(57)【要約】【課題】  分割検出器を用いなくても任意の磁化方向の磁化分布像を得る。【解決手段】  試料上の各観察点において、電子回折図形ＤｘｙがＣＣＤカメラで撮像される。取得した電子回折図形Ｄｘｙ毎に次の処理が行われて、１つの電子回折図形Ｄｘｙに対して１つの磁化分布像データＭｘｙが求められる。まず、電子回折図形上の所定範囲の像が、複数の部分像Ｓ１〜Ｓ３２に分割される。次に、部分像Ｓ１〜Ｓ３２毎に画像強度信号が求められる。そして、磁化方向として例えばｙ方向が指定されると、直線Ｌ１より左側に存在する部分像Ｓ１７〜Ｓ３２のトータル画像強度信号と、直線Ｌ１より右側に存在する部分像Ｓ１〜Ｓ１６のトータル画像強度信号の差がとられ、その観察点における磁化分布像データＭｘｙが求められる。磁化分布像は、電子回折図形Ｄｘｙ毎に求められた磁化分布像データＭｘｙに基づいて得られる。【選択図】  図３
2010113972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集束した電子線を試料上の観察点Ｐｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）に順に照射する機能を備えた走査透過電子顕微鏡において、
前記電子線照射によって試料後段に形成される電子回折図形を、前記観察点Ｐｘｙ毎に撮像する２次元検出器と、
前記２次元検出器で撮像された電子回折図形Ｄｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）を記憶するメモリと、
前記試料の磁化分布像を表示手段上に表示させる場合に、どの磁化方向の磁化分布像を表示させるかを指定するための指定手段と、
前記メモリに記憶された電子回折図形Ｄｘｙ毎に以下の（ａ）〜（ｈ）の処理を行って、電子回折図形Ｄｘｙに対して磁化分布像データＭｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）を求める磁化分布像データ取得手段と、
（ａ）電子回折図形上の所定範囲の像を、その像の中心を通る複数の直線で部分像Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｔに等分割する
（ｂ）部分像Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｔ毎に、その部分像を構成する各画素の強度信号に基づいて１つの画像強度信号を求める
（ｃ）前記指定手段からの入力信号に基づき、前記複数の直線の中から１つの直線ｋを選択する
（ｄ）選択した前記直線ｋを境界として、直線ｋの一方の側に存在する複数の前記部分像を特定する
（ｅ）前記直線ｋの他方の側に存在する複数の前記部分像を特定する
（ｆ）前記（ｄ）で特定した複数の部分像のトータル画像強度信号ＩＡを、前記（ｂ）で求めた画像強度信号に基づいて求める
（ｇ）前記（ｅ）で特定した複数の部分像のトータル画像強度信号ＩＢを、前記（ｂ）で求めた画像強度信号に基づいて求める
（ｈ）前記トータル画像強度信号ＩＡと前記トータル画像強度信号ＩＢに基づいて前記磁化分布像データＭｘｙを求める
電子回折図形Ｄｘｙ毎に求められた前記磁化分布像データＭｘｙに基づいて磁化分布像を前記表示手段上に表示させる表示制御手段
を備えたことを特徴とする走査透過電子顕微鏡。
【請求項２】
前記指定手段において、磁化方向が異なる磁化分布像を順に表示させることが指定された場合、
前記磁化分布像データ取得手段は、前記複数の直線の中から１つの直線ｋを順に選択して、その選択毎に前記磁化分布像データＭｘｙを求め、
前記表示制御手段は、前記直線ｋの選択毎に求められた前記磁化分布像データＭｘｙに基づき、磁化方向が異なる磁化分布像を前記表示手段上に順に表示させる
ことを特徴とする請求項１記載の走査透過電子顕微鏡。
【請求項３】
前記表示制御手段は、前記磁化分布像と共に、その磁化方向を示すマーカを前記表示手段上に表示させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の走査透過電子顕微鏡。
【請求項４】
集束した電子線を試料上の観察点Ｐｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）に順に照射する機能を備えた走査透過電子顕微鏡において、
前記電子線照射によって試料後段に形成される電子回折図形を、前記観察点Ｐｘｙ毎に撮像する２次元検出器と、
