(57)【要約】【課題】荷電粒子ビームによる露光時間を短く設定できるシャッター機構を提供する。【解決手段】電子ビーム（荷電粒子ビーム）２の遮断及び開放を行うために駆動する第１のシャッター板９ａと、荷電粒子ビームが通過するための開口部９ｅが形成され、所定の回転周期で回転可能とされた第２のシャッター板９ｂとを有するシャッター機構であって、第２のシャッター板９ｂが回転しているときには、第１のシャッター板９ａによる荷電粒子ビーム２の開放時間を第２のシャッター板９ｂの回転周期に合わせて設定するようにされているシャッター機構。ここでは、一例として、第１のシャッター板９ａの開放時間を、第２のシャッター板９ｂの回転周期と等しく設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームの遮断及び開放を行うために駆動する第１のシャッター板と、荷電粒子ビームが通過するための開口部が形成され、所定の回転周期で回転可能とされた第２のシャッター板とを有し、第１のシャッター板による荷電粒子ビームの開放の期間において、第２のシャッター板の開口部が荷電粒子ビームの光軸を１回横断することを特徴とするシャッター機構。
【請求項２】
荷電粒子ビームの遮断及び開放を行うために駆動する第１のシャッター板と、荷電粒子ビームが通過するための開口部が形成され、所定の回転周期で回転可能とされた第２のシャッター板とを有し、第２のシャッター板が回転しているときには、第１のシャッター板による荷電粒子ビームの開放時間を第２のシャッター板の回転周期に合わせて設定することを特徴とするシャッター機構。
【請求項３】
第２のシャッター板が静止しているときには、第２のシャッター板の開口部を荷電粒子ビームの通過位置に位置させ、第１のシャッター板の駆動により荷電粒子ビームの遮断及び開放を行うことを特徴とする請求項２記載のシャッター機構。
【請求項４】
第２のシャッター板は円形に形成されており、前記開口部は回転中心側に所定角度の開き角を有することを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載のシャッター機構。
【請求項５】
第２のシャッター板の前記開口部を検知することにより、第１のシャッター板の駆動タイミングを検出することを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載のシャッター機構。
【請求項６】
第２のシャッター板には被検知用の開口が形成されており、当該開口を検知することにより第１のシャッター板の駆動タイミングを検出することを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載のシャッター機構。
【請求項７】
前記荷電粒子ビームは電子ビームであることを特徴とする請求項１乃至６何れかに記載のシャッター機構。
【請求項８】
荷電粒子ビーム源と、試料を保持するための試料保持機構と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを制御して試料に照射するための照射系レンズと、試料の透過像を撮像するための撮像手段と、試料を透過した荷電粒子ビームを制御して撮像手段に投影するための結像系レンズと、試料を透過した荷電粒子ビームの遮断及び開放を制御するためのシャッター機構とを備えた観察装置において、前記シャッター機構が、荷電粒子ビームの遮断及び開放を行うために駆動する第１のシャッター板と、電子ビームが通過するための開口部が形成され、所定の回転周期で回転可能とされた第２のシャッター板とを有し、第２のシャッター板が回転しているときには、第１のシャッター板による荷電粒子ビームの開放時間を第２のシャッター板の回転周期に合わせて設定されていることを特徴とする観察装置。
【請求項９】
前記シャッター機構における第２のシャッター板が静止しているときには、第２のシャッター板の開口部を荷電粒子ビームの通過位置に位置させ、第１のシャッター板の駆動により荷電粒子ビームの遮断及び開放を行うことを特徴とする請求項８記載の観察装置。
【請求項１０】
前記シャッター機構における第２のシャッター板は円形に形成されており、前記開口部は回転中心側に所定角度の開き角を有することを特徴とする請求項８若しくは９記載の観察装置。
【請求項１１】
