(57)【要約】【課題】  回折パターンピークと対物絞りの絞り位置との位置合わせを行う際の操作性が向上する透過形電子顕微鏡を提供する。【解決手段】  試料３に電子線を照射する手段２と、試料３を透過した透過電子線による像を取得する手段６と、透過電子線の一部を通過させるための開口４ａを有する絞り手段４と、透過電子像に基づいて取得された像を表示する表示手段３２と、これらの制御及び所定の演算処理を行うとともに、メモリを備える制御手段３１とを有する透過型電子顕微鏡において、制御手段３１が、絞り手段４を介さずに取得された像をメモリに記憶し、絞り手段４を介して取得された画像と、メモリに記憶された当該像とを重ね合わせて表示手段３２に表示させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に電子線を照射する手段と、試料を透過した透過電子線による像を取得する手段と、透過電子線の一部を通過させるための開口を有する絞り手段と、透過電子線に基づいて取得された像を表示する表示手段と、これらの制御及び所定の演算処理を行うとともに、メモリを備える制御手段とを有する透過型電子顕微鏡であって、制御手段が、絞り手段を介さずに取得された像をメモリに記憶し、絞り手段を介して取得された画像と、メモリに記憶された当該像とを重ね合わせて表示手段に表示させることを特徴とする透過形電子顕微鏡。
【請求項２】
複数のメモリが前記制御手段に備えられ、前記制御手段は、前記絞り手段を介して取得された画像を、前記絞り手段を介さずに取得された像が記憶されるメモリとは別のメモリに記憶し、これら各メモリに記憶された当該画像と当該像とを重ね合わせて前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１記載の透過形電子顕微鏡。
【請求項３】
前記制御手段は、加算処理により、前記画像と前記像との重ね合わせを行うことを特徴とする請求項１又は２記載の透過形電子顕微鏡。
【請求項４】
前記絞り手段を介さずに取得される像は、前記試料の回折像であることを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の透過形電子顕微鏡。
【請求項５】
試料に電子線を照射する手段と、試料を透過した透過電子線に基づく像を取得する手段と、透過電子線の一部を通過させるための開口を有する絞り手段と、取得された像を表示する表示手段と、これらの制御及び所定の演算処理を行うとともに、メモリを備える制御手段とを有する透過型電子顕微鏡の動作方法であって、制御手段が、絞り手段を介さずに取得された像をメモリに記憶し、絞り手段を介して取得された画像と、メモリに記憶された当該像とを重ね合わせて表示手段に表示させることを特徴とする透過形電子顕微鏡の動作方法。
【請求項６】
複数のメモリが前記制御手段に備えられ、前記制御手段は、前記絞り手段を介して取得された画像を、前記絞り手段を介さずに取得された像が記憶されるメモリとは別のメモリに記憶し、これら各メモリに記憶された当該画像と当該像とを重ね合わせて前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項５記載の透過形電子顕微鏡の動作方法。
【請求項７】
前記制御手段は、加算処理により、前記画像と前記像との重ね合わせを行うことを特徴とする請求項５又は６記載の透過形電子顕微鏡の動作方法。
【請求項８】
前記絞り手段を介さずに取得される像は、前記試料の回折像であることを特徴とする請求項５乃至７何れか記載の透過形電子顕微鏡の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過形電子顕微鏡及びその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過形電子顕微鏡を用いて試料の観察像を取得するに際し、オペレータによる透過形電子顕微鏡の操作によって、観察される領域が広く覆い隠されることがある。
【０００３】