前記２次元検出器で撮像された電子回折図形Ｄｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）を記憶するメモリと、
前記試料の電場分布像を表示手段上に表示させる場合に、どの電場方向の電場分布像を表示させるかを指定するための指定手段と、
前記メモリに記憶された電子回折図形Ｄｘｙ毎に以下の（ａ）〜（ｈ）の処理を行って、電子回折図形Ｄｘｙに対して電場分布像データＥｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）を求める電場分布像データ取得手段と、
（ａ）電子回折図形上の所定範囲の像を、その像の中心を通る複数の直線で部分像Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｔに等分割する
（ｂ）部分像Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｔ毎に、その部分像を構成する各画素の強度信号に基づいて１つの画像強度信号を求める
（ｃ）前記指定手段からの入力信号に基づき、前記複数の直線の中から１つの直線ｋを選択する
（ｄ）選択した前記直線ｋを境界として、直線ｋの一方の側に存在する複数の前記部分像を特定する
（ｅ）前記直線ｋの他方の側に存在する複数の前記部分像を特定する
（ｆ）前記（ｄ）で特定した複数の部分像のトータル画像強度信号ＩＡを、前記（ｂ）で求めた画像強度信号に基づいて求める
（ｇ）前記（ｅ）で特定した複数の部分像のトータル画像強度信号ＩＢを、前記（ｂ）で求めた画像強度信号に基づいて求める
（ｈ）前記トータル画像強度信号ＩＡと前記トータル画像強度信号ＩＢに基づいて前記電場分布像データＥｘｙを求める
電子回折図形Ｄｘｙ毎に求められた前記電場分布像データＥｘｙに基づいて電場分布像を前記表示手段上に表示させる表示制御手段
を備えたことを特徴とする走査透過電子顕微鏡。
【請求項５】
前記指定手段において、電場方向が異なる電場分布像を順に表示させることが指定された場合、
前記電場分布像データ取得手段は、前記複数の直線の中から１つの直線ｋを順に選択して、その選択毎に前記電場分布像データＥｘｙを求め、
前記表示制御手段は、前記直線ｋの選択毎に求められた前記電場分布像データＥｘｙに基づき、電場方向が異なる電場分布像を前記表示手段上に順に表示させる
ことを特徴とする請求項４記載の走査透過電子顕微鏡。
【請求項６】
前記表示制御手段は、前記電場分布像と共に、その電場方向を示すマーカを前記表示手段上に表示させる
ことを特徴とする請求項４または請求項５記載の走査透過電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の磁化状態や電場状態を解析するのに使用される走査透過電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性体試料の磁化状態を解析する方法として、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いたＤＰＣ（Differential Phase Contrast）法がある。このＤＰＣ法による磁性体試料の磁化分布像観察においては、細く集束された電子線を試料上の観察点に順次照射し、４分割または多分割された検出素子からなる分割検出器で電子回折図形を前記観察点毎に検出し、各検出素子の出力信号を演算処理して画像データを得、得られた観察点毎の画像データを表示手段に供給して磁性体試料の磁化分布像を得ている。このようなＤＰＣ法について記載した特許文献として、特公平６−２４１０９号公報（特許文献１）がある。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−２４１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように従来においては、磁性体試料の磁化分布像を得るために、特殊な４分割等の分割検出器が別途必要となる。このような分割検出器は高価であり、また、それを配置するためのスペースを余計に設けなければならない。