(57)【要約】【課題】透過電子顕微鏡像の観察時に試料が受ける磁場の影響を低減することができる透過電子顕微鏡を提供する。【解決手段】透過電子顕微鏡１００は、電子線源２と、照射レンズ４と、対物レンズ６と、第２対物レンズ８と、制限視野絞り１６と、投影レンズ１０と、検出器１２と、少なくとも照射レンズ４、第２対物レンズ８、および投影レンズ１０を制御する制御部と、を含み、第１面１７は、第２対物レンズ８と投影レンズ１０との間に位置し、制御部２２は、試料Ｓに電子線Ｌが照射されるように照射レンズ４を制御し、試料Ｓの回折パターンが第１面１７に結像されるように第２対物レンズ８を制御し、第２対物レンズ８で結像された試料Ｓの透過電子顕微鏡像が第２面（受光部１３）に結像されるように投影レンズ１０を制御する第１処理を行う。【選択図】図４
2013096900.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、
前記電子線源からの前記電子線を試料に照射するための照射レンズと、
前記試料に磁場を印加してレンズ作用を発生させて、前記試料を透過した前記電子線で前記試料の透過電子顕微鏡像を結像するための対物レンズと、
前記試料を透過した前記電子線で前記試料の透過電子顕微鏡像を結像するための第２対物レンズと、
第１面に配置され、前記試料を透過した前記電子線の通過を制限するための制限視野絞りと、
前記対物レンズまたは前記第２対物レンズで結像された前記試料の透過電子顕微鏡像を第２面に結像するための投影レンズと、
前記第２面に配置された受光部を有し、前記試料の透過電子顕微鏡像を検出する検出器と、
少なくとも前記照射レンズ、前記第２対物レンズ、および前記投影レンズを制御する制御部と、
を含み、
前記第１面は、前記第２対物レンズと前記投影レンズとの間に位置し、
前記制御部は、
前記試料に前記電子線が照射されるように前記照射レンズを制御し、
前記試料の回折パターンが前記第１面に結像されるように前記第２対物レンズを制御し、
前記第２対物レンズで結像された前記試料の透過電子顕微鏡像が前記第２面に結像されるように前記投影レンズを制御する第１処理を行う、透過電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御部は、動作モードとして、前記第１処理を行う第１モードと、第２処理を行う第２モードと、を有し、
前記制御部は、さらに、前記対物レンズを制御し、
前記第２処理は、
前記試料に前記電子線が照射されるように前記照射レンズを制御し、
前記試料の透過電子顕微鏡像が結像されるように前記対物レンズを制御し、
前記対物レンズで結像された前記試料の透過電子顕微鏡像が前記第２面に結像されるように前記投影レンズを制御する処理を含む、透過電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記制御部は、前記第１処理において、前記投影レンズを制御して、前記第２面に結像される前記試料の透過電子顕微鏡像の向きを調整する処理を行う、透過電子顕微鏡。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
走査信号を生成する走査信号発生部と、
前記走査信号に基づいて、前記照射レンズからの前記電子線で前記試料上を走査するための走査コイルと、
前記検出器からの検出信号を前記走査信号に同期させて画像化する走査像生成部と、
を含む、透過電子顕微鏡。
【請求項５】
照射レンズを用いて、電子線源からの電子線を試料に照射する工程と、
第２対物レンズを用いて、前記試料を透過した電子線で前記試料の回折パターンを制限視野絞りが配置される面に結像する工程と、
投影レンズを用いて、前記第２対物レンズによって結像された前記試料の透過電子顕微鏡像を検出器の受光部に結像する工程と、
を含む、透過電子顕微鏡像の観察方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記投影レンズを用いて前記試料の透過電子顕微鏡像を結像する工程では、前記投影レンズを用いて、前記第２面に結像される前記試料の透過電子顕微鏡像の向きを調整する、透過電子顕微鏡像の観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過電子顕微鏡および透過電子顕微鏡像の観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過電子顕微鏡は、例えば特許文献１に開示されているように、電子線源、照射レンズ、対物レンズ、対物絞り、第２対物レンズ（対物ミニレンズ）、制限視野絞り、投影レンズ等を含んで構成されている。透過電子顕微鏡では、試料の回折パターンや実空間像等の透過電子顕微鏡像を観察することができる。
【０００３】
このような透過電子顕微鏡において、試料の回折パターンを観察する方法の１つとして、制限視野電子線回折法が知られている。
【０００４】
図２６は、制限視野電子線回折法を用いて試料の回折パターンを観察する際の従来の透過電子顕微鏡１０００の動作の一例を説明するための図である。
【０００５】
図２６に示すように、透過電子顕微鏡１０００では、電子線源１００２で発生した電子線Ｌを、照射レンズ１００４および集束絞り１０１４を用いて試料Ｓに照射し、試料Ｓに電子線Ｌを照射して得られる電子線回折パターンを、対物レンズ１００６および投影レンズ１０１０を用いて結像する。ここで、制限視野絞り１０１６によって試料Ｓの領域を選択することで、選択された領域の回折パターンを観察することができる。また、回折パターンを得た状態から、対物レンズ１００６の条件を固定し、投影レンズ１０１０の条件を変えることで、この領域の実空間像を得ることができる。このように、制限視野電子線回折法を用いることで、回折パターンと実空間像とを対応づけたデータを取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−３３４８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した観察方法では、対物レンズを用いるため、試料に強磁場が印加される。これにより、例えば、試料が磁場の影響を受けやすい磁性体等の場合、試料内部の状態そのものが印加された磁場によって変化してしまう場合がある。そのため、磁場の影響を受けやすい試料では、観察時に試料が受ける磁場の影響によって、試料本来の状態を観察することができないという課題があった。
【０００８】
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よれば、透過電子顕微鏡像の観察時に試料が受ける磁場の影響を低減することができる透過電子顕微鏡および透過電子顕微鏡像の観察方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る透過電子顕微鏡は、
電子線を発生させる電子線源と、
前記電子線源からの前記電子線を試料に照射するための照射レンズと、
前記試料に磁場を印加してレンズ作用を発生させて、前記試料を透過した前記電子線で前記試料の透過電子顕微鏡像を結像するための対物レンズと、
前記試料を透過した前記電子線で前記試料の透過電子顕微鏡像を結像するための第２対物レンズと、
第１面に配置され、前記試料を透過した前記電子線の通過を制限するための制限視野絞りと、
前記対物レンズまたは前記第２対物レンズで結像された前記試料の透過電子顕微鏡像を第２面に結像するための投影レンズと、
前記第２面に配置された受光部を有し、前記試料の透過電子顕微鏡像を検出する検出器と、
少なくとも前記照射レンズ、前記第２対物レンズ、および前記投影レンズを制御する制御部と、
を含み、
前記第１面は、前記第２対物レンズと前記投影レンズとの間に位置し、
前記制御部は、
前記試料に前記電子線が照射されるように前記照射レンズを制御し、
前記試料の回折パターンが前記第１面に結像されるように前記第２対物レンズを制御し、
