JPH0963528A - Charged particle microscope image photographing device - Google Patents

Charged particle microscope image photographing device

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Publication number
JPH0963528A
JPH0963528A JP7215701A JP21570195A JPH0963528A JP H0963528 A JPH0963528 A JP H0963528A JP 7215701 A JP7215701 A JP 7215701A JP 21570195 A JP21570195 A JP 21570195A JP H0963528 A JPH0963528 A JP H0963528A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charged particle
image
charged
fluorescent screen
charged particles
Prior art date
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Pending
Application number
JP7215701A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Osagabe
信行 長我部
Junji Endo
潤二 遠藤
Tetsuji Kodama
哲司 児玉
Tsuneyuki Uragami
恒幸 浦上
Koji Tsuchiya
広司 土屋
Shinji Osuga
慎二 大須賀
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Hamamatsu Photonics KK
Hitachi Ltd
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Hitachi Ltd
Research Development Corp of Japan
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Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK, Hitachi Ltd, Research Development Corp of Japan filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP7215701A priority Critical patent/JPH0963528A/en
Publication of JPH0963528A publication Critical patent/JPH0963528A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To determine precisely the exposure time to fit for a desired image part and to provide a satisfactory photographed picture, by providing a means for detecting brightness of an arbitrary part of a charged particle microscope image. SOLUTION: A charged particle beam from a charged particle source 1 irradiates, via an irradiation lens system 2, a specimen held by a specimen holding means 3, and an image formed by charged particles scatteredly transmitted by and emitted from the specimen is, via magnifying/image-forming system lenses 4, 4', converted into an optical image of the specimen on a fluorescent screen 5. A charged particle detector 6 comprizing an avalanche photodiode is installed behind a central part of the fluorescent screen 5 and charged particles thereby detected through a relatively small sized opening 5a for taking out charged particles are counted by a counter 10. An operator operates a deflecting system so that an arbitrary part of a microscope image may agree with a position of the opening 5a and a control device 13, determining appropreate exposure time from data of the counter 10, controls a shutter 11.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子顕微鏡などの
荷電粒子顕微鏡における荷電粒子顕微鏡像撮影装置に関
するものであり、特に、荷電粒子顕微鏡像の撮影を行う
際に自動的に適正な露出を設定して写真撮影もしくは動
画記録ができる荷電粒子顕微鏡像撮影装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged particle microscope image capturing apparatus for a charged particle microscope such as an electron microscope, and more particularly, it automatically sets a proper exposure when capturing a charged particle microscope image. The present invention relates to a charged particle microscope image capturing device capable of taking a photograph or recording a moving image.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、従来の荷電粒子顕微鏡像撮影装
置の例の構成図である。図中、17はコラム、18はシ
ャッター、19はシャッター制御機構、20は結像面に
設けられている蛍光スクリーン、21は写真あるいはビ
デオ撮影用のカメラ、22は電流計、23は制御装置を
示す。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a block diagram of an example of a conventional charged particle microscope image taking apparatus. In the figure, 17 is a column, 18 is a shutter, 19 is a shutter control mechanism, 20 is a fluorescent screen provided on the image forming surface, 21 is a camera for taking a picture or video, 22 is an ammeter, and 23 is a controller. Show.

【0003】蛍光スクリーン20は水平位置と垂直位置
をとることができ、水平位置にある状態で図示されてい
ない試料の拡大像が投影され、観察可能な荷電粒子顕微
鏡像が蛍光スクリーン面に発光生成される。
The fluorescent screen 20 can take a horizontal position and a vertical position. In the horizontal position, a magnified image of a sample (not shown) is projected, and an observable charged particle microscope image is emitted on the fluorescent screen surface. To be done.

【0004】カメラ21を用いて蛍光スクリーン20上
の荷電粒子顕微鏡像の撮影を行う際の露出の決定は、従
来次のような操作によっていた。まず図に示すように電
子顕微鏡像が投影されている蛍光スクリーン20を電極
として用い、この電極に入射する電子流をケーブルで電
流計22に入力して電流値Iを測定する。ここで、蛍光
スクリーン20の面積Sと電流値Iから電流密度Jを次
のように演算する。
Conventionally, the determination of the exposure when the charged particle microscope image is taken on the fluorescent screen 20 by using the camera 21 has been performed by the following operation. First, as shown in the figure, a fluorescent screen 20 on which an electron microscope image is projected is used as an electrode, and an electron flow incident on this electrode is input to an ammeter 22 by a cable to measure a current value I. Here, the current density J is calculated from the area S of the fluorescent screen 20 and the current value I as follows.

