JP5738520B2 - Method and apparatus for correcting sensitivity unevenness of transmission electron microscope camera - Google Patents
Method and apparatus for correcting sensitivity unevenness of transmission electron microscope camera Download PDFInfo
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Description
本発明は透過型電子顕微鏡用カメラの感度ムラ補正方法及び装置に関し、更に詳しくは感度ムラ補正を観察条件に最適な設定で実行できるようにして、ピクセル毎の感度の違い（感度ムラ）を補正し、像質を向上した透過型電子顕微鏡用カメラの感度ムラ補正方法及び装置に関する。 The present invention relates to a sensitivity unevenness correction method and apparatus for a transmission electron microscope camera, and more specifically, correction of sensitivity unevenness (sensitivity unevenness) for each pixel by enabling sensitivity unevenness correction to be executed with an optimum setting for observation conditions. The present invention also relates to a sensitivity unevenness correcting method and apparatus for a transmission electron microscope camera with improved image quality.
透過型電子顕微鏡は、加速された電子線を試料に照射し、該試料を透過した電子線を倍率をあげて透過電子線像として観察することができるようにした電子顕微鏡である。図６は透過型電子顕微鏡の外観構成例を示す図である。図において、２１が透過型電子顕微鏡、２３は内部に収納されたコンピュータ、２４が透過電子像を撮影する透過型電子顕微鏡用カメラである。２３ａは該透過型電子顕微鏡用カメラ２４で撮影された画像をコンピュータ２３で画像処理し、表示できるようにしたコンピュータモニタ（ディスプレイ）である。５は、可視光に変換された透過電子像を観察することができる光学顕微鏡である。 A transmission electron microscope is an electron microscope that irradiates a sample with an accelerated electron beam and allows the electron beam transmitted through the sample to be observed as a transmission electron beam image with an increased magnification. FIG. 6 is a diagram showing an external configuration example of a transmission electron microscope. In the figure, 21 is a transmission electron microscope, 23 is a computer housed therein, and 24 is a transmission electron microscope camera for taking a transmission electron image. Reference numeral 23a denotes a computer monitor (display) that can display an image photographed by the transmission electron microscope camera 24 with the computer 23. Reference numeral 5 denotes an optical microscope capable of observing a transmission electron image converted into visible light.
図７は透過型電子顕微鏡の結像系の模式図である。図において、１１は試料である。試料１１を透過した電子線１２は、シンチレータ１３に入射して該シンチレータ１３で可視光に変換される。変換された可視光１４は、集光レンズ１５で集光された後、撮像素子１６に入射される。撮像素子１６で可視光を電荷に変換し、更にデジタル変換を経て画像データにされ、付属のコンピュータモニタ２３ａに表示される。或いは光学顕微鏡５で透過電子像を観察することができる。 FIG. 7 is a schematic diagram of an imaging system of a transmission electron microscope. In the figure, 11 is a sample. The electron beam 12 that has passed through the sample 11 enters the scintillator 13 and is converted into visible light by the scintillator 13. The converted visible light 14 is collected by the condenser lens 15 and then incident on the image sensor 16. The visible light is converted into electric charges by the image sensor 16 and further converted into image data through digital conversion, and displayed on the attached computer monitor 23a. Alternatively, a transmission electron image can be observed with the optical microscope 5.
次に、透過型電子顕微鏡用カメラにおける感度ムラ補正の原理について説明する。シンチレータの全面に、均一に広がった電子線を照射しても、最終的に得られる画像データは、全面均一な画像となることはない。図８はシンチレータ全面に均一な電子線を照射した時に得られる画像を示す図である。これは、シンチレータ１３の製造過程で不可避的に発生する蛍光体の塗布不均一性や、撮像素子１６において、光から電子に変換する効率がピクセル毎に異なること等が要因となって、電子線に対する感度がピクセル毎に異なるためである。 Next, the principle of sensitivity unevenness correction in the transmission electron microscope camera will be described. Even if the entire surface of the scintillator is irradiated with a uniformly spread electron beam, the finally obtained image data does not become a uniform image on the entire surface. FIG. 8 is a diagram showing an image obtained when a uniform electron beam is irradiated on the entire surface of the scintillator. This is due to factors such as the non-uniformity of phosphor coating that inevitably occurs in the manufacturing process of the scintillator 13 and the fact that the efficiency of converting light to electrons in the image sensor 16 varies from pixel to pixel. This is because the sensitivity to is different for each pixel.
ピクセル毎に異なる感度の違いを補正し、同一の電子線量に対して、全てのピクセルが同一の値となるようにするのが、感度ムラ補正である。図８の画像に対して感度ムラ補正を行なったものを図９に示す。画像の全面にわたり、均一な画像が得られている。 Sensitivity unevenness correction corrects differences in sensitivity that differ from pixel to pixel so that all pixels have the same value for the same electron dose. FIG. 9 shows an image obtained by performing sensitivity unevenness correction on the image shown in FIG. A uniform image is obtained over the entire surface of the image.
次に、感度ムラ補正の原理を定式的に説明する。
電子線の入射量に対して、出力値（画像データ）は、次式のように表現することができる。
Next, the principle of sensitivity unevenness correction will be described formally.
The output value (image data) can be expressed as follows with respect to the amount of incident electron beams.
Ｖ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）×Ｉ（ｘ，ｙ）＋Ｂ（ｘ，ｙ） （１）
ここで、
Ｖ（ｘ，ｙ）：出力値。ｘ，ｙはピクセルの位置を表す
Ａ（ｘ，ｙ）：ピクセル毎の感度
Ｉ（ｘ，ｙ）：ピクセル位置での入射電子量
Ｂ（ｘ，ｙ）：オフセット
Ａ（ｘ，ｙ）は、電子線をシンチレータ１３で受光し、撮像素子１６でデジタル化されて画像データとなる系全体を通して、総合としてのピクセル毎の感度となる。
V (x, y) = A (x, y) × I (x, y) + B (x, y) (1)
here,
V (x, y): output value. x, y represents the pixel position A (x, y): sensitivity for each pixel I (x, y): amount of incident electrons at the pixel position B (x, y): offset A (x, y) is The electron beam is received by the scintillator 13, and digitized by the image sensor 16, and the sensitivity for each pixel is obtained as a whole through the entire system that becomes image data.
