(57)【要約】【課題】保持膜を透過した電子線を参照波として用いる場合であっても、位相像の解像度を向上させることが可能な透過電子顕微鏡を提供する。【解決手段】電子線を放出する電子源と、前記電子線が照射される試料を保持する試料保持部と、前記試料を透過した電子線である物体波と前記物体波とは異なる経路の電子線である参照波を重ね合わせて干渉縞を形成させる電子バイプリズムとを備える透過電子顕微鏡であって、前記電子バイプリズムよりも電子線の進行方向の下流側に配置され、前記参照波に含まれる所定の空間周波数よりも高い成分を除去する除去素子を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2019212477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を放出する電子源と、
前記電子線が照射される試料を保持する試料保持部と、
前記試料を透過した電子線である物体波と前記物体波とは異なる経路の電子線である参照波を重ね合わせて干渉縞を形成させる電子バイプリズムとを備える透過電子顕微鏡であって、
前記電子バイプリズムよりも電子線の進行方向の下流側に配置され、前記参照波に含まれる所定の空間周波数よりも高い成分を除去する除去素子を備えることを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記除去素子は、前記参照波の一部が通過する円形の孔を有する絞り板であることを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項２に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記絞り板は、前記物体波が通過する孔をさらに有する絞り板であることを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項４】
請求項３に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記物体波が通過する孔は、前記参照波の一部が通過する孔よりも大きいことを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項５】
請求項３に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記絞り板は、前記物体波が通過する孔と、前記参照波の一部が通過する孔との距離が異なる組合せを複数有することを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項６】
請求項２に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記孔の大きさは、前記所定の空間周波数に応じて定められることを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項７】
請求項１に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記除去素子は、前記参照波と前記物体波の位相差を変調することを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項８】
請求項１に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記除去素子は、前記参照波と前記物体波とが空間的に分離される位置に配置されることを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項９】
請求項１に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記電子バイプリズムよりも電子線の進行方向の下流側に配置され、前記参照波と前記物体波の位相差を変調する変調素子をさらに備えることを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項１０】
電子線を放出する電子源と、
前記電子線が照射される試料を保持する試料保持部と、
前記試料を透過した電子線である物体波と前記物体波とは異なる経路の電子線である参照波を重ね合わせて干渉縞を形成させる電子バイプリズムとを備える透過電子顕微鏡であって、
