(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子ビームを用いて薄い試料を画像化し、かつ光によって前記試料を画像化する粒子光学装置であって、
当該装置は：
粒子の光軸に沿った粒子ビームを発生させる粒子源；
前記粒子ビームを操作する粒子光学レンズであって、前記粒子の光軸の周りに備えられた粒子光学レンズ；
前記粒子の光軸上で、かつ所謂粒子光学対物レンズと呼ばれる前記粒子光学レンズの1の磁極面間に前記試料を位置設定する試料マニピュレータであって、前記粒子の光軸に対して前記試料を傾ける能力を有する試料マニピュレータ；
前記試料を透過する粒子を検出する検出器；及び
光学顕微鏡；
を有し、
前記光学顕微鏡は、前記試料を画像化するように備えられていて、その際前記試料は、ほぼ前記粒子の光軸上に設けられ、かつ前記試料が前記光学顕微鏡を向くように傾いている、
前記光学顕微鏡は、所謂走査型光学顕微鏡と呼ばれる、集光ユニットによって生成される光の点で前記試料を照射するように備えられていて、前記光学顕微鏡は、前記試料全体にわたって前記光の点を走査するように備えられていて、かつ
少なくとも前記集光ユニットは、前記試料が前記粒子ビームを用いて画像化されるときには、前記磁極片間の空間を解放するように、引っ込めることが可能な状態で設けられ、
前記集光ユニットが、前記試料を画像化するため、前記試料から放出される光をも収集する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記光ビームが単色光ビームである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光の光軸が前記粒子の光軸に対してほぼ垂直である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記試料位置が、極低温シールドによって少なくとも部分的に囲まれていることにより、極低温の試料の画像化が可能となる、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記試料の方を向いている前記光学顕微鏡の少なくとも部品が、極低温にまで冷却されるように備えられていることにより、前記光学顕微鏡による観察中に極低温の試料が暖められるのが防止される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記光学顕微鏡はさらに、非集光ビームで前記試料を照射することによって像を生成するように備えられている、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子ビームを用いて薄い試料を画像化し、かつ光によって試料を画像化する粒子光学装置に関する。当該装置は、
・粒子の光軸に沿った粒子ビームを発生させる粒子源、
・前記粒子ビームを操作する粒子光学レンズであって、粒子の光軸の周りに備えられた粒子光学レンズ、
・粒子の光軸上で、かつ所謂粒子光学対物レンズと呼ばれる粒子光学レンズの1の磁極面間に試料を位置設定する試料マニピュレータであって、粒子の光軸に対して試料を傾ける能力を有する試料マニピュレータ、
・試料を透過する粒子を検出する検出器、及び
・光学顕微鏡、
を有する。
【背景技術】
【０００２】
当該装置は、LEM-2000の名称で、日本の明石製作所によって販売されていた。
【０００３】
既知の装置は、透過型電子顕微鏡の鏡筒(TEM鏡筒)及び光学顕微鏡を有する。既知の装置は、大きな7mmのグリッド上にマウントされた試料を、光学顕微鏡又はTEM卿党内で観察するように備えられている。
【０００４】
光学顕微鏡は、その装置の前側に設けられている。前側とはつまり、操縦者が存在する側である。光学顕微鏡は双眼鏡を有する。操縦者は、垂直にマウントされた試料を観察する（光路はプリズムによって90°よりも大きな角度に曲げられる）。光学顕微鏡の倍率は、50倍から250倍である。集光装置は、グリッドを介して試料を照射する。試料は、光学顕微鏡で観察されるときには大気中に存在する。光学顕微鏡の後方には、TEM鏡筒が水平位置にマウントされている。TEMは、最大100keVの電子エネルギーで動作し、かつ6の光学レンズを用いる。透過した電子は、250倍から45000倍の倍率で蛍光スクリーン上に結像される。蛍光スクリーンは、双眼鏡で観察されて良い。又はスクリーンは、写真を作製するために写真用フィルムと一時的に交換されても良い。
