JPH0626106B2 - 走査透過顕微鏡 - Google Patents

走査透過顕微鏡

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JPH0626106B2
JPH0626106B2 JP60163064A JP16306485A JPH0626106B2 JP H0626106 B2 JPH0626106 B2 JP H0626106B2 JP 60163064 A JP60163064 A JP 60163064A JP 16306485 A JP16306485 A JP 16306485A JP H0626106 B2 JPH0626106 B2 JP H0626106B2
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JP
Japan
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scanning
detector
signal
transmission microscope
scanning transmission
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JP60163064A
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JPS6139442A (ja
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ヤン・バート・レ・プーレ
ニコラス・ヘンリカス・デツカース
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/261Details
    • H01J37/263Contrast, resolution or power of penetration

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  • Microscoopes, Condenser (AREA)
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放射線源〈radiation source〉1と、レンズ
系〈Iens systm〉6,8,12,14,16と、被検体〈specimen〉
を走査するためのビーム走査系〈beam scanning syste
m〉10と、個別に読み出し可能な4個の四分円〈quadran
ts〉A,B,C,Dに分割されている放射線検出器〈radiation
detector〉18と、非微分位相信号〈non-differentiate
d phase signals〉を与えるために信号を減算及び信号
積分手段を含む信号プロセッサを具える検出器読み出し
システム〈detector read-out system〉28と、を有して
成る走査透過〈scanning transmission〉顕微鏡に関す
る。
〔従来の技術〕
このような顕微鏡は、電子顕微鏡という形態で、英国特
許第 2,019,691号(特開昭54-140,455号公報すなわち特
願昭54-46552号に相当)から既知である。非微分位相画
像を実現するため其処に記載されている方法は、走査ビ
ームのフライバック中の必要な検出器信号積分の間に問
題が生じるが故に、未だ実用に供されたことがない。こ
の不連続性によって、画像ラインの各々に対し強度〈in
ten sity〉の開始値〈starting value〉は分っていな
い。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的はこの欠点を軽減することである。
〔課題を解決するための手段〕
この目的を達成するために、本発明によれば上述のよう
な顕微鏡は、前記ビーム走査系10が、2組の走査線セグ
メントa,c;b,dから成る連続的な蛇行する形状の〈meand
riform又はmeander-shaped〉走査経路に沿って被検体を
走査するための手段を含み、該2組の走査線セグメント
の各々は、検出器18を分割している線30,32 の1つに平
行であり、また、放射線検出システムは、走査パターン
の走査線セグメントの各々に個々に対応する信号を、読
み出しシステムの信号プロセッサに受け渡す手段19,26
を含むことを特徴とする。
本発明の他の有用な実施例は従属的な請求項の主題を形
成する。
本発明による顕微鏡では、走査中の不連続の生起が回避
されるので、上記欠点は信号積分中には最早生じない
で、信頼性の高い非微分位相コントラスト画像が実現で
きる。走査パターンはその形状が蛇行している、と云う
のは各ラインの終端で走査電子ビームがライン方向に対
して直角に1ライン距離だけシフトしているからであ
る。放射線検出器は、走査線セグメントに平行に延びる
分割線により、4個のほぼ四分円に分割される。該四分
円の各々について、信号は信号読み出し及び処理システ
ムに与えられるのであって、この信号読み出し及び処理
システムは少なくとも位相信号が関係する限りにおいて
信号積分器を含んでいる。信号読み出しシステムにより
供給される信号は、例えばテレビジョン・モニターに与
えられ、このモニター上に非微分形の位相画像が表示で
きる。走査システムの制御も信号処理システムと同様に
ディジタル形としてもよい。そうすれば極めて正確な同
期が保証される。
もう1つの実施例では、検出器は半径方向に見て幾つか
の円環状の部分に分割され、そうすれば信号は波長は敏
感に感応し易いやり方で読み出すことができる。従って
位相構造を画像化することは、更に高度にこれを行うこ
とができる。
好適実施例では顕微鏡は電子顕微鏡により形成される。
その時には検出器は、例えば1974年刊行のオプティク
〈Optik〉誌第41巻第4号第 452-456頁(以下これを“O
ptik 41”と略記する)所載の電子検出器あるいは前記
