DE112015000433B4 - Probenhalter, Betrachtungssystem und Bilderzeugungsverfahren - Google Patents

Probenhalter, Betrachtungssystem und Bilderzeugungsverfahren Download PDF

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Abstract

Probenhalter, welcher Folgendes aufweist:einen Probenanordnungsabschnitt, auf dem ein lichtemittierendes Element (23) durch geladene Teilchen, welche die Probe (9) durchquert haben oder darin gestreut worden sind, veranlasst wird, Licht zu emittieren, undein Lichtübertragungselement, das einen Lichtübertragungsweg (64) zur Übertragung von Licht, das von einer Fläche ausgeht, die nicht parallel zu einer Fläche des lichtemittierenden Elements (23) ist, auf der die Probe (9) angeordnet ist, zu einem Detektor (38) bildet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, wodurch das Innere einer Probe betrachtet werden kann, und einen Probenhalter dafür.
  • Technischer Hintergrund
  • Ein Rastertransmissionselektronenmikroskop (STEM), ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) oder dergleichen (nachstehend allgemein als (S)TEM bezeichnet) wird zur Betrachtung der inneren Struktur eines sehr kleinen Gebiets einer Substanz verwendet. Es gibt ein allgemein bekanntes Verfahren zur Betrachtung des Inneren einer Probe mit einem dieser Elektronenmikroskope. Bei diesem Verfahren wird eine Probe, die so dünn geschnitten ist, dass ein Strahl geladener Teilchen sie durchqueren kann, auf einem gitterförmigen Probenträger mit einer großen Anzahl von Löchern angeordnet und wird ein durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltenes Bild mit einem Detektor erfasst, der sich in Bezug auf eine Probenoberfläche auf der Seite befindet, welche der Seite der Elektronenquelle entgegengesetzt ist. Bei dieser Konfiguration wird eine Probe jedoch freitragend über dem Gitterlochbereich angeordnet, so dass es schwierig ist, eine Probe derart zu präparieren, dass ein vorgesehenes Betrachtungsziel über dem Gitterlochbereich angeordnet wird. Um dies zu lösen, schlägt Patentliteratur 1 einen Elektronendetektor vor, der eine direkte Anordnung einer Probe für die Betrachtung mit einem Elektronenmikroskop ermöglicht.
  • Ebenso wie ein mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitendes Mikroskop kann ein optisches Mikroskop für die Betrachtung eines sehr kleinen Gebiets einer Substanz verwendet werden. Durch die Verwendung eines optischen Mikroskops können Farbinformationen einer Probe erfasst werden, die mit einem Elektronenmikroskop theoretisch nicht erfasst werden können. Optische Mikroskope sind dafür ausgelegt, eine Probe mit weißem Licht oder einem spezifischen Licht zu bestrahlen und ein Bild anhand durchgelassenem Licht zu erzeugen, das Farbinformationen über die Absorption oder Emission in der Probe aufweist. Hierbei kann beispielsweise durch Einbringen eines spezifischen Farbstoffs in eine biologische Zellprobe ein spezifisches Gebiet in der Zelle gefärbt werden, wodurch die Verteilung gefärbter und nicht gefärbter Gebiete durch Extrahieren zugeordneter Farbinformationen sichtbar gemacht werden kann. Diese Technik wird weit verbreitet verwendet, insbesondere auf den Gebieten der Krankheitsdiagnostik und der Biologie.
  • Mit einem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop können keine Farbinformationen erhalten werden, es kann aber eine hochauflösende Betrachtung eines sehr kleinen Gebiets ausgeführt werden, was mit einem optischen Mikroskop schwierig ist. Zusätzlich ermöglicht ein mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitendes Mikroskop auch, Informationen zu erhalten, die eine Dichtediferenz in einer Probe widerspiegeln.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: offengelegte japanische Patentanmeldung JP H10 283978 A Weitere herkömmliche Lösungen für Probenhalter in Elektronenmikroskopen sind in US 2010/0243888 A1 , US 2011/0284745 A1 und WO 2010/001399 A1 offenbart.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In einem Detektorprobenträger in Patentliteratur 1 wird eine Probe direkt auf einem elektrischen System angeordnet, das mit einem Halbleiter, einem Metallfilm oder dergleichen durch eine elektrische Verdrahtung oder dergleichen verbunden ist. Weil dieser Detektorprobenträger mit einer Verdrahtung verbunden ist, muss die elektrische Verdrahtung entfernt werden, um eine identische Probe mit einer anderen Vorrichtung zu betrachten. Zur Betrachtung einer kultivierten Zelle muss eine Probe selbst auf einem Probenträger für die Mikroskopbetrachtung vorab kultiviert werden. Wenn versucht wird, eine Probe auf diesem Detektorprobenträger zu kultivieren, muss jedoch eine Schaltung, die mit einer elektrischen Verdrahtung zum Anlegen einer Hochspannung verbunden ist, in eine Kulturlösung oder dergleichen eingetaucht werden und kann es schwierig sein, ein vorgesehenes Betrachtungsziel auf dem Detektorprobenträger anzuordnen. Im Stand der Technik, wie vorstehend erwähnt wurde, war gewöhnlich viel Zeit erforderlich, eine Probe bei einer Betrachtung mit durchgelassenen geladenen Teilchen anzuordnen oder zu entnehmen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Probleme gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, wodurch eine einfache Bildbetrachtung mit durchgelassenen geladenen Teilchen ermöglicht wird, ein Probenbetrachtungsverfahren, einen Probenträger, ein Betrachtungssystem und ein lichtemittierendes Element bereitzustellen.
  • Lösung des Problems
  • Zum Adressieren der vorstehend erwähnten Probleme weist ein Probenhalter gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: einen Probenanordnungsabschnitt, auf dem ein lichtemittierendes Element durch geladene Teilchen, welche die Probe durchquert haben oder darin gestreut worden sind, veranlasst wird, Licht zu emittieren, und ein Lichtübertragungselement, das einen Lichtübertragungsweg zur Übertragung von Licht, das von einer Fläche ausgeht, die nicht parallel zu einer Fläche des lichtemittierenden Elements ist, auf der die Probe angeordnet ist, zu einem Detektor bildet. Alternativ weist ein Probenhalter gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: einen Probenanordnungsabschnitt, auf dem ein lichtemittierendes Element angeordnet wird, das durch geladene Teilchen, die eine Probe durchquert haben oder innerhalb einer Probe gestreut wurden, veranlasst wird, Licht zu emittieren, und ein Lichtsammelmittel zum Sammeln von Licht vom lichtemittierenden Element zu einem Detektor hin.
  • Ein Betrachtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Quelle eines Strahls geladener Teilchen, welche einen Strahl geladener Teilchen erzeugt, ein lichtemittierendes Element, das durch geladene Teilchen, welche eine Probe durchquert haben oder innerhalb der Probe gestreut worden sind, veranlasst wird, Licht zu emittieren, einen Detektor, der Licht detektiert, das von einer Fläche des lichtemittierenden Elements ausgegangen ist, die nicht parallel zu einer Fläche ist, worauf eine Probe angeordnet ist, und einen Bilderzeugungsabschnitt, der ein Bild einer Probe auf der Grundlage eines Signals vom Detektor erzeugt.
  • Ein Bilderzeugungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Schritte auf: Anwenden eines Strahls geladener Teilchen auf eine Probe, die auf einem lichtemittierenden Element angeordnet ist, das durch geladene Teilchen veranlasst wird, Licht zu emittieren, Abstrahlen von Licht, das vom lichtemittierenden Element durch geladene Teilchen, welche die Probe durchquert haben oder innerhalb der Probe gestreut worden sind, erzeugt wurde, von einer Fläche, die nicht parallel zu einer Fläche des lichtemittierenden Elements ist, auf der die Probe angeordnet ist, Übertragen des abgestrahlten Lichts zu einem Detektor, Detektieren des übertragenen Lichts mit dem Detektor und Erzeugen eines Bilds der Probe auf der Grundlage eines Signals vom Detektor.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Bildbetrachtung mit durchgelassenen geladenen Teilchen einfach ausgeführt werden, indem ein lichtemittierendes Element mit einer darauf angeordneten Probe veranlasst wird, Licht zu emittieren, und das emittierte Licht durch ein Licht-übertragungsmittel wirksam zu einem Detektor geleitet wird. Andere Probleme, Konfigurationen und Wirkungen werden anhand der Beschreibung der folgenden Ausführungsformen verständlich werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische erklärende Darstellung der Betrachtung mit einem optischen Mikroskop und der Betrachtung mit einem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop,
    • 2 zeigt Einzelheiten eines Probenträgers mit einem Detektionselement,
    • 3A ist eine erklärende Darstellung eines Betrachtungsverfahrens und eines 3D-Betrachtungsverfahrens für eine biologische Probe,
    • 3B ist eine erklärende Darstellung eines Betrachtungsverfahrens und eines 3D-Betrachtungsverfahrens für eine biologische Probe,
    • 3C ist eine erklärende Darstellung eines Betrachtungsverfahrens und eines 3D-Betrachtungsverfahrens für eine biologische Probe,
    • 4 ist eine erklärende Darstellung eines Grundprinzips der Detektion,
    • 5 ist ein Gesamtblockdiagramm einer Betrachtung mit einem mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop aus Beispiel 1,
    • die 6A bis 6B sind Blockdiagramme eines Lichtsammelverfahrens unter Verwendung einer Lichtsammellinse aus Beispiel 2,
    • 7 ist ein Blockdiagramm eines Lichtsammelverfahrens unter Verwendung einer seitlichen Linse aus Beispiel 2,
    • 8 ist eine detaillierte Darstellung eines Verfahrens zur Befestigung eines lichtemittierenden Elements auf einer Probentrageinheit,
    • 9A ist ein Blockdiagramm einer Probentrageinheit, die mit einem Mittel zum Sammeln von einer Seite eines lichtemittierenden Elements aus Beispiel 2 emittierten Lichts versehen ist,
    • 9B ist ein Blockdiagramm einer Probentrageinheit, die mit einem Mittel zum Sammeln von einer Seite eines lichtemittierenden Elements aus Beispiel 2 emittierten Lichts versehen ist,
    • 9C ist ein Blockdiagramm einer Probentrageinheit, die mit einem Mittel zum Sammeln von einer Seite eines lichtemittierenden Elements aus Beispiel 2 emittierten Lichts versehen ist,
    • 10A ist ein Blockdiagramm einer Probentrageinheit, die mit einem Spiegel und einer Linse in Bezug auf von einem lichtemittierenden Element aus Beispiel 2 emittiertes Licht versehen ist,
    • 10B ist ein Blockdiagramm einer Probentrageinheit, die mit einem Spiegel und einer Linse in Bezug auf von einem lichtemittierenden Element aus Beispiel 2 emittiertes Licht versehen ist,
    • 10C ist ein Blockdiagramm einer Probentrageinheit, die mit einem Spiegel und einer Linse in Bezug auf von einem lichtemittierenden Element aus Beispiel 2 emittiertes Licht versehen ist,
    • 10D ist ein Blockdiagramm einer Probentrageinheit, die mit einem Spiegel und einer Linse in Bezug auf von einem lichtemittierenden Element aus Beispiel 2 emittiertes Licht versehen ist,
    • 11 ist eine erklärende Darstellung von Eigenschaften eines elliptischen Spiegels, die 12A bis 12B sind Blockdiagramme einer Probentrageinheit, die mit einem Mittel zum Sammeln von einem lichtemittierenden Element emittierten Lichts mit einem elliptischen Spiegel aus Beispiel 2 versehen ist,
    • 13A ist ein Blockdiagramm einer Probentrageinheit, die mit einem Mittel zum Sammeln von einem lichtemittierenden Element emittierten Lichts mit einem elliptischen Spiegel aus Beispiel 2 versehen ist,
    • 13B ist ein Blockdiagramm einer Probentrageinheit, die mit einem Mittel zum Sammeln von einem lichtemittierenden Element emittierten Lichts mit einem elliptischen Spiegel aus Beispiel 2 versehen ist,
    • 13C ist ein Blockdiagramm einer Probentrageinheit, die mit einem Mittel zum Sammeln von einem lichtemittierenden Element emittierten Lichts mit einem elliptischen Spiegel aus Beispiel 2 versehen ist,
    • 14A ist ein Blockdiagramm einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskopvorrichtung mit seitlichem Eintritt aus Beispiel 3,
    • 14B ist ein Blockdiagramm einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskopvorrichtung mit seitlichem Eintritt aus Beispiel 3,
    • 14C ist ein Blockdiagramm einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskopvorrichtung mit seitlichem Eintritt aus Beispiel 3,
    • 14D ist ein Blockdiagramm einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskopvorrichtung mit seitlichem Eintritt aus Beispiel 3,
    • 14E ist ein Blockdiagramm einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskopvorrichtung mit seitlichem Eintritt aus Beispiel 3,
    • die 15A bis 15B, 15C1 bis 15C2 und 15D1 bis 15D2 sind detaillierte Darstellungen der Spitzenform einer Probeneinheit für einen Typ mit seitlichem Eintritt aus Beispiel 3,
    • die 16A bis 16B sind Blockdiagramme einer Probeneinheit für einen Typ mit seitlichem Eintritt aus Beispiel 3,
    • die 17A bis 17B sind Blockdiagramme einer Probeneinheit für einen Typ mit seitlichem Eintritt aus Beispiel 3,
    • 18 ist ein Blockdiagramme einer Probeneinheit für einen Typ mit seitlichem Eintritt aus Beispiel 3 und
    • die 19A bis 19B sind Beobachtungsfotos eines Oberflächenbilds und eines Transmissionsbilds einer biologischen Probe.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachstehend werden die jeweiligen Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
  • Nachstehend werden die Einzelheiten einer Probentrageinheit 24 gemäß der vorliegenden Erfindung und einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung 36, worauf die Probentrageinheit angewendet wird, beschrieben. Diese sind jedoch lediglich Beispiele der vorliegenden Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auf Vorrichtungen anwendbar, die dafür ausgelegt sind, eine Probe durch Anwenden eines Strahls 35 geladener Teilchen darauf zu betrachten. Beispiele solcher Vorrichtungen umfassen Rasterelektronenmikroskope, Rasterionenmikroskope, Rastertransmissions-Elektronenmikroskope, zusammengesetzte Vorrichtungen, die durch Kombinieren dieser Mikroskope mit einem Probenverarbeitungsgerät erhalten werden, oder Analyse- und Inspektionsinstrumente, auf welche diese Mikroskope angewendet werden. Die Probentrageinheit 24 gemäß der vorliegenden Erfindung und die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung 36, worauf die Probentrageinheit 24 angeordnet wird, bilden ein Betrachtungssystem, mit dem ein durch einen Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltenes Bild betrachtet werden kann.
  • Der in dieser Patentschrift erwähnte Begriff „Probenträger“ bezeichnet ein Element zum Befestigen eines lichtemittierenden Elements 23, das sich am unteren Teil oder auf einer Seite des lichtemittierenden Elements befindet. „Probentrageinheit“ bezieht sich auf eine Einheit, die zusammen mit einer Probe aus einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung entfernt werden kann, wobei die Probe darauf angeordnet ist. Wie nachstehend beschrieben, kann die „Probentrageinheit“ insbesondere aus einem lichtemittierenden Element 23, einem Probenträger 25 und einem Lichtsammelmittel bestehen oder nur aus einem lichtemittierenden Element bestehen. Ein „Probentisch“ kann aus einer Probentrageinheit, einem Photodetektor und dergleichen bestehen oder nur aus einem lichtemittierenden Element bestehen und bezieht sich auf eine Struktur, die es ermöglicht, ein Betrachtungsfeld in der Probenkammer einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung 2 zu verschieben. Jede beliebige Probe 9, einschließlich einer biologischen Probe, eines Polymermaterials und dergleichen, ist akzeptabel, solange die Probe den Durchgang eines Strahls primärer geladener Teilchen ermöglicht.