Ｂ（ｘ，ｙ）は、電子線が入射していない時にも出力される値である（ダークカレントともいう）。電子線の量に依存せず、不要な成分であるため、取得されたデータから差し引くべき成分である。この値も、ピクセル毎に異なる値となるが、電子線が入射しない状態での取得した画像データが、この値として利用することができる。 B (x, y) is a value output even when no electron beam is incident (also referred to as a dark current). Since it is an unnecessary component regardless of the amount of electron beams, it is a component to be subtracted from the acquired data. This value is also different for each pixel, but acquired image data in a state where no electron beam is incident can be used as this value.
（１）式からオフセットを差し引くと、
Ｖｓｕｂ（ｘ，ｙ）＝Ｖ（ｘ，ｙ）−Ｂ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）×Ｉ（ｘ，ｙ）
（２）
となる。
Subtracting the offset from equation (1)
Vsub (x, y) = V (x, y) −B (x, y) = A (x, y) × I (x, y)
(2)
It becomes.
ここで、ピクセル位置によらずに均一に広がった電子線Ｉｏを入射すると、（１）式より、
Ｖｏ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）×Ｉｏ＋Ｂ（ｘ，ｙ）
となる。これにオフセットを差し引いて、
Ｖｏｓｕｂ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）×Ｉｏ （３）
となる。感度Ａ（ｘ，ｙ）が、ピクセル毎に異なる値を持つために、出力値は異なる値を持つ（図８のような画像）。しかしながら、ピクセル位置によらず均一に広がった電子線を照射しているので、出力値もピクセル位置によらず一様になるはずである。ここで、Ａ（ｘ，ｙ）に補正係数Ｃ（ｘ，ｙ）を掛けることで、一様な出力値Ｖｎが得られるとする。Ｖｎは次式で表される。
Here, when an electron beam Io that spreads uniformly regardless of the pixel position is incident, from the equation (1),
Vo (x, y) = A (x, y) × Io + B (x, y)
It becomes. Subtract the offset from this,
Vosub (x, y) = A (x, y) × Io (3)
It becomes. Since the sensitivity A (x, y) has a different value for each pixel, the output value has a different value (image as shown in FIG. 8). However, since the electron beam spread uniformly regardless of the pixel position, the output value should be uniform regardless of the pixel position. Here, it is assumed that a uniform output value Vn is obtained by multiplying A (x, y) by the correction coefficient C (x, y). Vn is expressed by the following equation.
Ｖｎ（ｘ，ｙ）＝Ｃ（ｘ，ｙ）×Ａ（ｘ，ｙ）×Ｉｏ
（３）式より、上式は以下のようになる。
Ｖｎ（ｘ，ｙ）＝Ｃ（ｘ，ｙ）×Ｖｏｓｕｂ（ｘ，ｙ）
となり、Ｃ（ｘ，ｙ）は、
Ｃ（ｘ，ｙ）＝Ｖｎ／Ｖｏｓｕｂ＝Ｖｎ／[Ｖｏ（ｘ，ｙ）−Ｂ（ｘ，ｙ）] （４）
と求められる。
Vn (x, y) = C (x, y) × A (x, y) × Io
From the equation (3), the above equation is as follows.
Vn (x, y) = C (x, y) × Vosub (x, y)
And C (x, y) is
C (x, y) = Vn / Vosub = Vn / [Vo (x, y) -B (x, y)] (4)
Is required.
Ａ（ｘ，ｙ）に補正係数Ｃ（ｘ，ｙ）を掛けることによって、感度ムラが補正されることから（１）式を書き直して、
Ｖｃ（ｘ，ｙ）
＝Ａ（ｘ，ｙ）×Ｉ（ｘ，ｙ）＋Ｂ（ｘ，ｙ）
＝Ｃ（ｘ，ｙ）×Ｖｓｕｂ（ｘ，ｙ）＋Ｂ（ｘ，ｙ）
＝Ｃ（ｘ，ｙ）×[Ｖ（ｘ，ｙ）−Ｂ（ｘ，ｙ）]＋Ｂ（ｘ，ｙ）
となる。
By multiplying A (x, y) by the correction coefficient C (x, y), the sensitivity unevenness is corrected. Therefore, the equation (1) is rewritten,
Vc (x, y)
= A (x, y) × I (x, y) + B (x, y)
= C (x, y) * Vsub (x, y) + B (x, y)
= C (x, y) * [V (x, y) -B (x, y)] + B (x, y)
It becomes.
最終的に得る画像データは、オフセットを差し引いたものであることから、
Ｖｃｓｕｂ（ｘ，ｙ）＝Ｖｃ（ｘ，ｙ）−Ｂ（ｘ，ｙ）
＝Ｃ（ｘ，ｙ）×[Ｖ（ｘ，ｙ）−Ｂ（ｘ，ｙ）] （５）
となる（図９のような画像）。
Since the final image data is obtained by subtracting the offset,
Vcsub (x, y) = Vc (x, y) −B (x, y)
= C (x, y) * [V (x, y) -B (x, y)] (5)
(Image as shown in FIG. 9).
実際の処理では、
１）事前に、ピクセル位置によらず均一に広がった電子線を撮影して、（４）式より補正係数Ｃ（ｘ，ｙ）を求める。
２）観察画像に対して、（５）式の計算を施すことにより、感度ムラを補正する。
ようにしている。
In actual processing,
1) An electron beam that spreads uniformly regardless of the pixel position is photographed in advance, and a correction coefficient C (x, y) is obtained from equation (4).
2) The sensitivity unevenness is corrected by calculating the expression (5) on the observed image.
I am doing so.
