JPH0720300A - Imaging device - Google Patents

Imaging device

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Publication number
JPH0720300A
JPH0720300A JP5160902A JP16090293A JPH0720300A JP H0720300 A JPH0720300 A JP H0720300A JP 5160902 A JP5160902 A JP 5160902A JP 16090293 A JP16090293 A JP 16090293A JP H0720300 A JPH0720300 A JP H0720300A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
light
photoconductive film
light receiving
transparent electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP5160902A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Nakagiri
伸行 中桐
Yoshihiko Suzuki
美彦 鈴木
Hiroyuki Kondo
洋行 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Priority to US08/359,473 priority patent/US5464977A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a high resolution miniature imaging device. CONSTITUTION:A transparent electrode 51 passing a specific electromagnetic wave 13 and a photoconductive film 52 formed thereon constitutes a light receiving member 31. A scanning means 34 causes a conductive probe 32 to scan on the photoconductive film 52 while touching thereon and a current measuring means 36 measures the current flowing between the transparent electrode 51 and the probe 32. An intensity distribution detecting means 37 determines the intensity distribution of electromagnetic wave on the light receiving member 31 based on the values of current flowing between the transparent electrode 51 and the probe 32 at the position of the probe 32 on the light receiving member 31 and at the measuring position of the current measuring means 36.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光の集光度テストに使
用される機器やX線顕微鏡、X線縮小露光等のX線光学
機器に使用される撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus used for an apparatus used for a light focusing test, an X-ray microscope, an X-ray optical apparatus such as an X-ray reduction exposure.

【0002】[0002]

【従来の技術】撮像装置の一種として光電変換を利用し
た光導電形撮像管(ビジコン形撮像管)が知られてい
る。この光導電形撮像管は、透明電極とこの電極上に形
成された光電変換を行なう光導電体からなる膜(以下、
光導電膜という)とを有する。光導電膜は、光(電磁
波)が照射されていないときはほとんど導電性がない
(抵抗率が1012Ωcm以上)が、光が照射されると抵抗が
下がって導電性を示すものが用いられる。このような光
導電膜は、赤外光からX線までの光の波長に応じて種々
の異なる材料が用いられ、例えば、三硫化アンチモン、
セレン化カドミウム、珪素、無定型セレン、酸化鉛など
の材料が使用されている。
2. Description of the Related Art A photoconductive type image pickup tube (vidicon type image pickup tube) utilizing photoelectric conversion is known as a type of image pickup device. This photoconductive type image pickup tube is a film (hereinafter, referred to as a transparent electrode and a photoconductive body formed on the electrode for performing photoelectric conversion).
(Referred to as a photoconductive film). The photoconductive film has almost no conductivity when it is not irradiated with light (electromagnetic wave) (resistivity is 10 12 Ωcm or more), but it is conductive so that its resistance decreases when it is irradiated with light. . For such a photoconductive film, various different materials are used depending on the wavelengths of light from infrared light to X-rays. For example, antimony trisulfide,
Materials such as cadmium selenide, silicon, amorphous selenium, and lead oxide are used.

