JPH07122220A - 電子顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子顕微鏡装置において、同一視野の異種の
走査電子線像を同時に検出し、観察・記録用モニタＣＲ
Ｔ画面上にリアルタイムで同時表示する。 【構成】 試料３上を電子線１が走査することによって
得られる異種の走査電子線像、例えば、明視野像と暗視
野像の画像信号を結像系レンズ部７に設けた複数の検出
器８ａ，８ｂ、光学変調素子２１ａ，２１ｂ、ライトガ
イド１０及び光電子増倍管１１で構成された画像信号分
離検出部１６を用いて、分離して取り出し、観察用モニ
タＣＲＴ１４画面上にリアルタイムで同時表示して、画
像観察及び記録を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査電子線像を拡大し
てモニタ画面に表示する電子顕微鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子顕微鏡装置において、電子線が試料
に照射されると、電子線と試料との相互作用によって図
２に示すように種々の情報を担持する電子線あるいはＸ
線が試料から放出される。これらの情報を多角的に利用
することによって、はじめて試料の特性が明らかにな
る。そのため、従来これらの情報を得るには、それぞれ
の情報に適した別々の検出手段あるいは検出方法を用い
て個々の情報として取り出し、その後それらを組み合わ
せて検討する方法が採られている。

【０００３】従来の電子顕微鏡装置において、例えば、
走査電子線像の明視野像の観察及び記録は、走査偏向コ
イルによって、試料面上を電子線が走査することにより
得られた異種の電子線の中から、散乱電子線・回折電子
線を対物可動絞りでカットし、光軸近傍の透過電子のみ
を結像系レンズ部に設けたシンチレーション検出器で光
信号として取り出し、ライトガイドを介して光電子増倍
管で光信号から電気信号に変換した後、ヘッドアンプで
増幅して主操作コントロール部へ送り、観察・記録用モ
ニタＣＲＴに表示することによって行われる。ＣＲＴ上
の明視野像の画像は写真撮影により記録される。他方、
走査電子線像の暗視野像の観察及び記録は、結晶性試料
の場合は、回折電子を用い、非結晶性試料の場合は散乱
電子を用いて行われる。操作法としては以下に記述する
二つの方法が一般に採用されている。

【０００４】第一の方法は、偏向コイルを用いて、試料
に対して斜めから電子線を照射することによって、観察
に必要な散乱電子あるいは回折電子を光軸上に取り出す
方法である。第二の方法は、対物可動絞りを動かして透
過電子線をカットし、観察に必要な散乱電子あるいは回
折電子だけを取り出す方法である。このようにして取り
出された暗視野像の画像は、前記の明視野像と同様な方
法により、観察・記録用モニタＣＲＴ上で表示観察さ
れ、写真撮影により記録される。

【０００５】このように、従来の方法で明視野像と暗視
野像を観察するためには光軸を大幅に変更しなければな
らない。特に結晶学分野における結晶構造や結晶欠陥の
観察においては、明視野像と暗視野像を同一視野で比較
観察しなければ正確な結晶の構造解析はできない。その
ため、従来、このような煩雑な条件設定には、時間と熟
練が必要であり、特に結晶水を含む結晶性試料や有機高
分子結晶のように電子線に弱い試料の場合には、条件設
定の間に電子線照射による試料損傷が発生し、試料の情
報の欠落と共に、誤った試料情報を得る結果となる。

【０００６】そのような煩雑な操作を解決する方法とし
て、例えば特開昭５１−１２３０５６号公報、特開昭５
３−３１９５５号公報、特開昭５８−１５８８４８号公
報、特開昭６１−１１０９５４号公報、特開平４−１９
０５５０号公報などに記載された方法がある。しかし、
同一視野で明視野像と暗視野像をリアルタイムで同時観
察したり、あるいは加速電圧２００ｋＶ以上での検出器
の蛍光体の劣化による解像度の著しい低下や破損に対す
る問題については考慮がなされていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術、特開昭
５１−１２３０５６号公報は、２個のシンチレーション
検出器を用いて比較すべき２つの画像を同時にモニタＣ
ＲＴに表示するもので、試料を傾斜して立体観察を行う
場合などには適しているが、明視野像と暗視野像を完全
に一致して同時表示・同時観察することについては考慮
がなされていない。

