JP2006331901A - 位相回復方式の電子顕微鏡による観察方法 - Google Patents
位相回復方式の電子顕微鏡による観察方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】位相回復方式の電子顕微鏡にあって、前記実像を観察する際には、収束電子線を試料3の注目領域2に走査しながら照射し、撮像素子11で検出した透過電子線の強度を前記収束電子線の走査と同期させてモニター17に表示することによって前記注目領域2を画像化し、前記電子回折像を観察する際には、前記注目領域2の形状と面積に一致する孔を有する制限視野絞り15を前記試料3の直上に挿入し、静止した平行電子線を前記制限視野絞り15を通して前記試料3の注目領域2に照射し、前記試料3を透過した電子線が作る電子回折像を前記撮像素子11により検出する。
【選択図】 図5
Description
f = |f(K)|eiφ(K)
と表せる。ここで、f(K)、φ(K)はK空間(逆空間)における振幅と位相である。fを逆フーリエ変換すれば、元の試料構造ρtが得られる。
f' = |f'(K)|eiφ(K)
となる。これを逆フーリエ変換して、試料構造の位相が回復したρ'tが得られる。次に実空間拘束の条件として試料外形と試料の外側をゼロポテンシャルとしたデータを代入する。これによって位相情報の回復が高速化される。こうして試料の実像が再生される。これを新たなρtとして上記の操作を繰り返す。操作終了の目安は、再生した実像において試料が存在しない領域の強度の総和を、実像を構成する全画素数で割った値が収束することである。
(1)収束電子線を試料上で走査することが可能な走査透過電子顕微鏡(STEM;Scanning Transmission Electron Microscope)の機能を有する電子顕微鏡を用いて、実像を観察する際には収束電子線を試料の注目領域(電子線照射領域)に走査しながら照射し、電子線検出器で検出した透過電子線の強度を収束電子線の走査と同期させてモニターに表示することによって注目領域を画像化し、電子回折像を観察する際には、前記注目領域の形状と面積に一致する孔を有する制限視野絞りを試料の直上に挿入し、静止した平行電子線を前記制限視野絞りを通して前記試料の注目領域に照射し、透過電子線が作る電子回折像を撮像素子で検出する。実像と電子回折像はデジタルデータとしてコンピューターに記録する。
(2)汎用型の透過電子顕微鏡(TEM;Transmission Electron Microscope)を用いて、実像と電子回折像を観察する際に、対物レンズの実像面に挿入する制限視野絞りの孔径を、対物レンズの実像面における倍率と電子線の波長とカメラ長との積を、撮像素子の1画素のサイズで割算した値よりも小さくする。実像と電子回折像は、それぞれ、TEMの実像モードと電子回折像モードにより観察し、デジタルデータとしてコンピューターに記録する。
図5は、本発明の第1の実施例になる走査透過電子顕微鏡(STEM)を用いて観察する場合の電子光学系と検出系を示す。本実施例は、従来技術の図4に示した透過電子顕微鏡(TEM)の光学系とは、走査コイル14や微小制限視野絞り15や検出角度制限絞り16やモニター17が付加されていること、結像レンズである中間レンズと投射レンズが無いことなどが異なる。また、図5(a)に示す実像モードの場合の撮像素子11は、電子線強度を測定するための半導体検出器やシンチレーターとフォトマルチプライアーから成る検出器であり、図5(b)に示す電子回折モードの場合は、2次元画素を有するCCDカメラや撮像管などの検出器である。
図7は、本発明の第2の実施例になる透過電子顕微鏡を用いて観察する場合の電子光学系と検出系を示す。本実施例は、図4に示した透過電子顕微鏡の光学系とは基本的な構成が同じであるが、微小径制限視野絞り15を対物レンズ(後磁場)8下方の実像面に設置している点が異なる。
Claims (6)
- 加速した電子線を収束あるいは平行にして試料へ照射する電子線照射系と、前記試料を透過した電子線を撮像素子により検出して実像と電子回折像の強度分布を得る結像系とを備えた位相回復方式の電子顕微鏡にあって、前記実像を観察する際には、前記収束電子線を前記試料の注目領域に走査しながら照射し、前記撮像素子で検出した透過電子線の強度を前記収束電子線の走査と同期させてモニターに表示することによって前記注目領域を画像化し、前記電子回折像を観察する際には、前記注目領域の形状と面積に一致する孔を有する制限視野絞りを前記試料の直上に挿入し、静止した平行電子線を前記制限視野絞りを通して前記試料の注目領域に照射し、前記試料を透過した電子線が作る電子回折像を前記撮像素子により検出することを特徴とする位相回復方式の電子顕微鏡による観察方法。
- 請求項1に記載の位相回復方式電子顕微鏡による観察方法において、前記実像を観察する際に、前記撮像素子で検出される散乱電子の検出角度範囲を、前記撮像素子の上方に挿入した検出角度制限絞りを用いて設定するようにしたことを特徴とする位相回復方式の電子顕微鏡による観察方法。
- 加速した電子線を対物レンズを介して試料へ照射する電子線照射系と、前記試料を透過した電子を撮像素子により検出して実像と電子回折像の強度分布を得る結像系とを備えた位相回復方式の電子顕微鏡にあって、前記実像と電子回折像を観察する際に、前記対物レンズの実像面に、前記対物レンズの実像面における倍率と電子線の波長とカメラ長との積を前記撮像素子の1画素のサイズで割算した値よりも小さい孔径を有する制限視野絞り挿入して、前記実像と電子回折像の強度分布を得るようにしたことを特徴とする位相回復方式の電子顕微鏡による観察方法。
- 請求項1又は3に記載の位相回復方式の電子顕微鏡による観察方法において、前記実像と電子回折像の強度分布を、前記撮像素子や検出系によりデジタル記録したデータを、位相回復アルゴリズムを用いて演算処理することにより、デジタル記録した実像よりも高分解能な実像を再生するようにしたことを特徴とする位相回復方式の電子顕微鏡による観察方法。
- 請求項1又は3に記載の位相回復方式の電子顕微鏡による観察方法において、前記制限視野絞りは、観察に用いる電子線が透過しない厚さの金属板に、収束イオンビームや機械研磨や化学研磨のうち少なくとも何れか一つの加工方法によって加工した孔を有し、かつ、前記孔の加工面は電子回折像の強度分布にノイズを与えない滑らかさを有していることを特徴とする位相回復方式の電子顕微鏡による観察方法。
- 請求項4に記載の位相回復方式の電子顕微鏡による観察方法において、前記制限視野絞りは、前記位相回復アルゴリズムを用いて演算処理するための実像や電子回折像の観察に用いる第1の孔および通常の制限視野観察に用いる第2の孔の両方、または前記第1の孔のみを有することを特徴とする位相回復方式の電子顕微鏡による観察方法。
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