JP5799653B2 - 画像処理装置、像を生成する方法並びにシステム - Google Patents
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Description
(1)まず、重い原子及び軽い原子を同時に観察可能な電子顕微鏡像を生成する画像処理の考え方を説明する。
(2)次に、上述した考え方を確認するために、計算により求めた電子顕微鏡像を用いて、重い原子及び軽い原子を同時に観察可能な電子顕微鏡像を生成する。
(3)次に、走査透過電子顕微鏡により撮像された暗視野像及び明視野像を画像処理する際に行う規格化の説明を行う。
走査透過電子顕微鏡により試料を撮像した暗視野像であって、走査透過電子顕微鏡の光軸からの第1角度と、前記第1角度よりも大きい第2角度との間に散乱した電子を検出して得られた暗視野像を取得し、
前記暗視野像と共に撮像された明視野像であって、前記第1角度よりも小さい第3角度以内に散乱した電子を検出して得られた明視野像を取得し、
前記暗視野像の明暗を反転して反転像を生成し、
前記反転像の各画素の輝度と、前記反転像の各画素に対応する前記明視野像の画素の輝度との差を、各画素の輝度とする差分像を生成する方法。
前記暗視野像及び前記明視野像は、異なる原子番号の複数の原子を含む周期的な構造を有する前記試料を撮像した像であり、
前記暗視野像に検出された原子像に基づいて求められた前記試料の結晶構造を用いて、前記反転像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算反転像を求め、
前記結晶構造を用いて、前記明視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算明視野像を求め、
前記計算反転像を用いて前記反転像を規格化し、且つ前記計算明視野像を用いて前記明視野像を規格化し、
規格化された前記反転像の各画素の輝度と、前記反転像の各画素に対応する規格化された前記明視野像の画素の輝度との差を、各画素の輝度とする前記差分像を生成する実施例1に記載の方法。
前記反転像における輝度の最大値及び最小値を、前記計算反転像における輝度の最大値及び最小値と一致するように、前記反転像を規格化し、且つ、前記明視野像における輝度の最大値及び最小値を、前記計算明視野像における輝度の最大値及び最小値と一致するように、前記明視野像を規格化する付記2に記載の方法。
前記暗視野像及び前記明視野像は、異なる原子番号の複数の原子を含む周期的な構造を有する前記試料を撮像した像であり、
前記暗視野像に検出された原子像に基づいて求められた前記試料の結晶構造を用いて、前記暗視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算暗視野像を求め、
前記結晶構造を用いて、前記明視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算明視野像を求め、
前記計算暗視野像を用いて前記暗視野像を規格化し、且つ前記計算明視野像を用いて前記明視野像を規格化し、
規格化された前記暗視野像の明暗を反転して、規格化された前記反転像を生成し、
規格化された前記反転像の各画素の輝度と、前記反転像の各画素に対応する規格化された前記明視野像の画素の輝度との差を、各画素の輝度とする前記差分像を生成する実施例1に記載の方法。
前記暗視野像における輝度の最大値及び最小値を、前記計算暗視野像における輝度の最大値及び最小値と一致するように、前記暗視野像を規格化し、且つ、前記明視野像における輝度の最大値及び最小値を、前記計算明視野像における輝度の最大値及び最小値と一致するように、前記明視野像を規格化する付記4に記載の方法。
前記暗視野像は、コントラストが最大となる焦点外れ量において撮像されたものである付記1〜5の何れか一項に記載の方法。
前記第3角度が7〜12mradの範囲にある付記1〜6の何れか一項に記載の方法。
走査透過電子顕微鏡により試料を撮像した暗視野像であって、走査透過電子顕微鏡の光軸からの第1角度と、前記第1角度よりも大きい第2角度との間に散乱した電子を検出して得られた暗視野像、及び、前記暗視野像と共に撮像された明視野像であって、前記第1角度よりも小さい第3角度以内に散乱した電子を検出して得られた明視野像を入力する入力部と、
前記暗視野像の明暗を反転して反転像を生成し、且つ、前記反転像の各画素の輝度と前記反転像の各画素に対応する前記明視野像の画素の輝度との差を、各画素の輝度とする差分像を生成する画像処理部と、
を備えた画像処理装置。
電子線を出力する電子源と、
前記電子源から出力された電子線の焦点を試料の位置に合焦させる対物レンズと、
前記電子源と前記対物レンズとの間に配置され、電子線に試料の表面を走査させる走査コイルと、
試料を通過した電子線を結像させる結像レンズと、
走査透過電子顕微鏡の光軸からの第1角度と、前記第1角度よりも大きい第2角度との間に散乱した電子を検出する第1検出器と、
前記第1角度よりも小さい第3角度以内に散乱した電子を検出する第2検出器と、
前記第1検出器の検出信号に基づいて暗視野像を生成し、且つ前記第2検出器の検出信号に基づいて明視野像を生成する画像生成部と、