前記第２対物レンズで結像された前記試料の透過電子顕微鏡像が前記第２面に結像されるように前記投影レンズを制御する第１処理を行う。
【００１０】
このような透過電子顕微鏡によれば、制御部が第１処理を行うことにより、第２対物レンズおよび投影レンズによって、試料の透過電子顕微鏡像を結像することができる。そのため、透過電子顕微鏡像の観察時に、試料が受ける磁場の影響を低減することができる。
【００１１】
（２）本発明に係る透過電子顕微鏡において、
前記制御部は、動作モードとして、前記第１処理を行う第１モードと、第２処理を行う第２モードと、を有し、
前記制御部は、さらに、前記対物レンズを制御し、
前記第２処理は、
前記試料に前記電子線が照射されるように前記照射レンズを制御し、
前記試料の透過電子顕微鏡像が結像されるように前記対物レンズを制御し、
前記対物レンズで結像された前記試料の透過電子顕微鏡像が前記第２面に結像されるように前記投影レンズを制御する処理を含んでいてもよい。
【００１２】
このような透過電子顕微鏡によれば、制御部は、例えば、磁場の影響を受けやすい試料を観察する場合には、第１モードで動作し、磁場の影響を受けにくい試料を観察する場合には、第２モードで動作することができる。したがって、このような透過電子顕微鏡によれば、例えば、試料が磁場の影響を受けやすいか否かなど、観察対象となる試料に応じて、動作モードを選択して動作させることができる。
【００１３】
（３）本発明に係る透過電子顕微鏡において、
前記制御部は、前記第１処理において、前記投影レンズを制御して、前記第２面に結像される前記試料の透過電子顕微鏡像の向きを調整する処理を行ってもよい。
【００１４】
このような透過電子顕微鏡によれば、例えば、試料の向きと透過電子顕微鏡像の向きとを一致させることができる。
【００１５】
（４）本発明に係る透過電子顕微鏡において、
走査信号を生成する走査信号発生部と、
前記走査信号に基づいて、前記照射レンズからの前記電子線で前記試料上を走査するための走査コイルと、
前記検出器からの検出信号を前記走査信号に同期させて画像化する走査像生成部と、
を含んでいてもよい。
【００１６】
このような透過電子顕微鏡によれば、走査像を生成することができる。
【００１７】
（５）本発明に係る透過電子顕微鏡像の観察方法は、
照射レンズを用いて、電子線源からの電子線を試料に照射する工程と、
第２対物レンズを用いて、前記試料を透過した電子線で前記試料の回折パターンを制限視野絞りが配置される面に結像する工程と、
投影レンズを用いて、前記第２対物レンズによって結像された前記試料の透過電子顕微鏡像を検出器の受光部に結像する工程と、
を含む。
【００１８】
このような透過電子顕微鏡像の観察方法によれば、透過電子顕微鏡像の観察時に、試料が受ける磁場の影響を低減することができる。
【００１９】
（６）本発明に係る透過電子顕微鏡像の観察方法において、
前記投影レンズを用いて前記試料の透過電子顕微鏡像を結像する工程では、前記投影レンズを用いて、前記第２面に結像される前記試料の透過電子顕微鏡像の向きを調整してもよい。
【００２０】
このような透過電子顕微鏡像の観察方法によれば、例えば、試料の向きと透過電子顕微鏡像の向きとを一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る透過電子顕微鏡の構成を説明するための図。
【図２】第１実施形態に係る透過電子顕微鏡の対物レンズおよび第２対物レンズを模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の第１処理の一例を示すフローチャート。
【図４】処理部が第１処理を行う場合（第１モード）の透過電子顕微鏡の動作を説明するための図。
【図５】第１実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の第１処理の第１変形例の一例を示すフローチャート。
【図６】処理部が第１処理の第１変形例の処理を行う場合の透過電子顕微鏡の動作を説明するための図。
【図７】第１実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の第１処理の第２変形例の一例を示すフローチャート。
【図８】処理部が第１処理の第２変形例の処理を行う場合の透過電子顕微鏡の動作を説明するための図。
【図９】制限視野絞りを用いて回折パターンの透過波を選択する手法を説明するための図。
【図１０】第１実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の第１処理の第３変形例の一例を示すフローチャート。
【図１１】処理部が第１処理の第３変形例の処理を行う場合の透過電子顕微鏡の動作を説明するための図。
【図１２】制限視野絞りを用いて回折パターンの回折波を選択する手法を説明するための図。
【図１３】第１実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の第２処理の一例を示すフローチャート。
【図１４】処理部が第２処理を行う場合（第２モード）の透過電子顕微鏡の動作を説明するための図。
【図１５】第２実施形態に係る透過電子顕微鏡の構成を説明するための図。
【図１６】第２実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の第１処理の一例を示すフローチャート。
【図１７】処理部が第１処理を行う場合（第１モード）の透過電子顕微鏡の動作を説明するための図。
【図１８】第２実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の第１処理の第１変形例の一例を示すフローチャート。
【図１９】処理部が第１処理の第１変形例の処理を行う場合の透過電子顕微鏡の動作を説明するための図。
【図２０】第２実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の第１処理の第２変形例の一例を示すフローチャート。
【図２１】処理部が第１処理の第２変形例の処理を行う場合の透過電子顕微鏡の動作を説明するための図。
【図２２】第２実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の第２処理の一例を示すフローチャート。
【図２３】処理部が第２処理を行う場合（第２モード）の透過電子顕微鏡の動作を説明するための図。
【図２４】第２実施形態の変形例に係る透過電子顕微鏡の構成を説明するための図。
【図２５】透過電子顕微鏡の制限視野絞りを模式的に示す平面図。
【図２６】制限視野電子線回折法を用いて試料の回折パターンを観察する際の従来の透過電子顕微鏡の動作の一例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
１．  第１実施形態
１．１．  透過電子顕微鏡の構成
まず、第１実施形態に係る透過電子顕微鏡の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る透過電子顕微鏡１００の構成を説明するための図である。
【００２４】
透過電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子線源２と、照射レンズ４と、対物レンズ６と、第２対物レンズ８と、投影レンズ１０と、検出器１２と、制限視野絞り１６と、処理部２０と、を含む。透過電子顕微鏡１００は、例えば、さらに、集束絞り１４と、鏡筒１８と、操作部３０と、表示部３２と、記憶部３４と、情報記憶媒体３６と、を含む。
【００２５】
透過電子顕微鏡１００では、電子線源２、照射レンズ４、集束絞り１４、対物レンズ６、第２対物レンズ８、制限視野絞り１６、投影レンズ１０、検出器１２が、透過電子顕微鏡１００の光軸Ａに沿ってこの順で鏡筒１８の内部に収容されている。ここで、透過電子顕微鏡１００の光軸Ａとは、各レンズ４，６，８，１０の中心を結ぶ仮想直線をいう。鏡筒１８の内部は、排気装置（図示せず）によって減圧排気されている。
【００２６】
