(57)【要約】【課題】低ノイズであり、かつ、高速化が可能なノイズキャンセルを実現できる電子顕微鏡を提供する。【解決手段】本発明に係る電子顕微鏡１は、電子線を発生させる電子線源１１と、電子線の一部を検出し、被除数を、電子線検出信号で除算するノイズ検出部４と、電子線を試料Ａに照射させて得られる信号を検出する像信号検出部６と、像信号検出部６の出力信号とノイズ検出部４の出力信号との乗算を行う演算部６０と、を含む。【選択図】図１
2019091715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を発生させる電子線源と、
前記電子線の一部を検出し、被除数を、電子線検出信号で除算するノイズ検出部と、
前記電子線を試料に照射させて得られる信号を検出する像信号検出部と、
前記像信号検出部の出力信号と前記ノイズ検出部の出力信号との乗算を行う演算部と、を含み、
前記被除数は、前記電子線検出信号の実効値であり、
前記ノイズ検出部は、前記電子線検出信号の実効値を前記電子線検出信号で除算する除算回路を有し、
前記除算回路の周波数帯域幅は、前記像信号検出部の周波数帯域幅よりも狭い、電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１において、
前記演算部は、前記乗算をデジタル演算により行う、電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ノイズ検出部は、前記被除数を、前記電子線検出信号でアナログ除算する、電子顕微鏡。
【請求項４】
請求項１において、
前記像信号検出部は、複数設けられ、
前記演算部は、複数の前記像信号検出部の出力信号の各々と、前記ノイズ検出部の出力信号と、の乗算を行う、電子顕微鏡。
【請求項５】
電子線源が発生させる電子線の一部を検出し、被除数を、電子線検出信号で除算するノイズ検出ステップと、
前記電子線を試料に照射させて得られる信号を像信号検出部で検出する像信号検出ステップと、
前記像信号検出ステップの出力信号と前記ノイズ検出ステップの出力信号との乗算を行う演算ステップと、
を含み、
前記被除数は、前記電子線検出信号の実効値であり、
前記ノイズ検出ステップでは、除算回路によって前記電子線検出信号の実効値を前記電子線検出信号で除算し、
前記除算回路の周波数帯域幅は、前記像信号検出部の周波数帯域幅よりも狭い、電子顕微鏡の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡および電子顕微鏡の作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電界放射型電子銃から放出される電子には数パーセントの変動分が含まれている。これはエミッタ表面にガスやイオンが吸着し、吸着したガスやイオンがマイグレーションするために金属表面の仕事関数が変化し、またイオン等の衝突により金属表面の形状が変化するためである。このため、電界放射型電子銃を走査型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）に使用する場合、鏡筒途中にノイズキャンセル用の検出器を設けてプローブを形成する近傍の電子を検出し、この検出信号で試料から放出される信号を除算することにより画像上でのエミッションノイズを消去することが行われている。このようなノイズキャンセル技術は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３０７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１５は、一般的なノイズキャンセル機能を有する走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）１０１の構成を示している。図１５の例の電子顕微鏡１０１では、冷陰極型電界放射型電子銃（Ｃｏｌｄ  ｆｉｅｌｄ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｇｕｎ、ＣＦＥＧ）１１１、ノイズキャンセラ絞り（アパーチャー）１１２、レンズ１１３ａ、走査コイル１１３ｂ、レンズ１１４、検出器１１５、プリアンプ回路１２０、アンプ回路１３０等が、鏡筒１１０に収容されている。
【０００５】
ＣＦＥＧ１１１から放出された電子線はノイズキャンセラ絞り１１２により一部がカットされた後、レンズ１１３ａによって試料Ａ上に収束される。収束された電子線は走査コイル１１３ｂによって試料Ａ上で走査される。試料Ａを透過した電子線は、レンズ１１４を通過し、その一部が検出器１１５により検出される。
【０００６】
検出器１１５により検出される像信号は、試料Ａに照射されるエミッション電流Ｉ１と試料Ａの輝度成分Ｓの積（Ｉ１×Ｓ）となる。また、試料Ａに照射されるエミッション電流Ｉ１とノイズキャンセラ絞り１１２で検出されるエミッション電流Ｉ２は比例関係にある（Ｉ１＝ｎ×Ｉ２）。像信号（Ｉ１×Ｓ）は、プリアンプ回路１２０でオフセットが加えられた後Ｇｐ倍に増幅され、さらにアンプ回路１３０でＧａ倍に増幅される。
【０００７】
一方、ノイズキャンセラ絞り１１２で検出されるエミッション電流Ｉ２は、ノイズ検出回路１４０でＧｎ倍に増幅される。ノイズキャンセル機能を使用しない場合は、アンプ回路１３０の出力信号は、ノイズキャンセル回路１５０をバイパスして演算部（ＣＰＵ）１６０で所定の演算処理が行われた後、パーソナルコンピューター（ＰＣ）１０２に送信され、ＰＣ１０２のディスプレイに試料ＡのＳＴＥＭ像が表示される。
【０００８】
ノイズキャンセル機能を使用する場合は、アンプ回路１３０の出力信号は、ノイズキャンセル回路１５０において、プリアンプ回路１２０で加えられたオフセット分が引き算された後、ノイズ検出回路１４０の出力信号で除算される。これにより、像信号に含まれていたエミッションノイズが除去される。そして、このエミッションノイズが除去された像
信号は、演算部（ＣＰＵ）１６０で所定の演算処理が行われた後、パーソナルコンピューター（ＰＣ）１０２に送信され、ＰＣ１０２のディスプレイにエミッションノイズが除去された試料ＡのＳＴＥＭ像が表示される。
【０００９】
図１６は、ノイズキャンセル機能を使用しない場合の信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図である。図１６に示すように、ノイズキャンセル機能を使用しない場合、ＳＴＥＭ像観察は基本的にはコントラストとブライトネスという２つの調整のみで行っている。コントラストは、明暗を調整するために像信号に加えるゲインであり、ブライトネスは像信号のオフセット成分を打ち消すために加えられるＤＣ電圧である。図１６の例では、コントラストを調整して検出器１１５から得られる像信号Ｓ×Ｉ１は、プリアンプ回路１２０において、加算器１２２によってブライトネスＢが加算された後、増幅器１２４によってＧｐ倍に増幅される。したがって、増幅器１２４の出力信号Ｖ１１は、次式（Ａ）で表される。