【０００８】特開昭５３−３１９５５号公報は、試料の
背後に設置した透過蛍光膜とＴＶ撮像管で得られた回折
像とシンチレーション検出器で検出された明視野像と暗
視野像について、２台の観察用モニタＣＲＴを用いて回
折像と明視野像あるいは回折像と暗視野像を同時表示す
るものであるが、明視野像と暗視野像を同時に観察用モ
ニタＣＲＴ画面上に表示することについては考慮がなさ
れていない。

【０００９】特開昭５８−１５８８４８号公報は、２層
のシンチレータと分光器を用いて、二次電子線と反射電
子線を同時検出するものであるが、二次電子線の発生効
率及び、解像度に対する考慮がなされていない。さらに
それぞれの信号の表示、観察及び記録に関する考慮がな
されていない。特開昭６１−１１０９５４号公報は、明
視野像を電子顕微鏡本体の蛍光板で観察し、回折像を、
チャンネルプレート等で検出し、本体外に設置した観察
用モニタＣＲＴ上に表示するものであるが、明視野像と
暗視野像の同時表示・観察については考慮されていな
い。

【００１０】特開平４−１９０５５０号公報は、ＴＶカ
メラを用いて明視野像と回折像の同時表示と同時観察を
行うものであるが、明視野像あるいは回折像の観察と表
示はオフラインのため、同時表示するには、一度画像を
メモリしなければならず、明視野像と暗視野像をリアル
タイムで同時表示・同時観察することについては何も考
慮されていない。

【００１１】さらに、上記従来技術では、検出器あるい
はＴＶ撮像管の蛍光体について、加速電圧２００ｋＶ以
上での著しい劣化や破損に対する配慮がなされていな
い。そのため、このような問題を解決しない限り、高加
速電圧での実用的な高解像度の明視野像と暗視野像のリ
アルタイムでの同時表示・同時観察はできない。他方、
結晶学分野における結晶構造や結晶欠陥の解析手段とし
て、必須の明視野像と暗視野像の比較観察において、同
一視野で同時表示・同時観察することは正確な構造解析
上、特に重要なことである。

【００１２】本発明の第一の目的は、走査電子線像観察
装置において、異種の走査電子線像、例えば明視野像と
暗視野像を観察する場合、煩雑な操作を軽減し、同一視
野での高解像度の明視野像と暗視野像をリアルタイムで
同時表示・同時観察及び記録が可能な電子顕微鏡装置を
提供することにある。本発明の第二の目的は、電子線照
射による試料損傷のない、正確な像観察及び記録が可能
な電子顕微鏡装置を提供することにある。

【００１３】本発明の第三の目的は、電子線像の撮像に
用いる検出器の劣化を軽減し、高寿命・高信頼度の電子
顕微鏡装置を提供することにある。本発明の第四の目的
は、上記第一、第二及び第三の目的を、超高加速電圧に
おける電子顕微鏡装置において達成することにある。本
発明はさらに、経済的にも優れた電子顕微鏡装置を提供
するものであるが、それらの目的については以下の説明
で詳述する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記第一の目的を達成す
るため、本発明では異種の走査電子線像、例えば明視野
像と暗視野像の信号を取り出すために、光軸を中心にセ
ットした多段の異種の走査電子線像検出器と複数個の光
学変調素子とが一体化した画像信号分離検出部を、電子
顕微鏡装置の結像系レンズ部に設けたことにより、同一
視野の明視野像と暗視野像を観察・記録用モニタＣＲＴ
画面上にリアルタイムで同時表示するようにした。