【0003】ここで、光導電形撮像管の撮像過程を説明
する。前記透明電極をカソード(例えば電子銃のフィラ
メント)に対して正の電位(数10V程度)に設定する。
この状態で透明電極と反対側の光導電膜に電子ビームを
照射すると、光導電膜表面に負電荷が帯電していく。電
子ビームの照射面がカソードの電位(0V)まで低下す
ると電子はそれ以上光導電膜に入らなくなる。この時、
光導電膜の両面(透明電極側の面とカソード側の面)の
間には数10V程度の電位差が生じる。透明電極を通して
光導電膜に光が照射されると、入射した光の強度に応じ
て画素に相当する光導電膜の各部の抵抗が変化し、光電
変換による光電流が流れる。光導電膜の1画素について
みると、この画素はコンデンサと抵抗を有する等価回路
を構成する。そして、この等価回路についてみた場合、
画素に電子ビームが照射されるとコンデンサが充電され
ることになり、光導電膜の表面の電位がカソードの電位
に低下する。一方、電子ビームが照射されていないとき
はコンデンサが放電することになる。このとき、照射さ
れる光の光量によって抵抗が変化するため、明るい画素
は速く放電して表面電位が高くなり、暗い画素はほとん
ど放電せず電位がわずかに上昇する。電子ビームを走査
してこの画素にビームを照射すると、表面の電位は0V
に下がる。その際、電子は光導電膜に流入し電流が発生
する。この電流は光電流に比例するので、入射光の光量
に対応した出力(信号)を取り出すことができる。光が
照射されていない部分では光電変換が起きないので、電
子は光導電膜に流入できず、その手前のグリッドに吸収
されるので信号は得られない。このように、電流(信
号)の有無で光の入射の有無が分かり、電流の値を検出
すれば光の強さ(光量)が分かる。こうして電子ビーム
の照射によって入射光の光量に応じた出力を得ることが
でき、これにより光の像(画像)が検出される。
An image pickup process of the photoconductive type image pickup tube will be described below. The transparent electrode is set to a positive potential (several tens V) with respect to the cathode (for example, the filament of the electron gun).
In this state, when the photoconductive film on the side opposite to the transparent electrode is irradiated with an electron beam, the surface of the photoconductive film is negatively charged. When the irradiation surface of the electron beam is lowered to the cathode potential (0 V), electrons cannot enter the photoconductive film any more. This time,
A potential difference of about several tens of V is generated between both surfaces (the surface on the transparent electrode side and the surface on the cathode side) of the photoconductive film. When the photoconductive film is irradiated with light through the transparent electrode, the resistance of each part of the photoconductive film corresponding to the pixel changes according to the intensity of the incident light, and a photocurrent due to photoelectric conversion flows. Regarding one pixel of the photoconductive film, this pixel constitutes an equivalent circuit having a capacitor and a resistor. And when looking at this equivalent circuit,
When the pixel is irradiated with the electron beam, the capacitor is charged, and the potential of the surface of the photoconductive film drops to the potential of the cathode. On the other hand, when the electron beam is not irradiated, the capacitor is discharged. At this time, since the resistance changes depending on the amount of light applied, bright pixels are discharged quickly and the surface potential is increased, and dark pixels are hardly discharged and the potential is slightly increased. When scanning this electron beam and irradiating this pixel with a beam, the surface potential is 0 V.
Go down to. At that time, the electrons flow into the photoconductive film to generate a current. Since this current is proportional to the photocurrent, an output (signal) corresponding to the amount of incident light can be taken out. Since photoelectric conversion does not occur in a portion not irradiated with light, electrons cannot flow into the photoconductive film and are absorbed by the grid in front of it, so that no signal can be obtained. In this way, the presence / absence of light incident can be known by the presence / absence of a current (signal), and the intensity of light (amount of light) can be known by detecting the value of the current. In this way, by irradiating the electron beam, it is possible to obtain an output corresponding to the light amount of the incident light, and thus an image of the light is detected.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の光導電形撮像管
は電子銃から出射されるビームを光導電膜に照射してい
たが、通常の電子銃はその寸法が比較的大きいため、こ
の光導電形撮像管は長さが約 100〜200mm になってい
た。しかし、このような撮像管を顕微鏡などの観察装置
における撮像手段として用いる場合、小型化した方が装
置の構成上配置の自由度が増すので有利であり、また、
撮像手段として組み込む装置の軽量化、小型化も達成で
きる。そのため、分解能を損なうことなく小型化された
撮像手段が望まれていた。また、撮像手段としては分解
能(空間分解能)はできるだけ高い方が好ましい。光導
電形撮像管では電子ビームによって光導電膜を走査し、
ビームの照射位置とこの位置で検出された電流値に基づ
いて受光した光の像を得るので分解能は電子ビームのビ
ーム径に依存する。従来の光導電形撮像管は電子銃のビ
ーム径が数十ミクロンオーダーほどであるため、撮像管
の分解能も数十ミクロンオーダーになる。分解能を高め
るにはビーム径を小さくすればよいが、そのためにはビ
ームを絞り込む電磁レンズの性能を向上させるなど電子
銃の改良が必要になる。しかし、そのような改良を行な
うと電子銃部分の大型化が避けられず、撮像手段自体も
大型化するという問題が生じる。本発明はこのような問
題に鑑みてなされたもので、小型で高分解能の撮像装置
を提供することを目的とする。
The conventional photoconductive type image pickup tube irradiates the photoconductive film with the beam emitted from the electron gun. However, since the size of a normal electron gun is relatively large, this photoconductive film is used. The conductive type image pickup tube had a length of about 100 to 200 mm. However, when such an image pickup tube is used as an image pickup means in an observation device such as a microscope, it is advantageous to reduce the size because the degree of freedom in arrangement of the device is increased.
It is possible to reduce the weight and size of the device incorporated as the imaging means. Therefore, there has been a demand for a downsized image pickup means without impairing the resolution. Further, it is preferable that the image pickup means has as high a resolution (spatial resolution) as possible. In the photoconductive type image pickup tube, the photoconductive film is scanned by the electron beam,
Since the image of the received light is obtained based on the irradiation position of the beam and the current value detected at this position, the resolution depends on the beam diameter of the electron beam. In the conventional photoconductive type image pickup tube, since the beam diameter of the electron gun is on the order of several tens of microns, the resolution of the image pickup tube is also on the order of several tens of microns. To improve the resolution, the beam diameter may be reduced, but for that purpose, it is necessary to improve the electron gun by improving the performance of the electromagnetic lens that narrows the beam. However, such an improvement inevitably leads to an increase in the size of the electron gun portion, which causes a problem in that the size of the image pickup means itself also increases. The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a compact and high-resolution image pickup apparatus.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的のために、本発
明では、所定の電磁波を透過させる透明電極と該電極上
に形成された光導電膜とを有する受光部材、導電性を有
する探針、該探針を、前記受光部材の光導電膜に接触さ
せた状態で該光導電膜上で走査させる走査手段、前記透
明電極と探針との間に流れる電流を測定する電流測定手
段、および前記受光部材上の前記探針の位置と前記電流
測定手段で測定された該位置における前記透明電極と探
針との間に流れる電流値とに基づいて、前記受光部材に
照射された電磁波の強度分布を求める強度分布検出手段
とで撮像装置を構成した(請求項1)。また、探針の走
査時の前記探針と光導電膜との接触圧を所定の値で維持
できるように、前記探針を導電性を有する可撓体に設置
するとともに、該可撓体に光を照射する照射手段、前記
可撓体で反射した光を受光する受光手段および前記可撓
体を前記受光部材の方向に移動させる移動手段とを設け
た(請求項2)。
To achieve the above object, in the present invention, a light receiving member having a transparent electrode for transmitting a predetermined electromagnetic wave and a photoconductive film formed on the electrode, and a conductive probe. Scanning means for scanning the photoconductive film of the light receiving member in contact with the photoconductive film of the light receiving member, current measuring means for measuring a current flowing between the transparent electrode and the probe, Based on the position of the probe on the light receiving member and the value of the current flowing between the transparent electrode and the probe at the position measured by the current measuring means, the intensity of the electromagnetic wave applied to the light receiving member. The image pickup device is constituted by the intensity distribution detecting means for obtaining the distribution (claim 1). Further, the probe is installed on a flexible body having conductivity so that the contact pressure between the probe and the photoconductive film at the time of scanning of the probe can be maintained at a predetermined value. An irradiation means for irradiating light, a light receiving means for receiving the light reflected by the flexible body, and a moving means for moving the flexible body toward the light receiving member are provided (claim 2).

