JP3419573B2 - 電子顕微鏡の蛍光電子線装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、紫外光から可視光、
赤外光に渡る蛍光像を観察分析するための装置であっ
て、試料から発した紫外光、赤外光に基づく蛍光像を、
可視光に基づくＲＧＢ像と共に同一画面で認識可能の電
子顕微鏡の蛍光電子線装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来から、電子顕微鏡には、荷電粒子とし
ての探針を走査させながら試料に照射する照射部と、試
料の荷電粒子が照射された箇所から発生する可視域の蛍
光を受光する受光部と、試料に対する探針の相対位置と
受光部からの受光信号とに基づき、可視域の蛍光像を表
示する表示部とを有するものが知られている。

【０００３】この種の電子顕微鏡では、受光部に色分解
用のダイクロイック・ミラ−が設けられている。このダ
イクロイック・ミラ−は、試料の荷電粒子が照射された
箇所から発生する可視域の蛍光以外の蛍光、すなわち可
視外域の蛍光、例えば紫外光、赤外光が混入すると、可
視域の蛍光に基づく蛍光像の色が変化するので、可視外
域の波長の蛍光（紫外光、赤外光）をカットする波長特
性とされている。例えば、通常の可視光用の色分解のダ
イクロイック・ミラ−は青色域として400-470nm、緑色
域として470-570nm、赤色域として570-700nm の３つの
可視域に分離してカラー像を合成している。紫外光、赤
外光の混入は色を変調させるためむしろカットしてい
た。そして、紫外光の蛍光像と赤外光の蛍光像とは、可
視光の蛍光像とは別に独立に白黒の画像として表示して
いる。

【０００４】光学顕微鏡には、紫外線励起の蛍光顕微鏡
があるが、このものは可視光の蛍光像のみを表示の対象
にしている。

【０００５】蛍光電子顕微鏡には、色分解装置として３
分割楕円ミラ−とフィルターとの組み合わせからなるも
の又はダイクロイック・ミラ−を使用したものがあるが
（例えば特開平5-325863号公報、特開平5-325864号公報
）、可視光のみを受光して表示するか、紫外光を検出
したとしても紫外光の蛍光像を可視域の青と同じ青色で
表示するようにしていた。同様に、赤外光の蛍光像も可
視域の赤と同じく赤色で表示するようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、生体高分
子、高分子材料等の物質ではπ電子による発光が多く見
られ、これらの物質の多くは可視外域としての紫外域で
発光する。例えば、ステロイドホルモンは副腎脂質細胞
で合成される。生化学的には細胞内の脂肪滴にステロイ
ドホルモンの素材としてのコレステロールがエステルの
形で貯蔵されていると言われてきた。しかしながら、脂
肪滴を分光すると、コレステロールエステルと最終産物
のホルモンと思われるコルチコステロンの２種類が含ま
れポリマーアロイとなっていることが確認された。ここ
で、コレステロールエステルの発光波長は紫外域の320n
mであり、コルチコステロンの発光波長は430nmである。
また、光合成に関係の細胞やＧａＡｓ等では赤外域で蛍
光を発するものがある。

【０００７】従って、従来の電子顕微鏡で、受光部に色
分解用のダイクロイック・ミラ−が設けられているもの
にあっては、可視域の発光波長を有するコルチコステロ
ンの蛍光像と紫外域の発光波長を有するコレステロール
エステルの蛍光像とは両方とも青色で表示されるか、あ
るいは紫外域の発光波長を有するコレステロールエステ
ルの蛍光像は除去されて表示されることになる。また、
例えば、高分子材料としてのポリスチレンの発光波長は
紫外域の325nmであり、高分子材料としてのポリエステ
ルの発光波長は可視域の450nmである。このようなポリ
マーアロイの場合にも、両高分子材料の蛍光像が共に青
色で表示されるか、あるいは紫外域の発光波長を有する
高分子材料の蛍光像が除去されて表示されることにな
る。

【０００８】このように、紫外域の発光波長を有する物
質の蛍光像がカットされていたり、紫外域の発光波長を
有する物質の蛍光像が可視域でかつ青色に相当する発光
波長を有する物質の蛍光像とが一様に青で表示されてい
ると、物質の区別ができないという不都合が生じる。す
なわち、従来は、紫外域の蛍光像、可視域の蛍光像、赤
外域の蛍光像を同一画面上で識別可能に表示することが
できないという不都合を有していた。

【０００９】このようなポリマーアロイの場合、発光ス
ペクトルが異なるときに、その混合の状態を色の違いと
して可視化できるようにすれば、ポリマーアロイの識別
や物質の品質管理に応用できることになるので好まし
い。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みて為されたもの
で、その目的とするところは、試料から発した紫外光、
赤外光に基づく蛍光像を、可視光に基づくカラー蛍光像
と共に同一画面で認識可能の電子顕微鏡の蛍光電子線装
置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の電子顕微鏡の蛍光電子線装置は、上記課題を解決する
ため、荷電粒子としての探針を走査させながら試料に照
射する照射部と、前記試料の荷電粒子が照射された箇所
から発生する可視域の蛍光と可視外域の蛍光とを受光す
る受光部と、前記試料に対する前記探針の相対位置と前
記受光部からの受光信号とに基づき、同一画面上におい
て前記可視域の蛍光像の領域と前記可視外域の蛍光像の
領域とを識別可能に表示する表示部とを有する。