電子線源２は、電子線Ｌを発生させる。電子線源２は、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線を放出する。電子線源２として、公知の電子銃を用いることができる。
【００２７】
照射レンズ４は、電子線源４で発生した電子線Ｌを試料Ｓに照射するためのレンズである。照射レンズ４は、例えば、複数のレンズ（図示せず）で構成されている。照射レンズ４は、試料Ｓに照射される電子線（入射電子線）の量（照射量）を調整することができる。照射レンズ４は、例えば、処理部２０の制御部２２によって制御される。
【００２８】
集束絞り（コンデンサー絞り）１４は、例えば、照射レンズ４と対物レンズ６との間に配置されている。集束絞り１４は、例えば、試料Ｓに照射される電子線Ｌの照射角（開き角）や照射量を調整することができる。
【００２９】
対物レンズ６は、照射レンズ４の後段に配置されている。対物レンズ６は、試料Ｓに磁場を印加して、レンズ作用を発生させることができる。これにより、対物レンズ６は、試料Ｓを透過した電子線Ｌで透過電子顕微鏡像を結像することができる。ここで、透過電子顕微鏡像とは、回折パターン（回折像）や実空間像などの透過電子顕微鏡法において得られる像をいう。なお、実空間像は、明視野像および暗視野像を含む。明視野像とは、試料を透過した電子（電子線）のうち、試料で散乱されずに透過した電子、および小さい角度で散乱した電子を検出して作られた像をいう。また、暗視野像とは、試料を透過した電子（電子線）のうち、試料で散乱・回折した電子線を検出して作った像をいう。対物レンズ６は、例えば、制御部２２によって制御される。
【００３０】
なお、図示はしないが、対物レンズ６の後焦点面には、対物絞りが配置されていてもよい。
【００３１】
第２対物レンズ８は、対物レンズ６の後段に配置されている。第２対物レンズ８は、試料Ｓを透過した電子線Ｌで透過電子顕微鏡像を結像することができる。第２対物レンズ８は、例えば、投影レンズ１０の物面に透過電子顕微鏡像を結像することができる。第２対物レンズ８は、制限視野絞り１６が配置される第１面１７に試料Ｓの回折パターンを結像する。第２対物レンズ８は、例えば、制御部２２によって制御される。
【００３２】
図２は、透過電子顕微鏡１００の対物レンズ６および第２対物レンズ８を模式的に示す断面図である。
【００３３】
対物レンズ６は、図２に示すように、コイル６ａと、ヨーク６ｂと、ポールピース６ｃと、を含んで構成されている。対物レンズ６は、コイル６ａを励磁することによって発生した磁束を、ヨーク６ｂを通じてポールピース６ｃから空間に漏洩させる。ポールピース６ｃの上極６ｃ−１と下極６ｃ−２との間には回転対称の強い磁場が発生し、電子線Ｌを集束させることができる。なお、ヨーク６ｂと、ポールピース６ｃとが、一体的に形成されていてもよい。
【００３４】
試料Ｓは、図２に示すように、ポールピース６ｃの上極６ｃ−１と下極６ｃ−２との間に配置される。そのため、対物レンズ６を動作させると、試料Ｓには、強い磁場が印加される。試料Ｓは、例えば、試料ステージ（図示せず）によってポールピース６ｃの上極６ｃ−１と下極６ｃ−２との間に保持される。試料ステージは、試料Ｓを水平方向（電子線Ｌに対して直交する方向）や垂直方向（電子線Ｌに沿う方向）に移動させ、また、試料Ｓを傾斜させることができる。
【００３５】
第２対物レンズ８は、図２に示すように、コイル８ａと、ヨーク８ｂと、を含んで構成されている。すなわち、第２対物レンズ８は、磁場を強めるためのポールピースを有していない。第２対物レンズ８は、対物レンズ６のヨーク６ｂと切り離されており、対物レンズ６とは独立して動作するレンズである。第２対物レンズ８は、例えば、対物レンズ６に対して、数十ｍｍ離れた位置に配置されている。第２対物レンズ８は、磁場を強めるためのポールピースを有さず、また、対物レンズ６と独立して試料Ｓから離れた位置に配置されている。そのため、第２対物レンズ８を動作させたときに試料Ｓが受ける磁場の影響は、対物レンズ６を動作させたときに試料Ｓが受ける磁場の影響よりも、極めて小さい。
【００３６】
制限視野絞り１６は、図１に示すように、第２対物レンズ８と投影レンズ１０との間に配置される。制限視野絞り１６は、第２対物レンズ８と投影レンズ１０との間であって、光軸Ａと直交する第１面１７に配置（挿入）される。制限視野絞り１６は、鏡筒１８の外から、絞りの孔径の選択や位置の調整を行うことができる可動絞りである。制限視野絞り１６の孔径や位置の制御は、例えば、処理部２０が行ってもよい。この場合、透過電子顕微鏡１００は、例えば、制限視野絞り１６を移動させるための駆動部（図示しない）を有していてもよい。処理部２０は、この駆動部に制御信号を出力し、駆動部は、この制御信号に基づいて、制限視野絞り１６を移動させてもよい。
【００３７】
制限視野絞り１６は、試料Ｓを透過した電子線Ｌの通過を制限することができる。制限視野絞り１６は、例えば、制限視野回折を行う際、回折パターンを得る試料Ｓの領域を選択することができる。また、制限視野絞り１６は、後述するように、例えば、第２対物レンズ８が第１面１７上に生成した試料Ｓの回折パターンから、透過波や回折波を選択するための絞りとして用いることができる。
【００３８】
投影レンズ１０は、第２対物レンズ８の後段に配置されている。投影レンズ１０は、対物レンズ６または第２対物レンズ８で結像された透過電子顕微鏡像を検出器１２の受光部１３に結像することができる。投影レンズ１０は、例えば、対物レンズ６または第２対物レンズ８で結像された透過電子顕微鏡像を拡大して、受光部１３に結像することができる。また、投影レンズ１０は、透過電子顕微鏡像の向き（回転）を調整する機能を有していてもよい。これにより、例えば、回折パターンの向きと実空間像の向きとを一致させることができる。投影レンズ１０は、例えば、複数のレンズで構成されている。投影レンズ１０は、制御部２２によって制御される。
【００３９】
検出器１２は、電子線Ｌを検出するための受光部１３を有している。検出器１２は、例えば、２次元的に配置されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）で形成された受光部１３を有するＣＣＤカメラである。受光部１３は、投影レンズ１０の結像面（第２面）に配置されている。検出器１２は、受光部１３に結像された透過電子顕微鏡像を検出して、この透過電子顕微鏡像の情報を、処理部２０に出力する。処理部２０は、この情報に基づいて透過電子顕微鏡像を生成し、生成した透過電子顕微鏡像を表示部３２に表示させることができる。
【００４０】
操作部３０は、ユーザーが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を処理部２０に出力する。操作部３０の機能は、キーボード、マウス、タッチパネル型ディスプレイなどのハードウェアにより実現することができる。
【００４１】
表示部３２は、処理部２０によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部３２は、例えば、処理部２０により生成された透過電子顕微鏡像を表示する。
【００４２】
記憶部３４は、処理部２０のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどにより実現できる。情報記憶媒体３６（コンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、或いはメモリ（ＲＯＭ）などにより実現できる。処理部２０は、情報記憶媒体３６に格納されるプログラムに基づいて本実施形態の種々の処理を行う。情報記憶媒体３６には、処理部２０の各部としてコンピューターを機能させるためのプログラムを記憶することができる。また、情報記憶媒体３６には、透過電子顕微鏡１００を構成する各レンズ４，６，８，１０のレンズ条件を設定するためのデータを記憶することができる。
【００４３】
処理部２０は、例えば、照射レンズ４、対物レンズ６、第２対物レンズ８、および投影レンズ１０を制御する処理や、表示部３２に透過電子顕微鏡像を表示させる処理等を行う。また、処理部２０は、制限視野絞り１６の孔径や位置を制御する処理を行ってもよい。
