(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物から放出される光線、放射線、電子またはイオンの像を受像面にて受けて映像信号に変換すると共に、その受像面に前記光線、放射線、電子またはイオンの一部を背後へ通過させる開口が設けられている撮像手段と、
この撮像手段と被測定物との間に配置され前記光線、放射線、電子またはイオンの像を前記受像面に結像させる結像手段と、
前記開口を通過してくる光線、放射線、電子またはイオンを介して被測定物の特性を分析すると共に、その分析データを分析データ信号に変換する分析手段と、
前記撮像手段から出力される映像信号および前記分析手段から出力される分析データ信号に基づいて、前記光線、放射線、電子またはイオンの像に対応する二次元像および前記開口を通過する光線、放射線、電子またはイオンの分析データを表示する表示手段と、
を備えた分析装置。
【請求項２】
前記撮像手段から出力される映像信号と同期した信号であってその映像信号の前記開口に対応する信号部分に重畳するマーカー表示信号を発生させるマーカー信号発生手段を備え、
前記表示手段が、前記撮像手段から出力される前記映像信号、前記分析手段から出力される分析データ信号および前記マーカー発生手段から出力されるマーカー表示信号に基づいて、前記光線、放射線、電子またはイオンの像に対応する二次元像、前記開口を通過する光線、放射線、電子またはイオンの分析特性データおよび分析位置を示すマーカーを同時に表示すること、
を特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
前記撮像手段は前記光線、放射線、電子またはイオンの像を受けて電気信号に変換する固体撮像素子を備え、前記受像面となる前記固体撮像素子の撮像部が前記開口を境として分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載の分析装置。
【請求項４】
前記被測定物が前記撮像手段の前記受像面に対し移動自在とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分析装置。
【請求項５】
前記撮像手段の前記受像面が前記被測定物に対し移動自在とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の分析装置。
【請求項６】
前記撮像手段は、前記光線、放射線、電子またはイオンの像を受けて電気信号に変換する裏面照射型の固体撮像素子を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分析装置。
【請求項７】
前記分析手段は、前記被測定物から放出される光線の波長成分を分析する分光器を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の分析装置。
【請求項８】
前記分析手段は、前記被測定物から放出される放射線、電子またはイオンのエネルギーを分析するエネルギー分析器を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の分析装置。
【請求項９】
前記分析手段は、前記被測定物から放出される放射線またはイオンの質量を分析する質量分析器を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の分析装置。
【請求項１０】
前記分析手段は、前記被測定物から放出される光の量の時間的変化を計測するストリークカメラを備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の分析装置。
【請求項１１】
前記結像手段が光学レンズにより構成され、この光学レンズが前記被測定物または前記撮像手段に対して移動自在とされていることを特徴とする請求項７または１０に記載の分析装置。
【請求項１２】
前記結像手段が前記被測定物と前記撮像手段の間に磁界又は電界を形成する偏向器により構成され、この偏向器が前記磁界又は電界の形成状態を任意に制御可能とされていることを特徴とする請求項８または９に記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の像の観察とその被測定物の特定箇所における分析計測を同時に行う分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物体の分析測定において、その像を単に観察するだけでなく、その像の部位における分光エネルギー特性等の計測が要求される場合がある。このような計測（被測定物の像とその部位における分光特性を同時に計測）を行うものとしては、特開平１−３２０４４１号公報に記載されたものが知られている。すなわち、この測定装置（色彩輝度計）は、その第１図に示されるように、対物レンズを介して被測定物の像が結像されるアパーチャ付きの板体と、その板体と被測定物との間に配置され被測定物の像の一部を反射させるハーフミラーと、このハーフミラーで反射される被測定物の像を撮像する撮像装置と、アパーチャを通じて板体を通過する被測定物の像の一部を受けて分光を行う分光手段と、この分光手段で分光されたスペクトルを検出する検出器と、そのスペクトルデータの処理を行うデータ処理回路と、そのデータ処理回路からの信号と撮像装置から出力される信号を重畳する信号重畳回路と、この信号重畳回路から出力される信号に基づいて表示を行うモニタとを備えて構成されている。そして、この測定装置は、被測定物の像の光線をハーフミラーにより分岐させて、その光線の一方を二次元像の形成のために用い、他方を分光特性の検出のために用いることにより、モニタに被測定物の二次元像とその一部の分光特性を同時に表示しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の測定装置にあっては、次のような問題点がある。まず第一に、モニタには被測定物の二次元像と分光特性のデータのほか、分光特性をサンプリング検出している箇所にマーカーが表示されるが、そのマーカーの表示位置と実際に分光特性を検出している被測定物の位置にズレを生じる場合がある。すなわち、マーカーの表示はアパーチャを通じて透過する光線の位置に合わせて設定されるが、ハーフミラー、撮像装置の受光面などの位置ズレに伴い、分光特性のサンプリング位置とマーカー表示位置にズレを生ずることとなる。第二に、光線を分岐するためにハーフミラーを用いるため、被測定物から発せられた光線がハーフミラーを通過するときにその分光特性が変化する場合がある。このため、被測定物についての正確な分光データが得られず測定精度の低下を招いている。第三に、前述の測定装置では被測定物から放出される光線の像については分析が可能であるが、そのほかにＸ線、電子またはイオンの像などについての測定の要望がある。しかしながら、この場合、被測定物から放出されるＸ線、電子またはイオンなどの二次元像とその分析特性を同時に表示することができない。すなわち、被測定物から放出されるものが光線であればハーフミラーでサンプリングが可能であるが、被測定物から放出されるものがＸ線や電子線などである場合には、そのサンプリングが行えず、それらＸ線像などについての分析計測は行えない。
【０００４】
