(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次イオン質量分析法を用いた質量分析顕微鏡像の画像処理方法において、付与エネルギーを一次イオンの入射点からの距離に関する動径関数として表し、試料分子の脱離エネルギーを超え、なおかつ、試料分子を構成する結合の結合解離エネルギーよりも大きな付与エネルギー部分を除いた領域において上記動径関数を二次元分布関数とし、これをボケ関数として用いることで、質量分析顕微鏡像の像ボケを低減することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記動径関数が、一次分数関数あるいは、ｌｏｇ-ｎｏｒｍａｌ関数あるいはｌｏｇ関数あるいはｐｕｌｓｅ関数あるいはＬｏｒｅｎｔｚ関数であることを特徴とする請求項１記載の質量分析顕微鏡像の画像処理方法。
【請求項３】
二次イオン質量分析法を用いた質量分析顕微鏡像の画像処理方法において、付与エネルギーを一次イオンの入射点からの距離に関する動径関数として表し、試料分子の脱離エネルギーを超える領域において上記動径関数を二次元分布関数とし、これをボケ関数として用いることで、質量分析顕微鏡像の像ボケを低減することを特徴とする画像処理方法であって、
前記二次元分布関数がｘ，ｙに関する関数であり、前記動径分布関数の入射点からの距離にａ/(√(ｘ2＋ｙ2))n（ａは０より大きい定数であり、ｎは０．８以上１．２以下の定数である）を代入して求められること特徴とする請求項１記載の質量分析顕微鏡像の画像処理方法。
【請求項４】
一次イオンのイオン種・電荷・加速電圧・基板種を入力する第１の工程と、
第１の工程により入力されたパラメータに基づいてモンテカルロシミュレーションを実施する第２の工程と、
第２の工程で得られる結果から一次イオン入射点からの距離と付与エネルギーの関係を示す表を作成する第３の工程と、
予め用意されている関数を指定する第４の工程と、
第４の工程で指定した関数により、第３の工程で得られた距離と付与エネルギーをフィッティングする第５の工程と、
試料分子の脱離エネルギーよりも低いエネルギーでフィッティングした関数を打ち切る第６の工程と、
試料分子の結合解離エネルギーよりも高いエネルギーでフィッティングした関数を打ち切る第７の工程と、
第５の工程で得られたフィッティングした関数を二次元分布関数へ変換する第８の工程と、
第８の工程で得られた二次元分布関数をボケ関数として記憶する第９の工程と、
特定範囲のｍ／ｚを指定する第１０の工程と、
座標毎の質量スペクトルから指定したｍ／ｚの強度を抽出し質量顕微鏡像として記憶する第１１の工程と、
第９の工程で記憶されたボケ関数と第１１の工程で記憶された質量顕微鏡像を画像復元する第１２の工程と、
第１２の工程で得られた復元画像を記憶する第１３の工程と、
第１３の工程で記憶された復元画像を表示する第１４の工程とを
コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項５】
請求項４に記載のプログラムを備えることを特徴とする二次イオン質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析装置によって取得された質量画像の画像処理方法、プログラム、装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロテオーム解析や病理検査の分野において、腫瘍組織などに発現しているタンパク質を、細胞レベルで網羅的に可視化する新しい分析手法が出現しつつある。
【０００３】
細胞レベルで可視化する手段のひとつとして、質量分析を用いる方法がある。質量分析においては、レーザー脱離イオン化法（ＬＤＩ＝Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  ／  Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）やマトリクス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ＝Ｍａｔｒｉｘ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  ／ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）は、分子量の大きな高分子化合物の開裂を抑制しつつイオン化することが可能であるために、生命科学の分野における質量分析のイオン化法として近年広く用いられている。