JP2000106123A - Transmission electron microscope - Google Patents

Transmission electron microscope

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JP2000106123A
JP2000106123A JP10274601A JP27460198A JP2000106123A JP 2000106123 A JP2000106123 A JP 2000106123A JP 10274601 A JP10274601 A JP 10274601A JP 27460198 A JP27460198 A JP 27460198A JP 2000106123 A JP2000106123 A JP 2000106123A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
image
tem
electron
element distribution
Prior art date
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Pending
Application number
JP10274601A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoharu Obuki
友晴 尾吹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JP2000106123A publication Critical patent/JP2000106123A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission electron microscope capable of photographing an element distribution image, similarly with a TEM image on a TEM image photographing film. SOLUTION: Electron beam 1, having intensity corresponding to the X-ray intensity data among the X-ray intensity data stored in a memory device once, is emitted from an electron gun 2 synchronously with X, Y scanning signals, and this electron beam is exposed on a film 6 for photographing. With this structure, an element distribution image can be photographed similarly to a normal TEM image.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は透過電子顕微鏡(以
下、TEMと略す)に関し、特にX線分析装置を用いた
元素分析像観察時の操作性向上および撮影・記録に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission electron microscope (hereinafter abbreviated as TEM), and more particularly to improvement of operability and photographing / recording when observing an elemental analysis image using an X-ray analyzer.

【0002】[0002]

【従来の技術】TEM像観察において、通常、元素分布
像観察を行う場合、電子ビームを走査させる機能のある
走査像観察装置を用いて観察を行っている。このため走
査像(二次電子像,走査透過電子像等)と元素分布像
は、同一の画面上に表示され同時に観察・記録すること
ができた。また、特開平7−302571 号公報では、TEM
像と、元素分布像を得ようとする領域(電子ビームを走
査させる領域)を電子ビームでトレースしたものを撮像
装置上に表示させ、TEM像を観察しつつ元素分布像観
察の領域を決定し、2次元走査用信号に切替えて元素分
布像を得る事を可能とする方法が示されていた。
2. Description of the Related Art In observation of a TEM image, observation of an element distribution image is usually performed using a scanning image observation apparatus having a function of scanning an electron beam. Therefore, the scanning image (secondary electron image, scanning transmission electron image, etc.) and the element distribution image were displayed on the same screen and could be observed and recorded at the same time. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-302571, TEM
The image and the region where the element distribution image is to be obtained (the region where the electron beam is scanned) are traced by the electron beam, displayed on the imaging device, and the region for element distribution image observation is determined while observing the TEM image. There has been disclosed a method which enables an element distribution image to be obtained by switching to a two-dimensional scanning signal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記手
段では、通常TEM像を記録するのはフィルム上である
のに対し、元素分布像をTEM像と同様にフィルム上に
記録する事は出来ず、TEM像自体を元素分布像と1対
1対応させる事が出来なかった。またこの方法で撮影を
行ったTEM像と元素分布像は、それぞれ写真と画像デ
ータとなることから、元素分析を行った領域をTEM像
上に表示することは可能であるが、TEM像と元素分布像
が完全に1対1対応とならないという問題があった。
However, in the above-mentioned means, a TEM image is usually recorded on a film, whereas an element distribution image cannot be recorded on a film in the same manner as a TEM image. The TEM image itself could not correspond one-to-one with the element distribution image. Also, since the TEM image and the element distribution image taken by this method are a photograph and image data, respectively, it is possible to display the region where the element analysis was performed on the TEM image, but the TEM image and the element distribution There is a problem that the distribution images do not completely correspond to each other.