そこで本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、放射線などの像についても分析計測が可能であって、正確な分析特性が得られる分析装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、被測定物から放出される紫外線、可視光線、赤外線などの光線またはＸ線、中性子線、α線、β線、γ線などの放射線、電子線、イオン線の像を受像面にて受けて映像信号に変換すると共にその受像面に光線などの一部を背後へ通過させる開口が設けられている撮像手段と、この撮像手段と被測定物との間に配置され光線などの像を受像面に結像させる結像手段と、開口を通過してくる光線などの特性を分析すると共にその分析データを分析データ信号に変換する分析手段と、撮像手段から出力される映像信号および分析手段から出力される分析データ信号に基づいて光線などの像に対応する二次元像および開口を通過する光線などの分析データを表示する表示手段とを備えて構成されている。
【０００６】
このような発明によれば、被測定物から放出される光線などが撮像手段により二次元像として撮像されると共に、その一部が撮像手段の開口を通過して分析されることとなる。このため、被測定物から放出される光線などの二次元像とその一部の分析データを同時に測定し観察することが可能となる。
【０００７】
また本発明は、撮像手段から出力される映像信号と同期した信号であってその映像信号の開口に対応する信号部分に重畳するマーカー表示信号を発生させるマーカー信号発生手段を備え、表示手段が撮像手段から出力される映像信号、分析手段から出力される分析データ信号およびマーカー発生手段から出力されるマーカー表示信号に基づいて光線などの像に対応する二次元像、開口を通過する光線などの分析特性データおよび分析位置を示すマーカーを同時に表示することを特徴とする。
【０００８】
このような発明によれば、撮像手段から出力される映像信号における開口の信号部分にマーカー表示信号が重畳することとなるから、表示手段に表示される分析データの分析位置とマーカーの表示位置が必ず一致することとなる。
【０００９】
また本発明は、前述の撮像手段は光線などの像を受けて電気信号に変換する固体撮像素子を備え、受像面となる固体撮像素子の撮像部が開口を境として分割されていることを特徴とする。
【００１０】
このような発明によれば、撮像手段の撮像部の各分割領域ごとに信号電荷を転送することにより、開口を設けたことによる表示手段の撮像領域の損失低減が図れる。
【００１１】
また本発明は、被測定物が撮像手段の受像面に対し移動自在とされていることを特徴とする。また本発明は、撮像手段の受像面が被測定物に対し移動自在とされていることを特徴とする。
【００１２】
これらの発明によれば、被測定物と受像面が相対的に移動自在とされることにより、表示手段に表示される被測定物の二次元像を任意に移動することが可能となる。それに伴って、開口の通過により分析手段でサンプリングされる二次元像上の分析位置も任意に移動可能となる。
【００１３】
また本発明は、撮像手段が放射線、電子またはイオンの像を受けて電気信号に変換する裏面照射型の固体撮像素子を備えていることを特徴とする。
【００１４】
このような発明によれば、撮像手段により放射線、電子またはイオンの受像が可能となるため、被測定物から放出される放射線などの像を二次元像として表示が可能となる。
【００１５】
また本発明は、分析手段が被測定物から放出される光線の波長成分を分析する分光器を備えていることを特徴とする。また本発明は、分析手段が被測定物から放出される放射線、電子またはイオンのエネルギーを分析するエネルギー分析器を備えていることを特徴とする。また本発明は、分析手段が被測定物から放出される放射線やイオンの質量を分析する質量分析器を備えていることを特徴とする。また本発明は、分析手段が被測定物から放出される光の量の時間的変化を計測するストリークカメラを備えていることを特徴とする。
【００１６】
これらの発明によれば、光電子分光装置、アトムプローブ電界イオン顕微鏡または蛍光寿命分析装置などにおいて被測定物の二次元像の観察と共に所望の箇所における特性分析が可能となる。
【００１７】
また本発明は、前述の結像手段が光学レンズにより構成され、この光学レンズが被測定物または撮像手段に対して移動自在とされていることを特徴とする。更に本発明は、結像手段が被測定物と撮像手段の間に磁界又は電界を形成する偏向器により構成され、この偏向器が磁界又は電界の形成状態を任意に制御可能とされていることを特徴とする。
【００１８】
これらの発明によれば、被測定物または撮像手段などを移動させることなく、被測定物の二次元像の表示位置および分析位置を任意に移動させることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明に係る分析装置の種々の実施形態の例について説明する。尚、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。また、各図において寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。
【００２０】
（実施形態１）
図１は分析装置１の全体概要図である。図１において、分析装置１は、被測定物２の形状を観察しながら、その被測定物２の特定位置における色彩を細かく分析可能な装置であって、撮像手段であるＣＣＤ３１、ＣＣＤ駆動回路３２、結像手段である光学レンズ系４１、分析手段である分光器５１、検出器５２、データ処理回路５３、表示手段である信号重畳回路６１、モニタ６２を備えると共に、被測定物２を配置するためのＸ−Ｙステージ７１、マーカー信号発生手段であるマーカー信号発生器８１を具備している。
【００２１】
分析装置１の各部について詳述すると、まず、図１において、測定対象となる被測定物２を配置するためのＸ−Ｙステージ７１が移動自在に設けられている。すなわち、Ｘ−Ｙステージ７１は、被測定物２の配置面がＣＣＤ３１の受像面である撮像部３３とほぼ平行に配され、少なくともその配置面と平行移動自在に設けられている。このため、Ｘ−Ｙステージ７１に配置した被測定物２がＣＣＤ３１に対し相対移動可能となり、その移動によりＣＣＤ３１で被測定物２の各部が撮像可能となる。なお、被測定物２の各部を撮像するためにはＸ−Ｙステージ７１とＣＣＤ３１が相対的に移動する構造となっていればよく、Ｘ−Ｙステージ７１を固定としＣＣＤ３１をＸ−Ｙステージ７１に対して移動自在としてもよい。また、Ｘ−Ｙステージ７１およびＣＣＤ３１の双方を移動自在としても勿論よい。更に、そのＸ−Ｙステージ７１またはＣＣＤ３１は、互いに平行移動するだけでなく、接近または隔離する方向へ移動するように構成されていてもよい。
【００２２】