前記シャッター機構における第２のシャッター板の前記開口部を検知することにより、第１のシャッター板の駆動タイミングを検出することを特徴とする請求項８乃至１０何れかに記載の観察装置。
【請求項１２】
前記シャッター機構における第２のシャッター板には被検知用の開口が形成されており、当該開口を検知することにより第１のシャッター板の駆動タイミングを検出することを特徴とする請求項８乃至１０何れかに記載の観察装置。
【請求項１３】
前記荷電粒子ビームは電子ビームであることを特徴とする請求項８乃至１２何れかに記載の観察装置。
【請求項１４】
試料を透過した荷電粒子ビームを、荷電粒子ビームの遮断及び開放を行うために駆動する第１のシャッター板と、荷電粒子ビームが通過するための開口部が形成され、所定の回転周期で回転可能とされた第２のシャッター板とを有するシャッター機構を介して露光して撮像する撮像方法において、第２のシャッター板が回転しているときには、第１のシャッター板による荷電粒子ビームの開放時間を第２のシャッター板の回転周期に合わせて設定することを特徴とする撮像方法。
【請求項１５】
前記シャッター機構における第２のシャッター板が静止しているときには、第２のシャッター板の開口部を荷電粒子ビームの通過位置に位置させ、第１のシャッター板の駆動により荷電粒子ビームの遮断及び開放を行うことを特徴とする請求項１４記載の撮像方法。
【請求項１６】
前記シャッター機構における第２のシャッター板は円形に形成されており、前記開口部は回転中心側に所定角度の開き角を有することを特徴とする請求項１４若しくは１５記載の撮像方法。
【請求項１７】
前記シャッター機構における第２のシャッター板の前記開口部を検知することにより、第１のシャッター板の駆動タイミングを検出することを特徴とする請求項１４乃至１６何れかに記載の撮像方法。
【請求項１８】
前記シャッター機構における第２のシャッター板には被検知用の開口が形成されており、当該開口を検知することにより第１のシャッター板の駆動タイミングを検出することを特徴とする請求項１４乃至１６何れかに記載の撮像方法。
【請求項１９】
前記荷電粒子ビームは電子ビームであることを特徴とする請求項１４乃至１８何れかに記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、透過型電子顕微鏡等の観察装置において用いられるシャッター機構及びそれを備えた観察装置並びに撮像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透過型電子顕微鏡では、試料を透過した電子ビームをフィルムやＣＣＤカメラ等からなる撮像手段に所定時間照射し、これによりこの撮像手段が電子ビームによって所定の露光時間で露光される。そして、撮像手段を介して試料の透過像の記録や観察を行うことができる。
【０００３】
図９はこのような透過型電子顕微鏡の概略構成を示す概略図である。同図において、１０１は電子源であり、この電子源１０１は電子銃等からなり、所定の加速電圧で電子ビーム１０２を放出する。電子源１０１から放出された電子ビーム１０２は、照射系レンズ１０３により制御されて試料１０４に照射される。その後、試料１０４を透過した電子ビーム１０２は、結像系レンズ１０５により制御されてフィルム１０６もしくはＣＣＤカメラ１０７からなる撮像手段に結像される。これにより、当該撮像手段は、電子ビーム１０２による試料１０４の透過像を撮像して、それを記録することができる。
【０００４】
なお、図中の１０８は蛍光板であり、上述のように撮像手段によって試料１０４の透過像を撮像する前に当該透過像を蛍光板１０８に投影し、蛍光板１０８に投影された透過像を目視にて直接確認するためのものである。また、図中の１０９は試料１０４を透過した電子ビーム１０２の照射を適宜遮断するためのシャッターである。
【０００５】
ここで、撮像手段としてフィルム１０６を用いたときの撮像の手順について、以下に説明する。
【０００６】
撮像前の蛍光板１０８による透過像の観察時には、同図に示すようにシャッター１０９は実線で示す位置に設定し、電子ビーム１０２の光軸から外れた位置に配置する。そして、蛍光板１０８を同図の一点鎖線で示す位置に設定し、蛍光板１０８を電子ビーム１０８の光軸上に配置する。この状態では、試料１０４を透過した電子ビーム１０２は、蛍光板１０８上に投影され、この蛍光板１０８上に投影された投影像を目視で観察することができる。
【０００７】