【0004】本発明の目的は、上述のようにフィルム上
にTEM像と同様に元素分布像も撮影する事を可能とす
ることであり、またTEM像撮影用以外の撮像装置を使
用する事無く、元素分布像を記録する事が可能な透過電
子顕微鏡を提供することにある。
It is an object of the present invention to enable an element distribution image to be photographed on a film as well as a TEM image as described above, and to use an imaging device other than a TEM image photographing device. Another object of the present invention is to provide a transmission electron microscope capable of recording an element distribution image.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】少なくとも、電子ビーム
をスポット状態にする事が可能な照射レンズ系と、試料
への電子線照射で発生するX線を検出して元素分析を行
うX線分析装置と、スポットにした電子ビームを試料表
面上でX,Y方向に走査させる電子ビーム走査手段と、
試料照射電子ビームの電子線量を制御する制御部とを具
備した透過電子顕微鏡において、電子ビーム走査時に試
料より発生したX線強度を、電子ビーム走査位置X,Y
に対応させて記憶装置に記憶させ、該記憶データに基づ
き各X,Yの位置での電子線量が該記憶データに対応す
るように電子ビームの制御を行うことにより、元素分布
像を得ることが可能なことを特徴とする透過電子顕微
鏡。
At least an irradiation lens system capable of bringing an electron beam into a spot state, and an X-ray analyzer for detecting an X-ray generated by irradiating a sample with an electron beam and performing elemental analysis. Electron beam scanning means for scanning the spotted electron beam on the sample surface in the X and Y directions;
In a transmission electron microscope equipped with a control unit for controlling the electron dose of an electron beam for irradiating a sample, the intensity of X-rays generated from the sample during electron beam scanning can be measured at electron beam scanning positions X and Y.
By storing the data in a storage device in accordance with the stored data and controlling the electron beam based on the stored data so that the electron dose at each of the X and Y positions corresponds to the stored data, an element distribution image can be obtained. A transmission electron microscope characterized by what is possible.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明の一実施
例を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0007】図1は本発明のTEMのうち、電子ビーム
1を試料に照射するまでの原理を示したブロック図であ
る。電子銃2から照射された電子ビーム1は、集束レン
ズ3によってビームが集束され、アライメントコイル4
によってビームの試料面上あるいは蛍光板上での位置を
調整する事により、試料5の表面の任意の位置に照射さ
れる。通常、TEM像観察では試料5に対して広い範囲
で電子ビームを照射するが、元素分布像観察では、ビー
ムを細く絞ったスポット状態で、試料面上を軌跡6のよ
うに走査させる。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of TEM of the present invention up to the irradiation of an electron beam 1 to a sample. The electron beam 1 emitted from the electron gun 2 is focused by the focusing lens 3 and
By adjusting the position of the beam on the sample surface or on the fluorescent screen, an arbitrary position on the surface of the sample 5 is irradiated. Usually, in the TEM image observation, the sample 5 is irradiated with an electron beam in a wide range. In the element distribution image observation, the beam is scanned like a locus 6 in a spot state where the beam is narrowed down.

【0008】図2は、本発明のTEMにおける元素分布
像表示方法の一例を示している。構成は以下の通りであ
る。TEMはTEM制御部7によりレンズ条件の設定や
加速電圧などの制御がなされている。電子ビーム1の電
子線量の制御は、電子銃2のバイアス部に接続された電
子銃制御用オペアンプ8からの出力によって、バイアス
電圧を制御する事により行われている。この電子銃制御
用オペアンプ8は、TEM制御部7に接続されており、
制御用オペアンプ8の出力を、TEM制御部7からの信
号によって制御している。同様に、集束レンズ3などの
レンズ系やアライメントコイル4などの偏向系の制御
は、それぞれ集束レンズ制御用オペアンプ9やアライメ
ントコイル制御用オペアンプ10からの出力を、TEM
制御部7からの信号によって制御している。
FIG. 2 shows an example of a method for displaying an element distribution image in a TEM according to the present invention. The configuration is as follows. The TEM is controlled by a TEM control unit 7 such as setting of lens conditions and acceleration voltage. The control of the electron dose of the electron beam 1 is performed by controlling the bias voltage by the output from the electron gun control operational amplifier 8 connected to the bias unit of the electron gun 2. The electron gun control operational amplifier 8 is connected to the TEM control unit 7,
The output of the control operational amplifier 8 is controlled by a signal from the TEM control unit 7. Similarly, the control of the lens system such as the focusing lens 3 and the deflection system such as the alignment coil 4 is performed by outputting the output from the focusing lens control operational amplifier 9 and the alignment coil control operational amplifier 10 to a TEM.
It is controlled by a signal from the control unit 7.

