JPH08227681A

JPH08227681A - 走査型透過電子顕微鏡

Info

Publication number: JPH08227681A
Application number: JP7033347A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Hayashi; 聰一郎林; Kenichi Myochin; 健一明珍
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【構成】透過電子顕微鏡に二つの異なる信号を同時に検
出できる検出器と，その両電顕像信号を記憶する手段と
記憶した両電顕像信号とを高速に読みだす手段とを、さ
らに二つのＣＲＴモニタとを備えて、両電顕像を同時に
また静止画像として表示する。【効果】走査型透過電子顕微鏡の試料の同一位置，同一
時刻に透過像と回折像の二つの電顕像を同時に観察で
き、さらに両電顕像を静止画像として観察できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走査型透過電子顕微鏡に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の透過電子顕微鏡におけるＳＴＥＭ
は、電子ビームの透過像信号か回折像信号か、いずれか
一方の信号が得られるよう装置に検出器をセットし、検
出した信号を１個のＣＲＴモニタに表示してＳＴＥＭの
電顕像として観察していた。特にＳＴＥＭの電顕像は、
電子ビームの走査速度が極めて遅いために、１回の走査
に数十秒から百秒程度の時間を要する。そのためにＣＲ
Ｔモニタは残像性の高い表示管を使いできるだけ観察し
易い様に工夫をしているが、それにしても検出中の像信
号が表示されるのみで観察しにくい電顕像である。

【０００３】またこの電顕像の記録はＣＲＴモニタに表
示した像を、直接カメラ等を使って写真撮影をしていた
ので、記録中には観察できなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】透過電子顕微鏡におけ
るＳＴＥＭの機能で、試料の同一位置における異なる複
数の信号、例えば、透過（明視野）像と回折（暗視野）
像とは、同時に観察することはできなかった。それを解
決するために、複数の信号を検出可能にする検出器を装
置に備え、検出した複数の信号を同時にＣＲＴモニタに
表示し、かつ記録できる機能を備えた装置を提供するこ
とにある。

【０００５】また電顕像信号のデータ収集中でも、ＣＲ
Ｔモニタには常にそれまでに収集した電顕像を静止画で
表示し、観察しやすい装置にすることである。

【０００６】さらに異なる複数の電顕像を画像処理等を
実行することで、表示する電顕像の種類やフォーマット
を自由に変えたり、その原画の電顕像や画像処理した電
顕像をプリンタ等に記録することも合わせて実行できる
装置にする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】電子ビームが照射された
試料位置における透過像信号と回折像信号とを、同時に
それ等の信号を検出できる検出器を装置に備え検出し、
その二つのＳＴＥＭ像をＣＲＴモニタに同時に表示す
る。

【０００８】また両像信号をＡＤ変換等の手段で逐次メ
モリ等に記憶するとともに、その信号のデータ収集中で
も、記憶した像データを逐次高速に読み出しＤＡ変換し
て、ＣＲＴモニタに静止画のＳＴＥＭ像を表示する。

【０００９】さらにメモリ等に記憶した二つのＳＴＥＭ
像を、また画像処理をした種々の像を、高精細なプリン
タ等にコピーすることで、試料の同一位置，同一時間に
おけるＳＴＥＭの透過像と回折像とが記録として出力で
きる。

【００１０】

【作用】試料における電子ビームの照射された同一位
置，同一時刻における透過像と回折像の二つのＳＴＥＭ
像が、同時にＣＲＴモニタに表示され観察できる。また
このＳＴＥＭ像は像信号の走査終了時点は言うに及ば
ず、走査中でも既収集済みの両電顕像を静止画像として
ＣＲＴモニタに表示し観察できる。

【００１１】さらにこの両電顕像をコンピュータ等に取
り込み記憶して、各種の画像処理を実行し複数のＳＴＥ
Ｍ像を１フレームの像に合成したり、複数のＣＲＴモニ
タに表示したり、原画と処理像を同時に同一モニタに表
示する等の技術が可能になり、電顕像からの分析が一段
と簡便になり今後の展開が広がる。

【００１２】

【実施例】透過電子顕微鏡は、図１１に示すように、電
子銃と加速管１から出た電子ビームをコンデンサレンズ
３で所望の電流値とスポット径に設定する。この電子ビ
ーム２は、観察対象の試料４に照射され、対物レンズ５
で第一中間像６を、中間レンズ７で第二中間像８を、ま
た投射レンズ９で蛍光板１０に電顕像１１を結像する。
この電顕像１１は通常蛍光板１０を目視観察する。