【００１２】本発明の請求項２に記載の電子顕微鏡の蛍
光電子線装置は、上記課題を解決するため、荷電粒子と
しての探針を走査させながら試料に照射する照射部と、
前記試料の荷電粒子が照射された箇所から発生する可視
域の蛍光と可視外域の蛍光とを受光する受光部と、前記
試料の荷電粒子が照射された箇所から発生する２次電
子、反射電子又は透過電子を検出する電子検出器と、前
記試料に対する前記探針の相対位置と前記受光部からの
受光信号と前記電子検出器からの検出信号とに基づき、
前記可視域の蛍光像の領域と前記可視外域の蛍光像の領
域とを同一画面上においてカラー像で識別可能表示する
と共に２次電子像、反射電子像又は透過電子としての形
態画像を無彩色で表示する表示部とを有する。

【００１３】

【作用】本発明の請求項１に記載の電子顕微鏡の蛍光電
子線装置によれば、照射部は荷電粒子としての探針を走
査させながら試料に照射する。試料の荷電粒子が照射さ
れた箇所からは二次電子又は反射電子が発生する。ま
た、試料の荷電粒子が照射された箇所からは可視域の蛍
光及び可視外域の蛍光、例えば、紫外域の蛍光、赤外域
の蛍光が発生する。受光部は可視域の蛍光と可視外域の
蛍光とを受光する。表示部は、受光部の受光信号に基づ
き試料の可視域の蛍光の発生箇所と試料の可視外域の蛍
光の発生箇所とを識別可能に表示する。

【００１４】本発明の請求項２に記載の電子顕微鏡の蛍
光電子線装置によれば、電子検出器は試料の荷電粒子が
照射された箇所から発生する２次電子、反射電子又は透
過電子を検出する。表示部は受光部からの受光信号と検
出信号とに基づき、可視域の蛍光像と可視外域の蛍光像
とをカラー像で表示すると共に形態画像を無彩色で表示
する。

【００１５】

【実施例】

【００１６】

【第１実施例】図１は本発明の第１実施例を説明するた
めの構成図である。

【００１７】この図１において、１は走査型電子顕微鏡
の照射部を示している。この照射部１は図示を略す公知
の電子銃、集束レンズ、走査コイル、対物レンズを備え
ている。照射部１の下部には試料ステージ２が設けられ
ている。試料ステージ２は照射部１に対して位置調整可
能である。その試料ステージ２には生体高分子、高分子
材料等の物質からなる試料３の切片が載置される。照射
部１と試料ステージ２との間には１個の楕円ミラー４が
設けられている。試料３は楕円ミラー４の１つの焦点位
置の近傍に配置される。この楕円ミラー４は荷電粒子と
しての探針である電子線を透過させるための貫通孔４ｂ
を有する。試料３の切片には探針としての荷電粒子が細
く絞られて照射され、試料３の各箇所が走査される。な
お、荷電粒子を変位させて走査する代わりに、試料３を
電子ビームに対して移動させて走査するようにしてもよ
い。楕円ミラー４は試料３の荷電粒子の照射された箇所
から発生する蛍光を集光する役割を果たす。符号４ａは
その楕円ミラー４の反射面である。

【００１８】試料３に荷電粒子が照射されると、二次電
子が放出されると共に、荷電粒子としての電子の一部が
反射される。走査型電子顕微鏡には、二次電子を検出す
るタイプと反射電子又は透過電子を検出するタイプとが
あるが、本発明はいずれの場合にも適用できる。二次電
子又は反射電子は電子検出器としての光電子増倍管５に
より検出されて増倍される。二次電子又は反射電子はそ
の試料３の各箇所に対応してその発生量が変わり、その
二次電子はいったん光に変換され、増倍されて再び電子
に変換される。光電子増倍管５は前置増幅器（図示を略
す）を介して信号変換器６に向けて検出信号を出力す
る。信号変換器６は光電子増倍管５の検出信号に基づき
試料３の白黒（無彩色）の形態画像信号（テレビジョン
の輝度信号に相当する信号）を形成する。

【００１９】楕円ミラー４により集光された蛍光は受光
部７に導かれる。受光部７はダイクロイックミラーＤ１
〜Ｄ４、全反射ミラーＭｒ１、Ｍｒ２、光電子増倍管Ｐ
ＭＴ１〜ＰＭＴ５を有する。ダイクロイックミラーＤ１
は、波長570nm 以下の蛍光を反射、ダイクロイックミラ
ーＤ２は、波長360nm 以下の蛍光を反射、ダイクロイッ
クミラーＤ３は波長480nm 以下の蛍光を反射、ダイクロ
イックミラーＤ４は波長740nm 以下の蛍光を反射する光
学特性を有する。

【００２０】紫外光は物質を透過する際に吸収されやす
く、波長が短くなるほどこの傾向が強くなるため、紫外
光の波長域の検出感度を高める目的で、短波長の光をＰ
ＭＴ１に導くときに、紫外光の最短波長域の光路をダイ
クロイック・ミラ−Ｄ１、Ｄ２の反射のみによる組み合
わせとした。

【００２１】可視外域の蛍光を分離するダイクロイック
ミラーＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、各波長域で適当な中心波長
λ0 を選択し、下記の構成とする。

【００２２】すなわち、ダイクロイックミラーＤ１、Ｄ
２、Ｄ３は、基本的にｎs ／（H/2Ｌ H/2）n ／ｎ0 の
膜構成を有する。ここで、各記号は以下の意味を有す
る。

【００２３】ｎs …基板の屈折率 ｎ0 …空気の屈折率 Ｈ…高屈折率物質層［ｎH ｄH ＝（λ0 ／４）］ Ｌ…低屈折率物質層［ｎL ｄL ＝（λ0 ／４）］ 但し、ｎH ，ｄH …高屈折率物質の屈折率、物理的膜厚 ｎL ，ｄL …低屈折率物質の屈折率、物理的膜厚 λ0 …中心波長 紫外域のダイクロイックミラＤ２の膜の構成は例えば以
下の通りである。