目視での観察後に透過像を撮像してフィルム１０６に記録する際には、シャッター１０９を電子ビーム１０２の光軸上に配置し（図中の一点鎖線参照）、これにより電子ビーム１０２を一旦遮断する。そして、蛍光板１０８を上げ（図中の実線参照）、フィルム１０６を同図の実線のように電子ビーム１０２の光軸上に配置する。その後、シャッター１０９が電子ビーム１０２の光軸から所定の露光時間外れる（図中の実線参照）ことにより、電子ビーム１０２がフィルム１０６に照射される。そして、当該所定の露光時間が経過後に、シャッター１０２を電子ビーム１０２の光軸上に位置させて（図中の一点鎖線参照）、電子ビーム１０２のフィルム１０６への照射を遮断し、電子ビーム１０２による露光が終了する。
【０００８】
その後、蛍光板１０８が下がり（図中の一点鎖線参照）、フィルム１０６を電子ビーム１０２の光軸から移動させ（図中の一点鎖線参照）、図示しないフィルム受け用マガジンに収納する。そして、シャッター１０９が電子ビーム１０２の光軸から外れて（図中の実線参照）、蛍光板１０８を用いた目視による観察状態に戻る（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
なお、ＣＣＤカメラ１０７を用いて撮像する場合には、フィルム１０６を電子ビーム１０２の光軸上に配置せずに、フィルム１０６を当該光軸から退避させておく。これにより、試料を透過した電子ビーム１０２は、フィルム１０２が光軸上で配置される箇所を通過して、その後段側に位置するＣＣＤカメラ１０７に到達する。よって、ＣＣＤカメラ１０７は電子ビーム１０２により所定の露光時間で露光され、これにより撮像を行うことができる。
【００１０】
このような構成からなる透過型電子顕微鏡において、シャッターの動作を確実に行うことにより、電子ビームがフィルム等の撮像手段に照射される露光時間の精度を向上させることが重要である。そして、このような目的を達成するためには、例えば圧電素子によりシャッター板を駆動制御するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１―１０１９８８号公報
【特許文献２】
特開平５−２２５９３８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の透過型電子顕微鏡において、高エネルギー分解能の電子顕微鏡が開発されており、この装置のエネルギー分解能は、例えば０．２ｅＶ以下となっている。このような電子顕微鏡の電子源としては、電子分光器であるモノクロメータが用いられており、エネルギー分解能を決定する主な要因として、▲１▼「モノクロメータ内の光学条件」、▲２▼「モノクロメータの電源安定度」、▲３▼「加速電源の安定度」があげられる。
【００１３】
これらの要因のうち、▲２▼と▲３▼における電源の安定度は、時間の経過とともに電源電圧の変動幅が大きくなる。そこで、電源電圧の安定性の向上とは別に、露光時間を短く設定することにより、▲２▼と▲３▼による電源電圧の変動に起因する影響を少なくことができる。
【００１４】
ここで、上述の電源電圧の変動は１０Ｈｚ以上の振動数を有しており、この振動数に対応する周期は０．１秒以下となる。よって、当該電源電圧の変動に起因する影響を少なくするためには、電子ビームの露光時間を短く設定して０．１秒以下にして撮像できればよい。
【００１５】
このように、電子ビームの露光時間を０．１秒以下に設定するためには、シャッターをその露光時間の間で正確に開閉できるようにする必要があるが、従来のシャッターでは、そのような短い時間での開閉動作を行うことは困難であった。
【００１６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、電子ビームの露光時間を短く設定して撮像することができるシャッター機構及びシャッター機構を備えた観察装置並びに撮像方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決する手段】
本発明に基くシャッター機構は、荷電粒子ビームの遮断及び開放を行うために駆動する第１のシャッター板と、荷電粒子ビームが通過するための開口部が形成され、所定の回転周期で回転可能とされた第２のシャッター板とを有し、第１のシャッター板による荷電粒子ビームの開放の期間において、第２のシャッター板の開口部が荷電粒子ビームの光軸を１回横断することを特徴とする。