前記電子バイプリズムよりも電子線の進行方向の下流側に配置され、前記参照波と前記物体波の位相差を変調する変調素子を備えることを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項１１】
請求項１０に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記変調素子は、前記参照波または前記物体波が通過する孔を有する絞り板であって、
前記孔の内周には電極が設けられ、前記電極には電圧が印加されることを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項１２】
請求項１１に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記電極に印加される電圧は変調される位相差に応じて調整されることを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項１３】
請求項１０に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記変調素子は、前記参照波と前記物体波とが空間的に分離される位置に配置されることを特徴とする透過電子顕微鏡。
【請求項１４】
請求項１０に記載の透過電子顕微鏡であって、
前記電子バイプリズムよりも電子線の進行方向の下流側に配置され、前記参照波に含まれる所定の空間周波数よりも高い成分を除去する除去素子をさらに備えることを特徴とする透過電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透過電子顕微鏡に関し、特に電子線ホログラフィー法を実施する透過電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過電子顕微鏡は電子線を利用した高倍率の顕微鏡であり、電子源で発生させた電子を１００ｋＶから３０００ｋＶ程度の高電圧で加速して試料に照射し、試料を透過した電子をレンズで拡大してカメラで検出することにより、高倍率の観察像を得る。また電子線ホログラフィー法を実施する透過電子顕微鏡は、試料を透過した電子線（物体波）と真空を透過した電子線（参照波）とを重ね合わせて形成される干渉縞から、試料による電子線の位相変化を計測することにより、試料内の電場や磁場の情報を取得する。
【０００３】
特許文献１には、試料による電子線の位相変化を可視化した位相像を実時間で取得するために、干渉縞の周期と同じ周期を有するスリットに物体波と参照波を透過/不透過させてから検出する干渉電子顕微鏡が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３１６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１では、真空に隣接する試料を対象としており、保持膜上に配置された微細な観察物体のような試料に対する配慮はなされていない。保持膜の端部に観察物体が存在しないとき、真空を透過した電子線を参照波として取得することが困難であるので、保持膜を透過した電子線を参照波として用いる場合がある。このような参照波には高い空間周波数成分が含まれるので、参照波と物体波とを重ね合わせて形成される干渉縞から取得される位相像の解像度は低下する。
【０００６】
そこで本発明は、保持膜を透過した電子線を参照波として用いる場合であっても、位相像の解像度を向上させることが可能な透過電子顕微鏡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】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、参照波に含まれる高い空間周波数成分を除去する素子や、参照波と物体波との位相差を変調する素子を、参照波と物体波とを重ね合わせて干渉縞を形成させる電子線バイプリズムよりも電子線の進行方向の下流側に配置することを特徴とする。
【０００８】
より具体的には、本発明は、