【００１０】
【数１】
2019091715.tif 000003
【００１１】
増幅器１２４の出力信号Ｖ１１は、アンプ回路１３０において、増幅器１３２によってＧａ倍に増幅される。したがって、式（Ａ）より、増幅器１３２の出力信号Ｖ１２は、次式（Ｂ）で表される。
【００１２】
【数２】
2019091715.tif 000004
【００１３】
そして、増幅器１３２の出力信号Ｖ１２は、演算部１６０において、Ａ／Ｄ変換器１６２によってＡ／Ｄ変換された後、平均化等の演算処理が行われ、図１５に示したＰＣ１０２に送信される。
【００１４】
一方、図１７は、ノイズキャンセル機能を使用する場合の信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図である。図１７に示すように、ノイズキャンセル機能を使用する場合も、増幅器１３２の出力信号Ｖ１２は、前述の式（Ｂ）で表される。ノイズキャンセル回路１５０は、プリアンプ回路１２０で加えられたブライトネスＢを打ち消すために、増幅器１５１によって増幅器１２４のゲインＧｐと増幅器１３２のゲインＧａの積に等しいゲインをブライトネスＢに与え、減算器１５２によって増幅器１３２の出力信号Ｖ１２から減算する。したがって、式（Ｂ）より、減算器１５２の出力信号Ｖ１３は、次式（Ｃ）で表される。
【００１５】
【数３】
2019091715.tif 000005
【００１６】
ノイズキャンセラ絞り１１２で検出されるエミッション電流Ｉ２は、ノイズ検出回路１４０において、増幅器１４２により電圧に変換されるとともにＧｎ倍に増幅される。したがって、増幅器１４２の出力信号Ｖ１４は、次式（Ｄ）で表される。
【００１７】
【数４】
2019091715.tif 000006
【００１８】
減算器１５２の出力信号Ｖ１３は、除算回路１５４の分子側の入力（Ｘ）に入力される。また、増幅器１４２の出力信号Ｖ１４は、除算回路１５４の分母側の入力（Ｙ）に入力される。したがって、式（Ｃ）と式（Ｄ）より、除算回路１５４の出力信号Ｖ１５は、次式（Ｅ）で表される。
【００１９】
【数５】
2019091715.tif 000007
【００２０】
ノイズキャンセル回路１５０は、減算器１５２によって増幅器１３２の出力信号Ｖ１２から減算した信号を加えるために、増幅器１５５によって増幅器１２４のゲインＧｐと増幅器１３２のゲインＧａの積に等しいゲインをブライトネスＢに与え、加算器１５６によって除算回路１５４の出力信号Ｖ１５に加算する。したがって、加算器１５６の出力信号Ｖ１６は、次式（Ｆ）で表される。
【００２１】
【数６】
2019091715.tif 000008
【００２２】
そして、加算器１５６の出力信号Ｖ１６は、演算部１６０において、Ａ／Ｄ変換器１６２によってＡ／Ｄ変換された後、平均化等の演算処理が行われ、図１５に示したＰＣ１０２に送信される。
【００２３】
ここで、式（Ｆ）に、Ｉ１＝ｎ×Ｉ２を代入すると、次式（Ｇ）が得られる。
【００２４】
【数７】
2019091715.tif 000009
【００２５】
式（Ｇ）の右辺には、エミッションノイズを含んだＩ１，Ｉ２が存在しない。これによって、ノイズキャンセル機能を使用する場合も、エミッションノイズがない時と同様に像として観察したい試料Ａの輝度成分Ｓに比例した値が得られる。
【００２６】
なお、図１７の例では、ブライトネスの除去・再加算や除算の処理をアナログ回路で行っているが、これらの処理をデジタル演算で行うこともできる。デジタル演算で行う場合、除去・再加算するブライトネスのゲインの測定や設定などの調整をオートで行うことも可能である。
【００２７】
以上に説明した従来のノイズキャンセル方式には、以下のような問題点がある。
【００２８】
まず、除算をアナログ回路で行う方式（アナログ除算方式）の場合、ログ回路（ＬＯＧ回路）、およびアンチログ回路（Ａｎｔｉ−ＬＯＧ回路）を構成する必要がある。図１８は、ログ回路１５４ａ，１５４ｂおよびアンチログ回路１５４ｃを用いた除算回路１５４の構成例を示す図である。図１８に示すように、除算回路１５４は、ログ回路１５４ａ，１５４ｂにより対数変換を行った後、ログ回路１５４ａの出力信号からログ回路１５４ｂの出力信号を減算し、減算結果をアンチログ回路１５４ｃによる逆対数変換を行うことで、アナログ信号による除算を行う。
【００２９】
アナログ除算方式では、像信号の検出スピードに応じた数ＭＨｚの周波数帯域幅のログ回路１５４ａ，１５４ｂおよびアンチログ回路１５４ｃを構成する必要があるため、ノイズ成分の増加が著しい。しかし、ＳＴＥＭ像の信号（像信号）には、必要な帯域幅であり、その後の帯域制限も難しい。アンチログ回路１５４ｃは、ゲインが高くノイズの影響もあり、周波数帯域幅を広くすることが困難である。
【００３０】
一方、除算をデジタル演算で行う方式（デジタル除算方式）の場合、除算は他の演算に比べて処理スピードが遅く、結果的に周波数帯域幅が狭くなってしまう。
【００３１】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、低ノイズであり、かつ、高速化が可能なノイズキャンセルを実現できる電子顕微鏡およびその作動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
（１）本発明に係る電子顕微鏡は、
電子線を発生させる電子線源と、
前記電子線の一部を検出し、被除数を、電子線検出信号で除算するノイズ検出部と、
前記電子線を試料に照射させて得られる信号を検出する像信号検出部と、
前記像信号検出部の出力信号と前記ノイズ検出部の出力信号との乗算を行う演算部と、を含み、
前記被除数は、前記電子線検出信号の実効値であり、
前記ノイズ検出部は、前記電子線検出信号の実効値を前記電子線検出信号で除算する除算回路を有し、
前記除算回路の周波数帯域幅は、前記像信号検出部の周波数帯域幅よりも狭い。
【００３３】
（２）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記演算部は、前記乗算をデジタル演算により行ってもよい。
【００３４】
（３）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記ノイズ検出部は、前記被除数を、前記電子線検出信号でアナログ除算してもよい。
【００３５】
（４）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記像信号検出部は、複数設けられ、