また、本発明に基く他のシャッター機構は、荷電粒子ビームの遮断及び開放を行うために駆動する第１のシャッター板と、荷電粒子ビームが通過するための開口部が形成され、所定の回転周期で回転可能とされた第２のシャッター板とを有するシャッター機構であって、第２のシャッター板が回転しているときには、第１のシャッター板による荷電粒子ビームの開放時間を第２のシャッター板の回転周期に合わせて設定することを特徴とする。
さらに、本発明に基く観察装置は、電子源と、試料を保持するための試料保持機構と、電子源から放出された電子ビームを制御して試料に照射するための照射系レンズと、試料の透過像を撮像するための撮像手段と、試料を透過した電子ビームを制御して撮像手段に投影するための結像系レンズと、試料を透過した電子ビームの遮断及び開放を制御するためのシャッター機構とを備えた観察装置であって、前記シャッター機構が、荷電粒子ビームの遮断及び開放を行うために駆動する第１のシャッター板と、電子ビームが通過するための開口部が形成され、所定の回転周期で回転可能とされた第２のシャッター板とを有し、第２のシャッター板が回転しているときには、第１のシャッター板による電子ビームの開放時間を第２のシャッター板の回転周期に合わせて設定されていることを特徴とする。
そして、本発明に基く撮像方法は、試料を透過した荷電粒子ビームを、荷電粒子ビームの遮断及び開放を行うために駆動する第１のシャッター板と、荷電粒子ビームが通過するための開口部が形成され、所定の回転周期で回転可能とされた第２のシャッター板とを有するシャッター機構を介して露光して撮像する撮像方法であって、第２のシャッター板が回転しているときには、第１のシャッター板による荷電粒子ビームの開放時間を第２のシャッター板の回転周期に合わせて設定することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明におけるシャッター機構及びそれを備えた観察装置を示す概略構成図である。なお、本発明においては、観察装置として透過型電子顕微鏡の例をとりあげる。
同図において、１は電子源（荷電粒子ビーム源）であり、本実施の形態では、この電子源１は電子分光器であるモノクロメータからなり、所定の加速電圧で電子ビーム（荷電粒子ビーム）２を放出する。電子源１から放出された電子ビーム２は、照射系レンズ３により制御されて試料４に照射される。その後、試料４を透過した電子ビーム４は、結像系レンズ５により制御されてフィルム６もしくはＣＣＤカメラ７からなる撮像手段１０に結像される。これにより、当該撮像手段１０は、電子ビーム２による試料４の透過像を撮像して、それを記録することができる。
なお、結像系レンズ５は、図１では図示していないが、対物レンズ、中間レンズ、及び投影レンズ等から構成されている。また、試料４は図示しない試料保持手段により保持されている。
【００２０】
同図において、８は蛍光板であり、撮像手段１０によって試料４の透過像を撮像する前に当該透過像を蛍光板８に投影し、蛍光板８に投影された透過像を目視にて直接観察するためのものである。
【００２１】
また、同図において、９は本発明において特徴となるシャッター機構であり、このシャッター機構９は、第１のシャッター板９ａと第２のシャッター板９ｂとを有する。そして、シャッター機構９を介して電子ビーム２の露光時間を調整して撮像が行われる。
【００２２】
さらに、同図に示すように、電子源１は制御手段２１に接続され、照射系レンズ３は制御手段２２に接続され、結像系レンズ５は制御手段２４に接続されている。また、第１のシャッター板９ａは駆動手段２３に接続され、第２のシャッター板９ｂは駆動手段２５に接続されている。そして、蛍光板８は駆動手段２６に接続されて移動可能とされ、フィルム６は駆動手段２７の駆動により移動可能となっている。また、ＣＣＤカメラ７には画像処理手段２８が接続されている。
【００２３】
上記の各手段２１〜２８はバスライン２９を介して装置全体を制御するＣＰＵ３０に接続されている。そして、当該バスライン２９には、露光時間設定手段３１と撮像スイッチ手段３２とが接続されている。
【００２４】
図２は、本発明の要部を示す概略図である。同図において、５ａは、図１における結像系レンズ５を構成する投影レンズである。この投影レンズ５ａは、撮像手段１０であるフィルム６に対向して配置されている。投影レンズ５ａの内部には、第１のシャッター板９ａが配置されている。そして、投影レンズ５ａとフィルム６との間であって、投影レンズ５ａの直下に第２のシャッター板９ｂが設けられている。