【００４４】
処理部２０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。処理部２０は、制御部２２を含む。
【００４５】
制御部２２は、例えば、照射レンズ４、対物レンズ６、第２対物レンズ８、および投影レンズ１０を制御する処理を行うことができる。処理部２０（制御部２２）は、動作モードとして、第１処理を行う第１モードと、第２処理を行う第２モードと、を有している。
【００４６】
第１処理は、試料Ｓに電子線Ｌが照射されるように照射レンズ４を制御し、試料Ｓの回折パターンが制限視野絞り１６が配置される第１面１７に結像されるように第２対物レンズ８を制御し、第２対物レンズ８で結像された試料Ｓの透過電子顕微鏡像が検出器１２の受光部１３に結像されるように投影レンズ１０を制御する処理を含む。また、制御部２２は、第１処理において、投影レンズ１０を制御して、検出器１２の受光部１３に結像される透過電子顕微鏡像の向き（回転）を調整する処理を行うことができる。すなわち、第１処理を行う第１モードでは、対物レンズ６を動作させることなく、試料Ｓの透過電子顕微鏡像を得ることができる。そのため、観察時に、試料Ｓが受ける磁場の影響を低減することができる。したがって、第１モードは、例えば、磁性体などの、磁場の影響を受けやすい試料を観察する場合に有効である。
【００４７】
また、第２処理は、試料Ｓに電子線Ｌが照射されるように照射レンズ４を制御し、試料Ｓの透過電子顕微鏡像が結像されるように対物レンズ６を制御し、対物レンズ６で結像された試料Ｓの透過電子顕微鏡像が検出器１２の受光部１３に結像されるように投影レンズ１０を制御する処理を含む。すなわち、第２処理を行う第２モードでは、対物レンズ６を動作させて、試料Ｓの透過電子顕微鏡像を得ることができる。
【００４８】
透過電子顕微鏡１００では、例えば、試料Ｓが磁場の影響を受けやすいか否かなど、試料Ｓに応じて、所望の動作モード（第１モードまたは第２モード）を選択することができる。例えば、ユーザーは、操作部３０を操作することによって、動作モードを選択することができる。
【００４９】
１．２．  透過電子顕微鏡の処理
次に、第１実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の処理について説明する。まず、透過電子顕微鏡１００の処理部２０の第１処理およびその変形例について説明し、次に第２処理について説明する。
【００５０】
１．２．１．  第１処理
まず、第１処理について説明する。図３は、透過電子顕微鏡１００の処理部２０の第１処理の一例を示すフローチャートである。図４は、処理部２０が第１処理を行う場合（第１モード）の透過電子顕微鏡１００の動作を説明するための図である。
【００５１】
まず、制御部２２は、試料Ｓに電子線Ｌが照射されるように照射レンズ４を制御する処理を行う（ステップＳ１００）。具体的には、制御部２２は、照射レンズ４に所定量の励磁電流を供給し、照射レンズ４を動作させる。これにより、図４に示すように、照射レンズ４に磁場Ｍが発生し、この磁場Ｍによって電子線Ｌを集束させることができる。この照射レンズ４の動作によって、試料Ｓに照射される電子線Ｌの量を調整し、試料Ｓに電子線Ｌを照射することができる。なお、照射レンズ４に加えて、さらに、集束絞り１４を用いて電子線Ｌの照射量や開き角を調整してもよい。制御部２２は、例えば、情報記憶媒体３６に記憶された照射レンズ４のレンズ条件を設定するためのデータに基づいて、照射レンズ４を制御する処理を行う。
【００５２】
次に、制御部２２は、試料Ｓの回折パターンが制限視野絞り１６が配置される第１面１７に結像されるように第２対物レンズ８を制御する処理を行う（ステップＳ１０２）。具体的には、制御部２２は、第２対物レンズ８（コイル８ａ）に所定量の励磁電流を供給し、第２対物レンズ８を動作させる（磁場Ｍを発生させて電子線Ｌを集束させる）。これにより、図４に示すように、試料Ｓを透過した電子線Ｌで試料Ｓの回折パターンＤを第１面１７に結像することができる。制御部２２は、例えば、情報記憶媒体３６に記憶された第２対物レンズ８のレンズ条件を設定するためのデータに基づいて、第２対物レンズ８を制御する処理を行う。
【００５３】
次に、制御部２２は、試料Ｓの回折パターンＤが検出器１２の受光部１３に結像されるように、投影レンズ１０を制御する処理を行う（ステップＳ１０４）。具体的には、制御部２２は、投影レンズ１０に所定量の励磁電流を供給し、投影レンズ１０を動作させる（磁場Ｍを発生させて電子線Ｌを集束させる）。
【００５４】
図４の例では、制御部２２は、第１面１７に結像された試料Ｓの回折パターンＤが受光部１３に結像されるように投影レンズ１０を制御している。すなわち、制御部２２は、投影レンズ１０の物面が第１面１７に設定されるように投影レンズ１０を制御している。また、制御部２２は、例えば、回折パターンＤが受光部１３に所望の大きさ（所望のカメラ長に相当する大きさ）で結像されるように、試料Ｓの構成元素や傾斜（光軸Ａに対する試料Ｓの傾斜角度）の程度に応じて投影レンズ１０を制御することができる。さらに、制御部２２は、例えば、投影レンズ１０によって、受光部１３に結像される試料Ｓの回折パターンＤの向き（回転）を調整する処理を行うことができる。これにより、例えば、試料Ｓの向き（実空間像の向き）と、試料Ｓの回折パターンＤの向きとを一致させることができる。
【００５５】
制御部２２は、例えば、情報記憶媒体３６に記憶された投影レンズ１０のレンズ条件を設定するためのデータに基づいて、投影レンズ１０を制御する処理を行う。
【００５６】
次に、処理部２０は、表示部３２に試料Ｓの回折パターンＤを表示させる処理を行う（ステップＳ１０６）。試料Ｓの回折パターンＤの情報は、検出器１２から出力されて、処理部２０に入力される。処理部２０は、この試料Ｓの回折パターンＤの情報に基づいて、試料Ｓの回折パターンＤを表示部３２に表示させる処理を行う。そして、処理部２０は処理を終了する。
【００５７】
なお、上述の例では、制御部２２が、ステップＳ１００、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４の順で処理を行ったが、この順番は特に限定されず、例えば、制御部２２が、ステップＳ１００，ステップＳ１０２，ステップＳ１０４を同時に行ってもよい。
【００５８】
第１処理により、第２対物レンズ８および投影レンズ１０によって、回折パターンＤを結像することができる。すなわち、対物レンズ６を用いなくても、回折パターンＤを結像することができる。したがって、試料Ｓの回折パターンＤの観察時に、試料Ｓが受ける磁場の影響を低減することができる。
【００５９】
１．２．２．  第１処理の第１変形例
次に、第１処理の第１変形例について説明する。図５は、処理部２０の第１処理の第１変形例の一例を示すフローチャートである。図６は、処理部２０が第１処理の第１変形例の処理を行う場合の透過電子顕微鏡１００の動作を説明するための図である。なお、図５において、図３に示すステップ（Ｓ１００〜Ｓ１０６）と同様の処理を行うステップには同じ符号を付している。以下、上述した図３に示す第１実施形態と同様の処理については、その詳細な説明を省略する。
【００６０】
上述した図３に示す第１実施形態に係る第１処理では、処理部２０は、試料Ｓの回折パターンＤを取得するための処理を行った。これに対して、本変形例では、処理部２０は、実空間像を取得するための処理を行うことができる。
【００６１】
より具体的には、上述した図３に示す第１実施形態に係る第１処理では、処理部２０は、試料Ｓの回折パターンＤが検出器１２の受光部１３に結像されるように投影レンズ１０を制御した。これに対して、本変形例では、図５および図６に示すように、試料Ｓの実空間像Ｒが検出器１２の受光部１３に結像されるように投影レンズ１０を制御することができる。
【００６２】
まず、制御部２２は、上述したステップＳ１００、ステップＳ１０２の処理を行う。