【００１５】前記第二の目的を達成するため、上記構成
に加えて、照射系に偏向コイルを設けることにより、電
子顕微鏡本体の主操作コントロール部の操作と同期し
て、画像の取り込み時のみ、試料に電子線を照射するよ
うにした。前記第三の目的を達成するため、上記構成に
加えて、上記画像信号分離検出部を電子顕微鏡装置本体
の主操作コントロール部の操作と同期して駆動し、光軸
から着脱可能にした。

【００１６】前記第四の目的に関し、本発明は、上記画
像信号分離検出部を用いて、走査電子線像を撮像するこ
とにより、初めて超高加速電圧の電子顕微鏡装置を実現
可能にしている。その他、本発明では、高価な複数個の
走査電子線像の検出器及び観察・記録用モニタＣＲＴを
必要としないなどの手段を講じているが、それらの工夫
については以下の説明で詳述する。

【００１７】

【作用】電子顕微鏡装置の走査電子線像検出器、例えば
明視野像検出器と暗視野像検出器が光学変調素子と一体
化した画像信号分離検出部は、走査偏向コイル及び観察
・記録用モニタＣＲＴと同期して、走査電子線像を検出
するようにしているので、煩雑な操作を軽減し、高解像
度の明視野像と暗視野像の同一視野での同時表示・同時
観察を短時間でリアルタイムに行うことができる。

【００１８】このような作用効果は、上記画像信号分離
検出部を光軸に対して着脱可能なように駆動することで
一層顕著となり、特に、この画像信号分離検出部は画像
取り込みと同期して着脱されることで、検出器の蛍光体
の劣化による著しい解像度の低下を防止し、長寿命化を
図ることができる。さらに、照射系に設けた偏向コイル
により、電子顕微鏡本体の主操作コントロール部の操作
と同期して、画像の取り込み時のみ、必要最小限の電子
線が試料に照射されるために、電子線照射による試料損
傷のない、正確な明視野像と暗視野像を効率良く観察、
記録できる。したがって、超高加速電圧であっても上記
走査電子線像検出器の蛍光体の劣化の影響が少なく、高
解像度で信頼性の高い超高加速電圧の電子顕微鏡を実現
できる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図３〜図８
を参照して説明する。図１は、本発明に係る電子顕微鏡
装置の全体の構成及び動作原理について明視野像と暗視
野像の観察を例に示したものである。電子顕微鏡装置
は、電子銃（図示せず）、照射レンズ１５を含む照射
系、電子線走査手段２ａ、試料室、結像系レンズ部７及
び検出部を備え、走査電子線像は画像表示用モニタ１４
に表示される。

【００２０】主操作コントロール部１３の操作パネル上
の画像取り込み開始スイッチを押すと、駆動制御部１７
を介し照射系に設けた偏向コイル２ｃにより、電子線１
は破線位置から白抜き矢印の方向に偏向され、光軸上に
振り込まれる。電子線１は走査偏向コイル２ａによって
走査され、試料３に照射される。このとき得られる異種
の走査電子線（透過電子線５、散乱電子線６ａあるいは
回折電子６ｂなど）は、結像系レンズ部７に設けた画像
信号分離検出部１６が、駆動制御部１７を介し、光軸に
挿入されることによって、それぞれの走査電子線像検出
器８ａ、８ｂで検出され、光信号に変換される。なお、
各検出器８ａ、８ｂには、電子線１による蛍光体の劣化
防止や破損に対する保護及び電子線によるチャージアッ
プ防止のために、使用電子顕微鏡装置の最大加速電圧に
応じて、膜厚１００ｎｍから数μｍの範囲で金属蒸着９
が施されている。金属蒸着膜の詳細は図４に示す。

【００２１】電子線像検出器からの光信号は、ライトガ
イド１０を介して光電子増倍管１１に伝達されて電気信
号に変換され、ヘッドアンプ１２により増幅される。増
幅された画像信号は、主操作コントロール部１３を介し
て、画像処理コントロール部１８のＣＰＵへ送られ、そ
れらのデータは観察用モニタＣＲＴ１４で観察され、必
要に応じて画像メモリ部１９に記録蓄積される。また、
プリンター２０により打ち出すことが可能である。