【００２５】
図３は、図２における投影レンズ５ａの断面を示す断面図である。同図において、投影レンズ５ａは、リング状（ドーナッツ状）に形成されたヨーク１１と、このヨーク１１内に配置され、所定の磁場を形成するためのコイル１２を備える。ヨーク１１の内部には、電子ビーム２の遮断及び開放を行うための第１のシャッター板９ａが設けられ、この第１のシャッター板９ａの基端部はコイル１３によってヨーク１１の内壁に支持されている。
試料４を透過した電子ビーム２は、ヨーク１１の上側ポールピース１１ａ及び下側ポールピース１１ｂで囲まれた空間を通過する。そして、第１のシャッター板９ａは、上側ポールピース１１ａと下側ポールピース１１ｂとの間において、電子ビーム２の光軸のある方向に往復移動可能とされる。それにより、第１のシャッター板９ａの先端部が電子ビーム２の光軸に移動することとなり、このときには当該先端部によって電子ビーム２が投影レンズ５ａ内において遮断される。また、この状態から、第１のシャッター板９ａが上記の方向と逆の方向に移動することにより、第１のシャッター板９ａの先端部が電子ビーム２の光軸から外れることとなり、このときには当該先端部による電子ビーム２の遮断が解除され、電子ビーム２が開放される。
【００２６】
図４は、図３におけるＡ―Ａ断面図の主要部であり、第１のシャッター板９ａの移動駆動を説明するための図である。図４において、第１のシャッター板９ａは、２個のコイル１３によって、その基端部９ｃを介して支持されており、コイル１３の縮退する方向の弾性力により、第１のシャッター板９ａの先端部９ｄは電子ビーム２の光軸から外れた場所に位置している。なお、第１のシャッター板９ａの基端部９ｃは細長い線状に形成されており、当該基端部９ｃの両端には図示しない電源より電流が供給されるようになっている。また、電子ビーム２のビーム方向は、図４の紙面の垂直方向となっている。そして、第１のシャッター板９ａは投影レンズ５ａの内部に配置されているので、投影レンズ５ａのコイル１２の励磁によって、同図の紙面の垂直方向に磁場が形成されている。
【００２７】
この状態から電子ビーム２の遮断を行う際には、上記の電源によって第１のシャッター板９ａの基端部９ｃに所定の電流ｉを流す。このとき、投影レンズ５ａ内において、上述のごとく磁場が図４の紙面の垂直方向に形成されているので、電流ｉが流れている第１のシャッター板９ａの基端部９ｃにローレンツ力Ｆが作用する。このローレンツ力Ｆは、電流ｉの流れる方向と磁場の方向の双方に直交する方向に働くので、同図に矢印Ｆとして図示するように電子ビーム２の光軸が位置する方向に作用する。従って、第１のシャッター板９ａが、このローレンツ力Ｆの作用によって電子ビーム２の光軸が位置する方向に移動し、その先端部９ｄが電子ビーム２を遮断する。
【００２８】
また、このように第１のシャッター板９ａの先端部９ｄによって電子ビーム２が遮断されている状態から、電子ビーム２の開放を行う際には、上記の電源から第１のシャッター板９ａの基端部９ｃへの電流ｉの供給を停止する。これにより、上述のローレンツ力の作用がなくなることとなる。よって、コイル１３の縮退する弾性力により、第１のシャッター板９ａが図４の矢印Ｆとは逆に方向に移動することとなり、その先端部９ｄが電子ビーム２の光軸から外れる。これにより、第１のシャッター板９ａによる電子ビーム２の遮断が解除され、電子ビーム２は開放される。
【００２９】
図５は、本発明におけるシャッター機構９を構成する第２のシャッター板９ｂを示す平面図である。同図に示すように、第２のシャッター板９ｂは円形（円板状）に形成されている。この第２のシャッター部９ｂの所定領域には開口部９ｅが形成されており、また当該開口部９ｅを除いた領域は、電子ビーム２を遮断するための遮断部９ｇとなっている。この円形の第２のシャッター板９ｂは、図示しない回転駆動手段により、その中心軸９ｆを回転中心として所定の回転周期で回転するようになっている。開口部９ｅは、電子ビーム２を通過させるためのものであり、第２のシャッター板９ｂの回転中心（中心軸）９ｆ側に所定角度の開き角θを有している。そして、第２のシャッター板９ｂの表面において、回転中心９ｆに対して所定距離ｌだけ離間した位置に電子ビーム２が照射されるように、第２のシャッター板９ｂが配置される。
