードの場合、図9のようなメッセージ901をディスプレイ125で表示し、操作指示をすることで、光軸調整に慣れていない操作者でも容易に光軸調整を行うことができる。
【0032】
以下、走査透過像撮影時の自動光軸調整処理について説明する。
図10はメモリ123が走査透過像撮影時の電子線104の光軸調整を自動で行う処理のフローチャートである。蛍光板112に電子線104が照射された状態で、テレビカメラ113で撮影した画像データをメモリ123に取り込み、ディスプレイ125に表示する(ステップ1001)。
【0033】
次に描画検出面401を画像データに追加することで、暗視野検出面を追加する(ステップ1002)。表示画像の電子線部分の重心座標を画像データより取得する(ステップ1003)。図8の光軸調整実行時の操作画面で選択された制御対象が電子線104の場合はステップ1005に移行し、暗視野検出器111の場合はステップ1006に移行する(ステップ1004)。
【0034】
ステップ1005において、メモリ123が偏向コイル制御装置118に信号を送り、電子線104を偏向コイル106で制御し、描画検出面401の中心に移動させて、動作を終了する。ステップ1006においては、メモリ123は暗視野検出器制御装置119に信号を送り、暗視野検出器111を制御し、暗視野検出器111の中心を電子線104の重心座標と同一となるようにして、動作を終了する。
【0035】
次に、電子線104のスポット径の変更に伴う光軸調整処理について説明する。図6の電子線601は、スポット径を変更した場合、電子線602の位置に移動する。電子線602の重心座標が蛍光板中心にない場合は、偏向コイル制御装置118が電子線602の制御を行い、蛍光板中心に移動させる。図7にその様子を示す。スポット変更に伴い蛍光板中心を外れた電子線702は、偏向コイル制御装置118に制御され、電子線701の位置すなわち蛍光板中心に移動する。尚、電子線601、602、701、702と電子線104は同意である。
【0036】
図11はメモリ123が電子線104のスポット変更時の光軸調整を自動で行う処理のフローチャートである。蛍光板112に電子線104が照射された状態で、テレビカメラ113で撮影した画像をメモリ123に取り込み、ディスプレイ125に表示する(ステップ1101)。
【0037】
ここで、電子線104が蛍光板中心にない場合は、ステップ1102にて電子線104を蛍光板中心に移動させる。メモリ123は電磁レンズ制御装置117に信号を送り、照射系レンズ105および結像系レンズ108にて電子線104のスポット径を変更する(ステップ1103)。
【0038】
スポット径を変更することで、電子線104の位置がずれるため(図6)、ずれた位置での電子線104の重心座標を画像データより取得する(ステップ1104)。ステップ1105にてメモリ123が偏向コイル制御装置118に信号を送り、電子線104を偏向コイル106で制御し、蛍光板中心に移動させる(図7)。その際に偏向コイル制御装置に送った電流値をメモリ123に記録する(ステップ1106)。
【0039】
そして、すべてのスポット径に対して行ったかどうか判定する(ステップ1107)。ステップ1107で、すべてのスポット径に対して処理を行った場合は動作を終了する。この処理を行った後で電子線104のスポット径を変更した場合、メモリから偏向コイル制御装置へ、各ステップに対応した補正データ値を送り、スポット径変更に伴う電子線104のずれを自動で補正し、ずれをなくすことができる。
【0040】
テレビカメラ113で撮影した画像データに描画検出面401を追加してディスプレイ125に表示する。蛍光板112に電子線104が照射された状態で、操作者はこの表示画像を見ながらスポット径を変更することにより、暗視野検出器111の検出面に効率的に散乱電子201を照射させ、高コントラストな暗視野像を観察することができる。
【符号の説明】
【0041】
101・・・電子銃、102・・・鏡体、103・・・電子源、104・・・電子線、105・・・照射系レンズ、106・・・偏向コイル、107・・・走査偏向コイル、108・・・結像系レンズ、109・・・試料台、110・・・試料、111・・・暗視野検出器、112・・・蛍光板、113・・テレビカメラ、114・・・明視野検出器、115・・・テレビカメラ、116・・・電子源制御装置、117・・・電磁レンズ制御装置、118・・・偏向コイル制御装置、119・・・暗視野検出器制御装置、120・・・画像処理装置、121・・・明視野検出器制御装置、122・・・画像処理装置、123・・・メモリ、124・・・プロセッサ、125・・・ディスプレイ