【００６３】
次に、制御部２２は、試料Ｓの実空間像Ｒが検出器１２の受光部１３に結像されるように投影レンズ１０を制御する（ステップＳ１１４）。
【００６４】
ここで、第２対物レンズ８は、図６に示すように、第１面１７に回折パターンＤを結像し、第１面１７とは異なる面に実空間像Ｒを結像する。制御部２２は、投影レンズ１０の物面が第２対物レンズ８で結像された実空間像Ｒが得られる面になるように、投影レンズ１０を制御する処理を行う。これにより、投影レンズ１０は、試料Ｓの実空間像Ｒを受光部１３に結像することができる。
【００６５】
そして、処理部２０は、例えば、検出器１２で検出された試料Ｓの実空間像Ｒを、表示部３２に表示させる処理を行う（ステップＳ１１６）。そして、処理部２０は処理を終了する。
【００６６】
第１変形例に係る処理により、第２対物レンズ８および投影レンズ１０によって、実空間像Ｒを結像することができる。したがって、実空間像Ｒの観察時に、試料Ｓが受ける磁場の影響を低減することができる。
【００６７】
１．２．３．  第１処理の第２変形例
次に、第１処理の第２変形例について説明する。図７は、処理部２０の第１処理の第２変形例の一例を示すフローチャートである。図８は、処理部２０が第１処理の第２変形例の処理を行う場合の透過電子顕微鏡１００の動作を説明するための図である。なお、図７において、図３に示すステップ（Ｓ１００〜Ｓ１０６）と同様の処理を行うステップには同じ符号を付している。以下、上述した第１実施形態、および第１変形例と同様の処理については、その詳細な説明を省略する。
【００６８】
上述した図３に示す第１実施形態に係る第１処理では、処理部２０は、試料Ｓの回折パターンＤを取得するための処理を行った。これに対して、本変形例では、処理部２０は、明視野像ＢＩを取得するための処理を行うことができる。
【００６９】
まず、処理部２０は、上述したステップＳ１００，Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６を行い、試料Ｓの回折パターンＤを表示部３２に表示させる。
【００７０】
次に、処理部２０は、回折パターンＤの透過波が選択されるように制限視野絞り１６の位置を調整する処理を行う（ステップＳ１２０）。
【００７１】
図９は、制限視野絞り１６を用いて回折パターンＤの透過波ＴＷを選択する手法を説明するための図である。図９は、制限視野絞り１６を、光軸Ａ方向からみた平面図である。
【００７２】
まず、処理部２０は、制限視野絞り１６を移動させるための駆動部（図示せず）を駆動させて、制限視野絞り１６を第１面１７に挿入（配置）する。この時、表示部３２には、回折パターンＤとともに制限視野絞り１６が表示される。次に、処理部２０は、例えば、表示部３２に表示された画像から、制限視野絞り１６の貫通孔１６ａの位置と、透過波ＴＷの位置とを特定し、貫通孔１６ａと透過波ＴＷとの間の位置関係の情報を生成する。そして、処理部２０は、この位置関係の情報を駆動部に出力する。駆動部は、この位置関係の情報に基づいて、透過波ＴＷが制限視野絞り１６の貫通孔１６ａを通過するように（透過波ＴＷの位置と貫通孔１６ａの位置とを一致させるように）制限視野絞り１６の位置を移動させる。これにより、図９に示すように、透過波ＴＷ（のみ）が制限視野絞り１６の貫通孔１６ａを通過することができる。すなわち、透過波ＴＷを選択することができる。この手法により、処理部２０は、透過波ＴＷを選択するための処理を行うことができる。透過波ＴＷを選択することにより、図８に示すように、試料Ｓの明視野像ＢＩが結像される。
【００７３】
なお、ここでは、処理部２０が透過波ＴＷを選択する処理を行ったが、例えば、ユーザーが表示部３２に表示された回折パターンＤおよび制限視野絞り１６をみながら、透過波ＴＷが制限視野絞り１６の貫通孔１６ａを通過するように制限視野絞り１６の位置を手動で調整してもよい。
【００７４】
次に、制御部２２は、試料Ｓの明視野像ＢＩが検出器１２の受光部１３に結像するように投影レンズ１０を制御する処理を行う（ステップＳ１２２）。これにより、検出器１２は、明視野像ＢＩを検出することができる。
【００７５】
次に、処理部２０は、例えば、検出器１２で検出された試料Ｓの明視野像ＢＩを、表示部３２に表示させる処理を行う（ステップＳ１２４）。そして、処理部２０は処理を終了する。
【００７６】
第２変形例に係る処理により、第２対物レンズ８および投影レンズ１０によって、明視野像ＢＩを結像することができる。したがって、明視野像ＢＩの観察時に、試料Ｓが受ける磁場の影響を低減することができる。
【００７７】
１．２．４．  第１処理の第３変形例
次に、第１処理の第３変形例について説明する。図１０は、処理部２０の第１処理の第３変形例の一例を示すフローチャートである。図１１は、処理部２０が第１処理の第３変形例の処理を行う場合の透過電子顕微鏡１００の動作を説明するための図である。なお、図１０において、図３に示すステップ（Ｓ１００〜Ｓ１０６）と同様の処理を行うステップには同じ符号を付している。以下、上述した第１実施形態、および第１，第２変形例と同様の処理については、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
上述した図３に示す第１実施形態に係る第１処理では、処理部２０は、試料Ｓの回折パターンＤを取得するための処理を行った。これに対して、本変形例では、処理部２０は、暗視野像ＤＩを取得するための処理を行うことができる。
【００７９】
まず、処理部２０は、上述したステップＳ１００，Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６を行い、試料Ｓの回折パターンＤを表示部３２に表示させる。
【００８０】
次に、処理部２０は、回折パターンＤの回折波が選択されるように制限視野絞り１６の位置を調整する処理を行う（ステップＳ１３０）。
【００８１】
図１２は、制限視野絞り１６を用いて回折パターンＤの回折波ＤＷを選択する手法を説明するための図である。図１２は、制限視野絞り１６を、光軸Ａ方向からみた平面図である。
【００８２】
まず、処理部２０は、制限視野絞り１６の駆動部（図示せず）を駆動させて、制限視野絞り１６を第１面１７に挿入（配置）する。この時、表示部３２には、回折パターンＤとともに制限視野絞り１６が表示される。次に、処理部２０は、例えば、表示部３２に表示された画像から、制限視野絞り１６の貫通孔１６ａの位置と、所定の回折波ＤＷの位置とを特定し、貫通孔１６ａとこの回折波ＤＷとの間の位置関係の情報を生成する。そして、処理部２０は、この位置関係の情報を駆動部に出力する。駆動部は、この位置関係の情報に基づいて、回折波ＤＷが制限視野絞り１６の貫通孔１６ａを通過するように（回折波ＤＷの位置と貫通孔１６ａの位置とを一致させるように）制限視野絞り１６の位置を移動させる。これにより、図１１に示すように、所定の回折波ＤＷ（のみ）が制限視野絞り１６の貫通孔１６ａを通過することができる。すなわち、回折波ＤＷを選択することができる。この手法により、処理部２０は、所定の回折波ＤＷを選択するための処理を行うことができる。所定の回折波ＤＷを選択することにより、図１１に示すように、試料Ｓの暗視野像ＤＩが結像される。なお、選択される回折波ＤＷの情報は、例えば、予め記憶部３４に記憶されていてもよい。
【００８３】
なお、ここでは、処理部２０が回折波ＤＷを選択する処理を行ったが、例えば、ユーザーが表示部３２に表示された回折パターンＤおよび制限視野絞り１６をみながら、回折波ＤＷが制限視野絞り１６の貫通孔１６ａを通過するように制限視野絞り１６の位置を手動で調整してもよい。
【００８４】
次に、制御部２２は、試料Ｓの暗視野像ＤＩが検出器１２の受光部１３に結像するように投影レンズ１０を制御する処理を行う（ステップＳ１３２）。これにより、検出器１２は、暗視野像ＤＩを検出することができる。
【００８５】
次に、処理部２０は、例えば、検出器１２で検出された試料Ｓの暗視野像ＤＩを、表示部３２に表示する処理を行う（ステップＳ１３４）。そして、処理部２０は処理を終了する。