従来の技術では、補正係数を求めるための処理が行われる。この処理は、カメラに電子線を当てないようにして、オフセット分の画像データを取得した後、シンチレータ全面に均一な電子線を照射した状態で画像データを取得する。取得された画像データより、補正係数を算出する。一連のデータ取得にかかる時間は、およそ５分である。 In the conventional technique, a process for obtaining a correction coefficient is performed. In this process, the image data is acquired in a state where a uniform electron beam is irradiated on the entire surface of the scintillator after acquiring the image data for the offset so that the camera is not irradiated with the electron beam. A correction coefficient is calculated from the acquired image data. The time required for acquiring a series of data is approximately 5 minutes.
この時、求められた補正係数をファイルなどの形で保存することができ、複数保存しておくことで、必要に応じて使用する補正係数を切り替えられる。
従来のこの種の装置としては、電子線エネルギーを蓄積する２次元センサを用意し、試料を透過させない電子線を前記２次元センサに真空状態で蓄積記録し、この２次元センサに光照射或いは加熱を行なって蓄積されたエネルギーを光として放出させ、この放出光を光電的に検出検出して参照画像信号を得ると共に、この参照画像信号と前記画像信号の対応する画素の信号間で演算を行なって信号を得、この信号によって前記試料の電子顕微鏡像を再生する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
At this time, the obtained correction coefficients can be stored in the form of a file or the like. By storing a plurality of correction coefficients, the correction coefficients to be used can be switched as necessary.
As a conventional device of this type, a two-dimensional sensor that accumulates electron beam energy is prepared, and an electron beam that does not transmit the sample is accumulated and recorded in the two-dimensional sensor in a vacuum state, and this two-dimensional sensor is irradiated with light or heated. The stored energy is emitted as light, and the emitted light is photoelectrically detected and detected to obtain a reference image signal, and an operation is performed between the reference image signal and the signal of the corresponding pixel of the image signal. There is known a technique for obtaining a signal and reproducing an electron microscope image of the sample by this signal (see, for example, Patent Document 1).
また、記録媒体として超高感度の蓄積性蛍光体シートを用いた電子顕微鏡において、蓄積性蛍光体シートに電子線を照射させない手段と、蓄積性蛍光体シートに撮影された画像を読み出す読み出し手段と、読み出した画像データを処理する演算手段とを備え、電子線像と電子線を照射しない時の像の各画像データを引き算することにより、センタースポットを除去するようにしたセンタースポット除去手段を備えた電子顕微鏡が知られている（例えば特許文献２参照）。 Further, in an electron microscope using an ultrasensitive storage phosphor sheet as a recording medium, means for not irradiating the storage phosphor sheet with an electron beam, and readout means for reading an image photographed on the storage phosphor sheet And an arithmetic means for processing the read image data, and a center spot removing means for removing the center spot by subtracting each image data of the electron beam image and the image when the electron beam is not irradiated. An electron microscope is known (for example, see Patent Document 2).
また、電子銃と、照射電子光学系と、結像電子光学系と、試料透過後の電子線をエネルギー分光するエネルギーフィルタと、エネルギー分光された電子線のうち特定のエネルギーを有する電子線のみを選択する手段と、エネルギー選択された電子線による像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像されたエネルギー選択像を記憶するための複数枚のフレームメモリと、前記フレームメモリを周期的に選択して選択されたフレームメモリに前記撮影手段によって撮像された画像を記憶させるフレームメモリ選択手段と、前記フレームメモリ選択手段によるフレームメモリの選択と同期して電子線の加速電圧を変更する手段と、前記フレームメモリのうちの少なくとも２枚に記憶された画像をその画素毎に比較演算し、画像信号として出力する手段を備えたことを特徴とする透過型電子顕微鏡が知られている（例えば特許文献３参照）。 In addition, an electron gun, an irradiation electron optical system, an imaging electron optical system, an energy filter for performing energy spectroscopy on the electron beam after passing through the sample, and only an electron beam having a specific energy among the electron beams subjected to energy spectroscopy. Means for selecting; imaging means for capturing an image of an energy-selected electron beam; a plurality of frame memories for storing energy-selected images captured by the imaging means; and periodically selecting the frame memory Frame memory selection means for storing the image captured by the imaging means in the selected frame memory, means for changing the acceleration voltage of the electron beam in synchronization with selection of the frame memory by the frame memory selection means, The image stored in at least two of the frame memories is compared for each pixel and used as an image signal. Transmission electron microscope, characterized in that it comprises means for force is known (for example, see Patent Document 3).
透過電子顕微鏡の観察条件により、ピクセルごとの感度の特性が変化する。以下に、透過型電子顕微鏡の観察条件である、加速電圧を変化させた時に、感度ムラが変化する様子を示す。各図は、シンチレータの全面に、均一に広がった電子線を照射した時の画像である。感度ムラの変化を示すため、感度ムラ補正は施していない。 Depending on the observation conditions of the transmission electron microscope, the sensitivity characteristics of each pixel change. The following shows how the sensitivity unevenness changes when the acceleration voltage, which is the observation condition of the transmission electron microscope, is changed. Each figure is an image when the entire surface of the scintillator is irradiated with a uniformly spread electron beam. In order to indicate a change in sensitivity unevenness, sensitivity unevenness correction is not performed.
図１０は加速電圧１２０ｋＶの時を、図１１は加速電圧１００ｋＶの時の様子を、図１２は加速電圧８０ｋＶの時をそれぞれ示している。何れもスポットサイズ３、ビーム電流密度が６０ｐＡ／ｃｍ2である。 FIG. 10 shows an acceleration voltage of 120 kV, FIG. 11 shows an acceleration voltage of 100 kV, and FIG. 12 shows an acceleration voltage of 80 kV. In either case, the spot size is 3 and the beam current density is 60 pA / cm 2 .