前記演算部は、複数の前記像信号検出部の出力信号の各々と、前記ノイズ検出部の出力信号と、の乗算を行ってもよい。
【００３６】
（５）本発明に係る電子顕微鏡の作動方法は、
電子線源が発生させる電子線の一部を検出し、被除数を、電子線検出信号で除算するノイズ検出ステップと、
前記電子線を試料に照射させて得られる信号を像信号検出部で検出する像信号検出ステップと、
前記像信号検出ステップの出力信号と前記ノイズ検出ステップの出力信号との乗算を行
う演算ステップと、
を含み、
前記被除数は、前記電子線検出信号の実効値であり、
前記ノイズ検出ステップでは、除算回路によって前記電子線検出信号の実効値を前記電子線検出信号で除算し、
前記除算回路の周波数帯域幅は、前記像信号検出部の周波数帯域幅よりも狭い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態に係る電子顕微鏡の構成例を示す図。
【図２】第１実施形態における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は第１実施形態における像信号検出部の各ノードの信号波形の一例を示す図。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は第１実施形態におけるノイズ検出部の各ノードの信号波形の一例を示す図。
【図５】エミッション電流の経時変化の一例を示す図。
【図６】図６（Ａ）はノイズ信号の一例を示す図であり、図６（Ｂ）は実効値計算回路の出力信号の一例を示す図。
【図７】第１実施形態の第１変形例における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図。
【図８】第１実施形態の第２変形例における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図。
【図９】第１実施形態の第３変形例における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図。
【図１０】第２実施形態に係る電子顕微鏡の構成例を示す図。
【図１１】第２実施形態に係る電子顕微鏡の多分割ＳＴＥＭ検出器の構成例を示す図。
【図１２】第２実施形態における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図。
【図１３】第３実施形態に係る電子顕微鏡の構成例を示す図。
【図１４】第３実施形態における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図。
【図１５】一般的なノイズキャンセル機能を有する走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）の構成図。
【図１６】従来の電子顕微鏡におけるノイズキャンセル機能を使用しない場合の信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図。
【図１７】従来の電子顕微鏡におけるノイズキャンセル機能を使用する場合の信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図。
【図１８】ログ回路およびアンチログ回路を用いた除算回路の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３９】
１．  第１実施形態
１．１．  電子顕微鏡
まず、第１実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る電子顕微鏡１の構成例を示す図である。
【００４０】
電子顕微鏡１は、図１に示すように、電子線源１１と、ノイズキャンセラ絞り（アパーチャー）１２、レンズ（照射レンズ系）１３ａ、走査コイル１３ｂ、レンズ（結像レンズ系）１４、像検出器１５、プリアンプ回路２０、アンプ回路３０等が収容されている鏡筒
１０、ノイズ検出回路４０、Ａ／Ｄ変換器５０、演算部（ＣＰＵ）６０等を含んで構成されている。
【００４１】
電子顕微鏡１において、ノイズキャンセラ絞り１２およびノイズ検出回路４０は、エミッションノイズを検出するためのノイズ検出部４を構成している。また、像検出器１５、プリアンプ回路２０、アンプ回路３０、およびＡ／Ｄ変換器５０は、像信号（ＳＴＥＭ像信号）を検出するための像信号検出部６を構成している。
【００４２】
電子顕微鏡１は、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）であり、鏡筒１０にはこの他にも各種のレンズや絞り等が収容されているが、図示およびその説明を省略している。また、本実施形態の電子顕微鏡１は、図１に示した構成要素の一部を省略又は変更してもよいし、新たな構成要素を付加した構成としてもよい。
【００４３】
電子線源１１から放出された電子線はノイズキャンセラ絞り１２によって一部がカットされた後、レンズ１３ａによって試料Ａ上に収束される。収束された電子線（電子プローブ）は走査コイル１３ｂによって試料Ａ上で走査される。なお、電子線源１１としては、例えば、冷陰極型電界放射型電子銃（ＣＦＥＧ）等の公知の電子銃を用いることができる。
【００４４】
試料Ａを透過した電子線は、レンズ１４を通過し、その一部が像検出器１５により検出される。像検出器１５により検出される像信号は、試料Ａに照射されるエミッション電流Ｉ１と試料Ａの輝度成分Ｓの積（Ｉ１×Ｓ）となる。
【００４５】
ノイズキャンセラ絞り１２は、エミッション電流（ノイズ信号）を検出する。例えば、鏡筒１０において、電子線源１１と試料Ａの間に配置された照射系の絞りのいずれか（例えば、コンデンサーレンズ（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ  Ｌｅｎｓ、ＣＬ）絞り）をノイズキャンセラ絞り１２として兼用してもよいし、照射系の絞りとは別に、専用のノイズキャンセラ絞り１２を設けてもよい。
【００４６】
ノイズ検出回路４０は、ノイズキャンセラ絞り１２で検出されたエミッション電流Ｉ２に基づいて、像信号からエミッションノイズを除去するための信号を生成する。
【００４７】
演算部６０は、試料Ａに照射されるエミッション電流Ｉ１とノイズキャンセラ絞り１２で検出されるエミッション電流Ｉ２が比例関係にある（Ｉ１＝ｎ×Ｉ２、ｎは比例定数）ことを利用し、Ａ／Ｄ変換器５０でＡ／Ｄ変換されたアンプ回路３０の出力信号に重畳されているノイズ信号を除去する（正確には、低減させる）。そして、このノイズ信号が除去された信号は、演算部６０で所定の演算処理が行われた後、パーソナルコンピューター（ＰＣ）２に送信され、ＰＣ２のディスプレイに試料ＡのＳＴＥＭ像が表示されるとともに保存される。
