CN105247650A - 带电粒子束装置、试样观察方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的特征为，在透射型电子显微镜中，对决定一次带电粒子束(900)和试样之间的相互关系的矢量参数(θ、E、I)进行控制，取得与多个不同的矢量参数对应的试样的透射带电粒子图像；在检测从试样透射的透射电子或前方散射电子的检测器(500)上直接或经由预定的部件来配置试样。这样即使在使用了焦点深度比光学显微镜大的电子显微镜的情况下，也能够正确地确定试样内部的结构物的三维位置和密度，能够容易地实施针对试样相同的场所的光学显微镜观察和使用了电子显微镜的三维内部结构观察。

Description

带电粒子束装置、试样观察方法
技术领域
本发明涉及一种能够通过带电粒子束的照射来观察试样内部的带电粒子束装置以及试样观察方法。
背景技术
为了观察物体的微小区域的内部结构而使用扫描型透射电子显微镜(STEM)和透射型电子显微镜(TEM)等。作为用于使用这样的电子显微镜来观察试样内部的一般观察方法，已知在具备了多个孔的网状物上的试样台上配置被切成电子束能够透射程度的薄片的试样，通过相对试样面配置在与电子源侧相反一侧的检测器来取得透射电子束。进而，作为掌握物体内部结构的三维内部结构观察的方法，近年来在材料、医学、生物领域关注一种使试样倾斜而取得各种方位的透射电子显微镜图像的方法。在专利文献1中，提出一种通过倾斜试样而把握三维的位置配置的方法。
另外，不仅是通过电子显微镜，也能够通过光学显微镜来观察物体的内部结构。通过使用光学显微镜能够取得无法通过电子显微镜取得的颜色信息。作为这种光学显微镜观察用的试样调制方法，广泛使用以下方法，即在载玻片等平坦的台上装载薄得光能够透过的试样、或者薄薄涂抹液体状态的试样而进行观察的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平4-337236号公报(美国专利第5278408号说明书)
发明内容
发明要解决的问题
在光学显微镜中焦点深度浅，所以光学显微镜图像成为只具有试样的某个特定深度或厚度的信息的图像。因此，即使倾斜载玻片等也无法观察三维内部结构。另一方面，在电子显微镜中与光学显微镜相比焦点深度大，所以深度方向的信息被重叠在一个图像中。所以，使用电子显微镜来观察试样内部的三维结构，需要正确地确定在试样内部的三维方向的哪个位置有什么样的大小和密度的结构物。
进而，在通过电子显微镜实施由光学显微镜观察到的试样内部的三维内部结构观察的情况下，需要将由光学显微镜观察到的试样导入到如专利文献1那样的能够观察三维结构的电子显微镜装置中。但是，由于无法将装在载玻片上的试样放入到公知文献那样的TEM或STEM装置中，因此难以由电子显微镜对通过光学显微镜观察到的场所实施三维内部结构观察。例如用树脂固定由光学显微镜观察到的载玻片等平坦台上的试样，在从平坦台剥下后通过薄片切片机等进行薄片化后，能够通过配置在具备了多个孔的网状物上来实现，但是该操作会成为非常繁琐的试样置换操作。
本发明是鉴于上述问题而产生的，其目的在于提供一种能够通过透射带电粒子束图像正确地确定试样内部结构的三维位置关系和密度分布的带电粒子束装置、试样观察方法。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明中，对决定一次带电粒子束和试样之间的相互关系的矢量参数进行控制，通过在多个不同的矢量参数下的一次带电粒子束的照射，取得与各个矢量参数对应的试样的透射带电粒子图像。
进而，针对直接或者经由预定的部件配置在检测器上的试样进行上述一次带电粒子束的照射，上述检测器用于检测在试样内部透射或散射来的带电粒子。
发明的效果
根据本发明能够通过透射带电粒子束图像正确地确定试样内部结构的三维位置关系和密度分布。
特别是通过使用能够检测透射带电粒子束的试样台，能够由带电粒子显微镜装置简便地实施通过光学显微镜观察到的试样的三维内部结构观察。
通过以下的实施方式的说明能够明确上述以外的问题、结构以及效果。
附图说明
图1是光学显微镜观察和带电粒子束显微镜观察的概略说明图。
图2是具备了检测元件的试样台的详细图。
图3是具备了检测元件的试样台的详细图。
图4是具备了检测元件的试样台的详细图。
图5是通过检测元件检测透射带电粒子的方法的说明图。
图6是通过检测元件检测透射带电粒子的方法的说明图。
图7是实施例1的装置的说明。
图8是操作画面的说明图。
图9是实施例1的观察方法的说明图。
图10是操作画面的说明图。
图11是通过检测元件检测透射带电粒子的方法的说明图。
图12是光学显微镜观察和带电粒子束显微镜观察的概略说明图。
图13是光学显微镜观察和带电粒子束显微镜观察的概略说明图。
图14是光学显微镜观察和带电粒子束显微镜观察的概略说明图。
图15是具备了检测元件的试样台的详细图。
图16是实施例2的检测元件的说明图。
图17是实施例2的装置的说明图。
图18是实施例3的装置的说明图。
图19是实施例3的装置的说明图。
具体实施方式
以下，使用附图说明各实施方式。
以下，说明本发明试样台的细节以及应用了该试样台的带电粒子束装置。但是，这只是本发明简单的一例，本发明不限定于以下所说明的实施方式。本发明能够适用于通过照射带电粒子束来观察试样的装置，例如扫描电子显微镜、扫描离子显微镜、扫描透射电子显微镜以及透射电子显微镜、这些显微镜和试样加工装置的复合装置，或者应用了这些显微镜的分析/检查装置。另外，通过本发明的试样台和载置有该试样台的带电粒子束装置来构成能够观察透射带电粒子束图像的观察系统。
另外，本说明书中，“试样台”表示在载置了试样的状态下能够与试样一起从带电粒子束装置拆卸的单元。具体地说，如以下说明的那样，该“试样台”单元可以具有检测元件和基座，也可以只由检测元件来形成。
实施例1
<概要>
首先，对于本实施例所使用的试样台的概要进行说明。以下说明的三维内部结构观察方法能够用于现有的一般电子显微镜用试样台中，但是通过使用接着说明的试样台进一步提高便利性。
在本实施例中，说明将在试样内部透射或者散射的带电粒子束转换为光，通过检测该光来生成透射带电粒子束图像的带电粒子显微镜和观察系统。更具体地说，通过由带电粒子束的照射而发光的发光部件形成载置有试样的试样台的至少一部分，从位于该发光部件上的试样透射或散射的带电粒子束照射在该发光部件上，由此产生光，通过带电粒子显微镜所具备的检测器检测该光，由此生成透射带电粒子束图像。即，在本实施例中不是直接检测从试样透射的带电粒子束，而是转换为光进行检测。如以下详细描述那样，不需要从外部与将带电粒子束转换为光的发光部件连接的电源电缆或信号线等配线。因此，能够使用相同的试样台通过带电粒子束显微镜和其他装置进行观察，在装置间的试样移动时不需要拆下电气配线这种非常费事的操作。另外，能够将发光部件自身或具有发光部件的试样台简单地装卸在装置上，所以无论是哪种试样都能够简单地在试样台上设置试样。特别在观察需要在显微镜观察用的试样台上培养试样自身的培养细胞等的情况下非常有效。
进而，如果如图1所示那样使用本实施例的试样台，则能够通过相同的试样台进行基于带电粒子束显微镜的观察和基于光学显微镜等其他装置的观察。图1表示试样台、带电粒子束显微镜601以及光学显微镜602，该试样台具备能够使本实施例的带电粒子束转换为光或放大而发光的检测元件500(也称为发光部件)。能够将试样6直接或经由后述的预定部件搭载到试样台的检测元件500上。如后述那样，为了将来自检测元件500的光转换为电气信号以及放大，在带电粒子束显微镜601内具备光检测器503。根据该结构，通过形成试样台一部分的检测元件将“带电粒子透射信号”转换为光并检测，从而能够取得透射带电粒子显微镜图像，上述“带电粒子透射信号”是在带电粒子束显微镜内所产生的带电粒子束照射到试样6之后在试样内部透射或散射而得的信号。另外，本试样台是在带电粒子束显微镜和光学显微镜中共同使用的共用试样台，所以如图中箭头所示那样在各个显微镜之间移动同一试样台并进行观察，从而不是分别面向显微镜观察制作多个试样或移动试样，而是能够在一个试样台上配置试样的状态下进行带电粒子束观察和光学观察。
在本实施例中，通过透明的部件制造用于形成该试样台的一部分的检测元件即可。以下，在本说明书中，“透明”的意思是能够透射特定的波长区域的可视光或紫外光或者红外光、或者能够透射所有波长区域的可视光或紫外光或者红外光。紫外光的波长大约是10～400nm，可视光的波长大约是380nm～750nm，红外光的波长大约是700nm～1mm(＝1000μm)左右的波长区域。例如，即使混合有一些颜色，如果能够透过而看到则表示特定的波长区域的可视光能够通过，如果是无色透明则表示所有的波长区域的可视光能够通过。这里，“能够通过”是指至少根据该波长区域的光，光学显微镜能够观察的光量的光通过(例如希望是透射率50％以上)。另外，这里特定的波长区域是指至少包括用于光学显微镜的观察的波长区域的波长区域。因此，能够用于一般的光学显微镜(透射型光学显微镜)，该光学显微镜能够将通过来自本实施例的试样台的一个侧面的光透过试样而得到的“光透射信号”从试样台的另一侧面检测。作为光学显微镜，如果是生物显微镜、实体显微镜、倒立型显微镜、金属显微镜、荧光显微镜以及激光显微镜等使用了光的显微镜，则可以是任意的。另外，这里为了说明，设为“显微镜”，但是该试样台一般能够适用于与图像的放大率无关，而是通过对试样照射光来取得信息的装置中。
进而，如果使用该试样台，在将配置在共用试样台上的试样进行光学显微镜观察后，能够通过带电粒子显微镜装置进行三维内部结构观察，从而能够从相同试样台上的相同试样得到各种的信息。以下，详细地说明试样台、试样搭载方法、图像取得原理以及装置结构等。
<试样台的说明>
进行本实施例的试样台的细节说明和原理说明。本实施例的试样台由将带电粒子束转换为光的检测元件500构成。如图2所示，在检测元件500上直接搭载试样6。图中只搭载了一个试样6，但是也可以配置多个。或者，也可以如后述那样经由膜等部件间接地搭载。也可以在试样台500的下面配置无色透明或混合一些颜色的基座501(未图示)。作为基座501，是透明玻璃、透明塑料、透明的结晶体等。在想通过荧光显微镜进行观察的情况下，最好不吸收荧光所以最好是塑料。基座501没有也可以。