【0006】[0006]

【作用】本発明では、光(電磁波)の像の読み出しに際
し、電子ビームで光導電膜上を走査する代わりに導電性
を有する鋭利な探針を光導電膜に接触させて走査する。
そして、探針と膜との間に流れる電流(または電圧)を
測定し、これら測定値と測定位置から照射された光(電
磁波)の強度分布を求め、これを光の像(画像)とす
る。本発明によれば、空間分解能は探針の先端半径に依
存する。探針の製作に際しては、原子間力顕微鏡(AFM
)の探針製作技術を用いることができ、これによって
探針の先端半径は0.01〜0.1 μmとすることが可能であ
る。そのため、本発明の撮像装置ではサブミクロンオー
ダーの空間分解能が得られ、従来よりも分解能が向上す
る。図2は、本発明の撮像原理を説明する概略構成図で
ある。以下、図2をもとに本発明の作用を説明する。
In the present invention, when reading an image of light (electromagnetic wave), a sharp probe having conductivity is brought into contact with the photoconductive film for scanning instead of scanning the photoconductive film with an electron beam.
Then, the current (or voltage) flowing between the probe and the film is measured, and the measured value and the intensity distribution of the light (electromagnetic wave) emitted from the measurement position are obtained and used as the light image (image). . According to the invention, the spatial resolution depends on the tip radius of the probe. Atomic force microscope (AFM
), The tip radius of the probe can be set to 0.01 to 0.1 μm. Therefore, the image pickup apparatus of the present invention can obtain a spatial resolution on the order of submicrons, and the resolution is improved as compared with the conventional case. FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the imaging principle of the present invention. The operation of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0007】受光部材(以下、ターゲットという)20
1は、観測したい光に対して十分な透過率を有するフェ
ースプレート202と、このプレートの一方の面上に形
成された透明電極203と、この電極上に形成された光
導電体からなる膜(光導電膜)204とで構成される。
なお、前記ターゲットの構成は従来のビジコンと同様の
ものである。撮像前に、まず、電源206により透明電
極203に正の電圧を印可する。電圧を印加する際は、
電源206を用いて探針205が透明電極203に対し
て負の電位となるように設定し、この探針205を光導
電膜204の表面に接触させたまま走査する。これによ
り、光導電膜204の表面に電子が注入されて、導電膜
204の両面(透明電極側の面と探針側の面)間に電位
差が生じる。このとき、フェースプレート202側から
光(電磁波)207を照射すると光導電膜204におい
て内部光電効果が生じて光が吸収され、移動可能な電子
とホールとが形成される。この電子は光導電膜204中
を移動して透明電極203に入り込む。一方、前記ホー
ルは透明電極203とは反対側に移動し光導電膜204
表面の電子と結合する。その結果、光導電膜204のフ
ェースプレート202側表面の電荷が放電されたことに
なる。光207がさらに入射すると放電量が増えて電位
が上昇する。
Light receiving member (hereinafter referred to as target) 20
Reference numeral 1 denotes a face plate 202 having a sufficient transmittance for light to be observed, a transparent electrode 203 formed on one surface of the plate, and a film (photoconductor formed on the electrode ( Photoconductive film) 204.
The structure of the target is the same as that of a conventional vidicon. Before imaging, the power source 206 first applies a positive voltage to the transparent electrode 203. When applying the voltage,
The probe 205 is set to have a negative potential with respect to the transparent electrode 203 using the power supply 206, and scanning is performed while the probe 205 is in contact with the surface of the photoconductive film 204. As a result, electrons are injected into the surface of the photoconductive film 204, and a potential difference is generated between both surfaces (the surface on the transparent electrode side and the surface on the probe side) of the conductive film 204. At this time, when light (electromagnetic wave) 207 is irradiated from the face plate 202 side, an internal photoelectric effect is generated in the photoconductive film 204, light is absorbed, and movable electrons and holes are formed. The electrons move in the photoconductive film 204 and enter the transparent electrode 203. On the other hand, the holes move to the side opposite to the transparent electrode 203 and move to the photoconductive film 204.
Combines with surface electrons. As a result, the charges on the surface of the photoconductive film 204 on the face plate 202 side are discharged. When the light 207 further enters, the amount of discharge increases and the potential rises.

【0008】この状態で、再度、電源206によって透
明電極203に対し負の電位となるように設定された探
針205を光導電膜204表面に接触させて走査する
と、放電された画素に相当する部分の光導電膜204で
は、探針205を通じてこの光導電膜204に電子が注
入される。その結果、透明電極203と探針205によ
って構成されるコンデンサに電流が流れ込む。また、こ
の電流によって、信号出力端子209で検出される電圧
が降下する。電流測定手段208で測定される電流の値
あるいは信号出力端子209で測定される電圧の降下量
は、光導電膜204の表面に注入された電荷量に比例す
る。つまり、光の照射によって放電された電荷量が多け
れば電流値または降下量は大きくなり、放電された電荷
が少なければ小さくなる。従って、電流の値または電圧
の降下量(以下、両者を「測定値」という)の少なくと
も一方を測定すれば、接触位置近傍に入射したX線の強
度が分かる。従って、光207が照射されている状態で
探針205を光導電膜204に接触させて走査するとと
もに、探針205と光導電膜204の接触点とこの接触
点で測定された前記測定値とを対応させれば、入射した
光207の強度分布を求めることができる。この強度分
布は、ターゲット201に入射した光207に含まれる
情報(画像)に相当する。
In this state, when the probe 205, which is set to have a negative potential with respect to the transparent electrode 203 by the power source 206, is brought into contact with the surface of the photoconductive film 204 to scan again, it corresponds to a discharged pixel. In the part of the photoconductive film 204, electrons are injected into the photoconductive film 204 through the probe 205. As a result, a current flows into the capacitor composed of the transparent electrode 203 and the probe 205. Further, the voltage detected at the signal output terminal 209 drops due to this current. The value of the current measured by the current measuring unit 208 or the amount of voltage drop measured at the signal output terminal 209 is proportional to the amount of charge injected into the surface of the photoconductive film 204. That is, the current value or the amount of drop increases as the amount of electric charges discharged by light irradiation increases, and decreases as the amount of discharged electric charges decreases. Therefore, by measuring at least one of the current value and the voltage drop amount (hereinafter, both are referred to as “measured value”), the intensity of the X-ray incident near the contact position can be known. Therefore, while the light 207 is being irradiated, the probe 205 is brought into contact with the photoconductive film 204 for scanning, and the contact point between the probe 205 and the photoconductive film 204 and the measurement value measured at this contact point The intensity distribution of the incident light 207 can be obtained by corresponding to This intensity distribution corresponds to information (image) included in the light 207 that has entered the target 201.