【００４８】
１．２．  電子顕微鏡の信号処理用の回路
図２は、第１実施形態における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図である。図２において、図１と同じ構成には同じ符号を付している。
【００４９】
本実施形態では、像信号検出部６は、像検出器１５と、プリアンプ回路２０と、アンプ回路３０と、Ａ／Ｄ変換器５０と、を含んで構成されている。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、図２の像信号検出部６の各ノードの信号波形の一例を示す図である。
【００５０】
本実施形態では、プリアンプ回路２０は、加算器２２と、増幅器２４と、を含んで構成されている。
【００５１】
コントラストを調整して像検出器１５から得られる像信号Ｓ×Ｉ１（図３（Ａ）参照）は、加算器２２によってブライトネスＢが加算された後、増幅器２４によってＧｐ倍に増幅される。したがって、増幅器２４の出力信号（プリアンプ回路２０の出力信号）Ｖ１（図３（Ｂ）参照）は、次式（１）で表される。
【００５２】
【数８】
2019091715.tif 000010
【００５３】
なお、コントラストは、明暗を調整するために像信号に加えるゲインであり、本実施形態では像検出器１５に対してコントラストが設定される。ブライトネスは、像信号のオフセット成分を打ち消すために加えられるＤＣ電圧であり、本実施形態ではプリアンプ回路２０に対してブライトネスが設定される。
【００５４】
本実施形態では、アンプ回路３０は、増幅器３２を含んで構成されている。プリアンプ回路２０の出力信号Ｖ１は、増幅器３２によってＧａ倍に増幅される。したがって、式（１）より、増幅器３２の出力信号（アンプ回路３０の出力信号）Ｖ２（図３（Ｃ）参照）は、次式（２）で表される。
【００５５】
【数９】
2019091715.tif 000011
【００５６】
アンプ回路３０の出力信号Ｖ２は、Ａ／Ｄ変換器５０によってＡ／Ｄ変換され、演算部６０に入力される。
【００５７】
本実施形態では、ノイズ検出部４は、ノイズキャンセラ絞り１２と、ノイズ検出回路４０と、を含んで構成されている。図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、図２のノイズ検出部４の各ノードの信号波形の一例を示す図である。
【００５８】
ノイズ検出回路４０は、増幅器４２と、実効値計算回路４４と、除算回路４６と、Ａ／Ｄ変換器４８と、を含んで構成されている。
【００５９】
増幅器４２は、ノイズキャンセラ絞り１２で検出されたエミッション電流Ｉ２（図４（Ａ）参照）を電圧に変換するとともにＧｎ倍に増幅する。したがって、増幅器４２の出力信号（ノイズ信号）Ｖ３（図４（Ｂ）参照）は、次式（３）で表される。
【００６０】
【数１０】
2019091715.tif 000012
【００６１】
実効値計算回路４４は、あらかじめ設定された所定時間における増幅器４２の出力信号Ｖ４の実効値（ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｖａｌｕｅ、ＲＭＳ）をリアルタイムに計算する。実効値計算回路４４として、例えば、汎用のＩＣを用いてもよい。
【００６２】
除算回路４６は、分子側の入力（Ｘ）に実効値計算回路４４の出力信号（Ｇｎ×Ｉ２）ＲＭＳ（図４（Ｃ）参照）が入力され、分母側の入力（Ｙ）に増幅器４２の出力信号Ｖ３が入力され、これらの信号の除算を行う。したがって、除算回路４６の出力信号Ｖ４（図４（Ｄ）参照）は、次式（４）で表される。
【００６３】
【数１１】
2019091715.tif 000013
【００６４】
除算回路４６としては、例えば、ログ回路とアンチログ回路とを含んで構成されたアナログ回路（例えば、図１８参照）を用いることができる。すなわち、ノイズ検出部４では、除算回路４６により、実効値計算回路４４の出力信号を、増幅器４２の出力信号でアナログ除算する（アナログ信号による除算）。
【００６５】
除算回路４６の出力信号Ｖ４は、Ａ／Ｄ変換器４８によってＡ／Ｄ変換され、演算部６０に入力される。
【００６６】
演算部６０は、デジタル演算により、Ａ／Ｄ変換器５０の出力値から、プリアンプ回路２０で像信号に加えられたオフセットが増幅器２４および増幅器３２で増幅された値（Ｇｐ×Ｇａ×Ｂ）を減算する。これにより、像信号検出部６の出力値からブライトネスを除去することができる。
【００６７】
また、演算部６０は、デジタル演算により、ブライトネスが除去された像信号検出部６の出力値（Ｇａ×Ｇｐ×Ｓ×Ｉ１）と、Ａ／Ｄ変換器４８の出力値（（Ｇｎ×Ｉ２）ＲＭＳ／（Ｇｎ×Ｉ２））と、を乗算する処理を行う。乗算処理の結果は、次式（５）で表される。ただし、Ｉ１＝ｎ×Ｉ２である。
【００６８】
【数１２】
2019091715.tif 000014
【００６９】
上記式（５）の右辺には、エミッションノイズを含んだＩ１，Ｉ２が存在しない。このように、ノイズキャンセル機能を使用して、エミッションノイズがない時と同様に像として観察したい試料Ａの輝度成分Ｓに比例した値が得られる。
【００７０】
ここで、エミッション電流Ｉ２は、直流成分Ｉ２ＤＣとノイズ成分Ｎを用いて次式（６）で表される。
【００７１】
【数１３】
2019091715.tif 000015
【００７２】
また、実効値計算回路４４の出力信号（Ｇｎ×Ｉ２）ＲＭＳは、次式（７）で近似することができる。
【００７３】
【数１４】
2019091715.tif 000016
【００７４】
したがって、式（５）に、式（６）および式（７）を代入すると、乗算処理の結果は、次式（８）で近似される。
【００７５】
【数１５】
2019091715.tif 000017
【００７６】
式（８）において、Ｉ２ＤＣはエミッション電流Ｉ２からノイズ成分Ｎを除いた理想的な直流電流であり、エミッションノイズのない時に検出されるエミッション電流である。また、Ｉ１＝Ｉ２×ｎより、Ｉ２ＤＣ×ｎは、Ｉ１からエミッションノイズを除いた理想的な直流電流Ｉ１ＤＣに相当する。
【００７７】
したがって、式（８）に、Ｉ２ＤＣ×ｎ＝Ｉ１ＤＣを代入すると、演算部６０における乗算処理の結果は、次式（９）で近似される。
【００７８】
【数１６】
2019091715.tif 000018
【００７９】
演算部６０は、上記の乗算処理を行った後に、デジタル演算により、乗算結果（上記式（９）参照）に対して、先に減算した（Ｇａ×Ｇｐ×Ｂ）を加算する処理を行う。これにより、ブライトネスが最加算される。加算処理の結果は、次式（１０）で表される。
【００８０】
【数１７】