【０００５】
TEM鏡筒は試料チャンバを有する。その試料チャンバ内には、試料が設けられなければならない。試料チャンバは、TEM内で試料を観察するときには排気される。
【０００６】
往復機構は、試料を、試料が光学顕微鏡によって観察される位置である第1位置から、試料がTEM内で観察される位置である第2位置へ搬送する。その目的のため、試料は、エアロックを介して搬送される。
【０００７】
既知の装置の欠点は、試料が2の観察位置間で搬送されなければならないことである。2の位置とは、その一は大気中である光学顕微鏡用の観察位置で、その他は真空環境下であるTEM用の観察位置である。従って試料は、2の観察位置を往来するときには、エアロックを通過しなければならない。この結果、試料がTEM内に設けられているときには、位置の不正確さが相対的に大きくなることで、正確な位置を決定するのに長い遅延が生じてしまう。特に分解能が0.1nm以下である現代の型のTEMにとっては、光学顕微鏡像のTEM像へのマッピングは非常に時間を要する。試料が、光学顕微鏡とTEMによって繰り返し観察されなければならないとき、試料はTEM鏡筒内で繰り返し正確に位置設定されなければならない。その結果、遅延時間が長くなってしまう。
【０００８】
他の欠点は、試料が、光学顕微鏡とTEMの間のエアロックを通過しなければならないことである。この結果、試料がエアロックを介して往復するとき、大気開放すなわち換気による遅延が生じる。試料が、光学顕微鏡とTEMによって繰り返し観察されなければならないとき、試料はエアロックを繰り返し通過しなければならない。その結果、遅延時間が長くなってしまう。
【０００９】
さらに他の欠点は、試料は、光学顕微鏡によって観察されるときには大気中に存在し、かつTEM内で観察されるときには真空中に存在することである。この結果、気化、脱ガス等による試料の変化だけでなく、試料の変形が生じる恐れがある。2の方法（粒子光学検査及び光学顕微鏡による検査）によって得られた像の比較及び/又はマッピングには、このことが障害となる恐れがある。また試料が、光学顕微鏡とTEMによって繰り返し観察されなければならないという理由で、エアロックを繰り返し通過するとき、試料の排気及び大気曝露を繰り返し行うことで、各排気/換気サイクル後に試料が変化してしまう恐れがある。この結果、その後の換気及び/又は排気状況で、試料を比較及び/又はマッピングを良好に行えない恐れがある。
【特許文献１】米国特許出願公開第2004/090621号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記欠点を克服する装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
その目的のため、本発明による装置は、
・光学顕微鏡は、試料を画像化するように備えられている。その際その試料は、ほぼ粒子の光軸上に設けられ、かつその試料が光学顕微鏡を向くように傾いている。
・光学顕微鏡は、所謂走査型光学顕微鏡と呼ばれる、集光ユニットによって生成される光の点で試料を照射するように備えられている。その光学顕微鏡は、試料全体にわたって光の点を走査するように備えられている。そして
・少なくとも集光ユニットは、試料が粒子ビームを用いて画像化されるときには、磁極片間の空間を解放するように、引っ込めることが可能な状態で設けられている。
【００１２】
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
粒子の光軸上にある試料を画像化するように備えられた光学顕微鏡を用いることにより、及び、試料が光学顕微鏡を向くようにその試料を再度位置設定する試料マニピュレータを用いることにより、粒子光学的に得られた像と光学的に得られた像との一致を改善されることができる。TEMで一般的に用いられているような、粒子光学装置用の試料マニピュレータの分野における当業者には知られているように、係る試料マニピュレータは大抵の場合、並進については200nmで回転/傾きについては0.1°よりも優れた位置の再現性及び精度を示す。またステップ幅はそれよりもさらに小さい。その結果としての高い位置精度により、光学顕微鏡の像のTEMへのマッピングを容易に行うことが可能となる。
【００１４】