加速電圧を変化させることにより、シンチレータの全面に、均一に広がった電子線を照射した時に取得できる画像に変化があることが見てとれる。このことから、ピクセル毎の感度の違い（感度ムラ）が、透過電子顕微鏡の観察条件である、加速電圧に依存していることが分かる。 It can be seen that by changing the acceleration voltage, there is a change in the image that can be obtained when the uniformly spread electron beam is irradiated on the entire surface of the scintillator. From this, it can be seen that the difference in sensitivity (sensitivity unevenness) for each pixel depends on the acceleration voltage, which is the observation condition of the transmission electron microscope.
従来技術では、透過型電子顕微鏡の観察条件を変更する度に、感度ムラ補正の補正係数を取得する手順を行わなければならない。この補正係数を取得する手順については、前述した（（１）式〜（５）式参照）。この手順は時間を要する（５分以上）ため、顕微鏡の操作性を大きく悪化させる。 In the prior art, every time the observation condition of the transmission electron microscope is changed, a procedure for acquiring a correction coefficient for correcting sensitivity unevenness has to be performed. The procedure for obtaining this correction coefficient has been described above (see equations (1) to (5)). Since this procedure takes time (5 minutes or more), the operability of the microscope is greatly deteriorated.
補正係数をファイルなどの形で保存し、観察条件毎に複数保存しておくことで、必要に応じて使用する補正係数を切り替え、この手順にかかる時間を減らすことができる。しかしながら、透過型電子顕微鏡の観察条件を変更する度に、感度ムラ補正の補正係数を変更しなければならないが、これを忘れてしまうと、間違った補正係数のまま、観察データを取得することになり、最悪の場合、そのデータは使い物にならず、改めて補正係数を取得しなければならず、多大な労力を要する。 By saving the correction coefficient in the form of a file or the like and storing a plurality of correction coefficients for each observation condition, the correction coefficient to be used can be switched as necessary, and the time required for this procedure can be reduced. However, every time the observation conditions of the transmission electron microscope are changed, the correction coefficient for correcting the sensitivity unevenness has to be changed.If this is forgotten, the observation data is acquired with the wrong correction coefficient. In the worst case, the data is not usable, and a correction coefficient must be obtained again, which requires a lot of labor.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、透過型電子顕微鏡の観察条件を変更する度に、その観察条件に最適な感度ムラ補正の補正係数の設定を自動的に行なうことができる透過型電子顕微鏡用カメラの感度ムラ補正方法及び装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems, and each time the observation conditions of the transmission electron microscope are changed, the correction coefficient for correcting sensitivity unevenness optimal for the observation conditions is automatically set. It is an object of the present invention to provide a sensitivity unevenness correcting method and apparatus for a transmission electron microscope camera.
上記の問題を解決するために、本発明は以下に示すように構成される。
（１）請求項１記載の発明は、透過型電子顕微鏡に用いられる透過型電子顕微鏡用カメラの感度ムラ補正方法において、透過型電子顕微鏡の加速電圧に合わせてピクセル毎の感度ムラ補正係数をコンピュータの記憶装置に記憶させておき、観察画像を得るに際し、ある加速電圧において前記透過型電子顕微鏡用カメラで撮影されたピクセル毎の画像データに、その加速電圧に合致する前記記憶装置に記憶された感度ムラ補正係数を乗算することにより、ピクセル毎の感度ムラを補正した画像データを得るようにしたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
(1) The invention according to claim 1 is a method for correcting sensitivity unevenness of a camera for a transmission electron microscope used in a transmission electron microscope, and calculates a sensitivity unevenness correction coefficient for each pixel in accordance with the acceleration voltage of the transmission electron microscope. When the observation image is obtained, the image data for each pixel photographed by the transmission electron microscope camera at a certain acceleration voltage is stored in the storage device that matches the acceleration voltage . By multiplying the sensitivity unevenness correction coefficient, image data in which the sensitivity unevenness for each pixel is corrected is obtained.
（２）請求項２記載の発明は、透過型電子顕微鏡において、試料を透過した透過電子線を入射して透過電子線像を撮影する透過型電子顕微鏡用カメラと、感度ムラ補正を行なう他、各種の制御を行なうコンピュータと、透過型電子顕微鏡の加速電圧に合わせてピクセル毎の感度ムラ補正係数を記憶するコンピュータと接続された記憶装置と、観察画像を得るに際し、ある加速電圧において前記透過型電子顕微鏡用カメラで撮影されたピクセル毎の画像データに、その加速電圧に合致する前記記憶装置に記憶された感度ムラ補正係数を乗算するコンピュータ内演算手段と、該演算手段により乗算された画像データを表示する表示手段と、を具備し、前記コンピュータは、前記演算手段によりピクセル毎の感度ムラを補正した画像を前記表示手段に表示させるように構成したことを特徴とする。
( 2 ) The invention according to claim 2 is a transmission electron microscope, in which a transmission electron beam that has been transmitted through a sample is incident to take a transmission electron beam image and a sensitivity unevenness correction is performed. A computer for performing various controls, a storage device connected to a computer for storing a sensitivity unevenness correction coefficient for each pixel in accordance with the acceleration voltage of the transmission electron microscope, and the transmission type at a certain acceleration voltage when obtaining an observation image In-computer computing means for multiplying the image data for each pixel photographed by the electron microscope camera by the sensitivity unevenness correction coefficient stored in the storage device that matches the acceleration voltage, and the image data multiplied by the computing means Display means for displaying the image, and the computer displays an image obtained by correcting the sensitivity unevenness for each pixel by the calculation means. Characterized by being configured so as to display on.
（３）請求項３記載の発明は、前記透過型電子顕微鏡用カメラは、電子線を可視光に変換するシンチレータと、該シンチレータで発生した光を導く光学系と、該光学系からの光を受けて、電気信号に変換する光検出素子と、該光検出素子で検出した電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とから構成されることを特徴とする。
( 3 ) In the invention according to claim 3 , the camera for a transmission electron microscope includes a scintillator that converts an electron beam into visible light, an optical system that guides light generated by the scintillator, and light from the optical system. It is characterized by comprising a photodetection element that receives and converts it into an electrical signal, and an A / D converter that converts the electrical signal detected by the photodetection element into a digital signal.