【００１３】図１２は電子ビームの回折像を観察する場
合の透過電子顕微鏡の原理を示す。電子ビーム２を試料
４に照射し、その透過波と回折波は対物レンズ５の後方
焦点面に電子回折像１２が生じる。また絞り１３を挿入
して視野を制限するならば、中間レンズ７で中間回折像
１４が、そして投射レンズ９でその拡大スポット像が、
蛍光板１０に透過像１５と回折像１６として得られる。

【００１４】図に電子回折像１２のスポットは３個示し
たが、３個のスポットのうち中央スポットは透過波の作
るスポット像で、外側２個のスポットは回折波の作るス
ポット像である。

【００１５】さらに蛍光板１０に投影されたスポット像
のいずれかのスポット、通常は透過像のスポットか多数
の回折像のスポットかのいずれかであるが、この信号を
個別に検出して、試料４に照射する電子ビームの走査信
号とこのスポット信号の輝度とを同期させてＣＲＴモニ
タに像として表示すればＳＴＥＭ像が得られる。

【００１６】図１３はＳＴＥＭ装置の構成例である。コ
ンデンサレンズ３では微細な電子ビームを作り、試料４
の面に垂直照射する。またコンデンサレンズ３の下部に
は電子ビーム２をＸ軸，Ｙ軸方向に走査する走査コイル
１７を備え、走査信号発生器２６からＸ軸走査信号１８
とＹ軸走査信号１９とが与えられて、試料４の特定領域
内を電子ビーム２が垂直に照射されまた走査される。

【００１７】また電子ビーム２が照射された試料４の各
微小位置における電子ビーム２の透過波と回折波は、対
物レンズ５の後方焦点面に電子回折像１２を生じさせ、
中間レンズ７と投影レンズ９で拡大し、その透過像１５
と回折像１６とを検出器２０に照射し検出される。この
検出位置に図１２の蛍光板１０を置けば、透過像と回折
像としてのスポット像が観察できる。

【００１８】この試料４上に電子ビーム２を走査する走
査信号は、オペレータが装置を操作することで、制御装
置２７から走査信号発生器２６に走査指令３０が発行さ
れ、走査コイル１７にＸ軸走査信号１８とＹ軸走査信号
１９とが与えられ電子ビーム２の走査をする。さらにこ
の両ＸＹ軸走査信号は走査コイル１７に与えられると同
時に、ＣＲＴモニタ２５にもＳＴＥＭ像を表示するため
の同期信号２８として与えられる。ＣＲＴモニタ２５で
は、この同期信号２８と後述する検出器２０の輝度信号
２４とでＳＴＥＭ像を作り表示する。また、ＣＲＴモニ
タ２５に表示されたＳＴＥＭ像は、通常カメラ２９によ
って写真撮影される。

【００１９】検出器２０については後述するが、透過像
を検出する検出器と回折像を検出する検出器とある。い
ずれの検出器にもその上部には蛍光体が塗布され、電子
ビームのスポット信号はそこで光信号に変換される。そ
の光信号は集光器で集められライトガイド２１を通し光
電子倍増管２２で電気信号に変換され、増幅器２３で表
示ＣＲＴモニタ２５に必要な信号レベルに変換され、輝
度信号２４として印加されＳＴＥＭ像を表示する。

【００２０】ＳＴＥＭ検出器２０には透過像１５を検出
する検出器と回折像１６を検出する検出器とがあり、透
過電子顕微鏡でＳＴＥＭ像を観察する時はいずれかの検
出器をあらかじめ装置に実装して置く。図２に検出器２
０の構造を示す。（ａ）は回折像１６を検出する回折像
検出器３２であり、（ｂ）は透過像１５を検出する透過
像検出器３１の一構成例である。

【００２１】電子ビームに含まれる電顕像情報を簡単に
見やすくするには、ＣＲＴモニタに表示することが一般
的な手段である。それには電子ビームの信号を電気信号
に変換することが必要であり、実際的には検出器で電子
ビームの信号を蛍光体で光信号に変換し、さらに光電子
倍増管で電気信号に変換することが一般的に行われてい
る技術である。また検出器の構造は電顕像が平面的な広
がりを持っていることから、円盤状の平面を活用するこ
とが多く、その上部表面には蛍光体が塗布されている。

【００２２】透過像検出器３１の構造は、円盤状で光を
良く通す素材でできた集光器３４をベースに、その上表
面に蛍光体３５を塗布する。また集光器３４の上部には
電子ビームの回折像１６の信号成分を遮蔽し、透過像１
５の信号成分のみを通過させる遮蔽板３３を置き両信号
の分離を行う。これは図に示す様に遮蔽板３３に透過像
１５を通過させる孔を開けることで実施できる。遮蔽板
３３を通過した透過像１５の電子ビームは、集光器３４
の蛍光体３５に全て照射され、光信号に変換された後、
ライトガイド２１に導かれて外部に取り出される。