すなわち、透過形電子顕微鏡において、良好な暗視野像や高コントラスト像を得ることを目的として、対物レンズの後焦点面側に、透過電子線の光軸上に対して挿脱可能なように対物絞りが設置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そして、観察像のコントラストを上げるために対物絞りを光軸上に入れる場合、一旦、透過形電子顕微鏡の観察条件を回折像観察条件に設定する。そして、回折像中において、目的とする回折パターンピークに対物絞りの絞り位置（開口位置）を合わせるように、対物絞りを挿入して、その位置調整を行う。
【０００５】
この場合、対物絞りに形成された開口の口径は小さく、観察される回折像の大部分が覆い隠されてしまうので、目的としている回折パターンピークを見失ってしまうことが多い。
【０００６】
そこで、従来技術においては、対物絞りを光軸上に挿入する前に、撮像素子を有する画像取得手段を介して回折像の画像データを取得及び保存しておき、対物絞り挿入後にリアルタイムで取得される画像と、保存された画像データに基づく回折像の画像とを並べて別々に表示することにより、双方の画像を比較しながら対物絞りの挿入位置を調整することが行われていた。
【０００７】
また、対物絞りを挿入する前に、リアルタイムで取得される画像が表示される表示部内で、目的の回折パターンピークに該当する位置にマーキングを施しておき、対物絞りの挿入後に、当該マーキング位置に対物絞りの開口が位置するように対物絞りを移動させることも行われていた。
【０００８】
ここで、参考として、対物絞りが挿入される前に取得される回折像の一例を、図１に示す。そして、対物絞りの挿入後に取得される像の一例を、図２に示す。図２において、中心の位置に見える部分が対物絞りの開口である。このように対物絞りを挿入した後、目的の回折パターンピークの位置に対物絞りの開口が位置するように、対物絞りを移動させる必要がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−６８０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
対物絞りを光軸上に挿入することによって観察される領域が広く覆い隠される前に、画像取得手段により回折像を取得及び保存しておき、対物絞りを挿入した後にリアルタイムで取得される画像と、保存された回折像とを並べて別々に表示する場合には、目視で両画像を比較することとなり、回折像内での対物絞りの開口の正確な位置の把握が困難である。
【００１１】
また、対物絞りを挿入する前に、表示部において、目的の回折パターンピークに該当する位置にマーキングを施しておく場合では、マーキングそのものが該当する部分を覆うこととなるので、観察が困難となる要因となる。
【００１２】
これらにより、透過形電子顕微鏡の操作性が悪化してしまう。
【００１３】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、観察条件の異なる複数の画像を取得し、複数の画像を重ね合わせる処理を施すことにより、透過電子顕微鏡の操作性を向上させることを目的としている。
【００１４】
特に、回折パターンピークと対物絞りの絞り位置との位置合わせを行う際に、対物絞りにより覆い隠される前の回折パターンの像と、対物絞り挿入後でのリアルタイムに取得されている画像との重ね合わせをすることにより、覆い隠される前の像を透かして表示するような効果が得られ、これにより操作性が向上する透過形電子顕微鏡及びその動作方法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】
【００１５】
本発明に基づく透過形電子顕微鏡は、試料に電子線を照射する手段と、試料を透過した透過電子線による像を取得する手段と、透過電子線の一部を通過させるための開口を有する絞り手段と、透過電子線に基づいて取得された像を表示する表示手段と、これらの制御及び所定の演算処理を行うとともに、メモリを備える制御手段とを有する透過型電子顕微鏡であって、制御手段が、絞り手段を介さずに取得された像をメモリに記憶し、絞り手段を介して取得された画像と、メモリに記憶された当該像とを重ね合わせて表示手段に表示させることを特徴とする。
【００１６】
