(57)【要約】【課題】  設置環境における外乱を検知することにより、その時点で得られる分解能が予めオペレータに知らせることのできる電子顕微鏡を提供する。【解決手段】  電子光学鏡筒１及び試料室２を備える装置本体１５と、装置本体１５の動作制御を行う制御システム１６とを有する電子顕微鏡において、装置本体１５が設置される環境の状態を検知するセンサ８〜１０が備えられており、各センサ８〜１０による環境の状態の検知結果に基づいて、制御システム１６が装置本体１５において観察可能な分解能を算出し、該分解能を表示することによりオペレータに通知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子光学鏡筒及び試料室を備える装置本体と、該装置本体の動作制御を行う制御システムとを有する電子顕微鏡において、該装置本体が設置される環境の状態を検知するセンサが備えられており、該センサによる該環境の状態の検知結果に基づいて、該制御システムが該装置本体において観察可能な分解能を算出することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項２】
前記センサとして、前記装置本体に伝わる振動を検知するための振動センサ、又は前記装置本体が晒される磁場を検知するための磁場センサのうちの少なくとも一つが備えられていることを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡。
【請求項３】
前記センサとして、前記装置本体に伝わる振動を検知するための振動センサが備えられており、前記制御システムは、該振動センサによる検知結果に基づいて前記試料室内における試料の相対変位を求め、該相対変位を基に観察可能な分解能を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の電子顕微鏡。
【請求項４】
前記制御システムは、前記相対変位を所定倍することにより観察可能な分解能を算出することを特徴とする請求項３記載の電子顕微鏡。
【請求項５】
前記振動センサは、前記装置本体が設置される床からの振動を検知することを特徴とする請求項２乃至４何れか記載の電子顕微鏡。
【請求項６】
前記装置本体は、除振装置を介して床に設置されており、前記振動センサは、床からの振動が該除振装置により減衰された後の振動を検知することを特徴とする請求項２乃至４何れか記載の電子顕微鏡。
【請求項７】
前記振動センサは、加速度センサであることを特徴とする請求項２乃至６何れか記載の電子顕微鏡。
【請求項８】
前記制御システムにより算出された観察可能な分解能を表示する機能を備えることを特徴とする請求項１乃至７何れか記載の電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子光学鏡筒及び試料室を備えた電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過形電子顕微鏡等の電子顕微鏡は、観察対象である試料が配置される試料室と、この試料に電子線を照射するための電子光学鏡筒を備えている。透過形電子顕微鏡においては、一次線である電子線が試料に照射され、当該照射後に試料を透過した透過電子が二次的信号として検出される。また、走査形電子顕微鏡の場合には、一次線である電子線の照射に基づいて試料から発生した二次電子や反射電子等が二次的信号として検出される。
【０００３】
このような電子顕微鏡においては、観察可能な分解能が設定されており、当該分解能に基づいて観察可能な倍率が決定されている。ここで、個々の電子顕微鏡において得られる実際の分解能は、その装置本体が設置される環境の状況に左右されることとなる。
【０００４】
すなわち、電子顕微鏡の装置本体が設置される環境において、床から伝わる振動、空気を介して伝わる振動（音波）、若しくは磁場等の外乱が発生すると、当該環境の状況が変化し、その環境に設置されている電子顕微鏡において得られる分解能にも影響を及ぼすこととなる。この結果、その電子顕微鏡において本来得られるべき分解能に対して、実際に得られる分解能が低下することとなる。
【０００５】
このような分解能の劣化は、観察可能な倍率の低下を招くこととなる。そのため、電子顕微鏡が設置される環境において、不要な振動や磁場が発生しないようにしている。
【０００６】
また、発生した振動等の外乱を電子顕微鏡の装置本体に伝わらないようにする工夫もなされている。例えば、床から装置本体に振動が伝わるのを防止するために、装置本体と床との間に除振装置を配置することもなされている。
【０００７】