これらのイオン化法では、レーザー光を試料に照射し、レーザー光を吸収した物質の内部で電荷の移動を促進させてイオン化を行う。イオン化された試料は飛行時間質量分析計などの分析部により質量／電荷（ｍ／Ｚ）が求められる。これらのイオン化法を用いた質量分析では、レーザー照射位置を移動させながら質量分析を行うことにより成分分布を取得することができ、得られる微細で二次元的な質量スペクトルを質量分析顕微鏡像と呼ぶ。質量分析顕微鏡は細胞中のタンパク質分布を得る手段として期待されている。
【０００４】
二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）は、一次イオンを試料に照射することによって、原子や分子をイオン化し、二次元の質量分析スペクトルを得る分析方法である。ＳＩＭＳは、一次イオンの照射量の違いによって、ｄｙｎａｍｉｃ−ＳＩＭＳとｓｔａｔｉｃ−ＳＩＭＳに分けられる。ｄｙｎａｍｉｃ−ＳＩＭＳでは、大量の一次イオンの照射によって試料表面をスパッタすることにより、二次イオンを大量に発生させている。一方、ｓｔａｔｉｃ−ＳＩＭＳでは、一次イオンの照射量を表面の構成分子数よりも十分に少ない量にすることによって、分子構造を維持した二次イオンを発生させている。この方法では、分子構造に関する情報が豊富に得られるため、ｄｙｎａｍｉｃ−ＳＩＭＳよりも有機物の組成分析に有利である。ＳＩＭＳにおいても、一次イオン照射位置を移動させながら質量分析を行うことにより、二次元的な質量スペクトルである質量分析顕微鏡像を得ることができる。
【０００５】
本発明者らはこれまでに、ｓｔａｔｉｃ−ＳＩＭＳの一種で高空間分解能の飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ法）を基本とし、例えば、生体組織切片の表層を消化酵素で分解し、生成したペプチド断片の二次元分布を計測する方法や、ＳＩＭＳ特異的な増感物質を用いて微量生体関連物質を検出する方法などを提案してきた。
【０００６】
ところで、現在の質量分析顕微鏡像では、試料上の各位置から得られた質量スペクトルから、希望する質量／電荷の信号強度を積算し、それぞれの位置における積算信号強度を単純に二次元表示させることにより画像を得る。
【０００７】
一般に、装置を用いて取得される画像は観測装置や観察対象に依存して像ボケが生じる。ボケを含む画像はボケ画像あるいは劣化画像と呼ばれる。例えば、顕微鏡、望遠鏡あるいはデジタルカメラのようなレンズを搭載した光学系では、歪みやレンズの収差、焦点ずれが、像ボケの原因となる。
【０００８】
像ボケを低減するために、画像復元アルゴリズムが一般的に利用される。すなわち、像ボケの原因を関数として取り扱って、数値的な処理を行うことによって、像ボケを低減するのである。このように、像ボケの原因を関数として定義したものを「ボケ関数」という。例えば上述のような、光学顕微鏡でのボケ画像の画像復元方法では、予め測定したレンズの点像強度分布をボケ関数として利用して、画像復元することが一般的である。
【０００９】
特許文献１は、走査電子顕微鏡や走査イオン顕微鏡において、加速電圧、ビーム開き角、ビーム電流、あるいは焦点位置等の撮影条件に応じたボケ関数を求めて、画像復元を行うことを開示する。更に、試料中における荷電粒子ビームの拡散による像ボケの影響を考慮している。
【００１０】
一方、質量分析顕微鏡においても、像ボケが生じる。しかしながら、質量分析顕微鏡における像ボケは、通常の顕微鏡と同様な理由とは別に、質量分析顕微鏡特有の原因による像ボケが生じる。すなわち、ＳＩＭＳでは、スパッタリング現象や熱脱離現象を利用しているために、イオン種やエネルギーといった一次イオンに依存した原因、さらに、観察対象の原子や分子に依存した原因により像ボケが生じるのである。
【００１１】
