(57)【要約】【課題】  ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ法によって得られる暗視野像と同様に暗視野像の解釈が容易で、しかも試料で生じている動的現象を捉えることができ、且つ微小領域の暗視野像の観察が所望のコントラストで取得可能な二次元電子検出器及び透過型電子顕微鏡を提供することである。【解決手段】  試料に電子ビームを照射し、この照射によって該試料から発生する信号を検出する透過型電子顕微鏡に用いる、散乱電子に基づき信号を出力二次元検出器であって、  該試料と該検出器との間の相対位置を変化させるための手段を備えていることを特徴とする二次元電子検出器、及び  試料に電子ビームを照射し、この照射によって該試料から発生する信号を検出するための透過型電子顕微鏡において、  該試料から発生する散乱電子を検出するための検出器と、  該検出器と該試料との相対距離を変化させるための手段を備えていることを特徴とする透過型電子顕微鏡。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に電子ビームを照射し、この照射によって該試料から発生する信号を検出する透過型電子顕微鏡に用いる、散乱電子に基づき信号を出力二次元検出器であって、
該試料と該検出器との間の相対位置を変化させるための手段を備えていることを特徴とする二次元電子検出器。
【請求項２】
前記試料から発生する信号を細分化して取得可能な手段を備えている請求項１に記載の二次元電子検出器。
【請求項３】
電子検出部が中心を対称点とする点対称な円状の構成である請求項１又は２に記載の二次元電子検出器。
【請求項４】
試料に電子ビームを照射し、この照射によって該試料から発生する信号を検出するための透過型電子顕微鏡において、
該試料から発生する散乱電子を検出するための検出器と、
該検出器と該試料との相対距離を変化させるための手段を備えていることを特徴とする透過型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子顕微鏡に関し、詳しくは走査透過法に用いる二次元電子検出器及び透過型電子顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）による暗視野像観察は物質の構造解析に重要であり、特に近年では試料の原子配列を観察する場合に広く行われている。そのための手法として知られているものに走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いた高散乱角円環状検出暗視野（Ｈｉｇｈ  Ａｎｇｌｅ  Ａｎｎｕｌａｒ  Ｄａｒｋ  Ｆｉｅｌｄ：ＨＡＡＤＦ）法（ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ法）がある。この方法は、図４に示すように、試料上を細く絞った電子ビームで走査し、試料を透過した電子ビームを円環状の検出器で検出し、この検出器で検出した信号と、電子ビームの走査信号とに基づいて暗視野像をモニタに表示するというものである。このＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ法によれば、動力学的回折効果が少なく試料の厚みの影響を受け難いため、得られた暗視野像の解釈が通常の高分解能電子顕微鏡（ＨＲＥＭ）像に比べて容易であるという特徴がある。
【０００３】
このＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ法を用いて特許文献１に開示されているように、像コントラストから原子の種類を同定することも可能である。また、特許文献２に示されるように散乱角を制限する絞りを配置し、暗視野像を得る方法もある。
【０００４】
しかしながら、図４に示すように、通常取得する散乱角の選択は、試料と検出器の距離Ｌを固定し、電子顕微鏡のカメラ長を変化させることで、固定した円環状の電子検出器に到達する情報の散乱角度が変ることを利用して行っていた。従って、選択可能なカメラ長は予め、電子顕微鏡に設定された条件に限られていた。すなわち、試料からの散乱電子のうち取り込み可能な散乱角範囲は、入射電子のカメラ長を変え、その結果ちょうど円環状の電子検出器に取り込まれる位置に相当する角度範囲の情報に限られていた。
【０００５】
従って、例えばカメラ長を変えることで検出面上の像を縮小し、環状検出器の内側の信号を排除すると今まで検出器に入ってこなかった外側の散乱電子が検出器に入射するようになり、欲しい情報だけを選択することは、できなかった。
【０００６】
また、散乱角を制限するいくつかの絞りを用いる方法では、電子照射系の調整が複雑なだけでなく、外側と内側の２箇所でしか散乱角を指定することができなかった。
【０００７】
また、ＴＥＭを用いた暗視野像観察方法として、空洞円錐照明（Ｈｏｌｌｏｗ−ｃｏｎｅ）暗視野ＴＥＭ法という方法も知られている。この方法では電子ビームを試料に全方位から入射することが可能であるが、試料面の電子ビーム照射領域が広くなり、微小領域の暗視野像観察には適していないという問題がある。
【特許文献１】特開平８−２６１９５９号公報
【特許文献２】特開平９−１６７５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来技術では、散乱電子検出器の前に電子レンズを設け煩雑な電子レンズの光軸合わせが必要となる。この光軸がきちんと合っていないと、カメラ長を変え、拡大倍率を変化させたとき相対的に検出器の中心がメインビームに対してズレが生じ、高分解能暗視野ＳＴＥＭ像が得られなかった。
【０００９】