光学顕微鏡及び粒子光学ビームが試料を画像化する試料位置は、第1試料位置と同じ（真空）環境である。従ってその試料は、たとえ光学顕微鏡とTEMによって繰り返し測定されるときでさえも、一度の排気しか必要としない。従って繰り返し行われる排気と換気の結果生じる遅延は排除される。
【００１５】
観察中、試料は同一の真空環境中に保持されるので、繰り返し真空又は大気曝露することによる変化及び/又は変形が生じない。
【００１６】
試料が光の点で走査されるように光学顕微鏡を備えることによって、光学顕微鏡によって得られる分解能は、検出光路中に生じる収差によっては制限されず、光の点の直径が生成される照射光路中に生じる収差によってのみ制限される。試料が光の点で走査される方法は、たとえば走査型光学顕微鏡から既知である。試料は、試料表面を走査する小さな焦点によって照射される。これにより、従来の光学対物レンズ系の直径よりもはるかに小さな直径を有する高分解能光学レンズ系の使用が可能となる。この理由は以下の通りである。
【００１７】
高分解能光学対物レンズ系は、高い開口数、及びたとえば1mm以下という短いワーキングディスタンスを有する。従って光学対物レンズ系は、試料位置の近くに設けられる必要があり、かつ試料の方を向いている光学素子の直径は大きいことが必要である（高開口数が求められるため、通常レンズ直径は、ワーキングディスタンス以上である）。従来の光学顕微鏡の対物レンズは、レンズ収差を補正する必要があるため、多数のレンズを必要とする。しかもこれらのレンズの多くは一般的に、試料に最近接するレンズよりも大きな直径を有する。その結果、従来の光学顕微鏡の対物レンズは、試料に最近接するレンズと試料それ自身との間の距離よりも何倍も大きな直径を有する複雑なユニットとなる。従って高分解能対物レンズの直径は、磁極片間に適合するには大きすぎてしまう。また複数の光学素子が一緒になった状態で供されている構成は大抵の場合、試料位置の真空との相性が良くない。試料位置の真空とは一般的には、10-6mbar以下である。
【００１８】
これとは対照的に、たとえば走査型光学顕微鏡で用いられる対物レンズは、薄い試料を観察するとき、検出光路での収差を補正する必要がない。その理由は、これらの収差は像品質に影響を与えないからである。これは、ある特定の時点では、試料からの全ての光は、ビームが試料に入射するそのただ1点からしか放出されない、という事実に基づいている。よって空間分解能は、試料上に生成されるその点の直径が直接影響する結果であり、検出光路でのレンズ収差には影響されない。その結果光学対物レンズは、たとえば非球面の単一レンズのような比較的単純な構成にすることができる。係る単一レンズの外径は、同程度の解像度及びワーキングディスタンスを有する従来の光学顕微鏡の対物レンズと比較して、はるかに減少させることができる。
【００１９】
光の点は、たとえば照射光路中にある1以上の可変ミラーによって、試料上を走査して良い。その1以上の可変ミラーをたとえば圧電性アクチュエータで傾けることによって、又は電気コイル若しくは磁石を用いることによって、ビームは偏向する。その結果、ビームは試料上の様々な位置に照射される。
【００２０】
試料上で光ビームを走査させることについての他の利点は、像の倍率が、単純に走査振幅を変化させることによって変化することである。走査振幅の変化は、たとえば電気信号を変化させることで（複数の）ミラーを動かすアクチュエータの振幅を変化させることによって行われる。これにより、従来の光学対物レンズ系を用いるときに通常行われている対物レンズ系の変更が不要となる。対物レンズ系が真空環境中に設けられ、かつ対物レンズ系周辺の空間が制限されているため、対物レンズ系の変更は従来の光学顕微鏡で行うよりも難しいことに留意して欲しい。
【００２１】
試料上を走査するのに集光された光ビームを用いることは、たとえば試料中での多光子励起又は（第2）高調波発生を用いた観察方法のような、高い光子密度が必要な観察方法にとって特に興味深い。そのような高レベルの電磁放射線で試料の大面積を照射する結果、試料中が高温になり、かつ試料が切除される恐れがある。そのため、用いられる光源の強度について不必要にも高い要求が課される。
【００２２】
