JPH02197050A - 走査透過型位相差電子顕微鏡 - Google Patents

走査透過型位相差電子顕微鏡

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JPH02197050A
JPH02197050A JP1015590A JP1559089A JPH02197050A JP H02197050 A JPH02197050 A JP H02197050A JP 1015590 A JP1015590 A JP 1015590A JP 1559089 A JP1559089 A JP 1559089A JP H02197050 A JPH02197050 A JP H02197050A
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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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、明瞭な位相差像を得ることのできる走査透過
型位相差電子顕微鏡に関するものである。
［従来の技術］ 強磁性体の磁区構造等の観察を電子顕微鏡で行う方法の
一つとして、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を使用
する位相差ＳＴＥＭ法が知られている。
位相差ＳＴＥＭ法は、位相差情報を像にする簡便法であ
り、２つ以上に分割された検出器を用いて透過電子線を
検出し、各検出器の信号の差を走査透過像（ＳＴＥＭ像
）としてブラウン管上に表示するもので、位相コントラ
スト、例えば凹凸や磁区像に対して、他の方法では得が
たい優れた像を得ることができるものである。
第５図はＳＴＥＭの光学系の概略を示す図であり、図示
しない電子銃から放出された電子ビームは対物前方レン
ズ２により集束されて、矢印で示す試料３に照射される
と共に、走査コイル１により試料３の全面を走査するよ
うになされている。
電子は試料３を透過する過程において種々の方向に散乱
され、その回折像は対物結像レンズ４により、図中５で
示す対物レンズの後焦点面上に形成される。この回折像
は、第８図に示すように、試料３の位置に関係なく、試
料３によりどの方向に散乱されたかによって結像される
位置が決定される。第６図においては、試料３によりθ
０だけ散乱された電子は、試料３のどの位置で散乱され
たかによらずＡの位置に結像し、試料３によりφ０だけ
散乱された電子はＢの位置に結像し、試料３により散乱
されず直進した電子はＯの位置に結像している。つまり
、後焦点面５においては、試料３の位相差情報を有して
いることが分かる。
そこで、後焦点面５に形成されている回折像を、第５図
のように、後段の中間レンズ６、投影レンズ７の励磁を
調整することによって拡大し、二つの検出器８．９上に
結像させる。
図においては、電子ビームが試料３の１０で示す位置に
照射されている場合の光線図は実線で示されており、試
料３の１１で示す位置に照射される場合の光線図は波線
で示されている。なお、このとき、試料３の電子顕微鏡
像は投影レンズ７の下部に縮小されて結像されている。
これらの検出器８．９の代わりにフィルムを置けば回折
像を撮影することはできるが、これだけでは電子がどの
ような方向に散乱されているかは分かるが、その差は知
ることができない。そこで、第５図のように二つの検出
器８．９を配置し、これらの検出器で電子ビーム量を電
気信号に変換し、その差、即ち、いま検出器８の出力を
Ａ１　　検出器９の出力をＢとすると（Ａ−Ｂ）の信号
をＳＴＥＭの電子ビーム走査信号に同期させてＣＲＴに
表示すると、位相差像を得ることができる。つまり、位
相差情報は、対物レンズ後焦点面５上での電子回折像の
シフトとして生ずるので、当該シフトａを後段のレンズ
で拡大し、シフトした分のみの情報を像にするのである
。
検出器としては、第７図（ａ）に示すような２分割型の
ものでもよいし、同図（ｂ）に示すような４分割型のも
のでもよく、４分割型の検出器の場合には、位相差を得
るためには、検出器１５．１６．１７および１８の出力
をそれぞれＡ、　　Ｂ、　　Ｃ，、Ｄとすると、　（Ａ
＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）の演算を行えばよい。
［発明が解決しようとする課題］ さて、明瞭な位相差像を得るためには、第８図（ａ）に
示すように、分離された回折像２０．２１を分割型検出
器８，９上に対称に投影する必要がある。もっとも、第
８図（ｂ）に示すように分離された回折像２０．２１の
中心と分割型検出器８゜９の中心が一致していなくても
位相差像を観察することはできるが、非対称であるため
に演算後に余分な情報が残り、明瞭な位相差像を得るこ
とはできないし、第８図（Ｃ）のように、分離された回
折（１２０，２１が検出器８のみに投影される場合には
位相差像を得ることは不可能である。
その解決策として、分割型検出器の位置、角度を調整す
ることにより、分離された回折像を分割型検出器上に対
称に投影するようにすることは考えられるが、検出器の
中心を光軸に正しく一致させることが困難である上に、
検出器上にどのように回折像が投影されているかを確認
することはできないために、検出器の位置、角度を調整
しようとしてもどのように調整したらよいかという情報
を得ることはできないのである。
このように、ＳＴＥＭにおいては１回折像と検出器の相
対的位置関係が極めて重要であるにも拘らず、その相対
位置関係を正しく合わせる手段がないものであった。
本発明は、上記の課題を解決するものであって、分離さ
れた回折像と検出器の相対位置を容易に正しく合わせる
ことができる走査透過型位相差電子顕微鏡を提供するこ
とを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の走査透過型位相
差電子顕微鏡は、走査透過型位相差電子顕微鏡において