また、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ法の暗視野像コントラストは、原子番号（Ｚ）の２乗に比例するといわれている。従って、軽元素から重元素を含む試料のＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ法による暗視野像を得る場合、コントラストの差が大きく高分解能暗視野像が得られなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ法によって得られる暗視野像と同様に暗視野像の解釈が容易で、しかも試料で生じている動的現象を捉えることができ、且つ微小領域の暗視野像の観察が所望のコントラストで取得可能な二次元電子検出器及び透過型電子顕微鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に従って、試料に電子ビームを照射し、この照射によって該試料から発生する信号を検出する透過型電子顕微鏡に用いる、散乱電子に基づき信号を出力二次元検出器であって、該試料と該検出器との間の相対位置を変化させるための手段を備えていることを特徴とする二次元電子検出器が提供される。
【００１２】
また、本発明に従って、試料に電子ビームを照射し、この照射によって該試料から発生する信号を検出するための透過型電子顕微鏡において、該試料から発生する散乱電子を検出するための検出器と、該検出器と該試料との相対距離を変化させるための手段を備えていることを特徴とする透過型電子顕微鏡が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、簡単な構成で任意の検出角を持つ散乱電子を効率良く検出することができ、多元素にわたるＳＴＥＭ像を所望のコントラストで得ることが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態は、試料に電子ビームを照射し、この照射によって前記試料から発生する信号を検出する電子顕微鏡において、試料と検出器の相対位置を変化させる手段を有する二次元電子検出器であり、試料から発生する信号を細分化して取得可能な手段を有する二次元電子検出器であり、更に電子検出部が中心を対称点とする点対称な構成である二次元電子検出器である。
【００１５】
更に、本発明の特徴は、散乱電子線の検出領域を検出器によって変化させ、検出する最大散乱角を変化させずに任意の最小検出角を選ぶことも可能にする二次元電子検出器である。
【００１６】
図１及び図２を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の二次元電子検出器と試料の関係を示す図であり、１は電子ビーム、２は試料、３は二次元電子検出器、４は試料２と二次元検出器３との距離Ａ、５はメインビーム、６は二次元検出器３に検出される散乱電子である。
【００１７】
試料２に入射した電子ビーム１は、メインビーム５と散乱電子に分かれる。散乱電子の一部は二次元検出器３の中央の穴を通り、メインビーム５と共に不図示の透過電子検出器に入射し、検出される。更に、散乱電子６より高角度側の散乱電子は、二次元検出器３の外側に散乱し検出されず、散乱電子６の範囲のみ二次元検出器３に入射し、検出される。二次元検出器３に検出された電子は電気信号に変換された後、アンプ等で増幅され、暗視野ＳＴＥＭ像が表示される。このとき、４で示した、試料２と二次元検出器３との距離Ａを変えることで、検出される散乱電子６の検出角が変化する。二次元検出器３を試料２に近づけ距離Ａを小さくすると検出角は大きくなり、反対に二次元検出器３を試料２から遠ざけ距離Ａを大きくすると検出角は小さくなる。
【００１８】
カメラ長は連続的に変えられないので、検出面上の拡大率は予め、電子顕微鏡に固有の値に限られていたが、二次元検出器３の位置調整によって検出角を変化させ所望のコントラストを持つ暗視野ＳＴＥＭ像を得ることができる。
【００１９】
図２は本発明の二次元電子検出器３の構成例を示す図であり、１１は電子検出部、１２は位置調整手段、１３は電子検出部を支える支持部である。
【００２０】
リング状の電子検出部１１は位置調整手段１２につながり、支持部１３によって、電子顕微鏡内部に固定されている。位置調整手段１２は、例えばピエゾ素子等を用いることができる。
【００２１】
図３は本発明の細分化して取得可能な電子検出部１１の構成を示す図である。本発明の電子検出部は、中心を対称点とする点対称な構成である細かな同心円状の電子検出部２１、２２、２３、２４及び２５からなる。これら細かな電子検出部は、それぞれが分かれており、独立に散乱電子を検出することができる。従って、リングの外径と内径で区切られた電子検出部１１全体から得られる暗視野ＳＴＥＭ像に限らず、軽元素から重元素までを含む多元素から成る試料であっても２１〜２５からなる各電子検出部の情報を選ぶことによって、必要な構成元素からなる暗視野ＳＴＥＭ像の観察が可能である。
【００２２】
ここでは、電子検出部１１を２１〜２５の５つに分かれた構成を示したが、５つにこだわることなく、例えば２〜１０に分ける構成でもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の二次元電子検出器と試料の関係を示す図である。
【図２】本発明の二次元電子検出器の構成を示す図である。
【図３】本発明の二次元電子検出器電子検出部の構成を示す図である。
【図４】ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ法の説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  電子ビーム
２  試料
３  二次元電子検出器
４  距離Ａ
５  メインビーム
６  検出される散乱電子
１１  電子検出部
１２  位置調整手段
１３  支持部
２１〜２５  電子検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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