【0009】各オぺアンプへ出力するTEM制御部7か
らの信号は、オペレータがTEM制御部7に入力した数
値に基づき決定されるものであり、この条件にてTEM
像観察を行う。また、このTEMにはX,Y走査信号の
出力が可能であり、且つこのX,Y走査信号を用いて元
素分布像観察を行う機能を具備したX線分析装置が装備
されている。このX線分析装置は、試料から放出された
X線を検出するX線検出器11,X線分析器を制御する
X線分析器制御部12,観察データを記憶する記憶装置
13、および記録したデータを表示する表示装置14に
よって構成されている。
A signal from the TEM control unit 7 to be output to each operational amplifier is determined based on a numerical value input to the TEM control unit 7 by an operator.
Perform image observation. The TEM is provided with an X-ray analyzer capable of outputting X and Y scanning signals and having a function of observing an element distribution image using the X and Y scanning signals. The X-ray analyzer includes an X-ray detector 11 for detecting X-rays emitted from a sample, an X-ray analyzer controller 12 for controlling the X-ray analyzer, a storage device 13 for storing observation data, and recording. It comprises a display device 14 for displaying data.

【0010】以上のように構成されたTEMを用いて、
以下のような手順でTEM像および元素分布像の観察を
行う。まず、TEM像観察時の結像レンズ系の条件を変
更することなく、試料表面にスポット状態の電子ビーム
を照射する。この状態では既に試料5からX線が放出さ
れており、X線検出器11によってX線は検出されてい
るので、X線分析が可能な状態となっている。この状態
で、X線分析器制御部12からアライメントコイル制御
用オペアンプ10にX,Y走査信号を出力する。これに
より、電子ビーム1はX,Y方向に走査し、試料面上の
元素分布を測定,観察することができる。この際、X,
Y走査信号のデータおよびそれぞれの点でのX線強度デ
ータを一旦、記憶装置13に記憶させる。
Using the TEM configured as described above,
Observation of a TEM image and an element distribution image is performed in the following procedure. First, a sample surface is irradiated with an electron beam in a spot state without changing the conditions of the imaging lens system during TEM image observation. In this state, X-rays have already been emitted from the sample 5 and X-rays have been detected by the X-ray detector 11, so that X-ray analysis is possible. In this state, X and Y scanning signals are output from the X-ray analyzer control unit 12 to the operational amplifier 10 for controlling the alignment coil. Thus, the electron beam 1 scans in the X and Y directions, and the element distribution on the sample surface can be measured and observed. At this time, X,
The data of the Y scanning signal and the X-ray intensity data at each point are temporarily stored in the storage device 13.