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みて成されたもので、その目的は、分割検出器を用いなくても任意の磁化方向の磁化分布像を得ることができる走査透過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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の走査透過電子顕微鏡は、集束した電子線を試料上の観察点Ｐｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）に順に照射する機能を備えた走査透過電子顕微鏡において、前記電子線照射によって試料後段に形成される電子回折図形を、前記観察点Ｐｘｙ毎に撮像する２次元検出器と、前記２次元検出器で撮像された電子回折図形Ｄｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）を記憶するメモリと、前記試料の磁化分布像を表示手段上に表示させる場合に、どの磁化方向の磁化分布像を表示させるかを指定するための指定手段と、前記メモリに記憶された電子回折図形Ｄｘｙ毎に以下の（ａ）〜（ｈ）の処理を行って、電子回折図形Ｄｘｙに対して磁化分布像データＭｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）を求める磁化分布像データ取得手段と、
（ａ）電子回折図形上の所定範囲の像を、その像の中心を通る複数の直線で部分像Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｔに等分割する
（ｂ）部分像Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｔ毎に、その部分像を構成する各画素の強度信号に基づいて１つの画像強度信号を求める
（ｃ）前記指定手段からの入力信号に基づき、前記複数の直線の中から１つの直線ｋを選択する
（ｄ）選択した前記直線ｋを境界として、直線ｋの一方の側に存在する複数の前記部分像を特定する
（ｅ）前記直線ｋの他方の側に存在する複数の前記部分像を特定する
（ｆ）前記（ｄ）で特定した複数の部分像のトータル画像強度信号ＩＡを、前記（ｂ）で求めた画像強度信号に基づいて求める
（ｇ）前記（ｅ）で特定した複数の部分像のトータル画像強度信号ＩＢを、前記（ｂ）で求めた画像強度信号に基づいて求める
（ｈ）前記トータル画像強度信号ＩＡと前記トータル画像強度信号ＩＢに基づいて前記磁化分布像データＭｘｙを求める
電子回折図形Ｄｘｙ毎に求められた前記磁化分布像データＭｘｙに基づいて磁化分布像を前記表示手段上に表示させる表示制御手段を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
したがって本発明によれば、分割検出器を用いなくても任意の磁化方向の磁化分布像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
図１は、本発明の磁化分布像の取得を行うためのＳＴＥＭを示したものである。
【００１０】
図１において、１は顕微鏡の鏡筒であり、その内部は図示していない排気装置によって高真空に排気されている。そして、鏡筒１の内部には、上段側から順に、電子銃２、集束レンズ３、走査コイル４、対物レンズ５、中間レンズ６、投影レンズ７、ＣＣＤカメラ（２次元検出器）８が配置されている。
【００１１】
前記ＣＣＤカメラ８は、２次元に配列された多数の検出素子Ｃｉｊ（ｉ＝１，２，…，ｅ、ｊ＝１，２，…，ｆ）から構成される２次元検出器であり、従来のＳＴＥＭにおいて既に配置されているものである。本発明は、この既設のＣＣＤカメラ８で電子回折図形を撮像することを特徴としており、前記分割検出器を使用しない。
【００１２】
９は磁性体試料で、試料９は、対物レンズ５の前方磁界５ａと後方磁界５ｂの間に配置されている。
【００１３】
１０は中央制御装置であり、前記ＣＣＤカメラ８の出力信号は中央制御装置１０に供給されるように構成されている。そして、中央制御装置１０は、その内部に、画像メモリ１１と磁化分布像データ取得手段１２と画像メモリ１３と表示制御手段１４を備えている。また、中央制御装置１０は、指定手段１５と表示手段１６と走査コイル駆動部１７に電気的に接続されている。前記指定手段１５は、マウスとキーボードで構成されている。なお、図中、Ｏは光軸を示している。
【００１４】
以上、図１のＳＴＥＭの装置構成を説明した。以下、その動作説明を行う。
【００１５】
磁性体試料９の磁化分布象を得る場合、中央制御装置１０は、電子線を試料上でｘｙ方向に面走査させるための偏向信号を走査コイル駆動部１７に送る。この偏向信号を受けた走査コイル駆動部１７は、走査コイル４に偏向電流を供給する。その結果、電子銃２から放出され、集束レンズ３と対物レンズ５の前方磁界５ａによって試料９上に細く集束された電子線ｅは、走査コイル４によって偏向されて、試料９上をｘｙ方向に面走査する。すなわち、電子線ｅは、図２に示すように、試料９上の観察点Ｐｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）を順に照射する。