本発明に基づく透過形電子顕微鏡の動作方法は、試料に電子線を照射する手段と、試料を透過した透過電子線に基づく像を取得する手段と、透過電子線の一部を通過させるための開口を有する絞り手段と、取得された像を表示する表示手段と、これらの制御及び所定の演算処理を行うとともに、メモリを備える制御手段とを有する透過型電子顕微鏡の動作方法であって、制御手段が、絞り手段を介さずに取得された像をメモリに記憶し、絞り手段を介して取得された画像と、メモリに記憶された当該像とを重ね合わせて表示手段に表示させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、制御手段が、絞り手段を介さずに取得された像をメモリに記憶し、絞り手段を介して取得された画像と、メモリに記憶された当該像とを重ね合わせて表示手段に表示させる。
【００１８】
これにより、絞り手段により覆い隠される前の像を透かして、絞り手段を介して取得された画像を表示するような効果を得ることができる。
【００１９】
従って、オペレータは、互いに重ね合わされたこれらの画像（像）を、同一画面上で同時に目視にて確認することができ、両画像の位置合わせを効率的に行うことができる。
【００２０】
特に、絞り手段により覆い隠される像が回折像であり、回折パターンピークと絞り手段の開口との位置合わせを行う際には、絞り手段により覆い隠される前の回折パターンの像と、絞り手段挿入後でのリアルタイムに取得される絞り手段の開口の像とが重なり合って表示されているので、オペレータは、目的とする回折パターンピークと絞り手段の開口との位置合わせを効率良く行うことができる。
【００２１】
これにより、透過形電子顕微鏡の操作性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明における実施の形態について説明する。図３は、本発明に基づく透過形電子顕微鏡を示す概略構成図である。
【００２３】
鏡筒１に設けられた電子銃（電子線照射手段）２からの電子線は、照射系を構成するコンデンサレンズ２１を介して、鏡筒１内に配置された試料３に照射される。当該照射により、試料３を透過した透過電子線は、結像系を構成する対物レンズ２２、中間レンズ２３及び投影レンズ２４を介して、蛍光板５に到達する。蛍光板５上には、この透過電子線に基づく試料３の像が結像される。このときの結像される像としては、設定される観察条件により、透過像又は回折像が結像されることとなる。
【００２４】
ここで、対物レンズ２２の後段側には、対物絞り（絞り手段）４が、透過電子線の光軸上に対して挿脱可能に設置されている。対物絞り４には、開口４ａが形成されており、対物絞り４が透過電子線の光軸上に位置しているときには、透過電子線のうちの一部が当該開口４ａを通過する。この開口４ａを通過した透過電子線に基づいて、蛍光板５上に像が結像される。
【００２５】
このようにして蛍光板５上に結像された像は、撮像部（画像取得手段）６により取得される。撮像部６は、ＣＣＤ等の撮像素子を備えており、当該撮像素子により像が撮像される。
【００２６】
撮像部６により取得された像のデータ（画像データ）は、Ａ／Ｄ変換された後にコンピュータ（制御手段）３１に送られる。コンピュータ３１は、当該画像データに関して、後述する処理を順次実行する。
【００２７】
また、コンピュータ３１は、電子銃２の制御を行う。さらに、コンピュータ３１は、鏡筒１に配置されたコンデンサレンズ２１を備える照射系の制御と、対物レンズ２２、中間レンズ２３及び結像レンズ２４を備える結像系の制御を行う。そして、コンピュータ３１は、対物絞り４の移動を行う絞り駆動部２５の制御と撮像部６の制御を行う。
【００２８】
また、コンピュータ３１には、ＬＣＤ等からなる表示手段３２が接続されている。この表示手段３２は、コンピュータ３１により制御され、その表示部３２ａに、上述により取得された像を表示する。本透過形電子顕微鏡の操作を行うオペレータは、表示手段３２の表示部３２ａに表示された像を目視にて確認することができる。なお、当該透過形電子顕微鏡には、オペレータが入力操作を行うための、図示しない操作部（キーボードやマウス等）が備えられている。
【００２９】