【0009】本発明で用いるターゲットの構成および材
質は、ビジコン等の光導電形撮像管で用いられていたも
のを使用できる。用いる光(電磁波)の波長等に応じて
適宜設定することが可能である。なお、光導電膜204
に蓄積された正電荷は拡散によって広がる傾向にある
が、ビデオレート(1/30秒/画面)程度の速さで微小
電極を走査する場合は特に問題とならない。
As the structure and material of the target used in the present invention, those used in a photoconductive type image pickup tube such as a vidicon can be used. It can be appropriately set according to the wavelength of the light (electromagnetic wave) used. Note that the photoconductive film 204
The positive charges accumulated in the liquid crystal tend to spread due to diffusion, but there is no particular problem when scanning the microelectrodes at a speed of video rate (1/30 sec / screen).

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明の一実施例であるX線顕微鏡
の構成を示す概略図である。このX線顕微鏡は、X線源
11、試料(図示せず)を保持する試料ホルダ12、X
線源11から発したX線13を前記試料に集光する照明
用ゾーンプレート14、照明用ゾーンプレート14と試
料ホルダ12との間に配置されたピンホール15、撮像
手段30、前記試料を透過したX線13を撮像手段30
に集光(結像)させる結像用ゾーンプレート16とを備
えている。また、X線13の光路を所定の真空度に維持
する真空容器と排気手段(ともに図示せず)とを備えて
いる。
1 is a schematic view showing the structure of an X-ray microscope which is an embodiment of the present invention. This X-ray microscope includes an X-ray source 11, a sample holder 12 for holding a sample (not shown), and an X
Illumination zone plate 14 for condensing X-rays 13 emitted from a radiation source 11 on the sample, pinholes 15 arranged between the illumination zone plate 14 and the sample holder 12, an imaging means 30, and the sample. The imaging means 30 for the X-ray 13
And an image forming zone plate 16 for condensing (forming an image). Further, a vacuum container for maintaining the optical path of the X-rays 13 at a predetermined degree of vacuum and an exhaust means (both not shown) are provided.

【0011】撮像手段30は、ターゲット31、探針3
2、先端に探針32が設けられた可撓性を有するカンチ
レバー33、アクチュエータ34、電圧印加手段35、
電流測定手段36、制御手段37、およびCRT38を
備えている。本実施例ではX線に含まれる像を撮像する
ことになるので、ターゲット31の構成をX線に対応さ
せてある。
The image pickup means 30 includes a target 31 and a probe 3.
2, a flexible cantilever 33 having a probe 32 at its tip, an actuator 34, a voltage applying means 35,
A current measuring unit 36, a control unit 37, and a CRT 38 are provided. In this embodiment, since the image included in the X-ray is captured, the structure of the target 31 corresponds to the X-ray.

【0012】ターゲット31は、厚さ 0.3mmのBe(ベリ
リウム)板51と、このBe板51上に蒸着したPbO (酸
化鉛)からなる光導電膜52により構成される。光導電
膜52の厚さは0.1 〜1μmとなるようにすればよい。
PbO の代わりに三硫化アンチモン、セレン化カドミウ
ム、珪素、無定型セレン等を用いてもよい。Be板51は
X線を透過する金属であり、ターゲット31におけるフ
ェースプレートと透明電極の2つの機能を有するもので
ある。なお、Beの他にAlなども使用することができる。
ターゲット31は、Be板51がX線13の入射側に位置
するように設置される。
The target 31 is composed of a Be (beryllium) plate 51 having a thickness of 0.3 mm and a photoconductive film 52 made of PbO (lead oxide) deposited on the Be plate 51. The photoconductive film 52 may have a thickness of 0.1 to 1 μm.
In place of PbO, antimony trisulfide, cadmium selenide, silicon, amorphous selenium, etc. may be used. The Be plate 51 is a metal that transmits X-rays and has two functions of a face plate and a transparent electrode in the target 31. In addition to Be, Al or the like can be used.
The target 31 is installed such that the Be plate 51 is located on the incident side of the X-ray 13.