检测元件500例如检测以从几个keV到几十个keV的能量飞来的带电粒子束，如果照射带电粒子束则是可视光和紫外光和红外光等的光进行发光的元件。在用于本实施例的试样台的情况下，该检测元件将从载置在试样台上的试样内部透射或散射了的带电粒子转换为光。发光波长是可视光、紫外光、红外光中特定的或任意一个的波长区域即可。作为检测元件，例如能够使用闪烁体、冷光发光材料等。作为闪烁体的例子，有SiN(氮化硅物)、YAG(钇铝石榴石)元件、YAP(钇铝钙钛矿)元件、BGO元件(锗酸铋)、GSO(硅酸钆)元件、LSO(硅酸镥)元件、YSO(硅酸钇)元件、LYSO(硅酸钇镥)元件、NaI(TI)(砣活性化碘化钠)元件等无机闪烁体材料。或者，也可以是涂抹了含有聚对苯二甲酸乙二酯等能够发光的材料的塑料闪烁体或者有机闪烁体、含有蒽等的液体闪烁体的材料等。如果是能够将带电粒子束转换为光的元件，则检测元件500是哪种材料都可以。
另外，也可以是涂抹有通过照射带电粒子束而产生荧光的荧光剂的薄膜或微粒子。例如，作为涂层材料，有绿色荧光蛋白质(GreenFluorescentProtein，GFP)等荧光蛋白质等。荧光色不限于绿色可以是蓝色或红色等任何一种颜色。特别最好是即使照射了带电粒子束也不会瞬间劣化的GFP。例如，是高灵敏度绿色荧光蛋白质(enhancedGFP，EGFP)等。在要观察的试样是细胞等生物体试样的情况下，也有作为蛋白质的GFP和细胞试样等的粘附性较好的效果。另外，可以针对涂抹了GFP的基板，在搭载试样后照射带电粒子束并提高GFP的荧光强度后进行观察，也可以在搭载试样前照射带电粒子束，提高GFP的发光强度后搭载试样。这时候，在未图示的透明的基座501上支持、涂抹或者散布涂层材料。在本实施例中，将这些和通过在受光面接受带电粒子而产生光的部件总称为发光部件。带电粒子束的固体内平均自由行程虽然依赖于带电粒子束的加速电压，但是是几十nm到几十μm。因此，检测元件500上面的发光区域也成为相距检测元件表面相同程度厚度的区域。因此，检测元件500的厚度超过该厚度即可。另一方面，如上所述，在考虑了通过相同的试样台进行光学显微镜观察的情况下，需要尽量能够透射在通过光学显微镜进行观察时的光透射信号，因此在混合有一些颜色的检测元件的情况下是尽量薄的好。
另外，当光学显微镜602是荧光显微镜的情况下，需要将荧光材料注入到试样中。这时候，希望注入到试样中的荧光材料的荧光波段和作为本实施例的上述发光部件的荧光材料的发光波段偏离。例如，在用绿色的荧光蛋白质涂抹检测元件500的情况下，最好用红色或蓝色等荧光蛋白质来染试样。如果在使用相同颜色实施发光部件的涂抹和试样的染色时，在荧光显微镜下不识别颜色而识别发光强度的不同即可。另外，在试样中包含荧光材料的情况下其无论是哪种颜色，都会通过带电粒子束装置内的光检测器503来检测来自试样台500的光和来自试样的光。这时候，光检测器503如果预先使用发光波长的放大率不同的检测器，则作为结果就能够取得基于带电粒子的透射信息。具体地说，如果使用针对来自发光部件的光的放大率比针对来自试样的光的放大率要高的光检测器503，则能够选择性地放大基于带电粒子的透射信号。
作为由光学显微镜经常使用的试样台有载玻片(或显微镜用标本)和碟形物(培养皿)等透明试样台。即，如果在面向这些光学显微镜的一般载玻片(例如约25mm×约75mm×约1.2mm)的形状上放置在本实施例的具备有能够将带电粒子束进行光转换的检测元件的试样台500，则能够根据目前为止用户所使用的经验和感觉进行试样台操作和试样搭载以及试样观察。或者，也可以将载玻片和培养皿等试样台自身作为由上述那样的发光部件形成并发光的试样台。由此，能够进行以下使用方法，即通过光学显微镜一次性地筛选作为观察对象的试样，通过带电粒子束显微镜直接详细观察被选择出的试样。另外，在一般的高性能的透射型带电粒子束显微镜装置上的试样调制需要费很多的劳动，因此能够通过本实施例的试样台的观察进行高性能的透射型带电粒子束显微镜观察前的筛选。另外，如后述，如果在这些显微镜间移动试样时将位置信息等在计算机上或纸面上作为地图而共享，则能够通过各个显微镜来观察相同部位。
如上所述，带电粒子束的固体内平均自由行程虽然依赖于带电粒子束的加速电压，但是是几十个nm～几十个μm，因此可以在检测元件500和试样之间配置比该平均自由行程更充分薄的膜502。即，在覆盖检测元件500的薄膜502上载置试样。图3(a)中表示该试样台。在图A中记载该厚度。该薄膜502需要是能够透射带电粒子束的至少一部分的厚度和材质。因为也实施由光学显微镜进行的观察，所以该薄膜502进而需要是对光透明的。如果配置这样的薄膜502，则能够防止检测元件500的表面的污染和损伤等。作为该薄膜502，为了不使试样和试样台分离，可以在试样台上涂抹用于提高试样和试样台的粘附性的物质。例如，在试样是细胞等生物体试样的情况下，细胞表面是基于双层类脂的磷酸类脂的负带电状态，因此通过在载玻片等试样台上涂抹正带电状态的分子(赖氨酸或氨基硅烷等)，能够防止细胞试样从试样台上剥离的情况。因此，对于检测元件500也可以同样地附着正带电状态的分子。或者，为了容易搭载包括很多液体的状态的试样，也可以涂抹具有易溶于水特性的材料。或者，为了容易搭载或培养活的细胞或细菌，也可以涂抹胶原蛋白那样的与生物体试样亲和性高的材料。另外，这里涂抹是指广泛包括在散布、浸渍、进行涂层等使试样台表面上附着涂层材料的方法。另外，也可以如图3(b)所示那样可以只在预定的位置配置上述分子、膜。这里，预定的位置表示检测元件500中的一部分区域。例如，在试样是细胞等生物体试样的情况下，通过只在预定的位置配置正带电状态的分子，能够仅在该预定的位置配置上述试样。例如，通过缩小要观察的区域，在要缩短观察时间的情况下本方法成为有用。另外，在照射了带电粒子束时为了不产生带电，可以在载置有试样的面上至少具备导电性部件(带电防止部件)。导电性部件例如是碳材或金属材料或ITO(氧化铟锡)或导电性有机物等。另外，上述膜的层数也可以是多层。
另外，在试样是含水试样等情况下，也可以如图4(a)所示包围观察试样或者覆盖观察试验地配置薄膜702。薄膜702例如是表面活性剂或有机物等。通过将薄膜702配置在试样周围部，能够防止试样的水分蒸发或防止试样的形状变化。或者，也可以如图4(b)那样在试样内部或周围导入置换物质703。置换物质703例如是离子液体等有机物等。离子液体具有能够对电子照射面赋予导电性的性质。通过在观察试样的内部或周围部配置离子液体，当在真空中照射带电粒子束时，能够防止试样带电的情况。进而，通过使试样将离子液体置换为水分，能够保持维持了试样形态的状态。因此，通过检测基于在包含离子液体的试样中透射或散射来的带电粒子束的发光，能够取得更加湿润的试样的透射图像。将离子液体搭载到试样上的方法，可以将试样浸渍在离子液体中，由于是喷雾器所以也可以对试样喷洒离子液体。
以下，说明使用了本实施例的试样台的光检测方法以及能够取得透射带电粒子束的原理。图5表示在检测元件5上配置试样6的状态。在试样台的下面表示光检测器503。光检测器503能够将来自检测元件500的光信号转换为电气信号或进行放大。将进行了转换或放大的电气信号经由通信线输入到控制部或计算机中，通过这些控制系统进行图像化。可以在监视器等上显示所取得的图像(透射带电粒子束图像)。
这里，考虑在试样内有密度高的部位508和密度低的部位509的情况。当在试样内对密度高的部位508照射一次带电粒子束510时，带电粒子束大多数在被后方散射，因此带电粒子束没有到达检测元件500。另一方面，当在试样内对密度低的部位509照射一次带电粒子束511时，带电粒子束能够透射到检测元件500。其结果，能够通过检测元件500检测试样内部的密度差(即转换为光信号)。该透射情况根据带电粒子束的加速能量而改变。因此，通过改变带电粒子束的加速能量，能够选择被图像化了的试样内部结构物的密度。即能够改变要观察的内部信息及其区域。另外，通过使带电粒子束的射束电流量发生变化，能够变更射束直径。其结果，能够变更所观察到的内部结构的大小和上述射束直径之间的相对大小。即，通过变更射束电流，能够看得到或者看不到要观察的内部信息。
在光检测器503和试样台之间(图中h部分)可以有空间，但是为了尽量高效地检测出光，该光传输部h最好是尽量短些。或者，也可以在光传输部h配置光学镜头、面镜等进行聚光。光传输部h可以是空气中也可以是真空中。能够使发光的波长区域通过的固体材料例如是石英、玻璃、光纤、塑料等对光透明或半透明的材料。如果做成该结构，则能够将光检测器503从工作台分离而配置，所以能够将与光检测器503连接的配线和电路配置在与试样台、保持试样台的试样工作台分开的位置上。无论怎样，光传输部h需要能够尽量使得发光的波长区域通过。另外，在图5中，光检测器503被配置在试样台500的下侧，但是也可以配置在横向或上侧等，只要能够取得来自检测元件500的光则可以位于任何的位置。
以下描述在试样台上搭载试样的方法。为了必须透射带电粒子束(在并用光学显微镜观察的情况下还有光)，需要薄的试样。例如是几个nm～几十个μm左右的厚度。作为能够直接搭载到检测元件500上的试样，例如是包含有细胞的液体或粘膜、血液和尿等液体状生物体检体、被切片化了的细胞、液体中的粒子、细菌或霉或病毒等微粒子、包括微粒子或有机物等软质材料等。试样的搭载方法除了上述的培养之外，考虑以下的方法。例如，使试样散布在液体中，使该液体附着在检测元件上的方法。另外，也可以将试样切片化为能够透射带电粒子束的厚度，将切片化了的试样配置在检测元件上。更具体地说，例如可以在棉棒的前端附着试样，将其涂抹在检测器上，也可以用吸管滴。另外在微粒子的情况下也可以洒在检测器上。可以通过喷雾器等进行涂抹，也可以使用一种使液体在试样台上高速旋转地进行涂抹的自旋涂层法，也可以使用一种通过在液体中安装试样台并拉起来进行涂抹的浸渍涂层方法。无论哪种方法，只要是能够将试样厚度设为几十个nm～几十个μm左右的厚度的话，哪个方法都可以。