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子顕微鏡に係り、特に高コントラストな暗視野像を得るための光軸調整機能を有する電子顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年の透過電子顕微鏡には走査像観察機能が備えられている。透過電子顕微鏡は、電子銃から発生し加速された電子線を照射系レンズと呼ばれる複数のコンデンサレンズにより平行なビームとし、試料に照射する。試料を通過した電子は、結像系レンズと呼ばれる複数のコンデンサレンズによって、テレビカメラの検出面上に試料像を投影し、観察を行う。
【0003】
透過電子顕微鏡に電子線の走査機能、および明視野像、暗視野像の検出器を備えたものが走査透過電子顕微鏡である。走査像を観察する場合、電子線は照射系レンズにより細く収束されて試料上を2次元的に走査され、試料から発生する2次電子や反射電子、もしくは透過した電子を検出し、検出信号を電子線走査に同期したディスプレイ装置に供給される。試料を透過した電子は、試料内部で回折し、発散角の大きい散乱電子と発散角の小さい透過電子に分類される。散乱電子の検出信号を像として出力したものを暗視野像、透過電子の検出信号を像として出力したものを明視野像と呼ぶ。
【0004】
暗視野検出器は環状の検出器となっており、その中心を通過した電子が明視野検出器で検出される。試料に照射する電子線の光軸により検出される走査像のコントラストに違いが生じる。例えば、電子線の光軸が中心から大きくずれていた場合、本来明視野像検出器で検出される透過電子が、暗視野像検出器に検出されてしまい、本来暗視野像から得ることができる情報が欠落してしまう。
【0005】
このように、暗視野検出と光軸との関係は重要であることから、例えば特許文献1では、電子線を試料上で傾斜させて走査した場合でも、試料を透過した電子線を偏向コイルで軌道補正し、電子線の光軸が暗視野検出器の環状の検出面の中心を通過させることで、高コントラストな暗視野像を得ることが提案されている。
【0006】
また、特許文献2には、インレンズ形対物レンズの内部に暗視野検出器を配置し、検出器を電子線の光軸に沿って移動させることによって、試料を透過した電子の散乱角を制御する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2006−302523号公報
【特許文献2】特開2004−214065号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
前記したように、暗視野検出と光軸との関係は高コントラストな暗視野像を得る上で重要な課題であり、これまでも種々な技術が提案されているが、何れも複雑ないし高度な操作等を必要としていた。
【0009】
そこで、本発明の目的は、暗視野像観察の際の光軸調整を容易にし、高コントラストな暗視野像を容易に得ることができる電子顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記目的を達成するため、本発明の特徴とするところは、電子源からの電子線を照射系レンズ及び偏向コイルを介して試料に照射し、該試料を透過した電子線を結像レンズを介して暗視野検出器及び明視野検出器で検出する電子顕微鏡において、電子線像を蛍光板に形成し、該蛍光板の電子線像を撮影する撮影装置と、該撮影装置の画像データから前記電子線の重心座標を求め、前記暗視野検出器の中心と合わせるように前記電子線又は前記暗視野検出器を移動する制御装置と、を備えることにある。
【0011】
その他の特徴は、以下述べる実施の形態で明らかにする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、検出器での調整が困難な電子線の光軸調整を容易に行うことができることから、高コントラストな暗視野像を容易に観察することが可能な電子顕微鏡を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施例に係る走査透過電子顕微鏡の主要な構成図である。
【図2】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図3】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図4】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図5】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図6】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図7】ディスプレイへ表示される蛍光板の画像を示す画面図である。
【図8】本発明の一実施例に係る光軸調整の操作画面図である。
【図9】本発明の一実施例に係るディスプレイ表示のメッセージ画面図である。
【図10】本発明の一実施例に係る光軸調整処理手順のフローチャートである。
【図11】本発明の他の実施例に係る光軸調整処理手順のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【0015】
