JPH02195638A - 電子顕微鏡像記録読取方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子顕微鏡像の記録読取方法に関するものであ
り、特に詳細には電子顕微鏡像を高感度で記録し、また
各種画像処理可能に電気信号で読み取るようにした電子
顕微鏡像記録読取方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より、試料を透過させた電子線を電界あるいは磁界
によって屈折させて、試料の拡大像を得る電子顕微鏡が
周知となっている。この電子顕微鏡においては、試料を
透過した電子線により対物レンズの後焦点面に試料の回
折パターンが形成され、その回折波が再び干渉して試料
の拡大像が形成されるようになっている。したがって投
影レンズにより上記拡大像を投影すれば試料の拡大像（
散乱像）が観察され、また上記後焦点面を投影すれば拡
大された試料の回折パターンが観察される。なお対物レ
ンズと投影レンズとの間に中間レンズを配置しておけば
、この中間レンズの焦点距離調節により、上述の拡大像
（散乱像）あるいは回折パターンが随意に得られる。

上述のようにして形成される拡大像あるいは回折パター
ン（以下、−括して透過電子線像と称する）を観察する
ため従来は一般に、投影レンズの結像面に写真フィルム
を配して透過電子線像を露光させたり、あるいはイメー
ジインテンシファイアを配して透過電子線像を増幅投影
するようにしたり、あるいは蛍光板を配して透過電子線
像を可視化しテレビカメラで撮影したりしていた。しか
し写真フィルムは電子線に対して感度が低い１現像処理
が面倒であるという欠点を有し、一方イメージインテン
シファイアやテレビカメラを用いる場合、画像の鮮鋭度
が低い上、画像に歪みが生じやすいという問題がある。

また上記のような透過電子線像に対しては、像を見易く
する等の目的で階調処理、周波数強調処理、濃度処理、
減算処理、加算処理等の画像処理や、フーリエ解析法に
よる３次元像の再構成、画像の２値化および粒子径測定
等のための画像解析、さらには回折パターンの処理（結
晶情報の解析、格子定数、転移、格子欠陥の解明等）等
の処理が施されることが多いが、このような場合従来は
、写真フィルムを現像して得た顕微鏡像をミクロフォト
メータで読み取って電気信号に変換し、この電気信号を
例えばＡ／Ｄ変換してからコンピュータにより処理する
という煩雑な作業を行なっていた。

上記のような事情に鑑みて本出願人は、電子顕微鏡像を
高感度、高画質で記録再生可能で、しかも各種処理が容
易となるように、顕微鏡像を担持する電気信号が直接得
られる、新しい電子顕微鏡像記録再生方法を提案した（
特開昭６１−５１７３８号、特開昭６１−９３５３９号
等）。この電子顕微鏡像記録再生方法は基本的に、電子
線エネルギーを蓄積する蓄積性蛍光体シート等の２次元
センサに、試料を透過した電子線を真空状態で蓄積記録
し、次いで該２次元センサに光照射あるいは加熱を行な
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して画像信号を得、この画像信号を
用いて試料の透過電子線像を再生するものである。

上記の２次元センサとは、電子線露出を受けたときその
エネルギーの少なくとも一部を一時的に蓄楚し、後に外
部から刺激を与えると蓄積しているエネルギーの少なく
とも一部を光、電気、音等の検出可能な形態で放出する
能力を持つ材料からなるものである。この２次元センサ
として具体的には、例えば特開昭５５−１２４２９号、
同５５−１１６３４０号、同５５−１６３４７２号、同
５６−１１３９５号、同５６−１０４６４５号公報等に
示される蓄積性蛍光体シートが特に好適に用いられうる
。すなわち、ある種の蛍光体に電子線等の放射線を照射
するとこの放射線のエネルギーの一部がその蛍光体中に
蓄積され、その後その蛍光体に可視光等の励起光を照射
すると、蓄積されたエネルギーに応じて蛍光体が蛍光（
輝尽発光）を示す。このような性質を示す蛍光体を蓄積
性蛍光体と言う。蓄積性蛍光体シートとは、上記蓄積性
蛍光体からなるシート状の記録体のことであり、一般に
支持体とこの支持体上に積層された蓄積性蛍光体層とか
らなる。蓄積性蛍光体層は蓄積性蛍光体を適当な結合剤
中に分散させて形成したものであるが、この蓄積性蛍光
体層が自己支持性である場合、それ自体で蓄積性蛍光体
シートとなりうる。なお、この蓄積性蛍光体シートを形
成するための輝尽性蛍光体の例は、前記特開昭６１−９
３５３９号に詳しく記載されている。