2019091715.tif 000019
【００８１】
そして、演算部６０は、デジタル演算により、ブライトネスの最加算結果（上記式（１０）参照）に対して、平均化等の演算処理を行って画像データを生成し、図１に示したＰＣ２に送信する。ＰＣ２は、演算部６０が生成した画像データを受信してフレームバッファに書き込み、エミッションノイズが除去（低減）された試料ＡのＳＴＥＭ像のディスプレイへの表示や保存等の処理を行う。
【００８２】
上記式（１０）のＩ１ＤＣはエミッションノイズのない時に試料Ａに照射されるエミッション電流とほぼ同値となる。これによって、Ｇａ，Ｇｐ，Ｇｎおよび除去・再加算するブライトネスに与えるゲインを常に固定値のままで、コントラストとブライトネスの２つの調整のみでＳＴＥＭ像の観察が可能となる。
【００８３】
また、仮に、図５に示すように、エミッション電流が経時的に減少したとしても、演算部６０に入力される信号は常に式（１０）のようになり、式（２）で表されるアンプ回路３０の出力信号Ｖ２からノイズのみを除去した信号を取得し続けることができる。
【００８４】
また、図示はしないが、電子顕微鏡１がノイズキャンセル機能をオン／オフすることができる場合、演算部６０から出力される信号の式（１０）は、ノイズキャンセル機能がオフの場合に演算部６０に入力される信号の式（２）のＩ１をＩ１ＤＣに置き換えた式になる。したがって、ノイズキャンセル機能のオン／オフを切り替えるごとに煩雑な調整を行う必要がない。
【００８５】
本実施形態に係る電子顕微鏡１は、例えば、以下の特徴を有する。
【００８６】
電子顕微鏡１では、ノイズ検出部４において除算回路４６によりノイズ信号の実効値をノイズ信号で除算し、像信号検出部６において像信号を検出し、演算部６０においてノイズ検出部４の出力信号と像信号検出部６の出力信号との乗算を行うことにより、像信号が除算回路４６を経由しない。
【００８７】
例えば、像信号が除算回路を経由する場合、アナログ除算方式では、像信号の検出スピードに応じた数ＭＨｚの周波数帯域幅のログ回路およびアンチログ回路を構成する必要があるため、ノイズ成分の増加が著しいという問題がある。また、デジタル除算方式では、除算は他の演算に比べて処理スピードが遅く、結果的に周波数帯域幅が狭くなってしまうという問題がある。
【００８８】
電子顕微鏡１では、上述したように、像信号が除算回路を経由しないため、例えば像信号の検出スピードに応じた数ＭＨｚの周波数帯域幅の除算回路を構成する必要がなく、除算回路におけるノイズを抑えることができる。さらに、電子顕微鏡１では、像信号検出部６では、除算処理の処理スピードに制限されることなく、高速化が可能である。したがって、電子顕微鏡１では、上記のような問題が生じず、低ノイズであり、かつ、高速化が可能なノイズキャンセルを実現できる。
【００８９】
また、電子顕微鏡１では、ノイズ検出部４において除算回路４６がノイズ信号の実効値をノイズ信号でアナログ除算する。上述したように電子顕微鏡１では像信号が除算回路を経由しないため、除算回路４６を構成する部品を、像信号検出部６を構成する部品とは別にできる。したがって、除算回路４６を構成する部品として狭周波数帯域幅で低ノイズのものを使用することができ、より低ノイズなノイズキャンセルを実現できる。
【００９０】
このように電子顕微鏡１では、数ＭＨｚ以上の帯域幅を必要とする像信号検出部６と、数ＭＨｚまでの帯域幅で使用するノイズ検出部４と、をアナログ回路部で分離することにより、低ノイズであり、かつ、高速化が可能なノイズキャンセルを実現することができる。
【００９１】
電子顕微鏡１では、実効値計算回路４４によりノイズ信号の実効値を計算し、除算回路４６における被除数としてノイズ信号の実効値を用いることで、上述したように、エミッション電流の時間経過による減少に影響されずに像観察が可能である。そのため、電子顕微鏡１では、電子線源１１として冷陰極型電界放射型電子銃（ＣＦＥＧ）を使用しても、ショットキータイプの電子銃と同様の操作により、エミッションノイズを除去した像観察が可能になる。
【００９２】
なお、図６（Ａ）に示すように、増幅器４２の出力信号（ノイズ信号）には、画像の数ラインに渡って影響を及ぼす長いスパンのエミッションノイズ（低周波ノイズ）（図６（Ａ）のｔ１〜ｔ２の期間のノイズ）と１ラインにのみ影響を及ぼす短いスパンのエミッションノイズ（高周波ノイズ）が含まれている。したがって、実効値計算回路４４において実効値を計算する所定時間が短いほど実効値の計算結果が大きく変動し、その結果としてノイズキャンセル能力が低下してしまう。
【００９３】
そこで、実効値計算回路４４において実効値を計算する所定時間は、例えば、ＰＣ２が１ページ分の試料Ａの画像（ＳＴＥＭ像）を取得するのに要する時間（数秒程度）以上に設定するのが望ましい。このようにすれば、例えば、図６（Ａ）に示すように、ｔ１〜ｔ２に渡る長いスパンのノイズが存在しても、図６（Ｂ）に示すように、実効値計算回路４４の出力信号はｔ１〜ｔ３の期間においてわずかに変動する程度で済み、ノイズキャンセル能力はほとんど低下しない。
【００９４】
１．３．  電子顕微鏡の変形例
次に、本実施形態に係る電子顕微鏡の変形例について説明する。なお、上述した図１および図２に示す電子顕微鏡１の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００９５】
（１）第１変形例
まず、第１変形例について説明する。図７は、第１実施形態の第１変形例における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図である。以下、図７において、図２と同じ構成には同じ符号を付しており、その説明を省略する。なお、第１変形例に係る電子顕微鏡の構成は、図１と同様であり、その図示および説明を省略する。
【００９６】
第１変形例に係る電子顕微鏡は、図７に示すように、第１実施形態に係る電子顕微鏡１（図２参照）の構成に対して、除算回路４６とＡ／Ｄ変換器４８との間にフィルター４９が挿入されている点が異なる。
【００９７】
フィルター４９は、数ＫＨｚの狭い帯域幅でのフィルターであり、除算回路４６（例えばログ回路、アンチログ回路）で発生するノイズを抑えることができる。上述した第１実施形態と同様に本変形例に係る電子顕微鏡は、数ＭＨｚ以上の帯域幅を必要とする像信号検出部６と、数ＭＨｚまでの帯域幅で使用するノイズ検出部４と、をアナログ回路部で分離することにより、像信号が除算回路４６を経由しない。そのため、除算回路４６で発生するノイズを抑えるための狭い帯域幅でのフィルターを挿入することができる。なお、フィルター４９の構成は特に限定されず、公知のフィルター回路を用いることができる。
【００９８】