【００１６】
こうして磁性体試料９上の各観察点に入射した電子線ｅは、試料９を透過するとき、試料の磁化方向に依存するローレンツ力を受けてｘｙ方向に偏向される。このため、対物レンズ５の後方磁界５ｂによって対物レンズ５の後焦点面Ｈに結像される各電子回折図形Ｄｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）は、各観察点Ｐｘｙにおける試料の磁化方向に応じてｘｙ方向に移動する。これに伴い、中間レンズ６と投影レンズ７によってＣＣＤカメラ８上に拡大投影される各電子回折図形Ｄｘｙは、各観察点Ｐｘｙにおける試料の磁化方向に応じてｘｙ方向に移動する。
【００１７】
前記ＣＣＤカメラ８は、このように移動する電子回折図形を観察点Ｐｘｙ毎に撮像する。そして、この撮像されたｍ×ｎ枚の電子回折図形Ｄｘｙは、観察点Ｐｘｙに対応して画像メモリ１１の所定場所に記憶される。
【００１８】
こうして電子回折図形Ｄｘｙが画像メモリ１１に記憶されると、磁化分布像データ取得手段１２は、電子回折図形Ｄｘｙ毎に磁化分布像データＭｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）を求める。すなわち、磁化分布像データ取得手段１２は、１つの電子回折図形Ｄｘｙに対して１つの磁化分布像データＭｘｙを求める。その求め方を、以下の（ａ）〜（ｈ）の工程に分けて詳しく説明する。
（ａ）電子回折図形の分割
まず、磁化分布像データ取得手段１２は、電子回折図形Ｄ１１の画像データを画像メモリ１１から読み出す。そして、磁化分布像データ取得手段１２は、図３（ａ）に示すように、その電子回折図形Ｄ１１から所定範囲の一部の画像Ｋ（すなわち画像Ｋの画像データ）を抽出する。この画像Ｋは、電子回折図形Ｄ１１の中央部分の円形状画像であり、画像Ｋの中心Ｃは電子回折図形Ｄ１１の中心Ｃ'と一致している。画像Ｋの中には、電子回折図形Ｄ１１における透過スポットＷが含まれている。
【００１９】
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、図３（ｂ）に示すように、画像Ｋの中心Ｃを通る１６本の直線（Ｌ１〜Ｌ１６）で画像Ｋを３２等分割して、部分像Ｓ１〜Ｓ３２（すなわち部分像Ｓ１〜Ｓ３２の画像データ）を抽出する。この部分像Ｓ１〜Ｓ３２は、前記多分割検出器（３２分割検出器）の各検出素子で検出される電子回折図形にそれぞれ対応している。すなわち本発明では、磁化分布像データ取得手段１２における部分像Ｓ１〜Ｓ３２の抽出機能を、多分割検出器の代わりに用いている。なお、この例では画像Ｋを３２等分割しているが、その分割数を４ｎ（ｎ＝１，２，３，…）個に設定可能であり、たとえば、画像Ｋの中心Ｃを通る８本の直線で画像Ｋを１６等分割するようにしてもよい。
（ｂ）部分像Ｓ１〜Ｓ３２毎に、１つの画像強度信号を求める
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、電子回折図形Ｄ１１から抽出した部分像Ｓ１〜Ｓ３２毎に、その部分像を構成する各画素の信号強度に基づいて１つの画像強度信号を求める。すなわち、磁化分布像データ取得手段１２は、前記画像メモリ１１から読み出した画像データに基づき、部分像Ｓ１を構成する各画素ａ，ｂ，ｃ，…（図３（ｂ）参照）の強度信号を加算（積算）して画像強度信号Ｉ１を求める。同様にして、部分像Ｓ２に対して画像強度信号Ｉ２が求められ、以後同様にして、部分像Ｓ３，Ｓ４，…，Ｓ３２に対して画像強度信号Ｉ３，Ｉ４，…，Ｉ３２がそれぞれ求められる。そして、それらの画像強度信号Ｉ１〜Ｉ３２は、磁化分布像データ取得手段１２の内部メモリ（図示せず）に記憶される。
（ｃ）前記１６本の直線Ｌ１〜Ｌ１６の中から、１つの直線ｋを選択する
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、前記指定手段１５からの入力信号に基づき、前記１６本の直線Ｌ１〜Ｌ１６の中から１つの直線ｋを選択する。
【００２０】