<三维内部结构观察的原理说明>
接着，使用图6说明用于使用带电粒子束实施试样的三维内部结构观察的原理。图中表示试样6和照射带电粒子束900时的相互关系。在试样6中在密度比较小的物质904中具有密度比较大的内部物质901和内部物质902以及内部物质903。内部物质903与内部物质901、902相比，尺寸较小且密度较小。作为试样例如考虑细胞试样等时，物质904是细胞内部，内部物质901、902、903等与细胞核等细胞小器官等对应。
将带电粒子光学镜筒的轴即光轴905设为图中纵向。考虑以下情况，即带电粒子束900被照射在试样6上，在纸面上左右方向进行扫描，其结果，将通过检测元件500转换为光信号的信号作为显微镜图像显示在监视器上。图6(a)中内部物质901、902的密度大，所以入射的带电粒子束900大多被后方散射，另一方面，内部物质903因为密度小，所以大多的带电粒子束通过。其结果，扫描带电粒子束并在试样下侧检测出的图像成为投影图像(或者检测图像、透射带电粒子图像)906那样。例如，投影图像906的内部物质901和内部物质902之间的距离不是实际的距离，而成为从上面进行了投影的距离C。在内部物质903大多的带电粒子束无法透射并检测，所以不出现在投影图像906中。
接着，图6(b)是使带电粒子束900的入射能量E比图6(a)的情况小时的说明图以及在该情况下得到的投影图像。通过图中箭头的粗细明示地图示入射能量E的大小。如果入射能量E小则即使是内部物质903带电粒子束也无法通过而后方散射的量也增加，所以在投影图像(或者检测图像)907中除了检测出内部物质901、902的结构，还检测出内部结构903a。这成为低能量的带电粒子束更加容易接受基于物质的散射的现象。
根据通过图6(a)和图6(b)得到的投影图像，内部物质901和内部物质902和内部物质903的三维位置关系不明确。因此，改变电子粒子束的入射方向和试样之间的相对角度来取得多个投影图像。具体地说使试样自身倾斜或者使带电粒子束的入射自身相对于光轴905倾斜。根据该多个投影图像能够把握内部结构的三维位置配置。在图6(c)中图示通过使试样台500倾斜θ来使带电粒子束倾斜地照射到试样6的情况。如果比较投影图像907和投影图像(或者检测图像)908，则内部物质901和内部物质902和内部物质903之间的距离发生变化(图中C’部或D’部)。进而，物质904的大小也发生变化(图中B’部)。即，通过比较观察投影图像907和投影图像908来观察变化量，能够进行试样6整体以及内部的三维内部结构观察。
另外，虽然没有图示，但是通过使带电粒子束的射束电流量I发生变化，能够变更射束直径。其结果，能够变更观察到的内部结构的大小和上述射束的相对尺寸。即，通过变更射束电流，能够使得看得到或者看不到要观察的内部信息。即，为了分离要看到的信息和不想看到的信息，可以将带电粒子束的射束电流量I设为矢量参数。
综合以上说明，为了实施三维内部结构观察，在对试样照射带电粒子束时的相对照射角度θ和带电粒子束能量E和带电粒子束的射束电流量I变得重要。这是带电粒子束的矢量本身的部分。在本说明书中，将一次带电粒子束入射方向和试样之间的相对的照射角度θ、一次带电粒子束的入射能量E以及带电粒子束的射束电流量I设为一组，称为矢量参数。即，矢量参数可以说是决定一次带电粒子束和试样之间的相互关系的参数。就是说，作为决定矢量的矢量参数而控制照射角度θ和带电粒子束能量E和带电粒子束的射束电流量I，由此能够根据通过在矢量参数不同的条件下的一次带电粒子束的照射而取得的多个图像来观察试样台500上的试样的内部结构。这里所说的多个图像是与各个矢量参数对应的透射带电粒子图像。变更矢量参数的照射角度θ和带电粒子束能量E和带电粒子束的射束电流量I而取得多个图像，通过并列观察或连续地显示这些图像，能够识别三维内部结构成为什么样。另外，通过测量内部结构的距离和面积等的大小，比较若干个图像，能够进行三维内部结构的定量化。以下“矢量参数的变更”表示变更或者控制一次带电粒子束入射方向和试样之间的相对的照射角度θ、一次带电粒子束的入射能量E、带电粒子束的射束电流量I中的至少一个。
另外，有时要实时地迅速地取得内部信息。例如，如后述那样，是试样自动地移动并通过计算机断层摄影法(CT)进行断层化时。这时候，限制配置在带电粒子束装置内部的时间，因此这种情况下，可以将照射角度θ和带电粒子束能量E和带电粒子束的射束电流量I设为组实时地改变。其结果，能够更迅速地观察想要看到的内部信息。
<装置说明>
这里，在图7中说明能够搭载本实施例的试样台并实施三维内部结构观察的装置。带电粒子显微镜主要由带电粒子光学镜筒2、相对于装置设置面支承带电粒子光学镜筒的外壳7(以下也会称为真空室)以及控制这些的控制系统而构成。使用带电粒子显微镜时通过真空泵4对带电粒子光学镜筒2和外壳7的内部进行真空排气。也是通过控制系统来控制真空泵4的启动和停止动作。图中，只表示了一个真空泵4，但是也可以是2个以上。
带电粒子光学镜筒2由带电粒子源8和光学镜头1等要素构成，其中上述带电粒子源8产生一次带电粒子束，上述光学镜头1将产生的带电粒子束进行聚焦并导入到镜筒下部，在试样6上扫描一次带电粒子束。带电粒子光学镜筒2在外壳7内部突出地设置，经由真空封装部件123被固定在外壳7上。在带电粒子光学镜筒2的端部配置有检测通过上述一次带电粒子束的照射而得到的二次带电粒子(二次电子或反射电子等)的检测器3。检测器3如果不是图示的位置而是在外壳7内部的话，在哪里都可以。
通过到达了试样6的带电粒子束从试样内部或表面释放反射带电粒子等二次带电粒子或透射带电粒子。通过检测器3检测该二次带电粒子。检测器3是能够检测并放大以几个keV～几十个keV的能量而飞来的带电粒子束的检测元件。例如是通过硅等半导体材料制作的半导体检测器、能够通过玻璃面或其内部将带电粒子信号转换为光的闪烁体等。
在外壳7中连接有一端与真空泵4连接的真空配管16，能够将内部维持在真空状态。同时，具备用于将外壳内部进行大气开放的泄漏阀14，在将试样台导入到装置内部时能够将外壳7的内部进行大气开放。泄漏阀14可以没有，也可以是2个以上。另外，外壳7的泄漏阀14的配置场所不限于图7所示的场所，也可以配置在外壳7上的其他位置。
外壳7的侧面具备开口部，在该开口部通过盖部件122和真空封装部件124保持装置内部的真空密闭。本实施例的带电粒子显微镜具备试样工作台5，其用于在如上所述将搭载到试样台中的试样放入外壳7内部后变更试样和带电粒子光学镜筒之间的位置关系。在试样工作台5上可装卸地配置上述发光部件或具有发光部件的试样台。安装成为盖部件122所支承的底板的支承板107，工作台5被固定在支承板107上。工作台5具备向面内方向或高度方向的XYZ驱动机构、能够将试样相对于带电粒子光学镜筒的光轴200进行倾斜的倾斜驱动机构。进而，也可以具备能够相对上述光轴进行旋转的旋转驱动机构。支承板107以面向盖部件122的对置面而向外壳7内部延伸的方式被安装。支轴分别从工作台5的若干个驱动机构延伸，与各个盖部件122所具有的驱动部51以及驱动部52连接。图中只表示2个驱动部，但被配置驱动机构的数量。驱动部51和驱动部52是电动电动机等。用户可以通过手动来旋转驱动部51和驱动部52。装置用户通过手动操作驱动部51、52，或者通过用户接口34输入对上位控制部的命令，从而能够调整试样的位置。另外，虽然没有图示，但是在外壳7内也可以具备光学显微镜。
能够在试样工作台5上搭载安装了试样的检测元件500。如上所述通过检测元件500将带电粒子束转换为光。在试样工作台5上或工作台附近具备用于检测出该光并转换为电气信号以及进行信号放大的光检测器503。如上所述，希望是能够高效地检测光信号的配置。例如具备了检测元件500的试样台可以与该光检测器接近，可以接触也可以不接触。或者也可以在它们之间配置光传输部h。图中，在试样工作台中具备光检测器，但是光检测器503可以被固定在外壳7的某个地方来检测来自试样台500的发光。另外，光检测器503也可以设置在外壳7外部，引导光并在外壳7外部进行光检测。当光检测器503位于外壳7外部时，用于传输玻璃或光纤等的光的光传输路位于试样台500附近，通过检测元件500进行转换的光信号在该光传输路中进行传输，从而能够通过光检测器检测信号。光检测器503例如是半导体检测元件或光电倍增管等。无论怎样，本实施例的光检测器检测通过上述试样台的检测元件而发出的光。
图中表示在工作台5的上部具备光检测器503的情况。从工作台5所具备的光检测器503经由配线509连接前置放大器基板505。前置放大器基板505经由配线507等与下位控制部37连接。在图中，前置放大器基板505在外壳7内部，但也可以在外壳7外部(例如图中的前置放大器54部)。如后述那样，在倾斜试样台500时，需要使试样台500不要从试样工作台5落下，因此具备能够决定在试样工作台5上配置试样台500的位置的固定部件506。此外在试样台500和光检测元件503之间也可以有未图示的固定部件。这样能够固定试样台500而防止位置偏离。
本实施例的带电粒子束装置中有检测器3和检测元件500双方，因此能够通过检测器3取得从试样产生或者反射来的二次带电粒子，同时通过检测元件500取得在试样中透射或者散射来的透射带电粒子。因此，能够使用下位控制部37等来切换二次带电粒子束图像和透射带电粒子图像向监视器35的显示。另外，也能够同时显示上述两种图像。
作为本实施例的带电粒子显微镜的控制系统，具备：上位控制部36，其连接装置使用者所使用的键盘和鼠标等用户接口34以及显示显微镜图像的监视器35而进行通信；下位控制部37，其按照从上位控制部36发送来的命令进行真空排气和带电粒子光学系统等的控制；以及工作台控制部38，其进行与驱动部51和驱动部52之间的信号收发。它们分别通过各通信线进行连接。工作台控制部38和下位控制部37可以配置在一个单元内，也可以配置在上位控制部36内部。