【0011】次に、試料5をビームが当たらない場所に
移動させた後、記憶させたデータのうちX線強度データ
を、TEM制御部7を経由して電子銃制御用オペアンプ
8にフィードバックさせる。TEM制御部7は、電子ビ
ーム1をX線強度に対応した電子線量に制御するための
電子銃制御信号のデータを予め持っており、入力された
X線強度データに対応した電子線量の電子ビーム1を電
子銃2より放出することができる。また同時にX,Y走
査信号データを、TEM制御部7を経由してアライメン
トコイル制御用オペアンプ11にフィードバックさせ
る。このX,Y走査信号データに同期させて、X線強度
データに対応した強度の電子ビーム1を電子銃2より放
出する。試料5は予めビームが当たらない場所に移動し
ているため、蛍光板15上に各X,Yの位置でのX線強
度に対応した強度の電子ビーム1を照射することにな
る。これにより、蛍光板上に元素分布像に対応した強度
の電子ビーム1を照射させることになる。この蛍光板
は、TEM制御部8につながっており、電子銃2より照
射された電子ビームの電子線量を測定可能となってい
る。また、TEM制御部7は、フィルム上に露光するの
に最適な電子線量のデータを予め持っており、このデー
タとX線強度に対応した強度の電子ビーム1のデータを
かけたものを電子銃制御用オペアンプ8にフィードバッ
クさせるため、フィルム上に露光するのに最適な時間で
各X,Yの位置でのX線強度に対応した強度の電子ビー
ム1を照射することが可能となっている。照射する電子
ビーム1の電子線量が決定した後、蛍光板15を試料と
同様、電子ビーム1に当たらない場所に移動することに
よって、フィルム16上に、元素分布像に対応した強度
のビームで露光された像が撮影される。よって、元素分
布像を通常のTEM像と同様に写真撮影をすることが可
能となる。
Next, after moving the sample 5 to a place where the beam does not hit, X-ray intensity data among the stored data is fed back to the electron gun control operational amplifier 8 via the TEM control unit 7. The TEM control unit 7 has data of an electron gun control signal for controlling the electron beam 1 to an electron dose corresponding to the X-ray intensity in advance, and stores the electron beam of the electron dose corresponding to the input X-ray intensity data. 1 can be emitted from the electron gun 2. At the same time, the X and Y scanning signal data are fed back to the alignment coil control operational amplifier 11 via the TEM control unit 7. An electron beam 1 having an intensity corresponding to the X-ray intensity data is emitted from an electron gun 2 in synchronization with the X and Y scanning signal data. Since the sample 5 has been moved to a place where the beam does not hit in advance, the electron beam 1 having an intensity corresponding to the X-ray intensity at each of the X and Y positions is irradiated onto the fluorescent plate 15. As a result, the electron beam 1 having an intensity corresponding to the element distribution image is irradiated onto the fluorescent plate. This fluorescent plate is connected to the TEM control unit 8 so that the electron dose of the electron beam emitted from the electron gun 2 can be measured. The TEM control unit 7 has in advance data of an optimal electron dose for exposing on a film, and applies the data obtained by multiplying the data to the data of the electron beam 1 having an intensity corresponding to the X-ray intensity. In order to feed back to the control operational amplifier 8, it is possible to irradiate the electron beam 1 having an intensity corresponding to the X-ray intensity at each of the X and Y positions in a time optimal for exposing the film. After the electron dose of the electron beam 1 to be irradiated is determined, the fluorescent plate 15 is moved to a place where the electron beam 1 does not hit similarly to the sample, so that the film 16 is exposed to a beam having an intensity corresponding to the element distribution image. Image is taken. Therefore, the element distribution image can be photographed in the same manner as a normal TEM image.

【0012】図3では、TVカメラをTEM像撮像装置
として用いた場合の元素分布像表示方法の一例を示して
いる。構成は、図2のフィルム16の代わりにTEM像
および元素分布像を記録・撮影するためのTVカメラ1
7,TVカメラで取り込んだ像を記録する像記録装置1
8、および像を表示する像表示装置19を追加したもの
である。この構成を用いる事により、TVカメラを用い
た場合でも元素分布像を通常のTEM像と同様に記録・
撮影することが可能となる。また、TVカメラ以外にイ
メージングプレートなどのフィルム以外のTEM像撮像
装置を用いた場合も同様に、TEM像と元素分布像を同
じ撮像装置を用いて記録・撮影する事が可能となる。
FIG. 3 shows an example of an element distribution image display method when a TV camera is used as a TEM image pickup device. The configuration is such that a TV camera 1 for recording and photographing a TEM image and an element distribution image instead of the film 16 of FIG.
7. Image recording device 1 for recording an image captured by a TV camera
8 and an image display device 19 for displaying an image. By using this configuration, even when a TV camera is used, the element distribution image is recorded and recorded in the same manner as a normal TEM image.
It becomes possible to shoot. Similarly, when a TEM image capturing device other than a film such as an imaging plate is used in addition to the TV camera, a TEM image and an element distribution image can be recorded and photographed using the same image capturing device.