図1は、本発明の一実施例に係る走査透過電子顕微鏡の主要な構成を示す構成図である。電子源103から試料110へ照射された電子線104は、試料110を透過してテレビカメラ115等の撮影装置で撮影されて画像処理装置122へ送られ、ディスプレイ等に表示される。電子源103は電子銃101と呼ばれる筐体内で設置され、電子銃101と電子顕微鏡本体の鏡体102とが接続されてから、内部が真空に保持される。電子源103には、タングステンフィラメント、ランタンヘキサボライトフィラメント、熱電子銃、電界放出電子銃、ショットキー電子源等各種あるが、本発明はいずれの電子源にも適用可能である。
【0016】
鏡体102には、電子線104を試料110へ集束させる照射系レンズ105、テレビカメラ115へ集束させる結像系レンズ108、試料110を固定する試料台109、電子線104を試料表面で走査する偏向コイル107、明視野像検出器114、暗視野像検出器111が内蔵されている。
【0017】
電子源103へは電子源制御装置116から加速電圧、フィラメント電圧、バイアス電圧が印加され、電子線104が発生する。照射系レンズ105や結像系レンズ108は、電磁レンズ制御装置117から電流が供給されてレンズ強度が変更される。走査像を得る場合は、電子線104が走査偏向コイル107で走査される。走査偏向コイル107は偏向コイル制御装置118から電流が供給されて電子線104を制御する。
【0018】
メモリ123に格納されたプログラムをプロセッサ124が実行することで、電子源103へ加速電圧を供給する電子源制御装置116への指令、電子線104を走査する偏向コイル制御装置118、電磁レンズ制御装置117への指令を与える。テレビカメラ115で撮影された画像信号は画像処理装置122へ送られ、メモリ123に保存される。
【0019】
透過電子顕微鏡では、蛍光板112の電子線像を作業者が目視観察することで、光軸調整が行われている。本実施例では、蛍光板112の電子線像をテレビカメラ113で撮影し、当該テレビカメラ113からの画像データを画像処理装置120で処理することで、前記蛍光板112に形成された電子線像の描画画像を作成する。この描画画像には、後述するように、電子線像および暗視野検出器の像も描画されており、メモリ123に記憶すると共に、ディスプレイ125に表示する。また、暗視野検出器111の検出面等もディスプレイ125に同時表示する。
【0020】
また、電子線104の光軸の調整の目的で、鏡体102の内部には、偏向コイル106が設けられる。また、電子線104を走査する目的で、走査偏向コイル107が設けられ、コイル制御装置118によって制御される。
【0021】
図2において、散乱電子を201、透過電子を202と表現する。試料110を透過した電子は、大きな散乱角を持った散乱電子201と、小さな散乱角を持った透過電子202に分けられる。散乱電子201は主に暗視野検出器111で検出され、透過電子202は主に明視野検出器114で検出される。暗視野検出器111は暗視野検出器制御装置119で光軸上に移動され、明視野検出器114は明視野検出器制御装置121で光軸上に移動され、検出した信号はメモリ123で処理され、ディスプレイ125に表示される。蛍光板112には透過電子202が中心に、散乱電子201がその周囲に配置され、図2に示すような画像で表示される。
【0022】
図3はディスプレイ125に表示される蛍光板112の形状を示した画面の例である。図2のような形状をした電子線104が蛍光板112に照射され、画像としてディスプレイ125に表示される。操作者は透過像をテレビカメラ115で取得するために光軸調整を行う場合、試料台109を光軸上からはずした状態にして、蛍光板112を光軸上に挿入して、テレビカメラ113に写される画像をディスプレイ125で見て、偏向コイル106の電流値を制御しながら電子線104を蛍光板112上に導き、さらに電子線4の重心を蛍光板112の中心に移動させる。
【0023】
操作者は走査透過像を暗視野検出器111および明視野検出器114で取得するために光軸調整を行う場合、試料台109および蛍光板112を光軸上に挿入して、テレビカメラ113に写される画像をディスプレイ125で見て、偏向コイル106の電流値を制御しながら、暗視野検出器111の中心と蛍光板112の中心が同一として、電子線104の重心を蛍光板112の中心に移動させる。
【0024】
暗視野検出器111の中心と蛍光板112の中心が同一でない場合でも、操作者はディスプレイ125を見て、描画検出面401の中心と電子線104の重心を同一となるようにすることで、高コントラストの走査透過像がディスプレイ125に表示可能となる。また、蛍光板112および明視野検出器114を光軸からはずし、暗視野検出器111を光軸上に挿入して、その中心を通過した電子線4をテレビカメラ115で撮影することでも、光軸調整が可能となる。
【0025】