【００２４】高屈折率物質には、酸化アルミニウム（Ａ
l2 Ｏ3 ）酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3 ）、酸化スカンジ
ウム（Ｓｃ2 Ｏ3 ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ3 ）を用
い、低屈折率物質には、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2
）、二酸化硅素（ＳｉＯ2）、クリオライト（Ｎａ3 Ａ
lＦ6 ）を用いる。

【００２５】赤外域のダイクロイックミラーＤ４の膜の
構成は例えば以下の通りである。

【００２６】高屈折率物質には、硫化カドニウム（Ｃｄ
ｓ），酸化チタン（ＴｉＯ2 ）を用い、低屈折率物質に
は、フッ化カルシウム（ＣａＦ2 ）、クリオライト（Ｎ
ａ3ＡlＦ6 ）、二酸化硅素（ＳｉＯ2 ）を用いる。

【００２７】光電子増倍管ＰＭＴ１、２、３は、可視域
の蛍光のうちのＲ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ受光し、光
電子増倍管ＰＭＴ４は紫外域の蛍光を受光し、光電子増
倍管ＰＭＴ５は赤外域の蛍光を受光する。

【００２８】光電子増倍管の検出感度は一般に波長依存
性を有し、その波長特性は、短波長側は窓材に依存し、
長波長側の光電子増倍管の光電面の材料に依存してい
る。検出波長域による検出感度の差は、最大約1000 で
ある。この検出波長域による検出感度の差を小さくして
波長特性のばらつきを低減するために、短波長側の光電
子増倍管にはＭｇＦ2 、合成石英等を窓材として使用す
ると共に、ゲインの高いマルチアルカリやＣｓ- Ｔｅ系
の材料を光電面の材料として使用する。

【００２９】長波長側の光電子増倍管には、ＢＫ７等の
一般的な光学ガラスを窓材として使用し、セシウムを含
んだガリウム・砒素「ＧａＡｓ（Ｃｓ）」，Ａｇ−Ｏ−
Ｃｓを光電面の材料として使用できる。

【００３０】また、光電子増倍管は赤色から赤外域にお
いて、光電面の分光感度が急激に低くなる傾向があり、
ダイクロイックミラ−を用いても、赤色の蛍光に対して
緑色の蛍光を100 ％除去できるわけではなく、緑色の蛍
光のうち約10％の緑色の蛍光が赤色の蛍光に混入して赤
色の蛍光を検出する光電子増倍管ＰＭＴ₁にに入射す
る。従って、例えば同じ発光強度を有する緑色の蛍光材
と赤色の蛍光材とがあり、赤色の蛍光を検出する光電子
増倍管が赤色の波長域の検出感度よりも緑色の波長域の
検出感度が10倍以上高いとすると、緑色の蛍光を赤色の
蛍光と誤表示する問題が発生する。この場合、赤色の蛍
光を検出する光電子増倍管が緑色の波長域の検出感度よ
りも赤色の波長域の検出感度が高ければ、この問題は避
けられることになり、従って、各波長域に適した検出感
度を有する光電子増倍管を用いる。

【００３１】光電子増倍管ＰＭＴ１〜ＰＭＴ３はＲ光、
Ｇ光、Ｂ光の受光強度に応じた受光信号（Ｒ信号、Ｇ信
号、Ｂ信号）を出力し、その受光信号はピクセルサイズ
変更部８に入力される。試料からの蛍光は微弱であるの
で、１ピクセル程度の大きさの蛍光をそのまま形態画像
信号に重ねて表示することにすると、形態画像信号にそ
の１ピクセル程度の大きさの蛍光像が埋もれることとな
り、ピクセルサイズ変更部８は蛍光箇所のピクセルサイ
ズを数倍に拡大する。このピクセルサイズの拡大は各受
光信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）毎に行う。

【００３２】光電子増倍管ＰＭＴ４、ＰＭＴ５の受光信
号は記号変換部９に入力される。

【００３３】ここでは、光電子増倍管ＰＭＴ４、ＰＭＴ
５の受光信号の強度に応じて、ピクセルサイズの拡大倍
率を変更している。紫外域、赤外域の蛍光の発生領域
は、可視域の蛍光の発生領域と区別できるように文字又
は記号とされている。

【００３４】また、例えば、記号変換部９は、紫外域、
赤外域の蛍光の発生領域を符号又は記号

【表１】 等、文字Ａ、Ｂ、Ｃ等により表現するために、受光信号
に応じてこれらの符号又は記号を生成するための変換信
号を出力する。また、例えば、記号変換部９は、紫外
域、赤外域の蛍光の発生領域を二重四角、二重丸等の特
殊な符号又は記号を用い、内側を塗りつぶしてその箇所
を着色し、これにより紫外光、赤外光の発光領域を表示
するために、これらの特殊な符号又は記号を生成する変
換信号を出力する構成とすることも考えられる。

【００３５】例えば、記号変換部９は、ピクセルを拡大
してこの拡大されたピクセルを市松模様等により修飾し
てもよい。

【００３６】信号変換器６から出力される形態画像信号
とピクセルサイズ変更部８から出力される拡大処理済み
信号と記号変換部９から出力される変換信号とは信号合
成部１０に入力される。信号合成部１０は可視域の蛍光
像を形成するためのの拡大処理済み信号と可視外域（紫
外光に基づく蛍光像、赤外光に基づく蛍光像）の蛍光像
を表示するための変換信号と形態画像信号とを合成する
役割を果たす。その信号合成部１０の出力は画像信号形
成部１１に入力される。画像信号形成部１１は、照射部
１の電子走査に応じて走査信号を形成し、この走査信号
に基づいて、重ね合わせられた画像信号を形成し、カラ
ーモニター１２に蛍光像が形態画像と共に表示される。