【００２３】また回折像検出器３２の構造も同様に、集
光器３６の上表面に蛍光体３５が塗布されている。この
検出器の場合には電子ビームの透過像１５の信号成分を
排除し、回折像１６の信号成分のみが検出できる様に、
集光器３６の中央部には図示する円形状の孔を開け、電
子ビームの透過像１５の信号成分を検出器３１外に排除
する。ここで光信号に変換された回折像信号はライトガ
イド２１で外部に導かれる。

【００２４】図１４は走査コイル１７で試料４のある特
定領域に電子ビーム２を走査する一例であり、電子ビー
ム２をＸ軸方向に走査制御する時の概念を示す。また図
面にはＹ軸方向の走査はＸ軸と同様なので省略した。

【００２５】コンデンサレンズ３で細く絞られた電子ビ
ーム２は、図１３で説明したＸ軸走査信号１８で走査コ
イル１７に電流を流し、その電流が作る電磁場によって
上部走査コイル１７−１では角度θに偏向し、下部走査
コイル１７−２では角度（１８０°−θ）に再偏向し
て、試料４面に垂直に照射する。また偏向コイル１７−
１と１７−２で偏向角θをステップバイステップでθか
ら−θまで徐々に変化すれば、電子ビーム２は試料４上
をＸ軸方向に走査できる。またここにはＹ軸の偏向コイ
ルとその動作を図示していないが、図１３のＹ軸走査信
号１９は、Ｘ軸方向における１回の走査が終了する度
に、ステップバイステップで徐々に変化させて、試料４
の走査領域を走査する。

【００２６】この結果、微細な電子ビーム２が試料４面
上をステップ走査でき、電子ビーム２の径に相当する微
小位置の透過像信号と回折像信号とが、ＳＴＥＭ像信号
として検出器２０で検出できる。

【００２７】図１５は試料４の上をＸＹ軸方向に走査す
る電子ビーム２の領域を示す。今電子ビーム２を走査す
る領域をＸ軸方向に１からＮまでの座標に、またＹ軸方
向には１からＭまでの座標に区分してその走査順を説明
する。図１３で示したＸ軸走査信号１８とＹ軸走査信号
１９は、Ｎ＊Ｍの座標領域をステップバイステップで走
査する。ここでＸ軸走査信号１８は座標（１，１）から
始まり（１，Ｎ）で一回の走査を終了し、この走査をＭ
回繰り返して走査領域３９の全走査を終了する。またＹ
軸走査信号１９はＸ軸走査における最初の（１，１）か
ら（１，Ｎ）までを１ステップ走査として、最後の
（１，Ｍ）から（Ｎ，Ｍ）までのＭステップを走査して
終了する。

【００２８】この各Ｘ軸走査信号１８とＹ軸走査信号１
９を図１６に示した。（ａ）はＸ軸走査信号で走査コイ
ル１７に流す電流の大きさ、または電流が作る電磁場の
いずれとして考えても良いが、１からＮまでの状態をＭ
回繰り返す。この時に１の状態は偏向角θを示し、２，
３・・・とステップバイステップで徐々に偏向角θを変
化させ、偏向角−θで示すＮの状態まで走査する。この
時、（ｂ）に示すＹ軸走査信号はＸ軸走査信号の１〜Ｎ
までの走査が終了する度に走査信号を微小変化させ、Ｘ
軸走査信号と同様に偏向角θ(１の状態）から−θ(Ｎの
状態）まで変化させて、試料４の走査領域全面にわたっ
て電子ビーム２を走査する。その結果、図１３のＳＴＥ
Ｍ検出器２０には、図１５で示した試料４の電子ビーム
照射位置における透過像１５や回折像１６の信号が得ら
れる。この信号をＣＲＴモニタ２５の輝度信号２４とし
て、またＸ軸走査信号１８を水平同期信号、Ｙ軸走査信
号１９を垂直同期信号とすれば、試料４の走査領域３９
におけるＳＴＥＭ像がＣＲＴモニタ２５に表示され観察
できる。

【００２９】図１は本発明を実施するＳＴＥＭの装置構
成の一例である。制御装置２７から電子ビーム２の走査
指令３０が発行され、走査信号発生器２６からＸ軸走査
信号１８とＹ軸走査信号１９が走査コイル１７に与えら
れ、またその信号に同期した走査信号トリガ４４とＣＲ
Ｔ同期信号２８が記憶装置４１とＣＲＴモニタ２５とに
出される。この様に走査コイル１７は電子ビーム２を試
料４面上に走査し、試料４を透過した電子ビーム２の透
過波と試料４で回折を受けた回折波とが、対物レンズ５
の後方焦点面に電子回折像を生じさせる。この電子回折
像を中間レンズ７と投影レンズ９で拡大し、複合検出器
３７でＳＴＥＭの像信号４０を検出し、この信号を走査
信号トリガ４４で記憶装置４１のメモリに逐次記録す
る。この信号記録と像表示に先立ち、あらかじめ制御装
置２７から記憶装置４１には記憶制御信号４５が、表示
コントローラ４３には表示制御信号４６が与えられ、記
憶装置４１等のそして表示コントローラ４３の初期化処
理が実行されている。