【0013】探針32とカンチレバー33は、図4に示
すように一体に形成されている。そして、これら探針3
2とレバー33は、SiN (シリコンナイトライド)から
なる芯体401と、この芯体401表面に形成された厚
さ1nmのNiCr合金からなる膜403と、NiCr合金膜40
3上に形成された厚さ 390nmのAuの膜402とで構成さ
れている。芯体401は、原子間力顕微鏡(AFM )で用
いるカンチレバーおよび探針と同様にリソグラフィー技
術を用いて作製した。芯体401にはSiN の他にSiO
2(二酸化ケイ素)を用いることもできる。NiCr合金膜
403は、芯体401とAuの膜402との接着性を上げ
るために設けたもので、芯体との接着性がよい導電性物
質を用いる場合は設けなくてもよい。これら、NiCr合金
膜403およびAuの膜402は、ともに蒸着法によって
成膜した。カンチレバー33は、長さが 300μm、バネ
定数が 0.1N/mとなるように作製した。また、探針3
2はその先端半径が0.01〜 0.1μmとなるように作製し
た。カンチレバー33は、アクチュエータ34に取り付
けてある。
The probe 32 and the cantilever 33 are integrally formed as shown in FIG. And these probe 3
2 and the lever 33 include a core body 401 made of SiN (silicon nitride), a film 403 made of a NiCr alloy having a thickness of 1 nm formed on the surface of the core body 401, and a NiCr alloy film 40.
3 and Au film 402 having a thickness of 390 nm. The core body 401 was manufactured by using the lithography technique as in the case of the cantilever and the probe used in the atomic force microscope (AFM). In addition to SiN, SiO2 is used for the core 401.
2 (silicon dioxide) can also be used. The NiCr alloy film 403 is provided in order to improve the adhesiveness between the core body 401 and the Au film 402, and may be omitted if a conductive substance having good adhesiveness to the core body is used. Both the NiCr alloy film 403 and the Au film 402 were formed by vapor deposition. The cantilever 33 was manufactured to have a length of 300 μm and a spring constant of 0.1 N / m. In addition, the probe 3
No. 2 was manufactured so that its tip radius was 0.01 to 0.1 μm. The cantilever 33 is attached to the actuator 34.

【0014】電圧印加手段35は、探針32とBe板51
との間に所定の電圧を印加する。探針32とBe板51と
の間に流れる電流値が大きいと探針32の損傷、発熱等
が起こり、信号の検出精度が低下する恐れがある。これ
を防ぐには、探針32とBe板51間に流れる電流の値を
小さくするとよい。本実施例では電圧印加手段35によ
って印加する電圧を調整し、流れる電流値がnA〜μA の
範囲内となるようにした。
The voltage applying means 35 comprises a probe 32 and a Be plate 51.
A predetermined voltage is applied between and. If the value of the current flowing between the probe 32 and the Be plate 51 is large, the probe 32 may be damaged, generate heat, etc., and the signal detection accuracy may decrease. To prevent this, the value of the current flowing between the probe 32 and the Be plate 51 may be reduced. In this embodiment, the voltage applied by the voltage applying means 35 is adjusted so that the value of the flowing current is within the range of nA to μA.

【0015】電流測定手段36は、Be板51と探針32
との間に流れる電流を測定する。なお、電流を測定する
代わりに電圧降下量を測定してもよい。その場合は、光
(X線)の照射前に電圧印加手段35で印加した電圧の
値からの電圧降下量を測定してX線の強度を求める。ア
クチュエータ34は、カンチレバー33をXYZ方向に
移動させる。本実施例のアクチュエータ34は、チュー
ブスキャナ型と呼ばれる図3に示すような構成とした。
このアクチュエータ34は、円筒状の圧電セラミックス
300の外周面にX方向走査用の圧電素子に対する電極
301a、301bおよびY方向走査用の圧電素子に対
する電極302a、302bが、それぞれX方向同士、
Y方向同士で対向するように設けられている。圧電セラ
ミックス300の内周面には、各電極301a、301
b、302a、302bに対する共通電極303が設け
られている。X、Y方向に走査するときは、それぞれの
方向の各電極間に大きさが同じで符号の異なる電位を印
加する。また、Z方向に移動させる時は、正負どちらか
一方の電圧を設定してこの電圧をX、Y全ての外周面の
各電極と共通電極303との間にそれぞれ等しく印加す
ることで、素子をZ方向に伸縮させる。本実施例では、
アクチュエータ34によって、光導電膜52と探針32
とを接触させた状態で探針32を光導電膜52(ターゲ
ット31)に対して移動させる。このアクチュエータ3
4により、X線13がターゲット31に照射された領域
で探針32を任意の範囲で走査させることができる。探
針32を走査する移動速度および走査範囲は、制御手段
37からアクチュエータ34に送られる走査信号(3角
波)の周波数と振幅を変えることで設定できる。
The current measuring means 36 comprises a Be plate 51 and a probe 32.
Measure the current flowing between and. The amount of voltage drop may be measured instead of measuring the current. In that case, the intensity of the X-ray is obtained by measuring the amount of voltage drop from the value of the voltage applied by the voltage applying means 35 before the irradiation of the light (X-ray). The actuator 34 moves the cantilever 33 in the XYZ directions. The actuator 34 of this embodiment has a structure called a tube scanner type as shown in FIG.
In this actuator 34, electrodes 301a, 301b for piezoelectric elements for X-direction scanning and electrodes 302a, 302b for piezoelectric elements for Y-direction scanning are provided on the outer peripheral surface of a cylindrical piezoelectric ceramic 300, respectively, in the X-direction.
It is provided so as to face each other in the Y direction. The electrodes 301a, 301 are formed on the inner peripheral surface of the piezoelectric ceramics 300.
A common electrode 303 is provided for b, 302a, 302b. When scanning in the X and Y directions, potentials having the same size but different signs are applied between the electrodes in the respective directions. When moving in the Z direction, either positive or negative voltage is set, and this voltage is equally applied between each electrode on the outer peripheral surfaces of all X and Y and the common electrode 303, so that the element is moved. Expands and contracts in the Z direction. In this embodiment,
By the actuator 34, the photoconductive film 52 and the probe 32
The probe 32 is moved with respect to the photoconductive film 52 (target 31) while being in contact with. This actuator 3
4, the probe 32 can be scanned in an arbitrary range in the area where the target 31 is irradiated with the X-ray 13. The moving speed and the scanning range for scanning the probe 32 can be set by changing the frequency and amplitude of the scanning signal (triangular wave) sent from the control means 37 to the actuator 34.