【００２２】観察用モニタＣＲＴ１４と明視野像及び暗
視野像との同期は、走査偏向コイル２ａと走査偏向コイ
ル同期制御回路部２ｂで行われる。また、一台の観察用
モニタＣＲＴ１４画面上に明視野像と暗視野像を同時表
示、同時観察するために、音響光学変調素子や液晶等か
らなる光学変調素子２１ａ、２１ｂによる明視野像と暗
視野像の画像信号の入力切り替えは、主操作コントロー
ル部１３のＣＰＵと走査偏向コイル同期制御回路部２ｂ
を介して、同期／信号切替制御回路部２２の出力電圧信
号で同期制御される。

【００２３】さらに、観察用モニタＣＲＴ１４画面上に
常時最適な画像が提供されるように、観察用モニタＣＲ
Ｔ１４画面上に表示された明視野像と暗視野像の輝度及
び像質、すなわちＳ／Ｎ比は、主操作コントロール部１
３のＣＰＵにてコントロール処理される。観察用モニタ
１４は、カラーモニタＣＲＴあるいは白黒モニタＣＲＴ
のどちらを用いても観察可能である。

【００２４】観察用モニタＣＲＴ１４が、カラーモニタ
ＣＲＴの場合は、主操作コントロール部１３において、
表示する色を指定することにより、同一視野の異種の走
査電子線像を色別して、観察用モニタＣＲＴ１４画面上
に同時表示することができる。この詳細は、図５を用い
て後述する。図３は、主操作コントロール部１３と画像
処理コントロール部１８のＣＰＵによる本実施例の動作
をフローチャートで説明したものである。以下、図３を
用いて、本実施例の動作を説明する。

【００２５】主操作コントロール部１３の操作パネル上
の画像取り込み開始スイッチを押す（ステップ３０）
と、駆動制御部１７の制御により、照射系に設けた偏向
コイル２ｃによって電子線１が光軸に振り戻されると同
時に、光軸に画像信号分離検出部１６が挿入され（ステ
ップ３１）、画像の取り込みが開始される（ステップ３
２）。画像の取り込みが終了する（ステップ３３）と、
電子線１は、偏向コイル２ｃによって光軸外に振り出さ
れ、同時に画像信号分離検出部１６は光軸から脱着され
る（ステップ３４）。このようにして得られた明視野と
暗視野の各画像は、観察用モニタＣＲＴ１４に表示され
ると共に（ステップ３５）、各画像の輝度を確認する
（ステップ３６）。各画像の輝度の差が不均一の場合
は、各画像の平均輝度の差を読み取り（ステップ３
７）、主操作コントロール部１３のＣＰＵを介して補正
を行い、調整は、同期／信号切替制御回路部２２で出力
電圧信号を制御して光学変調素子２１ａ、２１ｂの光伝
達率を変化させることによって行い（ステップ３８）、
上記ステップ３０〜３６を再度実行する。

【００２６】明視野像と暗視野像を比較して、輝度の差
が無くなった場合（ステップ３６）は、次に各画像の像
質を判断する（ステップ３９）。像質、すなわちＳ／Ｎ
比が悪い場合は、主操作コントロール部１３のＣＰＵで
各画像のＳ／Ｎ比を読取り（ステップ４０）、各画像の
Ｓ／Ｎ比の平均値を求め、Ｓ／Ｎ比を設定し（ステップ
４１）、走査時間補正及び調整を行い（ステップ４
２）、再度ステップ３０〜３９を実行する。

【００２７】このようにして得られた明視野像と暗視野
像について、次に画像処理または記録の確認を行う（ス
テップ４３）。このステップでは、得られた画像につい
て、まず画像処理、例えば観察したい部分の強調処理や
ノイズ除去等の処理を行って、その画像を記録していく
操作方法と、まず最初に幾視野かの画像を記録して、そ
の後画像処理を行う操作方法の２通りが選択可能であ
る。