タンパク質のような巨大分子では、一次イオンの照射によってイオン化する時に、分子構造を保ったままイオン化する場合とフラグメント化する場合がある。フラグメント化が起こるか否かは、一次イオンが入射した位置からの距離に依存する。これらのことは、非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−１７７０６４号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｄ．Ｒａｄｉｎｇ  他, Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ａ  ｖｏｌ．１８，  ｐ．３１２（２０００）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
顕微鏡像おいて、ボケ低減のための画像復元を行うことは一般的であるが、ＳＩＭＳにおける像ボケは、通常の像ボケとは異なる要因があるため、これまで通りのボケ関数を利用しても、有効に低減することができなかった。
【００１５】
本発明は、ＳＩＭＳにおける像ボケを低減する方法を提供することであり、さらには、そのようなボケ関数を決定することである。 
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明では、一次イオンによるエネルギー付与と二次イオンの脱離過程の物理現象を詳細に考慮したボケ関数を利用して、質量分析顕微鏡像の画像を復元することに成功した。このような概念はこれまでにない。
【００１７】
すなわち、本発明は、二次イオン質量分析法を用いた質量分析顕微鏡像の画像処理方法において、付与エネルギーを一次イオンの入射点からの距離に関する動径関数として表し、これを試料分子の脱離エネルギーを超える領域における二次元分布関数、ボケ関数として用いる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る質量分析顕微鏡像の像ボケ低減法では、推定したボケ関数を用いて画像復元を行うことにより、質量分析顕微鏡像の像ボケが低減し、鮮明な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】外周に打ち切りのある付与エネルギーについて説明する図
【図２】二次イオンの発生領域を説明する図
【図３】観察試料をＴＯＦ−ＳＩＭＳで質量分析を行い、質量分析顕微鏡像が形成される工程を示す。
【図４】質量分析顕微鏡画像の画像処理を行う工程を示す。
【図５】質量分析顕微鏡画像の画像処理を行う工程を示す。
【図６】二次元分布関数を求めるための工程を示す。
【図７】付与エネルギーの動径分布関数を一次分数関数にフィッティングした結果を示す。
【図８】付与エネルギーの動径分布関数を各数関数にフィッティングした結果を示す。
【図９】外周に打ち切りのある付与エネルギーの二次元分布関数を求めるための工程を示す。
【図１０】内周に打ち切りのある付与エネルギーの二次元分布関数を求めるための工程を示す。
【図１１】外周と内周に打ち切りのある付与エネルギーの二次元分布関数を求めるための工程を示す。
【図１２】結合解離エネルギーより高いエネルギーで打ち切られた付与エネルギーの動径分布関数の断面（ａ）と、脱離エネルギーと結合解離エネルギーで打ち切られた動径分布関数の断面（ｂ）
【図１３】付与エネルギーの動径分布関数の断面
【図１４】外周に打ち切りのある付与エネルギーの動径分布関数の断面
【図１５】内周に打ち切りのある付与エネルギーの動径分布関数の断面
【図１６】外周と内周に打ち切りのある付与エネルギーの動径分布関数の断面
【図１７】付与エネルギーの二次元分布関数
【図１８】ボケ画像
【図１９】復元画像
【図２０】原画像
【図２１】画像復元効果を検証した結果を示す。
【図２２】質量分析顕微鏡像のボケ低減のためのボケ関数を求める工程を示す。
【図２３】飛行時間型二次イオン質量分析装置
【図２４】飛行時間型二次イオン質量分析装置
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、二次イオン質量分析法を用いた質量分析顕微鏡像の画像処理方法において、付与エネルギーを一次イオンの入射点からの距離に関する動径関数として表し、試料分子の脱離エネルギーを超える領域において上記動径関数を二次元分布関数とし、これをボケ関数として用いることで、質量分析顕微鏡像の像ボケを低減することを特徴とする画像処理方法を提供する。
【００２１】
二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）は、照射位置が制御された一次イオンを試料に照射することによって、試料中の原子や分子をイオン化することにより、質量分析スペクトルを得る分析方法をいう。イオン化された試料中の原子等を二次イオンという。本発明においては、照射する一次イオンは１個でもよいし、または同一種が複数個であってもよい。