ここで、図４を参照して、コンピュータ３１の内部動作について説明する。コンピュータ３１内には、ＣＰＵ７が備えられている。ＣＰＵ７は、コンピュータ３１内の分配処理部９及び演算処理部１１の制御を行うとともに、コンピュータ３１外の鏡筒１に設けられた電子銃２、照射系及び結像系、並びに絞り駆動部２５と、蛍光板５の下に設けられた撮像部６等の制御を行う。これにより、本透過形電子顕微鏡による試料３の観察条件が設定される。
【００３０】
そして、ある観察条件によって撮像部６により取得され、撮像部６からコンピュータ３１に送られた画像データＡ１は、メモリ８に一旦格納される。メモリ８に格納された画像データＡ１は、分配処理部９により分配され、画像データを格納するための複数のメモリを備えるメモリ群１０内の特定のメモリ（例えばメモリ１０ａ）に転送される。当該特定のメモリは、画像データＡ１を格納する。
【００３１】
次に、別の観察条件によって撮像部６により取得され、撮像部６からコンピュータ３に送られた画像データＡ２も、メモリ８に一旦格納される。メモリ８に格納された画像データＡ２は、分配処理部９により分配され、メモリ群１０内の他の特定のメモリ（例えばメモリ１０ｂ）に転送される。当該他の特定のメモリは、画像データＡ２を格納する。
【００３２】
このような画像データのメモリ群１０への格納は、必要な画像データについて順次実行される。
【００３３】
そして、演算処理部１１は、ＣＰＵ７からの指令に基づき、メモリ群１０に格納された画像データのうちから、ＣＰＵによって選択された複数の画像データの加算処理を行う。
【００３４】
この加算処理後の画像データは、表示用画像データＢとして、メモリ１２に格納される。メモリ１２に格納された表示用画像データＢは、表示手段３２に送られる。表示手段３２は、その表示部３２ａに表示用画像データＢに基づく画像を表示する。
【００３５】
なお、ＣＰＵ７は、観察条件の変更、分配処理部９に対するメモリ群１０への画像データの格納先指示、演算処理部１１への演算方法の選択を実行し、処理全体の同期を司る。そして、ＣＰＵ７は、演算処理部１１による画像データの加算処理を行わずに、メモリ群１０に格納された特定の画像データをそのままメモリ１２に送り、当該画像データを表示用画像データＢとすることもできる。この場合、当該表示用画像データＢに基づく画像を表示手段３２が表示する。
【００３６】
以上が、本発明における透過形電子顕微鏡の構成である。次に、本発明における透過形電子顕微鏡の動作について説明する。
【００３７】
オペレータによる操作に基づいて、コンピュータ３１内のＣＰＵ７は、鏡筒１及び撮像部６に対して、観察条件を設定する（処理［１］）。
【００３８】
観察条件とは、電子銃２から放出される電子線の加速電圧及び照射電流量や、コンデンサレンズ２１，対物レンズ２２，中間レンズ２３，結像レンズ２４の各レンズ条件や、撮像部６での露光時間、Ｇａｉｎ及びＯｆｆｓｅｔの条件や、絞り駆動部２５による対物絞り４の光軸上への挿脱の設定条件等である。
【００３９】
このようにして設定された観察条件に基づいて、電子銃２、各レンズ２１，２２，２３，２４、撮像部６及び絞り駆動部２５が駆動される。
【００４０】
これにより、所定の加速電圧及び照射電流に設定された電子線が、電子銃２から放出され、所定のレンズ条件とされたコンデンサレンズ２１を介して、試料３に当該電子線が照射される。
【００４１】
そして、試料３を透過した透過電子線は、所定のレンズ条件とされた対物レンズ２２，中間レンズ２３及び結像レンズ２４を通過して、蛍光板５に到達する。このとき、設定された絞り駆動部２５の駆動に基づき、対物絞り４が透過電子線の光軸上に位置する状態若しくは位置しない状態とされる。
【００４２】
対物絞り４が挿入されて、当該光軸上に位置するときには、対物絞り４の開口４ａを通過した透過電子線のみが蛍光板５に到達する。また、対物絞り４が透過電子線の光軸上から退避されているときには、試料３からの透過電子線が、対物絞り４により制限されない状態で、蛍光板５に到達する。蛍光板５上には、このようにして到達した透過電子線に基づく像が結像される。
【００４３】
この状態で、ＣＰＵ７は、撮像部６に対して画像データの取得を指示する。これにより、蛍光板５上に結像された像が撮像部６により撮像される。撮像部６により撮像された像の画像データ（上記画像データＡに相当）は、メモリ８に一旦格納される（処理［２］）。