なお、機械的振動センサ、音響センサ、及び電磁波センサを電子顕微鏡に設けることにより、振動や磁場等の外乱が発生した場合に、これらセンサの検出結果に基づいて電子線の走査信号を補正することにより、これらの外乱によって電子顕微鏡の性能に及ぼされる影響を低減させようとするものもある（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２０８６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したような振動や磁場等の外乱の発生による設置環境のコンディションの劣化によって、その環境に置かれている電子顕微鏡が、その時点でどの程度の分解能が得られるかについては、その電子顕微鏡により実際に試料像を取得することによって初めて把握できることとなる。ここで、取得された試料像中でのノイズの発生（分解能の低下）を確認しても、そのノイズ発生の原因がはっきりしないケースが多い。
【００１０】
よって、設置環境での外乱の発生に起因して分解能が低下する可能性のある電子顕微鏡を用いて試料観察を行う場合には、その時点において得られる分解能がオペレータに予めわかるようにしておくことが望ましい。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、装置本体の設置環境における外乱を検知することにより、その時点で得られる分解能を予めオペレータに知らせることのできる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】
【００１２】
本発明に基づく電子顕微鏡は、電子光学鏡筒及び試料室を備える装置本体と、該装置本体の動作制御を行う制御システムとを有する電子顕微鏡であって、該装置本体が設置される環境の状態を検知するセンサが備えられており、該センサによる該環境の状態の検知結果に基づいて、該制御システムが該装置本体において観察可能な分解能を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、電子顕微鏡の装置本体に備えられたセンサにより検出された設置環境の検知結果に基づいて、電子顕微鏡の制御システムが該装置本体において観察可能な分解能の算出を行う。
【００１４】
よって、電子顕微鏡のオペレータが当該算出結果を把握することにより、電子顕微鏡の設置環境における外乱に基づいて、その時点で得られる分解能をオペレータが知ることができる。
【００１５】
これにより、外乱の発生によって設置環境のコンディションが劣化しているときには、その時点でのコンディションに応じた低倍率での試料観察のみを行い、高倍率での試料観察は、外乱の発生が非常に少なく設置環境のコンディションが良いときのみに実行するというように、当該コンディションに応じて選択的に試料観察を行うことができる。この結果、その設置環境のコンディション及び観察倍率に応じた効率的な電子顕微鏡の使用を行うことができ、必要とされる観察倍率の異なる複数の試料について行われる観察時間が全体として低減されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の電子顕微鏡について説明する。図１は、本発明における電子顕微鏡の構成を示す概略構成図である。同図に示す電子顕微鏡は、透過形電子顕微鏡の構成を有しており、装置本体１５と制御システム１６とを備えている。
【００１７】
装置本体１５は、電子光学鏡筒１と、この電子光学鏡筒１に連通している試料室２とを有している。電子光学鏡筒１には、電子線源となる電子銃及び電子光学レンズ（図示せず）が備えられている。
【００１８】
電子銃から放出された電子線は、電子光学レンズを介して、試料室２内に配置された試料（図示せず）に照射される。そして、電子線が試料に照射された後に、この試料を透過した透過電子は、電子光学鏡筒１に設けられた図示しない結像系レンズ（電子光学レンズ）を介して観察室３の蛍光板（図示せず）に結像される。なお、試料は、試料室２内において、試料支持機構（図示せず）により支持されている。
【００１９】
この電子顕微鏡の操作を行うオペレータは、観察室３に設けられた観察窓４を介して蛍光板を目視にて確認することにより、蛍光板に結像された試料像を観察することができる。
【００２０】
観察室３は、ベース５上に載置されている。このベース５は、ブロック６を介して基台７上に載置されている。基台７は、床１７上に載置されている。
【００２１】
このように、この電子顕微鏡の装置本体１５は、電子光学鏡筒１、試料室２、及び観察室３を備えており、基台７、ブロック６、及びベース５を介して床１７に設置されている。
【００２２】
一方、制御システム１６は、コンピュータ１２、表示装置１３、及びマウス１４を備えている。
【００２３】
コンピュータ１２は、電子光学鏡筒１に配置された電子銃及び各電子光学レンズの駆動制御を行う。また、観察室３の下方には撮像素子（図示せず）が設けられており、この撮像素子により撮像された試料像の像データは、コンピュータ１２に送られる。
【００２４】