  • Beispiel 1
  • Zuerst wird der allgemeine Umriss dieses Beispiels beschrieben. Bei der Beschreibung dieses Beispiels werden ein mit geladenen Teilchen arbeitendes Mikroskop und ein Betrachtungssystem als Beispiel angenommen. Beim Mikroskop und beim System wird ein Strahl geladener Teilchen, der eine Probe durchquert hat oder innerhalb einer Probe gestreut wurde, in Licht umgewandelt, und dieses Licht wird detektiert, wodurch ein durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltenes Bild erzeugt wird. Insbesondere besteht zumindest ein Teil eines Probenträgers, auf dem eine Probe angeordnet wird, aus einem lichtemittierenden Element, das durch Anwenden eines Strahls geladener Teilchen veranlasst wird, Licht zu emittieren. Wenn ein Strahl geladener Teilchen, der die Probe auf dem lichtemittierenden Element durchquert hat oder innerhalb dieser Probe gestreut wurde, auf das lichtemittierende Element angewendet wird, wird Licht erzeugt. Durch Detektieren dieses Lichts mit einem Detektor, der in einem mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop vorhanden ist, wird ein durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltenes Bild erzeugt. Das heißt, dass bei diesem Beispiel ein Strahl geladener Teilchen, der durch eine Probe hindurchgetreten ist, nicht direkt detektiert wird, sondern in Licht umgewandelt und dann detektiert wird. Wie nachstehend detailliert beschrieben wird, benötigt das lichtemittierende Element, das einen Strahl geladener Teilchen in Licht umwandelt, keine Verdrahtung in der Art eines Stromkabels oder eines Signaldrahts von einer externen Quelle. Aus diesem Grund kann ein identischer Probenträger für die Betrachtung mit einem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop und mit anderen Vorrichtungen verwendet werden, und es ist unnötig, eine elektrische Verdrahtung zu entfernen und anzubringen, wenn eine Probe von Vorrichtung zu Vorrichtung bewegt wird. Weil das lichtemittierende Element oder der das lichtemittierende Element aufweisende Probenträger leicht abgenommen und angebracht werden kann, kann eine beliebige Probe auf dem Probenträger angeordnet werden. Diese Konfiguration ist bei der Betrachtung einer kultivierten Zelle oder dergleichen, für die eine Probe selbst auf einem Probenträger zur Mikroskopbetrachtung kultiviert werden muss, besonders wirksam.
  • Wenn bei diesem Beispiel ein Probenträger 25 verwendet wird, wie in 1 dargestellt ist, kann der identische Probenträger 25 zur Betrachtung mit einem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop und zur Betrachtung mit einer anderen Vorrichtung in der Art eines optischen Mikroskops 29 verwendet werden. 1 zeigt den Probenträger 25 mit dem lichtemittierenden Element 23 (auch als detektierendes Element bezeichnet), das bei diesem Beispiel in der Lage ist, einen Strahl geladener Teilchen in Licht umzuwandeln oder zu verstärken, und veranlasst wird, Licht zu emittieren, und einem Tragelement 21 zum Tragen des lichtemittierenden Elements 23, ein Lichtsammelmittel 50 zum Sammeln von Licht vom lichtemittierenden Element, einen Photodetektor 4, ein mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitendes Mikroskop 2 und ein optisches Mikroskop 29. Eine Probe 9 wird auf dem Probenträger 25 angeordnet.
  • Bei diesem Beispiel ist es wünschenswert, dass das im Probenträger 25 bereitgestellte lichtemittierende Element 23 ein transparentes Element ist. Der in dieser Patentschrift erwähnte Begriff „transparent“ bezieht sich darauf, dass sichtbares Licht oder Ultraviolettlicht oder Infrarotlicht in einem spezifischen Wellenlängenbereich hindurchtreten kann oder dass sichtbares Licht oder Ultraviolettlicht oder Infrarotlicht in jedem Wellenlängenbereich hindurchtreten kann. Ultraviolettlicht weist eine Wellenlänge von etwa 10 bis 400 nm auf, sichtbares Licht weist eine Wellenlänge von etwa 380 nm bis 750 nm auf, und Infrarotlicht weist eine Wellenlänge von etwa 700 nm bis 1 mm (= 1000 µm) auf. Wenn beispielsweise etwas Farbe eingemischt wird, jedoch die andere Seite durchscheint, kann sichtbares Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich hindurchtreten, und wenn etwas transparent und farblos ist, kann sichtbares Licht in jedem Wellenlängenbereich hindurchtreten. Der Begriff „kann hindurchtreten“ bezieht sich hier darauf, dass etwas Licht in dem relevanten Wellenlängenbereich, der durchgelassen wird, mit dem optischen Mikroskop 29 betrachtet werden kann. Es ist typischerweise ein Transmissionsgrad von 50 % oder mehr wünschenswert.
  • Der hier erwähnte spezifische Wellenlängenbereich ist ein Wellenlängenbereich, der wenigstens einen Wellenlängenbereich einschließt, der zur Betrachtung mit dem optischen Mikroskop 29 verwendet wird. Daher kann ein „Lichttransmissionssignal“ verwendet werden, das durch den Durchgang von Licht von einer Seite des Probenträgers 25 bei diesem Beispiel durch die Probe 9 für das gewöhnliche optische Mikroskop 29 erhalten wird. Beim gewöhnlichen optischen Mikroskop 29 (typischerweise einem optischen Transmissionsmikroskop 29) kann das Lichttransmissionssignal von einer anderen Seite des Probenträgers 25 detektiert werden. Es kann ein beliebiges Mikroskop für das optische Mikroskop 29 verwendet werden, solange es Licht zur Bildbetrachtung verwendet. Beispiele solcher Mikroskope umfassen biologische Mikroskope, stereoskopische Mikroskope, invertierte Mikroskope, metallurgische Mikroskope, Fluoreszenzmikroskope, Lasermikroskope und dergleichen. Wenngleich der Begriff „optisches Mikroskop“ hier zur Erklärung verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung allgemein auf Vorrichtungen anwendbar, die dafür ausgelegt sind, Informationen durch Anwenden von Licht auf eine Probe 9 unabhängig vom Vergrößerungsverhältnis eines Bilds zu erhalten.
  • Bei diesem Beispiel wird ein Strahl geladener Teilchen, der im mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop 2 erzeugt wird, auf eine Probe angewendet. Ein „Signal durchgelassener geladener Teilchen“, das anschließend die Probe 9 durchquert oder darin gestreut wird, wird durch das lichtemittierende Element 23, das im Probenträger 25 bereitgestellt ist, in Licht umgewandelt, und das Licht wird detektiert. Ein durch ein Mikroskop, das mit durchgelassenen geladenen Teilchen arbeitet, erhaltenes Bild kann auf diese Weise erfasst werden.
  • Die erhaltenen Informationen unterscheiden sich zwischen dem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop 2 und dem optischen Mikroskop 29. In den letzten Jahren ist daher ein zunehmender Bedarf an einer Betrachtung einer identischen Probe 9 in einem identischen Gesichtsfeld sowohl in einem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop 2 als auch in einem optischen Mikroskop 29 aufgetreten. Licht kann jedoch beispielsweise nicht durch den Detektor-Probenträger in Patentliteratur 1 hindurchtreten, und die Betrachtung ist mit einem optischen Mikroskop 29 recht schwierig, weshalb der Probenträger eigens für ein mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitendes Mikroskop vorgesehen ist. Aus diesem Grund ist es notwendig, eine Probe 9 für das mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Mikroskop und eine Probe 9 für das optische Mikroskop 29 getrennt zu präparieren, was zu Problemen einer zeitaufwendigen Probenpräparation und dergleichen führt.
  • Nachstehend werden die Einzelheiten einer Probentrageinheit, eines Probenanordnungsverfahrens, eines Prinzips zur Bilderfassung, einer Vorrichtungskonfiguration und dergleichen beschrieben.
  • Der Probenträger 25 dieses Beispiels wird mit Bezug auf 2 detailliert beschrieben. Der Probenträger 25 dieses Beispiels besteht aus Folgendem: dem lichtemittierenden Element 23, das einen Strahl geladener Teilchen in Licht umwandelt, und einem Tragelement 21 (auch als transparentes Element bezeichnet, wenn dieses Element transparent ist), welches dieses trägt. Für die Verwendung eines identischen Probenträgers zur Betrachtung mit dem optischen Mikroskop 29 und dem mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop ist es wünschenswert, dass der Probenträger 25, einschließlich des lichtemittierenden Elements 23 und des Tragelements 21, transparent ist. Eine Probe wird direkt auf dem lichtemittierenden Element 23 angeordnet. Alternativ kann eine Probe indirekt durch ein Element in der Art einer Membran angeordnet werden, wie später beschrieben wird. Wenngleich es wünschenswert ist, dass das Tragelement 21 transparent und farblos ist, kann etwas Farbe eingemischt werden. Beispiele für das Material des Tragelements 21 sind transparentes Glas, transparenter Kunststoff, ein transparenter Kristall und dergleichen. In Fällen, in denen eine Betrachtung mit einem Fluoreszenzmikroskop oder dergleichen erfolgt, ist es wünschenswert, dass die Fluoreszenz nicht absorbiert wird, so dass transparenter Kunststoff bevorzugt ist. Beim Probenträger 25 aus diesem Beispiel kann die Betrachtung mit dem optischen Mikroskop ausgeführt werden, wenn das lichtemittierende Element 23 und das Tragelement 21 „transparent“ sind, wobei sich das lichtemittierende Element 23 und das Tragelement 21 zwischen einem Ort, wo die Probe 9 angeordnet wird, und einer Fläche des Probenträgers 25 entgegengesetzt zum Ort, wo die Probe 9 angeordnet wird, befinden. Wie später beschrieben wird, ist das Tragelement 21 keine unabdingbare Konfiguration.
  • Das lichtemittierende Element 23 ist ein Element, das einen Strahl primärer geladener Teilchen detektiert, der mit einer Energie von beispielsweise einigen keV bis einigen hundert keV ankommt. Wenn es mit einem Strahl primärer geladener Teilchen bestrahlt wird, emittiert das lichtemittierende Element Licht in der Art sichtbaren Lichts, Ultraviolettlichts, Infrarotlichts oder dergleichen. Wenn es bei diesem Beispiel im Probenträger 25 verwendet wird, wandelt das lichtemittierende Element 23 geladene Teilchen, welche die auf dem Probenträger 25 angeordnete Probe 9 durchquert haben oder darin gestreut wurden, in Licht um. Beispiele des lichtemittierenden Elements 23 umfassen einen Szintillator, ein Lumineszenzlicht emittierendes Material, ein YAG-(Yttriumaluminiumgranat)-Element, ein YAP-(Yttriumaluminiumperovskit)-Element und dergleichen. Die Emissionswellenlänge braucht nur in einem spezifischen oder beliebigen Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts, Ultraviolettlichts oder Infrarotlichts zu liegen. Beispiele eines Szintillators umfassen einen anorganischen Szintillator aus einem anorganischen Material in der Art von SiN, einen Kunststoffszintillator oder einen organischen Szintillator, der in einem Material in der Art von Polyethylenterephthalat enthalten ist, welcher Licht emittieren kann, ein Material, auf das ein in Anthrazen oder dergleichen enthaltener flüssiger Szintillator aufgebracht wird, und dergleichen. Das lichtemittierende Element 23 kann aus einem beliebigen Material bestehen, solange das Element einen Strahl geladener Teilchen in Licht umwandeln kann.
  • Das lichtemittierende Element 23 braucht kein abnehmbarer Festkörper zu sein. Das lichtemittierende Element kann ein mit einem Fluoreszenzmittel beschichteter Dünnfilm sein, wobei das Fluoreszenzmittel Lumineszenz erzeugt, wenn es mit einem Strahl geladener Teilchen bestrahlt wird, oder es kann aus feinen Teilchen bestehen, die in einer Probe absorbiert sind und Licht emittieren, wenn sie mit einem Strahl geladener Teilchen bestrahlt werden. Bei der Beschreibung dieses Beispiels werden Elemente, einschließlich der vorstehend erwähnten Elemente, die Licht erzeugen, wenn sie geladene Teilchen empfangen, gemeinsam als lichtemittierendes Element 23 bezeichnet. Die mittlere freie Weglänge eines Strahls geladener Teilchen in einem Festkörper hängt von der Beschleunigungsspannung (Bestrahlungsenergie) des Strahls geladener Teilchen ab und beträgt einige zehn nm bis einige zehn pm. Aus diesem Grund ist ein Lichtemissionsgebiet im lichtemittierenden Element 23 im Wesentlichen identisch mit einem Gebiet, in das ein Strahl geladener Teilchen eintritt, der durch die Probe 9 hindurchgetreten ist. Daher braucht zum wirksamen Sammeln am lichtemittierenden Element 23 erzeugten Lichts die Dicke des lichtemittierenden Elements 23 nur größer zu sein als die Tiefe, bis zu der ein durch die Probe 9 hindurchtretender Strahl geladener Teilchen in das lichtemittierende Element 23 eintritt. Daher müssen, um einen identischen Probenträger zur Betrachtung mit dem optischen Mikroskop 29 verwenden zu können, so viele optische Signale wie möglich hindurchtreten. Deshalb ist es, wenn ein lichtemittierendes Element 23 verwendet wird, in das etwas Farbe eingemischt ist, vorzuziehen, ein dünneres lichtemittierendes Element 23 zu verwenden.
  • Beispiele für den gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Photodetektor 4 umfassen eine Photodiode und einen Photoelektronenvervielfacher (auch als PMT bezeichnet) . Diese Gegenstände werden später beschrieben.
  • Die Photodiode hat verschiedene Vorteile, sie ist beispielsweise mit einer einfachen Schaltungsanordnung betätigbar, sie ist klein und sie ist nicht so sehr durch den Installationsort beschränkt, und sie erzeugt weniger Rauschen. Demgegenüber weisen Photodioden Nachteile schwacher Ausgangssignale und eines geringen Signal-Rausch-Verhältnisses auf. Wenn eine Photodiode als Detektor verwendet wird, ist es daher ratsam, einen Vorverstärker für das Verstärken von Ausgangsströmen in der Nähe des Detektors zu installieren.
  • Der Photoelektronenvervielfacher ist ein Element, das von einer Detektionsfläche einfallendes Licht in Photoelektronen umwandeln kann und diese Elektronen mit einem maximal sechsstelligen Verstärkungsfaktor über eine Dynode detektieren kann. Weil der Detektor selbst eine Verstärkungsfunktion aufweist, hat er den Vorteil, dass er Signale verstärken kann und seine Detektionsempfindlichkeit mit der an die Dynode angelegten Spannung eingestellt werden kann. Wenn ein Photoelektronenvervielfacher daher zur Betrachtung einer Probe verwendet wird, die viele Strukturen enthält, welche sich in ihrem Transmissionsgrad für den Strahl geladener Teilchen unterscheiden, kann daher eine breite Vielfalt von Proben-Informationen durch Ändern der Detektionsempfindlichkeit des Photoelektronenvervielfachers erhalten werden. Der Photoelektronenvervielfacher weist jedoch auch Nachteile auf. Er ist größer als Photodioden und er weist einen geringen Freiheitsgrad bei der Installation auf. Ferner ist es notwendig, eine Spannung von etwa 1 kV für den Sensorbetrieb anzulegen, und wenn der Photoelektronenvervielfacher verwendet wird, wird eine Durchführung für Hochspannungsverdrahtungen oder einen abgeschirmten Draht, wodurch das Streuen von elektrischen Feldern verhindert wird, von einer externen Quelle angeschlossen. Wenngleich es auch einen Sensor gibt, der zusammen mit einer Kombination einer Hochspannungsvervielfacherröhre und einer Schaltung für Hochspannungen montiert ist, wird die Größe dadurch weiter erhöht, und er unterliegt Einschränkungen in Bezug auf den Installationsort.