（４）請求項４記載の発明は、前記光検出素子として、ＣＣＤ又はＣＭＯＳを用いることを特徴とする。
( 4 ) The invention described in claim 4 is characterized in that a CCD or a CMOS is used as the photodetecting element.
（１）請求項１記載の発明によれば、透過型電子顕微鏡の加速電圧に合わせてピクセル毎の感度ムラ補正係数をコンピュータの記憶装置に記憶させておき、観察画像を得るに際し、ある加速電圧において前記透過型電子顕微鏡用カメラで撮影されたピクセル毎の画像データに、その加速電圧に合致する前記記憶装置に記憶された感度ムラ補正係数を乗算することにより、ピクセル毎の感度ムラを自動的に補正した画像データを得ることができる。
(1) According to the first aspect of the present invention, the sensitivity non-uniformity correction coefficient for each pixel is stored in the storage device of the computer in accordance with the acceleration voltage of the transmission electron microscope, and when an observation image is obtained, the acceleration voltage is In this case, the pixel-to-pixel image data captured by the transmission electron microscope camera is multiplied by the pixel-to-pixel sensitivity correction coefficient stored in the storage device that matches the acceleration voltage, thereby automatically correcting the pixel-to-pixel sensitivity unevenness. It is possible to obtain corrected image data.
（２）請求項２記載の発明によれば、透過型電子顕微鏡の加速電圧に合わせてピクセル毎の感度ムラ補正係数をコンピュータの記憶装置に記憶させておき、観察画像を得るに際し、ある加速電圧において前記透過型電子顕微鏡用カメラで撮影されたピクセル毎の画像データに、その加速電圧に合致する前記記憶装置に記憶された感度ムラ補正係数を乗算することにより、ピクセル毎の感度ムラを自動的に補正した画像データを得ることができる。
( 2 ) According to the invention described in claim 2 , the sensitivity nonuniformity correction coefficient for each pixel is stored in the storage device of the computer in accordance with the acceleration voltage of the transmission electron microscope, and when obtaining the observation image, the acceleration voltage is given. In this case, the pixel-to-pixel image data captured by the transmission electron microscope camera is multiplied by the pixel-to-pixel sensitivity correction coefficient stored in the storage device that matches the acceleration voltage, thereby automatically correcting the pixel-to-pixel sensitivity unevenness. It is possible to obtain corrected image data.
（３）請求項３記載の発明によれば、電子線を可視光に変換するシンチレータと、該シンチレータで発生した光を導く光学系と、該光学系からの光を受けて、電気信号に変換する光検出素子と、該光検出素子で検出した電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とから構成される透過型電子顕微鏡用カメラを用いることができる。
( 3 ) According to the invention described in claim 3, a scintillator that converts an electron beam into visible light, an optical system that guides light generated by the scintillator, and receives light from the optical system and converts it into an electrical signal. It is possible to use a transmission electron microscope camera that includes a photodetecting element that converts the signal and an A / D converter that converts an electric signal detected by the photodetecting element into a digital signal.
（４）請求項４記載の発明によれば、光検出素子としてＣＣＤ又はＣＭＯＳを用いることができる。
( 4 ) According to invention of Claim 4 , CCD or CMOS can be used as a photon detection element.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明を実施するシステム構成例を示す図である。図において、２１は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、２３はコンピュータ、２３ａは取得した画像を表示するモニタ、２２は透過型電子顕微鏡２１とコンピュータ２３間を接続する通信用ケーブル、２４は透過型電子顕微鏡用カメラ、２５はコンピュータ２３から透過型電子顕微鏡用カメラ２４を制御するためのカメラ制御信号ケーブル、２６は透過型電子顕微鏡用カメラ２４が取得した画像データをコンピュータ２３へ転送するケーブル、２７はコンピュータ２３に接続された外部記憶装置で、透過型電子顕微鏡２１の観察条件と透過型電子顕微鏡用カメラの感度補正係数を保存する外部記憶装置である。モニタ２３ａとしては、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）が好適に用いられる。２８はコンピュータ２３にコマンドや透過型電子顕微鏡の観察条件を入力する操作部である。該操作部２８としては、例えばキーボードやマウスが用いられる。コンピュータ２３としては、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）が用いられ、外部記憶装置２７としては、例えばハードディスク装置（ＨＤＤ）が用いられる。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration example for carrying out the present invention. In the figure, 21 is a transmission electron microscope (TEM), 23 is a computer, 23a is a monitor for displaying an acquired image, 22 is a communication cable for connecting the transmission electron microscope 21 and the computer 23, and 24 is a transmission electron. A microscope camera, 25 is a camera control signal cable for controlling the transmission electron microscope camera 24 from the computer 23, 26 is a cable for transferring image data acquired by the transmission electron microscope camera 24 to the computer 23, and 27 is An external storage device connected to the computer 23 is an external storage device that stores the observation conditions of the transmission electron microscope 21 and the sensitivity correction coefficient of the transmission electron microscope camera. For example, an LCD (liquid crystal display) is preferably used as the monitor 23a. Reference numeral 28 denotes an operation unit for inputting commands and observation conditions of the transmission electron microscope to the computer 23. For example, a keyboard or a mouse is used as the operation unit 28. As the computer 23, for example, a personal computer (PC) is used, and as the external storage device 27, for example, a hard disk device (HDD) is used. The operation of the apparatus configured as described above will be described as follows.