電子線を放出する電子源と、前記電子線が照射される試料を保持する試料保持部と、前記試料を透過した電子線である物体波と前記物体波とは異なる経路の電子線である参照波を重ね合わせて干渉縞を形成させる電子バイプリズムとを備える透過電子顕微鏡であって、前記電子バイプリズムよりも電子線の進行方向の下流側に配置され、前記参照波に含まれる所定の空間周波数よりも高い成分を除去する除去素子を備えることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、電子線を放出する電子源と、前記電子線が照射される試料を保持する試料保持部と、前記試料を透過した電子線である物体波と前記物体波とは異なる経路の電子線である参照波を重ね合わせて干渉縞を形成させる電子バイプリズムとを備える透過電子顕微鏡であって、前記電子バイプリズムよりも電子線の進行方向の下流側に配置され、前記参照波と前記物体波の位相差を変調する変調素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、保持膜を透過した電子線を参照波として用いる場合であっても、位相像の解像度を向上させることが可能な透過電子顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１の透過電子顕微鏡の概略構成図である。
【図２】電子線の照射から干渉縞の形成までを説明する図である。
【図３】真空領域が隣接する試料を観察したときの透過電子顕微鏡の（ａ）試料面、（ｂ）クロスオーバー面、（ｃ）像面、における電子線の面内分布を示す模式図である。
【図４】保持膜を透過した電子線を参照波としたときの実施例１の透過電子顕微鏡の（ａ）試料面、（ｂ） クロスオーバー面、（ｃ）像面、における電子線の面内分布を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例１の除去素子の（ａ）構造、（ｂ）孔の配置例１、（ｃ）孔の配置例２、を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例２の変調素子の（ａ）構造、（ｂ）孔の配置例、（ｃ）断面、を示す模式図である。
【図７】本発明の実施例３の透過電子顕微鏡の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の透過電子顕微鏡、すなわち電子線ホログラフィー法を実施する透過電子顕微鏡の実施例について説明する。電子線ホログラフィー法を実施する透過電子顕微鏡は、電子線の経路を分割して一方を試料に照射し、試料を透過した電子線である物体波と、物体波とは異なる経路の電子線である参照波とを重ね合わせて干渉縞を形成する装置である。多くの場合、真空領域を透過した電子線を参照波とするが、保持膜上に配置された配置された微細な観察物体を観察するときには、保持膜を透過した電子線を参照波とする場合がある。以下では、保持膜を透過した電子線を参照波として干渉縞を形成する透過電子顕微鏡について説明する。なお、各図の向きを示すために、各図にはＸＹＺ座標系を付記する。
【実施例１】
【００１３】
図１を用いて本実施例の透過電子顕微鏡について説明する。電子源１で発生した電子線２は、照射レンズ３で大きさを調整されて、保持膜７上に配置された観察物体６を含む試料に照射される。電子線２は、観察物体６および保持膜７を透過する物体波５と、観察物体６を含まない保持膜７を透過する参照波４に分割される。観察物体６を含む保持膜７の位置を試料微動装置１９が微動させることによって、観察領域が調整される。保持膜７には、例えばアモルファス状のシートが用いられる。
【００１４】
物体波５と参照波４は、対物レンズ９を透過して回折像面１０で集束した後、電子線バイプリズム１１により偏向させられる。電子線バイプリズム１１は、向かい合う平行平板状の接地電極の中心に、細い糸状の電極であるバイプリズムワイヤ１２が配置された装置である。バイプリズムワイヤ１２に正の電圧が印加されると、物体波５と参照波４はバイプリズムワイヤ１２に引き寄せられるように偏向させられ、両者が重なり合う領域で干渉縞が形成される。
【００１５】
電子線バイプリズム１１に偏向させられた物体波５と参照波４は、拡大レンズ１４で拡大され、大きさの異なる複数の孔を有する絞り板３０を通過した後、像面１６に配置されたカメラ１７により撮影される。像面１６では、物体波５と参照波４が重なり合う領域に干渉縞１８が形成されるので、干渉縞１８がカメラ１７に撮影され、画像生成装置３１を介して、表示装置３３に表示される。なお、電子源１、照射レンズ３、試料微動装置１９、対物レンズ９、電子線バイプリズム１１、拡大レンズ１４、画像生成装置３１は制御装置３２によって制御される。
【００１６】
絞り板３０は絞り板制御装置３４により制御される。本実施例の絞り板制御装置３４は絞り板３０の３次元空間中の位置を制御する。ただし、像面１６と直交する方向であるＺ方向では、範囲５０の中に絞り板３０が配置されることが望ましい。範囲５０は物体波５と参照波４とが空間的に分離される範囲である。
【００１７】