【００２８】前者の操作はステップ４３、４４、４５を
繰り返し、希望の画像処理が終了すれば画像記録確認
（ステップ４６）後、終了する（ステップ４８）。後者
の操作は、ステップ４３、４４、４６、４７と進み、点
線に従ってステップ３０から４７を繰り返し実行するこ
とによって、希望の画像を画像メモリ部１９に記録す
る。画像記録が完了（ステップ４６）後、画像処理を行
うには、画像呼び出し（ステップ４７）、画像呼び出し
確認（ステップ４９）と進み、ステップ４３、４４を実
行後、ステップ４５で画像処理を行う。ここで希望の画
像処理が終了すれば、ステップ４３、４４を実行後、ス
テップ４６で記録確認し、ステップ４７で、新たに次の
画像を呼び出し、ステップ４９を実行後、ステップ４３
から４７を繰り返す。

【００２９】このように、主操作コントロール部１３の
パネル上の画像取り込み開始スイッチを押すと、画像信
号分離検出部１６の駆動制御部１７と連動して、照射系
に設けた偏向コイル２ｃにより電子線１が光軸に振り戻
されると同時に、画像信号分離検出部１６が光軸へ挿入
され、一回の走査で明視野像と暗視野像の画像が同時に
取り込まれる。このため、試料３及び検出器８には、必
要最小限度の電子線５、６ａ、６ｂが振り込まれること
になり、電子線照射による試料損傷及び経年変化による
検出器８の蛍光体の発光効率の低下を防止できる。画像
取り込み時以外は、光軸外に画像信号分離検出部１６を
待避させることにより、電子線ばかりではなく、高加速
電圧における一次及び二次イオンによる検出器８の蛍光
体の劣化を排除することができるため、蛍光体の寿命が
従来の観察方法よりも４倍以上長くなる。

【００３０】次に、本発明の一実施例による画像信号分
離検出部１６の断面を図４（ａ）に、外観を図４（ｂ）
に示す。図に示すように、試料３下部より発生する透過
電子線５、散乱電子線６ａあるいは回折電子線６ｂは、
結像系レンズ部７に設けた明視野像検出器８ａと暗視野
像検出器８ｂによって検出される。暗視野像検出器８ｂ
は、観察試料３が結晶性であれば、回折電子線６ｂだけ
が、非結晶性であれば散乱電子線６ａだけが検出できる
ように穴を設け、明視野像検出器８ａよりも上部に設置
する。暗視野像検出器８ｂの穴を通過した透過電子線５
は、明視野像検出器８ａによって検出される。暗視野像
検出器８ｂの穴径は画像信号分離検出部１６の取付け位
置と結像系レンズ部７の励磁条件で決定される。また、
明視野像検出器８ａと暗視野像検出器８ｂには、透過電
子線５、散乱電子線６ａ、回折電子線６ｂによる、蛍光
体の劣化防止や破損に対する保護及び電子線によるチャ
ージアップ、発光による像質の低下防止のために、使用
電子顕微鏡装置の最大加速電圧に応じ、膜厚１００ｎｍ
から数μｍの範囲でアルミニウムなどの軽金属等の金属
蒸着９が施されている。

【００３１】明視野像検出器８ａと暗視野像検出器８ｂ
で検出された光信号が光学変調素子２１ａ、２１ｂを介
して、ライトガイド１０へ送られる過程で、光学変調素
子２１ａ、２１ｂは、同期／信号切替制御回路部２２の
出力電圧信号の指示により、明視野画像光信号と暗視野
画像光信号を切り替え、それぞれの光信号を交互にライ
トガイド１０へ送る。

【００３２】本実施例によると、異なる２種類の走査電
子線像を得るための光軸の大幅な変更に伴う煩雑な軸調
整が完全に不要となり、加えて、下記の表示・観察モニ
タ法を採用することにより、短時間にリアルタイムで同
一視野の同時表示・同時観察及び記録が行なえるため
に、電子線に弱い試料でも、試料損傷のない、安定した
高解像度の像を、効率良く観察及び記録できる。さら
に、検出器８に金属蒸着９を施すことにより、蛍光体の
劣化による著しい解像度の低下を防止し、検出器８の長
寿命化を図ることができる。また、従来の装置では、検
出器８一個に対して、それぞれ一台ずつのライトガイド
１０、光電子増倍管１１、ヘッドアンプ１２を必要とし
たが、本実施例の画像信号分離検出部１６を用いれば、
複数個の検出器８及び光学変調素子２１と、一台のライ
トガイド１０、光電子増倍管１１、ヘッドアンプ１２を
一体化することにより、製作も容易となり、そのうえ経
済的にも非常に顕著な効果が得られ、さらに装置の保守
点検も容易になるという効果がある。