コンピュータ２３は、透過型電子顕微鏡２１との通信用ケーブル２２を介して、透過型電子顕微鏡２１の観察条件の設定を行ない、また情報を取得する。コンピュータ２３は画像データ転送ケーブル２６を介して、透過型電子顕微鏡用カメラ２４から取得した画像データを受け取る。コンピュータ２３は、取得した画像データを自身に接続されているモニタ２３ａに表示、出力する。コンピュータ２３は、透過型電子顕微鏡２１との通信用ケーブル２２を介して透過型電子顕微鏡２１の観察条件の情報を取得して、その時の観察条件に合致する補正係数データを外部記憶装置２７より読み込み、感度ムラ補正に利用する。 The computer 23 sets the observation conditions of the transmission electron microscope 21 via the communication cable 22 with the transmission electron microscope 21 and acquires information. The computer 23 receives the image data acquired from the transmission electron microscope camera 24 via the image data transfer cable 26. The computer 23 displays and outputs the acquired image data on the monitor 23a connected to itself. The computer 23 acquires information on the observation conditions of the transmission electron microscope 21 via the communication cable 22 with the transmission electron microscope 21, and reads correction coefficient data matching the observation conditions at that time from the external storage device 27. This is used for correcting sensitivity unevenness.
図２は感度ムラ補正データの構成例を示す図である。図に示す例は加速電圧１００ｋＶの時の感度ムラ補正データの例を示す。ａ１１〜ａｍｎは、ピクセル毎の感度ムラ補正データを示している。つまり、透過型電子顕微鏡用カメラ２４の出力である各ピクセル毎の画像データにピクセル毎の感度ムラ補正データａｉｊ（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）を乗算することにより、各ピクセル毎の感度ムラが補正された画像データを得ることができる。図に示す例は、加速電圧１００ｋＶの場合であるが、実際には加速電圧８０ｋＶ，加速電圧１２０ｋＶというように加速電圧の種類に応じて、図２に示すような感度ムラ補正データが外部記憶装置２７に記憶されている。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of sensitivity unevenness correction data. The example shown in the figure shows an example of sensitivity unevenness correction data when the acceleration voltage is 100 kV. a11 to amn indicate sensitivity unevenness correction data for each pixel. That is, by multiplying the image data for each pixel which is the output of the transmission electron microscope camera 24 by the sensitivity unevenness correction data aij (i = 1 to m, j = 1 to n) for each pixel, Image data in which the sensitivity unevenness is corrected can be obtained. The example shown in the figure is an acceleration voltage of 100 kV, but in actuality, the sensitivity unevenness correction data as shown in FIG. 27.
図３は本発明の動作の一例を示すフローチャートである。このフローチャートを用いて本発明の動作を説明する。システムとしては、図１に示すものを用いる。装置が駆動されると、コンピュータ２３は装置の初期化を行なう（Ｓ１）。次に、オペレータが操作部２８から透過型電子顕微鏡の観察条件を入力する。観察条件とは、加速電圧，電子線発生機構の設定（フィラメント電流，バイアス設定），試料に電子線を照射する光学系の条件（スポットサイズ，α（照射レンズ系の照射角度），ブライトネス，若しくは各レンズ（スポットサイズ設定用レンズ，ブライトネス設定用レンズ，α設定用レンズ）に流す電流の設定値，絞り径），拡大像を結像する光学系の条件（倍率，フォーカス，若しくは各レンズ（対物レンズ，中間レンズ，投影レンズ）に流す電流の設定値，対物絞り径，制限視野絞り径）等である。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the present invention. The operation of the present invention will be described using this flowchart. The system shown in FIG. 1 is used. When the apparatus is driven, the computer 23 initializes the apparatus (S1). Next, the operator inputs observation conditions of the transmission electron microscope from the operation unit 28. Observation conditions include acceleration voltage, setting of electron beam generation mechanism (filament current, bias setting), conditions of optical system for irradiating a sample with an electron beam (spot size, α (irradiation angle of irradiation lens system), brightness, or Current settings (aperture diameter) applied to each lens (spot size setting lens, brightness setting lens, α setting lens), optical system conditions (magnification, focus, or each lens (objective) Lens, intermediate lens, projection lens), current setting value, objective aperture diameter, limited field stop diameter), and the like.
次に、コンピュータ２３は外部記憶装置２７をサーチし、観察条件に合致する感度ムラ補正係数データがあるかどうかチェックする（Ｓ３）。感度ムラ補正係数データは、前述した（４）式である、
Ｃ（ｘ，ｙ）＝Ｖｎ／Ｖｏｓｕｂ＝Ｖｎ／[Ｖｏ（ｘ，ｙ）−Ｂ（ｘ，ｙ）] （４）
を用いて求め、観察条件毎にまた各ピクセル毎に求まったデータを外部記憶装置２７に記憶しておくものである。
Next, the computer 23 searches the external storage device 27 and checks whether there is sensitivity unevenness correction coefficient data that matches the observation conditions (S3). Sensitivity unevenness correction coefficient data is the aforementioned equation (4).
C (x, y) = Vn / Vosub = Vn / [Vo (x, y) -B (x, y)] (4)
The data obtained for each observation condition and for each pixel is stored in the external storage device 27.
感度ムラ補正係数データがある場合、コンピュータ２３は外部記憶装置２７をサーチして観察条件に合致する感度ムラ補正係数データを読み込む（Ｓ４）。読み込まれた感度ムラ補正データ（図２参照）はコンピュータ２３内部のメモリ（主記憶メモリ）に記憶される。次に、コンピュータ２３は透過型電子顕微鏡用カメラ２４の感度ムラ補正処理に設定する（Ｓ５）。 If there is sensitivity unevenness correction coefficient data, the computer 23 searches the external storage device 27 and reads sensitivity unevenness correction coefficient data that matches the observation conditions (S4). The read sensitivity unevenness correction data (see FIG. 2) is stored in a memory (main memory) inside the computer 23. Next, the computer 23 sets the sensitivity unevenness correction processing of the transmission electron microscope camera 24 (S5).