英国特許第 2,019,691号記載の電子検出器により形成さ
れる。その場合には電子放射源は半導体の形態をとる電
子輻射エレメントを含むのが好適であり、例えば米国特
許第4,303,930 号に記載のものが好適である。その結
果、比較的高い電流密度を持つ電子ビームを使用するこ
とができて、画像化の解像度を高めることができる。
このような顕微鏡用の読み出しシステムは、例えば後の
段階で処理するために画像信号を一時的に記憶できるよ
うに信号記憶システムを含むことがある。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明の好適実施例を詳細に説明す
る。
第1図に示す電子顕微鏡は、電子輻射エレメント2を持
つ電子放射源1と、ビーム線整列〈align ment〉系3
と、ビーム開口〈aperture〉4と、集束〈condenser〉
系6と、対物〈objective〉レンズ8と、ビーム走査系1
0と、被検体スペース11と、回析〈diffraction〉レンズ
12と、中間〈intermediate〉レンズ14と、投影〈projec
tion〉レンズ16と、信号出力リード線19を持つ電子検出
器18とを有する。これら総てのコンポネンは筐体20に収
容され、該筐体は、電子放射源用の電源導線21、観察窓
22、及び真空ポンプ装置24を持っている。
本発明によれば、電子放射源は Optik 41 に記述されて
いるような電子に感応し易い入口表面を持っている。検
出器は、例えば電子に感応し易いダイオードのマトリク
スからなる半導体検出器として構成され、該ダイオード
の各々は個別に読み出すこともできるが、一部分を組合
わせて読み出すこともできる、ということに注目された
い。このやり方或いは他のやり方で形成された検出部の
各々は、信号用導体19を経由して外部にアクセスできる
接続点26に個別に結合する。殊に高周波に対して情報の
損失を防止するために、検出部は少なくとも最初の信号
増幅器段と統合するのが好適であろう。そうすれば、最
初の信号増幅器段は関連の検出部に若しくはダイオード
・マトリクスの各個別のダイオードに直接結合して、電
子顕微鏡の筐体内に収納される。検出器信号の制御、例
えば走査方向の変更への適合や同期等々の制御もまた同
様に、例えば最初の信号増幅器段の次の信号で実行する
ことができる。
電子放射源の電子エミッタとしては、米国特許第 4,30
3,930号に記載の所謂冷電極〈cold electr ode〉を使用
するのが極めて好適である。これにより熱の問題が回避
されて、前に述べたように高い電流密度を持つ電子ビー
ムが生成できるのである。この電子顕微鏡は画像表示用
としてテレビジョン・モニター27を持っている。検出器
18から導かれた信号は、信号読み出し及び処理回路28内
での必要な処理がなされた後で、モニターに与えること
ができる。この処理された信号を用いて、真の画像すな
わち被検対象物の位相構造の非微分画像を、モニター27
上に表示することができる。位相画像ばかりではなく、
被検対象物の振幅画像を同様に形成しこれをモニター上
に表示することもできる。これもまたOptik 41に記述さ
れているように、被検体の位相画像と振幅画像とは同時
に記録されるが、例えば一時的画像メモリを介して別々
に表示することができる、又はその代わりに、各タイプ
の画像用にそれぞれ別個のモニターを設けてもよいし、
或いは複合モニターのサブ・フィールドが各タイプの画
像用の保留されてもよい。
被検対象の走査に対してはビーム走査デバイス10が用い
られ、本発明に採用されている被検対象走査用の該デバ
イスでは、慣例的な不連続制すなわち実際には各走査ラ
インを介するフライバック〈flyback〉のパターンが回
避されている。殆どの場合に在来からある走査デバイス
はこの目的のために極く僅かの変更を必要とするに過ぎ
ない。蛇行パターンというのは本発明による位相測定を
実行するのに魅力的な走査パターンである。かようなパ
ターンは、走査ラインの終端で走査スポットをライン書
き込み方向に直角の方向に極く僅かにシフトして、次の
走査ラインの開始点とすることにより実現される。こう
すれば、引き続く走査ラインは相互に平行であるが、ラ
インは交互に反対方向に書き込まれる。その時にはビー
ム走査系の制御もディジタルになろう。第2a図に示すよ
うに、4個の4分円A,B,C,D に分割された検出器が顕微
鏡内に設けられて、分割線30は第3図に示す走査ライン
a及びcに平行に延びている。また検出器18の分割線32
は走査ラインb及びdに平行に延びている。このように
した時に、 −Sa,Sb,Sc,Sd は走査ラインa,d,c,d に係わる信号を現
すものとし、 −SA,SB,SC,SD は検出器四分円A,B,C,D の各々からの信
号を表すものとし、 −Sfは4個の検出器四分円の信号の和信号であるとすれ
ば、 蛇行パターンで走査中に4個の検出器四分円A,B,C,D か
らの信号により、次の信号: Sa= SA−SB−SC+SD 左→右 Sb=−SA−SB+SC+SD 上→下 Sc=−SA+SB+SC−SD 右→左 Sd=−SA−SB+SC+SD(=Sb) 上→下 Sf= SA+SB+SC+SD 和信号 が導かれる。信号Sfは被検対象物の振幅信号を表すもの
である。信号SAからSDまでは積分され、こうして形成さ
れた複合信号が被検対象物の非微分位相信号としてはモ
ニター27に与えられる。
第2b図は、検出器の表面を原則として4個の四分円に分
割しているが、これを更に半径方向にも種々の領域に再
分割している。例えば四分円Aは内側領域AI,中間領域
AII,及び外側領域AIIIに分割される。周波数に敏感に感
応し易い測定が、このように細かく分割された検出器を
用いて実行できる。回路28は、四分円ごとに3個の領域
を一緒に記録することも別々に記録することも、所望に
応じて出来るように構成される。
位相測定は、殊に生物学的被検対象であって、通常は終