また、上述の２次元センサとして、例えば特公昭５５−
４７７１９号、同５５−４７７２０号公報等に記載され
ている熱蛍光体シートを用いることもできる。この熱蛍
光体シートは、主として熱の作用によって蓄積している
放射線エネルギーを、熱蛍光として放出する蛍光体（熱
蛍光体）からなるシート状の記録体である。

上記電子顕微鏡像記録再生方法においては、蓄積性蛍光
体シート等の２次元センサに電子顕微鏡像を蓄積記録す
るようにしたから、電子顕微鏡像を高感度で記録するこ
とが可能になり、したがって電子顕微鏡の電子線露光量
を低減でき、試料の損傷を少なくすることができる。ま
たこの方法においては電子顕微鏡像に階調処理、周波数
強調処理等の画像処理を施すことも極めて容易になり、
また前述したような回折パターンの処理や、３次元像の
再構成、画像の２値化等の画像解析も、上記電気信号を
コンピュータに入力することにより、従来に比べ極めて
簡単かつ迅速に行なえるようになる。

ところで上記の電子顕微鏡像記録再生方法においては、
観察性に優れた電子顕微鏡像を再生するために、２次元
センサからの電子顕微鏡像読取り（前記放出光の検出）
に際して、その読取条件すなわち読取ゲインや収録スケ
ールファクター（ラチチュード）等を、２次元センサの
蓄積記録情報に合わせて最適に設定することが望まれる
。このような要求を満たすために、例えば特開昭６２−
２２２５５６号に示されるような「先読み」を行なうこ
とが考えられている。この「先読み」とは、電子顕微鏡
像の可視像を再生する画像信号を得るための読取処理（
本読み）に先立って行なわれる、概略の電子顕微鏡像を
把握するための読取処理であり、この読取処理で把握し
た概略の電子顕微鏡像情報に基づいて本読みにおける読
取条件や上記画像信号に対する画像処理条件を設定すれ
ば、常に最良の画質の電子顕微鏡像を再生することがで
きる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記の「先読み」を実施すれば、当然、読
取処理に要する時間が長引いてしまい、また先読み用の
機構を設けなければならないので装置が複雑になってし
まう。また上記の「先読み」と「本読み」とは必ず相対
応させて行なわないと、ある２次元センサに対する「先
読み」に基づいて決定した読取条件を、他の２次元セン
サに対する「本読み」において設定してしまうようなこ
とも起こりうる。したがってこの「先読み」を行なう場
合は、電子顕微鏡像読取り時に、２次元センサの管理を
特に正確にしなければならないという煩わしさもある。

そこで本発明は、前述したような２次元センサからの電
子顕微鏡像読取りに際して、その読取条件を適正かつ簡
単に設定することができる電子顕微鏡像記録読取方法を
提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明の電子顕
微鏡像記録読取方法は、前述した２次元センサの蓄積記
録情報は、電子顕微鏡像記録（撮影）時の電子線露出量
（電子線電流量Ｘシャッター時間）と対応がある、とい
う点に着目して得られたものであり、 ２次元センサに電子顕微鏡像を撮影する際の電子線露出
量に基づいて予め適正な読取条件を決定して、この読取
条件を各２次元センサと対応を取った上で記憶手段に記
憶させておき、 次いで２次元センサから電子顕微鏡像を読み取る際に、
上記記憶媒体から各２次元センサに対応する読取条件を
読み出し、 この読取条件に従って電子顕微鏡像の読取りを行なうよ
うにしたことを特徴とするものである。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は、本発明の方法を実施する電子顕微鏡像記録読
取システムの大略を示すものであり、第２図は上記シス
テムにおける電子顕微鏡像記録装置を、また第３図は電
子顕微鏡像読取装置を示している。