【0013】これを利用することにより、TEMにおい
てTEM像撮影用以外の撮像装置および走査像観察装置
を使用することなく、元素分布像記録が可能な構成とな
っている。
By utilizing this, it is possible to record an element distribution image without using an imaging device other than a TEM image photographing device and a scanning image observation device in the TEM.

【0014】[0014]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば以下の
ような効果が達成される。
As described above, according to the present invention, the following effects are achieved.

【0015】TEMを用いて元素分布像を観察し、フィ
ルム上にTEM像と同様に元素分布像も撮影する事が可
能であるため、TEM像と元素分布像が完全に1対1対
応するデータとして記録することが可能である。また、
走査像観察装置を持たないTEMを用いた元素分布像の
観察が可能であり、またTEM像撮影用以外の撮像装置
を使用する事なく、元素分布像を記録する事が可能とな
る。
Since it is possible to observe an element distribution image using a TEM and to photograph the element distribution image on the film in the same manner as the TEM image, data corresponding to the TEM image and the element distribution image completely one-to-one. It is possible to record as. Also,
The element distribution image can be observed using a TEM having no scanning image observation device, and the element distribution image can be recorded without using an imaging device other than a TEM image photographing device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例であるTEMのうち電子ビー
ム1を試料に照射するまでの構造を示したブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing a structure of a TEM according to an embodiment of the present invention up to irradiation of a sample with an electron beam 1;

【図2】本発明のTEMにおける元素分布像表示方法の
一例を示しているブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a method for displaying an element distribution image in a TEM according to the present invention.

【図3】本発明のTEMにおける元素分布像表示方法の
一例を示しているブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of an element distribution image display method in a TEM according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電子ビーム、2…電子銃、3…集束レンズ、4…ア
ライメントコイル、5…試料、6…ビームの軌跡、7…
TEM制御部、8…電子銃制御用オペアンプ、9…集束
レンズ制御用オペアンプ、10…アライメントコイル制
御用オペアンプ、11…X線検出器、12…X線分析器
制御部、13…記憶装置、14…表示装置、15…蛍光
板、16…フィルム、17…TVカメラ、18…像記録
装置、19…像表示装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron beam, 2 ... Electron gun, 3 ... Focusing lens, 4 ... Alignment coil, 5 ... Sample, 6 ... Beam locus, 7 ...
TEM control unit, 8: operational amplifier for controlling an electron gun, 9: operational amplifier for controlling a focusing lens, 10: operational amplifier for controlling an alignment coil, 11: X-ray detector, 12: X-ray analyzer control unit, 13: storage device, 14 ... Display device, 15 ... Fluorescent plate, 16 ... Film, 17 ... TV camera, 18 ... Image recording device, 19 ... Image display device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも、電子ビームをスポット状態に
する事が可能な照射レンズ系と、試料への電子線照射で
発生するX線を検出して元素分析を行うX線分析装置
と、スポットにした電子ビームを試料表面上でX,Y方
向に走査させる電子ビーム走査手段と、試料照射電子ビ
ームの電子線量を制御する制御部とを具備した透過電子
顕微鏡において、電子ビーム走査時に試料より発生した
X線強度を、電子ビーム走査位置X,Yに対応させて記
憶装置に記憶させ、該記憶データに基づき各X,Yの位
置での電子線量が該記憶データに対応するように電子ビ
ームの制御を行うことにより、元素分布像を得ることが
可能なことを特徴とする透過電子顕微鏡。
At least an irradiation lens system capable of bringing an electron beam into a spot state, an X-ray analyzer for detecting X-rays generated by irradiating a sample with an electron beam and performing an elemental analysis, In a transmission electron microscope equipped with an electron beam scanning means for scanning the sampled electron beam on the sample surface in the X and Y directions and a control unit for controlling the electron dose of the sample irradiation electron beam, the electron beam is generated from the sample when scanning the electron beam. The X-ray intensity is stored in a storage device in association with the electron beam scanning positions X and Y, and the electron beam is controlled based on the stored data so that the electron dose at each X and Y position corresponds to the stored data. A transmission electron microscope characterized in that an element distribution image can be obtained by performing the following.
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