【００２２】
質量分析顕微鏡とは、試料上の各位置から得られた質量スペクトルから、希望する質量／電荷の信号強度を積算し、それぞれの位置における積算信号強度を、二次元で表示するものを指す。
【００２３】
本発明で付与エネルギーとは、質量分析計において、一次イオンの照射により試料または基板に与えられるエネルギーを指す。入射エネルギーは、その入射点からの距離に関する動径関数として表すことができる。上記発明において、動径関数は任意のものを用いることができるが、その例として、一次分数関数あるいは、ｌｏｇ−ｎｏｒｍａｌ関数あるいはｌｏｇ関数あるいはｐｕｌｓｅ関数あるいはＬｏｒｅｎｔｚ関数をあげることができる。
【００２４】
上記二次元分布関数は、入射点を原点とするｘ−ｙ二次平面として表され、前記動径分布関数の入射点からの距離にａ/(√(ｘ2+ｙ2))n（ａは０より大きい定数であり、ｎは０．８以上１．２以下の定数である）を代入して求めることができる。
【００２５】
試料分子の脱離エネルギーとは、二次イオンが脱離するのに必要なエネルギーであり、吸着エネルギーで近似することもできる。
【００２６】
ボケ関数とは、像ボケの原因を関数として表したものをいう。試料分子の脱離エネルギーを超える領域とは、付与エネルギーが脱離エネルギーを超えた領域を指す。本発明においては、付与エネルギーが試料分子の脱離エネルギーを超えた領域における上記動径関数を二次元分布関数として、これをボケ関数とする。また、さらには、試料分子の脱離エネルギーを超え、なおかつ、試料分子を構成する結合の結合解離エネルギーよりも大きな付与エネルギー部分を除いた領域における上記動径関数を二次元分布関数とし、これをボケ関数として用いてもよい。
【００２７】
また、本発明は、一次イオンのイオン種・電荷・加速電圧・基板種を入力する第１の工程と、第１の工程により入力されたパラメータに基づいてモンテカルロシミュレーションを実施する第２の工程と、第２の工程で得られる結果から一次イオン入射点からの距離と付与エネルギーの関係を示す表を作成する第３の工程と、予め用意されている関数を指定する第４の工程と、第４の工程で指定した関数により、第３の工程で得られた距離と付与エネルギーをフィッティングする第５の工程と、試料分子の脱離エネルギーよりも低いエネルギーでフィッティングした関数を打ち切る第６の工程と、試料分子の結合解離エネルギーよりも高いエネルギーでフィッティングした関数を打ち切る第７の工程と、第５の工程で得られたフィッティングした関数を二次元分布関数へ変換する第８の工程と、第８の工程で得られた二次元分布関数をボケ関数として記憶する第９の工程と、特定範囲のｍ／ｚを指定する第１０の工程と、座標毎の質量スペクトルから指定したｍ／ｚの強度を抽出し質量顕微鏡像として記憶する第１１の工程と、第９の工程で記憶されたボケ関数と第１１の工程で記憶された質量顕微鏡像を画像復元する第１２の工程と、第１２の工程で得られた復元画像を記憶する第１３の工程と、第１３の工程で記憶された復元画像を表示する第１４の工程とをコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。以下の具体例は本発明にかかる最良の実施形態の一例ではあるが、本発明はかかる具体的形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
一次イオンによる物質のイオン化機構を考えると、二次イオンの発生領域は、３つに分けられる。すなわち、図２で示すように、一次イオンの入射位置４を中心として一次イオンの入射位置近傍でフラグメント化したイオンが脱離する領域５、一次イオンが入射した位置から離れた場所で、分子構造を保ったままイオン化して脱離する領域６、一次イオンの影響がなく試料分子が二次イオンとして脱離しない領域７である。
【００２９】
これらの領域は、一次イオンが基板へ与えるエネルギー、試料分子の脱離エネルギー、試料分子の結合解離エネルギーに依存する。これらの中で、一次イオンが基板へ与えるエネルギーは、エネルギー付与の強度と領域に影響を与える。また。試料分子の脱離エネルギーは、二次イオン発生領域を決定する。さらに試料分子の結合解離エネルギーは、二次イオン発生領域のうち、フラグメント化が起こる領域を決定する。