【0016】制御手段37は、アクチュエータ34を所
定の方向に駆動制御するとともに、ターゲット31(光
導電膜52)上での探針32の位置と、この位置での電
流測定手段36による測定結果とを対応させて、ターゲ
ット31に照射されたX線13の強度分布を求める。C
RT38は、求めた強度分布をX線13に含まれる画像
(試料像)として画面上に表示する。
The control means 37 drives and controls the actuator 34 in a predetermined direction, and the position of the probe 32 on the target 31 (photoconductive film 52) and the measurement result by the current measuring means 36 at this position. The intensity distribution of the X-ray 13 with which the target 31 is irradiated is determined in accordance with C
The RT 38 displays the obtained intensity distribution on the screen as an image (sample image) included in the X-ray 13.

【0017】本実施例の撮像手段30には、カンチレバ
ー33の曲がり具合(探針32の変位)を測定する探針
変位測定系が設けてあり、探針32を一定圧力( 0.1μ
N程度)で光導電膜52表面に接触できるようにしてあ
る。この探針と光導電膜との接触圧は、探針32の走査
によって光導電膜52が傷まないように、0.1 μN以下
とすることが好ましい。探針変位測定系は、カンチレバ
ー33における探針32の近傍に設けられた反射面33
aに、測定光61としてレーザ光を照射するレーザ光源
(図示せず)、反射面a33で反射した測定光61を検
出するための光検出手段62、およびこの光検出手段6
2の出力からカンチレバー33のたわみ量(変位量)を
検出し、このたわみ量が所定量となるように(光検出手
段62の出力がある値となるように)制御手段37を介
してアクチュエータ34をZ方向に駆動させるフィード
バックアンプを備えたZ方向制御手段63により構成さ
れている。光検出手段62としては、2分割フォトディ
テクタを用いた。この変位測定系においては、測定光6
1を探針32の反射面33aに照射し、その反射光を2
分割フォトディテクタ(光検出手段)62で受けてその
差動出力から探針32の変位を検出することができる。
ここで検出された変位量は探針32と光導電膜52間の
接触圧に対応するので、変位量が一定となるようにフィ
ードバック制御を行えば前記接触圧が一定となり、探針
32と光導電膜52との接触状態を安定させることがで
きる。変位測定系は、サブナノメートル程度の分解能を
有することが望ましい。このような測定系としては、本
実施例で用いたカンチレバー33の反射面33aに測定
光62を照射する構成の他に、反射面33aへの照射光
とその反射光とを干渉させて探針32の変位を測定する
構成や、レバー33の背面にSTM(走査型トンネル顕
微鏡)の探針を配置してこのSTMの探針とレバー33
との間に流れるトンネル電流を測定して変位を測定する
構成等を用いることができる。なお、この探針変位測定
系は、走査中、常に探針32を一定の力で光導電膜52
表面に接触させておくことができるならば設けなくても
よい。ただし、この変位測定系を設けることで、光導電
膜52と探針32とを接触させる際に両者が衝突して破
損するのを防止できる利点がある。
The image pickup means 30 of this embodiment is provided with a probe displacement measuring system for measuring the degree of bending of the cantilever 33 (displacement of the probe 32), and the probe 32 is kept at a constant pressure (0.1 μm).
(About N) so that the surface of the photoconductive film 52 can be contacted. The contact pressure between the probe and the photoconductive film is preferably 0.1 μN or less so that the photoconductive film 52 is not damaged by the scanning of the probe 32. The probe displacement measuring system includes a reflecting surface 33 provided near the probe 32 in the cantilever 33.
A laser light source (not shown) for irradiating a with a laser beam as the measuring light 61, a light detecting means 62 for detecting the measuring light 61 reflected by the reflecting surface a33, and the light detecting means 6
The deflection amount (displacement amount) of the cantilever 33 is detected from the output of No. 2, and the actuator 34 is controlled via the control unit 37 so that the deflection amount becomes a predetermined amount (the output of the light detection unit 62 becomes a certain value). Is constituted by Z-direction control means 63 having a feedback amplifier for driving the Z-direction in the Z-direction. A two-divided photodetector was used as the light detection means 62. In this displacement measuring system, the measuring light 6
1 irradiates the reflecting surface 33a of the probe 32 with the reflected light
The displacement of the probe 32 can be detected from the differential output received by the split photodetector (light detection means) 62.
The amount of displacement detected here corresponds to the contact pressure between the probe 32 and the photoconductive film 52. Therefore, if feedback control is performed so that the displacement becomes constant, the contact pressure becomes constant, and the probe 32 and the light The contact state with the conductive film 52 can be stabilized. It is desirable that the displacement measuring system has a resolution of about sub-nanometer. As such a measuring system, in addition to the configuration in which the reflecting surface 33a of the cantilever 33 used in the present embodiment is irradiated with the measuring light 62, the light irradiating the reflecting surface 33a and the reflected light are made to interfere with each other and the probe tip is used. A structure for measuring the displacement of 32, or a probe of STM (scanning tunneling microscope) is arranged on the back surface of the lever 33, and the probe of this STM and the lever 33 are arranged.
It is possible to use a configuration or the like in which the displacement is measured by measuring the tunnel current flowing between and. In this probe displacement measuring system, the probe 32 is constantly applied with a constant force during scanning.
It need not be provided if it can be kept in contact with the surface. However, the provision of this displacement measurement system has an advantage that it is possible to prevent the photoconductive film 52 and the probe 32 from colliding and being damaged when they are brought into contact with each other.