【００３０】ＳＴＥＭの像信号４０が複合検出器３７か
ら送信され、記憶装置４１に記憶されると同時に、表示
コントローラ４３からＣＲＴモニタ２５−１，２５−２
には透過像の輝度信号２４−１と回折像の輝度信号２４
−２が送られ、また同期信号２８が走査信号発生器２６
から送信され、それぞれの信号によってＣＲＴモニタ２
５には両ＳＴＥＭの像が同時に表示される。

【００３１】さらに後述する機能であるが表示コントロ
ーラ４３では、像信号４０のデータ収集と独立してモニ
タ表示する機能を有し、ＳＴＥＭ像の静止画を表示する
ことができる。

【００３２】記憶装置４１に記憶されているメモリデー
タ４７は、制御装置２７もしくは画像処理装置４８から
の記憶制御信号４５で、画像処理装置４８に転送されて
から画像処理装置４８自身の持つ処理機能により、また
は制御装置２７からの画像処理コマンド４９によって各
種の処理を実行後、再度記憶装置４１に転送され表示コ
ントローラ４３により、ＣＲＴモニタ２５に表示させる
こともできる。さらに記憶装置４１の電顕像，メモリデ
ータ４７や画像処理装置４８の電顕像は制御装置２７等
を通して、出力装置５０に転送し記憶されてる電顕像
等、特に透過像と回折像を個別にまたは同一用紙に記録
することもできる。

【００３３】図１の複合検出器３７は透過像１５と回折
像１６の両スポット信号を、同時に検出できる様に上記
した両検出器を組み合わせて複合検出器としたものであ
る。これによって試料４の同一位置，同一時刻における
透過像信号４０−１と回折像信号４０−２とを同時に検
出し、また記録し表示することが可能になった。

【００３４】図２の（ｃ）には本発明の一部である複合
検出器３７の構造を示す。この検出器３７はこの様に透
過像検出器３１と回折像検出器３２とを、基本的には組
み合わせた構造である。ただ回折像１６のスポット信号
が回折像検出器３２を透過し透過像検出器３１に影響を
与えない様に、回折像検出器３２の下部に遮蔽シールド
３８を施し両信号の分離を確実にしたものである。

【００３５】回折像１６のスポット信号は集光器３６の
上面に塗布された蛍光体３５で光信号に変換され、集光
器３６で集められライトガイド２１で外部に取り出され
る。またスポット信号のうち蛍光体３５と集光器３６と
を透過した成分は、遮蔽シールド３８で遮られて検出器
３２の外には漏れださない。また透過像１５のスポット
信号は透過像検出器３１と同様に光信号に変換され外部
に取り出される。

【００３６】図３は記憶装置４１からＣＲＴモニタ２５
までの信号処理系統の概要を示している。この図は透過
像と回折像信号４０とを同一の信号処理をするとして記
述したもので、符号に続く−番号で上図の透過像信号の
処理を−１で表わし、下図の回折像信号の処理を−２で
表わした。

【００３７】以下に透過像信号４０−１の処理内容のみ
を説明するが、符号の−１は説明にあたっては不要であ
り、また回折像信号４０−２については透過像信号と全
く同一のため説明を省略する。この信号処理は像信号４
０をメモリ５３に記憶処理をしながら、その像データ５
２を同時にＣＲＴモニタ２５に表示する例である。

【００３８】透過像信号４０−１をＡＤ変換器５１でデ
ィジタル変換し、像データ５２としてメモリ５３に記憶
する。記憶されるメモリ５３のアドレスはメモリコント
ローラ５５で制御されるアドレスレジスタ５４の内容、
すなわち、アドレスデータ５８のデータによって決めら
る。これらの処理，ＡＤ変換の開始，記憶および表示の
全処理は、走査信号発生器２６からの走査信号トリガ４
４と同期信号４４によってタイミングがとられる。

【００３９】走査信号トリガ４４は図１で説明した様に
走査信号発生器２６で、電子ビームを走査するＸ軸走査
信号１８とＹ軸走査信号１９とに同期した信号であり、
電子ビーム２の照射された試料４の位置における像信号
４０を検出するタイミング信号である。そのため走査信
号トリガ４４はメモリコントローラ５５を制御して、そ
れぞれの各機能ブロックを制御する信号を発生させるベ
ース信号である。またＣＲＴモニタ２５も同期信号２８
を受信して、それによって水平垂直同期信号として輝度
信号２４と合わせて電顕像を表示させる。