【００３０】
図３に、観察試料をＴＯＦ−ＳＩＭＳで質量分析を行い、質量分析顕微鏡像が形成されるまでの一例を示した。まず、取得した細胞試料片Ｓ１０１を凍結させて薄片を作製するＳ１０２。その後、この薄片をＴＯＦ−ＳＩＭＳの試料チャンバーに入れて、質量分析を行うＳ１０３。取得した質量スペクトルから、特定領域の質量／電荷の強度を抽出しＳ１０４、質量分析顕微鏡像Ｓ１０５を形成する。
【００３１】
タンパク質のような巨大分子では、一次イオンの照射によってイオン化する時に、分子構造を保ったままイオン化する場合とフラグメント化する場合がある。このような巨大分子の分析を目的とした質量分析顕微鏡像では、一次イオンの照射位置と分子構造を保ったままイオン化する領域は同一でないために、像ボケが生じる。得られる画像ｇは、真の画像fとボケ関数ｈ、ノイズｎを用いて、次式のように表現される。
g = h*f + n      (式 1)
観察試料の本来の構造を再現するためには、得られる質量分析顕微鏡像ｇからｆを推定することが必要となる。
【００３２】
この推定には、図４に示されている工程の概念図のような、逆畳込みが利用できる。得られた質量分析顕微鏡像Ｓ２０１とボケ関数Ｓ２０７を利用し、逆畳込みＳ２０３を行い、復元画像Ｓ２０４得る。指定した回数の逆畳み込みを行ったかどうかの判断Ｓ２０５を行った後、条件を満たすまでＳ２０２からＳ２０４を繰り返す。最終的に、最終画像Ｓ２０６を出力する。
【００３３】
画像復元は、図５に示されている工程の概念図のように、ボケ関数Ｓ２０７の逆関数を求め、この関数を逆フィルタＳ２０８として用いて行っても同様な効果が得られる。
【００３４】
ボケ関数は、一次イオンが与える付与エネルギー、試料分子の脱離エネルギー及び結合解離エネルギーによって決められる。
【００３５】
一次イオンから試料へ付与される付与エネルギーは、一次イオンの種類、電荷、加速電圧、及び基板材料をパラメータとするイオン照射のシミュレーションにより算出できる。その工程が図６に示されている。この計算により、付与エネルギーの外形である動径分布関数が求められる。図７中の点は、シミュレーションより算出した付与エネルギーの動径分布である。付与エネルギーは、イオンが入射した位置から遠ざかるに従って減少する。従って、付与エネルギーＥと入射点からの距離ｒの関係を表す式f(r)として、式２に示す一次分数関数でフィッティングできる。なお、ａは定数である。
【数１】
0005584489.tif 000002
フィッティングした結果は、図７中の実線８である。フィッティングの結果から、ｎは０．８以上１．２以下が望ましいことが分かる。
付与される最大のエネルギーは（1/2）mv2である。ここでｍは一次イオンの質量で、ｖはその速度である。すなわち、 f(r)の値は（1/2）mv2で打ち切られる。
二次元分布関数にするためには、ｒ＝√(ｘ2＋ｙ2)をf(r)に代入することで、求められる。
【００３６】
なお、フィッティング関数は、式(2)に示す関数の他に適切なものを選択でき、ｌｏｇ-ｎｏｒｍａｌ関数, ｌｏｇ関数, ｐｕｌｓｅ関数,Ｌｏｒｅｎｔｚ関数などを用いることができる。
【数２】
0005584489.tif 000003
【数３】
0005584489.tif 000004
【数４】
0005584489.tif 000005
【数５】
0005584489.tif 000006
これらのフィッティング結果は図８に示した。
【００３７】
次に、図９に示す工程により、二次元分布関数における二次イオンが脱離する領域を規定する。二次イオンが脱離するためには、脱離エネルギー以上のエネルギーを受容する必要がある。一次イオンによるエネルギー付与は、一次イオンの入射位置から離れるほど小さくなる。従って、一次イオン入射点から遠い範囲では、脱離エネルギーＳ４０２に満たないエネルギーしか付与できない領域７となるため、二次イオンは生じない。従って、二次イオン発生領域は、脱離エネルギーＳ４０２によって制限される。脱離エネルギーＳ４０２は吸着エネルギーで近似しても良く、この値は一般的に０ｅＶより大きく１０ｅＶまでである。つまり、二次イオンが脱離する分布は、フィッティングした動径分布関数の全空間のうち、脱離エネルギーＳ４０２よりも小さい領域で打ち切られた関数Ｓ４０３となり、この分布をボケ関数として利用できる。
【００３８】