を有する走査透過電子顕微鏡と、
前記暗視野像及び前記明視野像を入力する入力部と、
前記暗視野像の明暗を反転して反転像を生成し、且つ、前記反転像の各画素の輝度と前記反転像の各画素に対応する前記明視野像の画素の輝度との差を、各画素の輝度とする差分像を生成する画像処理部と、
を有する画像処理装置と、
を備えたシステム。
20 走査透過電子顕微鏡
21 電子銃
22 収束レンズ
23 走査コイル
24 対物レンズ
25 結像レンズ
26 高角度環状暗視野像検出器(第1検出器)
27 小角度明視野像検出器(第2検出器)
28 制御部
28a 画像生成部
29 環状高角度明視野像検出器
30 画像処理装置
30a 演算部
30b 記憶部
30c 表示部
30d 入力部
30e 出力部
30f 通信部
31 画像入力部
32 画像処理部
33 画像出力部
S 試料
OA 光軸
B 電子線
α1 第1角度
α2 第2角度
α3 第3角度
H 重い原子
L 軽い原子
Claims (10)
- 走査透過電子顕微鏡により、異なる原子番号の複数の原子を含む周期的な構造を有する試料を撮像した暗視野像であって、走査透過電子顕微鏡の光軸からの第1角度と、前記第1角度よりも大きい第2角度との間に散乱した電子を検出して得られた暗視野像を取得し、
前記暗視野像と共に撮像された明視野像であって、前記第1角度よりも小さい第3角度以内に散乱した電子を検出して得られた明視野像を取得し、
前記暗視野像の明暗を反転して反転像を生成し、
前記暗視野像に検出された原子像に基づいて求められた前記試料の結晶構造を用いて、前記反転像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算反転像を求め、
前記結晶構造を用いて、前記明視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算明視野像を求め、
前記計算反転像を用いて前記反転像を規格化し、且つ前記計算明視野像を用いて前記明視野像を規格化し、
規格化された前記反転像の各画素の輝度と、前記反転像の各画素に対応する規格化された前記明視野像の画素の輝度との差を、各画素の輝度とする差分像を生成する方法。 - 走査透過電子顕微鏡により、異なる原子番号の複数の原子を含む周期的な構造を有する試料を撮像した暗視野像であって、走査透過電子顕微鏡の光軸からの第1角度と、前記第1角度よりも大きい第2角度との間に散乱した電子を検出して得られた暗視野像を取得し、
前記暗視野像と共に撮像された明視野像であって、前記第1角度よりも小さい第3角度以内に散乱した電子を検出して得られた明視野像を取得し、
前記暗視野像に検出された原子像に基づいて求められた前記試料の結晶構造を用いて、前記暗視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算暗視野像を求め、
前記結晶構造を用いて、前記明視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算明視野像を求め、
前記計算暗視野像を用いて前記暗視野像を規格化し、且つ前記計算明視野像を用いて前記明視野像を規格化し、
規格化された前記暗視野像の明暗を反転して、規格化された反転像を生成し、
規格化された前記反転像の各画素の輝度と、前記反転像の各画素に対応する規格化された前記明視野像の画素の輝度との差を、各画素の輝度とする差分像を生成する方法。 - 前記反転像における輝度の最大値及び最小値を、前記計算反転像における輝度の最大値及び最小値と一致するように、前記反転像を規格化し、且つ、前記明視野像における輝度の最大値及び最小値を、前記計算明視野像における輝度の最大値及び最小値と一致するように、前記明視野像を規格化する請求項1に記載の方法。
- 前記暗視野像における輝度の最大値及び最小値を、前記計算暗視野像における輝度の最大値及び最小値と一致するように、前記暗視野像を規格化し、且つ、前記明視野像における輝度の最大値及び最小値を、前記計算明視野像における輝度の最大値及び最小値と一致するように、前記明視野像を規格化する請求項2に記載の方法。
- 前記暗視野像は、コントラストが最大となる焦点外れ量において撮像されたものである請求項1〜4の何れか一項に記載の方法。
- 前記第3角度が7〜12mradの範囲にある請求項1〜5の何れか一項に記載の方法。
- 走査透過電子顕微鏡により、異なる原子番号の複数の原子を含む周期的な構造を有する試料を撮像した暗視野像であって、走査透過電子顕微鏡の光軸からの第1角度と、前記第1角度よりも大きい第2角度との間に散乱した電子を検出して得られた暗視野像、及び、前記暗視野像と共に撮像された明視野像であって、前記第1角度よりも小さい第3角度以内に散乱した電子を検出して得られた明視野像を入力する入力部と、