コンピュータ１２は、その内部又は外部に設けられた記憶媒体に、この像データを格納できるとともに、当該像データを表示装置１３に送る。表示装置１３は、送られた像データに基づく画像を試料像として表示する。オペレータは、表示装置１３に表示された試料像を目視にて観察することができる。
【００２５】
また、マウス１４は、ポインティングデバイスであり、このマウス１４をオペレータが操作することにより、コンピュータ１２に所定の指示やデータの入力を行うことができる。
すなわち、オペレータは、表示装置１３に表示された操作画面（後述する「環境診断画面」等）を見ながらマウス１４の操作（クリック等）をすることにより、所定の入力操作を行うことができる。なお、図示していないが、キーボードからなる入力デバイスも備えており、オペレータは、この入力デバイスを介して所定の入力操作を行うこともできる。
【００２６】
さらに、この電子顕微鏡には、振動検出センサ８、音波検出センサ９、及び磁場検出センサ１０が備えられている。振動検出センサ８は、装置本体１５の直下の床１７上に配置されている。また、音波検出センサ９は、マイクロホンからなり、支持部材１８を介して装置本体１５の近傍に配置されている。そして、磁場検出センサ１０は、装置本体１５の電子光学鏡筒１の近傍に配置されている。
【００２７】
これら各センサ８〜１０の出力は、増幅装置１１に接続されている。この増幅装置１１には、各センサ８〜１０からの検知信号（出力信号）を個別に増幅するための複数（３つ）のアンプ（図示せず）が備えられている。なお、各センサ８〜１０及び増幅装置１１の起動は、コンピュータ１２により制御される。
【００２８】
増幅装置１１内のアンプにより増幅されたセンサ８〜１０からの検知信号は、コンピュータ１２に送られる。コンピュータ１２は、これらの検知信号に基づいて自動計算による演算を行い、当該検知信号から得られる装置本体１５の設置環境の状態（床から伝わる振動、空気を介して伝わる振動（音波）、及び磁場）に応じて観察可能な分解能を演算により算出する。
【００２９】
これにより算出された分解能の値のデータは、表示装置１３に送られる。表示装置１３は、当該分解能の値の表示を行い、オペレータに通知する。
【００３０】
以上が、本発明における電子顕微鏡の構成である。次に、動作について説明する。
【００３１】
オペレータは、表示装置１３に表示されている環境診断画面を見ながらマウス１４の操作を行い、当該画面中の環境診断ボタンをマウス１４によりクリックする。これにより行われた入力操作信号は、コンピュータ１２に送られる。
【００３２】
コンピュータ１２は、当該入力操作信号に基づいて、各センサ８〜１０及び増幅装置１１の起動を行う。なお、これらの起動は、予め行われていてもよい。そして、コンピュータ１２は、増幅装置１１を介して、これらセンサ８〜１０からの各検知信号を取り込む。
【００３３】
その後、コンピュータ１２は、これらの検知信号に基づいて、装置本体１５の設置環境の状態に応じて観察可能な分解能を算出する。
【００３４】
ここで、一例として、床１７から装置本体１５に伝わる振動が顕著であり、この場合における当該振動に応じて算出される観察可能な分解能について説明する。なお、この例においては、基台７、ブロック６、及びベース５からなる介在物を介して床１７から装置本体１５に伝わる振動は、当該介在物を伝わる際に、殆ど減衰せずに装置本体１５に伝わるものとする。
【００３５】
透過形電子顕微鏡（以下、装置という）の装置本体１５においては、振動により電子光学鏡筒１とともに試料室２が変位するとともに、試料室２内の試料が変位する場合には、その装置において本来的に得られる分解能に対して、その分解能の数値の１／３程度の試料の相対変位が許容されることとなる。ここで、試料の相対変位は、試料室２に対する試料の相対的な変位を意味する。
【００３６】
例えば、本来得られる分解能が１ｎｍの装置の場合では、試料の相対変位は、１ｎｍの１／３程度となる約０．３３ｎｍまでが許容される。よって、この場合、試料の相対変位が許容値となる約０．３３ｎｍ以内であれば、その装置において、本来的な分解能である１ｎｍが得られる。
【００３７】
また、本来得られる分解能が０．１ｎｍの装置の場合では、試料の相対変位は、０．１ｎｍの１／３程度となる約０．０３３ｎｍまでが許容される。よって、この場合、試料の相対変位が許容値となる約０．０３３ｎｍ以内であれば、その装置において、本来的な分解能である０．１ｎｍが得られる。
【００３８】
ここで、床振動の場合において、当該振動時における試料室２の絶対変位（床１７に対する試料室２の変位）をＸ、試料室２内での試料の相対変位をＸｒ、床振動の角振動数をω、試料室２における試料支持機構の固有角振動数をωｎ（装置構成により決定される固定値）とすると、次の演算式が成立する。
【００３９】
Ｘｒ＝［１／（ωｎ）２］×（Ｘ×ω２）
ここで、コンピュータ１２の記憶エリアに上記演算式及び上記固有角振動数ωｎのデータを予め格納して読み出せるようにしておき、床１７に設置された振動センサ８による検出信号から、コンピュータ１２が上記絶対変位Ｘと上記角振動数ωを求めることにより、上記演算式による演算によって上記相対変位Ｘｒを算出することができる。