脱エネルギーで打ち切られた動径分布関数の断面を図１に示す。すなわち、フィッティングにより求められた動径分布関数１は、脱離エネルギー３より低いエネルギーで打ち切られ、それよりも外側の領域は０である。こうして、領域の規定された動径分布関数２が求められる。
【００３９】
さらに、図１０に示す工程により、二次イオンがフラグメント化する領域を規定する。一次イオンの入射によるエネルギー付与が二次イオンの分子の結合解離エネルギーＳ４０４よりも大きい領域では、フラグメント化した試料分子がイオン化して検出される。分子構造を保ったままイオン化する領域６は、フラグメント化する領域よりも付与エネルギーの小さい領域で起こる。試料分子の結合解離エネルギーは一般的に、１ｅＶ以上３０ｅＶ以下である。つまり、フィッティングした動径分布関数の全領域の中で、結合解離エネルギーＳ４０４よりも高い領域で打ち切られた関数Ｓ４０７が領域の規定された動径分布関数となる．得られた動径分布関数Ｓ４０７から二次元分布関数Ｓ４０５が求められる。
【００４０】
図１１に示す工程のように、脱離エネルギー４０２と結合解離エネルギーＳ４０４の両方を規定すると、結合エネルギーと結合解離エネルギーで打ち切られた動径分布関数Ｓ４０８が求められる．この動径分布関数から分子構造を保ったままイオン化して脱離する領域６が規定され、外周と内周に打ち切りのある二次元分布関数Ｓ４０６となる。
【００４１】
図１０と１１に示した工程を図示すると、それぞれ図１２（ａ）と（ｂ）のようになる。図１２（ａ）には、動径分布関数1の断面が示されている。フィッティングにより求めた動径分布関数１は、結合解離エネルギー８より高いエネルギーで打ち切られ、それよりも内側の領域は、０となる。こうして、領域の規定された動径分布関数１０が求められる。
【００４２】
図１２（ｂ）には、（ａ）と同様に、脱離エネルギー３と結合解離エネルギー９で打ち切られ、領域の規定された動径分布関数１１が示されている。この場合には、脱離エネルギーは、フラグメント化するエネルギーよりも小さいことが必要である。
【００４３】
ここで、シリコン基板上に存在するインスリンを、１０ｋＶで加速されたＧａ＋イオンによって質量分析する場合を考える。まず、ボケ関数の動径分布関数を図６に従って決定する。付与エネルギーの計算は、固体に対するイオンの飛程をシミュレーションするソフトウェアで実行することが可能であり、このようなソフトウェアの代表として、Ｔｈｅ  Ｓｔｏｐｐｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｅ  ｏｆ  Ｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍａｔｔｅｒ （ＳＲＩＭ）が挙げられる。１０ｋＶで加速されたＧａ＋イオンをシリコン基板に照射した時に発生するシリコン原子の運動エネルギーは、図７のようになる。横軸は一次イオンの入射位置からの距離で、縦軸はシリコン原子の運動エネルギーを示している。このプロットをa/rでフィッティングするとE=f(r) = 549/rとなる。この結果から動径分布関数を求めると、前述のようにE(r) = 549 /√(ｘ2＋ｙ2)となる（ここで、ｘ，ｙは平面座標を示す）。その断面プロファイルは図１３のようになる。
【００４４】
図９に示す工程により、脱離する領域を規定する。この値は試料の脱離エネルギーに依存するが、一般的には０ｅＶより大きく１０ｅＶまでであり、典型的な値として、２．０ｅＶである。図１４は、これより小さい値をカットオフした関数の断面プロファイルを示しており、そのｒ値は２７５Åである。
【００４５】
図１０に示す工程により、フラグメント化する領域を規定する。インスリンには、Ｃ−Ｈ, Ｎ−Ｈ, Ｏ−Ｈ , Ｃ−Ｎ, Ｃ−Ｃ結合が含まれている。Ｃ−Ｈ, Ｎ−Ｈ, Ｏ−Ｈのような結合を除いて、結合解離エネルギーはＣ−Ｎ結合が小さく２．８ ｅＶである。図１５は、これより大きい値をカットオフした関数の断面プロファイルを示しており、E=f(r)=549/rを用いて、r値を算出するとその値は約２００ Åとなる。
【００４６】
図９と図１０の工程を適用した時には、外側と内側に打ち切りをもつ関数となる。図１６にはその断面プロファイルを示し、図１７には二次元分布を示した。
【００４７】