  • Der Photodetektor kann ein Detektor mit einer Verstärkungsfunktion in der Art eines Photoelektronenvervielfachers sein, oder er kann ein Detektor sein, der nur die Funktion hat, wie eine Photodiode Licht in Strom umzuwandeln.
  • Das Lichtsammelmittel 50 sammelt Licht, das von einem Strahl geladener Teilchen erhalten wird, der durch eine Probe hindurchtritt und durch das lichtemittierende Element 23 umgewandelt wird, und es ermöglicht die Detektion des Lichts an der Detektionsfläche 5 des Photodetektors 4. Insbesondere wird das Lichtsammelmittel so installiert, dass sich die an der Detektionsfläche 5 des Photodetektors 4 gesammelte Lichtmenge selbst dann nur minimal ändert, wenn zum Ändern des Gesichtsfelds oder zum Ändern des Neigungswinkels der Probentragtisch bewegt wird (auf einer XY-Achse, Z-Achse oder Neigungsdrehachse, der θ-Achse). Dies wird hauptsächlich durch eine optische Linse, eine Fresnel-Linse, ein Prisma, einen Spiegel oder eine Kombination davon oder dergleichen implementiert. Die Änderung der detektierten Lichtmenge kann minimiert werden, indem ein Lichtsammelmittel entworfen und hergestellt wird, das für die Struktur der Probentrageinheit geeignet ist, und indem dieses angewendet wird.
  • Der Lichtübertragungsweg 203 kann einfach ein Raum sein oder aus einer Licht übertragenden Substanz in der Art von Glas, Quarz und Kunststoff bestehen, welche in der Lage ist, Licht vom lichtemittierenden Element 23 zu übertragen. Ein Element, das zumindest einen Teil des Lichtübertragungswegs bildet, wird als Lichtübertragungselement bezeichnet. Das Lichtübertragungselement ist eine Licht übertragende Substanz beispielsweise in der Art eines Trägers 33 oder eines Lichtleiters. Wenn ein Lichtsammelelement in der Art einer Linse oder ein reflektierendes Element in der Art eines Spiegels an einem Zwischenpunkt im Lichtübertragungsweg angeordnet wird, werden diese Elemente auch in das Lichtübertragungselement aufgenommen.
  • 5 zeigt ein Beispiel der Konfiguration einer Vorrichtung, die erhalten wird, indem eine übliche mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung mit einer Probentrageinheit 24 zusammengesetzt wird. Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop 2 besteht hauptsächlich aus einem Gehäuse 10 (nachstehend auch als Vakuumkammer bezeichnet) zum Tragen des Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen auf der Vorrichtungsinstallationsfläche und einem Steuersystem zum Steuern dieser Elemente. Beim mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop 2 wird der Innendruck der Probenkammer des Tubus 3 der optischen Linse für geladene Teilchen und des Gehäuses 10 mit einer Vakuumpumpe 7 gesteuert. Start- und Stoppvorgänge der Vakuumpumpe 7 werden auch durch das Steuersystem gesteuert. In 5 ist nur eine Vakuumpumpe 7 dargestellt, es können jedoch auch zwei oder mehr Vakuumpumpen verwendet werden.
  • Der Tubus 3 der optischen Linse für geladene Teilchen besteht aus einer Quelle 11 für geladene Teilchen zur Erzeugung eines Strahls primärer geladener Teilchen und einer Linse 1 zum Fokussieren des erzeugten Strahls geladener Teilchen und zum Leiten von diesem zum unteren Teil des Linsentubus und zum Sammeln des Strahls primärer geladener Teilchen auf der Probe. Der Tubus 3 der optischen Linse für geladene Teilchen ist so installiert, dass der Linsentubus in das Gehäuse 10 vorsteht, und er ist durch ein Vakuumdichtungselement 20 am Gehäuse 10 befestigt. An einem Ende des Tubus 3 der optischen Linse für geladene Teilchen ist ein Detektor 38 angeordnet, um sekundäre geladene Teilchen zu detektieren, die durch Anwenden des Strahls 35 primärer geladener Teilchen erhalten werden. (Wenn die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung ein Elektronenmikroskop ist, werden Sekundärelektronen, reflektierte Elektronen oder dergleichen detektiert.) Der Detektor 38 braucht nicht in der Position installiert zu werden, die in der Zeichnung dargestellt ist, sondern er kann an einer anderen Stelle innerhalb des Gehäuses 10 installiert werden.
  • Sekundäre geladene Teilchen, wie reflektierte geladene Teilchen und durchgelassene geladene Teilchen, werden vom Inneren oder der Oberfläche einer Probe 9 durch einen an der Probe 9 ankommenden Strahl geladener Teilchen ausgelöst. Diese sekundären geladenen Teilchen werden am Detektor 38 detektiert. Der Detektor 38 ist ein Element, das einen ankommenden Strahl geladener Teilchen mit einer Energie von einigen keV bis einigen hundert keV detektieren und verstärken kann. Beispiele des Detektors umfassen Halbleiterdetektoren aus einem Halbleitermaterial in der Art von Silicium, Szintillatoren, welche Signale geladener Teilchen an oder unter einer Glasoberfläche in Licht umwandeln können, und dergleichen.
  • Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop aus diesem Beispiel weist als Steuersystem einen Computer 14, der von einem Vorrichtungsbenutzer verwendet wird, eine Steuereinheit 15 höherer Ebene, die mit dem Computer 14 verbunden ist und damit kommuniziert, und eine Steuereinheit 16 niederer Ebene, die ein Evakuierungssystem, ein mit geladenen Teilchen arbeitendes optisches System und dergleichen entsprechend von der Steuereinheit 15 höherer Ebene übertragenen Befehlen steuert, auf. Der Computer 14 weist einen Bildschirm zum Anzeigen einer Vorrichtungsbedienungsbildschirmdarstellung (GUI) und ein Eingabemittel in der Art einer Tastatur und einer Maus zur Eingabe in die Bedienungsbildschirmdarstellung auf. Die Steuereinheit 15 höherer Ebene, die Steuereinheit 16 niederer Ebene und der Computer 14 sind durch einen Kommunikationsdraht 17 miteinander verbunden.
  • Die Steuereinheit 16 niederer Ebene sendet und empfängt Steuersignale zum Steuern der Vakuumpumpe 7, der Quelle 11 geladener Teilchen, der Linse 1 und dergleichen. Ferner wandelt die Steuereinheit niederer Ebene Ausgangssignale des Detektors 38 in digitale Bildsignale um und sendet die Signale zur Steuereinheit 15 höherer Ebene. In der Zeichnung werden Ausgangssignale vom Detektor 38 über einen Verstärker 28 in der Art eines Vorverstärkers 39 der Steuereinheit 16 niederer Ebene zugeführt. Der Verstärker kann fortgelassen werden, falls er nicht benötigt wird.
  • In der Steuereinheit 15 höherer Ebene und der Steuereinheit 16 niederer Ebene können eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung und dergleichen nebeneinander existieren, und die Steuereinheit 15 höherer Ebene und die Steuereinheit 16 niederer Ebene können miteinander integriert sein. Die in 5 dargestellte Konfiguration des Steuersystems ist lediglich ein Beispiel, und Modifikationen einer Steuereinheit, eines Ventils, einer Vakuumpumpe 7, einer Kommunikationsverdrahtung und dergleichen gehören zum Schutzumfang des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops 2 bei diesem Beispiel, solange die Modifikationen die in diesem Beispiel vorgesehenen Funktionen erfüllen.
  • Das Gehäuse 10 ist mit einem Vakuumrohr 13 verbunden, dessen eines Ende mit der Vakuumpumpe 7 verbunden ist, so dass das Innere des Gehäuses unter Vakuum gehalten werden kann. Zusätzlich ist ein Leckventil 12 zum Öffnen des Inneren des Gehäuses 10 zur Atmosphäre bereitgestellt und kann das Innere des Gehäuses 10 zur Atmosphäre geöffnet werden, wenn die Probentrageinheit 24 in die Vorrichtung eingebracht wird. Das Leckventil 12 kann fortgelassen werden, und es können zwei oder mehr Leckventile bereitgestellt werden. Der Installationsort des Leckventils 12 im Gehäuse 10 ist nicht auf den in 5 dargestellten beschränkt, und das Leckventil kann auch an einer anderen Stelle am Gehäuse 10 angeordnet werden.
  • Das Gehäuse 10 ist auf einer Seite mit einer Öffnung 40 versehen, und ein an der Öffnung 40 bereitgestelltes Deckelelement 22 und ein Vakuumdichtungselement 20 halten die Vakuumdichtheit des Inneren der Vorrichtung aufrecht. Wie vorstehend erwähnt wurde, ist das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop 2 dieses Beispiels mit einem Probentisch 8 versehen. Der Probentisch 8 dient dazu, die Positionsbeziehung zwischen einer Probe 9 und dem Tubus 3 der optischen Linse für geladene Teilchen zu ändern, nachdem die auf dem Probenträger 25 angeordnete Probe 9 in das Gehäuse 10 eingebracht wurde. Das vorstehend erwähnte lichtemittierende Element 23 oder der das lichtemittierende Element 23 aufweisende Probenträger 25 wird so auf dem Probentisch 8 angeordnet, dass diese Elemente abnehmbar sind. Es ist ein Tragelement 21 bereitgestellt, das als eine vom Deckelelement 22 getragene Bodenplatte wirkt, und der Tisch 8 ist am Tragelement 21 befestigt. Der Tisch 8 ist mit einem XY-Antriebsmechanismus für eine Innerebenenrichtung, einem Z-Achsen-Antriebsmechanismus für die Höhenrichtung und dergleichen versehen. Das Tragelement 21 wird so angebracht, dass es sich in das Gehäuse 10 hinein zur dem Deckelelement 22 entgegengesetzten Fläche erstreckt. Jeweilige Spindeln erstrecken sich vom Z-Achsen-Antriebsmechanismus bzw. vom XY-Antriebsmechanismus und sind jeweils mit einem Betätigungsgriff 18-1 und einem Betätigungsgriff 18-2, die im Deckelelement 22 bereitgestellt sind, gekoppelt. Ein Vorrichtungsbenutzer kann diese Betätigungsgriffe 18-1, 18-2 betätigen, um die Position der Probe 9 einzustellen. Wie später beschrieben wird, kann die vorliegende Erfindung so ausgelegt werden, dass ein optisches Mikroskop 29 oberhalb des Deckelelements 22 bereitgestellt wird.
  • Der mit dem lichtemittierenden Element 23 versehene Probenträger 25 kann auf dem Probentisch 8 angeordnet werden. Am lichtemittierenden Element 23 wird, wie vorstehend erwähnt wurde, ein Strahl geladener Teilchen in Licht umgewandelt. Ein Photodetektor 4 zum Detektieren dieses Lichts, zum Umwandeln dieses Lichts in elektrische Signale und zum Verstärken der Signale ist auf dem Probentisch oder in der Nähe des Probentisches außerhalb des Gehäuses 10 bereitgestellt.
  • Die Funktionsfähigkeit des lichtemittierenden Elements 23, der Probentrageinheit 24, des Probenträgers 25 und des Lichtsammelmittels 50 ist nicht auf die innere Atmosphäre der Vorrichtung beschränkt, weshalb die Vorrichtung bei verschiedenen Vakuumgraden verwendbar ist, die vom Atmosphärendruck bis zu einem Hochvakuum reichen.
  • Nachstehend werden ein Lichtdetektionsverfahren und ein Prinzip zum Erfassen eines durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltenen Bilds unter Verwendung eines Probenträgers dieses Beispiels beschrieben. 4 zeigt, wie eine Probe 9 auf dem lichtemittierenden Element 23 angeordnet wird. Ein Photodetektor 4 ist unter dem Probenträger 25 dargestellt. Der Photodetektor 4 kann optische Signale vom lichtemittierenden Element 23 in elektrische Signale umwandeln oder verstärken. Ein Lichtsammelmittel 50 ist bereitgestellt, um so viel Licht wie möglich zum Photodetektor 4 zu übertragen. Das Lichtsammelmittel 50 ist durch eine optische Linse, eine Fresnel-Linse, ein Prisma, einen Spiegel, eine Kombination davon oder dergleichen implementiert und dafür eingerichtet, aus dem lichtemittierenden Element 23 austretendes divergierendes Licht 108 zu sammeln. Die durch Umwandlung oder Verstärkung erhaltenen elektrischen Signale werden durch einen Kommunikationsdraht 17 in eine Steuereinheit oder einen Computer 14 eingegeben, und sie werden durch diese Steuersysteme einer Bildverarbeitung unterzogen, um ein durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltenes Bild 153 zu erzeugen. Dieses durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltene Bild 153 wird bei Bedarf an einen Bildschirm oder dergleichen ausgegeben.
  • Für den Raumbereich (in der Zeichnung durch h dargestellt) zwischen dem Photodetektor 4 und dem Probenträger 25 wird ein optimaler Bereich festgelegt, so dass Licht abhängig vom Lichtsammelmittel 50 möglichst wirksam detektiert werden kann. Wenn beispielsweise eine konvexe Linse als Lichtsammelmittel verwendet wird, bezieht sich der optimale Bereich auf die Brennweite, bei der vom lichtemittierenden Element emittiertes Licht am besten an der Detektionsfläche des Detektors gesammelt werden kann.
  • Hier wird angenommen, dass es ein Gebiet 100 hoher Dichte und ein Gebiet 101 geringer Dichte in einer Probe gibt. Wenn das Gebiet 100 hoher Dichte in der Probe mit einem Strahl 35 primärer geladener Teilchen bestrahlt wird, wird ein Teil des Strahls geladener Teilchen zurückgestreut, weshalb die Anzahl der am lichtemittierenden Element 23 ankommenden durchgelassenen geladenen Teilchen klein ist. Wenn dagegen das Gebiet 101 geringer Dichte in der Probe mit einem Strahl 35 primärer geladener Teilchen bestrahlt wird, wird ein großer Teil des Strahls geladener Teilchen nicht gestreut und läuft zum lichtemittierenden Element 23 weiter. Dadurch kann ein Dichteunterschied in der Probe 9 mit dem lichtemittierenden Element 23 detektiert werden. Zu dieser Zeit hängt der Anteil eines Strahls geladener Teilchen, der hindurchtritt, von der Energie des angewendeten Strahls 35 geladener Teilchen ab. Deshalb können zu beobachtende interne Informationen und das zu betrachtende Gebiet durch Ändern der Energie des Strahls geladener Teilchen geändert werden.
  • Die 19A bis 19B zeigen ein Transmissionsbild (19A), das durch das Detektionsprinzip dieses Beispiels erhalten wird, und ein Oberflächenbild (19B), das mit einem Detektor für reflektierte Elektronen erhalten wird. Viele Informationen, die anhand eines Oberflächenbilds nicht erhalten werden könnten, können anhand des Transmissionsbilds erkannt werden. Die Aufnahmebedingungen für die Beispiele in den 19A bis 19B bestanden in einer angelegten Spannung von 5 kV und einer Vergrößerung von etwa 4000.
  • Die innere Struktur einer Zelle hängt vom Typ der Zelle ab und umfasst verschiedene Organellen, wie Mitochondrien, den Golgi-Körper und das endoplasmatische Retikulum mit dem Kern im Zentrum. Die Stärke eines Strahls durchgelassener geladener Teilchen hängt von der Position oder vom Gebiet einer inneren Struktur ab. Deshalb kann die Position oder das Gebiet einer inneren Struktur durch eine Prozedur sichtbar gemacht werden, bei der der Neigungswinkel der Probe 9 vor dem Anwenden eines Strahls 35 geladener Teilchen geändert wird, durchgelassene geladene Teilchen detektiert werden und aus mehreren Richtungen gewonnene durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltene Bilder dreidimensional rekonstruiert werden.
