JP2016091814A - 電子顕微鏡および画像生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる電子顕微鏡を提供する。
【解決手段】電子顕微鏡１００では、エネルギーフィルターを備えた電子顕微鏡であって、測定の対象となる元素のポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像を取得するフィルター像取得部３４と、フィルター像取得部３４で取得されたポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像に基づいて第１元素マップ画像を生成し、フィルター像取得部３４で取得されたポストエッジ像、および第２プリエッジ像に基づいて第２元素マップ画像を生成する画像処理部３６と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子顕微鏡および画像生成方法に関する。

電子エネルギー損失スペクトル分光法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＥｎｅｒｇｙＬｏｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＥＬＳ）は、試料に電子ビームを照射し、試料を透過した電子の損失エネルギー強度をスペクトルとして得る手法である。試料内で電子が損失するエネルギーは、試料を構成する元素や原子間の結合状態などによって変化する。したがって、ＥＥＬＳスペクトルから、定性・定量分析や、電子状態を解析することができる。

また、エネルギーフィルターは、ＥＥＬＳによる分析を２次元的な画像情報として得る手段であり、エネルギー分光された電子の中で、特定のエネルギーを持つ電子を用いて結像することが可能となるため、注目されている（例えば特許文献１参照）。

エネルギーフィルターを搭載した透過電子顕微鏡（ＥＦ−ＴＥＭ）において、エネルギーフィルター像を取得する方法として、２ウィンドウ法（２−Ｗｉｎｄｏｗ Ｍｅｔｈｏｄ）、３ウィンドウ法（３−Ｗｉｎｄｏｗ Ｍｅｔｈｏｄ）、スペクトラム・イメージング（ＥＦ−ＴＥＭ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｉｍａｇｉｎｇ）法が知られている。

２ウィンドウ法は、試料の同じ場所から特定の元素の内殻励起前のバックグラウンド強度Ｉ_１と内殻励起後のスペクトル強度Ｉ_２を測定し、Ｉ＝Ｉ_２／Ｉ_１を計算してエネルギーフィルター像（元素マップ画像）を得る手法である。２ウィンドウ法は、Ｊｕｍｐ Ｒａｔｉｏ Ｉｍａｇｉｎｇとも呼ばれる。

２ウィンドウ法では、定性的な元素マップを得ることができる。また、２ウィンドウ法では、質量厚さに関する情報を得ることができる、回折によるコントラストを減らす効果がある、エッジが重なっている場合や複雑なバックグラウンドの場合でも使用できる、といったメリットがある。ただし、２ウィンドウ法では、アーティファクトに対する注意が必要になる。

３ウィンドウ法は、試料の同じ場所から特定の元素の内殻励起前のバックグラウンド強度をエネルギーを変えて２つ取得し、２つの強度から内殻励起後のバックグラウンドを外挿して求め、内殻励起直後のスペクトル強度から差し引くことでエネルギーフィルター像（元素マップ画像）を得る手法である。３ウィンドウ法は、Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ Ｍａｐｐｉｎｇとも呼ばれる。

３ウィンドウ法で得られたエネルギーフィルター像の各ピクセルの強度は元素の濃度に比例しており、定性的・定量的な議論が可能である。

スペクトラム・イメージング法は、所定のエネルギー幅で高圧（加速電圧）を振り連続的にエネルギーフィルター像を取得することによって、ＣＣＤカメラの画素数に対応するスペクトラム・イメージングデータを形成して、通常のＥＥＬＳスペクトルの解析と同様のデータ処理を可能にする手法である。

スペクトラム・イメージング法では、試料上の位置とスペクトルを関連づけたデータを取得することができる。スペクトラム・イメージング法では、任意の点（領域）のスペクトルを表示したり、任意の元素のマッピングや線分析を行ったりすることができる。また
、スペクトラム・イメージング法では、定量マッピングを行うことができる。

特開２００１−６６０１号公報

ここで、３ウィンドウ法でエネルギーフィルター像を取得した場合、得られた元素マップ画像が妥当か否かの判断が難しい。例えば、選択されたポストエッジのエネルギー範囲、第１および第２プリエッジのエネルギー範囲が適切でない場合や、ゼロロスのずれにより、適切な元素マップ画像が得られない場合があるが、３ウィンドウ法で得られた元素マップ画像では妥当か否かの判断が難しい。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる電子顕微鏡を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる画像生成方法を提供することにある。

（１）本発明に係る電子顕微鏡は、
エネルギーフィルターを備えた電子顕微鏡であって、
測定の対象となる元素のポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像を取得するフィルター像取得部と、
前記フィルター像取得部で取得された前記ポストエッジ像、前記第１プリエッジ像、および前記第２プリエッジ像に基づいて第１元素マップ画像を生成し、前記フィルター像取得部で取得された前記ポストエッジ像、および前記第２プリエッジ像に基づいて第２元素マップ画像を生成する画像処理部と、
を含み、
前記ポストエッジ像は、測定対象となる元素の内殻電子励起による損失スペクトルのエッジよりも高エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像であり、
前記第１プリエッジ像は、前記エッジよりも低エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像であり、
前記第２プリエッジ像は、前記エッジよりも低エネルギー側の電子であって前記第１プリエッジ像で選択された電子よりも高エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像である。