試料上に光を集光する集光系-それは大抵の場合レンズのことである-は、試料上に微細な焦点を生成しなければならない。たとえば電磁場の曲がりのような焦点の直径に影響しないレンズ収差は、無視又はたとえば光学顕微鏡内の走査系で補正されて良い。照射ビームが十分単色である場合には、たとえ検出される光が試料を照射する光とは異なる色であっても、レンズの色収差も焦点の直径に影響を及ぼさないので、分解能を悪化させない。色収差は、たとえば発光（蛍光及び/又はリン光）を検出するとき、及び蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)及び蛍光寿命イメージング(FLIM)法を用いるときに生じる。
【００２３】
引っ込めることが可能な光学顕微鏡を用いることによって、試料が粒子ビームによって画像化される際の試料位置周辺の空間が解放される。これにより、たとえば試料をより大きく移動させることが可能となり、かつたとえば検出器の挿入にとって有利になる。
【００２４】
試料位置周辺の空間を解放するためには、試料位置に最近接する光学顕微鏡の素子を引っ込めることが可能であれば十分であることに留意して欲しい。光学顕微鏡の他の部品はそのままの場所にあって良い。たとえばTEMで用いられるX線検出器は大抵の場合引っ込めることが可能なように設けられていることにもさらに留意して欲しい。光学顕微鏡を引っ込め、かつX線検出器を挿入することによって、及びそれらの逆を行うことによって、試料位置周辺の空間は有効に用いられる。また一部のTEMで用いられているような、試料を試料位置に導入し、かつ試料を試料マニピュレータに結合させるのに用いられるエアロック機構もまた、光学顕微鏡が引っ込められないときには、その光学顕微鏡とぶつかる恐れがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明による装置の実施例によると、集光ユニットはまた、試料を画像化するため、その試料から放出される光をも集める。
【００２６】
この実施例では、試料の方を向いている光学顕微鏡のレンズは、集光された光ビームでの試料の照射と、試料から放出される光の検出の両方に用いられる。
【００２７】
本発明による装置の他の実施例では、像が生成される試料から検出される光は、集光ユニットを通過しない。
【００２８】
この実施例では、検出光はそれぞれ異なる光路を進む。その各異なる光路はたとえば、集光ユニットの方を向く側とは反対側に設けられているレンズによって集められて良い。しかしたとえばその反対側に設けられている光電子増倍管のような検出器によって検出されても良い。
【００２９】
本発明による装置の他の実施例では、試料から検出される光は、照射される試料面とは反対の面から放出される。
【００３０】
他の実施例では、光の点は単色光から生成される。
【００３１】
この実施例では、照射光路は1色のみ用いるので、その帰結として照射光路では色収差が生じない。照射光学系でも（検出光路で用いられる）結像光学系でも色収差を補正する必要がない。その結果、レンズ素子はより単純なものになる。
【００３２】
たとえば2色光の補正を行う光学レンズ系は既知であることに留意して欲しい。その場合、光は2色から構成されて良い。
【００３３】
本発明による装置の他の実施例では、光の光軸は、粒子の光軸とほぼ垂直である。
【００３４】
対物レンズの磁極片間の空間は、かなり制限されている。試料位置（磁極片間でかつ粒子の光軸近傍）への最も単純なアクセスは、粒子の光軸に垂直な光の光軸を有する光学顕微鏡を用い、かつ粒子の光軸に垂直な方向に光学顕微鏡を挿入する/引っ込めることである。
【００３５】
本発明による装置のさらに他の実施例では、試料位置は、極低温シールドによって少なくとも部分的に囲まれている。それにより、極低温の試料の画像化が可能となる。
【００３６】
極低温に冷却された試料の画像化が可能な粒子光学装置それ自体は既知である。一例としては、FEIカンパニー(FEI  Company)から販売されているテクナイG2(Tecnai  G2)がある。係る装置では、試料マニピュレータ及び試料位置の付近は、たとえば液化窒素温度又は液化ヘリウム温度のような極低温にまで冷却される。同様に試料位置付近を冷却することによって、極低温に冷却された試料は、粒子ビームと光学顕微鏡の両方で観察可能である。
【００３７】
本発明による装置の他の実施例では、試料の方を向いている光学顕微鏡の少なくとも部品は、極低温にまで冷却されるように備えられている。それにより光学顕微鏡による観察中に極低温の試料が暖められるのが防止される。