この直線ｋの選択にあたっては、まず、図４に示すような磁化方向選択像が表示手段１６上に表示される。この磁化方向選択像の表示は、表示制御手段１４から表示手段１６にその表示のための画像データが供給されて行われる。また、この磁化方向選択像は、図３（ｂ）に示した３２等分割像に対応している。すなわち、図４の磁化方向選択像において、直線Ｌ１’〜Ｌ１６’は図３（ｂ）の直線Ｌ１〜Ｌ１６にそれぞれ対応しており、円形パターンＫ’は直線Ｌ１’〜Ｌ１６’で３２等分割されている。また、各直線Ｌ１’〜Ｌ１６’の両端には、方向を表すマークが付けられている。
【００２１】
こうして磁化方向選択像が表示手段１６上に表示されると、オペレータは、どの磁化方向の磁化分布像を表示させるかを、指定手段１５を用いて指定する。たとえば、図中ｙ方向（１２時方向）の磁化分布像を表示させたい場合には、オペレータは、カーソルＪ（図４参照）を直線Ｌ１’の上半分部分（円形パターンＫ’の中心からｙ方向に伸びる矢印Ｌ１’α）に位置させてマウス（指定手段１５）をクリックする。こうして、磁化方向Ｌ１’α（すなわち磁化方向ｙ）を示す矢印Ｌ１’αが指定されると、表示制御手段１４は、矢印Ｌ１’αが指定されたことを表す磁化方向指定信号と、その矢印Ｌ１’αを形成する直線Ｌ１’が指定されたことを表す直線指定信号を磁化分布像データ取得手段１２に供給する。すると、磁化分布像データ取得手段１２は、前記直線指定信号に基づき、直線Ｌ１’に対応する直線Ｌ１を前記直線ｋとして選択する。
（ｄ）直線Ｌ１（直線ｋ）の左側に存在する部分像の特定
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、選択した直線Ｌ１（直線ｋ）を境界として、直線Ｌ１の一方の側（左側）に存在する部分像を特定する。この場合、磁化分布像データ取得手段１２は、表示制御手段１４から供給された前記磁化方向指定信号に基づき、直線Ｌ１の左側に存在する部分像Ｓ１７〜Ｓ３２を選択する。すなわち、今、磁化方向としてｙ方向が指定されているので、磁化分布像データ取得手段１２は、その指定方向（ｙ方向）に向かって直線Ｌ１より左側に存在する部分像Ｓ１７〜Ｓ３２を選択する。
（ｅ）直線Ｌ１（直線ｋ）の右側に存在する部分像の特定
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、選択した直線Ｌ１（直線ｋ）を境界として、直線Ｌ１の他方の側（右側）に存在する部分像を特定する。この場合、磁化分布像データ取得手段１２は、表示制御手段１４から供給された前記磁化方向指定信号に基づき、直線Ｌ１の右側に存在する部分像Ｓ１〜Ｓ１６を選択する。すなわち、今、磁化方向としてｙ方向が指定されているので、磁化分布像データ取得手段１２は、その指定方向（ｙ方向）に向かって直線Ｌ１より右側に存在する部分像Ｓ１〜Ｓ１６を選択する。
（ｆ）前記（ｄ）で特定した部分像Ｓ１７〜Ｓ３２のトータル画像強度信号ＩＡを求める
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、前記（ｄ）で特定した部分像Ｓ１７〜Ｓ３２のトータル画像強度信号ＩＡを、前記（ｂ）で求めた画像強度信号Ｉ１７〜Ｉ３２に基づいて求める。すなわち、磁化分布像データ取得手段１２は、その内部メモリから前記画像強度信号Ｉ１７〜Ｉ３２を読み出し、それらの画像強度信号Ｉ１７〜Ｉ３２を加算（積算）してトータル画像強度信号ＩＡを求める。
（ｇ）前記（ｅ）で特定した部分像Ｓ１〜Ｓ１６のトータル画像強度信号ＩＢを求める
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、前記（ｅ）で特定した部分像Ｓ１〜Ｓ１６のトータル画像強度信号ＩＢを、前記（ｂ）で求めた画像強度信号Ｉ１〜Ｉ１６に基づいて求める。すなわち、磁化分布像データ取得手段１２は、その内部メモリから前記画像強度信号Ｉ１〜Ｉ１６を読み出し、それらの画像強度信号Ｉ１〜Ｉ１６を加算（積算）してトータル画像強度信号ＩＢを求める。
（ｈ）ＩＡとＩＢに基づいて１つの磁化分布像データＭ１１を求める
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、電子回折図形Ｄ１１の部分像Ｓ１７〜Ｓ３２について求めた前記トータル画像強度信号ＩＡと、電子回折図形Ｄ１１の部分像Ｓ１〜Ｓ１６について求めた前記トータル画像強度信号ＩＢに基づき、電子回折図形Ｄ１１に対して磁化分布像データＭ１１を求める。すなわち、試料上の観察点Ｐ１１に対して磁化分布像データＭ１１を求める。その際、磁化分布像データ取得手段１２は、次式の演算を行って磁化分布像データＭ１１を求める。
【００２２】
Ｍ１１＝ＩＡ−ＩＢ
こうして求められた磁化分布像データＭ１１は、観察点Ｐ１１に対応して画像メモリ１３の所定場所に記憶される。