図２を用いて、観察物体６に電子線２が照射されてから干渉縞１８が形成されるまでを再度説明する。観察物体６に照射される電子線２の波面は、像面１６に平行な平面である。電子線２は観察物体６を透過することで参照波４と物体波５に分割される。参照波４と物体波５の各波面は、電圧が印加されたバイプリズムワイヤ１２によって傾けられ、参照波４と物体波５が重なり合う領域に干渉縞１８が形成される。
【００１８】
形成された干渉縞１８から、例えばフーリエ変換法により位相像が得られる。フーリエ変換法では、干渉縞１８が計算機上でフーリエ変換されて空間周波数情報としてマッピングされ、空間周波数情報のマップから位相情報だけを含む領域であるサイドバンドが抽出され、サイドバンドを逆フーリエ変換することにより位相像が得られる。
【００１９】
参照波４に所定の空間周波数よりも高い成分が含まれる場合、形成される干渉縞及び干渉縞から得られる位相像の解像度が低下する。そこで本実施例では、参照波４を絞り板３０に通過させることにより、参照波４に含まれる所定の空間周波数よりも高い成分を除去する。すなわち、絞り板３０は所定の空間周波数よりも高い成分を除去する除去素子として機能する。
【００２０】
図３と図４を対比させながら、本実施例の透過電子顕微鏡の各面における電子線の面内分布と、絞り板３０の機能について説明する。図３は保持膜７上に観察物体６を配置した試料に真空領域２０が隣接する場合であり、図３（ａ）は試料面８、図３（ｂ）はクロスオーバー面１５、図３（ｃ）は像面１６における電子線の面内分布を示す模式図である。また図４は図３の真空領域２０が保持膜７になった場合であり、図４（ａ）乃至図４（ｃ）の各面は図３（ａ）乃至図３（ｃ）と同じである。なお、クロスオーバー面１５とは参照波４と物体波５がそれぞれ集束される面であり、回折像が形成される。
【００２１】
図３（ａ）と図４（ａ）の右半面では観察物体６と保持膜７に電子線が照射され、観察物体６がある箇所ではない箇所に比べて電子線が減少する。図３（ａ）の左半面では真空領域２０に電子線が照射され、電子線の面内分布に変化はない。図４（ａ）の左半面では保持膜７に電子線が照射され、電子線は面内で一様に減少する。
【００２２】
図３（ｂ）と図４（ｂ）の右半面では、物体波５が集束された中心ビーム２２と観察物体６と保持膜７での電子線の散乱により形成される回折リング２３とを含む回折パターンが生じる。図３（ｂ）の左半面では、真空領域２０を透過した参照波（真空参照波）が集束された中心ビーム２１のみを含む回折パターンが生じる。真空領域２０では電子線は散乱しないので、回折リングは形成されない。図４（ｂ）の左半面では、保持膜７を透過した参照波４が集束された中心ビーム２１と保持膜７により形成される回折リング２４とを含む回折パターンが生じる。なお、中心ビーム２２と中心ビーム２１の位置は、試料面の右半分と左半分の各領域を空間周波数表示したときの原点座標に対応し、回折リング２３や回折リング２４は観察物体６や保持膜７の構造の高周波成分を反映する。すなわち回折リング２３や回折リング２４には高い空間周波数成分が含まれる。
【００２３】
絞り板３０は電子線を遮蔽する程度の厚さを有し、孔３５と孔３６を備える。孔３５は参照波４の中心ビーム２１が通過でき、回折リング２４が除去される程度の大きさを有する。孔３５の形状は、中心ビーム２１のみが通過できるように、例えば円形である。孔３５を通過した参照波４は、高い空間周波数成分を含む回折リング２４が除去されるので、実質的に真空領域２０を通過した参照波と同等になり、空間的に平坦な参照波になる。孔３６は物体波５の中心ビーム２２とともに回折リング２３が通過するのに十分な大きさを有するので、物体波５に含まれる高い空間周波数成分は維持される。
【００２４】
図３（ｃ）では、観察物体６と保持膜７を透過した物体波５と真空領域２０を透過した参照波２５とが干渉して干渉縞１８が形成される。干渉縞１８には、観察物体６と保持膜７を透過したことによって生じた電子線の位相変化が、真空領域２０を透過した電子線の位相を基準として反映される。
【００２５】
図４（ｃ）では、保持膜７によって生じた回折リング２４が絞り板３０により除去された参照波４と物体波５とによって干渉縞１８が形成される。絞り板３０を通過した参照波４は空間的に平坦であるので、本実施例で得られる干渉縞１８は、真空領域２０を透過した参照波２５を用いる場合と実質的に同等となる。
【００２６】