図１８はＴＯＦ−ＳＩＭＳにより取得される質量画像のモデル像で、Ｓｉ基板上に存在する分子から得られる質量画像をモデル化している。このモデル画像１７のサイズは、横３０７．２ｎｍ縦１５３．６ｎｍ (２５６×１２８ピクセル)である。このモデル画像を図４に従って画像処理を行う。
【００４８】
次にボケ画像を低減する画像復元を行うために、ボケ関数を用意する。このボケ画像に画像処理を適用するためのボケ関数は、前述の二次元分布関数をボケ関数として用いることが可能である。
【００４９】
画像処理は、米国のアメリカ国立衛生研究所（ＮＩＨ）で開発された画像処理ソフトＩｍａｇｅＪを使って実行した。この処理のプラグインとして、エモリー大学のＰｉｏｔｒ  Ｗｅｎｄｙｋｉｅｒが開発したＰａｒａｌｌｅｌ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎを利用した。
【００５０】
図１８はボケ画像、図１９は画像復元を行った復元画像、図２０は原画像を示す。復元画像はボケ画像よりも全体が明瞭になっていることが分かる。
【００５１】
二つの画像の類似性は、それらの画像の相互相関係数Ｒを計算することにより、評価できる。Ｍ×Ｎピクセルからなる２つの画像Ａ，Ｂを比較する場合には、下記のようになる。
【数６】
0005584489.tif 000007
画像における相互相関係数は、各ピクセル値が負でない場合には、０≦Ｒ≦１の値をとり、１に近い程、類似性が高いと言える。
【００５２】
ボケ画像と原画像、ならびに復元画像と原画像について相互相関係数Ｒを計算し、画像復元効果を検証した。計算結果は図２１に示した。相互相関係数の値は、それぞれ０．５５と０．７３であり、復元画像１８の方が、原画像１９に類似していると言える。
これらのことから、本発明で推定したボケ関数の効果が示された。
【実施例２】
【００５３】
質量分析顕微鏡像のボケ低減のためのボケ関数を求める工程は、図２２のようになる。
【００５４】
一次イオンのイオン種・電荷・加速電圧・基板種を入力する工程Ｓ５０１では、観察条件からこれらの値を入力する。
【００５５】
モンテカルロシミュレーションを実施する工程Ｓ５０２では、工程Ｓ５０１で入力した内容をパラメータとして、入射する一次イオンと基板の衝突に関するモンテカルロシミュレーションを行う。
【００５６】
工程Ｓ５０３では、シミュレーションの結果から、一次イオンの入射点からの距離と付与エネルギーの関係を示す表を作成する。
【００５７】
予め用意されている関数を指定する工程Ｓ５０４では、関数を指定する。
【００５８】
指定した関数によりフィッティングする工程Ｓ５０５では、一次イオンの入射点からの距離と付与エネルギーの関係を示す表を用いて、関数をフィッティングし、係数を求める。
フィッティングに用いる関数は、予め用意されている複数の関数の中から、フィッティング結果を見ながら、より良いものを利用する。
【００５９】
試料分子の脱離エネルギーよりも低いエネルギーでフィッティングした関数を打ち切る工程Ｓ５０６では、実施例１に従って、試料分子の脱離エネルギーよりも低いエネルギーで、関数を打ち切り、値を０とする。
【００６０】
試料分子の結合解離エネルギーよりも高いエネルギーでフィッティングした関数を打ち切る工程Ｓ５０７では、実施例１に従って、試料分子の結合解離エネルギーよりも高いエネルギーで関数を打ち切り、値を０とする。
【００６１】
フィッティングした関数を二次元分布関数へ変換する工程Ｓ５０８では、動径分布を二次元分布に変換する。
【００６２】
二次元分布関数をボケ関数として記憶する工程Ｓ５０９では、後工程で行われる画像復元のために、ボケ関数を記憶する。
【００６３】
特定範囲のｍ／ｚを指定する工程Ｓ５１１では、特定のｍ／ｚを入力する。
【００６４】
座標毎の質量スペクトルから指定したｍ／ｚの強度を抽出し質量顕微鏡像として記憶する工程Ｓ５１２では、座標毎の質量スペクトルＳ５１０から指定したｍ／ｚの強度を抽出し質量顕微鏡像として記憶する。
【００６５】
記憶されているボケ関数と質量顕微鏡像を画像復元する工程Ｓ５１３では、記憶されているボケ関数と質量顕微鏡像を用いて画像復元を行う。
【００６６】
得られた復元画像を記憶する工程Ｓ５１４では、画像復元が行われた結果を復元画像として記憶する。
【００６７】
記憶された復元画像を表示する工程Ｓ５１５では、記憶された復元画像をディスプレイ上に表示する。
【実施例３】
【００６８】
本発明の実施例である一次イオン照射部１０１とリフレクター型検出器１１０を実装した飛行時間型二次イオン質量分析装置を図２３及び図２４に示す。