メモリ123が電磁レンズ制御装置117に信号を送り、照射系レンズ105および結像系レンズ108の電流値を制御し、電子線104のスポット径を変更した場合、電子線104の光軸が移動するため、光軸調整を行う必要がある。操作者は電子線104のスポット径を変更する毎に光軸調整を行うが、各スポット径における偏向コイル制御装置118に送る電流値をメモリ123に記録しておくことで、電子線104のスポット変更毎の光軸調整を省くことができる。
【0026】
本実施例では、上記光軸調整を、操作者が手動で行う、およびメモリ123が自動で行うことができる透過電子顕微鏡を実現するために、図4に示すようなテレビカメラ113で撮影した画像に暗視野検出器111の検出面と一致する描画検出面401を描画した画面を使用する。この場合、上記光軸調整は、試料台109および蛍光板112を光軸上に挿入し、暗視野検出器111を光軸からはずした状態で行う。上記描画検出面401の中心に透過電子202を移動させる、もしくは散乱電子201を描画検出面401上に配置するように、メモリ123は偏向コイル制御装置118に信号を送り、電子線104を制御する。
【0027】
図5にその電子線制御の動作を示す。電子線501の重心を描画検出面401の中心付近に合わせる。また、メモリ123は暗視野検出器制御装置119に信号を送り、暗視野検出器111の検出面中心の位置を制御して、透過電子202の位置に移動することで、上記光軸調整が可能となる。
【0028】
図8は、上記動作を実行する際の操作画面の例である。Beam alignment801を選択すると、偏向コイル106を制御して上記光軸調整処理を行う。Spot move alignment802を選択すると、電子線104のスポット径を変更した場合の上記光軸調整を行う。Beam 803を選択すると、電子線104を制御対象とし、描画検出面401の中心付近に電子線104を制御する処理となる。Detector804を選択すると、暗視野検出器111を制御対象とし、電子線104の重心付近に、暗視野検出器111を制御する処理となる。
【0029】
また、Beam803およびDetector804を選択すると、暗視野検出器111を制御対象とし、電子線104の重心付近に、暗視野検出器111を制御した後、電子線104を制御対象とし、描画検出面401の中心付近に電子線104を制御する処理となる。暗視野検出器111を制御し、位置を変更した場合、描画検出面401を暗視野検出器111の位置に対応した位置に描画する。
【0030】
Auto805を選択すると、メモリ123がテレビカメラ113で撮影した画像データを使用して自動で光軸調整を行うAutoモードとなる。Manual806を選択すると、操作者がテレビカメラ113で撮影した画像をディスプレイ125で見ながら光軸調整を行うManualモードとなる。Adjust start807を選択することで、上記光軸調整が動作する。
【0031】
Manualモードの場合、図9のようなメッセージ901をディスプレイ125で表示し、操作指示をすることで、光軸調整に慣れていない操作者でも容易に光軸調整を行うことができる。
【0032】
以下、走査透過像撮影時の自動光軸調整処理について説明する。
図10はメモリ123が走査透過像撮影時の電子線104の光軸調整を自動で行う処理のフローチャートである。蛍光板112に電子線104が照射された状態で、テレビカメラ113で撮影した画像データをメモリ123に取り込み、ディスプレイ125に表示する(ステップ1001)。
【0033】
次に描画検出面401を画像データに追加することで、暗視野検出面を追加する(ステップ1002)。表示画像の電子線部分の重心座標を画像データより取得する(ステップ1003)。図8の光軸調整実行時の操作画面で選択された制御対象が電子線104の場合はステップ1005に移行し、暗視野検出器111の場合はステップ1006に移行する(ステップ1004)。
【0034】
ステップ1005において、メモリ123が偏向コイル制御装置118に信号を送り、電子線104を偏向コイル106で制御し、描画検出面401の中心に移動させて、動作を終了する。ステップ1006においては、メモリ123は暗視野検出器制御装置119に信号を送り、暗視野検出器111を制御し、暗視野検出器111の中心を電子線104の重心座標と同一となるようにして、動作を終了する。
【0035】
次に、電子線104のスポット径の変更に伴う光軸調整処理について説明する。図6の電子線601は、スポット径を変更した場合、電子線602の位置に移動する。電子線602の重心座標が蛍光板中心にない場合は、偏向コイル制御装置118が電子線602の制御を行い、蛍光板中心に移動させる。図7にその様子を示す。スポット変更に伴い蛍光板中心を外れた電子線702は、偏向コイル制御装置118に制御され、電子線701の位置すなわち蛍光板中心に移動する。尚、電子線601、602、701、702と電子線104は同意である。
【0036】