前記暗視野像の明暗を反転して反転像を生成し、且つ、前記暗視野像に検出された原子像に基づいて求められた前記試料の結晶構造を用いて、前記反転像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算反転像を求め、且つ、前記結晶構造を用いて、前記明視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算明視野像を求め、且つ、前記計算反転像を用いて前記反転像を規格化し、且つ前記計算明視野像を用いて前記明視野像を規格化し、規格化された前記反転像の各画素の輝度と、前記反転像の各画素に対応する規格化された前記明視野像の画素の輝度との差を、各画素の輝度とする差分像を生成する画像処理部と、
を備えた画像処理装置。 - 電子線を出力する電子源と、
前記電子源から出力された電子線の焦点を試料の位置に合焦させる対物レンズと、
前記電子源と前記対物レンズとの間に配置され、電子線に試料の表面を走査させる走査コイルと、
異なる原子番号の複数の原子を含む周期的な構造を有する試料を通過した電子線を結像させる結像レンズと、
走査透過電子顕微鏡の光軸からの第1角度と、前記第1角度よりも大きい第2角度との間に散乱した電子を検出する第1検出器と、
前記第1角度よりも小さい第3角度以内に散乱した電子を検出する第2検出器と、
前記第1検出器の検出信号に基づいて暗視野像を生成し、且つ前記第2検出器の検出信号に基づいて明視野像を生成する画像生成部と、
を有する走査透過電子顕微鏡と、
前記暗視野像及び前記明視野像を入力する入力部と、
前記暗視野像の明暗を反転して反転像を生成し、且つ、前記暗視野像に検出された原子像に基づいて求められた前記試料の結晶構造を用いて、前記反転像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算反転像を求め、且つ、前記結晶構造を用いて、前記明視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算明視野像を求め、且つ、前記計算反転像を用いて前記反転像を規格化し、且つ前記計算明視野像を用いて前記明視野像を規格化し、規格化された前記反転像の各画素の輝度と、前記反転像の各画素に対応する規格化された前記明視野像の画素の輝度との差を、各画素の輝度とする差分像を生成する画像処理部と、
を有する画像処理装置と、
を備えたシステム。 - 走査透過電子顕微鏡により、異なる原子番号の複数の原子を含む周期的な構造を有する試料を撮像した暗視野像であって、走査透過電子顕微鏡の光軸からの第1角度と、前記第1角度よりも大きい第2角度との間に散乱した電子を検出して得られた暗視野像、及び、前記暗視野像と共に撮像された明視野像であって、前記第1角度よりも小さい第3角度以内に散乱した電子を検出して得られた明視野像を入力する入力部と、
前記暗視野像に検出された原子像に基づいて求められた前記試料の結晶構造を用いて、前記暗視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算暗視野像を求め、且つ、前記結晶構造を用いて、前記明視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算明視野像を求め、且つ、前記計算暗視野像を用いて前記暗視野像を規格化し、且つ前記計算明視野像を用いて前記明視野像を規格化し、且つ、規格化された前記暗視野像の明暗を反転して、規格化された反転像を生成し、且つ、規格化された前記反転像の各画素の輝度と、前記反転像の各画素に対応する規格化された前記明視野像の画素の輝度との差を、各画素の輝度とする差分像を生成する画像処理部と、
を備えた画像処理装置。 - 電子線を出力する電子源と、
前記電子源から出力された電子線の焦点を試料の位置に合焦させる対物レンズと、
前記電子源と前記対物レンズとの間に配置され、電子線に試料の表面を走査させる走査コイルと、
異なる原子番号の複数の原子を含む周期的な構造を有する試料を通過した電子線を結像させる結像レンズと、
走査透過電子顕微鏡の光軸からの第1角度と、前記第1角度よりも大きい第2角度との間に散乱した電子を検出する第1検出器と、
前記第1角度よりも小さい第3角度以内に散乱した電子を検出する第2検出器と、
前記第1検出器の検出信号に基づいて暗視野像を生成し、且つ前記第2検出器の検出信号に基づいて明視野像を生成する画像生成部と、
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前記暗視野像及び前記明視野像を入力する入力部と、
前記暗視野像に検出された原子像に基づいて求められた前記試料の結晶構造を用いて、前記暗視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算暗視野像を求め、且つ、前記結晶構造を用いて、前記明視野像に対応する計算された走査透過電子顕微鏡像である計算明視野像を求め、且つ、前記計算暗視野像を用いて前記暗視野像を規格化し、且つ前記計算明視野像を用いて前記明視野像を規格化し、且つ、規格化された前記暗視野像の明暗を反転して、規格化された反転像を生成し、且つ、規格化された前記反転像の各画素の輝度と、前記反転像の各画素に対応する規格化された前記明視野像の画素の輝度との差を、各画素の輝度とする差分像を生成する画像処理装置と、
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