従って、第２のシャッター板９ｂが回転中心９ｆを中心として回転したときに、遮断部９ｇが電子ビーム２の光軸を横断する期間は当該遮断部９ｇにより電子ビーム２は遮断され、また、開口部９ｅが電子ビーム２の光軸を横断する期間は電子ビーム２は開口部９ｅを通過することとなり、電子ビーム２は開放される。
【００３０】
よって、第２のシャッター板９ｂの回転周期をＴとすると、当該回転周期Ｔの期間において第２のシャッター板９ｂが１回転することとなり、この１回転する期間（回転周期Ｔ）において開口部９ｅが電子ビーム２の光軸を１回横断する。従って、当該回転周期Ｔの期間では、開口部９ｅの開き角θに応じて当該開口部９ｅによる電子ビーム２の光軸の横断時間が決まることとなる。そして、この横断時間が電子ビーム２による露光時間に相当し、これにより当該露光時間が設定される。
なお、図５には、第２のシャッター板９ｂが回転したときに開口部９ｅを検知するための光センサ５０が一点鎖線で示されている。本発明における電子顕微鏡において、この光センサ５０は、電子ビーム２の光軸位置と第２のシャッター板９ｂの回転中心９ｆとを結ぶ直線上であって、当該回転中心９ｆに対して当該光軸位置とは反対側の位置に配置されている。
【００３１】
次に、本発明による試料の透過像の撮像方法について説明する。なお、ここでは、撮像手段１０としてフィルム６を用いた場合を説明する。
【００３２】
撮像前の蛍光板８による透過像の観察時には、図１に示すように、シャッター機構９を構成する第１のシャッター板９ａを実線に示す位置に設定し、その先端部が電子ビーム２の光軸から外れた位置に置く。これにより第１のシャッター板９ａは、電子ビーム２を遮断せずに、電子ビーム２を開放する。
【００３３】
また、シャッター機構９を構成する第２のシャッター板９ｂは、その開口部９ｅ内に電子ビーム２の光軸が入る状態で（図５参照）、その回転を停止しておく。この状態では、電子ビーム２が開口部９ｅを通過することとなり、これにより第２のシャッター板９ｂも、電子ビーム２を遮断せずに、電子ビーム２を開放する。
【００３４】
そして、蛍光板８を図１中の一点鎖線で示す位置に設定し、蛍光板８を電子ビーム２の光軸上に配置する。この状態では、試料４を透過した電子ビーム２は蛍光板８上に投影され、オペレータはこの蛍光板８上に投影された投影像を目視で観察することができる。
【００３５】
次いで、上述のような目視での観察後に透過像を撮像してフィルム６に記録する際には、オペレータは露光時間設定手段３１を操作して所望の露光時間を設定する。そして、撮像スイッチ手段３２を操作して、装置に撮像動作を行わせる。本発明における撮像方法では、設定される露光時間により下記の２通りの方法に分かれることとなり、オペレータによる撮像スイッチ手段３２の操作を起点として、設定された露光時間に応じてＣＰＵ３０の制御により自動的に何れかの撮像方法が選択される。
【００３６】
まず、従来技術において成されていた程度の露光時間（例えば０．１秒を超える露光時間）の場合について説明する。この場合には、シャッター機構９を構成する第２のシャッター板９ｂは、電子ビーム２が開口部９ｅを通過する状態で停止したままとし（図５参照）、電子ビーム２を開放しておく。
【００３７】
さらに、この状態で、シャッター機構９を構成する第１のシャッター板９ａの先端部を電子ビーム２の光軸上に配置し（図１の一点鎖線）、これにより電子ビーム２を一旦遮断する。そして、蛍光板８を上げ（図中の実線参照）、フィルム６を同図の実線のように電子ビーム２の光軸上に配置する。その後、第１のシャッター板９ａの先端部を電子ビーム２の光軸から外す（図中の実線参照）。これにより電子ビーム２がフィルム６に照射される。
【００３８】
第１のシャッター板９ａの先端部を電子ビーム２の光軸から外してから所定の露光時間が経過した時点で、第１のシャッター板９ａの先端部を電子ビーム２の光軸上に配置する（図中の一点鎖線参照）。この結果電子ビーム２のフィルム６への照射が遮断され、これにより所定の露光時間での電子ビーム２による露光が終了する。
【００３９】
その後、蛍光板８が下がり（図中の一点鎖線参照）、フィルム６を電子ビーム２の光軸から移動させ（図中の一点鎖線参照）、図示しないフィルム受け用マガジンに収納する。そして、第１のシャッター板９ａの先端部を電子ビーム２の光軸から外して（図中の実線参照）、蛍光板８を用いた目視による観察状態に戻る。