【００４０】メモリコントローラ５５は走査信号トリガ
４４を受け、ＡＤ変換器５１にＡＤ変換開始信号である
ＡＤコマンド５６を与え、ＡＤ変換終了後にメモリ書き
込み信号５７を発生して像データ５２をメモリ５３に書
き込む。またアドレスレジスタ５４にアドレス更新信号
５９を与えて、メモリ５３を次のアドレスに更新してお
く。またメモリ書き込み信号５７と同じタイミングでＤ
Ａコマンド６０を発生させ、像データ５２をＤＡ変換器
６１でアナログ変換する。ＣＲＴモニタ２５はこのＤＡ
変換器６１の出力アナログ信号を輝度信号２４として、
上記した同期信号２８で決められた座標位置に透過像を
表示する。

【００４１】以上説明した透過像信号４０−１の例と同
じく、回折像信号４０−２の場合でも図３の下部に示し
たブロック線図の様に、２系統の信号を同時に処理をす
れば目的とする、試料４の同一位置，同一時刻における
透過像と回折像の両ＳＴＥＭ像が同時に観察すること
も、出力装置に記録することも可能になる。

【００４２】また表示信号の一例としてスイッチ６２が
ａ側になっていれば透過像信号４０−１が直に与えられ
るが、スイッチ６２がｂ側になっていればＤＡ変換器６
１の信号がＣＲＴモニタ２５に表示される。

【００４３】図３で説明した処理動作における記憶処理
のタイミングチャートを図４に示す。図１で説明した走
査信号発生器２６が走査信号トリガ４４を発生させて、
このタイミングチャートが開始される。走査信号トリガ
４４と同時に発生する走査信号１８で電子ビーム２を微
小走査し、その位置で検出された像信号４０をＡＤコマ
ンド５６でアナログ−ディジタル変換し、ＡＤ変換終了
後メモリ書き込み信号５７を発生させてメモリ５３に記
憶する。また同時にＣＲＴモニタ２５に像表示するため
に、メモリ書き込み信号５７と同時にＤＡコマンド６０
を発生させ、像データ５２をＤＡ変換器６１にセットし
アナログ信号に変換し、輝度信号２４としてＣＲＴモニ
タ２５に与える。

【００４４】この一連の処理が電子ビーム２の一微小走
査位置における言い替えればワンアドレス分の像信号の
データ収集と像表示である。さらに図１５で示した走査
領域３８の全領域にわたってデータ収集を実行するに
は、メモリ５３の書き込みが終了した後にアドレス更新
信号５９で続いて記憶するメモリ５３のアドレスレジス
タ５４を更新したり、このアドレス更新信号５９の後縁
を使って次の走査信号トリガ４４を発生させたりして、
次から次へと試料の微小位置と信号処理を繰り返して実
行しなければならない。

【００４５】これらの処理は図４に示したタイムチャー
トの中で、メモリアドレス座標（１，１）から（２，
１)，(３，１）・・・と（ｎ，ｍ）の座標まで連続して
検出し、像信号をメモリ５３に書き込んで記憶しなが
ら、ＣＲＴモニタ２５にも表示する。

【００４６】以上説明した例では、走査信号速度（信号
検出速度）の遅い時には表示するＳＴＥＭ像にちらつき
が発生する。これは走査速度が遅いことでＣＲＴモニタ
２５の繰り返し速度、すなわち、表示周波数が遅くなっ
たことに原因がある。

【００４７】ここで表示するＳＴＥＭ像をちらつきのな
い静止画にするには、走査速度を改善して実行する手段
と表示法を改善する手段とがある。ところが走査速度を
改善することは透過電子顕微鏡によっては種々の制約が
あり困難なことであるが、本発明による表示法の技術手
段に依れば容易に解決できる。

【００４８】図５に表示シーケンスを説明するタイミン
グチャートを示す。データ収集とメモリ書き込みのタイ
ミングは図４と全く同じであるから、ここにはメモリの
読みだしとＣＲＴモニタの表示処理のみを示した。この
図で、アドレス更新信号で次のメモリデータを読みだ
し、続いてＣＲＴモニタのビームスポット位置を決める
同期信号，水平同期信号と垂直同期信号をセットし、そ
してメモリデータをＤＡ変換して、この輝度信号として
ＣＲＴモニタに与え、表示像の１スポット信号を表示す
る。この処理をメモリデータの最初から最後まで実行す
ることで、１フレームの電顕像として表示できる。

【００４９】この一連の処理時間を短縮すればＣＲＴモ
ニタの表示は高速にでき、その結果ちらつきの感じられ
ない電顕像表示にすることができる。それにはこれらの
信号処理の高速化を図ることであり、それはメモリ回路
の構成を変えることによって解決できる。