【００３３】図５は、同一視野の明視野像と暗視野像を
一台の観察用カラーモニタＣＲＴ１４画面上に同時表示
する場合の実施例を示したものである。動作原理は、図
５（ａ）に示すように、暗視野像は奇数番目の走査線を
使用し、明視野像は偶数番目の走査線を用いて、観察用
カラーモニタＣＲＴ１４画面上に色違いで同時表示する
ものである。図５（ｂ）は、各回路部の動作出力電圧波
形を示したものである。走査偏向コイル同期制御回路部
２ｂの水平方向の出力電圧波形（鋸波）１パルス毎に、
同期／信号切替制御回路部２２からの出力電圧波形（矩
形波）が同期し、それぞれの明視野像検出器８ａと暗視
野像検出器８ｂの光信号をそれぞれの光学変調素子２１
ａ、２１ｂに同期出力させることで、一台の観察用カラ
ーモニタＣＲＴ１４画面上に同一視野の明視野像と暗視
野像を同時表示する。

【００３４】上記実施例によれば、観察用カラーモニタ
ＣＲＴ１４の走査線の奇数と偶数を使い分けて、異なる
色で異種の走査電子線像を同時表示するため、画面上で
色が混じりあうことがない、すなわち画像の情報が混じ
りあうことがないので、画像の微細な部分も忠実に、高
信頼度で鮮明な画像として、リアルタイムで提供するこ
とができる。必要があれば、一方の光学変調素子のみを
光透過状態にし、他方の光学変調素子を光遮断状態にす
ることにより、明視野像または暗視野像のみをモニタＣ
ＲＴ上に表示することも勿論可能である。

【００３５】観察用白黒モニタＣＲＴ１４画面上に同一
視野の明視野像と暗視野像を同時表示する場合の実施例
を図６に示す。本実施例は、図６（ａ）に示すように、
明視野像と暗視野像を一台の観察用白黒モニタＣＲＴ１
４画面上に分割表示するものである。図６（ｂ）は、各
回路部の動作出力電圧波形を示したものである。走査偏
向コイル同期制御回路部２ｂの水平方向の出力電圧波形
（鋸波）１パルスに、同期／信号切替制御回路部２２か
らの出力電圧波形（矩形波）が同期し、それぞれの明視
野像検出器８ａと暗視野像検出器８ｂの光信号をそれぞ
れの光学変調素子２１ａ、２１ｂに同期出力させるが、
明視野像と暗視野像の光学変調素子２１ａ、２１ｂは交
互に動作する。このとき、モニタＣＲＴ偏向コイルの出
力波形１パルス毎に、走査偏向コイルの出力波形が２パ
ルスずつ同期することにより、一台の観察用白黒モニタ
ＣＲＴ１４画面上に同一視野の明視野像と暗視野像を分
割表示する。

【００３６】異種の走査電子線像をリアルタイムで、一
台の観察用モニタＣＲＴ上に同時表示することは、短時
間で同一視野の観察ができるために、観察時の電子線照
射による試料損傷を軽減し、試料情報の欠落を防止する
ことができる。また、オペレータは、観察モニタＣＲＴ
から視線を大きく転じることなく操作でき、一連の煩雑
な操作から開放される。

【００３７】さらに観察用白黒モニタＣＲＴ１４上で同
時表示・同時観察する場合の応用例を図７に示す。動作
原理は、図７（ａ）に示すように、暗視野像は奇数番目
の走査線を使用し、明視野像は偶数番目の走査線を用い
て、同一視野の明視野像と暗視野像を一台ずつ、別々の
観察用白黒モニタＣＲＴ１４ａ、１４ｂに同時表示する
ものである。