【００３７】図２（ａ）は、本発明に係わる蛍光電子線
装置により信号処理を行わない場合の可視域の蛍光像の
発生箇所Ｖf及び可視外域の蛍光像の発生箇所Ｖiを示
し、図２（ｂ）は本発明に係わる蛍光電子線装置により
信号処理した後の表示の一例を示し、ここで、□は可視
域の拡大された蛍光像の箇所を示し、△は紫外域の蛍光
像の箇所を示し、○は赤外域の蛍光像の箇所を示す。各
箇所の面積（ピクセルの大きさ）は、受光信号の強度に
応じて変更されている。

【００３８】なお、符号１３は、カラーモニター１９に
表示された重ね合わせ画像を撮影するためのカメラであ
る。

【００３９】

【第２実施例】図３は本発明の第２実施例を説明するた
めの構成図である。

【００４０】この実施例は、赤外域、紫外域等の可視外
域の蛍光を可視域の蛍光像に変換して表示する余地を作
るため、試料３から発生した可視域の蛍光の波長域又は
色彩域を圧縮する圧縮部１４と、可視外域の受光信号を
可視域内の色信号でかつ可視域の蛍光の圧縮波長域又は
圧縮色彩域と重ならない領域の色信号に変換する色信号
形成部１５とを設けることにしたものである。その他の
構成は実施例１と大略同一であるので異なる同一構成要
素については、その詳細な説明を省略し、異なる部分に
ついてのみ説明する。

【００４１】この実施例では、試料３から生じた可視域
の蛍光の色彩範囲の内、青色、紫、赤紫、赤色にかけて
の色彩範囲を、その中間色を中心にそれぞれ、青色より
又は赤色よりに圧縮し、これによって余剰となった色、
例えば赤みがかった紫色で赤外光の蛍光像を、紫色の色
信号として赤外光の蛍光像を表示させる。

【００４２】一例として、可視域の受光信号（Ｒ信号、
Ｇ信号、Ｂ信号）に対する色彩の圧縮演算は以下の通り
に行なう。

【００４３】ここでは、青色から赤色にかけての色彩領
域を、青色から赤みがかった紫色にかけての第１色彩領
域と、赤紫色から赤色にかけての第２色彩領域とに２分
する。そして、青色から赤みがかった紫色にかけての第
１色彩領域を青色から紫色の第３色彩領域に圧縮し、ま
た赤紫色から赤色にかけての第２色彩領域を紫がかった
赤の第４色彩領域に圧縮する。

【００４４】光電子増倍管ＰＴＭ１〜ＰＴＭ３から得ら
れる、それぞれ赤色、緑色、青色成分の信号強度を
ｉ_R，ｉ_G，ｉ_Bとしたときに、これを正規化した信号
Ｉ_R，Ｉ_G，Ｉ_Bを、Ｉ_R＝ｉ_R／（ｉ_R＋ｉ_G＋ｉ_B） Ｉ_G＝ｉ_G／（ｉ_R＋ｉ_G＋ｉ_B） Ｉ_B＝ｉ_B／（ｉ_R＋ｉ_G＋ｉ_B） として求める。

【００４５】赤色、緑色、青色成分の色度座標を、それ
ぞれ（ｘ_R，ｙ_R）（ｘ_G，ｙ_G）（ｘ_B，ｙ_B）とする。こ
の場合、表示される合成色の色度座標を（ｘｏ，ｙｏ）
とすると、その色度座標は次式によって求められる。

【００４６】（ｘｏ，ｙｏ）＝（Ｉ_R×ｘ_R＋Ｉ_G×ｘ_G＋
Ｉ_B×ｘ_B，Ｉ_R×ｙ_R＋Ｉ_G×ｙ_G＋Ｉ_B×ｙ_B） ここで、緑色成分の信号強度Ｉ_Gが、（Ｉ_R，Ｉ_G，Ｉ_B）
／３よりも充分小さい場合に（例えば、合成した色が白
よりも赤み又は青みがかっているとき、又は赤色及び青
色成分が多いとき）、以下に示す式によって色彩領域圧
縮演算を行なう。従って、以下の処理においては、緑色
成分を省略して説明を行なう。

【００４７】赤色、青色成分の色度座標の中間の色彩の
色度座標を（ｘ_m，ｙ_m）とし、青色から赤みがかった紫
色にかけての第１色彩領域と、赤紫色から赤色にかけて
の第２色彩領域とに２分する。

【００４８】次に、圧縮後の第３領域の赤色側の色度座
標を（ｘ_bm，ｙ_bm）と、圧縮後の第４領域の青色側の色
度座標を（ｘ_rm，ｙ_rm）とする。色度座標は、ｘ，ｙと
も同様の処理で圧縮処理が行えるので、以下は色度座標
ｘについてのみ説明を行なう。

【００４９】分割中心となる色彩の色度座標ｘ_mは、次
式で表される。

【００５０】ｘ_m＝（ｘ_R−ｘ_B）／２ また、合成色の色度座標ｘｏは、緑成分を省略して考え
ると、次式で表される。 ｘｏ＝Ｉ_R×ｘ_R＋Ｉ_B×ｘ_B この合成色の色度座標ｘｏが中間の色度座標ｘ_mより青
色側にあるときは、Ｉ_Rの信号強度をｍ倍する（ｍ＜
１）。