このような電子顕微鏡では、画像処理部において、３つのエネルギーフィルター像を使って第１元素マップ画像を生成し、かつ、第１元素マップ画像を得るための３つのエネルギーフィルター像のうちの、ポストエッジ像および第２プリエッジ像を使って第２元素マップ画像を生成することができる。これにより、第１元素マップ画像と第２元素マップ画像とを比較することができ、元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる。

（２）本発明に係る電子顕微鏡において、
測定の対象となる元素のポストエッジの情報、第１プリエッジの情報、および第２プリエッジの情報を受け付ける測定条件受付部を含み、
前記フィルター像取得部は、前記測定条件受付部が受け付けた前記ポストエッジの情報に応じた前記ポストエッジ像、前記測定条件受付部が受け付けた前記第１プリエッジの情報に応じた前記第１プリエッジ像、および前記測定条件受付部が受け付けた前記第２プリエッジの情報に応じた前記第２プリエッジ像を取得してもよい。

このような電子顕微鏡では、第１元素マップ画像および第２元素マップ画像を生成するための３つのエネルギーフィルター像を取得することができる。

（３）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記画像処理部で生成された前記第１元素マップ画像および前記第２元素マップ画像を表示部に表示させる制御を行う表示制御部を含んでいてもよい。

このような電子顕微鏡では、表示部に表示された第１元素マップ画像と第２元素マップ画像とを比較して、得られた元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる。

（４）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記フィルター像取得部で取得した前記ポストエッジ像、前記第１プリエッジ像、前記第２プリエッジ像、および前記画像処理部で生成した前記第１元素マップ画像、および前記第２元素マップ画像を一連の画像群として記憶部に記憶させる制御を行う記憶制御部を含んでいてもよい。

このような電子顕微鏡では、測定結果（ポストエッジ像、第１プリエッジ像、第２プリエッジ像、第１元素マップ画像、第２元素マップ画像）を一連の画像群として一括保存することができる。したがって、画像の関連性の把握が容易である。

（５）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記画像処理部は、
前記第１プリエッジ像および前記第２プリエッジ像から前記ポストエッジ像のバックグラウンド強度を推定し、前記ポストエッジ像からバックグラウンド成分を除去して、前記第１元素マップ画像を生成し、
前記ポストエッジ像の強度を前記第２プリエッジ像の強度で割ることにより、前記第２元素マップ画像を生成してもよい。

このような電子顕微鏡では、生成方法の異なる２つの第１元素マップ画像および第２元素マップ画像が生成されるため、得られた元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる。

（６）本発明に係る画像生成方法は、
エネルギーフィルターを備えた電子顕微鏡における画像生成方法であって、
ポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像を取得するフィルター像取得工程と、
前記フィルター像取得工程で取得された前記ポストエッジ像、前記第１プリエッジ像、および前記第２プリエッジ像に基づいて第１元素マップ画像を生成し、前記フィルター像取得工程で取得された前記ポストエッジ像、および前記第２プリエッジ像に基づいて第２元素マップ画像を生成する画像処理工程と、
を含み、
前記ポストエッジ像は、測定対象となる元素の内殻電子励起による損失スペクトルのエッジよりも高エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像であり、
前記第１プリエッジ像は、前記エッジよりも低エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像であり、
前記第２プリエッジ像は、前記エッジよりも低エネルギー側の電子であって前記第１プリエッジ像で選択された電子よりも高エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像である。

このような画像生成方法では、画像処理工程において、３つのエネルギーフィルター像を使って第１元素マップ画像を生成し、かつ、第１元素マップ画像を得るための３つのエネルギーフィルター像のうちの、ポストエッジ像および第２プリエッジ像を使って第２元素マップ画像を生成する。これにより、第１元素マップ画像と第２元素マップ画像とを比較することができ、元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる。

（７）本発明に係る画像生成方法において、
測定の対象となる元素のポストエッジの情報、第１プリエッジの情報、および第２プリエッジの情報を受け付ける測定条件受付工程を含み、
前記フィルター像取得工程では、前記測定条件受付工程で受け付けた前記ポストエッジの情報に応じた前記ポストエッジ像、前記測定条件受付工程で受け付けた前記第１プリエッジの情報に応じた前記第１プリエッジ像、および前記測定条件受付工程で受け付けた前記第２プリエッジの情報に応じた前記第２プリエッジ像を取得してもよい。

このような画像生成方法では、第１元素マップ画像および第２元素マップ画像を生成するための３つのエネルギーフィルター像を取得することができる。

（８）本発明に係る画像生成方法において、
前記画像処理工程で生成された前記第１元素マップ画像および前記第２元素マップ画像を表示部に表示させる制御を行う画像表示制御工程を含んでいてもよい。

このような画像生成方法では、表示部に表示された第１元素マップ画像と第２元素マップ画像とを比較して、得られた元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる。

（９）本発明に係る画像生成方法において、
前記フィルター像取得工程で取得された前記ポストエッジ像、前記第１プリエッジ像、前記第２プリエッジ像、および前記画像処理工程で生成された前記第１元素マップ画像、および前記第２元素マップ画像を一連の画像群として記憶部に記憶させる制御を行う記憶制御工程を含んでいてもよい。

このような画像生成方法では、測定結果（ポストエッジ像、第１プリエッジ像、第２プリエッジ像、第１元素マップ画像、第２元素マップ画像）を一連の画像群として一括保存することができる。したがって、画像の関連性の把握が容易である。