【００２３】
以上、電子回折図形Ｄ１１（観察点Ｐ１１）に関する磁化分布像データＭ１１の求め方について説明したが、残りの電子回折図形Ｄ２１〜Ｄｍｎ（観察点Ｐ２１〜Ｐｍｎ）に対しても同様な処理が磁化分布像データ取得手段１２において行われ、磁化分布像データＭ２１〜Ｍｍｎが求められる。そして、それらの磁化分布像データＭ２１〜Ｍｍｎは、観察点Ｐ２１〜Ｐｍｎに対応して画像メモリ１３の所定場所に記憶される。
【００２４】
なお、図５は、たとえば電子回折図形Ｄ１５に対する部分像Ｓ１〜Ｓ３２の抽出処理を説明するために示したものであり、前記図３（ｂ）に対応させて示したものである。図５における部分像Ｓ１〜Ｓ３２の大きさおよび位置は、図３（ｂ）の状態と同じである。しかし、図５における透過スポットＷの位置は、図３（ｂ）の位置と異なっている。これは、試料の磁化の方向がその２つの観察点Ｐ１５，Ｐ１１で異なるためである。
【００２５】
上記（ａ）〜（ｈ）のようにして、電子回折図形Ｄｘｙ（観察点Ｐｘｙ）に対して磁化分布像データＭｘｙが求められると、表示制御手段１４は、その求められた全ての磁化分布像データＭ１１，Ｍ２１，…，Ｍｍｎを画像メモリ１３から読み出して表示手段１６に送る。その結果、表示手段１６の画面上には、図６に示すような観察点Ｐ１１，Ｐ２１，…，Ｐｍｎに関する磁化分布像が表示される。この像は、磁化方向が前記ｙ方向である磁化分布像であり、その磁化方向を示すマーカ（矢印）Ｑが磁化分布像の右横に表示されている。このマーカＱの表示にあたっては、表示制御手段１４は、前記矢印Ｌ１’αが指定されたことを表す前記磁化方向指定信号に基づき、ｙ方向を指すマーカＱを表示させるための画像データを表示手段１６に送っている。
【００２６】
以上、図１の装置における１動作モードについて説明した。すなわち、オペレータが図４に示した磁化方向選択像上で１つの磁化方向を選択するモードについて説明した。図１の装置では、このモードとは別に、磁化方向が異なる磁化分布像を順に表示（上書き表示）させる「連続表示モード」がある。以下、この「連続表示モード」の動作説明を行う。
【００２７】
まず、前記同様にして、電子回折図形Ｄｘｙ（ｘ＝１，２，…，ｍ、ｙ＝１，２，…，ｎ）が画像メモリ１１に記憶される。次に、前記工程（ａ）と同様にして、磁化分布像データ取得手段１２は、電子回折図形Ｄ１１中の画像Ｋを、１６本の直線Ｌ１〜Ｌ１６で部分像Ｓ１〜Ｓ３２に３２等分割する。次に、前記工程（ｂ）と同様にして、磁化分布像データ取得手段１２は、その電子回折図形Ｄ１１の部分像Ｓ１〜Ｓ３２に対して画像強度信号Ｉ１〜Ｉ３２を求める。それらの画像強度信号Ｉ１〜Ｉ３２は、前記同様、磁化分布像データ取得手段１２の内部メモリに記憶される。磁化分布像データ取得手段１２における次の動作を、以下の（ｃ’）〜（ｈ’）の工程に分けて詳しく説明する。
（ｃ’）前記１６本の直線Ｌ１〜Ｌ１６の中から、直線ｋとして先ず直線Ｌ１を選択する
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、前記指定手段１５によって「連続表示モード」が指定されると、前記１６本の直線Ｌ１〜Ｌ１６の中から、直線ｋとして先ず直線Ｌ１を選択する。
【００２８】
なお、指定手段１５による「連続表示モード」の指定は、表示手段１６上に表示される「連続表示」（図４参照）の部分にカーソルを合わせて、オペレータがマウス（指定手段１５）をクリックすることにより行われる。このような表示手段１６上への「連続表示」という表示は表示制御手段１４によって行われており、上記のようにマウスクリックによって「連続表示」の指定が行われると、表示制御手段１４は、「連続表示」が指定されたことを表す信号を磁化分布像データ取得手段１２に供給する。すると、磁化分布像データ取得手段１２は、直線ｋとして先ず直線Ｌ１を選択する。
（ｄ’）直線Ｌ１（直線ｋ）の左側に存在する部分像の特定
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、選択した直線Ｌ１（直線ｋ）を境界として、直線Ｌ１の一方の側（左側）に存在する部分像を特定する。その際、磁化分布像データ取得手段１２は、前記磁化方向として先ず前記Ｌ１’α方向（図４参照）を選択する。そのため、磁化分布像データ取得手段１２は、その磁化方向Ｌ１’α（ｙ方向）に向かって直線Ｌ１より左側に存在する部分像Ｓ１７〜Ｓ３２を選択する。
（ｅ’）直線Ｌ１（直線ｋ）の右側に存在する部分像の特定