下位控制部37具有收发用于控制真空泵4、带电粒子源8、光学镜头1等的控制信号的单元。更具体地说，为了实施上述的三维内部结构观察，下位控制部37具有用于控制矢量参数的单元。即下位控制部37能够变更控制来自带电粒子源8的带电粒子束到达试样为止的能量E和照射角度θ。图中，在下位控制部37和带电粒子光学镜筒2之间图示了照射能量控制部59。照射能量控制部59具备能够决定向试样的带电粒子束的照射能量E的高压电源等。具有照射能量控制部59的功能的高压电源等可以在下位控制部37内部。另外，对带电粒子束向试样的照射能量E的变更能够通过变更来自带电粒子束源的加速电压，或者变更在对试样照射带电粒子束之前能够使带电粒子束加速或减速的对光学镜头的电压来达成。或者也可以具备能够对试样工作台施加电压的电源。通过控制能够使带电粒子束相对光轴200倾斜地照射的光学镜头能够实施照射角度θ的变更。另外，下位控制部37中包含A/D转换器，其将来自检测器3、光检测器503的模拟信号转换为数字图像信号并发送给上位控制部36。数字图像信号数据被发送给上位控制部36。下位控制部37中可以共存模拟电路和数字电路等，另外也可以将上位控制部36和下位控制部37统一为一个。
工作台控制部38通过上位控制部36传输工作台位置调整的信息，将根据此而决定的驱动信息发送给驱动机构51和52。另外，也通过本系统控制上述的矢量参数即试样角度θ。
另外，在下位控制部37中还具备电流控制部，其用于控制能够改变带电粒子束的射束电流量I的光学镜头。或者也可以通过作为照射能量控制部59的高压电源来控制从电子源8释放出的射束电流量I。
接着，说明上位控制部36内部。上位控制部内部包括数据收发部40、数据存储部41、外部接口42、运算部43。数据收发部40接收检测图像等数据，并且为了变更照射能量E和照射角度θ，而将数据发送给下位控制部37和工作台控制部38。数据存储部41将从下位控制部37发送来的数字检测信号进行数据保管。外部接口42进行与装置使用者所使用的键盘和鼠标等的用户接口34、显示显微镜图像的监视器35之间的信号收发。运算部43将取得数据和来自用户的操作信息进行运算处理。可以从存储部41读出被检测出的图像信息并显示在监视器35上，也可以通过在存储器中存储数据来进行存储。另外，也可以实时地显示在显示器35上。上位控制部可以是例如个人电脑或工作站等计算机，也可以是搭载了CPU或存储器等的控制基板。在这些上位控制部36中，在经由数据收发部40而将图像数据存储在存储部41中后，通过运算部43实施图像数据的运算处理，并能够根据该计算结果经由数据收发部40实施控制矢量参数的照射能量E和照射角度θ。
另外，图7所示的控制系统的结构只是一例而已，控制单元和阀、真空泵或者通信用的配线等的变形例只要满足在本实施例中意图的功能，就属于本实施例的带电粒子束显微镜的范畴。
除此之外，带电粒子束显微镜还包括用于控制各个部分的动作的控制部、根据从检测器输出的信号来生成图像的图像生成部(省略图示)。控制部和图像生成部可以通过作为硬件的专用的电路基板来构成，也可以通过由连接了带电粒子束显微镜的计算机执行的软件来构成。在通过硬件构成的情况下，能够通过将执行处理的多个运算器集成在配线板上、或者半导体芯片或封装内来实现。在通过软件构成的情况下，通过在计算机上搭载高速的通用CPU，运行用于执行所希望的运算处理的程序来实现。通过记录了该程序的记录介质，也能够将现存的装置进行升级。另外，除了图示的通信线以外，这些装置和电路、计算机之间还可以通过有线或无线的网络连接，适当收发数据。
<操作画面>
图8表示操作画面的一例。作为为了观察三维内部结构而设定的矢量参数设定部，在监视器上显示照射能量E变更部45、照射角度变更部46、试样角度变更部47。按照输入到照射能量E变更部45的数值来设定带电粒子束的照射能量。照射角度变更部46是用于变更带电粒子束和光轴之间的角度的输入窗，按照输入的数值来设定带电粒子束相对光轴的照射角度。试样角度变更部47是输入使试样6倾斜的角度的输入窗，按照输入的数值通过试样工作台倾斜来倾斜试样。如上所述，矢量参数照射能量E与能够观察的结构物的密度对应，照射角度或试样角度与观察的方向对应，所以操作画面上的输入窗可以分别是“密度”或“观察方向”等显示项目。照射角度变更部46和试样角度变更部47可以是任何一方。进而，由变更带电粒子束的焦点的焦点调整部48、图像的亮度调整部49、图像对比度调整部50、照射开始按钮51以及照射停止按钮52等组成。
进而，具备能够实时显示显微镜图像的画面55、能够显示保管在存储部41中的图像的画面56等。另外，能够显示保管在存储部41中的图像的画面56也可以通过其它窗口显示，画面56有2个以上也可以在各自的画面上显示通过不同的矢量参数而取得的图像。另外，也显示用于保存图像的图像保存按钮57、能够读出图像的图像读出按钮58。
取得在作为矢量参数的照射能量E和照射角度θ的设定不同的状态下进行显示的多个图像，并列显示与多个该矢量参数对应的透射带电粒子图像，由此装置使用者能够识别试样的三维内部结构。另外，代替并列显示或者除了并列显示，也可以在任意的每个时间交替地显示这些图像。这时按照矢量参数的大小顺序显示图像，由此用户更容易把握三维结构。另外，图8所示的显示结构不过是一例而已，显示位置和显示方式等的变形例只要满足在本实施例意图的功能，就属于本实施例的带电粒子束显微镜的范畴。
<手动观察步骤>
接着，使用图9记载用户观察三维内部结构的步骤。
首先，用户准备用于搭载试样的检测元件500(发光试样台)。接着，根据需要在检测元件500上配置预定的部件。这里，预定的部件是指如上所述用于提高试样和试样台的粘附性的物质或导电性物质或用于反射光的物质、任何预定的气体材料等。如果不需要配置预定的部件，则不需要本步骤。接着，用户在检测元件500上搭载试样。接着，转移到在带电粒子显微镜或光学显微镜上进行搭载并观察的步骤。步骤A是通过光学显微镜进行观察的步骤，步骤B是通过带电粒子显微镜进行观察的步骤。
在光学显微镜的观察步骤A中，用户首先将搭载了试样的检测元件500配置在光学显微镜装置内。如上所述，在配置在光学显微镜装置上时，如果需要是载玻片的形状，则也能够使检测元件500放置在载玻片上。接着，用户通过光学显微镜进行观察。如果观察结束，则转移到基于带电粒子显微镜装置的观察步骤B。另外，如后述那样如果光学显微镜能够取得数字数据，则将数据转移到上位控制部36，在监视器35上也可以显示光学显微镜图像。
在B步骤中，用户首先将如上述那样搭载了试样的检测元素500配置在带电粒子显微镜装置内。接着在步骤61中，在监视器35上的操作画面44上设定希望的矢量参数照射能量E和照射角度θ(或者射束电流量I)。在接着的步骤62中，通过带电粒子显微镜对试样照射带电粒子束，检测来自试样台500的发光。在接着的步骤63，将在步骤62取得的图像显示在监视器35上的画面55。在接着的步骤64，根据在上述操作画面的用户的输入来调整光学镜头的励磁强度，由此在希望的位置对焦。在接着的步骤65，根据在上述操作画面的用户的输入，使前置放大器基板505中的检测信号的放大率发生变化等，在希望的位置调整图像的亮度和对比度。如果取得了希望的图像，则在接着的步骤66通过图像保存，在存储部41存储图像数据。在接着的步骤67，用户进行是否变更矢量参数的决定。如果需要变更矢量参数则返回步骤61。如果不需要变更，则结束基于带电粒子显微镜装置的观察，将试样取出到带电粒子显微镜装置外。根据需要返回A的基于光学显微镜的观察步骤。也可以替换步骤A和B。另外如果是将带电粒子显微镜装置和光学显微镜装置进行了一体化的装置，则可以交替地重复过程A和B，也可以同时进行观察。通过实施该步骤，能够通过带电粒子束显微镜观察通过光学显微镜观察到的试样的三维内部结构。
<自动观察步骤>
接着，说明用于自动实施用于实施图9的步骤B中的用于三维内部结构观察的一系列动作和图像保存步骤的结构。具体地说，如果将步骤61～步骤67进行自动化，则能够实施。
作为例子，以下使用图10所示的操作画面70来说明变更试样角度θ并实施三维内部结构观察的方法。在操作画面70中具备初始试样角度θ设定部71、最终试样角度θ设定部72以及用于决定其间的刻度长度的变更角度Δθ设定部73。从通过初始试样角度θ设定部71设定的角度到成为通过最终试样角度θ设定部72设定角度为止，按照通过变更角度Δθ设定部73设定的每个角度Δθ来变更角度。操作画面70具备垂直设定条74和水平设定条75、显示显微镜图像的画面76。垂直设定条74和水平设定条75在变更了角度θ时，用于指定决定在图像中心始终观察到的位置的物体。垂直设定条74和水平设定条75的交叉点是自动图像取得基准点77。用户调整垂直设定条74和水平设定条75的位置，使得与垂直设定条74和水平设定条75交叉的点即自动图像取得基准点77所要观察的位置一致。另外，自动图像取得基准点77的设定方法只要是用户能够选择试样的特定位置的单元即可，不限于上述的方法。另外，自动图像取得基准点77可以不一定是画面的中心。图中表示自动图像取得基准点77与内部物质901一致地设定的情况。如果设定为图的状态，则即使变更试样的倾斜θ，内部物质901也能够始终在图像中心。进而，如果变更倾斜角度θ则焦点和图像亮度也变动，但是将通过自动图像取得基准点77决定的部位作为基准来自动调整位置、焦点、亮度。
例如，如果试样6倾斜，则画面中心的内部物质901的位置移动到偏离图中左右方向的位置。因此，在变更作为矢量参数的倾斜角度θ的前后，为了使作为基准点而设定的部位不从画面的中心偏离，经由工作台控制部38将信号传输到驱动机构51，自动修正位置。另外，自动图像取得基准点可以不一定固定在图像中心。不改变作为透射带电粒子图像的自动图像取得基准点的试样位置而修正工作台的位置是重要的。通过图7所示的上位控制部36内部的数据收发部40、数据存储部41、运算部42来实施这些自动调整。特别是通过由运算部43进行用于确定自动图像物的基准点77的结构物通过倾斜角度θ的变更而移动到了哪里的图像计算来实施自动位置把握。之后，通过运算部43自动进行焦点调整使得在自动图像取得基准点77的位置对焦，进行亮度调整使得自动图像取得基准点77的位置的亮度与试样倾斜前的亮度一致。由此，在作为了自动图像取得基准点的试样位置，在倾斜角度变更前后，成为焦点始终对准的状态，并且亮度成为固定。