  • Ein Prinzip zur Sichtbarmachung der inneren Struktur einer Probe 9 durch einen Strahl geladener Teilchen wird mit Bezug auf die 3A bis 3C beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine Beziehung zwischen einer Probe 9 und einem Strahl 35 geladener Teilchen, die beobachtet wird, wenn der Strahl angewendet wird. Die Probe 9 hat eine innere Substanz 100, eine innere Substanz 102 und eine innere Substanz 103 mit einer verhältnismäßig hohen Dichte in einer Substanz 101 mit einer verhältnismäßig geringen Dichte. Es wird angenommen, dass die innere Substanz 103 kleiner ist und eine geringere Dichte aufweist als die inneren Substanzen 100, 102. Wenn angenommen wird, dass die Probe 9 beispielsweise eine Zellprobe ist, entspricht die Substanz 101 dem Inneren der Zelle und entsprechen die in der Substanz 101 enthaltenen inneren Substanzen 100, 102, 103 Zellorganellen in der Art des Zellkerns.
  • Der auf die Probe 9 angewendete Strahl 35 geladener Teilchen wird in einer zur optischen Achse 106 senkrechten Ebene abtastend bewegt, wobei die optische Achse 106 die Achse des Tubus 3 der optischen Linse für geladene Teilchen ist. Dadurch werden durch das lichtemittierende Element 23 in optische Signale umgewandelte Signale als ein Mikroskopbild auf dem Bildschirm angezeigt. In 3 werden mehr Strahlen 35 geladener Teilchen an den inneren Substanzen 100, 102 rückgestreut als an der inneren Substanz 103 geringer Dichte. Aus diesem Grund ist das unter der Probe 9 erhaltene Bild, wenn die Probe 9 mit einem Strahl geladener Teilchen abgetastet wird, als Projektionsbild 150 dargestellt. (Das unter der Probe erhaltene Bild wird auch als Detektionsbild oder Bild durchgelassener geladener Teilchen bezeichnet.) Deshalb unterscheidet sich, wie in 3A dargestellt ist, der Abstand C zwischen der inneren Substanz 100 und der inneren Substanz 102 im Projektionsbild 150 vom tatsächlichen Abstand. Wie für viele auf die Umgebung der inneren Substanz 103 angewendete Strahlen geladener Teilchen ist die Anzahl der rückgestreuten geladenen Teilchen kleiner als bei den inneren Substanzen 100, 102. Infolge der Detektion nach der Transmission werden, wenn Detektionssignale schwächer sind als für die Substanz 101, die Signale nicht detektiert und spiegeln sich nicht im Projektionsbild 150 wider.
  • 3B ist eine erklärende Darstellung eines Falls, in dem die Energie E des Strahls 35 geladener Teilchen kleiner als in 3A ist, und es ist darin ein in diesem Fall erhaltenes Projektionsbild 151 dargestellt. In 3A und 3B ist der Energiebetrag E explizit durch die Dicke von Pfeilen angegeben. Wenn die Energie E klein ist, steigt die Anzahl der an der inneren Substanz 103 rückgestreuten geladenen Teilchen an. Dadurch werden zusätzlich zu den Strukturen der inneren Substanzen 100, 102 die Informationen der inneren Struktur 103 im Projektionsbild (oder Detektionsbild oder Bild durchgelassener geladener Teilchen) 151 widergespiegelt. Dies ergibt sich dadurch, dass ein Strahl geladener Teilchen mit einer kleineren Energie leichter an einer Substanz gestreut wird.
  • Die dreidimensionale Positionsbeziehung zwischen der inneren Substanz 100, der inneren Substanz 102 und der inneren Substanz 103 ist bei den in den 3A und 3B erhaltenen Projektionsbildern unbekannt. Um diesem Rechnung zu tragen, werden mehrere Projektionsbilder erfasst, während die Einfallsrichtung des Strahls 35 geladener Teilchen und sein relativer Probenwinkel geändert werden. Insbesondere wird die Probe 9 selbst geneigt oder wird die Einfallsrichtung selbst des Strahls 35 geladener Teilchen in Bezug auf die optische Achse 106 geneigt. Die dreidimensionale Positionsbeziehung zwischen den inneren Strukturen kann auf der Grundlage mehrerer Projektionsbilder erfasst werden. 3C zeigt, wie ein Strahl geladener Teilchen durch Neigen des Probenträgers 23 um einen Winkel θ schräg auf eine Probe 9 angewendet wird. Wenn das Projektionsbild 151 und das Projektionsbild (oder das Detektionsbild) 152 miteinander verglichen werden, ergibt sich, dass die Abstände zwischen der inneren Substanz 100, der inneren Substanz 102 und der inneren Substanz 103 variieren (C'-Abschnitt und D'-Abschnitt in der Zeichnung). Es ändert sich ferner die Größe der Substanz 101 (B'-Abschnitt in der Zeichnung). Das heißt, dass die dreidimensionalen inneren Strukturen der gesamten Probe 9 und ihres Inneren durch Vergleichen und Betrachten des Projektionsbilds 151 und des Projektionsbilds 152, um einen Änderungsbetrag zu erhalten, betrachtet werden können.
  • Wenngleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, hängen der Strahldurchmesser des Strahls 35 geladener Teilchen und die Detektionssignale des Detektors 4, 39 von der Stärke des Strahlstroms ab. Daher kann die Größe der zu betrachtenden inneren Struktur durch Ändern des Strahlstroms gesteuert werden. Das heißt, dass die Stärke des Strahlstroms eines Strahls geladener Teilchen als Steuerparameter verwendet werden kann, um Informationen aus einem Bereich des Inneren einer zu betrachtenden Probe von nicht zu betrachtenden Bereichen voneinander zu trennen.
  • Zusammenfassend sei bemerkt, dass bei einer Betrachtung dreidimensionaler innerer Strukturen der relative Einfallswinkel θ, der erhalten wird, wenn ein Strahl 35 geladener Teilchen auf eine Probe 9 angewendet wird, die Energie E des Strahls geladener Teilchen und die Strahlstromstärke I wichtig sind. Diese sind lediglich Vektoren des Strahls 35 geladener Teilchen. In dieser Patentschrift wird ein Satz der vorstehend erwähnten Werte θ, E und I gemeinsam als Vektorparameter bezeichnet. Das heißt, dass die Vektorparameter die Korrelation zwischen dem Strahl 35 primärer geladener Teilchen und der Probe 9 bestimmen. Daher kann die innere Struktur einer Probe 9 auf dem Probenträger auf der Grundlage mehrerer Bilder durchgelassener geladener Teilchen, die mit Vektorparametern erhalten werden, die durch Steuern der Vektorparameter (θ, E, I) variiert werden, betrachtet werden. Die Einzelheiten einer inneren Struktur können dreidimensional erfasst werden, indem diese Bilder systematisch angeordnet oder nacheinander angezeigt werden. Durch Messen der Größe, einschließlich des Abstands und der Fläche, jeder inneren Struktur und Vergleichen mehrerer Bilder kann die dreidimensionale innere Struktur auch quantifiziert werden. Der vorstehend erwähnte Begriff „Ändern eines Vektorparameters“ bedeutet, dass wenigstens einer vom relativen Winkel θ zwischen dem Strahl 35 primärer geladener Teilchen und der Probe 9, der Einfallsenergie E des Strahls primärer geladener Teilchen und von der Strahlstromstärke I des Strahls geladener Teilchen geändert wird.
  • Es gibt Fälle, in denen es erwünscht ist, innere Informationen in Echtzeit schnell zu erfassen. Beispiele solcher Fälle schließen einen Fall ein, bei dem eine Probe 9 durch Computertomographie (CT) und dergleichen, wie später beschrieben, automatisch bewegt und durch den Computer 14 sichtbar gemacht wird. In einem solchen Fall ist die Zeit für das Anordnen einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung begrenzt. In diesem Fall kann ein Satz aus dem Einfallswinkel θ, der Energie E und der Strahlstromstärke I in Echtzeit geändert werden. Dies ermöglicht es, Informationen über das Innere einer zu betrachtenden Probe schnell zu erfassen.
  • Beispiel 2
  • Es wird ein Beispiel einer Konfiguration beschrieben, bei der eine konvexe Sammellinse 51 als Lichtsammelmittel 50 verwendet wird. Dieses Beispiel wird mit Bezug auf die 6A bis 6B als ein zweites Beispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wenngleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, liegt die Emissionswellenlänge des am lichtemittierenden Element 23 gesammelten Lichts bei diesem Beispiel in einem spezifischen oder beliebigen Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts, Ultraviolettlichts oder Infrarotlichts.
  • Wenn das Lichtsammelmittel 50 nicht bereitgestellt ist, kann so viel Licht wie möglich zu einem Photodetektor 4 übertragen werden, indem das lichtemittierende Element 23 und der Photodetektor 4 möglichst nahe zueinander gebracht werden. In diesem Fall ist es jedoch zum Aufweiten eines Betrachtungsfelds erforderlich, die Detektionsfläche 5 des Photodetektors 4 zu vergrößern. Daher ergibt sich ein Problem, wenn eine Photodiode mit einer großen Detektionsfläche 5 als Photodetektor 4 verwendet wird. Infolge der Kapazitätserhöhung nimmt die Ansprechzeit für die Detektion zu, wodurch die für das Erfassen und Rekonstruieren eines Bilds benötigte Zeit zunimmt. Daher wird es schwierig, in einer Teilchenstrahlvorrichtung eine Astigmatismuseinstellung und Fokussierung auszuführen. Wenn an Stelle einer Photodiode ein Photoelektronenvervielfacher als Photodetektor 4 verwendet wird, vergrößert sich die Gesamtgröße des Photodetektors 4. Dies führt zu Problemen in der Art höherer Herstellungskosten infolge der Vergrößerung der Probenkammer, zu einer Verschlechterung des Freiheitsgrads bei der Installation des Photodetektors 4 und dergleichen. Um diese Probleme zu vermeiden, ist ein Photodetektor 4 mit einer kleineren Detektionsfläche 5 bevorzugt. Mit einer Ansprechfrequenz von einigen hundert kHz oder darüber kann ein Bild mit einer optimalen Auflösung erhalten werden, indem das Bild mit einer verhältnismäßig langsamen Abtastung gebildet wird und es bei der Fokussierungs- und Astigmatismuskorrektur visuell geprüft wird. Bei einer höheren Ansprechgeschwindigkeit von beispielsweise einigen hundert kHz können diese Arbeitsvorgänge bei einer verhältnismäßig schnellen Abtastung ausgeführt werden, und es wird eine höhere Wirkung erhalten. Bei einer höheren Geschwindigkeit von 1 MHz oder darüber, typischerweise bei 30 Bildrahmen oder mehr pro Sekunde, kann eine Betrachtung mit einer Fernsehratenabtastung ausgeführt werden, was bei der Betrachtung einer sich leicht aufladenden Probe vorteilhaft ist.
  • 6A zeigt ein Beispiel einer Struktur, wobei eine Sammellinse 51-1 zum Sammeln vom lichtemittierenden Element 23 abgegebenen Lichts 108 zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und dem Photodetektor 4 angeordnet ist. Es ist wünschenswert, dass das Element 21, das den Probenträger 25 in der Zeichnung trägt, aus einem leitenden und nicht magnetischen Material, beispielsweise Edelstahl oder dergleichen, besteht. Die Sammellinse 51-1 sammelt wirksam vom lichtemittierenden Element 23 emittiertes Licht 108 an der Detektionsfläche 5. Wenngleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann der Fleckdurchmesser des an der Detektionsfläche 5 des Photodetektors 4 gesammelten Lichts durch Optimieren der Brennweite der Sammellinse eingestellt werden. Dies ermöglicht eine Detektion hoher Empfindlichkeit selbst mit einem Photodetektor 4, der eine kleinere Detektionsfläche 5 aufweist, typischerweise einer PIN-Photodiode, die zu einer schnellen Verarbeitung in der Lage ist, einem kleinen Photoelektronenvervielfacher oder dergleichen. 6B zeigt ein Beispiel einer Struktur, wobei eine Aussparung für das lichtemittierende Element 23 im Probenträger ausgebildet ist und das lichtemittierende Element 23 in der Aussparung angeordnet ist. Durch Einpassen des lichtemittierenden Elements 23 in die Aussparung wird ihr Positionsversatz durch bei einer Bewegung des Probentisches hervorgerufene Stöße verringert.
  • Es kann ein beliebiges Material für die Sammellinse verwendet werden, solange sie Licht sammeln kann. Wenn die Sammellinse aus einem nicht leitenden Material in der Art von Glas oder Kunststoff besteht, geschieht eine Aufladung, wenn ein Strahl geladener Teilchen angewendet wird. Um diesem Rechnung zu tragen, kann die Sammellinse mit einem transparenten leitenden Film beschichtet werden, durch den Licht hindurchtreten kann.
  • Wie in 7 dargestellt ist, ist auch eine Konfiguration akzeptabel, bei der ein Tragelement in den 6A und 6B als Sammellinse verwendet wird. Das in 7 dargestellte Beispiel gibt einen Fall an, in dem das Tragelement aus einer Fresnel-Linse 54 besteht.
  • Die im Bewegungsraum 154 in den 6A bis 6B und 7 aufgenommenen Elemente, insbesondere das lichtemittierende Element 23, die Probentrageinheit 24, das Lichtsammelmittel 50 und der Photodetektor 4, sind mit einem Probentisch 8 integriert. Daher sind diese Elemente so aufgebaut, dass sie der Bewegung des Probentisches 8 folgen. Daher wird der optische Weg zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und dem Photodetektor 4 nicht geändert, so dass gesagt werden kann, dass sich die Lichtsammelfähigkeit nicht stark ändert.
  • 8 zeigt Beispiele von Verfahren zur Befestigung des lichtemittierenden Elements 23 am Tragelement 21. Diese Verfahren sind auch auf eine Probentrageinheit und einen Probentragtisch anwendbar. 8(a) zeigt ein Beispiel, wobei ein leitendes Band verwendet wird, um das lichtemittierende Element 23 am Tragelement 21 zu befestigen. In diesem Fall ist es ratsam, beide Enden des lichtemittierenden Elements 23 zu befestigen, um möglichst weitgehend zu verhindern, dass ein Lichtemissionsweg behindert wird. Durch die Verwendung eines leitenden Bands 112 für ein mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitendes Mikroskop und Erden des Bands wird eine Maßnahme zum Verhindern einer Aufladung des Probenträgers bereitgestellt. 8(b) zeigt ein Beispiel, wobei ein doppelseitiges Klebeband verwendet wird, um das lichtemittierende Element 23 am Tragelement 21 zu befestigen. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass selbst dann, wenn eine Probe die gesamte Oberfläche des lichtemittierenden Elements 23 bedeckt, die Probe befestigt werden kann, ohne sie zu beschädigen. Beim Beispiel aus 8(b) kann eine Aufladung hervorgerufen werden, indem das doppelseitige Klebeband 113 in Kontakt mit dem lichtemittierenden Element 23 gebracht wird. Um dies zu verhindern, zeigt 8(c) ein Beispiel eines Verfahrens zur mechanischen Befestigung des lichtemittierenden Elements 23 und des Tragelements 21 mit einem Element aus Metall oder dergleichen. Bei einer Konfiguration, bei der eine Probe von oben heruntergedrückt wird, wird die Größe des lichtemittierenden Elements 23 durch die Konfiguration des als Tragsubstrat wirkenden Probenträgers beschränkt, weshalb eine Struktur entworfen und hergestellt werden muss, die eigens für die Probentrageinheit vorgesehen ist. Eine solche Struktur kann jedoch wiederholt verwendet werden, was für Betrachtungsanwendungen zweckmäßig ist, bei denen das lichtemittierende Element 23 mehr als einmal ausgetauscht wird. Wenngleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, können die in den 8(a), (b) und (c) dargestellten befestigten Elemente das lichtemittierende Element 23 und die Probentrageinheit oder der Probentragtisch sein.