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、選択した直線Ｌ１（直線ｋ）を境界として、直線Ｌ１の他方の側（右側）に存在する部分像を特定する。この場合、磁化分布像データ取得手段１２は、選択した前記磁化方向Ｌ１’α（ｙ方向）に向かって直線Ｌ１より右側に存在する部分像Ｓ１〜Ｓ１６を選択する。
（ｆ’）前記（ｄ’）で特定した部分像Ｓ１７〜Ｓ３２のトータル画像強度信号ＩＡを求める
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、前記（ｄ’）で特定した部分像Ｓ１７〜Ｓ３２のトータル画像強度信号ＩＡを、先に求めた画像強度信号Ｉ１７〜Ｉ３２に基づいて求める。すなわち、磁化分布像データ取得手段１２は、その内部メモリから前記画像強度信号Ｉ１７〜Ｉ３２を読み出し、それらの画像強度信号Ｉ１７〜Ｉ３２を加算（積算）してトータル画像強度信号ＩＡを求める。
（ｇ’）前記（ｅ’）で特定した部分像Ｓ１〜Ｓ１６のトータル画像強度信号ＩＢを求める
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、前記（ｅ’）で特定した部分像Ｓ１〜Ｓ１６のトータル画像強度信号ＩＢを、先に求めた画像強度信号Ｉ１〜Ｉ１６に基づいて求める。すなわち、磁化分布像データ取得手段１２は、その内部メモリから前記画像強度信号Ｉ１〜Ｉ１６を読み出し、それらの画像強度信号Ｉ１〜Ｉ１６を加算（積算）してトータル画像強度信号ＩＢを求める。
（ｈ’）ＩＡとＩＢに基づいて１つの磁化分布像データＭ１１（Ｌ１’α）を求める
次に、磁化分布像データ取得手段１２は、電子回折図形Ｄ１１の部分像Ｓ１７〜Ｓ３２について求めた前記トータル画像強度信号ＩＡと、電子回折図形Ｄ１１の部分像Ｓ１〜Ｓ１６について求めた前記トータル画像強度信号ＩＢに基づき、電子回折図形Ｄ１１に対して磁化方向Ｌ１’α（図４参照）の磁化分布像データＭ１１（Ｌ１’α）を求める。すなわち、試料上の観察点Ｐ１１に対して磁化方向Ｌ１’α（ｙ方向）の磁化分布像データＭ１１（Ｌ１’α）を求める。その際、磁化分布像データ取得手段１２は、次式の演算を行って磁化分布像データＭ１１（Ｌ１’α）を求める。
【００２９】
Ｍ１１（Ｌ１’α）＝ＩＡ−ＩＢ
こうして求められた磁化方向Ｌ１’αの磁化分布像データＭ１１（Ｌ１’α）は、観察点Ｐ１１に対応して画像メモリ１３の所定場所に記憶される。
【００３０】
以上、電子回折図形Ｄ１１（観察点Ｐ１１）に関する磁化方向Ｌ１’αの磁化分布像データＭ１１（Ｌ１’α）の求め方について説明したが、電子回折図形Ｄ１１に関して残りの磁化方向（Ｌ２’α〜Ｌ１６’β）についても同様な処理が磁化分布像データ取得手段１２において行われる。すなわち、次に直線Ｌ２（図３（ｂ）参照）が選択される。そして、磁化方向Ｌ２’α（図４参照）に向かって直線Ｌ２より左側に存在する部分像Ｓ１８〜Ｓ１のトータル画像強度信号ＩＡと、磁化方向Ｌ２’αに向かって直線Ｌ２より右側に存在する部分像Ｓ２〜Ｓ１７のトータル画像強度信号ＩＢに基づいて、磁化方向Ｌ２’αの磁化分布像データＭ１１（Ｌ２’α）が求められる。以後、残りの３０本の直線Ｌ３，Ｌ４，…，Ｌ１６，Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌ１６が順に選択され、磁化方向Ｌ３’α〜Ｌ１６’βの磁化分布像データＭ１１（Ｌ３’α）〜Ｍ１１（Ｌ１６’β）が求められる。
【００３１】
そして、次に電子回折図形Ｄ２１に対しても同様な処理が磁化分布像データ取得手段１２において行われ、磁化方向Ｌ１’α〜Ｌ１６’βの磁化分布像データＭ２１（Ｌ１’α）〜Ｍ２１（Ｌ１６’β）が求められる。それらの磁化分布像データＭ２１（Ｌ１’α）〜Ｍ２１（Ｌ１６’β）は、観察点Ｐ２１に対応して画像メモリ１３の所定場所に記憶される。
【００３２】
以後、電子回折図形Ｄ３１〜Ｄｍｎに対しても同様な処理が磁化分布像データ取得手段１２において行われ、各電子回折図形に対して磁化方向Ｌ１’α〜Ｌ１６’βの磁化分布像データＭ３１（Ｌ１’α）〜Ｍ３１（Ｌ１６’β）、…、Ｍｍｎ（Ｌ１’α）〜Ｍｍｎ（Ｌ１６’β）が求められる。
【００３３】
以上のようにして、電子回折図形Ｄｘｙ（観察点Ｐｘｙ）に対して各磁化方向の磁化分布像データＭｘｙ（Ｌ１’α）〜Ｍｘｙ（Ｌ１６’β）が求められると、表示制御手段１４は、まず、各観察点の磁化方向Ｌ１’αに関する磁化分布像データＭ１１（Ｌ１’α），Ｍ２１（Ｌ１’α），…，Ｍｍｎ（Ｌ１’α）を画像メモリ１３から読み出して表示手段１６に送る。その結果、表示手段１６の画面上には、図６に示したような、観察点Ｐ１１，Ｐ２１，…，Ｐｍｎに関する磁化方向Ｌ１’α（ｙ方向）の磁化分布像が表示される。また、表示制御手段１４は、その磁化分布像データに含まれる磁化方向を示すデータに基づき、その磁化方向（この場合ｙ方向）を指すマーカＱを磁化分布像の右側に表示させる（図６参照）。