【００３８】
たとえば試料の方を向く光学顕微鏡のレンズを冷却することによって、試料が暖められるのは回避される。レンズの冷却は、レンズそれ自体を積極的に冷却する（つまりレンズと冷却源との間に熱抵抗の小さな経路を供する）ことによって、又はレンズを断熱することによって実行されて良い。それによりレンズは、極低温シールド及び/又は試料と熱平衡の状態になることが可能となる。
【００３９】
本発明の他の実施例では、光学顕微鏡はさらに、非集光ビームで試料を照射することによって像を生成するように備えられている。
【００４０】
従来の顕微鏡として機能する能力を有する光学顕微鏡を用いることによって、分解能を減少させる恐れはあるものの、試料の迅速な画像化が可能となり、かつより詳細な像が、光学顕微鏡の走査モードで記録することが可能である。
【００４１】
非集光の光ビームで試料を照射するとき、検出光は、反射光又は透過光のいずれかであって良いことに留意して欲しい。
【００４２】
この像の品質は高分解能像の‘誘導’にのみ用いられるので、この像の品質は、光学顕微鏡の対物レンズから通常期待される品質である必要はないことにもさらに留意して欲しい。
【００４３】
ここで本発明を、概略図に基づいて詳述する。図中、対応する特徴部は、同一参照番号によって特定されている。
【００４４】
図1は、粒子源2が設けられている真空チャンバ6を図示している。その粒子源は、粒子の光軸に沿った粒子ビームを発生させる。粒子ビームとは、たとえば300keVのエネルギーを有する電子ビームである。その電子ビームは、粒子の光軸の周囲に備えられた粒子光学レンズ4A,4Bによって操作（集束）される。
【００４５】
試料マニピュレータ5は、試料1を、粒子ビームが試料1に入射する位置である第1試料位置上に設けるのに用いられる。第1試料位置は、粒子光学対物レンズ7の磁極面8Aと磁極面8Bの間に位置する。
【００４６】
試料を透過する電子ビームの一部は、粒子光学レンズ4C及び4Dによって、検出器9上に結像される。検出器9はたとえば、蛍光スクリーン又はCCDカメラ（又は他の原理で動作するカメラ）の形態である。また写真用フィルムが、粒子を検出するのに用いられても良い。電子エネルギー損失分光(EELS)検出器のような他の検出器が用いられても良い。
【００４７】
光学顕微鏡10による試料観察は、試料が試料位置にあるが、光学顕微鏡に対して傾いているときに可能となる。
【００４８】
上述したように、試料は通常平坦で非常に薄い。より高分解能の像を得るためには、試料は大抵の場合100nm未満の厚さで、50nm未満であることが好ましい。そのような試料は非常に壊れやすいため、試料マニピュレータ5上にマウントされている、たとえばCu製のグリッド上で支持される。係るグリッドは、TEMグリッドとして当業者には知られている。粒子ビームで試料の関心領域を観察するため、その関心領域は、試料マニピュレータ5によって粒子の光軸上に移される。粒子ビームで試料を観察するときには、試料の配置は、粒子の光軸に対して垂直であって良いが、たとえば3D断層撮影法のような特定の技術については、試料は、粒子の光軸に対して傾いても良い。
【００４９】
これらの要求を満たした試料の位置設定を可能にするため、試料マニピュレータは、たとえば3の並進自由度と2の回転自由度によって試料を位置設定することができる。ただし自由度が5未満又は5よりも多い試料マニピュレータもまた知られている。
【００５０】
粒子ビームでの試料の画像化に用いることのできる全試料位置/配置は、第1試料位置と呼ばれる。
【００５１】
光学顕微鏡10は、磁極面8Aと磁極面8Bの間の位置を観察する。光学顕微鏡で最善の像を生成するため、試料は、光学顕微鏡の光軸に対してほぼ垂直の位置に傾く必要がある。
【００５２】
光学顕微鏡、又は粒子の光軸に最も近接する光学顕微鏡の少なくとも部品は、引っ込めることができるようにマウントされる。そして光学顕微鏡、又は粒子の光軸に最も近接する光学顕微鏡の少なくとも部品は、試料が光学顕微鏡によって観察されないときには、その試料周辺により広い空間を供するように引っ込められることができる。この追加的空間は、たとえば2次電子検出器、X線検出器などの一般に知られた他の種類の検出器によって試料に対するアクセスを供するのに必要となる。これら他の種類の検出器は、試料が電子ビームによって照射されるときに、その試料の情報を収集するのに用いることのできるものである。