次に、従来技術において成されていた程度の露光時間より短い露光時間（例えば０．１秒以下の露光時間）の場合について説明する。
【００４０】
この場合、まず、シャッター機構９を構成する第１のシャッター板９ａの先端部を電子ビーム２の光軸上に配置し（図１の一点鎖線）、これにより電子ビーム２を一旦遮断する。そして、蛍光板８を上げる（図中の実線参照）。
【００４１】
次いで、シャッター機構９を構成する第２のシャッター板９ｂの回転を動作させる。このとき、上述のごとく、第２のシャッター板９ｂの回転周期をＴとすると、当該回転周期Ｔの期間において第２のシャッター板９ｂが１回転することとなり、この１回転する期間（回転周期Ｔ）において開口部９ｅが電子ビーム２の光軸を１回横断する。従って、当該回転周期Ｔの期間では、開口部９ｅの開き角θに応じて当該開口部９ｅによる電子ビーム２の光軸の横断時間が決まることとなり、電子ビーム２による露光時間を設定することができる。そして、フィルムを同図の実線のように電子ビーム２の光軸上に配置する。
その後、第１のシャッター板９ａの先端部を電子ビーム２の光軸から外す（図中の実線参照）。これにより電子ビーム２がフィルム６に照射される。
【００４２】
第１のシャッター板９ａの先端部を電子ビーム２の光軸から外してから所定の開放時間が経過した時点で、第１のシャッター板９ａの先端部を電子ビーム２の光軸上に配置し（図中の一点鎖線参照）、電子ビーム２のフィルム６への照射を遮断する。
このとき、第１のシャッター板９ａによる電子ビーム２の開放時間を、第２のシャッター板９ｂの回転周期Ｔに合わせて設定する。具体的には、第１のシャッター板９ａによる開放時間を、第２のシャッター板９ｂの回転周期Ｔと等しくしておく。この結果、第２のシャッター板９ｂに形成された開口部９ｅが電子ビーム２の光軸を１回横断する時間だけ電子ビーム２がフィルム６を照射することとなる。よって、開口部９ｅの当該横断時間に相当する露光時間でもって、フィルム６が電子ビーム２によって露光される。
【００４３】
図６は、このときの第１のシャッター板９ａと第２のシャッター板９ｂの開閉動作及び図５に図示した光センサ５０の検知状態を示すタイムチャートである。第２のシャッター板９ｂが回転して開口部９ｅが光センサ５０の配置位置に到達すると（図７参照）、光センサ５０は当該開口部９ｅを検出する。このとき、図７に示すように、第２のシャッター板９ｂにおける遮断部９ｇの中間部位９ｈに電子ビーム２の光軸が位置することとなる。ここで、当該中間部位９ｈは、第２のシャッター板９ｂの遮断部９ｇにおいて、第２のシャッター板９ｂの周方向での中間に位置する領域を意味する。光センサ５０が開口部９ｅを検知したこのタイミングで、第１のシャッター板９ａを開ける（図６中のタイミングｔ１）。すなわち、第１のシャッター板９ｂの開口部９ｅを検知することにより、第１のシャッター板９ａの開動作の駆動タイミングが検出される。
【００４４】
上記のタイミングで第１のシャッター９ａが開いた状態で、第２のシャッター板９ｂの回転は継続しているので、この後、第２のシャッター板９ｂの開口部９ｅは電子ビーム２の光軸を横断する（図５参照）。このときの横断時間（横断期間）を、図６中においてｔ０で示す。この横断時間ｔ０が、露光が実施される露光時間に対応する。
【００４５】
第２のシャッター板９ｂの開口部９ｅが電子ビーム２の光軸を横断した後でも、第２のシャッター板９ｂの回転は継続しており、再度、図７に示すように、開口部９ｅが光センサ５０の配置位置に到達する。そして、開口部９ｅは光センサ５０により再度検出される。光センサ５０が開口部９ｅを検出したこのタイミングで、第１のシャッター板９ａを閉じる（図６中のタイミングｔ２）。すなわち、第１のシャッター板９ｂの開口部９ｅを検知することにより、第１のシャッター板９ａの閉動作の駆動タイミングが検出される。なお、図６中のＴは、第２のシャッター板９ｂの回転周期を示す。
【００４６】
このように、回転する第２のシャッター板９ｂに形成された開口部９ｅを特定の位置で光センサ５０等により検出し、この検出結果（検出有り／検出無し）に基いて第１のシャッター板９ａの開閉を制御することにより、確実に第２のシャッター板９ｂの回転周期Ｔの期間のみ第１のシャッター板９ａを開状態とすることができる。よって、第１のシャッター板９ａによる電子ビーム２の開放の期間において、第２のシャッター板９ｂの開口部９ｅが電子ビーム２の光軸を１回のみ横断することとなる。ここで、上述のように第２のシャッター板９ｂの開口部９ｅを検出する代わりに、図８に示すように、開口部９ｅに隣接して第２のシャッター板の周囲に切り欠き等からなる開口９ｉを設け、この開口９ｉを被検知用開口部として光センサ５０により検知するようにしてもよい。