次に、コンピュータ２３は、透過型電子顕微鏡用カメラ２４の感度ムラ補正処理を実行し、画像データを出力する（Ｓ６）。具体的には、透過型電子顕微鏡用カメラの出力に、図２に示すような感度ムラ補正データを乗算することにより、感度ムラ補正処理を実行する。次にコンピュータ２３は、観察条件を変更するかどうかチェックする（Ｓ７）。観察条件を変更しない場合には、装置停止命令があるかどうかチェックする（Ｓ８）。 Next, the computer 23 executes sensitivity unevenness correction processing of the transmission electron microscope camera 24 and outputs image data (S6). Specifically, sensitivity unevenness correction processing is executed by multiplying the output of the transmission electron microscope camera by sensitivity unevenness correction data as shown in FIG. Next, the computer 23 checks whether or not to change the observation condition (S7). If the observation conditions are not changed, it is checked whether there is an apparatus stop command (S8).
装置停止命令がない場合には、コンピュータ２３はステップＳ６に戻り、次のピクセルの感度ムラ補正処理を実行する。このようにして、ステップＳ６の処理を繰返し、全てのピクセルについての感度ムラ補正処理を行なう。全てのピクセルについての感度ムラ補正処理が終了したら、コンピュータ２３は装置停止命令があるので、装置を停止する。この時、感度ムラ補正処理を実行された画像データは、コンピュータ２３によりモニタ２３ａに表示される。なお、観察条件が変更されたら、ステップＳ２に戻り、オペレータは操作部２８から新たな観察条件の設定を行なう。 If there is no device stop command, the computer 23 returns to step S6 and executes the sensitivity non-uniformity correction processing for the next pixel. In this way, the processing in step S6 is repeated, and sensitivity unevenness correction processing is performed for all pixels. When the sensitivity unevenness correction processing for all pixels is completed, the computer 23 stops the apparatus because there is an apparatus stop command. At this time, the image data that has been subjected to the sensitivity unevenness correction process is displayed on the monitor 23 a by the computer 23. If the observation condition is changed, the process returns to step S2, and the operator sets a new observation condition from the operation unit 28.
以上の処理は、外部記憶装置２７に観察条件の感度ムラ補正データが記憶されている場合の動作である。ステップＳ３において感度ムラ補正データがない場合には、感度ムラ補正データを作成する処理に移行する。先ず、補正係数データ取得処理を実行するかどうかチェックする（Ｓ９）。補正係数データ取得処理を実行しない場合には、ステップＳ６に進む。即ち、この場合にはそれまで使用されていた感度ムラ補正係数データをそのまま用いる。 The above processing is the operation in the case where the sensitivity unevenness correction data of the observation conditions is stored in the external storage device 27. If there is no sensitivity unevenness correction data in step S3, the process proceeds to processing for creating sensitivity unevenness correction data. First, it is checked whether or not correction coefficient data acquisition processing is executed (S9). If the correction coefficient data acquisition process is not executed, the process proceeds to step S6. That is, in this case, the sensitivity unevenness correction coefficient data used so far is used as it is.
ステップＳ９で、補正データ取得処理を実行する場合には、コンピュータ２３は前述した補正係数データ取得処理を実行する（Ｓ１０）。そして、得られた感度ムラ補正係数を透過型電子顕微鏡の観察条件と関連付けて外部記憶装置２７に保存し（Ｓ１１）、ステップＳ４に進む。この結果、観察条件が変更された時の感度ムラ補正データに基づいて画像出力処理を行なうことになる。 When executing the correction data acquisition process in step S9, the computer 23 executes the above-described correction coefficient data acquisition process (S10). Then, the obtained sensitivity unevenness correction coefficient is stored in the external storage device 27 in association with the observation conditions of the transmission electron microscope (S11), and the process proceeds to step S4. As a result, the image output process is performed based on the sensitivity unevenness correction data when the observation condition is changed.
なお、感度ムラ補正係数データを取得する処理を実行しない場合、その時使用している感度ムラ補正係数データをそのまま用いて画像処理処理を実行するが、使用している感度ムラ補正係数データが無い場合には、感度ムラ補正処理を実行せず、補正されないままの生画像データを出力する。 If you do not execute the process to obtain the sensitivity unevenness correction coefficient data, perform the image processing process using the sensitivity unevenness correction coefficient data used at that time as is, but if there is no sensitivity unevenness correction coefficient data in use. Does not execute the uneven sensitivity correction process and outputs raw image data that is not corrected.
図４は感度ムラ補正なしの時の画像を示す図、図５は本発明の感度ムラ補正を行なった時の画像を示す図である。双方の画像を比較すると、感度ムラ補正なしの場合、画像中に画像ムラが発生している。これに比較して、感度ムラ補正を行なった場合には、画像中に画像ムラは発生していないことが分かる。 FIG. 4 is a view showing an image without sensitivity unevenness correction, and FIG. 5 is a view showing an image when sensitivity unevenness correction of the present invention is performed. When both images are compared, in the case of no sensitivity unevenness correction, image unevenness occurs in the image. Compared to this, it is understood that no image unevenness occurs in the image when the sensitivity unevenness correction is performed.
上述の実施例では、観察条件として加速電圧を用いた場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、電子線発生器の設定、試料に電子線を照射する光学系の条件、拡大像を結像する光学系の条件を用いることができる。 In the above-described embodiment, the case where the acceleration voltage is used as the observation condition is taken as an example, but the present invention is not limited to this, and the setting of the electron beam generator and the condition of the optical system for irradiating the sample with the electron beam The conditions of the optical system for forming an enlarged image can be used.
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、透過型電子顕微鏡の観察条件に合わせてピクセル毎の感度ムラ補正係数をコンピュータの記憶装置に記憶させておき、観察画像を得るに際し、前記透過型電子顕微鏡用カメラで撮影されたピクセル毎の画像データに、前記記憶装置に記憶された感度ムラ補正係数を乗算することにより、ピクセル毎の感度ムラを自動的に補正した画像データを得ることができる。 As described above in detail, according to the present invention, the sensitivity unevenness correction coefficient for each pixel is stored in the storage device of the computer in accordance with the observation conditions of the transmission electron microscope, and when the observation image is obtained, Multiplying the image data for each pixel captured by the transmission electron microscope camera by the sensitivity unevenness correction coefficient stored in the storage device to obtain image data in which the sensitivity unevenness for each pixel is automatically corrected. Can do.