【００５０】メモリの動作は一般に書き込みと読みだし
の動作を同時には実行できない。従ってデータ収集の度
にその信号をＣＲＴモニタに表示していたのでは、速度
は書き込み動作である遅いデータ収集速度で決まってし
まい、収集したばかりの信号のスポット表示しかできな
い、いわゆるちらつきのある電顕像になってしまう。し
かしメモリの書き込みと読みだしの動作が独立にできる
メモリであれば、またメモリの動作速度が速ければ、い
かにデータ収集に時間を要するＳＴＥＭ像でも、メモリ
に記憶している像データは静止画としてＣＲＴモニタに
表示できる。

【００５１】すなわち、データ収集時には記憶するメモ
リの最初のアドレスから、像データが収集される順に書
き込み動作を実行する。またメモリデータの表示には書
き込み動作と無関係に、メモリの全記憶領域を常時繰り
返し読みだして表示すれば、ＣＲＴモニタにはデータ収
集の開始から表示処理する時点までに収集したSTEM像が
静止画として観察できる。

【００５２】その一例としてこのメモリに２ポートＲＡ
Ｍを使用したメモリの構成を図６に示す。この図でも、
透過像と回折像とを同時表示するには２系統の回路が必
要であるが、簡単には同一の回路が二つあれば可能なの
で、一方のみの回路を示し他は省略した。ここでこのメ
モリの書き込み用のメモリアドレスを指定するのはアド
レスレジスタＡで、読みだし用のメモリアドレスを指定
するのはアドレスレジスタＢを使用する。

【００５３】まずデータ収集である書き込み動作から説
明する。電顕像信号４０は上述した様に、走査信号トリ
ガ４４によりメモリコントローラ５５でＡＤコマンド５
６を発行し、ＡＤ変換器５１でアナログ−ディジタル変
換し像データ５２をメモリ５３に入力する。その像デー
タ５２はアドレスレジスタＡ５４の示すメモリ５３のア
ドレスに、メモリ書き込み信号５７で書き込まれ記憶さ
れる。さらにアドレス更新信号５９でアドレスレジスタ
Ａ５４を更新して次の動作に備え、走査信号トリガ４４
の指令によってこの動作を繰り返し実行し、一連のデー
タ収集処理を終了させれば走査領域のＳＴＥＭ像が得ら
れる。

【００５４】また読みだし動作とメモリデータ４７の表
示は、一部異なるがおおよそ図３で説明した処理動作と
同様である。読みだし動作は、図１で示した制御装置２
７が表示制御信号４６を表示コントローラ６５に指令を
発行して起動される。

【００５５】表示コントローラ６５はアドレスレジスタ
Ｂ６３を制御して、メモリ５３の記憶するメモリデータ
４７を記憶領域の始めから最後まで高速度に読みだす。
読みだしながらメモリデータ４７はＤＡ変換器６７−１
で輝度信号２４になり、またアドレスレジスタＢ６３の
上位アドレスデータ６３ｕのデータｍと下位アドレスデ
ータ６３ｌのデータｎは、前者がＤＡ変換器６７−２で
水平同期信号２８−１に、後者はＤＡ変換器６７−３で
垂直同期信号２８−２になり、ＣＲＴモニタ２５のビー
ムを走査して、メモリ５３に記憶されているＳＴＥＭ像
を表示する。またこれ等のＤＡ変換器６７−１〜３は、
表示コントローラ６５からのＤＡコマンド６６−１〜３
で起動されＤＡ変換を実行する。

【００５６】またこの処理は２ポートＲＡＭを使用しな
くても実行できる。それには図６に示したのと同様なメ
モリ構成で実行できるが、コンピュータのメモリ処理機
能と同様に、通常メモリ５３のそれまでに記憶したメモ
リデータ４７を連続読みだし、ＣＲＴモニタ２５は常時
表示動作を実行し続ける。そして電顕像信号４０が検出
された時のみメモリ５３を書き込み動作にして記憶させ
れば、例えば、ＤＭＡ転送や割込み処理の様に、書き込
みと読みだしが並列に動作して同様な結果が得られる。

【００５７】この結果、ＣＲＴモニタ２５には、試料の
走査領域のデータ収集が終了する前まではそれ迄に収集
したＳＴＥＭ像が、データ収集が終了すれば走査領域の
STEM像の静止画が表示され観察できる。