（１０）本発明に係る画像生成方法において、
前記画像処理工程では、前記ポストエッジ像、前記第１プリエッジ像、および前記第２プリエッジ像から３ウィンドウ法により前記第１元素マップ画像を生成し、前記ポストエッジ像、および前記第２プリエッジ像から２ウィンドウ法により前記第２元素マップ画像を生成してもよい。

このような画像生成方法では、生成方法の異なる２つの第１元素マップ画像および第２元素マップ画像が生成されるため、得られた元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる。

本実施形態に係る電子顕微鏡の構成を模式的に示す図。 ＥＥＬＳスペクトルの一例を示す図。 元素マップ画像を得るための測定条件を入力するためのＧＵＩの一例を示す図。 本実施形態に係る電子顕微鏡を用いた画像生成方法の一例を示すフローチャート。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 電子顕微鏡
まず、本実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成を模式的に示す図である。

電子顕微鏡１００は、図１に示すように、エネルギーフィルター１０を備えている。電子顕微鏡１００では、エネルギーフィルター１０を用いて、エネルギーフィルター像（元素マップ画像）を得ることができる。ここで、エネルギーフィルター像とは、試料Ｓを透過した電子のうち、特定のエネルギーを持つ電子のみを選択して得られた像である。例えば、特定の元素の吸収端エネルギーを選択することにより、当該元素のマッピングが可能である。

電子顕微鏡１００は、さらに、電子顕微鏡本体１と、エネルギーフィルター制御部２０と、処理部３０と、操作部４０と、表示部４２と、記憶部４４と、情報記憶媒体４６と、を含む。

電子顕微鏡本体１は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）の構成を有している。電子顕微鏡本体１には、エネルギーフィルター１０が組み込まれている。電子顕微鏡本体１は、電子線源１１と、集束レンズ１２と、試料ステージ（ゴニオメーター）１３と、対物レンズ１５と、中間レンズ１６と、投影レンズ１７と、撮像部１８と、を備えている。

電子線源１１は、電子線ＥＢを発生させる。電子線源１１は、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線ＥＢを放出する。電子線源１１としては、例えば、電子銃を用いることができる。電子線源１１として用いられる電子銃は特に限定されず、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。

集束レンズ（コンデンサーレンズ）１２は、電子線源１１の後段（電子線ＥＢの下流側）に配置されている。集束レンズ１２は、電子線源１１で発生した電子線ＥＢを集束して試料Ｓに照射するためのレンズである。集束レンズ１２は、図示はしないが、複数のレンズを含んで構成されていてもよい。

試料ステージ（ゴニオメーター）１３は、試料室において、試料Ｓを保持する。図示の例では、試料ステージ１３は、試料ホルダー１４を介して、試料Ｓを保持している。試料ステージ１３は、例えば、対物レンズ１５の上部磁極と下部磁極との間に試料Ｓを位置させる。試料ステージ１３は、試料ホルダー１４を移動および静止させることにより、試料Ｓの位置決めを行うことができる。試料ステージ１３は、試料Ｓを水平方向（電子線ＥＢの進行方向に対して直交する方向）や鉛直方向（電子線ＥＢの進行方向に沿う方向）に移動させることができる。試料ステージ１３は、さらに、試料Ｓを傾斜させることができる。

試料ステージ１３は、図示の例では、対物レンズ１５のポールピース（図示せず）の横から試料Ｓを挿入するサイドエントリーステージである。なお、図示はしないが、試料ステージ１３は、対物レンズ１５のポールピースの上方から試料Ｓを挿入するトップエントリーステージであってもよい。

対物レンズ１５は、集束レンズ１２の後段に配置されている。対物レンズ１５は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢで結像するための初段のレンズである。対物レンズ１５は、図示はしないが、上部磁極（ポールピースの上極）、および下部磁極（ポールピースの下極）を有している。対物レンズ１５では、上部磁極と下部磁極との間に磁場を発生させて電子線ＥＢを集束させる。

中間レンズ１６は、対物レンズ１５の後段に配置されている。中間レンズ１６は、図示はしないが、複数のレンズを含んで構成されていてもよい。投影レンズ１７は、中間レンズ１６の後段に配置されている。中間レンズ１６および投影レンズ１７は、対物レンズ１５によって結像された像をさらに拡大し、撮像部１８に結像させる。電子顕微鏡１００では、対物レンズ１５、中間レンズ１６、および投影レンズ１７によって、結像系が構成されている。

撮像部１８は、結像系によって結像された透過電子顕微鏡像を撮影する。また、撮像部１８は、エネルギーフィルター像を撮影することができる。撮像部１８は、例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等のデジタルカメラである。撮像部１８は、撮影したエネルギーフィルター像を処理部３０に出力する。

エネルギーフィルター１０は、鏡筒内に組み込まれている。すなわち、エネルギーフィルター１０は、インコラム型（ｉｎ−ｃｏｌｕｍｎ ｔｙｐｅ）のエネルギーフィルターである。具体的には、エネルギーフィルター１０は、中間レンズ１６と投影レンズ１７との間に配置されている。エネルギーフィルター１０は、例えば、オメガフィルターである。なお、エネルギーフィルター１０は、オメガフィルターに限定されず、ガンマフィルター、マンドリンフィルター、アルファフィルター等であってもよい。