まず第２図を参照して、電子顕微鏡像の蓄積記録（撮影
）について説明する。電子顕微鏡１の鏡体部１ａは、−
様の速度の電子線２を射出する電子銃３と、電子線２を
試料面に絞り込む磁気レンズ、静電レンズ等からなる少
なくとも１コの集束レンズ４と、試料台５と、上記集束
レンズ４と同様の対物レンズ６と、投影レンズ７とを有
してなる。試料台５上に載置された試料８を透過した電
子線２は上記対物レンズ６により屈折され、該試料８の
拡大散乱像８ａを形成する。この拡大散乱像８ａは投影
レンズ７により、結像面９に結像投影される（図中の８
ｂ）。

上記電子顕微鏡の鏡体部１ａの下方には、電子顕微鏡像
記録装置１０が配置されている。この電子顕微鏡像記録
装置ＩＯは、図中左方に、２次元センサとしての蓄積性
蛍光体シート１１を多数枚収めた供給用マガジン１２が
収納されるセンサ供給部１３と、このセンサ供給部１３
の下方に配され、上記供給用マガジン１２と同様の受納
用マガジン１５を収納するセンサ受納部１６とを有し、
さらに前記結像面９を含むように形成された記録部１４
と、この記録部１４と上記センサ供給部１３との間に配
された消去光源１７とを有している。

センサ供給部１３に装着された供給用マガジン１２内の
蓄積性蛍光体シート１１は、−例として該シート１１の
端部を把持するシート供給アーム２０により、該マガジ
ン１２から１枚ずつ取り出され、２枚のガイド板２１間
に送られ、シート供給ローラ２２および給排ローラ２３
．２８ａ、２８ｂによって、記録部１４に送られるよう
になっている。また、上述のようにして記録部Ｉ４に送
られた蓄積性蛍光体シート１１は、給排ローラ２８ａ、
２８ｂを上記の場合とは反対方向に回転させ、そしてガ
イド板２４を第２図の破線表示位置に動かすことにより
、給排ローラ２３およびシート送出しローラ２５を介し
て２枚のガイド板２６の間に送られ、前記シート供給ア
ーム２０と同様のシート送出しアーム２７により、セン
サ受納部１６の受納用マガジン１５内に落とし込まれる
ようになっている。

そして鏡体部１ａと記録部１４との間には、それぞれ図
中矢印Ａ方向に回動可能なシャッター３０と、蛍光スク
リーン３１とが設けられ、これらシャッター３０とスク
リーン３１は各々、図示しないレバーによって回動操作
されるようになっている。また上記スクリーン３１の上
方において、鏡体部１ａの周壁には例えば鉛ガラスから
なる観察窓３２が設けられている。

上記鏡体部１ａの内部と、電子顕微鏡像記録装置ｌＯの
内部は、電子顕微鏡の稼働中、公知の排気装置によって
真空状態に維持されるが、鏡体部１ａと電子顕微鏡像記
録装置１０との間には公知の遮断部材（図示せず）が設
けられ、該遮断部材によって鏡体部１ａ内部と電子顕微
鏡像記録装置ＩＯの内部とを互いに遮断することにより
、供給用マガジン１２の装着、および受納用マガジン１
５の取出しの際に、電子顕微鏡像記録装置１０内の真空
を破壊しても、鏡体部ｌａ内は真空状態に維持できるよ
うになっている。

蓄積性蛍光体シー）１１１．１ｍ電子顕微鏡像の記録を
行なう際、センサ供給部１３内には蓄積性蛍光体シート
１１を多数枚収めた供給用マガジン１２が収納され、ま
たセンサ受納部１Ｇ内には空の受納用マガジン１５が収
納される。そして前記シャッター３０と蛍光スクリーン
３１は、電子線２を遮る位置（図中水平位置）に設定さ
れる。続いて前述したシート供給アーム２０、シート供
給ローラ２２および給排ローラ２３．２８ａ、２８ｂに
より、供給用マガジン１２内の最下位の蓄積性蛍光体シ
ート■ｌが記録部１４に送られる。こうして蓄積性蛍光
体シート１１が送られるとき、前記消去光源１７が点灯
され、該シート１１は残存放射線エネルギーの消去を受
ける。給排ローラ２８ａ、２８ｂは、蓄積性蛍光体シー
ト１１が前記結像面９に位置すると停止され、この位置
に蓄積性蛍光体シート１１を保持する。