【００５１】また、合成色の色度座標ｘｏが中間の色度
座標ｘ_mより赤色側にあるときは、Ｉ_Bの信号強度を１／
ｎ倍する（ｎ＜１）。

【００５２】これにより、図４に示すように、第１色彩
領域を第３色彩領域に圧縮する圧縮比は、１：ｍとな
り、第２色彩領域を第４色彩領域に圧縮する圧縮比ｊ
は、１：ｎとなり圧縮処理が行なわれる。

【００５３】なお、本実施例では、圧縮の比率を第５色
彩領域と第６色彩領域で異なる比率に設定しているが、
この圧縮の比率を第５色彩領域と第６色彩領域で等しく
設定することも可能である。

【００５４】色信号形成部１５は、可視域の蛍光像のカ
ラー信号に、この圧縮処理により、紫外光の発光領域
を、第１色彩領域から第３色彩領域を除いた第５色彩領
域である赤みがかった紫色の色信号として、赤外光の発
光領域を第２色彩領域から第４色彩領域を除いた第６色
彩領域である赤紫色の色信号として、この３つの色信号
を合成し一つの色信号に変換する。

【００５５】信号合成部１０は、可視域の蛍光像の圧縮
されたカラー信号、紫外域の蛍光像を可視像と表示する
ための色信号、赤外域の蛍光像を可視像と表示するため
の色信号、形態画像信号の４者を合成する。

【００５６】従って、紫外光の発光領域及び赤外光の発
光領域共に、可視光の発光領域とを色彩により区別可能
に表示が行える。

【００５７】この圧縮の変形例として、上述の第２実施
例においてはダイクロイックミラーによって蛍光をＲ光
Ｇ光Ｂ光に分離して検出を行なっているが、偏角プリズ
ム又は回折格子及び凹面鏡を組み合わせた分光器で分光
し、その検出光の波長が分かる構成とした場合には、以
下の方法によって可視域の受光信号（Ｒ信号Ｇ信号Ｂ信
号）に対する圧縮処理が行える。

【００５８】図３のブロック図中、この変形例に合わせ
変更する部分を、図５に示す。

【００５９】試料３から生じた蛍光は、楕円ミラー４で
集光され、ダイクロイックミラー及び光電子増倍管５か
らなる受光部の代わりである分光器２０で受光する。

【００６０】分光器２０は、偏角プリズム又は回折格子
及び凹面鏡を組み合わせて構成される。

【００６１】分光器２０の出力は、受光した光の波長を
示す信号である。

【００６２】この分光器２０の出力は、波長圧縮を行な
う波長圧縮部２１に入力され、以下に詳細に示す波長圧
縮処理が行なわれる。

【００６３】ＲＧＢ信号形成部２２は、波長圧縮部２１
で、圧縮された波長に応じたＲＧＢ信号を形成し、色信
号形成部１５に送られ、その後は、図３に示すブロック
図の処理に従う。

【００６４】この実施例では、試料３から生じた可視域
の蛍光の波長範囲を360nm〜760nmとした場合、この可視
域の蛍光の波長範囲を400nm〜700nm に圧縮し、この圧
縮により余剰となった可視域の波長範囲360nm〜400nmを
用いて紫外域の蛍光像を表示させ、可視域の波長範囲70
0nm〜760nmを用いて赤外域の蛍光像を表示させる。

【００６５】すなわち、波長圧縮部２１は圧縮中心の波
長を550nm とし、波長360nmを波長400nmに、波長740nm
を波長700nmに圧縮する圧縮演算特性を有する。

【００６６】可視域の蛍光の波長範囲をａ1nm〜ｃ1nmと
し、この波長範囲の中心波長をｂnmとする。但し、ａ1n
m＜ｃ1nmとする。

【００６７】ここで、可視域の蛍光の波長範囲をａ1nm
〜ｃ1nmからこれよりも狭いａ2nm〜ｃ2nmの範囲に圧縮
する（但し、ａ1nm＜ａ2nm、ｃ2nm＜ｃ1nmである。）。

【００６８】そして、その圧縮によって余剰となった波
長域(a1nm-a2nm、c2nm-c1nm）にそれぞれ紫外域の蛍光
の表示波長範囲、赤外域の蛍光の表示波長範囲を割り当
てるものとする。

【００６９】この場合、波長X1nmの可視外域の蛍光は次
式で求められる圧縮波長Xnmの色彩として表示すること
となる。

【００７０】（１）圧縮範囲が短波長側と長波長側で異
なる場合 Xnm＜ｂnmのときは、 Xnm＝ｂnm−（ｂnm−X1nm）＊（ｂnm−ａ2 nm）／（ｂnm−ａ1nm）…(1) で求める。

【００７１】Xnm＞ｂnmのときは、 Xnm＝ｂnm＋（X1 nm−ｂnm）＊（ｃ2nm−ｂnm）／（ｃ1nm−ｂnm）…(2) で求める。

【００７２】なお、符号＊はかけ算を意味し、符号／は
割り算を意味する。

【００７３】一例として、可視光の波長範囲ａ1nm〜ｃ1
nmを波長360nm〜760nmとすると、中心の波長ｂnmは550n
mとなる。圧縮後の波長範囲ａ2nm〜ｃ2nmを波長400nm〜
700nmとする。この場合、例えば、可視域の波長450nm
（=X1nm）の蛍光は、上式(1)で求められ、Xnm＝471nmの
波長の色彩として表示される。