エネルギーフィルター１０は、試料Ｓを透過した電子をエネルギー分光する。具体的には、エネルギーフィルター１０は、試料Ｓを透過した電子のうち、特定のエネルギーを持つ電子のみを選択するための装置である。

エネルギーフィルター１０には、入射クロスオーバー面、入射像面、出射クロスオーバー面（エネルギースペクトル面）、出射像面（アクロマティック面）が存在する。出射クロスオーバー面はエネルギー分散を生じる面であり、出射像面はエネルギー分散の無い面である。エネルギーフィルター１０は、電子レンズと同様な結像作用を有し、入射クロスオーバー面は出射クロスオーバー面に投影され、入射像面は出射像面に投影される。

電子顕微鏡１００では、出射クロスオーバー面に配置されたエネルギー選択スリット１９を用いて取り込むエネルギーを選択し、投影レンズ１７で出射像面を撮像部１８に投影することにより、エネルギーフィルター像を得ることができる。

エネルギーフィルター制御部２０は、エネルギーフィルター１０を制御する。エネルギーフィルター制御部２０は、測定条件受付部３２からの測定条件の情報（後述するポストエッジの情報、第１及び第２プリエッジの情報）を受け取り、当該測定条件に基づいて、エネルギーフィルター１０を制御する。

電子顕微鏡本体１は、図示の例では、除振機５０を介して架台５２上に設置されている。

操作部４０は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部３０に送る処理を行う。操作部４０は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクな
どである。

表示部４２は、処理部３０によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部４２は、例えば、元素マップ画像を得るための測定条件を入力するためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を表示する。また、表示部４２は、処理部３０で生成された元素マップ（３ウィンドウ法による元素マップ画像、２ウィンドウ法による元素マップ画像）を表示する。

記憶部４４は、処理部３０のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどにより実現できる。記憶部４４は、処理部３０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部４４は、処理部３０の作業領域として用いられ、処理部３０が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。

情報記憶媒体４６（コンピューターにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、或いはメモリ（ＲＯＭ）などにより実現できる。処理部３０は、情報記憶媒体４６に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。情報記憶媒体４６には、処理部３０の各部としてコンピューターを機能させるためのプログラムを記憶することができる。

処理部３０は、記憶部４４に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理を行う。処理部３０は、記憶部４４に記憶されているプログラムを実行することで、以下に説明する、測定条件受付部３２、フィルター像取得部３４、画像処理部３６、表示制御部３８、記憶制御部３９として機能する。処理部３０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。なお、処理部３０の少なくとも一部をハードウェア（専用回路）で実現してもよい。処理部３０は、測定条件受付部３２と、フィルター像取得部３４と、画像処理部３６と、表示制御部３８と、記憶制御部３９と、を含む。

測定条件受付部３２は、試料Ｓを構成している元素のうち、測定対象となる元素の元素マップ画像を得るための測定条件を受け付ける。具体的には、測定条件受付部３２は、測定の対象となる元素のポストエッジの情報、第１プリエッジの情報、および第２プリエッジの情報を受け付ける。以下、ポストエッジの情報、第１プリエッジの情報、および第２プリエッジの情報について説明する。

図２は、ＥＥＬＳスペクトルの一例を示す図である。

ポストエッジの情報とは、ポストエッジ像を取得するための情報である。ポストエッジ像とは、測定対象となる元素の内殻電子励起による損失スペクトルのエッジよりも高エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像である。ポストエッジの情報は、例えば、図２に示すように、ポストエッジ像を取得するためのエネルギー範囲の中央値Ｅ_ｐｏｓｔの情報と、エネルギー幅Ｗ_ｐｏｓｔの情報と、を含む。

第１プリエッジの情報とは、第１プリエッジ像を取得するための情報である。第１プリエッジ像とは、測定対象となる元素の内殻電子励起による損失スペクトルのエッジよりも低エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像である。第１プリエッジの情報は、例えば、図２に示すように、第１プリエッジを取得するためのエネルギー範囲の中央値Ｅ_ｐｒｅ１の情報と、エネルギー幅Ｗ_ｐｒｅ１の情報と、を含む。

第２プリエッジの情報とは、第２プリエッジ像を取得するための情報である。第２プリエッジ像とは、測定対処となる元素の内殻電子励起による損失スペクトルのエッジよりも低エネルギー側の電子であって、第１プリエッジ像で選択した電子よりも高エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像である。第２プリエッジの情報は、例えば、図２に示すように、第２プリエッジを取得するためのエネルギー範囲の中央値Ｅ_ｐｒｅ２の情報と、エネルギー幅Ｗ_ｐｒｅ２の情報と、を含む。

図３は、元素マップ画像を得るための測定条件を入力するためのＧＵＩ２の一例を示す図である。

図３に示すように、ＧＵＩ２には、ポストエッジの情報（Ｅ_ｐｏｓｔ）を入力する入力欄２ａ、第１プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ１）を入力する入力欄２ｂ、第２プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ２）を入力する入力欄２ｃが設けられている。また、ＧＵＩ２には、各エッジのエネルギー幅Ｗ_ｐｏｓｔ，Ｗ_ｐｒｅ１，Ｗ_ｐｒｅ２の情報を入力する入力欄２ｄが設けられている。なお、図示の例では、各エッジのエネルギー幅Ｗ_ｐｏｓｔ，Ｗ_ｐｒｅ１，Ｗ_ｐｒｅ２を入力する入力欄２ｄは共通であり、各エッジのエネルギー幅Ｗ_ｐｏｓｔ，Ｗ_ｐｒｅ１，Ｗ_ｐｒｅ２は同じ大きさに設定される。