前記電子線２は蛍光スクリーン３１に当たって蛍光を発
生させるので、該電子線２が担持する拡大散乱像８ａが
、観察窓３２を通して観察される。このように蛍光スク
リーン３１を観察して拡大散乱像８ａのピント、倍率お
よび視野範囲が決定された後、シャッター３０と蛍光ス
クリーン３１は、前述のレバーを操作することにより、
電子線２を遮らない位置まで跳ね上げられる。こうする
と電子線２は、記録部１４にセットされている蓄積性蛍
光体シート１１に到達し、拡大散乱像８ｂを担持する電
子線エネルギーが該シート１１に蓄積記録される。

上記のようにシャッター３０を開いて電子線露光を行な
った後、シャッター３０が閉じられる。そして拡大散乱
像８ｂを蓄積記録した蓄積性蛍光体シー）１１は、給排
ローラ２３．２８ａ、２８ｂ、シート送出しローラ２５
およびシート送出しアーム２７により、受納用マガジン
１５内に収納される。

上記の操作が繰り返されると、受納用マガジン１５内に
は、電子顕微鏡像記録済みの蓄積性蛍光体シート１１が
まとめて収納される。そこで一連の電子顕微鏡像記録が
終了したならば、この受納用マガジン１５をセンサ受納
部１６から取り出し、蓄積性蛍光体シート１１を電子顕
微鏡像読取装置にかける。

以上説明したようにして複数の蓄積性蛍光体シート１１
に次々と電子顕微鏡像を蓄積記録（撮影）する際、各蓄
積性蛍光体シート１１に対する最適な読取条件が決定さ
れる。以下、第１図を参照してこの点について説明する
。電子顕微鏡１の前記蛍光スクリーン３１には、電子線
検出器５０が組み込まれており、各蓄積性蛍光体シー）
１１に照射される前にこのスクリーン３１に照射された
電子線２の平均的な電流量がこの検出器５０によって検
出される。

この電子線検出器５０が出力する電子線電流量を示す信
号Ｄ１は、読取条件決定回路５１に入力される。

また電子顕微鏡１の露出時間設定器５２からは、シャッ
ター３０の開時間（シャッター時間）を示す信号Ｄ２が
出力され、この信号Ｄ２も読取条件決定回路５１に入力
される。上記平均的な電流量とシャッター時間の積で求
められる電子線露出量は、蓄積性蛍光体シート１１に蓄
積記録される電子顕微鏡像情報と対応があるので、読取
条件決定回路５１は入力された信号Ｄ１とＤ２が示す電
流量とシャッター時間のａ（電子線露出量）に基づき、
予め定められたプログラムに従って、蓄積性蛍光体シー
ト１１に対する適正な読取ゲインＳｋと、収録スケール
ファクターＧｐとを求める。こうして求められた読取条
件としての読取ゲインＳｋと収録スケールファクターｃ
ｐを示す信号Ｄ３は、電子顕微鏡１に一体的に設けられ
た条件書込器５３に入力される。この条件書込器５３は
入力された信号Ｄ３に基づいて、例えばＩＣカード、磁
気カード、レーザーカード等の記憶カード５４に、上記
読取ゲインＳｋと収録スケールファクターｃｐの値を書
き込む。

以上述べた読取条件の決定およびカード５４への書込み
は、供給マガジン１２内の各蓄積性蛍光体シート１１に
電子顕微鏡像が蓄積記録される都度逐−行われる。した
がって記憶カード５４には、各シート１１に対する読取
条件がシート１１の撮影順に、つまり受納用マガジン１
５への収納順に記憶される。