【００７４】紫外域又は赤外域である蛍光も、それぞれ
（１）式で求めることができる。

【００７５】紫外域である波長３２０ｎｍの蛍光は、Ｘ
ｎｍ＝３６８ｎｍの可視域の波長として、赤外域である
波長８００ｎｍの蛍光は、Ｘｎｍ＝７２９ｎｍの可視域
の波長として表示できる。

【００７６】また、この紫外域又は赤外域の蛍光の波長
を、十分に圧縮して可視域の波長に対応させることもで
きる。

【００７７】（２）圧縮範囲が短波長側と長波長側とで
同じ場合 波長X1 nmの可視外域の蛍光の圧縮波長Xnmは下記式によ
り求められる。

【００７８】 Xnm＝ｂnm−（ｂnm−X1nm)＊(ｃ2nm−ａ2nm)／（ｃ1nm−ａ1nm）…(3) 上述の例によれば、色信号形成部１５は、紫外域の蛍光
を、この波長圧縮処理により開いた範囲である（余剰と
なった）３６０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の色彩の信号と
して形成し、赤外域の蛍光を７００ｎｍ〜７６０ｎｍの
範囲の色彩の信号として形成する。

【００７９】信号合成部１０は、圧縮された色による可
視域の蛍光像、可視域の短波長側の色による紫外域の蛍
光像、可視域の長波長側の色による赤外域の蛍光像を示
すＲＧＢ信号と、形態画像信号とを合成する。従って、
紫外光の発光領域及び赤外光の発光領域共に、可視光の
発光領域とを色彩により区別可能に表示が行える。

【００８０】図６は波長の圧縮の一例を示すグラフで、
図６（ａ）は波長圧縮前の可視域の蛍光像の蛍光強度分
布、可視外域の蛍光像の蛍光強度分布を示し、図６
（ｂ）は、波長圧縮後の可視域の蛍光像の蛍光強度分
布、可視外域の蛍光像の蛍光強度分布を示し、この圧縮
により余剰となった可視域の波長範囲360nm〜400nmを用
いて紫外域の蛍光像がカラー表示され、可視域の波長範
囲700nm〜760nmを用いて赤外域の蛍光像がカラー表示さ
れる。

【００８１】

【第３実施例】図７は本発明の第３実施例を説明するた
めの構成図である。

【００８２】この実施例は、電子線による蛍光色が発生
しにくい色により試料の可視外域の蛍光の発生箇所を表
示するものである。電子線等による蛍光は一般に微弱で
あり、光電子像倍管ＰＭＴ１〜ＰＭＴ３に入射する蛍光
は更に微弱である。言い換えれば、蛍光像として寄与す
る信号量は少なく、カラー像に変換しても三原色が主体
で、中間色の蛍光色は得られにくいという傾向がある。
そこで、この実施例では、可視域の蛍光の色表示には
赤、青、緑の三原色又はその一次の混合色である紫、青
緑、黄色を用い、試料の紫外域、赤外域の蛍光発生箇所
には、可視域の蛍光色が得られにくい三原色の高次（二
次）の混合色（青紫、青味緑、黄緑、橙、赤紫等の10-1
2色）を用い、可視域の蛍光の発生箇所と可視外域の蛍
光の発生箇所とを区別可能に色表示させるものであり、
その他の構成は実施例１と大略同一であるので異なる同
一構成要素については、その詳細な説明を省略し、異な
る部分についてのみ説明する。ここで、三原色の一次混
合色とは、赤、青、緑のうちの２色を混合して形成され
る色をいい、三原色の２次混合色とは、赤、青、緑の３
色を混合して形成される色をいう。

【００８３】この実施例では、ダイクロイックミラーＤ
1aは波長460nm以下の光を反射し、ダイクロイックミラ
ーＤ2aは波長180nm-300nmの光を反射し、ダイクロイッ
クミラーＤ3aは波長360nm以下の光を反射し、ダイクロ
イックミラーＤ4aは波長570nm以下の光を反射する特性
を有し、極短波長の場合、反射によって光電子増倍管Ｐ
ＭＴに試料３から発生した蛍光をを導く構成とする。

【００８４】色信号形成部１５には光電子増倍管ＰＭＴ
１−ＰＭＴ３から出力された可視域の受光信号と光電子
増倍管ＰＭＴ６、ＰＭＴ７から出力された可視外域（バ
イオレット）の受光信号Ｖ１、Ｖ２が入力される。この
二種の紫外域の蛍光の発生箇所には、三原色の２次混合
色である青紫、青味緑、黄緑、橙、赤紫等の10-12色を
割り当てる。赤外光についても同様に二次以上の混合色
を割り当てることが可能である。

【００８５】この色彩の選択を図８に示す色度座標上で
説明する。

【００８６】試料３から発生する蛍光は基本的には線ス
ペクトルであるので、色度図上では周縁部に相当する。
そこで、可視外域の蛍光をこれと区別可能な色として表
示するには、この周縁部から離れて中央の白の領域に近
づけた色を使用すればよい。

【００８７】信号強度はアナログ的に積算されるので、
信号量が強く通常のＰＭＴが使える場合、一例として、
白、紫、青紫、青、青緑、緑、竹、黄、橙、赤、茶、焦
茶に分けると、12色の区別が得られる。また、虹の７色
を圧縮して紫外域から赤外域までに対応させてもよい
し、パ−ソナルコンピュ−タ−で表現できる色に紫外域
から赤外域までを一対一に対応させることも考えられ
る。