【0018】以下、本実施例のX線顕微鏡による撮像過
程について説明する。まず、観察したい試料(図示せ
ず)を試料ホルダ12に収納する。次に、X線13の光
路が所定の真空度になるように前記排気手段を用いて真
空容器(図示せず)内を排気する。撮像手段30では、
アクチュエータ34を駆動してカンチレバー33をZ方
向に移動させ、探針32をターゲット31の光導電膜5
2表面に接触させる。その際、前記探針変位測定系を用
いて探針32が光導電膜52に接触したことを検出し、
接触した位置からさらに約5μm程探針32をターゲッ
ト31側に移動させて、探針32と光導電膜52との間
に約 0.1μNの力が働くようにした。この後、電圧印加
手段35を用いて探針32がBe板51に対して数十mV〜
数V低くなるような電圧を印加するとともに、制御手段
37によりアクチュエータ34を駆動して、探針32を
光導電膜52表面で走査する。これにより、光導電膜5
2の両面(Be板51側の面と探針32側の面)間に所定
の電位差が生じる。そして、この状態でX線源11から
X線13を出射する。
The imaging process by the X-ray microscope of this embodiment will be described below. First, a sample (not shown) to be observed is stored in the sample holder 12. Next, the inside of the vacuum container (not shown) is evacuated using the evacuation means so that the optical path of the X-rays 13 has a predetermined degree of vacuum. In the image pickup means 30,
The cantilever 33 is moved in the Z direction by driving the actuator 34, and the probe 32 is moved to the photoconductive film 5 of the target 31.
2 Contact the surface. At that time, it is detected that the probe 32 is in contact with the photoconductive film 52 using the probe displacement measuring system,
The probe 32 was further moved to the target 31 side by about 5 μm from the contacted position so that a force of about 0.1 μN was applied between the probe 32 and the photoconductive film 52. After that, the probe 32 is applied to the Be plate 51 by using the voltage applying means 35 to several tens of mV
A voltage that reduces the voltage by several volts is applied, and the actuator 34 is driven by the control means 37 to scan the probe 32 on the surface of the photoconductive film 52. Thereby, the photoconductive film 5
A predetermined potential difference is generated between both surfaces of No. 2 (the surface on the Be plate 51 side and the surface on the probe 32 side). Then, in this state, the X-ray 13 is emitted from the X-ray source 11.

【0019】X線源11から出射したX線13は、照明
用ゾーンプレート14で集光され、ピンホール15を通
過して単色化されて試料ホルダ12に保持された試料を
照射する。試料を透過して発散するX線13は、結像用
ゾーンプレート16によって集光されてターゲット31
(Be板51)上に入射する。入射したX線13は、前記
試料の構造等を反映した映像情報をX線の強度分布とし
て含んでいる。X線13をターゲット31(Be板51)
に照射した状態で制御手段37によりアクチュエータ3
4を駆動する。アクチュエータ34の駆動によりカンチ
レバー33が所定の方向に移動するので、レバー33の
先端に設けられた探針32は、光導電膜52表面上を走
査する。探針32の走査領域は、あらかじめ制御手段3
7により設定しておき、アクチュエータ34はこの設定
に基づいて探針32が所定領域内を走査するようにカン
チレバー33を移動させる。なお、図1には示していな
いが、制御手段37から出力されたアクチュエータ34
の駆動信号は、D/A変換された後増幅されてアクチュ
エータ34に入力されるものとする。電流測定手段36
は、探針32による光導電膜52上での走査位置(接触
位置)において探針32とBe板51との間に流れる電流
値を測定し、この結果を制御手段37に出力する。この
電流値を示す信号は、プリアンプ(図示せず)で増幅さ
れた後、A/D変換器(図示せず)でA/Dされてから
制御手段37に入力するものとする。制御手段37は、
電流測定手段36から入力した電流値と、この値が測定
されたターゲット31(光導電膜52)における探針3
2の位置からターゲット31に照射されているX線13
の強度分布を求め、この結果をCRT38に出力する。
CRT38は、制御手段37から送られたX線13の強
度分布をX線13が含む試料の像として画面上にグレー
スケール表示する。
The X-ray 13 emitted from the X-ray source 11 is condensed by the illumination zone plate 14, passes through the pinhole 15 and is monochromatic, and illuminates the sample held in the sample holder 12. The X-rays 13 that diverge after passing through the sample are collected by the imaging zone plate 16 and are collected by the target 31.
It is incident on the (Be plate 51). The incident X-ray 13 includes image information reflecting the structure of the sample as the X-ray intensity distribution. X-ray 13 target 31 (Be plate 51)
The actuator 3 is controlled by the control means 37 in a state where the actuator 3 is illuminated.
Drive 4 Since the cantilever 33 moves in a predetermined direction by driving the actuator 34, the probe 32 provided at the tip of the lever 33 scans the surface of the photoconductive film 52. The scanning area of the probe 32 is previously controlled by the control means 3.
7, the actuator 34 moves the cantilever 33 based on this setting so that the probe 32 scans within a predetermined area. Although not shown in FIG. 1, the actuator 34 output from the control means 37
It is assumed that the drive signal of (4) is D / A converted, amplified, and then input to the actuator 34. Current measuring means 36
Measures the current value flowing between the probe 32 and the Be plate 51 at the scanning position (contact position) on the photoconductive film 52 by the probe 32, and outputs the result to the control means 37. It is assumed that the signal indicating the current value is amplified by a preamplifier (not shown) and then A / D by an A / D converter (not shown) before being input to the control means 37. The control means 37
The current value input from the current measuring means 36 and the probe 3 in the target 31 (photoconductive film 52) where this value was measured
X-rays 13 irradiated on the target 31 from the position 2
Intensity distribution is obtained, and the result is output to the CRT 38.
The CRT 38 displays the intensity distribution of the X-ray 13 sent from the control means 37 on the screen in gray scale as an image of the sample contained in the X-ray 13.