【００４４】
そして、ＣＰＵ７は、分配処理部９に対して、メモリ群１０における当該画像データの格納先（例えば、メモリ１０ａ）の指定を行い、当該格納先に当該画像データを転送させる（処理［３］）。
【００４５】
その後、オペレータによる操作に基づいて、ＣＰＵ７は、鏡筒１及び撮像部６に対して、別の観察条件を設定する。ここで設定される観察条件は、上記処理［１］で設定された観察条件とは異なる条件とされる（処理［４］）。
【００４６】
これにより設定された別の観察条件に基づいて、電子銃２、各レンズ２１，２２，２３，２４、撮像部６及び絞り駆動部２５が駆動される。
【００４７】
この結果、当該別の観察条件による試料３からの透過電子線が、蛍光板５に到達する。蛍光板５上には、当該透過電子線に基づく像が結像される。
【００４８】
この状態で、ＣＰＵ７は、撮像部６に対して画像データの取得を指示する。これにより、蛍光板５上に結像された像が撮像部６により撮像される。撮像部６により撮像された像の画像データ（上記画像データＢに相当）は、メモリ８に一旦格納される（処理［５］）。
【００４９】
その後、ＣＰＵ７は、分配処理部９に対して、メモリ群１０における当該画像データの格納先（例えば、メモリ１０ｂ）の指定を行い、当該格納先に当該画像データを転送させる。このときの格納先は、上記処理３での格納先とは異なる格納先が割り当てられる（処理［６］）。
【００５０】
そして、ＣＰＵ７は、必要に応じて、上記処理［４］から処理［６］を繰り返す（処理［７］）。
【００５１】
その後、ＣＰＵ７は、演算処理部１１に対して、加算処理の指示を行う。このとき、ＣＰＵ７は、加算処理の対象とされる画像データが格納されたメモリ群１０における格納先（例えば、メモリ１０ａとメモリ１０ｂ）の指定も行う。
【００５２】
これにより、演算処理部１１は、指定された格納先に格納された各画像データを読み出して、これら画像データの加算処理を行う。当該加算処理の結果のデータ（表示用画像データＢに相当）は、メモリ１２に格納される（処理［８］）。
【００５３】
そして、ＣＰＵ７は、当該データを、表示用画像データとして表示手段３２に送る。表示手段３２は、その表示部３２ａに、当該表示用画像データに基づく画像を表示する（処理［９］）。
【００５４】
以上により、複数の画像データの加算処理を行った加算後の画像は、オペレータによって目視により確認される。
【００５５】
ここで、本発明における具体例を説明すれば、まず対物絞り４を透過電子線の光軸上から退避させた状態とし、対物絞り４を介さずに撮像部６により取得された回折像の画像データ（画像データＡ１に相当）をその格納先としてメモリ１０ａに格納し、次いで対物絞り４を当該光軸上に配置して、対物絞り４を介して撮像部６により取得された像の画像データ（画像データＡ２に相当）をその格納先としてメモリ１０ｂに格納し、これら２つの画像データを演算処理部１１によって加算処理をすることができる。
【００５６】
これによる加算処理後の画像は、当該２つの画像を重ね合わせた像であり、当該重ね合わせ後の画像が表示手段により表示されることとなる。
【００５７】
この場合、対物絞り４を介して取得される画像を、リアルタイムで取得されるライブ画像とすることにより、当該回折像内での回折パターンピークと対物絞り４の絞り位置との位置合わせをリアルタイムに行うことができる。
【００５８】
上述の構成により、本透過形電子顕微鏡は、観察条件の異なる複数の画像データを取得し、複数の画像を重ね合わせる処理を施す機能を備える。
【００５９】
当該機能により、本透過形電子顕微鏡の操作（動作）において、対物絞り４により覆い隠される前の画像と、リアルタイムに取得している画像との重ね合わせを行うことができ、対物絞り４により覆い隠される前の画像を透かしてリアルタイムのライブ像を表示することができ、対物絞りの位置合わせ時での操作性を向上させることができる。
【００６０】
ここで、参考として、対物絞り４を介さないで取得された像（回折像）と対物絞り４を介して取得された像とを重ね合わせて得られる画像の例を図５に示す。このような画像を目視にて確認することにより、オペレータは、対物絞り４を入れる目的の場所（目的とする回折パターンピーク）を同一画像内で確認しながら、対物絞り４の位置を調整することができるようになり、透過形電子顕微鏡の操作性を向上させることができる。