【００８６】
第３変形例に係る処理により、第２対物レンズ８および投影レンズ１０によって、暗視野像ＤＩを結像することができる。したがって、暗視野像ＤＩの観察時に、試料Ｓが受ける磁場の影響を低減することができる。
【００８７】
１．２．５．  第２処理
次に、第２処理について説明する。図１３は、第１実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部２０の第２処理の一例を示すフローチャートである。図１４は、処理部２０が第２処理を行う場合（第２モード）の透過電子顕微鏡１００の動作を説明するための図である。なお、図１３において、図３に示すステップ（Ｓ１００〜Ｓ１０６）と同様の処理を行うステップには同じ符号を付している。以下、上述した図３に示す第１処理と同様の処理については、その詳細な説明を省略する。
【００８８】
まず、制御部２２は、試料Ｓに電子線Ｌが照射されるように照射レンズ４を制御する処理を行う（ステップＳ１００）。
【００８９】
次に、制御部２２は、試料Ｓの回折パターンＤが結像されるように対物レンズ６を制御する処理を行う（ステップＳ１４０）。具体的には、制御部２２は、対物レンズ６（コイル６ａ）に所定量の励磁電流を供給し、対物レンズ６を動作させる。これにより、図１４に示すように、例えば、投影レンズ１０の物面に、試料Ｓの回折パターンＤを結像することができる。対物レンズ６が動作することにより、試料Ｓには、磁場Ｍが印加される。
【００９０】
次に、制御部２２は、試料Ｓの回折パターンＤが検出器１２の受光部１３に結像するように、投影レンズ１０を制御する（ステップＳ１４２）。
【００９１】
次に、処理部２０は、例えば、検出器１２で検出された試料Ｓの回折パターンＤを、表示部３２に表示させる処理を行う（ステップＳ１４４）。そして、処理部２０は処理を終了する。
【００９２】
ここで、制限視野絞り１６によって試料Ｓの領域を選択することで、この領域の回折パターンＤを観察することができる。具体的には、処理部２０は、駆動部（図示せず）を制御して、試料Ｓの所定の領域が選択されるように、制限視野絞り１６の位置を調整する。これにより、試料Ｓの所定の領域の回折パターンＤを得ることができる（制限視野電子線回折法）。また、回折パターンＤを得た状態から、制御部２２が、対物レンズ６の条件を固定し、投影レンズ１０の物面が実空間像が結像される面に設定されるように投影連ｚう１０を制御する処理を行うことで、この領域の実空間像を得ることができる。このように、制限視野電子線回折法を用いることで、回折パターンＤと実空間像とを対応づけたデータを取得することができる。
【００９３】
第２処理により、対物レンズ６および投影レンズ１０によって、試料Ｓの回折パターンＤや実空間像等の透過電子顕微鏡像を結像することができる。
【００９４】
本実施形態に係る透過電子顕微鏡１００および本実施形態に係る透過電子顕微鏡像の観察方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００９５】
本実施形態に係る透過電子顕微鏡１００によれば、上述したように、処理部２０（制御部２２）が第１処理を行うことにより、第２対物レンズ８および投影レンズ１０によって、試料Ｓの透過電子顕微鏡像（回折パターンＤ、実空間像Ｒ、明視野像ＢＩ、暗視野像ＤＩ）を結像することができる。すなわち、対物レンズ６を用いなくても、透過電子顕微鏡像を結像することができる。そのため、透過電子顕微鏡像の観察時に、対物レンズ６を用いた場合と比べて、試料Ｓが受ける磁場の影響を低減することができる。したがって、例えば、磁場の影響を受けやすい試料の透過電子顕微鏡像を、当該試料の内部の状態を変化させることなく、観察することができる。
【００９６】
また、本実施形態に係る透過電子顕微鏡１００では、処理部２０（制御部２２）が、動作モードとして、上述した第１処理を行う第１モードと、上述した第２処理を行う第２モードとを有することができる。これにより、処理部２０は、例えば、磁場の影響を受けやすい試料Ｓを観察する場合には、第１モードで動作し、磁場の影響を受けにくい試料Ｓを観察する場合には、第２モードで動作することができる。したがって、透過電子顕微鏡１００によれば、試料が磁場の影響を受けやすいか否かなど、観察対象となる試料に応じて、動作モードを選択して動作させることができる。
【００９７】
また、本実施形態に係る透過電子顕微鏡１００では、制御部２２が、投影レンズ１０によって、受光部１３に結像される試料Ｓの回折パターンＤの向き（回転）や実空間像Ｒの向きを調整する処理を行うことができる。これにより、例えば、試料Ｓの向きと透過電子顕微鏡像の向き（回折パターンＤの向きや実空間像Ｒの向き）を一致させることができる。さらに、例えば、回折パターンＤの向きと、実空間像Ｒの向きを一致させることができる。
【００９８】
また、本実施形態に係る透過電子顕微鏡像の観察方法によれば、第２対物レンズ８および投影レンズ１０によって、試料Ｓの透過電子顕微鏡像（回折パターンＤ、実空間像Ｒ、明視野像ＢＩ、暗視野像ＤＩ）を結像することができる。すなわち、対物レンズ６を用いなくても、透過電子顕微鏡像を結像することができる。したがって、透過電子顕微鏡像の観察時に、試料Ｓが受ける磁場の影響を低減することができる。
【００９９】
２．  第２実施形態
２．１．  透過電子顕微鏡の構成
次に、第２実施形態に係る透過電子顕微鏡の構成について説明する。図１５は、第２実施形態に係る透過電子顕微鏡２００の構成を説明するための図である。以下、透過電子顕微鏡２００において、上述した透過電子顕微鏡１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１００】
透過電子顕微鏡２００は、図１５に示すように、上述した図１に示す透過電子顕微鏡１００の構成部材に加えて、さらに、走査コイル２１０と、走査信号発生部２２０と、走査像生成部２３０と、を含んで構成されている。透過電子顕微鏡２００は、走査型の透過電子顕微鏡である。
【０１０１】
走査信号発生部２２０および走査像生成部２３０は、図示の例では、処理部２０に含まれている。なお、走査信号発生部２２０および走査像生成部２３０は、処理部２０に含まれず、処理部２０とは別に設けられていてもよい。
【０１０２】
走査コイル２１０は、照射レンズ４の後段に配置されている。走査コイル２１０は、照射レンズ４と対物レンズ６との間に配置されている。走査コイル２１０は、照射レンズ４から射出された電子線Ｌで試料Ｓ上を走査する。走査コイル２１０は、走査信号発生部２２０で生成された走査信号に基づいて、電子線Ｌを走査する。
【０１０３】
走査信号発生部２１０は、走査信号を生成する（発生させる）処理を行う。走査信号は、試料Ｓ上の位置情報に対応する。走査信号発生部２１０は、走査信号を走査コイル２１０に入力する処理を行う。
【０１０４】
走査像生成部２３０は、検出器１２からの検出信号（電子線Ｌの強度信号）を、走査信号に同期させて画像化する処理を行う。これにより、走査像が生成される。ここで、走査像とは、検出信号と、走査信号とを同期させて得られた、試料位置に対応した信号量（電子線の強度）の分布を示す像である。なお、走査像は、透過電子顕微鏡で得られる像であり、透過電子顕微鏡像に含まれる。走査像生成部２３０は、表示部３２に走査像を表示させる処理を行う。
【０１０５】
２．２．  透過電子顕微鏡の処理
次に、第２実施形態に係る透過電子顕微鏡の処理部の処理について説明する。まず、透過電子顕微鏡２００の処理部２０の第１処理およびその変形例について説明し、次に第２処理について説明する。
【０１０６】
２．２．１．  第１処理
まず、第１処理について説明する。図１６は、第２実施形態に係る透過電子顕微鏡２００の処理部２０の第１処理の一例を示すフローチャートである。図１７は、処理部２０が第１処理を行う場合（第１モード）の透過電子顕微鏡２００の動作を説明するための図である。なお、図１６において、図３に示すステップ（Ｓ１００〜Ｓ１０６）と同様の処理を行うステップには同じ符号を付している。以下、上述した図３に示す第１実施形態と同様の処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１０７】