なお、いずれの場合においても、開口部９ｅの開き角θに応じて、当該開口部９ｅによる電子ビーム２の光軸を横断する横断時間が決まることとなり、この結果、露光時間が決まる。
詳細に説明すると、第２のシャッター板９ｂの回転周期をＴ、開口部９ｅの開き角をθ、このときの露光時間をｔとすると、ｔ＝（θ＊Ｔ）／２πで露光時間ｔを設定することができる。例えば、露光時間ｔとして０．００１秒を設定する際には、θ＝９０ｍｒａｄ（５．１５ｄｅｇ）、Ｔ＝１／１５秒の条件とすればよい。また、任意の露光時間ｔを設定するときには、例えば開き角θを９０ｍｒａｄに固定して回転周期Ｔを適宜調整して設定することができる。なお、この際においても、第１のシャッター板９ａの開放時間は、第２のシャッター板９ｂの回転周期Ｔに合わせて、等しくしておく。
【００４７】
上述の露光が終了した後、蛍光板８が下がり（図中の一点鎖線参照）、フィルム６を電子ビーム２の光軸から移動させ（図中の一点鎖線参照）、図示しないフィルム受け用マガジンに収納する。そして、第１のシャッター板９ａの先端部を電子ビーム２の光軸から外して（図中の実線参照）、蛍光板８を用いた目視による観察状態に戻る。
【００４８】
なお、上述の２通りの露光時間の設定方法は、当該露光時間に応じて適宜選択可能となっている。すなわち、従来技術において成されていた程度の露光時間（例えば０．１秒を超える露光時間）で撮像する場合には、前者の露光時間設定方法を用いて撮像を行う。また、従来技術において成されていた程度の露光時間より短い露光時間（例えば０．１秒以下の露光時間）で撮像する場合には、後者の露光時間設定方法を用いて撮像を行う。
【００４９】
このように、本発明においては、電子ビームの遮断及び開放を行うために駆動する第１のシャッター板と、電子ビームが通過するための開口部が形成され、所定の回転周期で回転可能とされた第２のシャッター板とをシャッター機構を介して電子ビームの露光時間を設定するので、簡易な構成のシャッター機構によって非常に短い露光時間の設定を行うことができる。
【００５０】
なお、上述の実施の形態においては、第１のシャッター板９ａを、結像系レンズ５を構成する投影レンズ５ａの内部に配置したが、結像系レンズ５を構成する図示しない対物レンズや中間レンズの内部に配置してもよい。
また、上述の実施の形態においては、電子ビームの露光時間の設定例であったが、電子ビームに限ることなく、電子ビーム以外の荷電粒子ビームの露光時間の設定例においても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるシャッター機構及びそれを備えた観察装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の要部を示す概略図である。
【図３】図２における投影レンズの断面を示す断面図である。
【図４】図３におけるＡ―Ａ断面図の主要部である。
【図５】本発明におけるシャッター機構を構成する第２のシャッター板を示す平面図である。
【図６】本発明におけるシャッター機構の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明において、第２のシャッター板に形成された開口部が検出される状態を示す平面図である。
【図８】本発明において、第２のシャッター板の変形例を示す平面図である。
【図９】従来技術における観察装置の概略構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１…電子源、  ２…電子ビーム（荷電粒子ビーム）  ３…照射系レンズ、
４…試料、  ５…結像系レンズ、  ６…フィルム、  ７…ＣＣＤカメラ、
８…蛍光板、  ９…シャッター機構、  ９ａ…第１のシャッター板、
９ｂ…第２のシャッター板、  ９ｅ…開口部、  １０…撮像手段
【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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