ＣＣＤ３１は、被測定物２から放出される光線または放射線の像、たとえば、紫外線、可視光線、赤外線などの光線またはＸ線、電子線、イオン線、中性子線、α線、β線、γ線などの放射線の二次元像を撮像し、光電変換して電気的な映像信号を出力する固体撮像素子である。ＣＣＤ３１は、前述の光線または放射線を受けるための受像面となる撮像部３３を有しており、この撮像部３３には光線または放射線の一部を通過させる開口３４が設けられている。ここで、ＣＣＤ３１の具体的構造を図２に基づいて詳述する。図２に示すように、ＣＣＤ３１は、たとえば、三相駆動式の表面チャンネル型のものが用いられ、セラミック等の絶縁材からなるパッケージ３５にＳｉ基板などからなる板上の撮像部３３が取り付けられた構造となっている。パッケージ３５にはＣＣＤ３１の外部部品等と電気的に接続するための端子３５ａが複数設けられており、ＣＣＤ３１を駆動するための電圧供給電極や撮像部３３に配設される信号出力電極３３ａなどとワイヤボンディングにより接続されている。
【００２３】
撮像部３３は、厚さ１００μｍ程度のｐ型Ｓｉ基板３３ｂの表面に約０．１μｍの厚さのＳｉＯ２  膜３３ｃが形成され、そのＳｉＯ２  膜３３ｃ上には電荷転送電極３３ｄが複数配列された構造となっている。そして、撮像部３３のほぼ中央には表裏を貫通する開口３４が開設されている。この開口３４は、撮像部３３へ照射してくる光線または放射線の一部を背後へ通過させることにより、特性を分析すべき光線または放射線のサンプリングを行うための孔である。また、開口３４の形成はエッチングなどにより行えばよい。この開口３４の口径は、撮像部３３のＳｉ基板３３ｂの厚さが約１００μｍの場合、たとえば、９６μｍφ程度とされる。開口３４の口径はサンプリングのためにはより小さい径であることが望ましい。しかしながら、このエッチングはＳｉ基板３３ｂの厚さ方向だけでなくＳｉ基板３３ｂの平面方向へも行われるので、開口３４はＳｉ基板３３ｂの厚さ寸法とほぼ同径のものとなる。また、開口３４の口径をＳｉ基板３３ｂの厚さ寸法より小さいものとする必要があるときには、異方性エッチングを行えばよい。撮像部３３への光線などの入射する面の反対側からエッチングを行うことにより、テーパ状となるが開口３４の口径を小さく形成することが可能となる。更に、撮像部３３の開口３４と共に、パッケージ３５にも開口３５ｂが設けられ、ＣＣＤ３１を光線または放射線の一部が通過できるようになっている。
【００２４】
次に、図３または図４に基づきＣＣＤ３１の撮像部３３について詳述する。図３はＣＣＤ３１の撮像部３３を入射側から見た平面図である。図４は図３における開口３４の周辺の拡大図である。図３において、撮像部３３の表面には光電変換を行うフォトダイオードである画素３３ｅが多数配列されている。たとえば、撮像部３３の有効面積が１２．３ｍｍ×１２．３ｍｍとされ、１２μｍ×１２μｍの画素３３ｅが１０２４×１０２４個の配列される。ところが、撮像部３３の開口３４の部分には画素が形成できず、また、この開口３４の開設に伴い、図３の斜線部分のように、画素３３ｅを形成できない領域３３ｆを生ずる。すなわち、撮像部３３において開口３４の開設により電荷の転送が妨げられる領域には、画素３３ｅを設けても受光などによる電荷の転送が不可能であり開口３４付近で電荷があふれ出るおそれがあるため、画素３３ｅを形成できず撮像不能な領域となる。
【００２５】
図４において、画素３３ｅが形成されない領域３３ｆの幅寸法は、約８画素分の開口３４の直径に対し、１０画素分とするのが望ましい。このように、開口３４の縁部分から１画素分を空けて画素３３ｅを設けることにより、開口３４の形成時の開口３４の周辺部分のダレ等の乱れによるＳｉＯ２  膜３３ｃの剥がれ、転送電極３３ｄの短絡などの発生が回避でき、それらによるＣＣＤ３１の動作不良が未然に防止できる。一方、ＣＣＤ３１の動作は公知のものと同様である。すなわち、画素３３ｆに光線または放射線が照射されると、各画素３３ｆにてその光線または放射線に応じた光電変換により電荷が蓄積され、順次水平シフトレジスタ３３ｇ側へ同行ごとに転送され、水平シフトレジスタ３３ｇから映像信号が順次出力されることとなる。
【００２６】
このようなＣＣＤ３１によれば、撮像部３３へ入射される光線または放射線の像が開口３４および画素非形成領域３３ｆの部分を除いて電気的な映像信号へ変換されると共に、開口３４を通じて光線または放射線の一部をサンプリングすることが可能となる。また、撮影部３３から画素３３ｅの非形成領域３３ｆの形成を回避するためには、撮影部３３を開口３４を境にして分割すればよい。たとえば、図５に示すように、開口３４を境界上に位置させて撮影部３３を二つの領域３３ｈ、３３ｉに分割し、各分割領域３３ｈ、３３ｉごとに電荷の転送を行い、各分割領域３３ｈ、３３ｉごとのシフトレジスタ３３ｇから映像信号を出力するようにすればよい。この場合、開口３４の開設に伴い、撮影部３３のその他の部分に画素３３ｅを形成できない領域が生じないため、撮影部３３に入射される光線または放射線の像を確実に撮像することが可能となる。なお、撮影部３３は、二分割に限らず、それ以上に分割して形成してもよい。
【００２７】
なお、前述したＣＣＤ３１は三相駆動式のもの、二相駆動式または四相駆動式のものであってよく、また、フレーム転送方式のものに限られずインターライン転送方式やフレームインターライン転送方式のものであってもよい。更に、撮像手段の固体撮像素子としては、ＣＣＤ３１に限られるものでなく、光線または放射線の像が受像でき、かつ、光線または放射線の一部をサンプリングするための開口３４が設けられていれば、ＭＯＳ型のものなどであってもよい。
【００２８】
図１において、ＣＣＤ３１にはＣＣＤ駆動回路３２が接続されている。このＣＣＤ駆動回路３２は、ＣＣＤ３１を駆動制御すると共に、ＣＣＤ３１の映像信号を受けて増幅を行うものである。また、図１において、Ｘ−Ｙステージ７１とＣＣＤ３１との間には光学レンズ系４１が配設され、被測定物２からの光線または放射線をＣＣＤ３１に結像している。この光学レンズ系４１を被測定物２またはＣＣＤ３１に対し移動自在に設けておけば、Ｘ−Ｙステージ７１またはＣＣＤ３１を移動させることなく、光線等の結像位置を変えることが可能となる。なお、前述の被測定物２から放出される光線または放射線は、被測定物２自体から発せられる光線または放射線のほか、被測定物２へ照射され被測定物２で反射してくる光線または放射線を含むものである。
【００２９】
また、図１において、ＣＣＤ３１の背後には、分析手段の一部をなす分光器５１が配設されている。この分光器５１は、ＣＣＤ３１の開口３４を通過してくる光線の分光するものであって、プリズム、回折格子、色フィルタなどが用いられる。また、分光器５１の出力側には検出器５２が接続されている。検出器５２は、分光器５１で分光された光線のスペクトルを読み取る機器であって、光線の入力により光線の波長スペクトルに応じた電気信号を出力するものである。この検出器５２としては、多チャンネル検出器などが用いられる。また、検出器５２の出力側にはデータ処理回路５３が接続されている。データ処理回路５３は、検出器５２から出力される波長スペクトルのデータを処理し、分析データ信号を出力する回路である。
【００３０】
また、図１において、データ処理回路５３の出力側には、表示手段の一部をなす信号重畳回路６１が接続されている。この信号重畳回路６１は、データ処理回路５３のほか、ＣＣＤ駆動回路３２およびマーカー信号発生器８１とも接続されており、ＣＣＤ駆動回路３２からの映像信号、データ処理回路５３からの分析データ信号およびマーカー信号発生器８１からのマーカー表示信号を入力して重畳する機能を有している。また、モニタ６２は、信号重畳回路６１から出力される信号を受けて、被測定物２の二次元像６２ａ、分析データ６２ｂおよび分析位置（サンプリング位置）を示すマーカー６２ｃを同時に表示する機器である。このモニタ６２としては、公知のものが用いられる。