【００５３】
この図では、試料マニピュレータ5及び光学顕微鏡10は、粒子の光軸3に垂直な面を共有しているように図示され、かつ互いに反対を向くように位置している。これは必要なことではなく、またマニピュレータと光学顕微鏡が、一の面内にあるが、たとえば90°又は120°間隔を空けるように設けられているような実施例も可能である。また素子の両方又は一方が、粒子の光軸に対して垂直ではない対称軸を示すことも可能である。
【００５４】
図2は、本発明による装置の詳細を図示している。
【００５５】
図2は、2の磁極面8A及び8Bを示す粒子光学対物レンズ7を図示している。試料マニピュレータ5が試料1と接続している。図示されている試料マニピュレータ5は、5の自由度で試料1を位置設定する能力を有する。試料1は、光学顕微鏡10の方を向いている。
【００５６】
光学顕微鏡は、光ビームを発生させるレーザーユニット19を有する。この光ビームは、レンズ14によって平行にされ、続いてビームスプリッタ18を通過して、ミラー17及び16に到達する。これらのミラーは、たとえば圧電性アクチュエータのようなアクチュエータ上にマウントされているので、ビームの方向を変化させることができる。よってビームは、2のレンズ12及び11によって（ただしそれよりも多数のミラーが用いられても良い）、試料上で結像される。
【００５７】
レンズ12は、レンズ11の近くでミラー16及び17の回転面を結像する。換言すれば、ビームは、レンズ内でのビームの傾きが最小の変位で生じるようにして結像される。その結果、光学顕微鏡の視野は、係るレンズを有していない光学顕微鏡よりも広い。
【００５８】
たとえば反射光又は蛍光のような試料から放出される光は、レンズ11によって集められ、その後ビームスプリッタ18に到達するまで、入射方向とは反対方向を進む。検出された光は、光検出器20へ向かうように偏向される。レンズ15は、検出器上への光の集光を補助することができる。検出器は、必要な感度に依存して、単一光子検出器又は従来の検出であって良い。
【００５９】
レーザー19は単色光ビームを発生させるので、全光学素子の収差係数は、その単色光の波長について最適化されて良い。レンズの色誤差は、像の品質に影響を及ぼさない。本明細書では、単色光とは、（複数の）色収差によって支配された直径を有する焦点が生成されないように、十分小さな波長の広がりを示す光であると解されなければならない。試料から放出されて検出器に向かって進む光は、それぞれ異なる色であって良い（その理由は例えば、蛍光が検出されるためである）。しかし先述したように、結像光路中に生じるレンズ収差は、像品質/分解能に影響しない。
【００６０】
また、2以上の波長での色収差を補償する照射光学系が構築され、かつその照射光学系は、十分に小さな磁極面間に設けられるその光学系のレンズ素子の直径を示して良いことにも留意して欲しい。
【００６１】
コーティング、ビームスプリッタの反射等は、検出光の波長についても最適化される必要があると考えられることに留意して欲しい。
【００６２】
図示されている光学顕微鏡は非常に概略的に描かれていて、かつ多くの変化型が存在して良いことにも留意して欲しい。たとえば、所謂レーザーファイバ結合と呼ばれる光ファイバをレンズ14とミラー19の間に挿入することも可能である。それによりレーザーと検出器は、装置の鏡筒から離れた場所に設けることが可能となる。光ファイバはまた、レンズ15と検出器20の間に設けられても良い。そのような光ファイバは、所謂検出器ファイバ結合と呼ばれる。ビームスプリッタはまた回折格子であっても良い。レンズは、光学顕微鏡の厳密な実装に従って、追加又は削除されて良い。またたとえばビーム偏光器が、光学顕微鏡に組み込まれても良い。
【００６３】
照射ビームには絶対的に単色であることが求められてなく、色収差によって支配されない焦点を生成する程度に単色であればよいので、たとえば白色光を放出する素子からの光をカラーフィルタによってフィルタリングした光が用いられても良いことにも留意して欲しい。
【００６４】
図3は、光学顕微鏡が引っ込められた本発明による装置の詳細を図示している。
【００６５】