【００６１】
このように、本発明における透過形電子顕微鏡は、試料３に電子線を照射する手段（電子銃）２と、試料３を透過した透過電子線による像を取得する手段（撮像部）３と、透過電子線の一部を通過させるための開口４ａを有する絞り手段（対物絞り）４と、透過電子線に基づいて取得された像を表示する表示手段３２と、これらの制御及び所定の演算処理を行うとともに、メモリを備える制御手段（コンピュータ）３１とを有する透過型電子顕微鏡において、制御手段３１が、絞り手段４を介さずに取得された像をメモリに記憶し、絞り手段４を介して取得された画像と、メモリに記憶された当該像とを重ね合わせて表示手段３２に表示させる。
【００６２】
そして、複数のメモリが制御手段３１に備えられており、制御手段３１は、絞り手段４を介して取得された画像を、絞り手段４を介さずに取得された像が記憶されるメモリとは別のメモリに記憶し、これら各メモリに記憶された当該画像と当該像とを重ね合わせて表示手段３２に表示させる。
【００６３】
制御手段３１は、加算処理により、当該画像と当該像との重ね合わせを行う。このとき、絞り手段４を介さずに取得される像は、試料３の回折像とする。
【００６４】
また、本発明における透過形電子顕微鏡の動作方法は、上記構成の透過形電子顕微鏡の動作方法において、制御手段３１が、絞り手段４を介さずに取得された像をメモリに記憶し、絞り手段４を介して取得された画像と、メモリに記憶された当該像とを重ね合わせて表示手段３２に表示させる。
【００６５】
そして、制御手段３１は、絞り手段４を介して取得された画像を、絞り手段４を介さずに取得された像が記憶されるメモリとは別のメモリに記憶し、これら各メモリに記憶された当該画像と当該像とを重ね合わせて表示手段３２に表示させる。
【００６６】
制御手段３１は、加算処理により、当該画像と当該像との重ね合わせを行う。このとき、絞り手段４を介さずに取得される像は、試料３の回折像としている。
【００６７】
本発明においては、このような構成及び動作により、絞り手段４により覆い隠される前の像を透かして、絞り手段４を介して取得された画像を表示するような効果を得ることができる。
【００６８】
従って、オペレータは、互いに重ね合わされたこれらの画像を、同一画面上で同時に目視にて確認することができ、両画像の位置合わせを効率的に行うことができる。
【００６９】
特に、絞り手段４により覆い隠される像が回折像であり、回折パターンピークと絞り手段４の開口との位置合わせを行う際には、絞り手段４により覆い隠される前の回折パターンの像と、絞り手段４の挿入後でのリアルタイムに取得される絞り手段４の開口の像とが重なり合って表示されているので、オペレータは、目的とする回折パターンピークと絞り手段の開口との位置合わせを効率良く行うことができる。
【００７０】
これにより、透過形電子顕微鏡の操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】対物絞りの挿入前に取得される回折像の一例を示す図である。
【図２】対物絞りの挿入後に取得される像の一例を示す図である。
【図３】本発明に基づく透過形電子顕微鏡を示す概略構成図である。
【図４】当該透過形電子顕微鏡を構成するコンピュータの内部を示す図である。
【図５】対物絞りの挿入前後に取得された像を重ね合わせた画像の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…鏡筒、２…電子銃、３…試料、４…対物絞り、４ａ…開口、５…蛍光板、６…撮像部、７…ＣＰＵ、８…メモリ、９…分配処理部、１０…メモリ群、１０ａ，１０ｂ…メモリ、１１…演算処理部、１２…メモリ、２１…コンデンサレンズ、２２…対物レンズ、２３…中間レンズ、２４…投影レンズ、３１…コンピュータ、３２…表示手段、３２ａ…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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