【００３１】
図１において、マーカー信号発生器８１は、マーカー表示信号を発生する機器である。マーカー表示信号は、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号と同期した信号であって、その映像信号の開口３４に対応する信号部分に重畳されるものである。ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号における開口３４に対応する信号部分は撮影部３３における開口３４の位置から特定できるため、映像信号と同期をとることにより、その開口３４に対応する信号部分にマーカー表示信号を重畳することが容易、かつ、確実に行えることとなる。
【００３２】
次に分析装置１の使用方法について説明する。
【００３３】
まず、図１のように、Ｘ−Ｙステージ７１に測定対象となる被測定物２をセットする。この状態において、被測定物２から放出される光線は、光学レンズ系４１を介してＣＣＤ３１の撮像部３３上に結像される。その際、被測定物２から放出される光線は、その被測定物２へ所定の光の照射による反射光線であってもよい。また、Ｘ−Ｙステージ７１とＣＣＤ３１との間にはハーフミラーのようなものが存在しないから、被測定物２から放出される光線の像の波長特性などが変化してしまうことがない。
【００３４】
次いで、ＣＣＤ３１において結像された被測定物２の光線の像に応じて光電変換が行われ、そのＣＣＤ３１から光線の像に対応した電気的な映像信号が出力される。その映像信号は、ＣＣＤ３１からＣＣＤ駆動回路３２へ入力されて増幅され、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される。
【００３５】
一方、ＣＣＤ３１へ結像された被測定物２の像を形成する光線のうち一部は、開口３４を通じてＣＣＤ３１の背後へ抜けて行くこととなる。そして、ＣＣＤ３１を貫通した光線は、分析用のサンプリング光線として分光器５１へ入射される。分光器５１では光線は波長帯域ごとに分光され、検出器５２により各波長ごとの信号として検出される。次いで、検出器５２から出力される信号は、データ処理回路５３へ入力され、分光した波長のデータの分析データ信号としてデータ処理回路５３から出力される。
【００３６】
そして、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号、データ処理回路５３から出力される分析データ信号およびマーカー信号発生器８１から出力されるマーカー表示信号はそれぞれ信号重畳回路６１へ入力され、この信号重畳回路６１にて重畳されてモニタ６２へ入力される。その際、映像信号における開口３４の信号部分にマーカー表示信号が重畳されることとなる。そして、信号重畳回路６１からモニタ６２へ各信号による重畳信号が出力され、モニタ６２には、たとえば、図６に示すように、映像信号成分に基づいて被測定物２の二次元像６２ａが表示され、分析データ信号成分に基づいて波長帯域ごとのスペクトルを示す分析データ６２ｂが表示され、分析データ６２ｂの分析位置を示すマーカー６２ｃが同時に表示される。このとき、マーカー６２ｃは、撮像部３３の開口位置に表示されるので、分析データの分析位置と必ず一致し正確な位置を示すこととなる。
【００３７】
また、モニタ６２には、被測定物２の二次元像６２ａ、分析データ６２ｂおよび分析位置を示すマーカー６２ｃが同時に表示されるので、被測定物２の表面形状の観察とその被測定物２上の所望位置における色彩データ（たとえば、波長帯域ごとのスペクトル強度）の計測が同時に行え、被測定物２の状態や性質などが容易に把握できる。また、被測定物２の観察および計測において、分析すべき位置を変更したいときには、被測定物２がセットされるＸ−Ｙステージ７１をＣＣＤ３１に対し相対移動させることにより分析位置の変更が容易に行える。その際、ＣＣＤ３１側をＸ−Ｙステージ７１に対し相対移動させてもよい。それらの移動に伴い、モニタ６２に表示される被測定物２の二次元像６２ａに対するマーカー６２ｃの示す相対位置が変化することとなるが、その移動を任意な位置へランダムに行ったとしても、マーカー６２ｃは常に開口３４の位置を示すのでマーカー６２ｃの示す位置と実際に分析されている位置（分析サンプリング位置）がズレてしまうことはない。また、被測定物２の二次元像６２ａを観察しながら、Ｘ−Ｙステージ７１などを移動させることによりその所望の箇所を開口３４の位置に合わせることが可能となる。このため、被測定物２の所望箇所の分析作業が効率良く行え、分析データの取り込み時間を大幅に短縮することができる。一方、被測定物２の二次元像６２ａに対し広い範囲にわたって分析データを得たいときには、この被測定物２の観察および計測において、Ｘ−Ｙステージ７１等の移動を制御して、被測定物２上で分析位置を順次自動的に走査するようにすれば、被測定物２の各部の計測作業が効率良く行える。
【００３８】
以上のように、分析装置１によれば、被測定物２の二次元像６２ａの観察と所望の箇所の分析が同時に行え、その際、分析位置がマーカー６２ｃにより確実に示される。また、被測定物２から放出される光線のサンプリングがその光線の特性を変化させる物、たとえばハーフミラーなどを介することなく行える。従って、被測定物２の観察と共に、被測定物２についての分析が正確に行える。
【００３９】
なお、前述した分析装置１は、被測定物２の二次元像６２ａと分析データ６２ｂが別の表示手段により表示されるものであってもよい。すなわち、データ処理回路５３から出力される分析データ信号は必ずしも信号重畳回路６１で重畳される必要はなく、信号重畳回路６１に接続されるモニタ６２とは別にモニタまたはＸＹプロッタなどの表示手段をデータ処理回路５３に接続することにより、被測定物２の二次元像６２ａと分析データ６２ｂを別個の表示手段により表示させるものであってもよい。
【００４０】
（実施形態２）
次に図７、図８に基づいて分析装置のその他の実施形態について説明する。実施形態１に係る分析装置１は被測定物２から放出される光線の二次元像を観察可能とし、被測定物２の特定位置における色彩特性を計測可能としたものであるが、その観察対象を被測定物２から放出される光電子の二次元像とし、計測対象をその光電子のエネルギー特性としたものであってもよい。すなわち、本実施形態に係る分析装置１ａは、被測定物２からはき出される光電子の二次元像を観察可能とし、その光電子のエネルギー特性を計測可能とした光電子分光機能を有するものである。
【００４１】
図７に示すように、分析装置１ａは、撮像手段であるＣＣＤ３１ａ、ＣＣＤ駆動回路３２、結像手段である第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂ、偏向コイル４１ｃ、分析手段である半球型エネルギー分析器５４、ＴＶカメラ５５、表示手段である信号重畳回路６１、モニタ６２を備えると共に、被測定物２を配置するための試料支持台７１ａ、被測定物２から光電子を放出させるためのＸ線発生器４５およびマーカー信号発生手段であるマーカー信号発生器８１を具備した構成とされている。
【００４２】