絞り板３０により除去される回折リング２４の大きさ、すなわち所定の空間周波数よりも高い成分は、絞り板３０のＺ方向の位置と孔３５の大きさに依存する。例えば、特定の大きさの孔３５を有する絞り板３０のＺ方向の位置を観察目的等に応じて調整しても良い。絞り板３０のＺ方向の位置を調整することにより、除去したい空間周波数の成分を制御できる。なお、絞り板３０のＺ方向の位置は、物体波５と参照波４とが空間的に分離される範囲５０の中であることが望ましい。物体波５と参照波４とが空間的に分離される範囲５０に絞り板３０が配置されることにより、物体波５と参照波４とを個別に扱える。また絞り板３０に異なる大きさの孔３５を複数設けておき、いずれかの孔３５を観察目的等に応じて使い分けても良い。異なる大きさの孔３５を使い分けることにより、除去したい空間周波数の成分を制御できる。
【００２７】
図５を用いて本実施例の絞り板３０の具体的な構造について説明する。図５（ａ）は絞り板３０の一例の斜視図である。絞り板３０はプレート５１と薄膜５３を含む。プレート５１はモリブデンやタンタル等の金属製の板であり例えば５ｍｍ×３１ｍｍ×０．３ｍｍの大きさを有し、２．５ｍｍ×１０．５ｍｍの方形穴５２を備える。方形穴５２の上には薄膜５３がエポキシ接着剤等により張り付けられる。薄膜５３は金や銅等の金属製であって例えば０．４μｍの厚さを有し、複数の孔３５、３６を備える。孔３５、３６は集束イオンビーム加工装置等により形成される。なお、絞り板３０に用いられる材料は、上記に限定されず、帯電を防止可能な導電性と十分な機械強度を有する材料であれば良い。
【００２８】
図５（ｂ）及び図５（ｃ）は絞り板３０に設けられる孔３５、３６の配置例である。図５（ｂ）は、物体波５が通過する孔３６の周りに、参照波４用の孔３５を複数配置した例である。孔３５と孔３６との相対的距離や方向が異なる組合せを有しているので、干渉縞が形成される方向の自由度を向上できる。また、絞り板３０をＸＹ面内で回転させる機構を備えても良い。
【００２９】
図５（ｃ）は、参照波４が通過する孔３５の周りに、支持アーム５５で円環を２つに分離して形成された物体波５用の孔３６を配置した例である。図５（ｃ）は、支持アーム５５が２本の例であるが、１本或いは３本以上であっても良い。孔３５は１μｍ程度の大きさである。孔３６は２０μｍ以上の大きさであって、任意の形状を有し、絞り板３０の外部とつながる形状であっても良い。
【００３０】
本実施例によれば、保持膜を透過した電子線を参照波とする場合であっても、真空領域を透過した電子線を参照波としたときと実質的に同等な干渉縞を形成することができる。また干渉縞から得られる位相像も、真空領域を透過した電子線を参照波としたときと実質的に同等な位相像となる。すなわち、保持膜を透過した電子線を参照波として用いる場合であっても、位相像の解像度を向上させることが可能な透過電子顕微鏡を提供することができる。
【００３１】
また本実施例の参照波には保持膜７による平均的な位相変化が含まれ、観察物体６と保持膜７を透過した物体波５の位相像から、保持膜７による平均的な位相変化を差し引くことにより、観察物体６のみの位相変化量を抽出することができる。
【００３２】
なお本実施例の透過電子顕微鏡により、真空領域２０が隣接する試料を観察した場合であっても、絞り板３０の参照波用の孔３５は真空領域２０を透過した参照波の中心ビーム２１を通過させるだけであるので問題は生じない。
【実施例２】
【００３３】
実施例１では孔３５を有する絞り板３０を、参照波に含まれる所定の空間周波数よりも高い成分を除去する除去素子として機能させることについて説明した。本実施例では孔３５を有する絞り板３０を、除去素子として機能させるとともに、参照波と物体波との位相差を変調する変調素子として機能させることについて説明する。なお、孔３５を有する絞り板３０と絞り板３０を制御する絞り板制御装置以外の構成は実施例１と同じであるので、説明を省略する。
【００３４】
図６を用いて本実施例の絞り板３０の具体的な構造について説明する。図６（ａ）は絞り板３０の一例の斜視図である。絞り板３０はプレート５１と金属薄膜６１、６３、６５と絶縁膜６２、６４を含む。プレート５１は、実施例1と同様に、モリブデンやタンタル等の金属製の板であり例えば５ｍｍ×３１ｍｍ×０．３ｍｍの大きさを有し、２．５ｍｍ×１０．５ｍｍの方形穴５２を備える。方形穴５２の上には、金属薄膜６１、絶縁膜６２、金属薄膜６３、絶縁膜６４、金属薄膜６５の順にエポキシ接着剤等により張り付けられた５つの膜が積層される。金属薄膜６１、６３、６５は金や銅等の金属製であって例えば０．４μｍの厚さを有する。金属薄膜６３には絞り板制御装置３４を介して数ボルトの電圧が印加され、金属薄膜６１、６５は接地電圧される。絶縁膜６２、６４は例えば酸化ケイ素薄膜であり、金属薄膜６３を金属薄膜６１、６５から電気的に絶縁する。積層された５つの膜には、集束イオンビーム加工装置等により複数の孔３５、３６が設けられる。