また、電子線を可視光に変換するシンチレータと、該シンチレータで発生した光を導く光学系と、該光学系からの光を受けて、電気信号に変換する光検出素子と、該光検出素子で検出した電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とから構成される透過型電子顕微鏡用カメラを用いることができる。 A scintillator that converts an electron beam into visible light; an optical system that guides the light generated by the scintillator; a light detection element that receives light from the optical system and converts the light into an electrical signal; and A transmission electron microscope camera configured with an A / D converter that converts a detected electrical signal into a digital signal can be used.
また、光検出素子としてＣＣＤ又はＣＭＯＳを用いることができる。更に、透過型電子顕微鏡の観察条件として、加速電圧の他、電子線発生器の設定、試料に電子線を照射する光学系の条件、拡大像を結像する光学系の条件を用いることができる。 Further, a CCD or a CMOS can be used as the light detection element. Furthermore, as an observation condition of the transmission electron microscope, in addition to the acceleration voltage, the setting of the electron beam generator, the condition of the optical system that irradiates the sample with the electron beam, and the condition of the optical system that forms an enlarged image can be used. .
以上、説明したように、本発明によれば、透過型電子顕微鏡の観察条件を変更する度に、その観察条件に最適な感度ムラ補正の補正係数の設定を、自動的にシステムが行なうことにより、感度ムラ補正の補正係数の再取得や、手動での設定といったオペレータにとって煩わしい手順を無くすことが可能になった。 As described above, according to the present invention, every time the observation condition of the transmission electron microscope is changed, the system automatically sets the correction coefficient for correcting the sensitivity unevenness optimal for the observation condition. This makes it possible to eliminate troublesome procedures for the operator, such as re-acquisition of correction coefficient for sensitivity unevenness correction and manual setting.
２１ 透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）
２２ 通信用ケーブル
２３ コンピュータ
２３ａ モニタ
２４ 透過型電子顕微鏡用カメラ
２５ カメラ制御信号ケーブル
２６ 画像データ転送ケーブル
２７ 外部記憶装置
２８ 操作部
21 Transmission Electron Microscope (TEM)
22 Communication Cable 23 Computer 23a Monitor 24 Transmission Electron Microscope Camera 25 Camera Control Signal Cable 26 Image Data Transfer Cable 27 External Storage Device 28 Operation Unit
Claims (4)
透過型電子顕微鏡の加速電圧に合わせてピクセル毎の感度ムラ補正係数をコンピュータの記憶装置に記憶させておき、
観察画像を得るに際し、ある加速電圧において前記透過型電子顕微鏡用カメラで撮影されたピクセル毎の画像データに、その加速電圧に合致する前記記憶装置に記憶された感度ムラ補正係数を乗算する、
ことにより、ピクセル毎の感度ムラを補正した画像データを得るようにしたことを特徴とする透過型電子顕微鏡用カメラの感度ムラ補正方法。 In the sensitivity unevenness correction method of the transmission electron microscope camera used in the transmission electron microscope,
According to the acceleration voltage of the transmission electron microscope, the sensitivity unevenness correction coefficient for each pixel is stored in the storage device of the computer,
When obtaining an observation image, the image data for each pixel captured by the transmission electron microscope camera at a certain acceleration voltage is multiplied by a sensitivity unevenness correction coefficient stored in the storage device that matches the acceleration voltage .
Thus, a sensitivity unevenness correction method for a transmission electron microscope camera, characterized in that image data in which sensitivity unevenness for each pixel is corrected is obtained.
感度ムラ補正を行なう他、各種の制御を行なうコンピュータと、
透過型電子顕微鏡の加速電圧に合わせてピクセル毎の感度ムラ補正係数を記憶するコンピュータと接続された記憶装置と、
観察画像を得るに際し、ある加速電圧において前記透過型電子顕微鏡用カメラで撮影されたピクセル毎の画像データに、その加速電圧に合致する前記記憶装置に記憶された感度ムラ補正係数を乗算するコンピュータ内演算手段と、
該演算手段により乗算された画像データを表示する表示手段と、
を具備し、
前記コンピュータは、前記演算手段によりピクセル毎の感度ムラを補正した画像を前記表示手段に表示させる、
ように構成したことを特徴とする透過型電子顕微鏡用カメラの感度ムラ補正装置。 In a transmission electron microscope, a transmission electron microscope camera that enters a transmission electron beam that has passed through a sample and photographs a transmission electron beam image;
A computer that performs various controls in addition to performing sensitivity unevenness correction,
A storage device connected to a computer for storing a sensitivity unevenness correction coefficient for each pixel in accordance with the acceleration voltage of the transmission electron microscope;
In obtaining an observation image, an image data for each pixel photographed by the transmission electron microscope camera at a certain acceleration voltage is multiplied by a sensitivity unevenness correction coefficient stored in the storage device that matches the acceleration voltage. Computing means;
Display means for displaying the image data multiplied by the computing means;
Comprising
The computer causes the display means to display an image in which the sensitivity unevenness for each pixel is corrected by the computing means.
A sensitivity non-uniformity correction apparatus for a transmission electron microscope camera, characterized in that it is configured as described above .
電子線を可視光に変換するシンチレータと、
該シンチレータで発生した光を導く光学系と、
該光学系からの光を受けて、電気信号に変換する光検出素子と、
該光検出素子で検出した電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
から構成されることを特徴とする請求項２記載の透過型電子顕微鏡用カメラの感度ムラ補正装置。 The transmission electron microscope camera is
A scintillator that converts electron beams into visible light;
An optical system for guiding the light generated by the scintillator;
A light detecting element that receives light from the optical system and converts it into an electrical signal;
An A / D converter that converts an electrical signal detected by the light detection element into a digital signal;
The sensitivity unevenness correcting device for a transmission electron microscope camera according to claim 2, comprising:
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