第１変形例に係る電子顕微鏡によれば、第１実施形態に係る電子顕微鏡１と同様の作用効果を奏することができる。
【００９９】
さらに、第１変形例に係る電子顕微鏡によれば、除算回路４６とＡ／Ｄ変換器４８との間にフィルター４９を挿入することができるため、より低ノイズなノイズキャンセルを実現することができる。
【０１００】
（２）第２変形例
次に、第２変形例について説明する。図８は、第１実施形態の第２変形例における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図である。以下、図８において、図２、図７と同じ構成には同じ符号を付しており、その説明を省略する。なお、第２変形例に係る電子顕微鏡の構成は、図１と同じであり、その図示および説明を省略する。
【０１０１】
第２変形例に係る電子顕微鏡では、図８に示すように、第１実施形態に係る電子顕微鏡１（図２参照）の構成に対して、Ａ／Ｄ変換器４８，５０が演算部６０に内蔵されており、演算部６０はデジタル演算により、Ａ／Ｄ変換器４８の出力値をフィルター処理する点が異なる。これにより、第２変形例では、演算部６０におけるフィルター処理により、上述した第１変形例におけるフィルター４９（図７参照）と同様に、除算回路４６で発生するノイズを抑えることができる。
【０１０２】
第２変形例に係る電子顕微鏡によれば、第１変形例に係る電子顕微鏡と同様の作用効果を奏することができる。
【０１０３】
（３）第３変形例
次に、第３変形例について説明する。図９は、第１実施形態の第３変形例における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図である。以下、図９において、図２と同じ構成に
は同じ符号を付しており、その説明を省略する。なお、第３変形例に係る電子顕微鏡の構成は、図１と同じであり、その図示および説明を省略する。
【０１０４】
第３変形例に係る電子顕微鏡では、図９に示すように、第１実施形態に係る電子顕微鏡１（図２参照）の構成に対して、除算回路４６の分子側の入力（Ｘ）に実効値計算回路４４の出力信号ではなく定数Ｑが入力される点が異なる。
【０１０５】
本変形例では、ノイズ検出回路４０は、増幅器４２と、除算回路４６と、Ａ／Ｄ変換器４８と、を含んで構成されている。
【０１０６】
除算回路４６は、分子側の入力（Ｘ）に定数Ｑが入力され、分母側の入力（Ｙ）に増幅器４２の出力信号Ｖ３（上記式（３）参照）が入力され、これらの信号の除算を行う。したがって、除算回路４６の出力信号Ｖ４は、次式（１１）で表される。
【０１０７】
【数１８】
2019091715.tif 000020
【０１０８】
除算回路４６の出力信号Ｖ４は、Ａ／Ｄ変換器４８によってＡ／Ｄ変換され、演算部６０に入力される。
【０１０９】
演算部６０は、デジタル演算により、Ａ／Ｄ変換器５０の出力値からプリアンプ回路２０で像信号に加えられたオフセットが増幅器２４および増幅器３２で増幅された値（Ｇｐ×Ｇａ×Ｂ）を減算する。そして、演算部６０は、デジタル演算により、ブライトネスが除去された像信号検出部６の出力値（Ｇａ×Ｇｐ×Ｓ×Ｉ１）と、Ａ／Ｄ変換器４８の出力値（Ｑ／（Ｇｎ×Ｉ２））と、を乗算する処理を行う。乗算処理の結果は、次式（１２）で表される。ただし、Ｉ１＝ｎ×Ｉ２である。
【０１１０】
【数１９】
2019091715.tif 000021
【０１１１】
上記式（１２）の右辺には、エミッションノイズを含んだＩ１，Ｉ２が存在しない。このように、ノイズキャンセル機能を使用して、エミッションノイズがない時と同様に像として観察したい試料Ａの輝度成分Ｓに比例した値が得られる。
【０１１２】
演算部６０は、上記の乗算処理を行った後に、デジタル演算により、乗算結果（上記式（１２）参照）に対して、先に減算した（Ｇａ×Ｇｐ×Ｂ）を加算する処理を行う。加算処理の結果は、次式（１３）で表される。
【０１１３】
【数２０】
2019091715.tif 000022
【０１１４】
演算部６０は、デジタル演算により、加算結果（上記式（１３）参照）に対して、平均
化等の演算処理を行って画像データを生成し、図１に示したＰＣ２に送信する。
【０１１５】
第３変形例に係る電子顕微鏡によれば、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１と同様に、像信号が除算回路４６を経由しないため、低ノイズであり、かつ、高速化が可能なノイズキャンセルを実現できる。
【０１１６】
２．  第２実施形態
次に、第２実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態に係る電子顕微鏡の構成例を示す図である。図１０において、図１と同じ構成には同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０１１７】
第２実施形態に係る電子顕微鏡１は、図１０に示すように、第１実施形態に係る電子顕微鏡１に対して、像検出器１５が多分割ＳＴＥＭ検出器１６に置き換わっている点が異なる。
【０１１８】
第２実施形態に係る電子顕微鏡１では、多分割ＳＴＥＭ検出器１６の分割された複数の検出領域に対応して独立した複数の像信号検出部６を備えており、各像信号検出部６は多分割ＳＴＥＭ検出器１６の検出面上の特定の検出領域に入射した電子のみを検出する。これは、電子顕微鏡１において検出面と回折面とを一致させることで、試料Ａから特定の立体角領域に透過・散乱した電子を検出することに対応する。したがって、第２実施形態に係る電子顕微鏡１では、多分割ＳＴＥＭ検出器１６を用いることにより、試料Ａによる電子散乱の立体角依存性の情報を取得することができる。
【０１１９】
図１１は、多分割ＳＴＥＭ検出器１６の構成例を示す図である。多分割ＳＴＥＭ検出器１６は、図１１に示すように、シンチレーター６０２と、光ファイバー束６０４と、光電子増倍管（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  ｔｕｂｅ、ＰＭＴ）６０６と、を含んで構成されている。
【０１２０】
シンチレーター６０２の検出面６０３は、その動径方向および偏角方向に区画されることにより、複数の検出領域を有している。図示の例では、シンチレーター６０２の検出面６０３は、１６個の検出領域を有しているが、その数は限定されない。
【０１２１】
光ファイバー束６０４は、シンチレーター６０２の各検出領域と、各光電子増倍管６０６と、を接続する光ファイバーの束である。光ファイバー束６０４を構成する各光ファイバーは、シンチレーター６０２の各検出領域から出力される光を、対応する光電子増倍管６０６に伝送する。
【０１２２】