【００３８】図７（ｂ）は、各回路部の動作出力電圧波
形を示したものである。走査偏向コイル同期制御回路部
２ｂの水平方向の出力電圧波形（鋸波）１パルス毎に、
同期／信号切替制御回路部２２からの出力電圧波形（矩
形波）が同期し、それぞれの明視野像検出器８ａと暗視
野像検出器８ｂの光信号をそれぞれの光学変調素子２１
ａ、２１ｂに同期出力させることで、同一視野の明視野
像と暗視野像を別々の観察用白黒モニタＣＲＴ１４ａ、
１４ｂに同時表示する。また、前記観察用白黒モニタＣ
ＲＴ１４上において、一画面取り込み終了後、走査偏向
コイル同期制御回路部２ｂの水平方向の出力波形（鋸
波）を１パルスずらして、再度画像信号を取り込む、す
なわち、一回目の取り込みで奇数番目の走査線を用いた
場合は、二回目の取り込みには、偶数番目の走査線を用
いて表示することによって、より高解像度の画像観察が
可能である。

【００３９】また、本発明は、さらに図８に示す二次電
子線像と反射電子線像などの検出器８ｃ、８ｄにも応用
できる。すなわち、図８（ａ）の断面図及び図８（ｂ）
の斜視図に示すように、試料３上部より発生する二次電
子線２３と反射電子線２５は、二次電子線／反射電子線
像検出器８ｃ、８ｄによって検出される。反射電子線像
検出器８ｄには、反射電子線２５だけが検出できるよう
に穴を開け、二次電子線像検出器８ｃは、二次電子線２
３だけが検出できるように、二次電子線用加速電極２４
に数１０ｋＶの電圧が印加されている。二次電子線及び
反射電子線用各光学変調素子２１ｃ、２１ｄの動作原理
は、明視野像と暗視野像の画像信号分離検出部１６と同
様である。二次電子線／反射電子線像検出器８ｃ、８ｄ
は、蛍光体の劣化防止や電子線によるチャージアップ、
発光による像質の低下防止のために、劣化防止策として
金属蒸着９が施されている。

【００４０】上述の実施例では、２個の光学変調素子を
電子線を走査する偏向コイルと同期させて駆動すること
により異種の走査電子線像をモニタＣＲＴ上に分離して
表示するようにしているが、異種の走査電子線像を分離
する方法はこの方法に限らない。例えば、２個の光学変
調素子を異なる周波数で各々駆動し、変調周波数の違い
によって２チャンネルのビデオ信号に分離することによ
り、周知の画像処理手段を用いて異種の走査電子線像を
所望の形態でモニタＣＲＴ上に表示することができる。

【００４１】

【発明の効果】電子顕微鏡装置における走査電子線像の
表示、観察及び記録に関して、走査電子線像検出器と光
学変調素子を一体化した画像信号分離検出部を用いて、
異種の走査電子線像の取り込みを同時に行うことによ
り、煩雑な操作を軽減し、短時間に、リアルタイムで高
解像度の走査電子線像の同時表示、同時観察及び記録を
行うことができる。

【００４２】また、画像信号分離検出部の蛍光体の劣化
防止対策を行うことで、上記効果及び検出器の高信頼度
及び長寿命化が一層向上できる。そして、本発明によれ
ば、超高加速電圧での像観察、記録が初めて可能になる
と共に、電子線照射に弱い試料において試料損傷のな
い、安定した高解像度の像を効率よく、観察及び記録す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子顕微鏡装置の全体構成図。