分析装置１ａの各部について詳述すると、まず、図７において、測定対象となる被測定物２を配置するための試料支持台７１ａが真空容器４２の端部に配置されている。試料支持台７１ａは、非磁性体からなり、たとえば、非磁性金属からなる板状のものが用いられる。また、試料支持台７１ａは、導電性を有する固定リング７２に着脱自在とされており、この固定リング７２に取り付けられた状態で真空容器４２の開口部分に配置されている。固定リング７２は、Ｏリング７３を介して気密フタ７４により押圧され、真空容器４２の開口部に真空封着されている。このため、試料支持台７１ａに被測定物２をセットすることにより、被測定物２は真空空間内に置かれることとなる。また、気密フタ７４を外すことにより、試料支持台７１ａにセットした被測定物２の交換が可能となっている。固定リング７２には高圧電源が接続され、負電位、たとえば−１０ＫＶの電圧が印加されている。また、真空容器４２には真空ポンプ４４が接続されており、その内部の真空度を任意に調整できるようになっている。この真空容器４２は、通常使用時に１×１０−６Ｔｏｒｒ以下の真空状態とされる。
【００４３】
また、真空容器４２に配置された試料支持台７１ａから内側へ隔てて加速電極４３が設置されている。加速電極４３は、真空容器４２の側壁と電気的に接続されており、真空容器４２が接地されていることに伴って±０ｋＶの電位とされている。この加速電極４３は、光電子などが通過できるように開口が設けられている。
【００４４】
一方、加速電極４３を挟んで試料支持台７１ａの反対側には、ＣＣＤ３１ａが配設されている。ＣＣＤ３１ａは、被測定物２から放出される光電子の像を受け光電変換して電気的な映像信号を出力する固体撮像素子である。このＣＣＤ３１ａには前述のＣＣＤ３１と同様に開口３４が設けられており、照射してくる光電子の一部の通過を許容する構造となっている。このＣＣＤ３１ａとしては、図８に示すように、裏面照射型のものが用いられる。すなわち、ＣＣＤ３１ａは、セラミック等の絶縁材からなるパッケージ３５にＳｉ基板などからなる板上の撮像部３３が取り付けられた構造となっており、詳述すると、パッケージ３５の表面に配線用Ｓｉ基板３３ｋが配置され、撮像部３３のＳｉ基板３３ｂの内側（パッケージ３５側）にＳｉＯ２  膜３３ｃが形成され、そのＳｉＯ２  膜３３ｃ上に多数の電荷転送用電極３３ｄが配列されている。そして、Ｓｉ基板３３ｂの外側（光電子の入射側）にはｐ＋−Ｓｉ層３３ｊが形成されている。
【００４５】
また、このＣＣＤ３１ａは、電子ビームや軟Ｘ線が入射されると、撮像部３３のごく表面で吸収し信号電荷を発生させるので、これを蓄積かつ転送する転送用電極３３ｄの下まで有効に到達できるようにＳｉ基板３３ｂを２０μｍ程度まで薄くされ、周縁部だけが支持のために厚く残された構造とされている。また、電子の打ち込まれる側の表面は発生した電荷が転送電極側に効率良く送り込まれるようにｐ＋−Ｓｉ層３３ｊがイオン注入により設けられている。このような裏面照射型のＣＣＤ３１ａによれば、Ｓｉ基板３３ｂの厚みが２０μｍ程度と薄くされているため、それに応じてエッチング等により開口３４の口径を２４μｍ程度とすることができる。このため、開口３４を２４μｍ程度の小径とすることにより、ごく狭い範囲における電子ビーム等のサンプリングが可能となる。また、ＣＣＤ３１ａが裏面照射型とされることにより、電極３３ｄが電子ビーム等の入射の支障とならないため、電子ビーム等の像を効率良く撮像することが可能となる。更に、電極３３ｄとしてＡｌ（アルミニウム）を用いることができる。
【００４６】
また、ＣＣＤ３１ａには、実施形態１と同様に、ＣＣＤ駆動回路３２が接続されている。このＣＣＤ駆動回路３２によりＣＣＤ３１ａが駆動制御されると共に、ＣＣＤ３１ａから出力される映像信号が増幅できるようになっている。
【００４７】
図７において、真空容器４２に隣接してＸ線発生器４５が配設されている。このＸ線発生器４５は、被測定物２へ軟Ｘ線を照射するための機器であって、真空室４５ａの内部にガスパフＸ線源４５ｂ、反射ミラー４５ｃを配設した構造とされている。真空室４５ａは前述の真空ポンプ４４と接続され、その内部の真空度を任意に調整できるようになっている。また、真空室４５ａの側壁には透過窓４５ｄが設けられており、この透過窓４５ｄを通じて真空室４５ａ内から軟Ｘ線が試料支持台７１ａ上の被測定物２へ向けて照射できるようになっている。透過窓４５ｄを設けているのは、真空室４５ａにはガスパフＸ線源が配置されているので真空度が低く、高真空に保つ必要のある真空容器４２の内部とその真空室４５ａとを仕切るためである。この透過窓４５ｄとしては、軟Ｘ線のみを透過させる薄膜、たとえば、格子状支持体に支えられた有機フィルムやチッ化シリコン膜などが用いられる。また、反射ミラー４５ｃは、ガスパフＸ線源４５ｂから出射されるＸ線を透過窓４５ｄへ反射すると共に、反射するＸ線の分光機能を有している。すなわち、反射ミラー４５ｃは、ガスパフＸ線源４５ｂから入射されるＸ線のうち軟Ｘ線のみを反射させる機能を有している。このＸ線発生器４５によれば、真空容器４２内に配置される試料支持台７１ａ上の被測定物２に対して軟Ｘ線を照射することができる。
【００４８】
また、真空容器４２を取り巻いて第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂが配置されており、これらの第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂにはそれぞれ駆動電源４１ｄ、４１ｅが接続されている。これらの第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂが通電されることにより真空容器４２内に磁界又は電界が形成され、軟Ｘ線の照射により被測定物２から放出される光電子群をＣＣＤ３１ａへ結像することが可能となる。更に、真空容器４２の周囲には偏向コイル４１ｃが配置されており、偏向コイル４１ｃには駆動電源４１ｆが接続されている。この偏向コイル４１ｃは、駆動電源４１ｆにより通電されることにより、磁界又は電界の形成状態を任意に制御可能とされている。このため、偏向コイル４１ｃの磁界形成制御又は電界形成制御により、被測定物２から放出される光電子群をＣＣＤ３１ａ上の所望の位置に結像させることが可能となる。
【００４９】
図７において、ＣＣＤ３１ａの背後には、分析手段の一部をなす分析手段である半球型エネルギー分析器５４が設置されている。このエネルギー分析器５４は、ＣＣＤ３１ａの開口３４を通過してくる光電子のエネルギーを分析する機器であって、ＣＣＤ３１ａの背後に一端を位置させ内外同心に配された半球状の電極５４ａ、５４ｂ、それらの電極５４ａ、５４ｂの他端側に配置されたマイクロチャンネルプレート５４ｃおよび蛍光板５４ｄにより構成されている。外周側の電極５４ａには負の電圧が印加され、内周側の電極５４ｂには正の電圧が印加され、電極５４ａから電極５４ｂへ向けて電界が形成されており、電極５４ａ、５４ｂ間へ入射してくる光電子を電極５４ａ、５４ｂに沿って円運動させる構造となっている。また、マイクロチャンネルプレート５４ｃの入射面は接地され、マイクロチャンネルプレート５４ｃの出射面および蛍光板５４ｄにはそれぞれ正の電圧が印加され、マイクロチャンネルプレート５４ｃの入射面、出射面、蛍光板５４ｄと順次高電位となるようにされている。このエネルギー分析器５４によれば、ＣＣＤ３１ａの開口３４が入射絞り機能を果たし、そのＣＣＤ３１ａの開口３４を通過してくる光電子を電極５４ａ、５４ｂの間に入射させて、光電子のもつエネルギーに応じて光電子の軌道半径が変わることを利用して、光電子におけるエネルギー分布の検出が可能となる。