まず、制御部２２は、試料Ｓに電子線Ｌが照射されるように照射レンズ４を制御する処理を行う（ステップＳ１００）。具体的には、制御部２２は、電子線Ｌを細く絞った電子線プローブが試料Ｓ上に生成されるように、照射レンズ４を制御する処理を行う。
【０１０８】
次に、制御部２２は、試料Ｓの回折パターンＤが制限視野絞り１６が配置される第１面１７に結像されるように第２対物レンズ８を制御する処理を行う（ステップＳ１０２）。これにより、図１７に示すように、試料Ｓを透過した電子線Ｌで試料Ｓの回折パターンＤを第１面１７に結像することができる。
【０１０９】
次に、制御部２２は、試料Ｓの回折パターンＤが検出器１２の受光部１３に結像されるように、投影レンズ１０を制御する処理を行う（ステップＳ１０４）。制御部２２は、投影レンズ１０の物面が第１面１７に設定されるように投影レンズ１０を制御する処理を行う。
【０１１０】
次に、走査信号発生部２２０は、走査信号を生成して、電子線プローブ（電子線Ｌ）で試料Ｓ上を走査するように走査コイル２１０を制御する処理を行う（ステップＳ２００）。具体的には、走査信号発生部２２０は、試料Ｓ上の位置に対応する走査信号を生成し、走査コイル２１０に入力する。走査コイル２１０は、この走査信号に基づいて、電子プローブ（電子線Ｌ）を試料Ｓ上で走査する。
【０１１１】
次に、走査像生成部２３０は、試料Ｓの走査像を生成する処理を行う（ステップＳ２０２）。
【０１１２】
走査像生成部２３０には、検出器１２から電子線の強度情報を含む検出信号が入力される。また、走査像生成部２３０には、走査信号生成部２２０から走査信号が入力される。走査像生成部２３０は、検出信号と、走査信号とを同期させて、試料位置に対応した信号量（電子線の強度）の分布、すなわち、試料Ｓの走査像を生成する処理を行う。
【０１１３】
次に、走査画生成部２３０は、生成した試料Ｓの走査像を、表示部３２に表示させる処理を行う（ステップＳ２０４）。そして、処理部２０は処理を終了する。
【０１１４】
なお、上述の例では、処理部２０が、ステップＳ１００、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４、ステップＳ２００、ステップＳ２０２、ステップ２０４の順で処理を行ったが、この順番は特に限定されず、例えば、これらのステップを同時に行ってもよい。
【０１１５】
第１処理により、第２対物レンズ８および投影レンズ１０によって、回折パターンＤを結像することができる。すなわち、対物レンズ６を用いなくても、回折パターンＤを結像することができる。したがって、試料Ｓの回折パターンＤおよび走査像の観察時に、試料Ｓが受ける磁場の影響を低減することができる。
【０１１６】
２．２．２．  第１処理の第１変形例
次に、第１処理の第１変形例について説明する。図１８は、処理部２０の第１処理の第１変形例の一例を示すフローチャートである。図１９は、処理部２０が第１処理の第１変形例の処理を行う場合の透過電子顕微鏡１００の動作を説明するための図である。なお、図１８において、図１６に示すステップ（Ｓ１００〜Ｓ１０４、Ｓ２００〜Ｓ２０４）と同様の処理を行うステップには同じ符号を付している。以下、上述した図１６に示す第２実施形態と同様の処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１１７】
上述した図１６に示す第２実施形態に係る第１処理では、処理部２０は、試料Ｓの回折パターンＤを取得するための処理を行った。これに対して、本変形例では、処理部２０は、明視野像ＢＩ（走査像）を取得するための処理を行うことができる。
【０１１８】
まず、処理部２０は、上述したステップＳ１００，Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ２００，Ｓ２０２，Ｓ２０４を行い、試料Ｓの走査像を表示部３２に表示させる。
【０１１９】
次に、処理部２０は、回折パターンＤの透過波が選択されるように制限視野絞り１６の位置を調整する処理を行う（ステップＳ２１０）。処理部２０は、上述した図７に示すステップＳ１２０の処理と同様の処理を行って、透過波が選択されるように制限視野絞り１６の位置を調整する処理を行う。
【０１２０】
次に、走査信号発生部２２０は、走査信号を生成して、電子線プローブ（電子線Ｌ）で試料Ｓ上を走査するように走査コイル２１０を制御する処理を行う（ステップＳ２１２）。
【０１２１】
次に、走査像生成部２３０は、試料Ｓの明視野像ＢＩ（走査像）を生成する処理を行う（ステップＳ２１４）。
【０１２２】
走査像生成部２３０には、検出器１２から電子線の強度情報を含む検出信号が入力される。また、走査像生成部２３０には、走査信号生成部２２０から走査信号が入力される。走査像生成部２３０は、この検出信号と、走査信号とを同期させて、試料位置に対応した信号量（電子線の強度）の分布、すなわち、試料Ｓの走査像を生成する処理を行う。ここでは、試料Ｓの走査像は、試料Ｓの明視野像ＢＩに相当する。
【０１２３】
次に、走査画生成部２３０は、生成した試料Ｓの明視野像ＢＩ（走査像）を、表示部３２に表示させる処理を行う（ステップＳ２１６）。そして、処理部２０は処理を終了する。
【０１２４】
第１変形例に係る処理により、第２対物レンズ８および投影レンズ１０によって、明視野像ＢＩ（走査像）を結像することができる。したがって、試料Ｓの明視野像ＢＩ（走査像）の観察時に、試料Ｓが受ける磁場の影響を低減することができる。
【０１２５】
２．２．３．  第１処理の第２変形例
次に、第１処理の第２変形例について説明する。図２０は、処理部２０の第１処理の第２変形例の一例を示すフローチャートである。図２１は、処理部２０が第１処理の第２変形例の処理を行う場合の透過電子顕微鏡１００の動作を説明するための図である。なお、図２０において、図１６に示すステップ（Ｓ１００〜Ｓ１０４、Ｓ２００〜Ｓ２０４）と同様の処理を行うステップには同じ符号を付している。以下、上述した図１６に示す第２実施形態と同様の処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１２６】
上述した図１６に示す第２実施形態に係る第１処理では、処理部２０は、試料Ｓの回折パターンＤを取得するための処理を行った。これに対して、本変形例では、処理部２０は、暗視野像ＤＩ（走査像）を取得するための処理を行うことができる。
【０１２７】
まず、処理部２０は、上述したステップＳ１００，Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ２００，Ｓ２０２，Ｓ２０４を行い、試料Ｓの走査像を表示部３２に表示させる。
【０１２８】
次に、処理部２０は、回折パターンＤの所定の回折波が選択されるように制限視野絞り１６の位置を調整する処理を行う（ステップＳ２２０）。処理部２０は、上述した図１０に示すステップＳ１３０の処理と同様の処理を行って、所定の回折波が選択されるように制限視野絞り１６の位置を調整する処理を行う。
【０１２９】
次に、走査信号発生部２２０は、走査信号を生成して、電子線プローブ（電子線Ｌ）で試料Ｓ上を走査するように走査コイル２１０を制御する処理を行う（ステップＳ２２２）。
【０１３０】
次に、走査像生成部２３０は、試料Ｓの暗視野像ＤＩ（走査像）を生成する処理を行う（ステップＳ２２４）。
【０１３１】
走査像生成部２３０には、検出器１２から電子線の強度情報を含む検出信号が入力される。また、走査像生成部２３０には、走査信号生成部２２０から走査信号が入力される。走査像生成部２３０は、この検出信号と、走査信号とを同期させて、試料位置に対応した信号量（電子線の強度）の分布、すなわち、試料Ｓの走査像を生成する。ここでは、試料Ｓの走査像は、試料Ｓの暗視野像ＤＩに相当する。