  • Wenngleich das Befestigungselement eine Klebewirkung aufweisen kann, ist es bevorzugt, ein Befestigungselement zu verwenden, das nicht ausgast, wenn es in eine Vakuumvorrichtung eingebracht wird.
  • Die 9A bis 9C zeigen ein Beispiel einer Struktur, wobei Licht gesammelt wird, das von einer Seite eines rechteckigen plattenartigen lichtemittierenden Elements 23 emittiert wird. 9A ist eine Schnittansicht, und 9B ist eine Draufsicht. Das bei diesem Beispiel verwendete lichtemittierende Element weist folgende Flächen auf, welche Licht vom lichtemittierenden Element 23 abgeben: eine Fläche (obere Fläche), auf der eine Probe angeordnet wird, eine Unterseite (untere Fläche) parallel zur Fläche, auf der eine Probe angeordnet wird, und vier Seitenflächen. Licht wird in allen Richtungen gleichmäßig abgestrahlt. Weil das lichtemittierende Element einen hohen Brechungsindex aufweist, wird ein Teil des Lichts jedoch an der unteren Fläche totalreflektiert und wird ein Teil davon von jeder Seitenfläche nach außen abgegeben. Dabei ist die von jeder Seitenfläche abgegebene Lichtmenge im Wesentlichen identisch mit der von der unteren Fläche abgegebenen Lichtmenge. Wenn daher zusätzlich zu Licht von der unteren Fläche von den Seitenflächen abgegebenes Licht detektiert wird, wird erwartet, dass die detektierte Lichtmenge in etwa fünf Mal so groß ist wie jene, die erhalten wird, wenn nur Licht an der unteren Fläche detektiert wird. Als Mittel zum Sammeln von Licht 110 von den Seitenflächen ist ein Seitenspiegel 61 an jeder Seitenfläche des lichtemittierenden Elements 23 angeordnet. An einem Seitenspiegel 61 reflektiertes Licht durchläuft das Tragelement 21 und wird vom Lichtsammelmittel 50 gesammelt und an der Detektionsfläche 5 des Photodetektors 4 detektiert. Jedes beliebige Material, einschließlich Aluminium (A1) und Gold (Au), kann für die Seitenspiegel 61 verwendet werden, solange es Licht reflektiert. Dabei ist es wünschenswert, dass das Tragelement 21 ein Element beispielsweise in der Art von Quarz, Glas, Kunststoff und dergleichen ist, das Licht durchlassen kann. Wenn das Tragelement 21 nicht leitend ist, geschieht eine Aufladung, wenn ein Strahl geladener Teilchen angewendet wird, weshalb es wünschenswert ist, auf dem Tragelement 21 einen transparenten leitenden Film zu bilden, der den Lichtdurchgang nicht behindert. Die Seitenspiegel 61 sind so aufgebaut, dass sie mit dem Tragelement 21 integriert sind oder zusammen mit dem Tragelement 21 bewegt werden, wenn das Tragelement bewegt wird. 9C zeigt eine Struktur, bei der ein geneigter Spiegel, der nicht elliptisch ist und eine flache Oberfläche aufweist, als Seitenspiegel 61 verwendet wird. Wenngleich die Lichtsammelfähigkeit schlechter ist als bei elliptischen Spiegeln, sind die geneigten Spiegel leicht herzustellen und demgemäß kostengünstig.
  • Die Struktur, in der die in den 9A bis 9C dargestellten Seitenspiegel installiert werden und wobei von den Seiten des lichtemittierenden Elements 23 abgegebenes Licht vom lichtemittierenden Element zu einem Detektor geleitet wird, ist auch auf die Strukturen in den 6A bis 6B und 7 anwendbar.
  • Die 10A bis 100 zeigen Beispiele einer Struktur, wobei ein Lichtsammelspiegel 56-1 und eine Sammellinse 51-1 miteinander kombiniert sind. 10A zeigt eine Struktur, wobei alle in der unterbrochenen Linie in der Zeichnung dargestellten Elemente zusammen mit einem Probentisch 8 installiert sind. Selbst wenn der Probentisch bewegt wird, treten keine Positionsschwankungen im Weg vom lichtemittierenden Element 23 zur Sammellinse 51-1 des Photodetektors 4 auf. Daher ist diese Struktur dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lichtsammelfähigkeit nicht sehr stark ändert. In 10B sind das lichtemittierende Element 23, das Tragelement 21, der Lichtsammelspiegel 56-1, die Sammellinse 51-1 und ein Linsenträger 57, die innerhalb der unterbrochenen Linie dargestellt sind, mechanisch am Probentisch 8 befestigt. Deshalb folgen diese Elemente der Bewegung des Probentisches, der Photodetektor 4 folgt jedoch nicht der Bewegung des Probentisches, weil der Photodetektor nicht am Probentisch befestigt ist. Wenngleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, können zur weiteren Verbesserung der Lichtsammelfähigkeit mehrere Sammellinsen überlappend zwischen der Sammellinse 51-1 und dem Photodetektor 4 installiert werden.
  • 10C zeigt ein Beispiel eines Falls, bei dem sich der Photodetektor 4 auf der Atmosphärenseite befindet. Am lichtemittierenden Element 23 erzeugtes Licht wird am Spiegel 56-1 zur Sammellinse 51-1 reflektiert. An der Sammellinse 51-1 gesammeltes Licht wird wieder am Spiegel 56-2 und am Spiegel 56-3 zur Sammellinse 51-2 reflektiert. An der Sammellinse 51-2 gesammeltes Licht tritt in einen Lichtübertragungsweg 64 ein und wird durch den Photodetektor 4 detektiert, der sich auf der Atmosphärenseite befindet. Die Elemente, die bei der Struktur dieses Beispiels mit dem Probentisch 8 verbunden sind, sind Elemente im Bereich, der in der Zeichnung mit einer unterbrochenen Linie umgeben ist. Beispiele dieser Elemente sind das Tragelement 21, die Lichtsammelspiegel 56-1, 56-2 und die Sammellinse 51-1. Wenn der Lichtsammelspiegel 56-3 und die Sammellinse 51-2 möglichst groß sind, ändert sich die Lichtsammelfähigkeit nicht sehr stark in Zusammenhang mit der Bewegung des Probentisches. Hierbei ist wichtig, dass die Änderung des Detektionssignals bei verschiedenen Neigungswinkeln möglichst weit verringert wird, wenn ein Transmissionsbild einer geneigten Probe erfasst wird. Für diesen Zweck ist die durch abwechselnd lange und kurze unterbrochene Linien in 10C angegebene Neigungsdrehachse eine Gerade, die durch die Probe 9 und die vakuumseitige Endfläche des Lichtübertragungswegs 64 verläuft. Indem das Lichtsammelmittel 50 wie vorstehend erwähnt ausgelegt wird, kann Licht wirksam vom lichtemittierenden Element 23 in einen Lichtleitweg eingebracht werden. Wenn daher ein durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltenes Bild für eine stereoskopische Betrachtung oder eine dreidimensionale Betrachtung der inneren Informationen einer Probe erfasst wird, wird die Lichtsammelfähigkeit unabhängig von einem Probenneigungswinkel konstant gemacht, und es wird unnötig, eine Helligkeitskorrektur vorzunehmen. Selbst wenn eine Probe stark geneigt ist, kann ein durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltenes Bild erfasst werden. Bei der in 10C dargestellten Konfiguration kann der folgende Vorgang ausgeführt werden, um eine stereoskopische Betrachtung oder eine dreidimensionale Betrachtung der inneren Informationen einer Probe durch ähnliche Mittel zu bewirken, während das Betrachtungsfeld geändert wird: Der gesamte Probentisch wird in Richtung der durch abwechselnd lange und kurze unterbrochene Linien angegebenen Neigungsdrehachse verschoben. Dabei wird die gleiche Wirkung erhalten, solange sich der optische Weg an irgendeiner Stelle an einer Endfläche des Lichtübertragungswegs 64 befindet, weshalb es wirksam ist, die Endfläche des Lichtübertragungswegs 64 bis zu dem Maße zu vergrößern, bei dem die Vorrichtung noch verwendbar ist.
  • 10D zeigt ein Beispiel, bei dem sich ein Photodetektor 4 auf der Atmosphärenseite befindet. Ein auf eine Probe 9 angewendeter Strahl 35 geladener Teilchen durchläuft die Probe 9 und bewirkt, dass ein lichtemittierendes Element 23 Licht emittiert. Dieses Licht durchläuft einen Lichtsammelspiegel 56-1 und eine Sammellinse 51-1 und wird dann an einem reflektierenden zylindrischen Spiegel 65 gesammelt. Das Licht läuft anschließend durch einen Lichtübertragungsweg 64 und wird am Photodetektor 4 detektiert, der auf der Atmosphärenseite installiert ist. Die Elemente, die bei der Struktur dieses Beispiels mit dem Probentisch verbunden sind, sind Elemente im Bereich 154, der in der Zeichnung mit einer unterbrochenen Linie umgeben ist. Bei diesem Beispiel ist die Vergrößerung der Fläche einer Lichteinlassöffnung vorteilhaft. Selbst wenn eine Probe 9 senkrecht zur optischen Achse bewegt wird, um den Neigungswinkel der Probe 9 zu ändern oder das Betrachtungsfeld zu verschieben, ändert sich die aufgenommene Lichtmenge nicht sehr. Zur Bildung dieser Lichteinlassöffnung wird eine Linse, ein Spiegel, ein Lichtleiter oder dergleichen verwendet. Ferner ist es wirksam, eine große Anzahl schmaler hohler Kapillaren in Richtung der optischen Ausbreitung zu bündeln.
  • Die Struktur in den 9A bis 9C, wobei von den Seiten des lichtemittierenden Elements 23 abgegebenes Licht zum Detektor geleitet wird, ist auch auf die Struktur in den 10A bis 100 anwendbar.
  • 12A zeigt ein Beispiel eines Versuches, vom lichtemittierenden Element 23 emittiertes Licht wirksam zu sammeln. Wenn die Innenfläche eines Rotationsellipsoids als eine Spiegelfläche ausgebildet ist, wie in 11 dargestellt ist, wird von einem Brennpunkt A austretendes Licht an der Oberfläche des Rotationsellipsoids reflektiert und an einem anderen Brennpunkt A' gesammelt. Es wird eine diese Eigenschaft verwendende Prozedur ausgeführt. Dabei wird ein Lichtemissionspunkt des lichtemittierenden Elements 23 in 12A, d.h. die Einstrahlungsposition eines von der Quelle 11 geladener Teilchen erzeugten Strahls 35 geladener Teilchen mit dem Brennpunkt A ausgerichtet und wird die Eintrittsposition des Lichtübertragungswegs 64 mit dem anderen Brennpunkt A' ausgerichtet. Eine Durchgangsöffnung 66 für den Strahl 35 geladener Teilchen wird an einer Position bereitgestellt, wo der Rotationsellipsoid und die optische Achse des Strahls geladener Teilchen einander schneiden. Nachfolgend wird ein Rotationsellipsoid, dessen Innenfläche eine Spiegelfläche ist, wie vorstehend erwähnt wurde, als elliptischer Spiegel 62 bezeichnet. Am Eintrittsabschnitt des Lichtübertragungswegs 64 gesammeltes Licht durchläuft den Lichtübertragungsweg 64, wird am Photodetektor 4 detektiert und wird anschließend durch einen Signaldraht 37 ausgebeben. Weil diese Konfiguration mit einem elliptischen Spiegel, einem Lichtübertragungsweg und einem Photodetektor implementiert werden kann, ergibt sich der Vorteil, dass Licht mit einer geringeren Anzahl von Teilen gesammelt werden kann.
  • 12B zeigt eine Konfiguration eines Probenträgers, bei der zwei elliptische Spiegel und zwei Photodetektoren 4 verwendet werden. Das lichtemittierende Element 23 ist an einem Punkt (A) angeordnet, wo Längsmittelachsen von zwei Ellipsen einander schneiden, so dass sich ein Brennpunkt bei A befindet. Von der oberen Fläche des lichtemittierenden Elements 23 emittiertes Licht wird am darüber installierten elliptischen Spiegel 62 reflektiert. Das Licht wird dann am Eintrittspunkt des Lichtübertragungswegs 64 gesammelt, welche der andere Brennpunkt (A') ist, und am Photodetektor 4 detektiert. Gemeinsam mit der oberen Fläche wird von der unteren Fläche des lichtemittierenden Elements 23 emittiertes Licht mit dem darunter installierten elliptischen Spiegel 62, dem Lichtübertragungsweg und dem Photodetektor 4 detektiert. Licht von einer Seite des lichtemittierenden Elements 23 wird mit einem der vertikal installierten Photodetektoren 4 detektiert. Es ist vorteilhaft, dass der obere und der untere elliptische Spiegel getrennte Strukturen sind. Wenn es erwünscht ist, ein Sekundärelektronenbild mit dieser Struktur zu betrachten, braucht sie nur so eingerichtet zu werden, dass der obere elliptische Spiegel und der obere Photodetektor 4 von oberhalb der Probe bewegt werden können. Wenngleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, wird das lichtemittierende Element 23 mit dem Probentisch verbunden, während die Lichtsammelspiegel 62, die Lichtübertragungswege 64 und die Photodetektoren 4 feste Elemente sind.
  • Die 13A bis 13C zeigen Beispiele einer Lichtsammelstruktur, die eingesetzt wird, wenn ein elliptischer Spiegel verwendet wird. Ein Vorteil dieser Konfiguration besteht darin, dass keine Gefahr einer Aufladung besteht, weil der Spiegel aus einem leitenden Material besteht oder mit einem leitenden Material beschichtet ist. 13A zeigt eine Struktur mit einer Funktion zum Sammeln abgestrahlten Lichts unter Verwendung eines elliptischen Spiegels an der Detektionsfläche 5 eines Photodetektors 4. In 13A wird ein Probentisch um eine Achse geneigt, die durch abwechselnd lange und kurze unterbrochene Linien angegeben ist und durch eine zu betrachtende Zelle verläuft. Weil der Probentisch zu dieser Zeit nicht die gleiche Bewegung ausführt wie der Photodetektor 4, wird bewirkt, dass der optische Weg durch die Bewegung des Tisches schwankt. Um zu verhindern, dass die Lichtsammelfähigkeit des Detektors 4 durch diese Schwankung beeinträchtigt wird, wird ein Brennpunkt des elliptischen Spiegels 62 an die Probe gelegt und wird der andere Brennpunkt in die Nähe der Detektionsfläche 4 gelegt. Wie vorstehend erwähnt wurde, erleichtert dies eine stereoskopische Betrachtung, eine dreidimensionale Betrachtung oder dergleichen einer Zelle.
  • 13B zeigt ein Beispiel einer Struktur, wobei das lichtemittierende Element 23, der elliptische Spiegel 62 zur Lichtsammlung, der Photodetektor 4 und dergleichen mit einem identischen Element mit dem Probentisch verbunden sind. Weil sich der Weg zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und dem Photodetektor 4 nicht sehr stark ändert, wenn der Probentisch bewegt wird, können Änderungen der Lichtsammelfähigkeit verringert werden.