【００８８】ホトンカウンティング法でカソードルミネ
ッセンスＣＬのピクセルサイズを拡大するときは白でも
黒でも使える。この場合、例えば、黒、白、紫、青紫、
青、青緑、緑、竹、黄、橙、赤、茶、焦茶の13色が使用
でき、基本的にこれだけの色を準備すれば実用的に充分
である。

【００８９】

【応用例１】以上実施例では、可視域及び可視外域の蛍
光の分離にダイクロイックミラーを使用したが、ダイク
ロイックミラーの代わりに、例えば偏角プリズム（又は
回折格子）と凹面鏡とを組み合わせた分光器を用いて分
離する構成とすることもできる。例えば、紫外域の蛍光
を分光分析した場合、実施例２の色信号形成部１５は可
視外域の蛍光の波長を、以下のようにして表示する。

【００９０】例えば、試料３から発生した可視外域の蛍
光の波長範囲を、d1nm〜d2nmとし、可視域の蛍光を波長
圧縮した結果、余剰となった波長域d3nm〜d4nmの色を用
いて表示する場合、波長X1nmの蛍光（d1nm≦X1nm≦d2n
m）は、以下の式により求まる波長X2nmの蛍光の色とし
て表示する。

【００９１】 X2nm=d3nm+(X1nm−d1nm)＊(d4nm−d3nm）／(d2nm−d1nm）…(3) 従って、この場合、色信号形成部１５は、試料３から発
生した可視外域の蛍光を、可視域の蛍光を波長圧縮した
結果、波長域360nm〜400nmの色により紫外域の蛍光の発
生箇所を表示すると共に、波長域700nm〜760nmの色によ
り赤外域の蛍光の発生箇所を表示するための色信号を形
成する。例えば、波長域180nm-300nmの紫外域の蛍光
を、波長360nm〜400nm の色により表示する場合、波長2
50nmの紫外域の蛍光は、(3)式によりから、波長387nmの
色で表示される。

【００９２】

【応用例２】２次電子又は反射電子の無彩色の形態画像
を表示せず、カソードルミネセンスのみを表示する場
合、白・灰色等の無彩色を可視外域の蛍光の発生箇所の
表示に利用できる。

【００９３】

【実施例の効果】例えば、ステロイドホルモンの場合、
コレステロールは波長350nm、プレグネノロンは波長380
nm、コレステロールエステルは波長470nm、プロゲステ
ロンは波長420nmの蛍光を発生する。一方、高分子材料
の場合、ポリスチレンは波長325nm、ポリエステルは波
長450nmの蛍光を発生する。このような場合、紫外域の
蛍光がカットされていたり、紫外域の蛍光の像と可視域
の青色に相当する波長の蛍光の像とが一様に青色として
表示されていると、物質の区別ができない。特に、ステ
ロイドホルモンの場合、細胞内のミトコンドリアと脂肪
滴等の小器官とでは異なるホルモンが貯蔵されている可
能性がある。紫外域の蛍光発生箇所を可視域の蛍光発生
箇所と分離して表示できるので、細胞内の小器官から発
生した蛍光を識別でき、どのようなホルモンがどこに存
在するかが一目で認識できる。これにより細胞内のホル
モンの製造過程をカラー像として観察できる。

【００９４】ポリマーアロイの場合、発光スペクトルが
異なる場合、その混合状態を色の相違として可視化でき
るので、ポリマーアロイそれ自体の識別、ポリマーアロ
イの品質管理が容易となる。

【００９５】ＳｉＯ2 膜は電子デバイスの絶縁膜に多用
されている。プラズマＣＶＤで制作した酸化膜は波長30
0nmと波長450nmに線スペクトルがある。テストの結果、
波長300nmの蛍光を発するＳｉＯ2の絶縁膜としての性能
はよいが、波長450nmの蛍光を発するＳｉＯ２は絶縁膜
としての性能が良くないことが分かった。この実施例で
は、紫外域を識別して表示できるので、色の違いを観察
することにより電子デバイスの酸化膜の品質管理にも利
用できる。

【００９６】レジスト、高分子材料も紫外域で蛍光を発
生するものが多い。半導体、液晶の製造工程では、レジ
ストの残渣、微小なゴミの問題が製品の歩留まりに重要
な影響を与える。このゴミの問題を解決するためには、
ゴミの発生原因を探ることが必要であるが、この実施例
では、紫外域の蛍光発生箇所を識別して表示できるの
で、どの製造工程のどの装置のどの箇所からゴミが発生
しているかを知ることができ、分析工程を大幅に短縮で
きる。

【００９７】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の蛍光電子線装
置によれば、電子線を照射した照射箇所から発生した可
視域及び可視外域の蛍光の発生箇所を表示部の画面上に
識別可能に表示できる。

【００９８】本発明の請求項２に記載の蛍光電子線装置
によれば、電子線を照射した照射箇所から発生した可視
域及び可視外域の蛍光の発生箇所を、照射箇所から発生
した２次電子又は反射電子に基づく形態画像に重ねてか
つ識別可能に、表示部の画面上に表示できる。

【００９９】本発明の請求項３に記載の蛍光電子線装置
によれば、電子線を照射した照射箇所から発生した可視
外域の蛍光の発生箇所に所定の記号を表示することにし
たので、可視域の蛍光の発生箇所と可視外域の蛍光の発
生箇所とを区別して表示できる。

【０１００】本発明の請求項４、５に記載の蛍光電子線
装置によれば、可視域の蛍光の波長を圧縮し、圧縮によ
って余剰となった波長域に、可視外域の蛍光の表示波長
範囲、赤外域の蛍光の表示波長範囲を割り当てたので、
可視外域の蛍光の発生箇所と可視域の蛍光の発生箇所と
を識別可能に表示できる。