【００３５】
図６（ｂ）及び図６（ｃ）を用いて絞り板３０に設けられる孔３５、３６の構造の一例について説明する。図６（ｂ）は、参照波４が通過する孔３５の周りに、支持アーム５５で円環を３つに分離して形成された物体波５用の孔３６を配置した例である。孔３５の大きさを参照波４の中心ビーム２１が通過できる程度にすることにより、参照波４に含まれる所定の空間周波数よりも高い成分を除去することは実施例１と同じである。
【００３６】
図６（ｃ）は図６（ｂ）のＡ−Ａ断面図であって孔３５の周りを拡大した図である。図６（ｃ）には金属薄膜６１、６３、６５に印加される電圧も示す。参照波用の孔３５の内周面は絶縁膜と金属膜によって覆われ、金属薄膜６１と金属薄膜６５とは電気的に接続される。物体波用の孔３６の内周面には絶縁膜や金属膜による覆いはなく、金属薄膜６３が露出している。
【００３７】
このような構造によれば、金属薄膜６３に電圧が印加されたとき、孔３５内に電位は発生しないのに対し、孔３６内には電位が発生する。すなわち、孔３５を通過する参照波４は電位の影響を受けず、孔３６を通過する物体波５は電位の影響を受けて位相変化が生じるので、参照波４と物体波５との位相差を変調することができる。また絞り板制御装置３４により金属薄膜６３に印加される電圧を制御することにより、参照波４と物体波５との位相差を所望の値にすることができる。なお、孔３６を通過する電子線は、孔３６内のどこを通過しても同じ位相変化となるので、位相の勾配は生じず、電子線も偏向されない。
【００３８】
よって、本実施例の絞り板３０は、参照波に含まれる所定の空間周波数よりも高い成分を除去する除去素子として機能するとともに、参照波と物体波との位相差を変調する変調素子として機能する。なお、物体波用の孔３６の内周面を絶縁膜と金属膜によって覆い、参照波用の孔３５の内周面では金属薄膜６３を露出させる構造であっても良い。この場合は、孔３５を通過する参照波４に位相変化が生じ、孔３６を通過する物体波５に位相変化は生じない。
【００３９】
なお、参照波４が通過する孔３５を、参照波４の中心ビーム２１だけでなく回折リング２４が通過できる程度の大きさにしても良い。参照波用の孔３５の大きさの制限をなくすことにより、絞り板３０を参照波と物体波との位相差を変調する変調素子としてのみ機能させることができる。この変調素子は位相勾配を生じさせず、電子線を偏向させないので、縞走査法により位相像を得る際に有効である。
【００４０】
縞走査法とは、参照波と物体波との位相差が異なる干渉縞を３つ以上取得し、取得した干渉縞を用いて加減乗除演算して位相像を得る方法である。一例として、物体波と参照波の位相差が０、π／２、π、３π／２のときの４つの干渉縞を用いた演算について説明する。物体波の振幅をＡ、物体波の位相をφとすると、物体波と参照波の位相差が０、π／２、π、３π／２のときの干渉縞はＡcos(φ)、Ａcos(φ＋π／２)、Ａcos(φ＋π)、Ａcos(φ＋３π／２)となる。これらを用いて、次式を計算すれば、物体波の振幅Ａが除かれてtan(φ)が得られるので物体波の位相φが求められる。
【００４１】
{Ａcos(φ＋３π／２)−Ａcos(φ＋π／２)}÷ {Ａcos(φ＋０)−Ａcos(φ＋π)} 
干渉縞をフーリエ変換することなく、加減乗除演算により位相差が求められることが縞走査法の特徴である。
【００４２】
縞走査法では、異なる位相差の干渉縞を高精度に取得することが課題であるので、位相勾配を生じさせず、電子線を偏向させずに、参照波と物体波との位相差を高精度に変調する変調素子は縞走査法に有効である。また、電子線バイプリズム１１を機械的に動かす必要もないので制御性が良い。
【実施例３】
【００４３】
実施例１では孔３５を有する絞り板３０を、参照波に含まれる所定の空間周波数よりも高い成分を除去する除去素子として機能させることについて説明した。また実施例２では絞り板３０を参照波と物体波との位相差を変調する変調素子として機能させることについて説明した。本実施例では電子線バイプリズムを２本用いた２段バイプリズム干渉計を実装した透過電子顕微鏡について説明する。２段バイプリズム干渉計は、干渉縞の縞間隔と縞のある領域の幅（干渉領域幅）とを独立に制御でき、かつ位相計測の精度を低下させるフレネル縞の発生を抑制できる技術である。なお、実施例１と同じ構成については説明を省略する。