另外，自动图像取得基准点77只图示了一点，但也可以是多个，也可以通过面进行指示来提高自动调整精度。如果这些设定结束，则按下自动取得开始按钮78，从而能够自动地实施图9所示的从步骤61到步骤67。
在数据存储部41中保管这期间取得的图像。在监视器上依次读出或排列在数据存储部41中保管的连续倾斜的图像并进行，从而装置使用者能够识别试样内部的三维内部结构。以上只描述了试样倾斜，但是变更照射能量E和带电粒子束与光轴之间的照射角度θ的情况也相同。该情况在上述说明中，将“试样角度θ”置换为“照射能量E”、“带电粒子束与光轴的照射角度θ”、或者“射束电流量I”来读即可。进而也可以同时变更照射能量E和试样倾斜θ的矢量参数并自动取得图像。
如上所述，也可以将手动或者自动取得的图像通过计算机断层摄影法(CT)来进行断层化。如果是CT化了的图像，则能够在监视器上自由地旋转图像，显示三维内部结构，进而，能够只显示某个截面。另外，在要迅速地将细胞等试样进行CT化的情况下也可以自动地移动试样。这时候，可以将照射角度θ和带电粒子束能量E和带电粒子束的射束电流量I设为组并可实时地改变。
另外，虽然未图示，但是也可以进行立体观察，即将上述保存或进行了显示的2张图像倾斜几度而进行立体观察。在立体观察时，可以将改变角度进行摄像的2张图像排列并进行立体观察，也可以使用将改变了蓝色和红色等2种颜色的图像进行了叠加而得的图像，也可以在能够进行三维观察的监视器等显示部进行三维显示。
<免疫染色>
另外，也可以对试样实施附加了金属胶体等标识的免疫染色。通过标注标识，不仅能够观察试样内部的形式结构，也能够观察要检测的蛋白质等会局部位于试样内部的哪里等。图11中考虑对试样标注标识进行观察的情况。这时候的试样例如是培养细胞或从生物体摘出的细胞。如果将附加了金属标识909所接合的抗体的材料注入到细胞内，则与细胞内的蛋白质等进行特效反应而结合(抗原抗体反应)。带电粒子束900通过金属标识909大量地接受散射，因此投影图像(或者检测图像)910成为如图所示，知道金属标识909聚集而局部化的场所。其结果，能够把握要检测的蛋白质等的场所。
另外，如图11(a)～图11(b)那样变更矢量参数(图中变更试样角度θ)并实施三维内部结构观察、CT观察等，从而能够把握在细胞内部的哪个地方会集聚有要检测的蛋白质等。进而，金属标识909有从几个nm到几个μm等各种大小，带电粒子束900的散射量根据汇集的量或密度而不同。就是说，例如通过调整照射能量E，能够在投影图像901中检测出颜色淡的金属标识部911(或者未图示的颜色浓的金属标识部)等。该投影图像910是表示异常进行集聚的蛋白质的位置、密度等的投影图像，所以用户能够通过观察该图像来把握细胞内部的蛋白质的位置、密度。上述金属标识部的大小和颜色的浓度等可以由装置使用者进行观察，也可以在上位控制部36中实施大小测量、颜色的浓度判定。
另外，虽然未图示，但取得通过照射带电粒子束而产生的X射线等放射线，从而可以进行试样内部的元件或化学状态的分析。
<显微镜信息交换的说明>
如上所述，能够在试样台上搭载要观察的试样，对相同试样台上的试样实施光学显微镜观察和带电粒子束显微镜观察。这时，希望能够通过光学显微镜和带电粒子显微镜来正确地观察相同部位。因此，使用图12说明能够通过光学显微镜和带电粒子显微镜来观察相同部位的装置系统。光学显微镜602上具备CCD照相机603。用户首先通过光学显微镜取得试样的图像。通过配线604连接CCD照相机603和上位控制部36。由此，能够将光学显微镜的数字图像信息如图中虚线箭头所示那样发送给上位控制部36。另外通过带电粒子显微镜取得的图像信息业同样被发送给上位控制部36，所以能够在同一个监视器35上实施相同部位的显微镜图像的比较。用户在监视器上一边观察通过光学显微镜取得的图像，一边寻找通过带电粒子显微镜取得图像的试样位置。由此能够根据光学显微镜的观察结果将希望的试样位置配置在一次带电粒子束的照射位置。另外，可以通过图像匹配或类似度计算等的运算处理来寻找与光学显微镜图像类似的形状的试样位置，自动地设定为带电粒子束的照射位置。另外，虽然没有图示，但是光学显微镜和上位控制部之间可以经由其它的计算机，也可以经由因特网等通信线来发送图像信息。
另外，如图13那样，可以在带电粒子显微镜装置601中配置简易的光学显微镜202。“简易的”例如是指倍率固定、尺寸小、价格便宜等的能够简单地执行光学显微镜观察。光学显微镜202例如具有光学镜头等简单的成像系统和CCD照相机等摄像元件。来自光学显微镜202的图像信息同样地经由配线与上位控制部36连接。另外，带电粒子显微镜的光轴200和光学显微镜202的光轴201之间的距离始终固定，所以在通过光学显微镜进行观察后，进行场所移动的距离也始终固定。因此，如果是将该距离预先存储在存储器等中，在输入了工作台移动指示时将该距离值作为工作台移动量来控制驱动部51、52的结构，则用户能够通过非常简单的操作进行带电粒子显微镜的光轴200和光学显微镜202的光轴201之间的移动指示。因此，通过简易的光学显微镜202和带电粒子显微镜601来观察相同试样部位会变得非常容易。
另外，光学显微镜602和光学显微镜202都是使用了光的显微镜，所以能够得到大致相同外观的图像，因此通过带电粒子显微镜601来观察与通过光学显微镜602观察到的试样相同的部位变得非常容易。具体地说，通过以下的步骤来进行观察。用户首先通过设置在带电粒子显微镜装置以外的光学显微镜602观察了试样的希望位置后，将搭载有试样的试样台导入带电粒子显微镜装置内部。接着使用光学显微镜202来确定通过光学显微镜602观察到的位置。该操作可以由用户手动进行，也可以根据由光学显微镜602取得的图像进行匹配或类似度计算等的运算处理，由此自动地进行。接着通过上述方法从光学显微镜202向带电粒子显微镜601移动试样，将通过光学显微镜202确定的试样位置配置在一次带电粒子束的照射位置上。接着通过带电粒子显微镜取得透射带电粒子图像。这样将光学显微镜202用于带电粒子束显微镜装置外部的光学显微镜和带电粒子显微镜之间的观察位置对准，由此通过带电粒子显微镜观察由带电粒子显微镜装置外部的光学显微镜观察到的试样位置变得非常简单。
另外，如图14那样为了能够将光学显微镜202的场所配置在试样台500的正下方，可以将带电粒子显微镜的光轴200和光学显微镜202的光轴201设为同轴。带电粒子显微镜的光轴200和光学显微镜202的光轴201是同轴，能够观察相同部位，另外，光学显微镜602和光学显微镜202都是使用了光的显微镜，所以观察相同试样部位变得非常简单。作为其结果，能够比图13的结构更容易地通过带电粒子显微镜601来观察与通过光学显微镜602观察到的试样相同的部位。另外，在通过光学显微镜202进行观察时，可以卸下光检测器503，也可以使光检测器503具有移动结构而能够变更位置。另外，也可以经由光学显微镜202取得来自检测元件500的光，从而形成透射带电粒子显微镜图像。
另外，在图14的情况下，也和图13所说明的情况同样，能够将光学显微镜202用于带电粒子束显微镜装置外部的光学显微镜和带电粒子显微镜之间的观察位置对准。这时候，不需要从光学显微镜202向带电粒子显微镜601移动试样的步骤。
有时候会难以在带电粒子束显微镜内立刻发现通过光学显微镜观察到的场所。因此以下接着说明将光学显微镜和带电粒子显微镜之间的位置信息进行共同化的单元。作为在显微镜间将位置信息进行共同化的单元，考虑使用试样台上的记号简单地发现要观察的场所的方法。图15表示从上面观察到搭载了试样6的检测元件500的图。作为试样台的检测元件500具备能够把握试样相对检测元件500的位置关系的标记913。标记913是在试样台的预定位置上形成的，例如是如直尺那样刻度长度为已知的记号。在水平方向、垂直方向都附有标记，因此能够把握已经观察了哪个场所。另外，当难以在检测元件500上进行标记时，如果在具备了标记的基座501上配置检测元件500则能够把握在试样台上的哪里配置了试样。另外，也可以对在试样台上的某个位置成为记号的点进行多点记录，将其作为基准点来把握观察位置。例如也可以将试样自身设为基准点。可以由装置使用者进行根据标记存储试样位置的操作，也可以通过在上位控制部36等上实施来生成试样台的地图数据，基于存储在存储器中的地图数据来进行位置搜索。
如上所述，通过本实施例的带电粒子束装置、试样观察方法、试样台、观察系统能够通过带电粒子显微镜实施由光学显微镜观察到的试样的三维内部结构。
实施例2
在实施例1中说明了试样台是发光元件的结构。在本实施例中，说明试样台是如果被照射带电粒子束则能够产生电子和空穴的半导体检测元件的情况。以下，省略说明与实施例1相同的部分。
使用图16进行与原理以及结构相关的说明。在如果被照射带电粒子束则能够产生电子和空穴的试样台518上具备试样6。试样台501是半导体检测元件等，内部存在P层、N层以及耗尽层等。这时也和实施例同样，该试样台518检测在试样内部散射或透射来的带电粒子。试样台兼检测元件具备上层部512和下层部513等薄层。该薄层是能够导电的材料，例如是金属膜等。全面地记载了图中的薄层，但是也可以是一部分。
考虑在试样内有密度高的部位508和密度低的部位509的情况。当在试样内对密度高的部位508照射一次带电粒子束501时，带电粒子束大多被后方散射，因此带电粒子束没有到达检测元件518。另一方面，当在试样内对密度低的部位509照射一次带电粒子束511时，带电粒子束能够透射到检测元件518。到达了检测元件518的带电粒子束在检测元件518内部产生电子空穴对514。通过产生了电子空穴对514，空穴或电子被引到上层部512和下层部513。在上层部512和下层部513之间，如果经由配线516等连接有位于试样台兼检测元件外的电阻515，则能够通过上述电子空穴对而流动电流I，因此结果会在电阻515间产生电压V。通过放大器517放大该电压V，从而能够放大信号。这些一系列的结果，能够通过取得来自检测元件518的信号来检测试样内部的密度差。