光電子増倍管６０６は、光ファイバー束６０４を介して、シンチレーター６０２の検出領域から射出された光を受光する。光電子増倍管６０６はシンチレーター６０２の検出領域と一対一に対応しており、シンチレーター６０２の検出領域と同じ数（図示の例では１６個）の光電子増倍管６０６が光ファイバー束６０４に接続されている。
【０１２３】
図１２は、第２実施形態における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図である。以下、図１２において、図２と同じ構成には同じ符号を付しており、その説明を省略する。
【０１２４】
図１２に示すように、像信号検出部６は、シンチレーター６０２の検出領域の数と同じ数だけ設けられている。例えば、本実施形態では、シンチレーター６０２の１６個の検出領域に対応して、１６個の像信号検出部６が設けられている。
【０１２５】
各像信号検出部６は、シンチレーター６０２の各検出領域と、当該検出領域から射出された光を伝送する光ファイバーと、光電子増倍管６０６と、プリアンプ回路２０と、アンプ回路３０と、Ａ／Ｄ変換器５０と、を含んで構成されている。
【０１２６】
本実施形態では、各像信号検出部６において、コントラストが調整された光電子増倍管６０６から得られる像信号Ｓ×Ｉ１は、加算器２２によってブライトネスＢが加算された後、増幅器２４によってＧｐ倍に増幅される。プリアンプ回路の出力信号Ｖ１（上記式（１）参照）は、増幅器３２によってＧａ倍に増幅される。増幅器３２の出力信号Ｖ２（上記式（２）参照）は、Ａ／Ｄ変換器５０によってＡ／Ｄ変換され、演算部６０に入力される。
【０１２７】
本実施形態では、演算部６０には、複数の像信号検出部６の各々からＡ／Ｄ変換器５０の出力値が入力される。すなわち、図示の例では、演算部６０には、１６個の像信号検出部６の各々から、Ａ／Ｄ変換器５０の出力値が入力される。
【０１２８】
演算部６０は、デジタル演算により、各Ａ／Ｄ変換器５０の出力値からプリアンプ回路２０で像信号に加えられたオフセットが増幅器２４および増幅器３２で増幅された値（Ｇｐ×Ｇａ×Ｂ）を減算する。そして、演算部６０は、デジタル演算により、減算された各像信号検出部６の出力値（Ｇａ×Ｇｐ×Ｓ×Ｉ１）と、Ａ／Ｄ変換器４８の出力値（（Ｇｎ×Ｉ２）ＲＭＳ／（Ｇｎ×Ｉ２））と、を乗算する処理を行う。演算部６０は、上記の乗算処理を行った後に、デジタル演算により、各乗算結果に対して、先に減算した値（Ｇａ×Ｇｐ×Ｂ）を加算する処理を行う。そして、演算部６０は、デジタル演算により、各加算結果（上記式（１０）参照）に対して、平均化等の演算処理を行って画像データを生成し、図１０に示したＰＣ２に送信する。
【０１２９】
このように、第２実施形態では、演算部６０は、各像信号検出部６のＡ／Ｄ変換器５０の出力値の入力に対して、上記の演算処理を並行して（同時に）行う。例えばシンチレーター６０２の検出領域の分割数が増えて像信号検出部６の数が増加した場合に、演算部で除算処理のように負荷が大きい演算処理を行うと、負荷が大きくなりすぎて、並行して処理ができなくなる場合がある。
【０１３０】
第２実施形態に係る電子顕微鏡では、上述した第１実施形態と同様に、ノイズ検出部４の除算回路４６で除算が行われ、演算部６０では、除算処理が行われずに乗算処理が行われる。そのため、演算部６０では、例えば各像信号検出部６の出力信号に対して除算処理を行う場合と比べて、各像信号検出部６の出力信号に対する演算処理の負荷を低減させることができる。したがって、第２実施形態に係る電子顕微鏡では、複数の像信号検出部６を備える場合でも、演算部６０の負荷を小さくすることができ、複数の像信号検出部６のＡ／Ｄ変換器５０の出力値の入力に対して並行して（同時に）演算処理を行うことが可能となる。
【０１３１】
３．  第３実施形態
次に、第３実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１３は、第３実施形態に係る電子顕微鏡の構成例を示す図である。図１３において、図１と同じ構成には同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０１３２】
第３実施形態に係る電子顕微鏡１は、図１０に示すように、第１実施形態に係る電子顕微鏡１に対して、暗視野像検出器１７と、明視野像検出器１８と、を備えている点が異なる。
【０１３３】
暗視野像検出器１７は、円環状のシンチレーターを備えている。暗視野像検出器１７は
、試料Ａから大きな角度で散乱される弾性散乱電子を検出して暗視野像信号として出力する。
【０１３４】
明視野像検出器１８は、円盤状のシンチレーターを備えている。明視野像検出器１８は、暗視野像検出器１７の中心部に設けられた穴を通過した透過電子および散乱電子を検出して明視野像信号として出力する。
【０１３５】
本実施形態では、暗視野像検出器１７の後方に明視野像検出器１８が配置されている。そのため、本実施形態では、暗視野像信号と明視野像信号とを同時に取り込むことができる。
【０１３６】
本実施形態では、２つの検出器１７，１８に対応して独立した２つの像信号検出部６ａ，６ｂを備えており、明視野像および暗視野像を同時に観察することができる。
【０１３７】
図１４は、第３実施形態における信号処理用の回路の具体的な構成例を示す図である。以下、図１４において、図２と同じ構成には同じ符号を付しており、その説明を省略する。
【０１３８】
図１４に示すように、第１像信号検出部６ａは、暗視野像検出器１７と、プリアンプ回路２０と、アンプ回路３０と、Ａ／Ｄ変換器５０と、を含んで構成されている。
【０１３９】
第１像信号検出部６ａにおいて、コントラストが調整された暗視野像検出器１７から得られる暗視野像信号Ｓ×Ｉ１は、加算器２２によってブライトネスＢが加算された後、増幅器２４によってＧｐ倍に増幅される。プリアンプ回路の出力信号Ｖ１（上記式（１）参照）は、増幅器３２によってＧａ倍に増幅される。増幅器３２の出力信号Ｖ２（上記式（２）参照）は、Ａ／Ｄ変換器５０によってＡ／Ｄ変換され、演算部６０に入力される。
【０１４０】
第２像信号検出部６ｂは、明視野像検出器１８と、プリアンプ回路２０と、アンプ回路３０と、Ａ／Ｄ変換器５０と、を含んで構成されている。
【０１４１】
第２像信号検出部６ｂにおいても、第１像信号検出部６ａと同様に、コントラストが調整された明視野像検出器１８から得られる明視野像信号Ｓ×Ｉ１は、加算器２２によってブライトネスＢが加算された後、増幅器２４によってＧｐ倍に増幅される。プリアンプ回路の出力信号Ｖ１（上記式（１）参照）は、増幅器３２によってＧａ倍に増幅される。増幅器３２の出力信号Ｖ２（上記式（２）参照）は、Ａ／Ｄ変換器５０によってＡ／Ｄ変換され、演算部６０に入力される。
【０１４２】