【００５０】
図７において、エネルギー分析器５４の蛍光板５４ｄに対向してＴＶカメラ５５が配置されている。このＴＶカメラ５５は、蛍光板５４ｄにより発せられる光を撮影するためのものである。ＴＶカメラ５５から出力される分析映像信号（分析データ信号）は、信号重畳回路６１に入力されている。また、前述のＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号およびマーカー信号発生器８１から出力されるマーカー表示信号も信号重畳回路６１に入力されており、その信号重畳回路６１により各信号が重畳され、モニタ６２に入力すべき信号とされる。なお、信号重畳回路６１、モニタ６２、マーカー信号発生器８１については実施形態１と同様なものが用いられる。
【００５１】
次に分析装置１ａの使用方法について説明する。
【００５２】
まず、図７のように、試料支持台７１ａに測定対象となる被測定物２をセットする。次いで、真空ポンプ４４により真空容器４２内、真空室４５ａ内およびエネルギー分析器５４内を真空状態とする。そして、第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂ、偏向コイル４１ｃにそれぞれ駆動電源４１ｄ、４１ｅ、４１ｆにより通電すると共に、固定リング７２、電極５４ａ、５４ｂ、マイクロチャンネルプレート５４ｃおよび蛍光板５４ｄに電圧を印加する。この状態において、ガスパフＸ線源４５ｂからＸ線を出射させ、反射ミラー４５ｃへ反射させることにより軟Ｘ線のみを透過窓４５ｄから出射させる。すると、その軟Ｘ線は、試料支持台７１ａ上の被測定物２の表面に照射される。その軟Ｘ線の照射により、被測定物２の表面から特性に応じて光電子群が放出されることとなる。その光電子群は、第一集束コイル４１ａ、第二集束コイル４１ｂによる磁界又は電界により、加速電極４３の開口を抜けてＣＣＤ３１ａへ向って進行し、そのＣＣＤ３１ａ上に結像される。
【００５３】
次いで、ＣＣＤ３１ａにおいて結像された被測定物２の光電子の像に応じて光電変換が行われ、そのＣＣＤ３１ａから光電子の像に対応した電気的な映像信号が出力される。その映像信号は、ＣＣＤ３１ａから真空容器４２外のＣＣＤ駆動回路３２へ入力され増幅されてＣＣＤ駆動回路３２から出力されることとなる。一方、ＣＣＤ３１ａへ結像された被測定物２の像を形成する光電子のうち一部は、開口３４を通じてＣＣＤ３１ａの背後へ抜けて行く。その際、ＣＣＤ３１ａに開口３４が開設されることにより、ハーフミラーなどでは分岐できない光電子の一部をサンプリングすることが可能となる。そして、ＣＣＤ３１ａを貫通した光電子は、エネルギー分析器５４へ入射される。すなわち、開口３４を抜けてきた光電子は、電極５４ａ、５４ｂの間へ入射され、その電極５４ａ、５４ｂ間の電界により円軌道上を移動していく。その際、光電子のエネルギーに応じて軌道半径が異なることから、電極５４ａ、５４ｂの間を抜けて光電子がマイクロチャンネルプレート５４ｃに入射される位置によりその光電子のエネルギーが計測可能となる。そして、マイクロチャンネルプレート５４ｃにより増幅されて蛍光板５４ｄへ入射することにより、その蛍光板５４ｄで蛍光となって電子分光スペクトルのプロファイルが形成される。その電子分光スペクトルのプロファイルはＴＶカメラ５５に撮像され、電気的な分析データ信号としてＴＶカメラ５５から出力される。
【００５４】
そして、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号、ＴＶカメラ５５から出力される分析データ信号およびマーカー信号発生器８１から出力されるマーカー表示信号がそれぞれ信号重畳回路６１へ入力され、この信号重畳回路６１にて重畳されてモニタ６２へ入力される。その際、映像信号における開口３４の信号部分にマーカー表示信号が重畳されることとなる。そして、信号重畳回路６１からモニタ６２へ各信号の重畳信号が出力されることにより、モニタ６２には、映像信号成分に基づいて被測定物２の二次元像が表示され、分析データ信号成分に基づいて電子分光スペクトルのプロファイルが表示されると共に、分析位置を示すマーカーが表示される。
【００５５】
更に、偏向コイル４１ｃに駆動電源４１ｆを通電することにより、被測定物２からの光電子像をＣＣＤ３１ａ上で移動させ、分析したい箇所をＣＣＤ３１ａの開口３４に合わせれば、所望箇所の分析データを得ることができる。
【００５６】
このように、分析装置１ａによれば、被測定物２の二次元像、分析データおよびサンプリング位置を示すマーカーが同時に表示されるので、被測定物２の表面形状の観察とその被測定物２上の所望位置における電子分光スペクトルのプロファイルの計測が同時に行え、被測定物２の状態や性質などを容易に把握することができる。従って、光電子分光の計測に有用なものとなる。
【００５７】
なお、前述した分析装置１ａは、被測定物２の二次元像と分析データが別の表示手段により表示されるものであってもよい。すなわち、データ処理回路５３から出力される分析データ信号は必ずしも信号重畳回路６１で重畳される必要はなく、信号重畳回路６１に接続されるモニタ６２とは別にモニタまたはＸＹプロッタなどの表示手段をデータ処理回路５３に接続することにより、被測定物２の二次元像と分析データを別個の表示手段により表示させるものであってもよい。
【００５８】
（実施形態３）
次に図９、図１０に基づいて分析装置のその他の実施形態について説明する。実施形態１に係る分析装置１は被測定物２から放出される光線の像を観察可能とし、被測定物２の特定位置における色彩特性を計測可能としたものであるが、その観察対象を被測定物２から放出されるイオンの像とし、計測対象を放出されるイオンの種類およびその各イオンの量としたものであってもよい。すなわち、本実施形態に係る分析装置１ｂは、被測定物２から放出されるイオンビームの二次元像を観察可能とし、そのイオンビームに含まれるイオンの種類を判別可能としたものである。たとえば、アトムプローブ電界イオン顕微鏡に被測定物２の像の観察のほか分析機能を付加したものとなる。
【００５９】
図９に示すように、分析装置１ｂは、撮像手段であるＣＣＤ３１ｂ、ＣＣＤ駆動回路３２、結像手段である偏向電極４６、分析手段である質量分析部５６、表示手段である信号重畳回路６１ｂ、モニタ６２ｂを備えると共に、被測定物２にパルス電圧を供給するパルス電圧発生器２１、質量分析部５６の分析データを表示するオシロスコープ５７およびマーカー信号発生手段であるマーカー信号発生器８１を具備した構成とされている。
【００６０】