図11はメモリ123が電子線104のスポット変更時の光軸調整を自動で行う処理のフローチャートである。蛍光板112に電子線104が照射された状態で、テレビカメラ113で撮影した画像をメモリ123に取り込み、ディスプレイ125に表示する(ステップ1101)。
【0037】
ここで、電子線104が蛍光板中心にない場合は、ステップ1102にて電子線104を蛍光板中心に移動させる。メモリ123は電磁レンズ制御装置117に信号を送り、照射系レンズ105および結像系レンズ108にて電子線104のスポット径を変更する(ステップ1103)。
【0038】
スポット径を変更することで、電子線104の位置がずれるため(図6)、ずれた位置での電子線104の重心座標を画像データより取得する(ステップ1104)。ステップ1105にてメモリ123が偏向コイル制御装置118に信号を送り、電子線104を偏向コイル106で制御し、蛍光板中心に移動させる(図7)。その際に偏向コイル制御装置に送った電流値をメモリ123に記録する(ステップ1106)。
【0039】
そして、すべてのスポット径に対して行ったかどうか判定する(ステップ1107)。ステップ1107で、すべてのスポット径に対して処理を行った場合は動作を終了する。この処理を行った後で電子線104のスポット径を変更した場合、メモリから偏向コイル制御装置へ、各ステップに対応した補正データ値を送り、スポット径変更に伴う電子線104のずれを自動で補正し、ずれをなくすことができる。
【0040】
テレビカメラ113で撮影した画像データに描画検出面401を追加してディスプレイ125に表示する。蛍光板112に電子線104が照射された状態で、操作者はこの表示画像を見ながらスポット径を変更することにより、暗視野検出器111の検出面に効率的に散乱電子201を照射させ、高コントラストな暗視野像を観察することができる。
【符号の説明】
【0041】
101・・・電子銃、102・・・鏡体、103・・・電子源、104・・・電子線、105・・・照射系レンズ、106・・・偏向コイル、107・・・走査偏向コイル、108・・・結像系レンズ、109・・・試料台、110・・・試料、111・・・暗視野検出器、112・・・蛍光板、113・・テレビカメラ、114・・・明視野検出器、115・・・テレビカメラ、116・・・電子源制御装置、117・・・電磁レンズ制御装置、118・・・偏向コイル制御装置、119・・・暗視野検出器制御装置、120・・・画像処理装置、121・・・明視野検出器制御装置、122・・・画像処理装置、123・・・メモリ、124・・・プロセッサ、125・・・ディスプレイ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子源からの電子線を照射系レンズ及び偏向コイルを介して試料に照射し、該試料を透過した電子線を結像レンズを介して暗視野検出器及び明視野検出器で検出する電子顕微鏡において、電子線像を蛍光板に形成し、該蛍光板の電子線像を撮影する撮影装置と、該撮影装置の画像データから前記電子線の重心座標を求め、前記暗視野検出器の中心と合わせるように前記電子線又は前記暗視野検出器を移動する制御装置と、を備えることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項2】
請求項1において、前記制御装置は、前記偏向コイルを制御する偏向コイル制御装置であって、前記暗視野検出器の中心と合わせるように前記電子線の重心を移動することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項3】
請求項1において、前記制御装置は、前記暗視野検出器の位置を制御する暗視野検出器制御装置であって、前記電子線の重心と合わせるように前記暗視野検出器の位置を移動することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項4】
請求項1において、前記撮影装置の画像データを用いて前記電子線及び前記暗視野検出器の描画画像を作成する画像処理装置を備え、前記制御装置は、前記電子線の重心座標と暗視野検出器の中心と合わせるように制御した後、前記電子線の重心を前記描画画像の中心と合わせるように制御することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項5】
請求項1において、前記電子線のスポット径を変更したとき、前記制御装置は、前記撮影装置の画像データから前記電子線の重心座標を求め、前記暗視野検出器の中心と合わせるように前記電子線の重心を移動することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項6】
請求項4において、前記電子線のスポット径を変更して前記電子線の位置がずれたとき、前記制御装置は、前記電子線の重心が前記描画画像の中心となるように前記偏向コイルを制御することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項7】