演算部６０は、デジタル演算により、第１像信号検出部６ａのＡ／Ｄ変換器５０の出力値からプリアンプ回路２０で像信号に加えられたオフセットが増幅器２４および増幅器３２で増幅された値（Ｇｐ×Ｇａ×Ｂ）を減算する。そして、演算部６０は、デジタル演算により、ブライトネスが除去された第１像信号検出部６ａの出力値（Ｇａ×Ｇｐ×Ｓ×Ｉ１）と、Ａ／Ｄ変換器４８の出力値（（Ｇｎ×Ｉ２）ＲＭＳ／（Ｇｎ×Ｉ２））と、を乗算する処理を行う。演算部６０は、上記の乗算処理を行った後に、デジタル演算により、乗算結果に対して、先に減算した値（Ｇａ×Ｇｐ×Ｂ）を加算する処理を行う。そして、演算部６０は、デジタル演算により、加算結果（上記式（１０）参照）に対して、平均化等の演算処理を行って画像データを生成し、図１３に示したＰＣ２に送信する。ＰＣ２は、演算部６０が生成した画像データを受信してエミッションノイズが除去（低減）された試料Ａの暗視野像のディスプレイへの表示や保存等の処理を行う。
【０１４３】
演算部６０は、上記の処理を第２像信号検出部６ｂのＡ／Ｄ変換器５０の出力値に対し
ても行い、ＰＣ２は、エミッションノイズが除去（低減）された試料Ａの明視野像のディスプレイへの表示や保存等の処理を行う。
【０１４４】
演算部６０では、上記の第１像信号検出部６ａのＡ／Ｄ変換器５０の出力値に対する演算処理、第２像信号検出部６ｂのＡ／Ｄ変換器５０の出力値に対する演算処理を、並行して同時に行う。
【０１４５】
第３実施形態に係る電子顕微鏡によれば、第２実施形態に係る電子顕微鏡と同様の作用効果を奏することができる。
【０１４６】
４．  その他の実施形態
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１４７】
例えば、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１では、図２に示すように、ノイズ検出部４において、除算回路４６により、実効値計算回路４４の出力信号を増幅器４２の出力信号でアナログ除算していた。また、上述した第１実施形態の第３変形例に係る電子顕微鏡では、図９に示すように、ノイズ検出部４において、除算回路４６により、定数Ｑを、増幅器４２の出力信号でアナログ除算していた。本発明に係る電子顕微鏡では、除算回路４６の被除数は、上記のノイズ信号の実効値や、定数に限定されずに、ノイズ信号の平均値等のその他の値が設定されてもよい。このような場合でも、本発明に係る電子顕微鏡によれば、上述した実施形態と同様に、低ノイズであり、かつ、高速化が可能なノイズキャンセルを実現できる。
【０１４８】
また、例えば、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１では、図２に示すように、除算回路４６として、ログ回路とアンチログ回路とを含んで構成されたアナログ回路を用いる例について説明したが、本発明に係る電子顕微鏡では、除算回路４６として、例えば、汎用のＩＣを用いてもよい。すなわち、ノイズ検出部４は、デジタル演算により、実効値計算回路４４の出力信号を、増幅器４２の出力信号で除算してもよい。同様に、上述した第１実施形態の第３変形例に係る電子顕微鏡では、図９に示すように、除算回路４６として、アナログ回路を用いる例について説明したが、ノイズ検出部４は、デジタル演算により、定数Ｑを、増幅器４２の出力信号で除算してもよい。このような場合でも、本発明に係る電子顕微鏡によれば、像信号がデジタル演算による除算処理を経由しないため、上述した実施形態と同様に、低ノイズであり、かつ、高速化が可能なノイズキャンセルを実現できる。
【０１４９】
また、例えば、上述した実施形態に係る電子顕微鏡では、例えば、図２に示すように、ブライトネス調整のために、プリアンプ回路２０において像信号にオフセットを付加し、演算部６０において乗算を行う前にオフセットに相当する値を減算し、乗算結果に対して先に減算したオフセットに相当する値を加算する処理を行っていた。これに対して、本発明に係る電子顕微鏡では、プリアンプ回路２０において像信号にオフセットを付加せずに、演算部６０において乗算を行った後に、すなわちノイズキャンセル処理が行われた後に、ブライトネス調整のためのオフセットが付加されてもよい。このような場合にも、上述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１５０】
また、上述した実施形態では、電子顕微鏡として、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を例に挙げて説明するが、本発明は、これ以外の電子顕微鏡、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等にも適用することができる。このような場合でも、上述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１５１】
また、上述した各実施形態及び各変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
【０１５２】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１５３】
１…電子顕微鏡、４…ノイズ検出部、６…像信号検出部、６ａ…第１像信号検出部、６ｂ…第２像信号検出部、１０…鏡筒、１１…電子線源、１２…ノイズキャンセラ絞り、１３ａ…レンズ、１３ｂ…走査コイル、１４…レンズ、１５…像検出器、１６…多分割ＳＴＥＭ検出器、１７…暗視野像検出器、１８…明視野像検出器、２０…プリアンプ回路、２２…加算器、２４…増幅器、３０…アンプ回路、３２…増幅器、４０…ノイズ検出回路、４２…増幅器、４４…実効値計算回路、４６…除算回路、４８…Ａ／Ｄ変換器、４９…フィルター、５０…Ａ／Ｄ変換器、６０…演算部、１０１…電子顕微鏡、１１０…鏡筒、１１１…冷陰極型電界放射型電子銃（ＣＦＥＧ）、１１２…ノイズキャンセラ絞り、１１３ａ…レンズ、１１３ｂ…走査コイル、１１４…レンズ、１１５…検出器、１２０…プリアンプ回路、１２２…加算器、１２４…増幅器、１３０…アンプ回路、１３２…増幅器、１４０…ノイズ検出回路、１４２…増幅器、１５０…ノイズキャンセル回路、１５１…増幅器、１５２…減算器、１５４…除算回路、１５４ａ…ログ回路、１５４ｂ…ログ回路、１５４ｃ…アンチログ回路、１５５…増幅器、１５６…加算器、１６０…演算部、１６２…Ａ／Ｄ変換器、６０２…シンチレーター、６０３…検出面、６０４…光ファイバー束、６０６…光電子増倍管
【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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