带电粒子束的固体内平均自由行程虽然依赖于带电粒子束的加速电压，但是为几十个nm到几十个μm。因此，需要在检测元件518上面的上层部512将厚度设为相同程度的厚度。另外，图中试样6和上层部512接触，但在试样为生物试样等的情况下，有时也会由于毒性等关系而无法在上层部512搭载试样。因此也可以涂抹如胶原蛋白那样的与生物体试样亲和力高的材料。也可以配置在上层部512和试样6之间。
另外，如实施例1所说明的那样，在试样6是含水试样等的情况下，可以在试样周围配置薄膜702，也可以将试样内部的水分设为离子液体等置换物质703。
图17表示使用本实施例的半导体检测元件实施三维内部结构观察的装置结构。图17中在试样工作台5上配置成为试样台的半导体检测元件518。从工作台5所具备的检测元件518经由配线509连接前置放大器基板505。前置放大器基板505经由配线507等与下位控制部37连接。图中，前置放大器基板505位于外壳7内部，但也可以位于外壳7外部(例如图中的前置放大器部54)。在倾斜试样台518时，需要使试样台518不会从试样工作台5落下，因此在试样工作台5上具备能够决定用于配置试样台518的位置的固定部件506。此外在试样台518和试样工作台5之间也可以有未图示的固定部件。由此能够固定试样台518并能够防止位置偏离。在将试样台导入装置内部或取出到装置外部时，连接或拆卸配线509，对试样工作台5装卸试样台518。
实施例3
在以下的实施例中“大气压”是指大气氛围或预定的气体氛围，表示大气压或若干负压状态的压力环境。具体地说是约105Pa(大气压)～103Pa左右。
<大气压的带电粒子束装置观察时的说明>
接着，使用图18说明使用了能够在大气压下观察的带电粒子束装置的例子。带电粒子显微镜的基本结构和图7的情况相同，所以在本实施例中主要只说明大气压观察用装置的特征。
图18表示本实施例的带电粒子显微镜的整体结构。在本结构中，将带电粒子光学镜筒2嵌入外壳271中，通过真空封装部件123进行真空密封。由柱状物269支承外壳271。由基座270支承柱状物269。图中柱状物269只图示了一根，但为了支承外壳实际最好有多根。通过该结构，试样6的氛围状态与装置外部相同，所以能够将试样状态暴露在完全的大气下状态。
在带电粒子光学镜筒和试样之间设置带电粒子束能够透射或通过的隔膜10。该隔膜10能够从外壳271进行装卸。外壳271与真空泵4连接，能够将通过外壳271的内壁面和隔膜10构成的封闭空间(以下作为第一空间)进行真空排气。由此，在本实施例中，第一空间11通过隔膜10被维持为高真空，另一方面，载置试样的空间被维持为大气压或者和大气压大致相同的压力的气体氛围，所以在装置动作中能够将带电粒子光学镜筒2侧维持为真空状态，并且将试样6和上述试样台维持为大气压或预定的压力氛围。通过隔膜保持部件155来保持隔膜10，通过交换隔膜保持部件155使隔膜10的交换成为可能。
通过面向试样6附近方向的喷气嘴272进行来自气瓶103的气体供给。喷气嘴272例如通过支承物273与外壳271连接。气瓶103和喷气嘴272通过连结部102进行连接。上述结构虽然是一例，但是能够通过本结构将希望的气体喷射到试样6附近。作为气体种类，是一种为了能够降低电子束散射而比大气轻的气体即氮气或水蒸气或氦气或氢气等。用户能够自由地交换气体。另外，为了将隔膜10和试样6之间抽成真空，可以将气瓶103替换为真空泵。
光学显微镜250配置在外壳271的正下方，即与带电粒子光学镜筒的光轴同轴。由此对配置在试样工作台5上的试样台上的试样6照射通过了隔膜10的带电粒子束而取得带电粒子束显微镜图像，并且能够取得光学显微镜250的光学显微镜图像。但是，光学显微镜的配置如上述的实施例那样不限于这些。
在本带电粒子束装置的试样工作台5上能够搭载具备了检测元件500的试样台。当在试样工作台上载置了上述试样台的状态下，检测元件500成为相对于试样而被载置到隔膜的相反侧的状态。试样工作台附近的光检测器503等的配置结构等与实施例1、2相同。本结构的情况下，能够取得使由于抽真空等而产生的水分蒸发等的形状变化最大限度地降低的透射带电粒子束信号。另外，不需要将试样空间抽真空为高真空，因此能够以非常高的吞吐量来取得试样的透射带电粒子束显微镜图像。另外，本实施例的结构中对试样配置空间没有限制，所以在试样台的大小非常大的情况下有用。
实施例4
接着，使用图19说明从外壳7侧面的小的区域导入试样以及试样台的侧面插入方式的装置结构。以下，省略说明与实施例1到实施例3相同的部分。
试样工作台5为了从外壳7的一部分狭小的区域插入而被导入到装置内部。用于控制各个光学镜头的控制系统、用于检测检测信号的检测系统、用于使外壳或带电粒子光学镜筒2内部进行排气的真空泵等是当然的，因此省略。通过配置在外壳7内部等中的光检测器800经由光传输路801检测出来自直接或间接地搭载有试样6的检测元件500的发光。在外壳7的内部、外部或试样台7、试样工作台5、或图中光学镜筒2的任意地方配置用于检测来自检测元件500的发光的光检测器即可。光放大器和光传输路的位置或变形例只要满足在本实施例意图的功能，就属于本实施例的带电粒子束显微镜的范畴。本结构中，例如在试样工作台5具备能够使矢量参数的试样角度θ倾斜的机构。在本结构的情况下，与上述实施例比较，试样工作台5的大小能够缩小，所以能够使试样工作台5上的倾斜机构非常简易。
另外，本发明不限定于上述实施例，而包括各种变形例。例如上述实施例是为了容易理解本发明而详细进行的说明，不一定必须限定于具备所说明的所有结构的情况。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，或能够将其他实施例的结构加到某个实施例的结构中。另外，关于各个实施例的结构的一部分，能够进行其他结构的追加/删除/置换等。另外，例如通过集成电路设计等由硬件来实现上述各个结构、功能、处理部、处理单元等的一部分或全部。另外，也可以通过由处理器解释和执行用于实现各功能的程序，通过软件来实现上述各个结构、功能等。能够在存储器、硬盘、SSD(SolidStateDrive固态驱动器)等记录装置、或者IC卡、SD卡、光盘等记录介质上放置用于实现各个功能的程序、表格、文件等信息。
另外，控制线和信息线表示认为说明上需要的线，产品上不一定要限于表示所有的控制线和信息线。实际上也可以考虑几乎所有的结构相互连接的情况。
附图标记的说明
1：光学镜头、2：带电粒子光学镜筒、3：检测器、4：真空泵、5：试样工作台、6：试样、7：外壳、8：带电粒子源、10：隔膜、11：第一空间、14：泄漏阀、
16：真空配管、18：支柱、19：盖部件用支承部件、20：底板、34：键盘或鼠标等用户接口、35：监视器、36：上位控制部、37：下位控制部、38：工作台控制部、39：通信线、40：数据收发部、41：数据存储部、42：外部接口、43：运算部、44：操作画面、45：照射能量变更部、46：照射角度变更部、47：试样角度变更部、48：焦点调整部、49：亮度调整部、
50：对比度调整部、51：照射开始按钮、52：照射停止按钮、53：前置放大器、54：前置放大器、55：画面、56：画面、57：图像保存按钮、58：图像读出按钮、59：照射能量控制部、61、62、63、64、65、66、67：步骤、70：操作画面、71：初始试样角度θ设定部、72：最终试样角度θ设定部、73：变更角度Δθ设定部、74：垂直设定条、75：水平设定条、76：画面、77：自动图像取得基准点、78：自动取得开始按钮、
102：连结部、103：气瓶、107：支承板、119：真空密封、120：真空密封、122：盖部件、123、124、125、126、128、129：真空封装部件、155：隔膜保持部件、
200：带电粒子显微镜的光轴、201：光学显微镜的光轴、202：光学显微镜、250：光学显微镜、269：柱状物、270：基座、271：外壳、272：喷气嘴、
500：试样台或检测元件、501：基座、502：薄膜、503：光检测器、505：前置放大器基板、506：固定部件、507：配线、508：密度高的部分、509：密度低的部分、510：一次带电粒子束、511：一次带电粒子束、512：上层部、513：下层部、514：电子空穴对、515：电阻、516：配线、517：放大器、518：检测元件、
601：带电粒子束显微镜、602：光学显微镜、603：CCD照相机、604：配线、
702：薄膜、703：置换物质、
800：光检测器、801：光传输路、
900：带电粒子束、901：内部结构、902：内部结构、903：内部结构、903a：所投影的内部结构903、904：物质、905：光轴、906：投影图像(或检测图像)、907：投影图像(或检测图像)、908：投影图像(或检测图像)、909：金属标识、910：投影图像(或检测图像)、911：金属标识、912：投影图像(或检测图像)、913：标记。

Claims (22)

1.一种带电粒子束装置，其特征在于，
该带电粒子束装置具有：
带电粒子光学镜筒，其向试样照射一次带电粒子束；
试样工作台，其以可装卸的方式配置用于保持上述试样的试样台；以及
控制部，其对用于决定上述一次带电粒子束和上述试样之间的相互关系的矢量参数进行控制，
上述试样台是包括用于检测在上述试样内部散射或透射来的带电粒子的检测器的结构，
通过在多个不同的矢量参数下的一次带电粒子束的照射，取得与各个矢量参数对应的上述试样的透射带电粒子图像。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
上述矢量参数包括上述一次带电粒子束的入射方向与上述试样之间的相对角度，
上述带电粒子束装置具备能够使上述试样相对于上述一次带电粒子束的光轴倾斜的试样工作台驱动机构。
3.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
上述矢量参数包括上述一次带电粒子束的入射能量，
上述带电粒子束装置具备使上述一次带电粒子束的入射能量可变的带电粒子束源、施加使上述一次带电粒子束加速或减速的电压的光学镜头以及对上述试样工作台施加电压的电源中的至少任意一个。
4.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