  • 13C ist eine Strukturansicht eines Falls, bei dem ein Photodetektor 4 auf der Atmosphärenseite installiert ist. Bei dieser Konfiguration wird aus dem lichtemittierenden Element 23 austretendes Licht an einem elliptischen Spiegel reflektiert und an einem Lichtübertragungsweg 64 gesammelt und läuft das Licht dann durch den Lichtübertragungsweg 64 und wird am auf der Atmosphärenseite installierten Photodetektor 4 detektiert. Diese Konfiguration ist ähnlich dadurch gekennzeichnet, dass eine stereoskopische Betrachtung, dreidimensionale Betrachtung oder dergleichen einer Zelle erleichtert werden. Der Lichtübertragungsweg 64 kann eine feste Substanz, die in der Lage ist, Licht zu übertragen, sein oder sich in der Luft, in einem Vakuum oder dergleichen befinden. Beispiele fester Materialien, welche den Durchgang emittierten Lichts in einem Wellenlängenbereich ermöglichen, sind Materialien wie Quarz, Glas, optische Fasern und Kunststoffe, die für Licht transparent oder durchlässig sind.
  • 13C zeigt ein Beispiel einer Konfiguration, bei der sich ein Detektor in einem Atmosphärenraum befindet, und ein lichtemittierendes Element 23, ein Tragelement 21, ein Lichtsammelspiegel und ein Photodetektor 4 mit einem identischen Element mit dem Probentisch verbunden sind. Die Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lichtsammelfähigkeit nicht sehr stark ändert, wenn der Probentisch geneigt oder bewegt wird.
  • Wie in Bezug auf dieses Beispiel beschrieben, wird durch die Verwendung eines Lichtsammelmittels erreicht, dass von einem lichtemittierenden Element emittiertes Licht an einem Detektor gesammelt wird. Die Lichtsammelfähigkeit wird erhöht, und Transmissionsbilder können klarer betrachtet werden. Selbst bei einer dreidimensionalen Betrachtung, die mit einer geneigten Probe ausgeführt wird, kann eine durch das Neigen eines Probenträgers hervorgerufene Verschlechterung der Lichtsammelfähigkeit unterdrückt werden.
  • Beispiel 3
  • Anhand dieses Beispiels wird eine Konfiguration einer Probentrageinheit für einen Seiteneintrittstyp beschrieben, der hauptsächlich bei einem In-der-Linse-Rasterelektronenmikroskop- (SEM) oder - (S) TEM verwendet wird, welches zu einer hochauflösenden Betrachtung in der Lage ist. Verglichen mit den Konfigurationen aus Beispiel 2 bringen die Konfigurationen dieses Beispiels verschiedene Vorteile mit sich. Die Konfigurationen ermöglichen eine Betrachtung einer Mikrostruktur und weisen einen hohen Freiheitsgrad einer Neigung eines Probentisches auf, wodurch eine tomographische Betrachtung der dreidimensionalen Struktur einer Probe leicht ausgeführt werden kann.
  • 14A ist ein Gesamtblockdiagramm einer Probentrageinheit dieses Beispiels, 14B ist eine Schnittansicht einer Grundkonfiguration davon, und 14C ist eine perspektivische Ansicht einer Spitze der Probentrageinheit.
  • Die Probentrageinheit besteht aus einem Abschnitt 215 zur Anordnung des lichtemittierenden Elements mit einem Probenhalter, worauf wenigstens ein lichtemittierendes Element 23 angeordnet werden kann, einem stabartigen Träger 33, der mit einem Weg zur Übertragung von Licht vom lichtemittierenden Element 23 versehen ist und ein Hauptelement der Probentrageinheit bildet, einem Photodetektor 4 und einem Griff 34. Der Photodetektor 4 ist durch eine Verdrahtung mit einer Steuereinheit 16 und dergleichen verbunden. Der Lichtübertragungsweg 203 kann lediglich ein Raum sein oder eine Lichtübertragungssubstanz in der Art von Glas, Quarz, Kunststoff oder dergleichen sein, wodurch Licht vom lichtemittierenden Element 23 übertragen werden kann. Ein Element, das zumindest einen Teil des Lichtübertragungswegs bildet, wird als Lichtübertragungselement bezeichnet. Das Lichtübertragungselement ist eine Licht übertragende Substanz in der Art beispielsweise eines Trägers 33, eines Lichtleiters, einer optischen Faser oder dergleichen. In Fällen, in denen ein Lichtsammelelement in der Art einer Linse und/oder ein reflektierendes Element in der Art eines Spiegels an einem Zwischenpunkt im Lichtübertragungsweg vorhanden ist, sind diese Elemente auch in das Lichtübertragungselement aufgenommen. Entweder der Photodetektor 4 oder das Lichtübertragungselement ist mit einem O-Ring 32 versehen, welcher ein Vakuumdichtungselement ist, wodurch die hermetische Dichtung zwischen dem Vakuum und der Außenluft aufrechterhalten werden kann. Zusätzlich kann der Träger 33 mit einem O-Ring 32 versehen werden, wodurch eine hermetische Vakuumdichtung zwischen dem Träger und einem Gehäuse 10 oder dergleichen bereitgestellt werden kann. Es wird angenommen, dass das lichtemittierende Element 23 mit einem Befestigungselement oder dergleichen, das nicht dargestellt ist, am Abschnitt 215 zur Anordnung des lichtemittierenden Elements befestigt wird, worauf das lichtemittierende Element 23 angeordnet werden kann. Die Probentrageinheit ist mit einem in den 14A bis 14E nicht dargestellten Antriebsmechanismus versehen und dafür ausgelegt, dass die Betrachtungsposition bei Bedarf verschoben werden kann und der Neigungswinkel durch den Mechanismus geändert werden kann.
  • Wenn das lichtemittierende Element 23 bei dieser Konfiguration mit einem Strahl geladener Teilchen bestrahlt wird, wird Licht innerhalb des lichtemittierenden Elements erzeugt und für das Licht von den Oberflächen des lichtemittierenden Elements abgegeben. Die Oberflächen des lichtemittierenden Elements umfassen eine Fläche (obere Fläche), worauf die Probe angeordnet ist, und die anderen Flächen. Wie mit Bezug auf die 9A bis 9C beschrieben, wird insbesondere dann, wenn das lichtemittierende Element in Form einer rechteckigen Platte vorliegt, Licht über die folgenden Flächen vom lichtemittierenden Element 23 abgegeben: eine Fläche (obere Fläche), auf der die Probe angeordnet wird, eine Rückseite (untere Fläche) parallel zur Fläche, auf der die Probe angeordnet wird, und Seitenflächen, die nicht parallel zur Fläche sind, auf der die Probe angeordnet wird, d.h. die vier Seitenflächen. Bei der in 14C dargestellten Konfiguration wird Licht von einer Seitenfläche des lichtemittierenden Elements 23 auf der Photodetektorseite und der entgegengesetzten Fläche dazu vom lichtemittierenden Element 23 abgegeben, und es wird dann an den Kontaktflächen mit dem Abschnitt 215 zur Anordnung des lichtemittierenden Elements reflektiertes Licht durch den Photodetektor 4 detektiert.
  • Die Form der Spitze des Abschnitts 215 zur Anordnung des lichtemittierenden Elements ist nicht auf die vorstehend erwähnte beschränkt. Wie in 14D dargestellt ist, kann die Spitze dafür ausgelegt sein, reflektiertes Licht zum Photodetektor 4 zu leiten, um von den Seitenflächen des lichtemittierenden Elements 23 abgegebenes Licht orthogonal zur Drehachse 202 zu detektieren. Ferner ist die Form des lichtemittierenden Elements 23 nicht auf die vorstehend erwähnte beschränkt. Es kann die in 14E dargestellte Konfiguration verwendet werden. Bei dieser Konfiguration ist das lichtemittierende Element 23 eine trapezförmige Platte und sind die seitlichen Abschnitte davon ein Spiegel und wird reflektiertes Licht zum Detektor 4 geleitet. Die Seitenflächen des lichtemittierenden Elements 23 können gekrümmt sein.
  • Wie mit Bezug auf die 9A bis 9C beschrieben, wird von den Seitenflächen eines rechteckigen plattenartigen lichtemittierenden Elements 23 abgegebenes Licht nicht nur von der Unterseite (unteren Fläche) parallel zur Probenanordnungsfläche abgegeben. Das Licht wird auch von den Seitenflächen abgegeben. Deshalb wird, wenn von der unteren Fläche und den Seitenflächen des lichtemittierenden Elements abgegebenes Licht detektiert wird, erwartet, dass die Stärke der Detektionssignale etwa fünf Mal so groß ist wie jene, die erhalten wird, wenn nur Licht von der unteren Fläche detektiert wird. Durch Leiten von den Seitenflächen des lichtemittierenden Elements 23 abgegebenen Lichts zum Detektor wird die Stärke der detektierten Signale erhöht. Dies ermöglicht es, bei diesem Beispiel Transmissionsbilder mit einer hohen Genauigkeit und hohen Effizienz zu erfassen. Für diesen Zweck wird ein Lichtübertragungselement bereitgestellt. Das Lichtübertragungselement bildet einen Lichtübertragungsweg zur Übertragung von Licht, das auch von einer Fläche des lichtemittierenden Elements abgegeben wird, die nicht parallel zur Fläche ist, worauf eine Probe angeordnet ist, welche zu einem Detektor gerichtet ist. Wie später beschrieben wird, kann der Abschnitt 215 zur Anordnung des lichtemittierenden Elements mit einem Reflektor 50 versehen werden, um Licht vom lichtemittierenden Element 23 zum Photodetektor 4 zu leiten. Der Reflektor 50 umfasst einen Fall, in dem der Abschnitt 215 zur Anordnung des lichtemittierenden Elements zu einem Spiegel verarbeitet ist, und einen Fall, in dem der Abschnitt 215 zur Anordnung des lichtemittierenden Elements aus einem Metallelement besteht. In diesen Fällen wird der Abschnitt zur Anordnung des lichtemittierenden Elements zu einem Reflektor.
  • Der Probenträger mit seitlichem Eintritt ermöglicht das Einbringen eines lichtemittierenden Elements mit einer darauf angeordneten Probe aus der lateralen Richtung des Gehäuses 10 zu einem Ort, wo sich die optische Achse 106 befindet. Weil der Detektor in Richtung des Griffs 34 bereitgestellt ist, erstreckt sich der Lichtübertragungsweg seitlich von unterhalb des Probenanordnungsbereichs. Dieser Probenträger mit seitlichem Eintritt ist so ausgelegt, dass sich während der Erfassung eines Transmissionsbilds einer geneigten Probe Detektionssignale nicht sehr stark ändern, wenn der Neigungswinkel geändert wird. In 14A verläuft die Neigungsdrehachse 202, die durch abwechselnd lange und kurze unterbrochene Linie angegeben ist, durch die Probe und ist mit dem Zentrum der Detektionsfläche 5 des Detektors 4 ausgerichtet. Es ist vorteilhaft, dass das lichtemittierende Element 23, das Lichtsammelmittel 50, der Photodetektor 4 und dergleichen mechanisch verbunden sind. Wenn der Probentisch bewegt und geneigt wird und eine ähnliche Betrachtung mit der Konfiguration aus 14A ausgeführt wird, ändert sich der optische Weg nicht. Daraus ergibt sich ein Vorteil, wenn ein durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltenes Bild zur stereoskopischen Betrachtung oder dreidimensionalen Betrachtung der inneren Informationen einer Probe erfasst wird. Die Lichtsammelfähigkeit ist unabhängig vom Probenneigungswinkel konstant, und es ist nicht erforderlich, die Helligkeit zwischen unter verschiedenen Bedingungen erhaltenen Detektionsbildern zu korrigieren. Selbst dann, wenn eine Probe stark geneigt ist, kann ein durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltenes Bild erfasst werden. Wenn die Betrachtungsvorrichtung ein SEM ist, ist eine Objektivlinse abhängig davon, wie das Linsenmagnetfeld verteilt ist, auf verschiedene Arten konfiguriert, das vorstehend Erwähnte ist jedoch auf einen beliebigen Konfigurationstyp anwendbar. Der Probentisch mit seitlichem Eintritt wird unter den existierenden Vorrichtungen hauptsächlich bei der Konfiguration einer in der Linse angeordneten Objektivlinse verwendet, wobei eine Probe in ein Linsenmagnetfeld aufgenommen ist. Wenn das vorstehend Erwähnte auf diese Konfiguration angewendet wird, kann eine hochauflösende Betrachtung ausgeführt werden. Bei jedem Konfigurationstyp ist die Probentrageinheit mit einem Mechanismusabschnitt 216 zum Verschieben eines Betrachtungsfelds oder zum Ändern eines Probenneigungswinkels versehen.
  • Mit Bezug auf 14A wird ein Mechanismusabschnitt zum Bewegen der Probentrageinheit beschrieben. Der Mechanismusabschnitt 216 kann die in das Gehäuse 10 oder das Tragelement 217 eingefügte Probentrageinheit 24 bewegen. Der Mechanismusabschnitt ist dazu in der Lage, die Probentrageinheit 24 in horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung in der Zeichnung anzutreiben. Zusätzlich ist ein Antriebsmechanismus bereitgestellt, der in der Lage ist, die Probentrageinheit um die Mittelachse zu drehen. 14A zeigt ein Beispiel, wobei der Mechanismusabschnitt 216 automatisch durch die Steuereinheit bewegt wird, der Mechanismusabschnitt kann jedoch auch durch einen Benutzer selbst von Hand bewegt werden. Bei dieser Probentrageinheit ergibt sich ein Vorteil. Selbst wenn die Probentrageinheit um ihre Mittelachse gedreht wird, um eine Probe zu neigen, ist die Positionsbeziehung zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und dem Photodetektor 4 unverändert. Daher ist dieses Beispiel verglichen mit den vorstehend erwähnten Beispielen dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung einer Probe leicht beobachtet werden kann.
  • Es wird auf eine Beschreibung von Konfigurationen verzichtet, die bereits in Beispiel 1 beschrieben wurden. Diese Konfigurationen umfassen ein Steuersystem zum Steuern jeder Linse 200, ein Detektionssystem zum Detektieren von Detektionssignalen, die Vakuumpumpe 7 zum Evakuieren des Gehäuses 10 und den Tubus 3 der optischen Linse für geladene Teilchen und dergleichen. Wie bei den Beispielen 1 und 2 wird das lichtemittierende Element 23 mit einer darauf angeordneten Probe veranlasst, Licht durch Anwenden eines Strahls geladener Teilchen zu emittieren, der durch die Probe hindurchgetreten ist, und abgegebenes Licht wird am Lichtsammelmittel 50 gesammelt, durch den Lichtübertragungsweg 203 zum Detektor 4 geleitet, in elektrische Signale umgewandelt und detektiert.
  • Wie in den 15A und 15B dargestellt ist, umfasst das Lichtsammelmittel 50 einen Teil des Lichtübertragungswegs 203, der aus einem transparenten Medium gebildet ist, und einen optischen Reflektor, wobei es sich in diesem Fall um einen Reflektor 206 beispielsweise aus Aluminium (Al) oder dergleichen handelt, der dieses bedeckt. Die Form des Lichtsammelmittels ist gekrümmt, flach oder dergleichen und bewirkt das Reflektieren vom lichtemittierenden Element 23 abgegebenen Lichts zu einer Richtung, in der das Licht nicht direkt zum Detektor 4 läuft. Die Probentrageinheit 24 hat verschiedene Vorteile. Die Möglichkeit, dass Licht, das wahrscheinlich mit der Konfiguration aus Beispiel 1 oder 2 nicht detektiert werden kann, durch den Lichtübertragungsweg 203 detektiert werden kann, ist erhöht. Die Lichtsammelfähigkeit schwankt nicht so stark, wenn die Probentrageinheit 24 bewegt wird. Die Probentrageinheit 24 kann mit einer einfachen Struktur versehen sein und eine geringere Anzahl von Elementen aufweisen. Bei der Beschreibung dieses Beispiels wird ein Fall herangezogen, bei dem die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung 36 ein Elektronenmikroskop ist. Auch bei anderen mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtungen 36 wird die gleiche Wirkung erhalten.