前述したように受納用マガジン１５をセンサ受納部１６
から取り出した際、記憶カード５４も条件書込器５３か
ら取り出され、例えばマガジン１５の側部に設けられた
ポケット１５ａに納められる。このマガジン１５は電子
顕微鏡像読取装置８０にセットされる。

またその際記憶カード５４がマガジン１５から取り出さ
れて、電子顕微鏡像読取装置８０と一体的に設けられた
条件読取器５５にセットされる。以下、第３図を参照し
てこの電子顕微鏡像読取りについて説明する。

電子顕微鏡像読取装置８０にセットされたマガジンＩ５
からは、公知の手段によって蓄積性蛍光体シート１が一
枚ずつ取り出され、そのシート１１は、例えばエンドレ
スベルトからなるシート搬送手段７０上に載置される。

そしてＨｅ−Ｎｅレーザ管等の励起光源７１から射出さ
れる励起光ビーム７２を、ガルバノメータミラー等の光
偏向器７３によって偏向し、蓄積性蛍光体シート１１を
該ビーム７２により矢印Ｘ方向に走査する（主走査）。

それとともに上記シート搬送手段７０により、蓄積性蛍
光体シート１１を上記主走査方向と略直角な矢印Ｙ方向
に移動させる（副走査）。それにより蓄積性蛍光体シー
ト１１は、その全面に亘って励起光ビーム７２の照射を
受ける。この励起光照射により蓄積性蛍光体シート■１
は、蓄積記録した電子線エネルギーに応じたレベルの輝
尽発光光７４を放出する。この輝尽発光光７４は集光体
７５の入射端面７５ａから該集光体７５内に入射し、こ
の集光体７５内を全反射を繰り返して進んで射出端面７
５ｂから射出し、この射出端面７５ｂに接続されたフォ
トマルチプライヤ−等の光検出器７Ｂに受光され、上記
輝尽発光光７４の光量が光電的に読み取られる。光検出
器７６から出力される電気信号は、蓄積性蛍光体シート
１１に蓄積記録されていた電子線エネルギーのレベルを
示すものであり、この電気信号はログアンプ８１におい
て対数増幅される。このログアンプ８１が出力するアナ
ログの読取画像信号Ｓは、Ａ／Ｄ変換器８２においてデ
ィジタル化される。このディジタル化における収録スケ
ールファクター、およびログアンプ８１における読取ゲ
インはそれぞれ、条件読取器５５が読み出した値ＧｐＳ
Ｓｋに設定される。ここで、これら読取条件の読出しは
、条件書込器５３における書込順序と逆になされる。し
たがって、電子顕微鏡像記録装置１０においてマガジン
１５に最後に落とし込まれて、読取処理は最初に受ける
蓄積性蛍光体シート１１についての読取条件が最初に読
み出され、以下各シーＨ１と読取条件とが正しく対応し
て行く。勿論、読取順序が条件書込器５３における書込
順序（シートの撮影順序）となるように蓄積性蛍光体シ
ート１１の取り出し方を変えてもよい。

Ａ／Ｄ変換器８２が出力するディジタルの画像信号Ｓｄ
は、画像処理回路７７に送られて必要な画像処理が施さ
れた上、画像再生装置７８に入力される。

この画像再生装置７８は、ＣＲＴなどのデイスプレィで
もよいし、また感光フィルムに光走査記録を行なう記録
装置であってもよい。このように前記輝尽発光光量に対
応した電気信号を用いて画像を出力することにより、上
記輝尽発光光７４が担持する前記拡大散乱像８ｂが再生
される。

そして上記画像信号Ｓｄを得る過程で、読取ゲインおよ
び収録スケールファクターは、前記読取条件決定回路５
１がシート１１への電子線露出量に基づいて決定した最
適な値に設定されているから、再生画像はコントラスト
が適正で観察性に優れたものとなる。また、本来電子顕
微鏡像の撮影に比べれば長い時間を要する読取処理にお
いて、読取条件を決定するための操作（前述の［先読み
］等）を行なう必要が無いから、読取処理は迅速に行な
われうる。