ユーザーがこれらの入力欄２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに操作部４０を介して、ポストエッジの情報（Ｅ_ｐｏｓｔ，Ｗ_ｐｏｓｔ）、第１プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ１，Ｗ_ｐｒｅ１）、第２プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ２，Ｗ_ｐｒｅ２）を入力すると、これらの情報が測定条件受付部３２に送られる。そして、これらの情報を、測定条件受付部３２が受け付ける。

なお、ＧＵＩ２において、ユーザーが特定の元素を選択することで、その元素に対応したポストエッジの情報、第１プリエッジの情報、および第２プリエッジの情報が測定条件受付部３２に送られてもよい。これにより、これらの情報を測定条件受付部３２が受け付けることができる。

また、図３に示すＧＵＩ２には、後述する元素マップ画像生成処理（３ウィンドウ法による元素マップ画像と２ウィンドウ法による元素マップ画像を表示させる処理）を選択するチェックボックス２ｅが設けられている。ユーザーがこのチェックボックス２ｅをチェックすると、後述する元素マップ画像生成処理（３ウィンドウ法による元素マップ画像と２ウィンドウ法による元素マップ画像を表示させる処理）を行うための信号が測定条件受付部３２に送られる。そして、この信号を、測定条件受付部３２が受け付ける。これにより、元素マップ画像生成処理が行われる。

測定条件受付部３２は、受け付けたポストエッジの情報（Ｅ_ｐｏｓｔ，Ｗ_ｐｏｓｔ）、第１プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ１，Ｗ_ｐｒｅ１）、第２プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ２，Ｗ_ｐｒｅ２）をエネルギーフィルター制御部２０に送る処理を行う。エネルギーフィルター制御部２０はこれらの情報に基づいてエネルギーフィルター１０を制御し、撮像部１８においてポストエッジ像、第１プリエッジ像、第２プリエッジ像が撮影される。

具体的には、エネルギーフィルター制御部２０は、ポストエッジの情報（Ｅ_ｐｏｓｔ，Ｗ_ｐｏｓｔ）を受け取ると、試料Ｓを透過した電子のうち、中央値Ｅ_ｐｏｓｔ、エネルギー幅Ｗ_ｐｏｓｔのエネルギー範囲の電子が選択されるようにエネルギーフィルター１０を制御する。これにより、撮像部１８において、ポストエッジ像が撮影される。

また、エネルギーフィルター制御部２０は、同様に、第１プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ１，Ｗ_ｐｒｅ１）を受け取った場合、中央値Ｅ_ｐｒｅ１、エネルギー幅Ｗ_ｐｒｅ１のエネ
ルギー範囲の電子が選択されるようにエネルギーフィルター１０を制御する。これにより、撮像部１８において、第１プリエッジ像が撮影される。また、エネルギーフィルター制御部２０は、同様に、第２プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ２，Ｗ_ｐｒｅ２）を受け取った場合、中央値Ｅ_ｐｒｅ２、エネルギー幅Ｗ_ｐｒｅ２のエネルギー範囲の電子が選択されるようにエネルギーフィルター１０を制御する。これにより、撮像部１８において、第２プリエッジ像が撮影される。

フィルター像取得部３４は、測定条件受付部３２が受け付けたポストエッジの情報（Ｅ_ｐｏｓｔ，Ｗ_ｐｏｓｔ）に応じたポストエッジ像、第１プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ１，Ｗ_ｐｒｅ１）に応じた第１プリエッジ像、および第２プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ２，Ｗ_ｐｒｅ２）に応じた第２プリエッジ像を取得する処理を行う。フィルター像取得部３４は、撮像部１８から、ポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像を取得する。

画像処理部３６は、フィルター像取得部３４で取得されたポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像に基づいて第１マップ画像を生成し、フィルター像取得部３４で取得されたポストエッジ像、および第２プリエッジ像に基づいて第２元素マップ画像を生成する。

画像処理部３６は、ポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像から３ウィンドウ法を用いて元素マップ画像（第１元素マップ画像）を生成する。具体的には、画像処理部３６は、第１プリエッジ像および第２プリエッジ像からバックグラウンド強度を推定し、ポストエッジ像からバックグラウンド成分を除去する。これにより、３ウィンドウ法による元素マップ画像が得られる。

また、画像処理部３６は、ポストエッジ像および第２プリエッジ像から２ウィンドウ法を用いて元素マップ画像（第２元素マップ画像）を生成する。具体的には、画像処理部３６は、ポストエッジ像の強度Ｉ_ｐｏｓｔを第２プリエッジ像の強度Ｉ_ｐｒｅ２で割る処理、すなわち、Ｉ_ｐｏｓｔ／Ｉ_ｐｒｅ２を計算する処理を行う。これにより、第２元素マップ画像が得られる。

表示制御部３８は、画像処理部３６で生成された第１元素マップ画像および第２元素マップ画像を表示部４２に表示させる制御を行う。表示制御部３８は、例えば、第１元素マップ画像および第２元素マップ画像を比較しやすいように第１元素マップ画像および第２元素マップ画像を並べて表示部４２に表示させる制御を行う。