【００４０】
そして、コンピュータ１２が、この算出された上記相対変位Ｘｒを３倍にする演算を行って、「３Ｘｒ」を算出する。この「３Ｘｒ」の値は、このときの設置環境における観察可能な分解能に相当するので、コンピュータ１２は表示装置１３に当該値を表示させる。これにより、この値が、そのときの設置環境における観察可能な分解能として、オペレータに通知されることとなる。
【００４１】
なお、その装置によって本来得られる分解能の値をＺとすると、振動が全くない設置環境のときでも、この値Ｚ以下となる分解能（さらなる高分解能）は得られないのであるから、コンピュータ１２は、分解能の値Ｚと上記「３Ｘｒ」の値との比較を行い、「３Ｘｒ」＞Ｚの場合には、上述のように「３Ｘｒ」の値の表示を行い、またＺ≧「３Ｘｒ」の場合には、「３Ｘｒ」の値の代わりにＺの値の表示を行うようにする。このＺの値のデータもコンピュータ１２の記憶エリアに予め格納させておく。
【００４２】
ここで、上記演算式において、（Ｘ×ω２）は試料室２の絶対加速度となるので、振動センサ８として加速度センサを用いた場合には、当該絶対加速度を直接検知することができる。よって、コンピュータ１２は、当該加速度センサからの検知信号から、（Ｘ×ω）２に相当する上記絶対加速度を求め、上記演算式を用いることにより上記相対変位Ｘｒを算出することもできる。
【００４３】
次に、本発明における電子顕微鏡の変形例を、図２を参照して説明する。
【００４４】
図２に示す電子顕微鏡の構成において、前述した図１に示す構成と異なる点は、装置本体１５が、基台７、ブロック６、除振装置２０、及びベース５からなる介在物を介して床１７に設置されており、振動検出センサ８がベース８上に配置されている点である。ここで、除振装置２０は、ブロック６とベース５との間に配置されている。
【００４５】
このような例においては、当該介在物を介して床１７から装置本体１５に伝わる振動は、除振装置２０を伝わる際に、ある程度減衰された状態で装置本体１５に伝わることとなる。この場合には、床１７からの振動による分解能への影響は小さくなり、好適となる。
【００４６】
この場合においても、ベース８上に配置された振動検出センサ８が、床１７から装置本体１５に伝わる振動を検知する。このとき、振動センサ８により検知される振動は、除振装置２０によってある程度減衰された後の振動となる。
【００４７】
この例においても、コンピュータ１２は、上記演算式に基づいて、そのときの設置環境における観察可能な分解能を算出することができる。
【００４８】
このように本発明における電子顕微鏡は、電子光学鏡筒１及び試料室２を備える装置本体１５と、装置本体１５の動作制御を行う制御システム１６とを有する電子顕微鏡において、装置本体１５が設置される環境の状態を検知するセンサ８〜１０が備えられており、センサ８〜１０による該環境の状態の検知結果に基づいて、制御システム１６が装置本体１５において観察可能な分解能を算出し、当該分解能の表示を行ってオペレータに通知する。
【００４９】
このとき、当該センサとして、床１７から装置本体１５に伝わる振動を検知するための振動検出センサ８、空気を介して装置本体１５に伝わる振動を検知するための音波検出センサ９、又は装置本体が晒される磁場を検知するための磁場検出センサ１０のうちの少なくとも一つを設けることができる。
【００５０】
さらに、振動検出センサ８による検知結果に基づいて試料室２内における試料の相対変位を求め、該相対変位を基に観察可能な分解能を算出することができ、このときに該相対変位を所定倍（３倍）することにより当該分解能を求めることができる。また、振動検出センサ８としては、加速度センサを用いることができる。
【００５１】
そして、装置本体１５が、除振装置２０を介して床１７に設置されている場合には、振動検出センサ８を、床１７からの振動が除振装置２０により減衰された後の振動を検知するようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明における電子顕微鏡の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明における電子顕微鏡の変形例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…電子光学鏡筒、２…試料室、３…観察室、４…観察窓、５…ベース、６…ブロック、７…基台、８…振動検出センサ、９…音波検出センサ、１０…磁場検出センサ、１１…増幅装置、１２…コンピュータ、１３…表示装置、１４…マウス、１５…装置本体、１６…制御システム、１７…床、２０…除振装置
【図１】
2008218364.tif 000003
【図２】
2008218364.tif 000004