【００５８】図７にＣＲＴモニタ２５の表示エリアを座
標で表示した。横軸は１からｎまで、縦軸は１からｍま
での座標（ｎ，ｍ）に分割した。像の表示順は左上角の
第１行目の座標（１，１）から（２，１)・・・(ｎ−
１，１)，(ｎ，１）と、２行目は（１，２)，(２，２)
・・・(ｎ−１，２)，(ｎ，２）と、後は３，４，・・
・ｍ−１行目と、そして最終行目は（１，ｍ)・・・
(ｎ，ｍ）までの座標である。この表示座標は当然のこ
とながら、図１５で示した試料４の電子ビーム２の走査
領域３９の座標と同一である。１〜ｎはＣＲＴモニタ２
５の水平同期信号２８−１で、１〜ＮはＸ軸走査信号１
８であり、また１〜ｍは垂直同期信号２８−２で、１〜
ＭはＹ軸同期信号１９である。ｎをＮにｍをＭに置き換
えれば、両座標ともに同一の座標になる。

【００５９】ここでメモリアドレスの構造は行分が下位
ｎアドレスに相当し、列分は上位ｍアドレスに相当し
て、図６に示したアドレスレジスタＢ６３の下位アドレ
スデータ６３ｌはこのｎで水平同期信号に、また上位ア
ドレスデータ６３ｕはこのｍで垂直同期信号に相当す
る。従って、アドレスレジスタＢ６３をアドレス更新信
号６４で更新すれば、メモリ５３のメモリデータ４７の
読みだし動作と、ＣＲＴモニタの同期信号２８は必然的
に発生させることができ、記憶している電顕像を表示す
ることができる。

【００６０】ここでＣＲＴモニタ２５の表示座標と像デ
ータ５２を記憶するメモリ５３のアドレスとの関係を示
すと、図７の１行目は座標（１，１)〜(ｎ，１）はアド
レス１〜ｎ，２行目は（１，２)〜(ｎ，２）が（ｎ＋
１）〜２ｎ，・・・、最終行は（１，ｍ)〜(ｎ，ｍ）が
(ｍ−１)＊ｎ＋１〜ｍ＊ｎに相当する。このメモリ５３
の構成を図８に示す。枠の左側には１〜ｎまでのモニタ
１行分に相当するメモリのｍ行分である１〜ｍ＊ｎま
で、また右側にはそれに相当する座標を示した。

【００６１】これからメモリ５３のアドレスレジスタＢ
６３にアドレスデータ１をセットし、逐次アドレス更新
信号６４を発生させてアドレス１〜ｍ＊ｎまでのメモリ
データ４７を読みだせば、図６に示した様に輝度信号２
４とアドレスデータから同期信号２８をＤＡ変換器６７
で、変換してＣＲＴモニタに入力すれば静止画が表示で
きる。

【００６２】また図９にＣＲＴモニタ２５に二つの電顕
像を表示する例を示した。例えば左側は透過像で、右側
は回折像である。この表示はメモリ５３の構成を図１０
に示したようにする。

【００６３】図１０は、例えば、透過像を記憶するメモ
リをＡ_mで示し、回折像を記憶するメモリをＢ_mで示し
た。データの収集時には、同時に発生する信号をメモリ
アドレスを変えながら、２区分されたメモリＡ₁には１
〜ｎ／２、Ｂ₁にはｎ／２＋１〜ｎまでを表示１行分に
して、逐次ｍ行分のメモリＡ_m，Ｂ_mに書き込む。また表
示するにはＡ₁から連続してＢ₁，Ａ₂，Ｂ₂・・・，
Ａ_m，Ｂ_mと読みだして表示すれば、二つの電顕像が同時
に一つのＣＲＴモニタに表示できる。

【００６４】

【発明の効果】試料の同一位置，同一時刻における異な
る複数の電顕像を個別の、または同一のモニタに同時表
示できる。これによって従来個別に観察せざるを得なか
った透過像と回折像を同時に同一条件で観察できる様に
なったこと、またＳＴＥＭ像が静止画として観察できる
様になった。さらにこれらの電顕像がメモリに記憶でき
たため、これらの電顕像を原画のまままた画像処理した
電顕像をカラープリンタ等で写真と同等以上のコピーが
取れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する走査型透過電子顕微鏡のブロ
ック図。