上述矢量参数包括上述一次带电粒子束的入射方向与上述试样之间的相对角度，
上述带电粒子束装置具备使上述一次带电粒子束相对于该一次带电粒子束的光轴倾斜而入射到上述试样的光学镜头。
5.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
上述矢量参数包括上述一次带电粒子束的入射到上述试样的电流量，
上述带电粒子束装置具备能够使上述一次带电粒子束的照射电流量变化的光学镜头或电流控制部。
6.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
该带电粒子束装置具有：监视器，其将与上述各个矢量参数对应的多个透射带电粒子图像并列地进行显示。
7.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
该带电粒子束装置具有：监视器，其按照上述矢量参数的大小顺序，将与上述各个矢量参数对应的多个透射带电粒子图像在每个任意的时间交替地进行显示。
8.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
该带电粒子束装置具有：
监视器，其显示用于预先选择特定的试样位置的输入画面；和
驱动机构，其移动上述试样工作台，以便上述透射带电粒子图像中的上述特定的试样位置在上述矢量参数变更前后不发生改变。
9.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
该带电粒子束装置具有：
监视器，其显示用于预先选择特定的试样位置的输入画面；和
运算部，其调整焦点和亮度，以便上述透射带电粒子图像中的上述特定的试样位置的焦点和亮度在上述矢量参数变更前后不发生改变。
10.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
上述检测器是通过在上述试样内部透射或散射来的带电粒子进行发光的发光部件。
11.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
上述试样台是光学显微镜装置和带电粒子显微镜装置的共用试样台。
12.根据权利要求10所述的带电粒子束装置，其特征在于，
上述发光部件能够透射特定的或者所有的波长区域的可视光或紫外光或红外光。
13.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
上述检测器是半导体检测元件。
14.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
该带电粒子束装置具有使上述一次带电粒子束透射或通过的能够装卸的隔膜，通过该隔膜来隔离上述带电粒子光学镜筒的内部空间和载置有上述试样的空间。
15.一种试样观察方法，通过照射一次带电粒子束来观察试样，其特征在于，
该试样观察方法具有以下步骤：
对上述试样照射上述一次带电粒子束，取得上述试样的透射带电粒子图像的步骤，其中，上述试样直接或者经由预定的部件被配置于检测在上述试样内部透射或散射来的带电粒子的检测器上；
变更用于决定上述一次带电粒子和上述试样之间的相互关系的矢量参数的步骤；以及
通过在该变更了的矢量参数下的一次带电粒子束的照射，取得上述试样的透射带电粒子图像的步骤，
该观察方法通过在多个不同的矢量参数下的一次带电粒子束的照射，取得与各个矢量参数对应的上述试样的透射带电粒子图像。
16.根据权利要求15所述的试样观察方法，其特征在于，
上述矢量参数包括上述一次带电粒子束的入射方向与上述试样之间的相对角度、上述一次带电粒子束的入射能量和上述一次带电粒子束的电流量中的至少任意一个。
17.根据权利要求15所述的试样观察方法，其特征在于，
该试样观察方法还具有以下步骤：按照上述矢量参数的大小顺序，将与上述各个矢量参数对应的多个透射带电粒子图像在每个任意的时间交替地进行显示。
18.根据权利要求15所述的试样观察方法，其特征在于，
上述试样是在内部注入了被进行了金属标识的物质的试样，
上述试样的透射带电粒子图像表示在上述试样的内部异常集聚的上述金属标识的位置和密度。
19.根据权利要求15所述的试样观察方法，其特征在于，
该试样观察方法还具有以下步骤：
通过光学显微镜取得上述试样的图像的步骤；以及
根据由上述光学显微镜取得的图像将希望的试样位置配置到上述一次带电粒子束的照射位置的步骤。
20.根据权利要求19所述的试样观察方法，其特征在于，
该试样观察方法具有以下步骤：
通过设置在带电粒子束装置外的第一光学显微镜来观察上述试样的步骤；
通过设置在上述带电粒子束装置内的第二光学显微镜来确定通过上述第一光学显微镜观察到的试样位置的步骤；以及
通过设置在上述带电粒子束装置内的带电粒子束显微镜取得通过上述第二光学显微镜确定的试样位置的透射带电粒子图像的步骤。
21.根据权利要求19所述的试样观察方法，其特征在于，
通过在上述检测器或包括上述检测器而构成的试样台的预定位置上形成的标记，存储通过上述光学显微镜观察到的上述试样的位置。
22.根据权利要求15所述的试样观察方法，其特征在于，
该试样观察方法包括以下步骤：根据与上述各个矢量参数对应地取得的多个上述透射带电粒子图像，观察上述试样内部的三维内部结构。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018068506A1 (en) * 2016-10-11 2018-04-19 Focus-Ebeam Technology (Beijing) Co., Ltd. Charged particle beam system, opto-electro simultaneous detection system and method
CN108169234A (zh) * 2018-03-23 2018-06-15 苏州原位芯片科技有限责任公司 多孔薄膜观测窗口
CN108398383A (zh) * 2018-03-23 2018-08-14 苏州原位芯片科技有限责任公司 观测薄膜窗口
CN108780054A (zh) * 2016-03-18 2018-11-09 株式会社日立高新技术 样本的观察方法
CN109478488A (zh) * 2016-08-09 2019-03-15 株式会社日立高新技术 带电粒子束装置
CN110534390A (zh) * 2018-05-25 2019-12-03 日本电子株式会社 带电粒子束装置和机器学习方法
CN111524777A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 日本电子株式会社 带电粒子束系统和使用扫描电子显微镜的试样测定方法
CN111699579A (zh) * 2018-02-09 2020-09-22 昭和电工株式会社 非水系电池电极用浆液、以及非水系电池电极和非水系电池的制造方法
CN111919277A (zh) * 2018-04-02 2020-11-10 株式会社日立高新技术 电子显微镜
CN113035675A (zh) * 2021-02-26 2021-06-25 中国科学院生物物理研究所 带电粒子束设备
TWI759966B (zh) * 2019-11-27 2022-04-01 德商卡爾蔡司多重掃描電子顯微鏡有限公司 微粒多束顯微鏡電壓對比成像的方法，電壓對比成像的微粒多束顯微鏡以及微粒多束顯微鏡電壓對比成像的半導體結構
TWI767278B (zh) * 2019-07-26 2022-06-11 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 多重著陸能量掃描電子顯微鏡系統及方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10714303B2 (en) * 2018-07-19 2020-07-14 International Business Machines Corporation Enabling high throughput electron channeling contrast imaging (ECCI) by varying electron beam energy
DE102019103551B3 (de) * 2019-02-13 2020-07-30 JOMESA Meßsysteme GmbH Verfahren zur Analyse einer Partikelansammlung auf einer Filtermembran
JP7229806B2 (ja) * 2019-02-19 2023-02-28 日本電子株式会社 観察方法
US11264202B2 (en) * 2020-05-18 2022-03-01 Applied Materials Israel Ltd. Generating three dimensional information regarding structural elements of a specimen

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5532304A (en) * 1978-08-28 1980-03-07 Internatl Precision Inc Electron microscope with optical microscope
US5552602A (en) * 1991-05-15 1996-09-03 Hitachi, Ltd. Electron microscope
JPH10283978A (ja) * 1997-04-10 1998-10-23 Hamamatsu Photonics Kk 電子検出器
JP2005116731A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Hitachi High-Technologies Corp 電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法