なお以上述べた実施例においては、電子線露出量のみに
基づいて読取条件を決定するようにしているが、その他
の加速電圧、試料の種類、撮影の種類（拡大像あるいは
回折像）等の条件も加味して読取条件を決定してもよい
。また上記電子線電流量も、前述の平均的な値の他、２
次元センサ上の複数の位置毎に部分的に求めて、それら
の値のヒストグラム等に基づいて決定してもよい。

また上記実施例においては、複数の２次元センサをマガ
ジンに収納して、マガジン単位で取り扱うようにしてい
るが、２次元センサの一枚毎に磁気カード等を取り付け
て、そこに読取条件を記憶させるようにしてもよい。ま
た上記電子線露出量に基づいて最適な画像処理条件も予
め決定し、この画像処理条件を前記記憶カード５４等に
記憶させて、電子顕微鏡像の読取再生時にこの画像処理
条件を読み出して設定することもできる。

さらに上記条件決定を行なうための情報以外に、撮影番
号やサンプル名、拡大率、その他のコメント等を画像毎
に記憶しておき、これらを画像出力の際に表示するよう
にしてもよい。

なお、以上述べた蓄積性蛍光体シートに代えて熱蛍光体
シートを用いる場合、このシートから蓄積エネルギーを
加熱によって放出させるには、例えばＣ０２レーザなど
の熱線を放出する加熱源を用い、この熱線で熱蛍光体シ
ートを走査すればよく、そのためには例えば特公昭５５
−４７７２０号公報等の記述を参考にすればよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の電子顕微鏡像記録読取
方法においては、電子顕微鏡像記録時の電子線露出量に
基づいて適正な読取条件を決定し、この読取条件を記憶
手段に記憶させておき、電子顕微鏡像読取時に読取条件
を記憶手段から読み出して設定するようにしているので
、この方法によれば、本来処理時間が長くなりがちな読
取処理を短時間内で行なうことが可能となり、また上記
読取条件を求めるための「先読み」等も不要にして、適
正な読取条件を簡単に設定できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する電子顕微鏡像記録再生
システムを示す概略図、 第２図は上記システムを構成する電子顕微鏡像記録装置
を示す側面図、 第３図は上記システムを構成する電子顕微鏡像読取装置
を示す概略斜視図である。 １・・・電子顕微鏡　　　　２・・・電子線９・・・電
子顕微鏡の結像面 １０・・・電子顕微鏡像記録装置 １１・・・蓄積性蛍光体シート １２・・・供給用マガジン １４・・・記録部 １６・・・センサ受納部 ２２・・・シート供給ローラ ２３．２８ａ　、　２８ｂ−＝−給排ローラ２５・・・
シート送出しローラ ２７・・・シート送出しアーム ５０・・・電子線検出器 ５２・・・露出時間設定器 ５４・・・記憶カード ７０・・・シート搬送手段 ７２・・・励起光ビーム ７Ｂ・・・光検出器 ７８・・・画像再生装置 ８１・・・ログアンプ Ｉ３・・・センサ供給部 １５・・・受納用マガジン ２０・・・シート供給アーム ５１・・・読取条件決定回路 ５３・・・条件書込器 ５５・・・条件読取器 ７１・・・励起光源 ７４・・・輝尽発光光 ７７・・・画像処理回路 ８ト・・電子顕微鏡像読取装置 ８２・・・Ａ／Ｄ変換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子線エネルギーを蓄積する２次元センサに、試
   料を透過した電子線を真空状態で蓄積記録し、次いで前
   記２次元センサに光照射ある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
   的に読み取って前記試料の電子顕微鏡像を担持する画像
   信号を得る電子顕微鏡像記録読取方法において、 前記２次元センサに電子線を蓄積記録する際の電子線露
   出量に基づいて前記放出光の読取条件を求め、 この読取条件を各２次元センサと対応を取った上で記憶
   手段に記憶させ、 次いで前記２次元センサに光照射あるいは加熱を行なっ
   て前記放出光を読み取る際に、前記記憶媒体から各２次
   元センサに対応する読取条件を読み出し、この読取条件
   を設定することを特徴とする電子顕微鏡像記録読取方法
   。