分析装置１ｂの各部について詳述すると、まず、図９において、分析装置１ｂは、少なくとも二つの密閉空間１１、１２が隣接して画成されている。密閉空間１１は被測定物２を配置してその被測定物２からイオンを放出させるための空間であり、密閉空間１２は被測定物２から放出されたイオンの一部を質量を検出するための空間である。たとえば、密閉空間１１の側壁に被測定物２が貫通して配置され、被測定物２における分析すべき箇所が密閉空間１１内へ突き出した状態とされる。この場合、被測定物２としては棒状に形成したものが用いられる。また、密閉空間１１に配置された被測定物２には、パルス電圧発生器２１、高圧電源２２が接続されており正電位の高圧パルスが供給可能となっている。この高圧パルスが被測定物２に供給されることにより、被測定物２の表面に強電界を生じ、図１０のように、被測定物２の表面の各種の原子がイオン化して被測定物２から被測定物２の表面に形成される電界に沿って加速され、密閉空間１１、１２の境界に設置されるＣＣＤ３１ａにイオン像として拡大投影される。
【００６１】
また、密閉空間１１内には偏向電極４６が配置されている。この偏向電極４６の板間に印加される電圧を制御することにより、ＣＣＤ３１ａ上の結像されるイオン像を任意に移動させることが可能となる。ＣＣＤ３１ａとしては、実施形態２と同様な裏面照射型のものが用いられる。ＣＣＤ３１ａから出力信号は、密閉空間１２外に配設されるＣＣＤ駆動回路３２へ入力されている。一方、ＣＣＤ３１ａの背後には質量分析部５６が設けられている。この質量分析部５６は、ＣＣＤ３１ａの開口３４を通過してくるイオンの種類およびその量を検出するものであって、密閉空間１２内ににマイクロチャンネルプレート５６ａおよびアノード５６ｂが配置された構造となっている。マイクロチャンネルプレート５６ａは、ＣＣＤ３１ａの開口３４を通過してくるイオンを受けて増幅するものであって、ＣＣＤ３１ａから所定の距離を隔てて設置されそのＣＣＤ３１ａと対向する向きに配されている。また、マイクロチャンネルプレート５６ａの後方にはアノード５６ｂが配されて、マイクロチャンネルプレート５６ａで増幅されて出射されるイオンを検出できるようになっている。更に、マイクロチャンネルプレート５６ａおよびアノード５６ｂには電源が接続され、マイクロチャンネルプレート５６ａの入射面、出射面およびアノード５６ｂがそれぞれ所定の電位にされており、ＣＣＤ３１ａからのイオンがマイクロチャンネルプレート５６ａからアノード５６ｂへ順次移動するようにされれている。
【００６２】
図９において、アノード５６ｂの検出信号は密閉空間１２外に配設されるオシロスコープ５７へ入力され、また、パルス電圧発生器２１から同期信号がそのオシロスコープ５７へ入力されている。このため、オシロスコープ５７により被測定物２から放出されるイオンの種類およびその量が表示可能となっている。すなわち、ＣＣＤ３１ａを通過するイオンはその種類によりマイクロチャンネルプレート５６ａに到達する時間が異なることから、被測定物２から異なる複数のイオンが放出されるとアノード５６ｂにて所定の時間差をおいて各種のイオンが検出されることとなり、その結果、オシロスコープ５７には、たとえば、横軸をイオンの種類を表すドリフト時間、縦軸をそのイオンの量を表す電圧とした波形が表示されることとなる。
【００６３】
また、図９において、密閉空間１１、１２外には、信号重畳回路６１、マーカー信号発生器８１およびモニタ６２が配置されているが、これらは実施形態１または２と同様なものが用いられる。
【００６４】
次に分析装置１ｂの使用方法について説明する。
【００６５】
まず、図９のように、密閉空間１１に測定対象となる被測定物２が突出されるようにセットする。次いで、密閉空間１１、１２を真空状態とする。また、高圧電源２２等を通電して被測定物２、マイクロチャンネルプレート５６ａ、アノード５６ｂにそれぞれ所定の電圧を印加する。この状態において、パルス電圧発生器２１からパルス電圧を出力させ、被測定物２に高圧パルスを入力する。すると、被測定物２の先端表面に多数のイオンを生ずる。このイオン群は、密閉空間１１内に形成された電界により、被測定物２の表面から放たれイオンビームとなってＣＣＤ３１ａ側へ出射される。イオンビームは、被測定物２の表面に形成される電界に沿って加速され、ＣＣＤ３１ａ上に拡大投影される。
【００６６】
次いで、ＣＣＤ３１ａにおいて結像された被測定物２のイオンの像に応じてイオン電子変換が行われ、そのＣＣＤ３１ａからイオンの像に対応した電気的な映像信号が出力される。その映像信号は、ＣＣＤ３１ａから密閉空間１１外のＣＣＤ駆動回路３２へ入力され増幅されてＣＣＤ駆動回路３２から出力されることとなる。一方、ＣＣＤ３１ａへ結像されたイオンビームのうちの一部は、ＣＣＤ３１ａに開設された開口３４を通じてその背後へ抜けて行く。つまり、開口３４の開設によりハーフミラーなどでは分岐できないイオンビームのサンプリングが可能となる。
【００６７】
そして、ＣＣＤ３１ａを貫通したイオンは、質量分析部５６へ入射される。すなわち、開口３４を抜けてきたイオンは、密閉空間１２内をマイクロチャンネルプレート５６ａへ向けて移動して行き、そのマイクロチャンネルプレート５６ａにて増幅されアノード５６ｂで検出されることとなる。その際、各種イオンの質量に応じてアノード５６ｂまで到達する時間が異なることから、その到達時間（ドリフト時間）の差によりイオンの種類が判別でき、到達時間ごとの検出量により各イオンの量が計測できる。そして、アノード５６ｂで検出された出力信号がオシロスコープ５７へ入力され、そのオシロスコープ５７にて被測定物２に含まれるイオンの種類およびその量が表示される。
【００６８】
ところで、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号およびマーカー信号発生器８１から出力されるマーカー表示信号がそれぞれ信号重畳回路６１へ入力される。そして、この信号重畳回路６１にて重畳された後、モニタ６２へ入力される。その際、映像信号における開口３４の信号部分にマーカー表示信号が重畳されることとなる。このため、モニタ６２には、映像信号成分に基づいて被測定物２の二次元のイオン像が表示されると共に、オシロスコープ５７に表示される分析データの分析位置がマーカーにて示される。
【００６９】
更に、偏向電極４６の板間に適当な電圧を印加することにより、被測定物２から投影される二次元イオン像をＣＣＤ３１ａ上で移動させ、分析したい箇所をＣＣＤ３１ａの開口３４に合わせれば、所望箇所の分析データを得ることができる。
【００７０】
このように、分析装置１ｂによれば、モニタ６２およびオシロスコープ５７を通じて、被測定物２の二次元像、分析データおよびサンプリング位置を示すマーカーが同時に表示されるので、被測定物２の表面形状の観察とその被測定物２の所望位置におけるイオンの放出の計測が同時に行え、被測定物２の状態や性質などを容易に把握することができる。
【００７１】
（実施形態４）
次に図１１に基づいて分析装置のその他の実施形態について説明する。実施形態１に係る分析装置１は被測定物２から放出される光線の像を観察可能とし、被測定物２の特定位置における色彩特性を計測可能としたものであるが、その観察対象を被測定物２から放出される蛍光の像とし、計測対象をその蛍光寿命としたものであってもよい。すなわち、本実施形態に係る分析装置１ｃは、分析手段としてストリークカメラ５８を用いたものであって、被測定物２から放出される蛍光の二次元像を観察可能とし、その蛍光の寿命を計測可能としたものである。
【００７２】
図１１において、分析装置１ｃに設けられている撮像手段であるＣＣＤ３１、ＣＣＤ駆動回路３２、結像手段である光学レンズ系４１、表示手段である信号重畳回路６１、モニタ６２、被測定物２を配置するためのＸ−Ｙステージ７１、マーカー信号発生手段であるマーカー信号発生器８１は、実施形態１のものと同様のものである。