記憶制御部３９は、フィルター像取得部３４で取得したポストエッジ像、第１プリエッジ像、第２プリエッジ像、および画像処理部３６で生成した第１元素マップ画像、および第２元素マップ画像を一連の画像群として記憶部４４に記憶させる制御を行う。記憶制御部３９は、例えば、測定対象となる元素ごとにポストエッジ像、第１プリエッジ像、第２プリエッジ像、第１元素マップ画像、および第２元素マップ画像を読み出せるように記憶部４４に記憶させる制御を行う。

電子顕微鏡１００は、例えば、以下の特徴を有する。

電子顕微鏡１００では、フィルター像取得部３４は、ポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像を取得し、画像処理部３６が、フィルター像取得部３４で取得されたポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像に基づいて第１元素マップ画像を生成し、フィルター像取得部３４で取得されたポストエッジ像、および第２プリエッジ像に基づいて第２元素マップ画像を生成する。すなわち、画像処理部３６で
は、３つのエネルギーフィルター像を使って３ウィンドウ法による元素マップ画像を生成し、かつ、３ウィンドウ法で元素マップ画像を得るための３つのエネルギーフィルター像のうちの、ポストエッジ像および第２プリエッジ像を使って２ウィンドウ法による元素マップ画像を生成する。これにより、３ウィンドウ法による元素マップ画像と２ウィンドウ法による元素マップ画像とを比較することができ、ユーザーが元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる。

電子顕微鏡１００では、測定条件受付部３２は測定の対象となる元素のポストエッジの情報、第１プリエッジの情報、および第２プリエッジの情報を受け付け、フィルター像取得部３４は測定条件受付部３２が受け付けたポストエッジの情報に応じたポストエッジ像、測定条件受付部３２が受け付けた第１プリエッジの情報に応じた第１プリエッジ像、および測定条件受付部３２が受け付けた第２プリエッジの情報に応じた第２プリエッジ像を取得する。これにより、３ウィンドウ法による元素マップ画像および２ウィンドウ法による元素マップ画像を生成するための３つのエネルギーフィルター像を取得することができる。

電子顕微鏡１００では、表示制御部３８は画像処理部３６で生成された３ウィンドウ法による元素マップ画像および２ウィンドウ法によるマップ画像を表示部４２に表示させる制御を行う。そのため、電子顕微鏡１００では、ユーザーが表示部４２に表示された３ウィンドウ法による元素マップ画像と２ウィンドウ法による元素マップ画像とを比較して、得られた元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる。

電子顕微鏡１００では、記憶制御部３９はフィルター像取得部３４で取得したポストエッジ像、第１プリエッジ像、第２プリエッジ像、および画像処理部３６で生成した３ウィンドウ法による元素マップ画像、および２ウィンドウ法による元素マップ画像を一連の画像群として記憶部４４に記憶させる制御を行う。そのため、電子顕微鏡１００では、測定結果（ポストエッジ像、第１プリエッジ像、第２プリエッジ像、３ウィンドウ法による元素マップ画像、２ウィンドウ法による元素マップ画像）を一連の画像群として一括保存することができる。したがって、画像の関連性の把握が容易である。

２． 画像生成方法
次に、本実施形態に係る電子顕微鏡を用いた画像生成方法について図面を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る電子顕微鏡を用いた画像生成方法の一例を示すフローチャートである。

まず、測定条件受付部３２が、試料Ｓを構成する元素のうち、測定の対象となる元素のポストエッジの情報、第１プリエッジの情報、および第２プリエッジの情報を受け付ける（ステップＳ１０）。

具体的には、ユーザーが図２に示すＧＵＩ２に操作部４０を介して、ポストエッジの情報（Ｅ_ｐｏｓｔ，Ｗ_ｐｏｓｔ）、第１プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ１，Ｗ_ｐｒｅ１）、第２プリエッジの情報（Ｅ_ｐｒｅ２，Ｗ_ｐｒｅ２）を入力すると、これらの情報が測定条件受付部３２に送られる。そして、これらの情報を、測定条件受付部３２が受け付ける。また、ユーザーがＧＵＩ２に操作部４０を介して、元素マップ画像生成処理を選択するためのチェックボックス２ｅをチェックすると、当該元素マップ画像生成処理を行うための信号が測定条件受付部３２に送られる。そして、この信号を、測定条件受付部３２が受け付ける。

測定条件受付部３２が受け付けたポストエッジの情報、第１プリエッジの情報、および第２プリエッジの情報は、エネルギーフィルター制御部２０に送られ、これらの情報に基
づいてエネルギーフィルター１０が制御される。そして、電子顕微鏡本体１において、ポストエッジ像、第１プリエッジ像、第２プリエッジ像が撮像部１８で撮像される。

次に、フィルター像取得部３４が、撮像部１８から、ステップＳ１０において測定条件受付部３２が受け付けたポストエッジの情報に応じたポストエッジ像、測定条件受付部３２が受け付けた第１プリエッジの情報に応じた第１プリエッジ像、および測定条件受付部３２が受け付けた第２プリエッジの情報に応じた第２プリエッジ像を取得する（ステップＳ１２）。

次に、画像処理部３６が、ステップＳ１２においてフィルター像取得部３４で取得されたポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像に基づいて３ウィンドウ法による元素マップ画像を生成し、フィルター像取得部３４で取得されたポストエッジ像、および第２プリエッジ像に基づいて２ウィンドウ法による元素マップ画像を生成する（ステップＳ１４）。