【図２】電子線照射によって試料から得られる種々の電
子線及びＸ線の説明図。

【図３】本発明による主操作／画像処理コントロール部
ＣＰＵの動作フローチャート。

【図４】画像信号分離検出部の実施例の断面図及び外観
図（明視野像／暗視野像検出器）。

【図５】観察用カラーモニタＣＲＴの実施例を示す図。

【図６】観察用白黒モニタＣＲＴの実施例（分割表示白
黒モニタＣＲＴ）を示す図。

【図７】観察用白黒モニタＣＲＴの他の実施例（別々の
観察用白黒モニタＣＲＴ）を示す図。

【図８】画像信号分離検出部の他の実施例（二次電子／
反射電子線像検出器）を示す図。

【符号の説明】

１：電子線、２ａ：走査偏向コイル、２ｂ：走査偏向コ
イル同期制御回路部、２ｃ：偏向コイル、３ ：試料、
４ａ：対物可動絞り、４ｂ：対物レンズ、５：透過電子
線、６ａ：散乱電子線、６ｂ：回折電子線、７：結像系
レンズ部、８：検出器、８ａ：明視野像検出器、８ｂ：
暗視野像検出器、８ｃ：二次電子線像検出器、８ｄ：反
射電子線像検出器、９：金属蒸着膜、１０：ライトガイ
ド、１１：光電子増倍管、１２：ヘッドアンプ、１３：
主操作コントロール部、１４：観察用モニタＣＲＴ、１
４ａ：明視野像観察用モニタＣＲＴ、１４ｂ：暗視野像
観察用モニタＣＲＴ、１５：照射レンズ、１６：画像信
号分離検出部、１７：駆動制御部、１８：画像処理コン
トロール部、１９：画像メモリ部、２０：プリンター、
２１：光学変調素子、２１ａ：明視野像光学変調素子、
２１ｂ：暗視野像光学変調素子、２１ｃ：二次電子線像
光学変調素子、２１ｄ：反射電子線像光学変調素子、２
２：同期／信号切替制御回路部、２３：二次電子線、２
４：二次電子線用加速電極、２５：反射電子線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子銃と、照射系と、電子線走査手段
   と、試料室と、結像系レンズ部と、検出部と、画像表示
   用モニタとを有する電子顕微鏡装置において、 前記検出部は光軸方向に多段に設置した異種の走査電子
   線像検出器と画像信号分離手段とを備え、前記試料室に
   設置された試料面上を電子線が走査するとき前記異種の
   走査電子線像検出器から得られる同一視野の異種の走査
   電子線像を前記画像信号分離手段により分離し、前記画
   像表示用モニタにリアルタイムで同時表示することを特
   徴とする電子顕微鏡装置。
2. 【請求項２】 前記異種の走査電子線像検出器はシンチ
   レーション検出器からなり、各シンチレーション検出器
   は各々光学変調素子を介してライトガイドによって共通
   の光電子増倍管に接続されていることを特徴とする請求
   項１記載の電子顕微鏡装置。
3. 【請求項３】 前記異種の走査電子線像検出器は、光軸
   と交差する部分に貫通穴を有する暗視野像検出器と前記
   貫通穴の部分を通過した電子線のみを検出する明視野像
   検出器を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の電
   子顕微鏡装置。
4. 【請求項４】 前記電子線走査手段と前記各光学変調素
   子を同期させることを特徴とする請求項２又は３記載の
   電子顕微鏡装置。
5. 【請求項５】 前記画像表示用モニタはカラーモニタで
   あり、同一視野の異種の走査電子線像を同一画面上に色
   違いで重ねて表示することを特徴とする請求項１〜４の
   いずれか１項記載の電子顕微鏡装置。
6. 【請求項６】 前記画像表示用モニタは白黒モニタであ
   り、同一視野の異種の走査電子線像を一台の白黒モニタ
   の画面上に並べて又は複数の白黒モニタに各別に表示す
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の
   電子顕微鏡装置。
7. 【請求項７】 照射系に偏向コイルを設け、走査電子線
   像の取り込み時のみ、試料に電子線を照射するようにし
   たことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の
   電子顕微鏡装置。
8. 【請求項８】 前記走査電子線像検出器は、照射系に設
   けた偏向コイルの偏向動作に同期して光軸から着脱され
   ることを特徴とする請求項７記載の電子顕微鏡装置。