【００６９】
一次イオン照射部１０１は、イオンガン１０２、パルス化ユニット１０３、収束レンズ１０４、スキャンユニット１０５から構成される。
【００７０】
リフレクター型検出器１１０は、二次イオン１１８を検出器内へ引き込むための電極１１４、センサーに二次イオンを収束させるためのレンズ１１２、センサー方向へ二次イオンを反発させるためのリフレクター１１１、二次イオンを検出するためのセンサー１１３から構成されている。
【００７１】
真空チャンバー１０６中の試料１０７と試料ステージ１０８は、一次イオン１１７が照射可能で、検出器１１０に二次イオン１１８が導入されるように配置されている。
一次イオン１１７として、ガリウム、セシウム、ビスマスクラスター、フラーレンを用いることが出来る。
これらの一次イオン１１７は、一次イオン照射部１０１のイオンガン１０２で生成し加速される。
【００７２】
イオン種と加速電圧は、試料、空間分解能、測定が必要な質量/電荷に依って、設定される。
加速電圧について、一般に、１０から３０ｋＶ程度が用いられる。
【００７３】
一次イオン１１７が試料表面に入射後、試料表面から二次イオン１１８が生成する。
【００７４】
二次イオン１１８はリフレクター型検出器１１０に入り、センサー１１３への到達時間差によって、質量スペクトルとして検出される。
【００７５】
こうして二次イオン１１８は検出され、外部制御部１０９を通じて、コンピュータ１１６内の記録媒体（メモリやハードディスク）に記録される。１１５はディスプレイである。
【００７６】
試料に照射される一次イオン１１７は、スキャンユニット１０５によって試料表面の座標を変えながら照射され、その座標毎に質量スペクトルがコンピュータ内の記録媒体に記録される。
【００７７】
コンピュータに記録されている座標毎に記録された質量スペクトルの集まりから、質量/電荷比毎に信号強度を二次元表示すると質量分析顕微鏡像として表示される。
これらの画像は、メモリや記録媒体に記録することも可能である。
【００７８】
外部制御部１０９には、イオン照射部の制御部２０１、リフレクター型検出器の制御２０２、試料ステージの制御２０３、イオン数のカウント２０４からなる。
【００７９】
外部制御部１０９はコンピュータの外部制御部の制御部２０５によりコントロールされる。
【００８０】
外部制御部の制御部２０５を介して得られたイオンのカウント数は、座標毎の質量スペクトル２０６として、記憶装置に保存される。
【００８１】
座標毎の質量スペクトル２０６はＳ５１０からＳ５１２の工程で特定範囲の質量/電荷の信号強度を取り出されて質量分析顕微鏡像２０８として記録され表示もされる。
【００８２】
ボケ関数の算出２０７では、Ｓ５０１からＳ５０８の工程で実施され、その結果はボケ関数２０９として利用される。
【００８３】
ボケ関数２０９を用いて質量顕微鏡像２０８の画像復元が実施され、ボケ低減された質量顕微鏡像２１０として記憶され、ディスプレイ上に表示される。
【符号の説明】
【００８４】
１  フィッティングした動径分布
２  脱離エネルギーで打ち切られた動径分布
３  脱離エネルギー
４  一次イオンの入射位置
５  フラグメント化したイオンが脱離する領域
６  分子構造を保ったままイオン化して脱離する領域
７  二次イオンとして脱離しない領域
８  一次関数でフィッティングした動径分布関数
９  結合解離エネルギー
１０  領域の規定された動径分布関数
１１  領域の規定された動径分布関数
１０１  一次イオン照射部
１０２  イオンガン
１０３  パルス化ユニット
１０４  収束レンズ
１０５  スキャンユニット
１０６  真空チャンバー
１０７  試料
１０８  試料ステージ
１０９  外部制御部
１１０  リフレクター型検出器
１１１  リフレクター
１１２  レンズ
１１３  センサー
１１４  電極
１１５  ディスプレイ
１１６  コンピュータ
２０５  制御部
２０６  座標毎の質量スペクトル
２０７  ボケ関数の算出
２０８  質量分析顕微鏡像
２０９  ボケ関数
２１０  ボケの低減した質量分析顕微鏡像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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