請求項1において、前記撮影装置の画像データを用いて前記電子線及び前記暗視野検出器の描画画像を作成する画像処理装置と、該画像処理装置からの描画画像を表示するディスプレイ装置とを備えることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項8】
請求項7において、前記ディスプレイ装置は、操作者に対して、光軸調整を行う際の操作方法を示すメッセージを表示することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項9】
請求項8において、前記メッセージは、光軸調整の種類の選択、光軸調整時の制御対象の選択、自動で行うか否かの選択を指示するメッセージを含むことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項1】
電子源からの電子線を照射系レンズ及び偏向コイルを介して試料に照射し、該試料を透過した電子線を結像レンズを介して暗視野検出器及び明視野検出器で検出する電子顕微鏡において、電子線像を蛍光板に形成し、該蛍光板の電子線像を撮影する撮影装置と、該撮影装置の画像データから前記電子線の重心座標を求め、前記暗視野検出器の中心と合わせるように前記電子線又は前記暗視野検出器を移動する制御装置と、を備えることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項2】
請求項1において、前記制御装置は、前記偏向コイルを制御する偏向コイル制御装置であって、前記暗視野検出器の中心と合わせるように前記電子線の重心を移動することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項3】
請求項1において、前記制御装置は、前記暗視野検出器の位置を制御する暗視野検出器制御装置であって、前記電子線の重心と合わせるように前記暗視野検出器の位置を移動することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項4】
請求項1において、前記撮影装置の画像データを用いて前記電子線及び前記暗視野検出器の描画画像を作成する画像処理装置を備え、前記制御装置は、前記電子線の重心座標と暗視野検出器の中心と合わせるように制御した後、前記電子線の重心を前記描画画像の中心と合わせるように制御することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項5】
請求項1において、前記電子線のスポット径を変更したとき、前記制御装置は、前記撮影装置の画像データから前記電子線の重心座標を求め、前記暗視野検出器の中心と合わせるように前記電子線の重心を移動することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項6】
請求項4において、前記電子線のスポット径を変更して前記電子線の位置がずれたとき、前記制御装置は、前記電子線の重心が前記描画画像の中心となるように前記偏向コイルを制御することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項7】
請求項1において、前記撮影装置の画像データを用いて前記電子線及び前記暗視野検出器の描画画像を作成する画像処理装置と、該画像処理装置からの描画画像を表示するディスプレイ装置とを備えることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項8】
請求項7において、前記ディスプレイ装置は、操作者に対して、光軸調整を行う際の操作方法を示すメッセージを表示することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項9】
請求項8において、前記メッセージは、光軸調整の種類の選択、光軸調整時の制御対象の選択、自動で行うか否かの選択を指示するメッセージを含むことを特徴とする電子顕微鏡。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2012−221678(P2012−221678A)
【公開日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−85299(P2011−85299)
【出願日】平成23年4月7日(2011.4.7)
【出願人】(501387839)株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年4月7日(2011.4.7)
【出願人】(501387839)株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Fターム(参考)】
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