【0020】なお、撮像時の探針を走査する間、前記探
針変位測定系によりカンチレバー33のたわみ量が一定
となるように制御し、探針32を常に一定の接触圧で光
導電膜52に接触させるようにしてもよい。ただし、カ
ンチレバー33の反射面33aに測定光61としてレー
ザ光を照射するため、このレーザ光がターゲット31に
照射されるX線13の強度分布の測定に影響を与えない
ように注意する必要がある。
During scanning of the probe at the time of imaging, the probe displacement measuring system controls the deflection amount of the cantilever 33 to be constant, so that the probe 32 always has a constant contact pressure. You may make it contact with. However, since the laser light is emitted to the reflecting surface 33a of the cantilever 33 as the measurement light 61, it is necessary to take care so that the laser light does not affect the measurement of the intensity distribution of the X-ray 13 with which the target 31 is irradiated. .

【0021】本実施例における撮像手段30は、それ自
身の最大長さが約25mmであり、従来のビジコンの平均的
な長さ( 100〜200 mm)よりも小さくすることができ
た。そのため、この撮像手段30を組み込んだX線顕微
鏡自体も小型化することができた。また、サブミクロン
オーダーの空間分解能が得られ、X線の波長で決まる分
解能を損なうことなく像を観察することができた。
The image pickup means 30 in this embodiment has a maximum length of about 25 mm, which is smaller than the average length (100 to 200 mm) of the conventional vidicon. Therefore, the X-ray microscope itself incorporating the image pickup means 30 could be downsized. Further, a spatial resolution on the order of submicrons was obtained, and an image could be observed without impairing the resolution determined by the wavelength of X-rays.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上のように、本発明の撮像装置によれ
ば、電子ビームを用いる光導電形撮像管よりも高い空間
分解能を得ることができる。また、装置を小型化するこ
とができる。そのため、従来の光導電形撮像管に比較し
て、高分解能で小型化された撮像装置を提供することが
できる。
As described above, according to the image pickup apparatus of the present invention, it is possible to obtain a higher spatial resolution than that of a photoconductive type image pickup tube using an electron beam. In addition, the device can be downsized. Therefore, as compared with the conventional photoconductive type image pickup tube, it is possible to provide an image pickup device which has a high resolution and is miniaturized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】は、本発明の一実施例を示すX線顕微鏡の概略
構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an X-ray microscope showing an embodiment of the present invention.

【図2】は、本実施例で用いた撮像手段の構成を示す概
略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an image pickup means used in this embodiment.

【図3】は、本実施例のアクチュエータの構成を示す概
略斜視図である。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing the configuration of the actuator of this embodiment.

【図4】は、カンチレバーの構成を示す概略断面図であ
る。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing the structure of a cantilever.

【主要部分の符号の説明】[Explanation of symbols for main parts]

13 X線(電磁波) 30 撮像手段 31 ターゲット 32 探針 33 カンチレバー 34 アクチュエータ 35 電圧印加手段 36 電流測定手段 37 制御手段(強度分布検出手段) 38 CRT 51 ベリウム板 52 光導電膜 61 測定光 62 光検出手段 63 Z方向制御手段 201 光導電ターゲット 202 フェースプレート 203 透明電極 204 光導電膜 205 探針 206 電源 207 光(電磁波) 208 電流測定手段 209 信号出力端子 13 X-ray (electromagnetic wave) 30 Imaging means 31 Target 32 Probe 33 Cantilever 34 Actuator 35 Voltage applying means 36 Current measuring means 37 Control means (intensity distribution detecting means) 38 CRT 51 Berium plate 52 Photoconductive film 61 Measuring light 62 Optical detection Means 63 Z-direction control means 201 Photoconductive target 202 Face plate 203 Transparent electrode 204 Photoconductive film 205 Probe 206 Power source 207 Light (electromagnetic wave) 208 Current measuring means 209 Signal output terminal

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の電磁波を透過させる透明電極と該
電極上に形成された光導電膜とを有する受光部材、導電
性を有する探針、該探針を、前記受光部材の光導電膜に
接触させた状態で該光導電膜上で走査させる走査手段、
前記透明電極と探針との間に流れる電流を測定する電流
測定手段、および前記受光部材上の前記探針の位置と前
記電流測定手段で測定された該位置における前記透明電
極と探針との間に流れる電流値とに基づいて、前記受光
部材に照射された電磁波の強度分布を求める強度分布検
出手段とを有することを特徴とする撮像装置。
1. A light receiving member having a transparent electrode that transmits a predetermined electromagnetic wave and a photoconductive film formed on the electrode, a conductive probe, and the probe as a photoconductive film of the light receiving member. Scanning means for scanning the photoconductive film in a contact state,
Current measuring means for measuring a current flowing between the transparent electrode and the probe, and the position of the probe on the light receiving member and the transparent electrode and the probe at the position measured by the current measuring means. An image pickup device, comprising: an intensity distribution detecting unit that obtains an intensity distribution of the electromagnetic wave with which the light receiving member is irradiated, based on a value of a current flowing therebetween.
【請求項2】 請求項1記載の撮像装置において、 前記探針が設置された導電性を有する可撓体、該可撓体
に光を照射する照射手段、前記可撓体で反射した光を受
光する受光手段および前記可撓体を前記受光部材の方向
に移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする撮像
装置。
2. The imaging device according to claim 1, wherein the probe is provided with a conductive flexible body, an irradiation unit that irradiates the flexible body with light, and light reflected by the flexible body. An image pickup apparatus comprising: a light receiving unit that receives light and a moving unit that moves the flexible body toward the light receiving member.
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