【図２】従来型の検出器と本発明の複合検出器の説明
図。

【図３】２系統の電顕像信号を同時に処理し、２個のＣ
ＲＴモニタに表示する装置のブロック図。

【図４】走査型電子顕微鏡の走査信号と電顕像信号の処
理タイミングチャート。

【図５】メモリに記憶されている像データを読みだして
表示信号を作る例を示すタイミングチャート。

【図６】走査型透過電子顕微鏡像の静止画をＣＲＴモニ
タに表示するブロック図。

【図７】メモリに記憶した電顕像を表示するＣＲＴモニ
タの表示座標の説明図。

【図８】ＣＲＴモニタの表示座標とメモリに記憶した電
顕像の座標関係の説明図。

【図９】ＣＲＴモニタに異なる複数の電顕像を表示する
座標の説明図。

【図１０】ＣＲＴモニタに異なる複数の電顕像を表示す
る座標とメモリの説明図。

【図１１】透過電子顕微鏡の説明図。

【図１２】透過電子顕微鏡の回折像の結像の説明図。

【図１３】従来の走査型透過電子顕微鏡の説明図。

【図１４】電子ビームの試料への照射と走査例を示す説
明図。

【図１５】試料面上を走査する電子ビームの座標を示す
説明図。

【図１６】電子ビームを走査するＸ軸走査信号とＹ軸走
査信号を示す説明図。

【符号の説明】１…電子銃と加速管、３…コンデンサレンズ、４…試
料、５…対物レンズ、７…中間レンズ、９…投影レン
ズ、１８…Ｘ軸走査信号、１９…Ｙ軸走査信号、２４…
輝度信号、２５…ＣＲＴモニタ、２６…走査信号発生
器、２７…制御装置、２８…ＣＲＴ同期信号、３０…走
査指令、４０…像信号、４１…記憶装置、４２…表示デ
ータ、４３…表示コントローラ、４４…走査信号トリ
ガ、４５…記憶制御信号、４７…メモリデータ、４８…
画像処理装置、４９…画像処理コマンド、５０…出力装
置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般的な透過電子顕微鏡において、試料に
照射する電子ビームをＸＹ方向に走査できる機能を備
え、前記試料の透過像信号あるいは回折像信号のいずれ
かの像信号を検出できる検出器を備えた走査型透過電子
顕微鏡において、前記透過像信号と回折像信号とを同時
に検出できる検出器を装置に備え、この同一試料の同一
位置における同一時刻での二つの異なる電顕像を、同時
に観察できるモニタ機能と、同時にコンピュータに記憶
する機能と，記憶した電顕像を外部記憶装置やコンピュ
ータに記録する機能と，プリンタに電顕像を出力し記録
する機能を備えたことを特徴とする走査型透過電子顕微
鏡。
【請求項２】請求項１において、透過像信号あるいは回
折像信号を検出する二種類の検出器を、信号の結像位置
の近くに組み合わせて配置し、回折像信号を検出する検
出器は透過像信号を検出する検出器の上部に配置し、前
記検出器の下部には回折像信号の電子ビームの漏洩エネ
ルギを遮断する遮蔽部を付加し、透過像信号を検出する
検出器に回折像信号が漏洩しないよう、信号が分離でき
る構造にした走査型透過電子顕微鏡。
【請求項３】請求項１において、前記試料の同一位置，
同一時刻における透過像信号と回折像信号とを、同時に
検出する度に、これら複数の電顕像を１個もしくは複数
のモニタに表示できる走査型透過電子顕微鏡。
【請求項４】請求項１において、前記試料の全走査領域
にわたって同一位置，同一時刻における透過像信号と回
折像信号のデータ収集が完了した後に、透過像と回折像
を１個のもしくは複数のＣＲＴモニタに表示する走査型
透過電子顕微鏡。
【請求項５】請求項１において、前記試料の同一位置，
同一時刻での透過像信号と回折像信号とを逐次アナログ
ディジタル変換し、個別のメモリ領域に電顕像データと
して記憶したうえで、電顕像データを原画もしくはコン
ピュータ等を使って画像処理した後、１個の、もしくは
複数のＣＲＴモニタ等に表示する走査型透過電子顕微
鏡。
【請求項６】請求項１，３，４または５において、複数
の電顕像を一個のモニタに表示する時、モニタ画面を複
数に分割、例えば、左右二分割し左半分に透過像，右半
分に回折像のフォーマットで同一画面に同時に複数の像
を表示する走査型透過電子顕微鏡。
【請求項７】請求項１，３，４，５または６において、
メモリに記憶した電顕像を直接原画のまま、もしくは画
像処理した後に、電顕像ごとに個別のまたは画像処理等
によって一枚の電顕像に合成し、プリンタに出力する走
査型透過電子顕微鏡。
【請求項８】請求項１または３において、電顕像の像デ
ータを記憶するメモリ等に、書き込みと読みだしが同時
に独立にできる様な記憶機能を、メモリで構成し、像デ
ータの収集状態における様な記憶処理動作に関係なく、
既収集像データを静止画としてモニタに表示し観察する
走査型透過電子顕微鏡。
【請求項９】請求項１または３において、透過像信号と
回折像信号とを記憶するメモリ領域に、二つの像データ
をメモリアドレスを交互に変えて、表示行毎の個別ブロ
ックに記憶し、さらにその像データを読みだす時には個
別ブロックを連続して読みだし、同時に異なる像データ
を同一モニタに表示する走査型透過電子顕微鏡。