  • Die 15A bis 15B, 15C1 bis 15C2 und 15D1 bis 15D2 zeigen die Spitzenformen von Probeneinheiten mit seitlichem Eintritt und von Lichtsammelmitteln. Auch bei den in den 15A bis 15B, 15C1 bis 15C2 und 15D1 bis 15D2 dargestellten Strukturen wird die gleiche Wirkung wie in 14A erhalten, indem die relevanten Elemente so angeordnet werden, das eine geneigte Mittelachse mit der Oberfläche des lichtemittierenden Elements 23 ausgerichtet ist. Das heißt, dass eine Betrachtung ausgeführt werden kann, ohne die Lichtsammelfähigkeit zu ändern, selbst wenn der Probenträger geneigt ist. Die Konfiguration der beweglichen Probentrageinheit gleicht auch jener in 14A.
  • In Übereinstimmung mit der Konfiguration aus 14A ist die Struktur der Probentrageinheit aus den 15A bis 15B, 15C1 bis 15C2 und 15D1 bis 15D2 so ausgelegt, dass sie durch einen in das Gehäuse oder das Tragelement eingeführten Mechanismusabschnitt angetrieben werden kann. Es wird angenommen, dass die Neigungsdrehachse 202 der Probentrageinheit die X-Achse ist, die Richtung, in der ein Strahl geladener Teilchen angewendet wird, die Z-Achse ist, und die sowohl zur X-Achse als auch zur Z-Achse orthogonale Richtung die Y-Achse ist. Die Probentrageinheit ist in diesem Fall mit einem Leitender-Film-206-Mechanismusabschnitt versehen, der in der Lage ist, die Probentrageinheit 24 in der XY-Ebene oder in Z-Richtung anzutreiben. Die Probentrageinheit ist mit einem um die Drehachse 202 drehbaren Antriebsmechanismus versehen. In der vorstehenden Beschreibung wurde ein Beispiel angenommen, bei dem ein Mechanismusabschnitt durch eine Steuereinheit automatisch bewegt wird, es kann jedoch stattdessen eine Konfiguration verwendet werden, bei der er durch einen Benutzer selbst von Hand bewegt wird. Im Fall der Probentrageinheit bleibt die Positionsbeziehung zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und dem Photodetektor 4 selbst dann ungeändert, wenn der Mechanismusabschnitt um die Mittelachse der Probentrageinheit gedreht wird, um die Bestrahlungsrichtung des Strahls geladener Teilchen zu ändern. Deshalb kann eine geneigte Probe einfacher betrachtet werden als in Beispiel 2.
  • 15A zeigt eine elliptische Form, und 15B zeigt eine flache geneigte Form. Wenn die Spitze elliptisch ist, ist es vorteilhaft, den Punkt A in 11 in der Nähe der Bestrahlungsposition eines Strahls geladener Teilchen anzuordnen. Es wird erwartet, dass am lichtemittierenden Element erzeugtes Licht wirksamer als mit einem geneigten Spiegel zum Detektor übertragen wird. Wenn dagegen ein geneigter Spiegel verwendet wird, vereinfacht sich die Struktur und kann verglichen mit einem elliptischen Spiegel kostengünstiger hergestellt werden. Zur weiteren Verbesserung der Detektionswirksamkeit vom lichtemittierenden Element 23 abgegebenen Lichts können auch die Seitenwandabschnitte der Spitze als ein Rotationsellipsoid oder ein geneigter Spiegel ausgelegt werden.
  • Es wird das lichtemittierende Element 23 mit einer an der Spitze des Probenträgers angeordneten Probe angeordnet. Geladene Teilchen, die auf die Probe angewendet wurden und durch die Probe hindurchgetreten sind, emittieren Licht am lichtemittierenden Element 23, und Licht wird abgegeben. Dieses Licht läuft durch den Lichtübertragungsweg 203, der sich an einem Stützabschnitt des Probenträgers befindet, und wird am Photodetektor 4 detektiert, der sich im Atmosphärenbereich befindet. Der Stützabschnitt der Probenträgereinheit besteht aus dem Lichtübertragungsweg 203, und die Oberfläche des Lichtübertragungswegs 203 ist anders als der Anordnungsbereich des lichtemittierenden Elements 23 mit einem Reflektor aus Aluminium (A1) oder dergleichen bedeckt. In diesem Fall wird nur von der unteren Fläche des Emitters 23 abgegebenes Licht gesammelt. Das Befestigungsverfahren ist das gleiche wie in Beispiel 2, und es ist jede beliebige Konfiguration, einschließlich eines leitenden Klebebands, eines doppelseitigen Klebebands, einer mechanischen Befestigung, eines Klebstoffs und dergleichen, wie in 8 dargestellt, akzeptabel.
  • Die 15C und 15D zeigen Beispiele, bei denen eine Aussparung zur Aufnahme des lichtemittierenden Elements 23 an der Spitze des Probenträgers ausgebildet ist und das lichtemittierende Element in die Aussparung eingesetzt ist. Bei dieser Konfiguration kann von einer Seitenfläche sowie der unteren Fläche des Emitters abgegebenes Licht gesammelt werden und kann die detektierte Lichtmenge erhöht werden. Zum Reflektieren und zum Sammeln von einer Seitenfläche oder der unteren Fläche des lichtemittierenden Elements 23 abgegebenen Lichts wird eine Maßnahme ergriffen. Im Aussparungsabschnitt zur Aufnahme des lichtemittierenden Elements 23 werden die Oberflächen der Bereiche außer jenen, die mit dem Emitter verbunden sind, mit einem Reflektor 206, beispielsweise aus Aluminium (Al), bedeckt.
  • Mit einem Zwischenraum zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und dem Lichtübertragungsweg 203 wird am Emitter erzeugtes Licht gebrochen und kann die Lichtsammelfähigkeit verschlechtert werden. Um dies zu verhindern, kann das lichtemittierende Element 23 als Lichtübertragungsweg verwendet werden.
  • Falls der Innenraum der Probenkammer einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung schmal ist oder bei einer Konfiguration, bei der eine Probe in einer Objektivlinse angeordnet wird, tritt in diesem Raum eine Mehrfachstreuung auf, wenn ein Strahl geladener Teilchen angewendet wird. Deshalb wird ein spezifizierter Bereich im Lichtübertragungsweg 203 mit einem leitenden Reflektor aus Aluminium (A1) oder dergleichen bedeckt. Dies bildet eine Maßnahme zum Verhindern einer Aufladung des aus einem nicht leitenden Material in der Art von Quarz, Glas, einer optischen Faser, eines Kunststoffs oder dergleichen bestehenden Lichtübertragungswegs 203. Um die Aufladungsverhinderungswirkung zu verbessern, kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der das gesamte lichtemittierende Element 23 mit einem transparenten leitenden Dünnfilm bedeckt wird. Bei dieser Konfiguration ist es jedoch erforderlich, Bedingungen zu erfüllen, unter denen ein Strahl geladener Teilchen durch eine Probe und den leitenden Dünnfilm hindurchtreten kann und am lichtemittierenden Element 23 ankommen kann. Die Bedingungen berücksichtigen die Energie des auf die Probe angewendeten Strahls geladener Teilchen und die Dicken der Probe und des leitenden Dünnfilms. Beispiele gewünschter Bedingungen sind etwa 10 nm oder weniger für Metall in der Art von Pt und 20 nm oder weniger für ITO- und NESA-Filme. Bei einer Betrachtung mit einem optischen Mikroskop muss die Oberfläche des leitenden Dünnfilms so flach sein, dass die Probenbetrachtung nicht beeinflusst wird.
  • In den Beispielen aus den 14A bis 14E, 15A bis 15B, 15C1 bis 15C2 und 15D1 bis 15D2 wirkt die Spitze des Lichtübertragungswegs 203 als Lichtsammelmittel 50. Es ist wünschenswert, eine Konfiguration zu verwenden, bei der vom lichtemittierenden Element 23 abgegebenes Licht wirksam zum Übertragungsweg 203 reflektiert wird. Insbesondere ist die Spitzenform so ausgebildet, dass Licht des Emitters 23, das vom lichtemittierenden Element 23 in einer Richtung abgegeben wird, die von jener des Detektors 4 verschieden ist, zum Detektor reflektiert wird.
  • Zum Detektieren von einem Seitenwandabschnitt des lichtemittierenden Elements abgegebenen Lichts kann eine Konfiguration verwendet werden, wie sie in 15C1 oder 15D1 dargestellt ist. 15C2 bzw. 15D2 zeigen diese Konfigurationen als perspektivische Ansichten. Jedes der in den 15A, 15B, 15C1, 15D1, 15C2 und 15D2 dargestellten lichtemittierenden Elemente wird an der Spitze des Probenträgers mit seitlichem Eintritt durch ein leitendes Klebeband 112 oder dergleichen befestigt, wie in den 9A bis 9C dargestellt ist. Dabei ist es wünschenswert, dass die Befestigung in der Art des leitenden Klebebands 112 so installiert wird, dass die Kontinuität zu einem mit einem leitenden Material bedeckten Element gewährleistet ist, um eine Aufladung zu verhindern.
  • Die 16A bis 16B zeigen Beispiele der Konfiguration einer Probentrageinheit, die verwendet wird, wenn bei einem Typ mit seitlichem Eintritt eine große Probenkammer nicht gewährleistet werden kann. Wie in den 16A bis 16B dargestellt ist, ist der Emitter selbst mit einem elliptischen oder geneigten reflektierenden Mechanismus versehen. Der Emitter wird in eine im Träger 33 gebildete Aussparung eingepasst, und das lichtemittierende Element 23 und der Träger 33 werden durch eine Befestigung 207 mechanisch aneinander befestigt. Dann werden das lichtemittierende Element 23 und der Photodetektor 4 in Kontakt miteinander installiert. Dadurch läuft ein Strahl emittierten Lichts 108 durch das lichtemittierende Element 23, wobei das lichtemittierende Element 23 selbst als Lichtübertragungsweg verwendet wird, und es wird am Detektor gesammelt. Wenngleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist auch eine Konfiguration akzeptabel, bei der der Lichtübertragungsweg 203 zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und dem Photodetektor 4 angeordnet wird. Bei dieser Konfiguration kann selbst dann, wenn ein kleiner Photodetektor 4 verwendet wird, wie in den 16A bis 16B dargestellt ist, Licht wirksamer fokussiert werden, indem der Emitterabschnitt 23 mit der Drehachse 202 eines Rotationsellipsoids ausgerichtet wird und die Einstrahlungsposition 209 eines Strahls geladener Teilchen mit einem Brennpunkt in Übereinstimmung gebracht wird und so angeordnet wird, dass die Position mit der Detektionsfläche 5 des kleinen Photodetektors 4 oder der Einlassöffnung des Lichtübertragungswegs ausgerichtet wird. Für den Zwischenraum zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und dem Lichtübertragungsweg 203 ist es wünschenswert, optischen Zement oder dergleichen zu verwenden, um eine steile Änderung des Brechungsindex zu verhindern. Die Detektionsfläche 5 kann in der Nähe des lichtemittierenden Elements angeordnet werden, wie in den 16A und 16B dargestellt ist. Alternativ kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der abgegebenes Licht 108 durch den Lichtübertragungsweg läuft und am Photodetektor 4 detektiert wird, wenngleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
  • Wenn de Photodetektor 4 an einem Ende der Probeneinheit in der Nähe des Griffs eines Tisches mit seitlichem Eintritt installiert wird, kann für das wirksame Reflektieren abgegebenen Lichts 108 zum Photodetektor 4 eine Brechungsindexvariation zwischen dem lichtemittierenden Element 4 und dem Lichtübertragungsweg 203 verwendet werden. Diese Konfiguration kann auch als Teil des Lichtsammelmittels 50 angesehen werden.
  • Selbst bei der in den 16A bis 16B dargestellten Struktur der Probentrageinheit kann durch Ausrichten der geneigten Mittelachse mit der Oberfläche des lichtemittierenden Elements 23 selbst dann eine Betrachtung ohne Änderung der Lichtsammelwirksamkeit ausgeführt werden, wenn der Probenträger wie in 14A dargestellt geneigt ist. Die Konfiguration der beweglichen Probentrageinheit gleicht der in 14A dargestellten.
  • Mit Bezug auf ein Verfahren zur Bewegung der in den 16A bis 16B dargestellten Struktur der Probentrageinheit sei bemerkt, dass die Struktur ebenso wie die in 14A dargestellte Konfiguration durch einen in das Gehäuse oder das Tragelement eingeführten Mechanismusabschnitt angetrieben werden kann. Es wird angenommen, dass die Neigungsdrehachse 202 der Probentrageinheit die X-Achse ist, dass die Richtung, in der ein Strahl geladener Teilchen angewendet wird, die Z-Achse ist, und dass die Richtung, die orthogonal sowohl zur X-Achse als auch zur Z-Achse ist, die Y-Achse ist. Die Probentrageinheit 24 kann durch diesen Mechanismusabschnitt in der XY-Ebene oder in der Z-Richtung angetrieben werden. Die Probentrageinheit ist mit einem Antriebsmechanismus versehen, der um die Drehachse 202 drehbar ist. In der vorstehenden Beschreibung wurde ein Beispiel erläutert, bei dem ein Mechanismusabschnitt durch eine Steuereinheit automatisch bewegt wird, es kann jedoch stattdessen eine Konfiguration verwendet werden, bei der er durch einen Benutzer selbst von Hand bewegt wird. Im Fall der Probentrageinheit bleibt die Positionsbeziehung zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und dem Photodetektor 4 selbst dann ungeändert, wenn der Mechanismusabschnitt um die Mittelachse der Probentrageinheit gedreht wird, um die Bestrahlungsrichtung des Strahls geladener Teilchen zu ändern. Deshalb kann eine geneigte Probe einfacher betrachtet werden als in Beispiel 2.
  • Die 17A und 17B zeigen eine Konfiguration und ein Lichtsammelmittel, die verwendet werden, wenn die Detektionsfläche 5 des Photodetektors 4 kleiner als die Probentrageinheit 24 ist. Wenn es notwendig ist, einen Lichtleiter als Lichtübertragungsweg 203 zu verwenden und Licht vom lichtemittierenden Element 23 mit einem Photodetektor 4 zu detektieren, der eine kleine Detektionsfläche 5 aufweist, wird der Lichtleiter so ausgelegt, dass der Bereich zwischen der Detektionsfläche an einer Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und der Detektionsfläche 5 des Photodetektors 4 mit einem leicht zulaufenden Winkel eingeschlossen ist und dass die Oberfläche des zulaufenden Abschnitts mit einem Reflektor 206 aus einem Metalldünnfilm oder dergleichen bedeckt wird. Auf diese Weise kann vom lichtemittierenden Element emittiertes Licht gesammelt werden 109, so dass eine Verbesserung der Lichtsammelfähigkeit erwartet wird.
  • Wenn ein durch den Strahl durchgelassener geladener Teilchen erhaltenes Bild durch eine Probentrageinheit 24 mit seitlichem Eintritt bei diesem Beispiel bei einer stereoskopischen Betrachtung oder dreidimensionalen Betrachtung der inneren Informationen einer Probe erfasst wird, sollte verhindert werden, dass die detektierte Lichtmenge vom Neigungswinkel abhängt, wie in den 17A bis 17B dargestellt ist, wobei es wünschenswert ist, dass die Probendrehachse 202 parallel zur Längsachse des Probenträgers verläuft und mit einer geraden Linie übereinstimmt, die durch die Umgebung der Oberfläche des lichtemittierenden Elements mit einer darauf angeordneten Probe verläuft.
  • Auch ergibt sich bei der in den 17A - 17B dargestellten Struktur der Probentrageinheit ein Vorteil durch die Anordnung der Mittelachse auf der Oberfläche des lichtemittierenden Elements 23 während der Neigung. Selbst dann, wenn der Probenträger wie in 14A geneigt wird, kann eine Betrachtung vorgenommen werden, ohne die Lichtsammelfähigkeit zu ändern. Die Konfiguration der beweglichen Probentrageinheit gleicht jener in 14A.