【００７３】
分析手段であるストリークカメラ５８は、図１１に示すように、ストリーク管５８ａおよび撮影器５８ｂを備えた構成とされている。ストリーク管５８ａは、被測定物２から放出される蛍光のうちＣＣＤ３１の開口３４を通過してくるものを光電面５８ｃで受けて電子に変換し、偏向板５８ｄの入力電圧を変化させることにより内部電界を変化させてその電子の軌道を掃引し、蛍光の入射量の時間変化を蛍光面５８ｅの輝度変化として出力するものである。なお、図１１中の５８ｆはマイクロチャンネルプレートであり電子の増幅を行っている。また、５８ｇは電源であってストリーク管５８の各部へ電子を移動させるための電圧を供給している。
【００７４】
また、Ｘ−Ｙステージ７１の近傍にはレーザ５９ａが配置されており、このレーザ５９ａから出射されるパルスレーザビームがＸ−Ｙステージ７１上の被測定物２へ照射されることにより、被測定物２から蛍光が発せられるようになっている。このレーザ５９ａにはレーザ駆動器５９ｂが接続され、レーザ５９ａへ駆動電圧を供給している。また、レーザ駆動器５９ｂは偏向板５８ｄへ掃引電圧を供給しており、ストリーク管５８内に形成される電界と被測定物２から放出される蛍光とは同期がとられている。たとえば、レーザ駆動器５９ｂ内にはレーザ駆動電源回路と偏向回路が設けられ、レーザ駆動電源回路から発せられるパルス電圧がレーザ５９ａへ駆動電圧として出力され、そのパルス電圧と同期したトリガ信号がレーザ駆動電源回路から偏向回路へ入力されることにより、ストリーク管５８内の電界形成と被測定物２からの蛍光放出との同期がとられている。更に、ＣＣＤ３１とストリーク管５８ａとの間には、光学レンズ系５８ｈが配設されＣＣＤ３１を抜けてくる蛍光を光電面５８ｃへ結像している。
【００７５】
撮影器５８ｂは蛍光面５８ｅの輝度状態を撮影するためのものであって、蛍光面５８ｅの輝度状態の像を入力して電気的な分析データ信号として出力するものである。この撮影器５８ｂとしては公知のＴＶカメラなどが用いられる。
【００７６】
次に分析装置１ｃの使用方法について説明する。
【００７７】
まず、図１１のように、Ｘ−Ｙステージ７１に測定対象となる被測定物２をセットし、ストリーク管５８ａの各部に所定の電圧を供給する。この状態において、レーザ５９ａからパルスレーザビームを出射させ被測定物２へ照射させる。すると、そのレーザビームの照射により、被測定物２から蛍光が発せられる。この蛍光は、光学レンズ系４１を介してＣＣＤ３１の撮像部３３上に結像される。
【００７８】
次いで、ＣＣＤ３１において結像された被測定物２の蛍光の像に応じて光電変換が行われ、そのＣＣＤ３１から光線の像に対応した電気的な映像信号が出力される。その映像信号は、ＣＣＤ３１からＣＣＤ駆動回路３２へ入力されて増幅され、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される。
【００７９】
一方、ＣＣＤ３１へ結像された被測定物２の像を形成する蛍光のうちの一部は、開口３４を通じてＣＣＤ３１の背後へ抜けて行くこととなる。そして、ＣＣＤ３１を貫通した蛍光は、サンプリング用の蛍光としてストリークカメラ５８へ入射される。ストリークカメラ５８のストリーク管５８ａでは入射される蛍光強度のが時間変化が蛍光面５８ｅにて輝度の異なる像（ストリーク像）として出力される。このストリーク像は撮影器５８にて電気的な分析データ信号に変換され出力されることとなる。
【００８０】
そして、ＣＣＤ駆動回路３２から出力される映像信号、撮影器５８ｂから出力される分析データ信号およびマーカー信号発生器８１から出力されるマーカー表示信号はそれぞれ信号重畳回路６１へ入力され、この信号重畳回路６１にて重畳されてモニタ６２へ入力される。その際、映像信号における開口３４の信号部分にマーカー表示信号が重畳されることとなる。そして、信号重畳回路６１からモニタ６２へ各信号による重畳信号が出力され、モニタ６２には、図１１に示すように、映像信号成分に基づいて被測定物２の二次元像６２ａが表示され、分析データ信号成分に基づいて蛍光の寿命を示す分析データ６２ｂが表示され、分析データ６２ｂの分析位置を示すマーカー６２ｃが同時に表示される。
【００８１】
このように、分析装置１ｃによれば、被測定物２の表面形状の観察とその被測定物２の所望位置における蛍光寿命の計測が同時に行え、被測定物２の状態や性質などを容易に把握することができる。
【００８２】
なお、前述した分析装置１ｃは、被測定物２の二次元像６２ａと分析データ６２ｂが別の表示手段により表示されるものであってもよい。すなわち、データ処理回路５３から出力される分析データ信号は必ずしも信号重畳回路６１で重畳される必要はなく、信号重畳回路６１に接続されるモニタ６２とは別にモニタまたはＸＹプロッタなどの表示手段をデータ処理回路５３に接続することにより、被測定物２の二次元像６２ａと分析データ６２ｂを別個の表示手段により表示させるものであってもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
【００８４】
すなわち、撮像手段の受像面に開口が設けられることにより、被測定物から放出される光線などの二次元像を観察しながら、その開口を通じて受像面に照射される光線などの一部を分析用としてサンプリングすることができる。このため、光線だけでなく、放射線、電子またはイオンなどのサンプリングが可能となる。
【００８５】
また、それらのサンプリングのためにハーフミラーなどを設ける必要がない。このため、光線などの特性が変化することがない。従って、被測定物の特性の測定が正確に行える。
【００８６】
更に、被測定物の観察において撮像手段に設けられた開口の位置にマーカーが表示されるから、分析データにおける分析位置を確実にマーカーで示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】分析装置の説明図である。
【図２】ＣＣＤの断面図である。
【図３】ＣＣＤの平面図である。
【図４】図３におけるＩＶの拡大図である。
【図５】ＣＣＤのその他の例を示す図である。
【図６】モニタの表示状態を示す図である。
【図７】実施形態２に係る分析装置の説明図である。
【図８】実施形態２に係る分析装置におけるＣＣＤの説明図である。
【図９】実施形態３に係る分析装置の説明図である。
【図１０】被測定物から放出されるイオンの説明図である。
【図１１】実施形態４に係る分析装置の説明図である。
【符号の説明】
１…分析装置、２…被測定物、３１…ＣＣＤ、３４…開口、モニタ…６２、６２ａ…二次元像、６２ｂ…分析データ
【図１】
0003561371.tif 000002
【図２】
0003561371.tif 000003
【図３】
0003561371.tif 000004
【図４】
0003561371.tif 000005
【図５】
0003561371.tif 000006
【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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