なお、元素マップ画像生成処理を選択するためのチェックボックス２ｅがチェックされていない場合、すなわち、測定条件受付部３２が元素マップ画像生成処理を行うための信号を受け付けていない場合、画像処理部３６は、ポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像に基づいて３ウィンドウ法による元素マップ画像のみを生成し、２ウィンドウ法による元素マップ画像を生成しない。

次に、記憶制御部３９が、フィルター像取得部３４で取得したポストエッジ像、第１プリエッジ像、第２プリエッジ像、および画像処理部３６で生成した３ウィンドウ法による元素マップ画像、および２ウィンドウ法による元素マップ画像を一連の画像群として記憶部４４に記憶させる制御を行う（ステップＳ１６）。

次に、表示制御部３８が、画像処理部３６で生成された３ウィンドウ法による元素マップ画像および２ウィンドウ法による元素マップ画像を表示部４２に表示させる制御を行う（ステップＳ１８）。そして、処理部３０は、処理を終了する。

本実施形態に係る電子顕微鏡１００を用いた画像生成方法は、例えば、以下の特徴を有する。

本実施形態に係る画像生成方法では、ポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像を取得するフィルター像取得工程（ステップＳ１２）と、フィルター像取得工程（ステップＳ１２）で取得されたポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像に基づいて３ウィンドウ法による元素マップ画像を生成し、フィルター像取得工程（ステップＳ１２）で取得されたポストエッジ像、および第２プリエッジ像に基づいて２ウィンドウ法による元素マップ画像を生成する画像処理工程（ステップＳ１４）と、を含む。すなわち、画像処理工程では、３つのエネルギーフィルター像を使って３ウィンドウ法による元素マップ画像を生成し、かつ、３ウィンドウ法で元素マップ画像を得るための３つのエネルギーフィルター像のうちの、ポストエッジ像および第２プリエッジ像を使って２ウィンドウ法による元素マップ画像を生成する。これにより、３ウィンドウ法による元素マップ画像と２ウィンドウ法による元素マップ画像とを比較することができ、ユーザーは元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる。

本実施形態に係る画像生成方法では、フィルター像取得工程（ステップＳ１２）では、測定条件受付工程（ステップＳ１０）で受け付けたポストエッジの情報に応じたポストエッジ像、測定条件受付工程で受け付けた第１プリエッジの情報に応じた第１プリエッジ像、および測定条件受付工程で受け付けた第２プリエッジの情報に応じた第２プリエッジ像
を取得する。これにより、３ウィンドウ法による元素マップ画像および２ウィンドウ法による元素マップ画像を生成するための３つのエネルギーフィルター像を取得することができる。

本実施形態に係る画像生成方法では、画像処理工程（ステップＳ１４）で生成された３ウィンドウ法による元素マップ画像および２ウィンドウ法による元素マップ画像を表示部４２に表示させる制御を行う画像表示制御工程（ステップＳ１８）を含む。そのため、ユーザーは表示部４２に表示された３ウィンドウ法による元素マップ画像と２ウィンドウ法による元素マップ画像とを比較して、得られた元素マップ画像の妥当性を容易に評価することができる。

本実施形態に係る画像生成方法では、フィルター像取得工程（ステップＳ１２）で取得されたポストエッジ像、第１プリエッジ像、第２プリエッジ像、および画像処理工程（ステップＳ１４）で生成された３ウィンドウ法による元素マップ画像、および２ウィンドウ法による元素マップ画像を一連の画像群として記憶部４４に記憶させる制御を行う記憶制御工程（ステップＳ１６）を含む。そのため、測定結果を一連の画像群（ポストエッジ像、第１プリエッジ像、第２プリエッジ像、３ウィンドウ法による元素マップ画像、２ウィンドウ法による元素マップ画像）として一括保存することができる。したがって、画像の関連性の把握が容易である。

３． 変形例
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した電子顕微鏡１００では、図１に示すように、エネルギーフィルター１０がインコラム型のエネルギーフィルターである例について説明したが、本発明に係る電子顕微鏡１００は、ポストコラム型（ｐｏｓｔ−ｃｏｌｕｍｎ ｔｙｐｅ）のエネルギーフィルターであってもよい。ここで、ポストコラム型のエネルギーフィルターとは、電子顕微鏡の鏡筒下に装着されるタイプのエネルギーフィルターをいう。ポストコラム型のエネルギーフィルターとしては、磁界型セクタータイプの分光器などが挙げられる。本発明に係る電子顕微鏡が、ポストコラム型のエネルギーフィルターであった場合でも、上述した電子顕微鏡１００と同様の作用効果を奏することができる。

また、例えば、上述した電子顕微鏡１００では、電子顕微鏡本体１が透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）の構成を有している例について説明したが、本発明に係る電子顕微鏡では、電子顕微鏡本体１が走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）の構成を有していてもよい。本発明に係る電子顕微鏡の電子顕微鏡本体１が走査透過電子顕微鏡の構成を有している場合であっても、上述した電子顕微鏡１００と同様の作用効果を奏することができる。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…電子顕微鏡本体、１０…エネルギーフィルター、１１…電子線源、１２…集束レンズ、１３…試料ステージ、１４…試料ホルダー、１５…対物レンズ、１６…中間レンズ、１７…投影レンズ、１８…撮像部、１９…エネルギー選択スリット、２０…エネルギーフィ
ルター制御部、３０…処理部、３２…測定条件受付部、３４…フィルター像取得部、３６…画像処理部、３８…表示制御部、３９…記憶制御部、４０…操作部、４２…表示部、４４…記憶部、４６…情報記憶媒体、５０…除振機、５２…架台、１００…電子顕微鏡