【０１３２】
次に、走査画生成部２３０は、生成した試料Ｓの暗視野像ＤＩ（走査像）を、表示部３２に表示させる処理を行う（ステップＳ２２６）。そして、処理部２０は処理を終了する。
【０１３３】
第２変形例に係る処理により、第２対物レンズ８および投影レンズ１０によって、暗視野像ＤＩ（走査像）を結像することができる。したがって、試料Ｓの暗視野像ＤＩ（走査像）の観察時に、試料Ｓが受ける磁場の影響を低減することができる。
【０１３４】
２．２．４．  第２処理
次に、第２処理について説明する。図２２は、第２実施形態に係る処理部２０の第２処理の一例を示すフローチャートである。図２３は、処理部２０が第２処理を行う場合（第２モード）の透過電子顕微鏡２００の動作を説明するための図である。なお、図２２において、図１６に示すステップ（Ｓ１００〜Ｓ１０６，Ｓ２００〜Ｓ２０４）と同様の処理を行うステップには同じ符号を付している。以下、上述した図１６に示す第１処理と同様の処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１３５】
まず、制御部２２は、試料Ｓに電子線Ｌが照射されるように照射レンズ４を制御する処理を行う（ステップＳ１００）。
【０１３６】
次に、制御部２２は、試料Ｓの回折パターンＤが生成されるように対物レンズ６を制御する処理を行う（ステップＳ２３０）。具体的には、制御部２２は、対物レンズ６（コイル６ａ）に所定量の励磁電流を供給し、対物レンズ６を動作させる。これにより、図２３に示すように、電子線Ｌを試料Ｓ上に集束させることができる。対物レンズ６によって、試料Ｓを透過した電子線Ｌで、試料Ｓの回折パターンＤを結像させることができる。
【０１３７】
次に、制御部２２は、対物レンズ６によって結像された試料Ｓの回折パターンＤが検出器１２の受光部１３に結像するように、投影レンズ１０を制御する処理を行う（ステップＳ２３２）。
【０１３８】
次に、処理部２０は、上述したステップＳ２００、Ｓ２０２、Ｓ２０４の処理を行う。これにより、表示部３２に試料Ｓの回折パターンＤが表示される。そして、処理部２０は処理を終了する。
【０１３９】
なお、回折パターンＤを得た状態から、制御部２２が、対物レンズ６の条件を固定し、投影レンズ１０の物面が実空間像が結像される面となるように投影レンズ１０を制御する処理を行うことで、この領域の実空間像を得ることができる。
【０１４０】
第２処理により、対物レンズ６および投影レンズ１０によって、試料Ｓの回折パターンＤや実空間像等の透過電子顕微鏡像を結像することができる。
【０１４１】
本実施形態に係る透過電子顕微鏡２００は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１４２】
本実施形態に係る透過電子顕微鏡２００によれば、走査コイル２１０、走査信号発生部２２０、および走査像生成部２３０を含んで構成されているため、走査像を生成することができる。
【０１４３】
また、本実施形態に係る透過電子顕微鏡２００によれば、上述したように、処理部２０（制御部２２）が第１処理を行うことにより、第２対物レンズ８および投影レンズ１０によって、試料Ｓの透過電子顕微鏡像（走査像）を結像することができる。すなわち、対物レンズ６を用いなくても、透過電子顕微鏡像を結像することができる。そのため、透過電子顕微鏡像の観察時に、試料Ｓが受ける磁場の影響を低減することができる。したがって、例えば、磁場の影響を受けやすい試料の透過電子顕微鏡像を、当該試料の内部の状態を変化させることなく、観察することができる。
【０１４４】
さらに、本実施形態に係る透過電子顕微鏡２００では、処理部２０（制御部２２）が、動作モードとして、上述した第１処理を行う第１モードと、上述した第２処理を行う第２モードとを有することができる。これにより、処理部２０は、例えば、磁場の影響を受けやすい試料Ｓを観察する場合には、第１モードで動作し、磁場の影響を受けにくい試料Ｓを観察する場合には、第２モードで動作することができる。したがって、透過電子顕微鏡１００によれば、試料が磁場の影響を受けやすいか否かなど、観察対象となる試料に応じて、動作モードを選択して動作させることができる。
【０１４５】
２．３．  透過電子顕微鏡の変形例
次に、第２実施形態に係る透過電子顕微鏡の変形例について説明する。図２４は、第２実施形態の変形例に係る透過電子顕微鏡３００の構成を説明するための図である。図２５は、透過電子顕微鏡３００の制限視野絞り３１６を模式的に示す平面図である。なお、図２５は、制限視野絞り３１６を、光軸Ａ方向からみた図である。以下、透過電子顕微鏡３００において、上述した透過電子顕微鏡２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１４６】
透過電子顕微鏡３００では、図２４および図２５に示すように、制限視野絞り３１６は、環状のスリット３１６ａを有している。
【０１４７】
制限視野絞り３１６は、環状のスリット３１６ａによって、所定の角度（透過波に対する角度）の回折波ＤＷ（のみ）を通過させることができる。すなわち、制限視野絞り３１６によって、所定の角度の回折波ＤＷ（のみ）を選択することができる。これにより、環状暗視野像（走査像）を生成することができる。また、制限視野絞り３１６は、例えば、格子振動による熱散漫散乱によって高角度に非弾性散乱された電子（回折波）を選択して検出することにより、高角度散乱暗視野像（ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像）を生成することができる。
【０１４８】
なお、透過電子顕微鏡３００の処理部２０による処理のフローチャートは、図２０に示すフローチャートと同様であるので、その図示および説明を省略する。
【０１４９】
透過電子顕微鏡３００によれば、制限視野絞り３１６が、環状のスリット３１６ａを有しているため、例えば、環状暗視野像や高角度散乱暗視野像を生成することができる。
【０１５０】
なお、制限視野絞りに環状のスリットを設けずに、環状の検出器（図示しない）を用いて、透過波を検出できないようにすることにより、同様の環状暗視野像や高角度散乱暗視野像を得てもよい。
【０１５１】
例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。また、必要に応じて、上述した実施形態にもこれらの変形例を適用できる。
【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、方法及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】
Ｓ  試料、Ｌ  電子線、Ａ  光軸、Ｍ  磁場、Ｒ  実空間像、Ｄ  回折パターン、
ＢＩ  明視野像、ＤＩ  暗視野像、ＴＷ  透過波、ＤＷ  回折波、２  電子線源、
４  照射レンズ、６  対物レンズ、６ａ  コイル、６ｂ  ヨーク、６ｃ  ポールピース、
８  第２対物レンズ、８ａ  コイル、８ｂ  ヨーク、１０  投影レンズ、１２  検出器、
１３  受光部、１４  集束絞り、１６  制限視野絞り、１６ａ  貫通孔、１７  第１面、
１８  鏡筒、２０  処理部、２２  制御部、３０  操作部、３２  表示部、
３４  記憶部、３６  情報記憶媒体、１００  透過電子顕微鏡、
２００  透過電子顕微鏡、２１０  走査コイル、２２０  走査信号発生部、
２３０  走査画像生成部、３００  透過電子顕微鏡、３１６  制限視野絞り、
３１６ａ  貫通孔、１０００  透過電子顕微鏡、１００２  電子線源、
１００４  照射レンズ、１００６  対物レンズ、１００８  第２対物レンズ、
１０１０  投影レンズ、１０１２  検出器、１０１４  集束絞り、
１０１６  制限視野絞り
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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