【００３４】
そして、表示制御手段１４は、続いて、各観察点の磁化方向Ｌ２’αに関する磁化分布像データＭ１１（Ｌ２’α），Ｍ２１（Ｌ２’α），…，Ｍｍｎ（Ｌ２’α）を画像メモリ１３から読み出して表示手段１６に送る。その結果、表示手段１６の画面上には、上述した磁化方向Ｌ１’α（ｙ方向）の磁化分布像に代わって磁化方向Ｌ２’αの磁化分布像が表示（上書き表示）される。また、その磁化分布像の右側には、それまでの磁化方向Ｌ１’α（ｙ方向）を指すマーカＱに代わって磁化方向Ｌ２’αを指すマーカＱが表示される。
【００３５】
以後、同様にして、表示制御手段１４は磁化方向Ｌ３’α，Ｌ４’α，…，Ｌ１６’α，Ｌ１’β，Ｌ２’β，…，Ｌ１６’β，Ｌ１’α，Ｌ２’α，…に関する磁化分布像データを画像メモリ１３から順に読み出して表示手段１６に送る。その結果、表示手段１６の画面上には、磁化方向が異なる磁化分布像が順に表示される。すなわち、動画表示（アニメーション表示）される。その際、磁化方向を示すマーカＱの向きも、その磁化方向に合わせて連続して変化する。
【００３６】
以上、本発明の一例を図１〜図６を用いて説明した。このような本発明によれば、回転機構を備えた特殊な多分割検出器を使用しなくても、また、所望の磁化方向の磁化分布像を得るために試料を回転させたりしなくても、任意の磁化方向の磁化分布像を得ることができる。そして、本発明によれば、電子回折図形の画像データ取得後、いつでもその電子回折図形の精妙な解析を行うことができる。
【００３７】
さて、図１に示した装置において、磁性体試料に代えて、場所によって電場状態（帯電状態）が異なる試料を観察対象としてもよい。その場合にも、上記の磁化分布像取得と同様にして、試料の電場分布像を得ることができる。その場合、図１〜図６を用いた上記実施例の説明において、「磁化」という言葉を「電場」に読み換えれば、その図１に示した装置において電場分布像を得ることができる。
【００３８】
ただ、その際、上記工程（ｃ）および（ｃ’）において、電場分布像データ取得手段１２（磁化分布像データ取得手段１２を電場分布像データ取得手段１２に読み換え）は次の動作を行う。すなわち、直線Ｌ１’に対応する直線Ｌ１を先ず特定し、それから、その直線Ｌ１に直交する直線Ｌ９を直線ｋとして選択する。さらに、上記工程（ｄ）および工程（ｄ’）において、電場分布像データ取得手段１２は次の動作を行う。すなわち、電場方向としてＬ１’α（図４参照）が選択されたときには、直線Ｌ９より左側に存在する部分像としてＳ２５〜Ｓ８を選択する。一方、電場方向としてＬ１’β（図４参照）が選択されたときには、直線Ｌ９より左側に存在する部分像としてＳ９〜Ｓ２４を選択する。
【００３９】
以上のようにして図１の装置を動作させれば、回転機構を備えた特殊な多分割検出器を使用しなくても、また、所望の電場方向の電場分布像を得るために試料を回転させたりしなくても、任意の電場方向の電場分布像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の走査透過電子顕微鏡の一例を示したものである。
【図２】図１の装置の動作を説明するために示したものである。
【図３】図１の装置の動作を説明するために示したものである。
【図４】図１の装置の動作を説明するために示したものである。
【図５】図１の装置の動作を説明するために示したものである。
【図６】磁化分布像を示したものである。
【符号の説明】
【００４１】
１…鏡筒、２…電子銃、３…集束レンズ、４…走査コイル、５…対物レンズ、５ａ…前方磁界、５ｂ…後方磁界、６…中間レンズ、７…投影レンズ、８…ＣＣＤカメラ、９…磁性体試料、１０…中央制御装置、１１…画像メモリ、１２…磁化分布像データ取得手段、１３…画像メモリ、１４…表示制御手段、１５…指定手段、１６…表示手段、１７…走査コイル駆動部
【図１】
2010113972.tif 000003
【図２】
2010113972.tif 000004
【図３】
2010113972.tif 000005
【図４】
2010113972.tif 000006
【図５】
2010113972.tif 000007
【図６】
2010113972.tif 000008