  • Die in den 17A bis 17B dargestellte Struktur der Probentrageinheit ist ebenso wie die Konfiguration aus 14A so ausgelegt, dass sie durch einen Mechanismusabschnitt angetrieben werden kann, der in ein Gehäuse oder ein Tragelement eingeführt ist. Es wird angenommen, dass die Neigungsdrehachse 202 der Probentrageinheit die X-Achse ist, die Richtung, in der ein Strahl geladener Teilchen angewendet wird, die Z-Achse ist, und die sowohl zur X-Achse als auch zur Z-Achse orthogonale Richtung die Y-Achse ist. Die Probentrageinheit 24 kann durch diesen Mechanismusabschnitt in der XY-Ebene oder in der Z-Richtung angetrieben werden. Es ist ein um die Drehachse 202 der Probentrageinheit drehbarer Antriebsmechanismus bereitgestellt. In der vorstehenden Beschreibung wurde ein Beispiel dargelegt, bei dem ein Mechanismusabschnitt automatisch durch eine Steuereinheit bewegt wird, es kann jedoch stattdessen auch eine Konfiguration verwendet werden, bei der er durch einen Benutzer selbst von Hand bewegt wird. Im Fall der Probentrageinheit bleibt die Positionsbeziehung zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und dem Photodetektor 4 selbst dann ungeändert, wenn der Mechanismusabschnitt um die Mittelachse der Probentrageinheit gedreht wird, um die Bestrahlungsrichtung des Strahls geladener Teilchen zu ändern. Daher kann eine geneigte Probe einfacher als in Beispiel 2 betrachtet werden.
  • 18 zeigt ein Beispiel einer Konfiguration eines Verfahrens zum Einbringen eines Farbstoffs in ein spezifisches Gebiet in einer Zellprobe und zum Erhalten von Verteilungsinformationen dafür bei der Konfiguration in 15C. Es wird auf eine Beschreibung der Konfigurationen verzichtet, die bereits mit Bezug auf die 15A bis 15B, 15C1 bis 15C2 und 15D1 bis 15D2 beschrieben wurden. Diese Konfigurationen umfassen das lichtemittierende Element 23, den Reflektor 206, das Detektionssystem zum Detektieren von Detektionssignalen und dergleichen. Zur Betrachtung einer Zellprobe unter Verwendung eines Probenträgers mit seitlichem Eintritt bei diesem in der Zeichnung dargestellten Beispiel wird ein Farbstoff 210-1 für mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskope eingebracht, womit eine Lichtemission bei einer spezifischen Wellenlänge hervorgerufen wird, wenn ein Strahl geladener Teilchen durch das gleiche Verfahren angewendet wird wie bei Farbstoffen, die bei einer Betrachtung mit einem optischen Mikroskop verwendet werden. Wenn ein Strahl 35 geladener Teilchen angewendet wird, wie in 18 dargestellt ist, werden zwei Lichttypen durch den Photodetektor 4 detektiert, nämlich Licht 211 (unterbrochene Linie in der Zeichnung), das vom lichtemittierenden Element 23 abgegeben wird, der mit den durchgelassenen geladenen Teilchen bestrahlt wird, und Licht 212 (gepunktete Linie in der Zeichnung), das abgegeben wird, wenn jeder Farbstoff 201-1 mit dem Strahl geladener Teilchen bestrahlt wird. Falls zwei verschiedene Lichttypen getrennt mit einem spektroskopischen Mittel 213 detektiert werden können, wie einem Spektroskop und einem Wellenlängenfilter, können ein Verteilungsbild in einem spezifischen Gebiet sowie ein Transmissionsbild infolge durchgelassener geladener Teilchen 214 erhalten werden. Bei dieser Konfiguration können mehrere Farbstoffarten in der Art eines Farbstoffs 210-2 eingebracht werden, um durch einen Strahl geladener Teilchen angeregt zu werden, solange ihre Wellenlängen durch die spektroskopischen Mittel 213 unterschieden werden können und sie als unterschiedliche optische Signale detektiert werden können. Die Konfiguration der Probeneinheit ist auf die 15A bis 15B, 15C1 bis 15C2 und 15D1 bis 15D2, die 16A bis 16B und die 17A bis 17B anwendbar.
  • Auch bei der in 18 dargestellten Struktur der Probentrageinheit ergibt sich ein mit den Beispielen aus den 14A bis 14E gemeinsamer Vorteil. Durch die Anordnung der Mittelachse auf der Oberfläche des lichtemittierenden Elements 23 während des Neigens kann eine Betrachtung vorgenommen werden, ohne die Lichtsammelfähigkeit zu ändern. Die Konfiguration der beweglichen Probentrageinheit gleicht jener aus 14A.
  • Bei diesem Beispiel ist der Installationsort des Photodetektors auf das Innere der Probeneinheit beschränkt. Durch die Verwendung eines Lichtübertragungsmittels in der Art einer optischen Faser zwischen dem Lichtübertragungsabschnitt und dem Photodetektor wird es möglich, den Photodetektor außerhalb der Probeneinheit anzuordnen. Daher ist es offensichtlich, dass die Wirkung dieses Beispiels in ähnlicher Weise erhalten wird.
  • Die in 18 dargestellte Struktur der Probentrageinheit ist ebenso wie bei der Konfiguration aus 14A so ausgelegt, dass sie durch einen Mechanismusabschnitt angetrieben werden kann, der in ein Gehäuse oder ein Tragelement eingeführt wird. Es wird angenommen, dass die Neigungsdrehachse 202 der Probentrageinheit die X-Achse ist, die Richtung, in der ein Strahl geladener Teilchen angewendet wird, die Z-Achse ist, und die sowohl zur X-Achse als auch zur Z-Achse orthogonale Richtung die Y-Achse ist. Die Probentrageinheit 24 kann durch diesen Mechanismusabschnitt in der XY-Ebene oder in der Z-Richtung angetrieben werden. Die Probentrageinheit ist mit einem Antriebsmechanismus versehen, der um die Drehachse 202 drehbar ist. In der vorstehenden Beschreibung wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem ein Mechanismusabschnitt automatisch durch eine Steuereinheit bewegt wird, es kann jedoch stattdessen auch eine Konfiguration verwendet werden, bei der er durch einen Benutzer selbst von Hand bewegt wird. Im Fall der Probentrageinheit bleibt die Positionsbeziehung zwischen dem lichtemittierenden Element 23 und dem Photodetektor 4 selbst dann ungeändert, wenn der Mechanismusabschnitt um die Mittelachse der Probentrageinheit gedreht wird, um die Bestrahlungsrichtung des Strahls geladener Teilchen zu ändern. Deshalb kann eine geneigte Probe einfacher betrachtet werden als in Beispiel 2.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Linse,
    2
    mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitendes Mikroskop,
    3
    Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen,
    4
    Photodetektor,
    5
    Detektionsfläche,
    7
    Vakuumpumpe,
    8
    Probentisch,
    9
    Probe,
    10
    Gehäuse,
    11
    Quelle primärer geladener Teilchen,
    12
    Leckventil,
    13
    Vakuumrohr,
    14
    Computer,
    15
    Steuereinheit höherer Ebene,
    16
    Steuereinheit niederer Ebene,
    17
    Kommunikationsdraht,
    18-1
    Betätigungsgriff,
    18-2
    Betätigungsgriff,
    20
    Vakuumdichtungselement,
    21
    Tragelement,
    22
    Deckelelement,
    23
    lichtemittierendes Element,
    24
    Probentrageinheit,
    25
    Probenträger,
    26
    Stütze des Probenträgers,
    27
    Sockel des Probenträgers,
    28
    Verstärker,
    29
    optisches Mikroskop,
    30
    Haltevorrichtung,
    31
    Sockel,
    32
    O-Ring,
    33
    Träger (nicht magnetisches Material),
    34
    Griff,
    35
    Strahl primärer geladener Teilchen,
    36
    mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung,
    37
    Signaldraht,
    38
    Detektor,
    39
    Vorverstärker,
    40
    Öffnung,
    50
    Lichtsammelmittel,
    51
    konvexe Sammellinse,
    54
    Fresnel-Linse,
    56-1, 56-2, 56-3, 56-4
    Lichtsammelspiegel,
    61
    Seitenspiegel,
    62
    elliptischer Spiegel,
    64
    Lichtübertragungsweg,
    65
    reflektierender zylindrischer Spiegel,
    66
    Durchgangsöffnung,
    100
    Abschnitt hoher Dichte,
    101
    Abschnitt geringer Dichte,
    102
    große innere Substanz,
    103
    innere Substanz,
    106
    optische Achse,
    108
    emittiertes Licht,
    109
    gesammeltes Licht,
    110
    vom Seitenabschnitt des Emitters abgegebenes emittiertes Licht,
    112
    leitendes Klebeband,
    113
    doppelseitiges Klebeband,
    114
    Haltevorrichtung
    150
    Projektionsbild,
    151
    Projektionsbild,
    152
    Projektionsbild (oder Detektionsbild),
    153
    Übertragungsbild,
    154
    Bewegungsraum,
    200
    Objektivlinse der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung,
    201
    Probentisch mit seitlichem Eintritt,
    202
    Neigungsdrehachse des Probentisches mit seitlichem Eintritt,
    203
    Lichtübertragungsweg,
    204
    Lichtleiter,
    205
    optische Faser,
    206
    leitender Dünnfilm als optischer Reflektor,
    207
    Befestigung des Emitters,
    208
    an der Grenze zwischen dem Emitter und dem Lichtübertragungsmittel gebrochenes Licht,
    209
    Einstrahlungsposition des Strahls geladener Teilchen,
    210-1
    fluoreszierende Substanz A,
    210-2
    fluoreszierende Substanz B,
    211
    von der fluoreszierenden Substanz bei der Einwirkung des Strahls geladener Teilchen abgegebenes Licht,
    212
    vom Emitter beim Einwirken des Strahls geladener
    Teilchen
    abgegebenes Licht,
    213
    spektroskopisches Mittel,
    214
    Strahl geladener Teilchen,
    215
    Abschnitt zur Anordnung des lichtemittierenden Elements,
    216
    Mechanismusabschnitt,
    217
    Tragelement.

Claims (16)

  1. Probenhalter, welcher Folgendes aufweist: einen Probenanordnungsabschnitt, auf dem ein lichtemittierendes Element (23) durch geladene Teilchen, welche die Probe (9) durchquert haben oder darin gestreut worden sind, veranlasst wird, Licht zu emittieren, und ein Lichtübertragungselement, das einen Lichtübertragungsweg (64) zur Übertragung von Licht, das von einer Fläche ausgeht, die nicht parallel zu einer Fläche des lichtemittierenden Elements (23) ist, auf der die Probe (9) angeordnet ist, zu einem Detektor (38) bildet.
  2. Probenhalter nach Anspruch 1, wobei die Fläche, die nicht parallel zur Fläche ist, auf der die Probe (9) angeordnet ist, eine Seitenfläche des lichtemittierenden Elements (23) ist.
  3. Probenhalter nach Anspruch 1, wobei das lichtemittierende Element (23) und das Lichtübertragungselement integral bewegt werden.
  4. Probenhalter nach Anspruch 3, wobei das Lichtübertragungselement mit der Neigung und Bewegung des lichtemittierenden Elements (23) synchronisiert ist.
  5. Probenhalter nach Anspruch 1, wobei ein Detektor (38) zur Detektion durch das Lichtübertragungselement übertragenen Lichts bereitgestellt ist.
  6. Probenhalter nach Anspruch 5, wobei das lichtemittierende Element (23), das Lichtübertragungselement und der Detektor (38) integral bewegt werden.
  7. Probenhalter nach Anspruch 1, wobei das Lichtübertragungselement ein Lichtsammelmittel (50) zum Sammeln von Licht vom lichtemittierenden Element (23) aufweist.
  8. Probenhalter nach Anspruch 7, wobei das Lichtsammelmittel (50) ein reflektierendes Element ist, das Licht, das vom lichtemittierenden Element (23) kommt, und nicht direkt zu einem Detektor (38) läuft, reflektiert und dieses zum Detektor (38) leitet.
  9. Probenhalter nach Anspruch 8, wobei das reflektierende Element in einer Form vorliegt, die zumindest einen Teil einer Ellipse bildet, welche das lichtemittierende Element (23) einschließt, und das lichtemittierende Element (23) und der Detektor (38) so angeordnet sind, dass zwei Brennpunktpositionen der Ellipse eingeschlossen werden.
  10. Probenhalter nach Anspruch 1, wobei der Lichtübertragungsweg (64) ein spektroskopisches Mittel aufweist, das am lichtemittierenden Element (23) erzeugtes Licht entsprechend Wellenlängen trennt.
  11. Probenhalter nach Anspruch 5, wobei eine Ausgangsfläche, von der Licht aus dem lichtemittierenden Element (23) austritt, größer ist als eine Detektionsfläche des Detektors (38) und ein zulaufendes Lichtübertragungsmittel zwischen dem lichtemittierenden Element (23) und dem Detektor (38) bereitgestellt ist.
  12. Betrachtungssystem, welches Folgendes aufweist: eine Quelle (11) eines Strahls geladener Teilchen, welche einen Strahl geladener Teilchen (35) erzeugt, ein lichtemittierendes Element (23), das durch geladene Teilchen, welche eine darauf angeordnete Probe (9) durchquert haben oder darin gestreut worden sind, veranlasst wird, Licht zu emittieren, einen Detektor (38), der von einer Fläche, die nicht parallel zu einer Fläche des lichtemittierenden Elements (23) ist, auf der die Probe (9) angeordnet ist, ausgehendes Licht detektiert, und einen Bilderzeugungsabschnitt, der ein Bild der Probe (9) auf der Grundlage eines Signals vom Detektor (38) erzeugt.
  13. Betrachtungssystem nach Anspruch 12, wobei ein Lichtübertragungselement bereitgestellt ist, das einen Lichtübertragungsweg (64) zum Übertragen von Licht, das von einer Fläche ausgeht, die nicht parallel zu einer Fläche des lichtemittierenden Elements (23) ist, worauf die Probe (9) angeordnet ist, zum Detektor (38) bildet.
  14. Betrachtungssystem nach Anspruch 13, wobei das lichtemittierende Element (23) und das Lichtübertragungselement integral bewegt werden.
  15. Bilderzeugungsverfahren, welches folgende Schritte aufweist: Anwenden eines Strahls geladener Teilchen (35) auf eine Probe (9), die auf einem lichtemittierenden Element (23) angeordnet ist, das durch geladene Teilchen veranlasst wird, Licht zu emittieren, Abstrahlen von Licht, das vom lichtemittierenden Element (23) durch geladene Teilchen, welche die Probe (9) durchquert haben oder innerhalb der Probe (9) gestreut worden sind, erzeugt wurde, von einer Fläche, die nicht parallel zu einer Fläche des lichtemittierenden Elements (23) ist, auf der die Probe (9) angeordnet ist, Übertragen des abgestrahlten Lichts zu einem Detektor (38), Detektieren des übertragenen Lichts mit dem Detektor (38) und Erzeugen eines Bilds der Probe (9) auf der Grundlage eines Signals vom Detektor (38).
  16. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 15, welches folgenden Schritt aufweist: integrales Bewegen des lichtemittierenden Elements (23) und eines einen Lichtübertragungsweg (64) bildenden Lichtübertragungselements zum Übertragen vom lichtemittierenden Element (23) erzeugten Lichts zum Detektor (38).
DE112015000433.5T 2014-02-19 2015-01-09 Probenhalter, Betrachtungssystem und Bilderzeugungsverfahren Active DE112015000433B4 (de)

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