、位置検出型検出器をマトリクス状に配置した電子ビー
ム検出器と、前記電子ビーム検出器で検出した回折像を
記憶する記憶手段と、制御手段とを少なくとも備え、前
記制御手段は前記記憶された回折像を指定された領域に
分割し、分割された両頭域での電子ビーム投射量の差を
演算するものであることを特徴とする。
［作用］ 本発明によれば、走査透過型電子顕微鏡に用いる電子線
検出器として、位ｒｙＬ＠出型検出器を用いたので、検
出器上のビーム形状を確認できるようになり、領域の区
分を正確に行うことができ、明瞭な位相差像を得ること
ができる。
［実施例コ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第１図は本発明に係る走査透過型位相差電子顕微鏡の信
号処理系の構成を示す図であり、図中、３０は検出器、
３１は制御装置、３２はフレームメモＩＪ、３３．３４
は表示装置、３５は入力装置を示す。なお、光学系は第
５図に示したものと同様である。
第１図において、検出器３０は従来のような分割型のも
のではなく、ＣＯＤ等の位置検出型検出器（Ｐ　Ｓ　Ｄ
　：　Ｐｏ５ｌｔｌｏｎ　５ｅｎｓｌｔｌｖｅ　Ｄｅｔ
ｅｃｔｏｒ）がマトリクス状に配置された構成となされ
ている。そして、検出器３０を構成する各素子は、電子
ビームが試料の全面をフレーム走査する期間、または必
要なら数フレーム走査期間に渡って照射された電荷を蓄
積し、帰線期間に制御装置３１によって読み出される。
制御装置３１は検出器３０から読み出した信号をＡ／Ｄ
変換し、フレームメモリ３２の所定の箇所に格納すると
共に、ＣＲＴ等からなる表示装置の一方、例えば表示装
置３３に表示する。このことにより、例えば、第２図の
ように分離された回折像３６．３７を画面上に表示する
ことができ、この画面から回折像が検出器３０上のどの
ような位置にどのような状態で投影されているかを知る
ことができる。
いま、第２図の状態を考えると、分離された二つの回折
像３６．３７は、その交点ｒ＋＋　　ｒ２を結ぶ直線３
８に対して対称であるから、直線３８で分けられる一方
の領域をＡ１　　他方の領域をＢとすれば、第８図（ａ
）に示すような理想的な状態とすることができることが
分かる。従って、オペレータが表示装置３３の画面を観
察して、マウスあるいはライトペン等の適当な装置から
なる入力装置３５により、交点ｒｌ＋　　ｒ２の位置を
指示すれば、制御装置３１は交点ｒ＋＋　　ｒａを結ぶ
直線を求め、表示装置３３に表示すると共に、一方の領
域をＡ１　他方の領域をＢとして差を演算する。°即ち
、制御装置３１は、フレームメモリ３２から先に格納し
た回折像のデータを読み出し、メモリ上のデータを領域
Ａと領域Ｂに区分し、更に、領域Ａ、Ｂのそれぞれ対応
する画素ａ１．ｂ１の差、即ち　ＣＩ　＝ａ＋　−ｂｌ
を求めるのである。
このようにして求められた　ＣＩ　は、フレームメモリ
３２の所定の箇所に格納されると共に、孝示装置の他方
、例えば表示装置３４に表示される。
このようにすることで明瞭な位相差像を得ることができ
るのである。
以上の説明においては単純な回折パターンの場合を取り
上げたが、試料によっては第３図に示すように回折像が
４つに分離されることもある。このような場合には、例
えば、第４図に示すように、メモリの画素をＡ、　　Ｂ
、　　Ｃ，Ｄの４領域に区分し、所望の領域間の差、例
えば、Ａ−Ｂ、　　Ａ−Ｃ，Ｃ−ＤあるいはＢ−Ｄを演
算して表示することができる。このようにすれば、各領
域間では非対称の部分があるので、得られた位相差像の
ある部分は不明瞭にはなるが、いろいろの方向から位相
差像を観察することができるものである。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、検出器として分割型検
出器ではなく、位置検出型検出器を用いたので、電子ビ
ームが検出器上にどのように照射されているかを表示装
置上において確認することができるばかりでなく、この
情報をデジタルに変換し、画像表示などを行うことによ
って、検出器を任意の複数の領域に分割することができ
る。
従って、回折パターンの形状に応じて、任意の位置で任
意の方向に検出器に入る信号を分割できるので、正確に
位相差を像にすることができ、不所望のコントラストを
生じさせないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る走査透過型位相差電子顕微鏡の信
号処理系の１実施例の構成を示す図、第２図は領域の分
割を説明する図、第３図は回折パターンの例を示す図、
第４図は第３図の回折パターンの場合の領域分割の例を
示す図、第５図は従来の位相差ＳＴＥＭ法を説明する図
、第６図は位相差情報を説明する図、第７図は分割型検
出器を示す図、第８図は本発明の詳細な説明するための
図である。 ３０・・・検出器、３１・・・制御装置、３２・・・フ
レームメモＩＪ、３３．３４・・・表示装置、３５・・
・入力装置。 出　　願　　人　日本電子株式会社 代理人　弁理士　菅　井　英　雄（外５名）第３図 第１ 第２図 第６図 中１０ 第７図 （ａ） （ｂ） 第８図 （ａ） 手続補正書 （方式） ％式％ 発明の名称 走査透過型位相差電子顕微鏡 ３゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）走査透過型位相差電子顕微鏡において、位置検出
    型検出器をマトリクス状に配置した電子ビーム検出器と
    、前記電子ビーム検出器で検出した回折像を記憶する記
    憶手段と、制御手段とを少なくとも備え、前記制御手段
    は前記記憶された回折像を指定された領域に分割し、分
    割された両領域でのビーム投射量の差を演算するもので
    あることを特徴とする走査透過型位相差電子顕微鏡。
JP1015590A 1989-01-25 1989-01-25 走査透過型位相差電子顕微鏡 Expired - Lifetime JP2563134B2 (ja)

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