図3は、図2から派生したものと考えることができる。図から分かるように、光学顕微鏡10は、わずかに引っ込められている。それにより第1試料位置周辺の空間が解放されている。ここでは試料1は、光学顕微鏡と接触することなく、磁極片8Aと磁極片8Bの間で自由に位置設定することができる。光学顕微鏡を引っ込めることによって、たとえばX線検出器、2次電子検出器等のその装置の他の部品をも試料付近に設けることが可能となる。
【００６６】
この図では、光学顕微鏡10全体が引っ込められている様子が図示されていることに留意して欲しい。当業者には明らかであるように、レンズ11及びそのマウント部を有する、光学顕微鏡の部品のみが引っ込められても十分であることに留意して欲しい。
【００６７】
図4は、試料が一の面で照射され、かつ他の面で観察される、本発明による装置の詳細を図示している。
【００６８】
図4は、光軸27の周りを入射し、ミラー21によって試料1へ進むように偏向される光ビームを図示している。レンズ23は試料上に光を集光する。試料はTEMグリッド25上にマウントされる。TEMグリッド25は、円形バネ26を有する試料マニピュレータの遠心端5A上の所定位置に保持される。光線28によって図示されている、試料から放出される又は試料を透過する光は、レンズ24によって集められて、ミラー22によって入射光ビームと平行な方向に偏向される。粒子の光軸はたとえば、図の面に垂直である。
【００６９】
光ビームは、他のミラーによって試料上を走査できるが、走査するのにミラー21を用いることも検討されて良いことに留意して欲しい。その場合ミラー21は、アクチュエータによって駆動しなければならない。また試料自体が、試料ホルダ5A（の遠心端）の走査に係る動作により、顕微鏡に対して動くこともまた検討される。
【００７０】
ミラー(21,22)によって試料からの光及び試料へ向かう光を導光する代わりに、たとえば光ファイバが用いられても良い。
【００７１】
2のレンズ23及び24は、レンズ間のビーム27が粒子の光軸に対して平行になるように、挿入され/引っ込められて良い。その場合、試料は再度の位置設定/傾けられることを必要としない。しかし粒子の光軸に垂直なレンズ間の光路を有することは魅力的だと考えられる。その理由は、このことにより、より大きな直径を有するレンズが可能となり、ひいては光学顕微鏡の開口数をより望ましい値にすることが可能となるからである。
【００７２】
反射光を検出するときには、レンズ24とミラー22は除去されて良く、かつ照射光と検出光の両方は、レンズ23とミラー21を介して導光されることにも留意して欲しい。
【００７３】
試料の両面からの放出光を収集することで、可能な限り効率的に光子を検出することさえも可能である。
【００７４】
たとえば蛍光顕微鏡の場合では、カラーフィルタが、照射光を取り除くために検出光路中に挿入されて良い。
【００７５】
前述の各実施例は、試料を極低温状態で保持できるように、冷却表面及び冷却導管によって実現されても良いことに留意して欲しい。そのような測定は、従来の極低温TEMから周知である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明による装置を図示している。
【図２】本発明による装置の詳細を図示している。
【図３】光学顕微鏡が引っ込められた本発明による装置の詳細を図示している。
【図４】試料が一の面で照射され、かつ他の面で観察される、本発明による装置の詳細を図示している。
【符号の説明】
【００７７】
1  試料
2  粒子源
3  粒子の光軸
4A  粒子光学レンズ
4B  粒子光学レンズ
4C  粒子光学レンズ
4D  粒子光学レンズ
5  試料マニピュレータ
6  真空チャンバ
7  粒子光学対物レンズ
8A  磁極面
8B  磁極面
9  検出器
10  光学顕微鏡
11  レンズ
12  レンズ
13  レンズ
14  レンズ
15  レンズ
16  ミラー
17  ミラー
18  ビームスプリッタ
19  レーザー
20  光検出器
21  ミラー
22  ミラー
23  レンズ
24  レンズ
25  TEM用グリッド
26  円形バネ
27  光軸
28  光線
【図１】
0005534646.tif 000002
【図２】
0005534646.tif 000003
【図３】
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【図４】
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