【０１０１】本発明の請求項７に記載の蛍光電子線装置
によれば、電子線を照射した照射箇所から発生した可視
域及び可視外域の蛍光が微弱であっても、ピクセルサイ
ズを拡大できるので、試料の蛍光発生箇所を明確に認識
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる電子顕微鏡の蛍光電子線装置
の第１実施例の構成図である。

【図２】 第１実施例の蛍光像の表示状態の説明図で、
（ａ）は試料から発生する蛍光の発生箇所を示し、
（ｂ）はその蛍光発生箇所に相当する蛍光像を示す。

【図３】 本発明に係わる電子顕微鏡の蛍光電子線装置
の第２実施例の構成図である。

【図４】 第２実施例を説明するための図であって、第
１実施例の一部の構成を変更して示した図である。

【図５】 第２実施例を説明するための図であって、色
彩範囲を示した図である。

【図６】 第２実施例を説明するための蛍光強度分布図
で、（ａ）は波長圧縮前の蛍光像の蛍光強度分布を示
し、（ｂ）は波長圧縮後の蛍光像の蛍光強度分布を示
す。

【図７】 本発明に係わる電子顕微鏡の蛍光電子線装置
の第３実施例の構成図である。

【図８】 第３実施例を説明するための色度座標図であ
る。

【符号の説明】 １…照射部 ３…試料 ７…受光部 ８…ピクセルサイズ変更部 １２…カラーモニター

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−127096（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−312027（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−325863（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−291843（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−73840（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−325864（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−307137（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−248217（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−158046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−46564（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/244 G01J 3/51 H01J 37/22 502

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子としての探針を走査させながら
   試料に照射する照射部と、前記試料の荷電粒子が照射さ
   れた箇所から発生する可視域の蛍光と可視外域の蛍光と
   を受光する受光部と、前記試料に対する前記探針の相対
   位置と前記受光部からの受光信号とに基づき、同一画面
   上において前記可視域の蛍光像の領域と前記可視外域の
   蛍光像の領域とを識別可能に表示する表示部とを有する
   ことを特徴とする電子顕微鏡の蛍光電子線装置。
2. 【請求項２】 荷電粒子としての探針を走査させながら
   試料に照射する照射部と、前記試料の荷電粒子が照射さ
   れた箇所から発生する可視域の蛍光と可視外域の蛍光と
   を受光する受光部と、前記試料の荷電粒子が照射された
   箇所から発生する２次電子、反射電子又は透過電子を検
   出する電子検出器と、前記試料に対する前記探針の相対
   位置と前記受光部からの受光信号と前記電子検出器から
   の検出信号とに基づき、前記可視域の蛍光像の領域と前
   記可視外域の蛍光像の領域とを同一画面上においてカラ
   ー像で識別可能表示すると共に２次電子像、反射電子像
   又は透過電子としての形態画像を無彩色で表示する表示
   部とを有することを特徴とする電子顕微鏡の蛍光電子線
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の電子顕微鏡の蛍光
   電子線装置において、 前記可視外域の受光信号が入力され、前記試料の前記可
   視外域の発光箇所に相当する蛍光像の箇所に所定の記号
   を表示する信号を形成するための記号変換部が設けら
   れ、前記表示部は可視外域の蛍光像の箇所に所定の記号
   を表示し、可視域の蛍光像の箇所と識別可能に表示する
   ことを特徴とする電子顕微鏡の蛍光電子線装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載の電子顕微
   鏡の蛍光電子線装置において、 前記可視域の受光信号が入力され、前記可視域の蛍光の
   波長を演算により圧縮し、圧縮された波長の信号を出力
   する圧縮部と、 前記試料の蛍光発生箇所のうち可視外域の蛍光発生箇所
   から発生した蛍光を、可視域内の色信号でかつ可視域の
   蛍光の圧縮波長域と重ならない領域の色信号に変換する
   色信号変換部とが設けられている電子顕微鏡の蛍光電子
   線装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は請求項２に記載の電子顕微
   鏡の蛍光電子線装置において、 前記可視域の受光信号が入力され、前記可視域の蛍光の
   色彩を演算により圧縮し圧縮された色彩の信号を出力す
   る圧縮部と、 前記試料の蛍光発生箇所のうち可視域外の蛍光の圧縮色
   彩域と重ならない色彩の色信号に変換する色信号変換部
   とが設けられている電子顕微鏡の蛍光電子線装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項５に記載の電子顕微
   鏡の蛍光電子線装置において、 前記試料の前記荷電粒子の照射箇所から発生した蛍光
   を、可視外域として紫外蛍光又は赤外蛍光と可視域の蛍
   光とに分解するダイクロイックミラーと、 該可視域の蛍光をＲ、Ｇ、Ｂ光に分解するダイクロイッ
   クミラーとが設けられ、前記受光部は、分離された紫外
   光又は赤外光及び分解されたＲＧＢの可視光をそれぞれ
   受光する光に応じた分光特性を有するフォトマルチプラ
   イヤーから構成されていることを特徴とする電子顕微鏡
   の蛍光電子線装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６に記載の電子顕
   微鏡の蛍光電子線装置において、前記受光部からの受光
   信号が入力されて蛍光像のピクセルサイズを変更するピ
   クセルサイズ変更部が設けられ、前記表示部は前記ピク
   セルサイズ変更部から出力された信号に基づき可視域の
   蛍光像と可視外域の蛍光像とを表示することを特徴とす
   る電子顕微鏡の蛍光電子線装置。