【００４４】
図７を用いて本実施例について説明する。電子源１で発生した電子線２は、実施例１と同様に、照射レンズ３を介して、保持膜７と観察物体６を含む試料に照射され、物体波５と参照波４に分割される。物体波５と参照波４は、対物レンズ９を透過して回折像面１０で集束した後、対物レンズ９の中間像面１３に設置される１段目の電子線バイプリズム１１ａにより偏向させられる。１段目の電子線バイプリズム１１aは中間像面１３に設置されているため、物体波５と参照波４の角度を変えることにより干渉縞１８の縞間隔 を制御する。
【００４５】
１段目の電子線バイプリズム１１ａを通過した物体波５と参照波４は、拡大レンズ１４ａで拡大された後、２段目の電子線バイプリズム１１ｂで偏向され、物体波５と参照波４とが重なり合う領域である干渉領域幅が制御される。２段目の電子線バイプリズム１１ｂを通過した物体波５と参照波４は、絞り板３０ａ、拡大レンズ１４ｂ、絞り板３０ｂ、拡大レンズ１４ｃを通過した後、像面１６に配置されたカメラ１７により干渉縞１８を撮影される。撮影された干渉縞１８は、画像生成装置３１を介して、表示装置３３に表示される。なお、電子源１、照射レンズ３、試料微動装置１９、対物レンズ９、電子線バイプリズム１１a、１１ｂ、拡大レンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、画像生成装置３１は制御装置３２によって制御される。
【００４６】
本実施例では、２段目の電子線バイプリズム１１ｂよりも電子線の進行方向の下流側であって、参照波４と物体波５がそれぞれ集束される面であるクロスオーバー面１５a、１５ｂ、１５ｃのいずれかの近傍に、実施例１または実施例２の絞り板３０が設置される。すなわち、クロスオーバー面１５a、１５ｂ、１５ｃのいずれかの近傍には、除去素子または変調素子として機能する絞り板３０を設置しても良いし、除去素子であって変調素子として機能する絞り板３０を設置しても良い。なお、絞り板３０ａ、３０ｂが設置される位置は、物体波５と参照波４とが空間的に分離される範囲５０ａ、５０ｂ、５０ｃの中であることが望ましい。
【００４７】
例えば図７に示すように、クロスオーバー面１５aに参照波４に含まれる所定の空間周波数よりも高い成分を除去する除去素子の絞り板３０ａを設置し、クロスオーバー面１５ｂに参照波４と物体波５との位相差を変調する変調素子の絞り板３０ｂを設置する。比較的高い回折像倍率となる面であるクロスオーバー面１５aに除去素子を設定することにより、参照波４に含まれる所定の空間周波数よりも高い成分を十分に除去することができる。また各機能に特化した絞り板３０ａ、３０ｂを個別に設置することにより、絞り板３０ａ、３０ｂや、絞り板３０ａ、３０ｂをそれぞれ制御する絞り板制御装置３４ａ、３４ｂの構成を簡略化できる。また、どちらかの機能だけを使いたいときに使用の自由度が向上する。
【００４８】
以上、本発明の複数の実施例について説明した。本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、さまざまな変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したのであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。さらに、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１：電子源、２：電子線、３：照射レンズ、４：参照波、５：物体波、６：観察物体、７：保持膜、８：試料面、９：対物レンズ、１０：回折像面 、１１：電子線バイプリズム、１２：バイプリズムワイヤ、１３：中間像面、１４：拡大レンズ、１５：クロスオーバー面、１６：像面、１７：カメラ、１８：干渉縞、１９：試料微動装置、２０：真空領域、２１：参照波の中心ビーム、２２：物体波の中心ビーム、２３：回折リング、２４：回折リング、２５：真空領域を通過した参照波、３０：絞り板、３１：画像生成装置、３２：制御装置、３３：表示装置、３４：絞り板制御装置、３５：参照波用の孔、３６：物体波用の孔、５０：範囲、５１：プレート、５２：方形穴、５３：薄膜、５５：支持アーム、６１：金属薄膜、６２：絶縁膜、６３：金属薄膜、６４：絶縁膜、６５：金属薄膜
【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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