Claims (10)

1. エネルギーフィルターを備えた電子顕微鏡であって、
   測定の対象となる元素のポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像を取得するフィルター像取得部と、
   前記フィルター像取得部で取得された前記ポストエッジ像、前記第１プリエッジ像、および前記第２プリエッジ像に基づいて第１元素マップ画像を生成し、前記フィルター像取得部で取得された前記ポストエッジ像、および前記第２プリエッジ像に基づいて第２元素マップ画像を生成する画像処理部と、
   を含み、
   前記ポストエッジ像は、測定対象となる元素の内殻電子励起による損失スペクトルのエッジよりも高エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像であり、
   前記第１プリエッジ像は、前記エッジよりも低エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像であり、
   前記第２プリエッジ像は、前記エッジよりも低エネルギー側の電子であって前記第１プリエッジ像で選択された電子よりも高エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像である、電子顕微鏡。
2. 請求項１において、
   測定の対象となる元素のポストエッジの情報、第１プリエッジの情報、および第２プリエッジの情報を受け付ける測定条件受付部を含み、
   前記フィルター像取得部は、前記測定条件受付部が受け付けた前記ポストエッジの情報に応じた前記ポストエッジ像、前記測定条件受付部が受け付けた前記第１プリエッジの情報に応じた前記第１プリエッジ像、および前記測定条件受付部が受け付けた前記第２プリエッジの情報に応じた前記第２プリエッジ像を取得する、電子顕微鏡。
3. 請求項１または２において、
   前記画像処理部で生成された前記第１元素マップ画像および前記第２元素マップ画像を表示部に表示させる制御を行う表示制御部を含む、電子顕微鏡。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記フィルター像取得部で取得した前記ポストエッジ像、前記第１プリエッジ像、前記第２プリエッジ像、および前記画像処理部で生成した前記第１元素マップ画像、および前記第２元素マップ画像を一連の画像群として記憶部に記憶させる制御を行う記憶制御部を含む、電子顕微鏡。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記画像処理部は、
   前記第１プリエッジ像および前記第２プリエッジ像から前記ポストエッジ像のバックグラウンド強度を推定し、前記ポストエッジ像からバックグラウンド成分を除去して、前記第１元素マップ画像を生成し、
   前記ポストエッジ像の強度を前記第２プリエッジ像の強度で割ることにより、前記第２元素マップ画像を生成する、電子顕微鏡。
6. エネルギーフィルターを備えた電子顕微鏡における画像生成方法であって、
   ポストエッジ像、第１プリエッジ像、および第２プリエッジ像を取得するフィルター像取得工程と、
   前記フィルター像取得工程で取得された前記ポストエッジ像、前記第１プリエッジ像、および前記第２プリエッジ像に基づいて第１元素マップ画像を生成し、前記フィルター像取得工程で取得された前記ポストエッジ像、および前記第２プリエッジ像に基づいて第２
   元素マップ画像を生成する画像処理工程と、
   を含み、
   前記ポストエッジ像は、測定対象となる元素の内殻電子励起による損失スペクトルのエッジよりも高エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像であり、
   前記第１プリエッジ像は、前記エッジよりも低エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像であり、
   前記第２プリエッジ像は、前記エッジよりも低エネルギー側の電子であって前記第１プリエッジ像で選択された電子よりも高エネルギー側の電子を選択して得られたエネルギーフィルター像である、画像生成方法。
7. 請求項６において、
   測定の対象となる元素のポストエッジの情報、第１プリエッジの情報、および第２プリエッジの情報を受け付ける測定条件受付工程を含み、
   前記フィルター像取得工程では、前記測定条件受付工程で受け付けた前記ポストエッジの情報に応じた前記ポストエッジ像、前記測定条件受付工程で受け付けた前記第１プリエッジの情報に応じた前記第１プリエッジ像、および前記測定条件受付工程で受け付けた前記第２プリエッジの情報に応じた前記第２プリエッジ像を取得する、画像生成方法。
8. 請求項６または７において、
   前記画像処理工程で生成された前記第１元素マップ画像および前記第２元素マップ画像を表示部に表示させる制御を行う画像表示制御工程を含む、画像生成方法。
9. 請求項６ないし８のいずれか１項において、
   前記フィルター像取得工程で取得された前記ポストエッジ像、前記第１プリエッジ像、前記第２プリエッジ像、および前記画像処理工程で生成された前記第１元素マップ画像、および前記第２元素マップ画像を一連の画像群として記憶部に記憶させる制御を行う記憶制御工程を含む、画像生成方法。
10. 請求項６ないし９のいずれか１項において、
    前記画像処理工程では、
    前記第１プリエッジ像および前記第２プリエッジ像から前記ポストエッジ像のバックグラウンド強度を推定し、前記ポストエッジ像からバックグラウンド成分を除去して、前記第１元素マップ画像を生成し、
    前記ポストエッジ像の強度を前記第２プリエッジ像の強度で割ることにより、前記第２元素マップ画像を生成する、画像生成方法。