JP2006147430A (ja) * 2004-11-22 2006-06-08 Hokkaido Univ 電子顕微鏡
CN101025402A (zh) * 2006-02-17 2007-08-29 株式会社日立高新技术 扫描型电子显微镜装置以及使用它的摄影方法
US20090166536A1 (en) * 2007-12-26 2009-07-02 Jeol Ltd. Sample Holder, Method for Observation and Inspection, and Apparatus for Observation and Inspection
WO2012140822A1 (ja) * 2011-04-11 2012-10-18 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
WO2013008561A1 (ja) * 2011-07-14 2013-01-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
WO2013051357A1 (ja) * 2011-10-05 2013-04-11 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 検査又は観察装置及び試料の検査又は観察方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS582856U (ja) * 1981-06-26 1983-01-10 株式会社日電子テクニクス 透過走査像観察装置
JP2602287B2 (ja) * 1988-07-01 1997-04-23 株式会社日立製作所 Ｘ線マスクの欠陥検査方法及びその装置
US4975578A (en) * 1989-04-17 1990-12-04 The Research Foundation Of State University Of Ny Method and apparatus for determining distribution of mass density
US6051834A (en) 1991-05-15 2000-04-18 Hitachi, Ltd. Electron microscope
US5866905A (en) * 1991-05-15 1999-02-02 Hitachi, Ltd. Electron microscope
JP3287858B2 (ja) 1991-05-15 2002-06-04 株式会社日立製作所 電子顕微鏡装置及び電子顕微方法
JP3434165B2 (ja) 1997-04-18 2003-08-04 株式会社日立製作所 走査電子顕微鏡
JP3288972B2 (ja) 1998-05-15 2002-06-04 株式会社日立製作所 ３次元原子配列観察方法及び装置
JP4200104B2 (ja) * 2003-01-31 2008-12-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
JP2008084643A (ja) 2006-09-27 2008-04-10 Fujitsu Ltd 電子顕微鏡及び立体観察方法
KR100902403B1 (ko) * 2007-09-11 2009-06-11 한국기초과학지원연구원 투과전자현미경 3차원 관찰 전용 문 그리드 및 그 제조방법
JP5712074B2 (ja) 2011-07-20 2015-05-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査透過電子顕微鏡

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5532304A (en) * 1978-08-28 1980-03-07 Internatl Precision Inc Electron microscope with optical microscope
US5552602A (en) * 1991-05-15 1996-09-03 Hitachi, Ltd. Electron microscope
JPH10283978A (ja) * 1997-04-10 1998-10-23 Hamamatsu Photonics Kk 電子検出器
JP2005116731A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Hitachi High-Technologies Corp 電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法
JP2006147430A (ja) * 2004-11-22 2006-06-08 Hokkaido Univ 電子顕微鏡
CN101025402A (zh) * 2006-02-17 2007-08-29 株式会社日立高新技术 扫描型电子显微镜装置以及使用它的摄影方法
US20090166536A1 (en) * 2007-12-26 2009-07-02 Jeol Ltd. Sample Holder, Method for Observation and Inspection, and Apparatus for Observation and Inspection
WO2012140822A1 (ja) * 2011-04-11 2012-10-18 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
WO2013008561A1 (ja) * 2011-07-14 2013-01-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
WO2013051357A1 (ja) * 2011-10-05 2013-04-11 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 検査又は観察装置及び試料の検査又は観察方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108780054A (zh) * 2016-03-18 2018-11-09 株式会社日立高新技术 样本的观察方法
CN109478488A (zh) * 2016-08-09 2019-03-15 株式会社日立高新技术 带电粒子束装置
CN109478488B (zh) * 2016-08-09 2021-01-08 株式会社日立高新技术 带电粒子束装置
US10879036B2 (en) 2016-10-11 2020-12-29 Focus-Ebeam Technology (Beijing) Co., Ltd. Charged particle beam system, opto-electro simultaneous detection system and method
WO2018068506A1 (en) * 2016-10-11 2018-04-19 Focus-Ebeam Technology (Beijing) Co., Ltd. Charged particle beam system, opto-electro simultaneous detection system and method
CN111699579B (zh) * 2018-02-09 2024-02-09 株式会社力森诺科 非水系电池电极用浆液、以及非水系电池电极和非水系电池的制造方法
CN111699579A (zh) * 2018-02-09 2020-09-22 昭和电工株式会社 非水系电池电极用浆液、以及非水系电池电极和非水系电池的制造方法
CN108169234A (zh) * 2018-03-23 2018-06-15 苏州原位芯片科技有限责任公司 多孔薄膜观测窗口
CN108398383A (zh) * 2018-03-23 2018-08-14 苏州原位芯片科技有限责任公司 观测薄膜窗口
CN111919277A (zh) * 2018-04-02 2020-11-10 株式会社日立高新技术 电子显微镜
CN111919277B (zh) * 2018-04-02 2023-08-01 株式会社日立高新技术 电子显微镜
CN110534390B (zh) * 2018-05-25 2023-11-07 日本电子株式会社 带电粒子束装置和机器学习方法
CN110534390A (zh) * 2018-05-25 2019-12-03 日本电子株式会社 带电粒子束装置和机器学习方法
CN111524777A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 日本电子株式会社 带电粒子束系统和使用扫描电子显微镜的试样测定方法
TWI767278B (zh) * 2019-07-26 2022-06-11 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 多重著陸能量掃描電子顯微鏡系統及方法
TWI759966B (zh) * 2019-11-27 2022-04-01 德商卡爾蔡司多重掃描電子顯微鏡有限公司 微粒多束顯微鏡電壓對比成像的方法，電壓對比成像的微粒多束顯微鏡以及微粒多束顯微鏡電壓對比成像的半導體結構
CN113035675A (zh) * 2021-02-26 2021-06-25 中国科学院生物物理研究所 带电粒子束设备

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