塊〈conglomerates〉が生じてそれに対し位相差の相対
的にしばしば小さいものにとっても重要である。そのと
きには、例えば、 300kVに及ぶ比較的高い電圧が、輻射
線のより短い波長をより鋭敏なやり方で測定できるが故
に、魅力的である。この場合には約1゜の位相差解像度
が実現可能であることが判明している。
本発明は電子顕微鏡に関して説明されているけれども、
光学的又は音響学的に走査する顕微鏡にも好適に応用で
きる。その場合にも走査及び信号処理は同様のやり方で
実行される。検出器の検出特性が用いられる輻射線に適
合すべきものであることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による電子顕微鏡の構成を示す断面図
であり、 第2a図は、投射する輻射線ビームから見た検出器の表面
を、本発明で用いるために4個の四分円に分割したこと
を示す図であり、 第2b図は、第2a図の4個の四分円を更に半径方向に分割
したことを示す図であり、 第3図は、本発明で用いる走査ラインを説明する図であ
る。 1……放射線源 2……電子輻射エレメント 3……ビーム線整列系 4……ビーム開口 6……集束系 8……対物レンズ 10……ビーム走査系 11……被検体スペース 12……回析レンズ 14……中間レンズ 16……投影レンズ 18……電子検出器 19……信号出力リード線 20……筐体 21……電源導線 22……観察窓 23……真空ポンプ装置 26……外部にアクセスできる接続点 27……テレビジョン・モニター 28……信号読み出し及び処理回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放射線源(1) と、レンズ系(6,8,12,14,16)
    と、被検体を走査するためのビーム走査系(10)と、個
    別に読み出し可能な4個の四分円(A,B,C,D) に分割され
    ている放射線検出器(18)と、非微分位相信号を与えるた
    めに信号減算及び信号積分手段を含む信号プロセッサを
    具える検出器読み出しシステム(28)と、を有して成る走
    査透過顕微鏡において、 前記ビーム走査系(10)は、2組の走査線セグメント(a,
    c; b,d)から成る連続的な蛇行する形状の走査経路に沿
    って被検体を走査するための手段を含み、 該2組の走査線セグメントの各々は、検出器(18)を分割
    している線(30,32) の 1つ平行であり、また、 放射線検出システムは、走査パターンの走査線セグメン
    トの各々に個々に対応する信号を、読み出しシステムの
    信号プロセッサに受け渡す手段(19,26) を含むことを特
    徴とする走査透過顕微鏡。
  2. 【請求項2】ビーム走査系は、画像登録デバイスの制御
    に同期することにできるディジタル制御手段を含むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の走査透過顕
    微鏡。
  3. 【請求項3】放射線検出器の各四分円は、少なくとも2
    つの半径方向の部分領域(I,II,III)に再分割され、それ
    らに対して、領域に適合する周波数フィルタが、検出器
    読み出しシステム内に付加されることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項又は第2項に記載の走査透過顕微鏡。
  4. 【請求項4】検出器は半導体検出エレメントのマトリク
    スを含むことを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載
    の走査透過顕微鏡。
  5. 【請求項5】検出器読み出しシステムは一次記憶用の画
    像メモリを含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    ないし第4項のうちのいずれか1項に記載の走査透過顕
    微鏡。
JP60163064A 1984-07-25 1985-07-25 走査透過顕微鏡 Expired - Lifetime JPH0626106B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8402340A NL8402340A (nl) 1984-07-25 1984-07-25 Microscoop voor niet-gedifferentieerde fase-beeldvorming.
NL8402340 1984-07-25

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Publication Number Publication Date
JPS6139442A JPS6139442A (ja) 1986-02-25
JPH0626106B2 true JPH0626106B2 (ja) 1994-04-06

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ID=19844267

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JP60163064A Expired - Lifetime JPH0626106B2 (ja) 1984-07-25 1985-07-25 走査透過顕微鏡

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EP (1) EP0171109B1 (ja)
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DE (1) DE3577775D1 (ja)
NL (1) NL8402340A (ja)

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