【0005】 J=I/S ・・・・・(1) またカメラ21内の像記録媒体を感光させるのに必要な
単位面積あたりの電荷量をKとすると適正な露出時間t
は以下のように演算できる。
J = I / S (1) Further, assuming that the amount of charge per unit area required to expose the image recording medium in the camera 21 is K, an appropriate exposure time t
Can be calculated as follows.

【0006】 t=K/J ・・・・・(2) こうして演算した露出時間を制御装置23に設定し、シ
ャッター18の開放時間を制御していた。
T = K / J (2) The exposure time calculated in this way is set in the control device 23 to control the opening time of the shutter 18.

【0007】しかし代表的な電子顕微鏡の記録媒体の感
度は、10-11 から10-12 C/cm2 であるため、1
秒の露出時間をとるとすると1cm2 の面積には、10
から1pAの電流量が結像電子として照射されることに
なる。また露出時間が長い場合には電流量はさらに小さ
くなる。こうした微小電流量の測定はかなり難しいた
め、電子流を取り込むのに用いる蛍光スクリーン20の
面積を増やして電流量を増加させ、正確な測定ができる
ようにしている。このため露出を決定するのに用いられ
る領域の大きさは数cm2 ともなる。電子顕微鏡像を記
録する媒体の標準的な大きさは10cm角程度であるか
ら、この結果、像のかなり広い部分の平均電流密度を測
定していることになる。従って、像の明るさ、すなわち
電流密度が均一な試料の場合には、この方法でも良い結
果が得られるが、電流密度が不均一な場合にはこのよう
な方法では、適正露出が得られない場合が起こってく
る。その1つの例は、暗視野観察法と呼ばれる方法での
像撮影の場合である。
However, the sensitivity of the recording medium of a typical electron microscope is 10 −11 to 10 −12 C / cm 2 , and therefore 1
Taking an exposure time of 2 seconds, an area of 1 cm 2 is 10
Therefore, a current amount of 1 pA is emitted as imaging electrons. Further, when the exposure time is long, the current amount becomes smaller. Since it is quite difficult to measure such a minute amount of current, the area of the fluorescent screen 20 used to capture the electron flow is increased to increase the amount of current, thereby enabling accurate measurement. Therefore, the size of the area used to determine the exposure can be several cm 2 . Since the standard size of a medium for recording an electron microscope image is about 10 cm square, this means that the average current density of a considerably wide portion of the image is measured. Therefore, in the case of a sample having a uniform image brightness, that is, a current density, a good result can be obtained by this method, but when the current density is not uniform, such a method cannot provide proper exposure. The case is coming. One example is the case of image capturing by a method called the dark field observation method.

【0008】図4の(a)は、暗視野観察法による像撮
影の説明図であり、図中、24は試料、25は拡大結像
レンズ系、26は絞り、26aは開口、27は暗視野像
を示している。
FIG. 4A is an explanatory view of image capturing by the dark-field observation method. In the figure, 24 is a sample, 25 is an enlarged image forming lens system, 26 is a diaphragm, 26a is an aperture, and 27 is dark. The visual field image is shown.

【0009】この方法では、試料24で散乱された電子
だけが拡大結像レンズ系25の作用により絞り26の開
口26aを通過することができ、残りの全ての電子は絞
り26の面に結像して遮断される。このため、図4の
(b)に示されるように、暗視野像27の中央の試料対
応部分を除く残りの大部分の領域には電子が入射しない
から、試料の像が電子を取り込む蛍光スクリーンの面よ
りも小さいと、蛍光スクリーンを電極として検出される
像領域の平均電流密度は、試料の像部分のみの電流密度
よりも小さくなり、その結果として前述の露出決定方法
で決定される露出時間では、露出時間は過剰になってし
まう。
In this method, only the electrons scattered by the sample 24 can pass through the aperture 26a of the diaphragm 26 by the action of the magnifying and imaging lens system 25, and all the remaining electrons are imaged on the surface of the diaphragm 26. Then shut off. For this reason, as shown in FIG. 4B, electrons do not enter the remaining most area of the dark field image 27 except the central portion corresponding to the sample, so that the image of the sample captures electrons. , The average current density of the image area detected with the fluorescent screen as an electrode is smaller than the current density of only the image part of the sample, and as a result, the exposure time determined by the exposure determination method described above. Then, the exposure time becomes excessive.

【0010】また別の例は、電子回折像と呼ばれる像の
撮影の場合である。この像は図5のように多くの小さな
点状に電子があつまったものである。この時、中心の最
も明るい部分と周辺部分や弱い点の強度の違いは数桁以
上におよぶため、単一の記録媒体の記録特性のダイナミ
ックレンジでは不足する場合が多い。このような時に
は、注目する部分の点の明るさにあわせて露出時間を決
定する必要があるが、このような点の明るさは前述の平
均電流密度の測定では不可能である。また回折像の露出
時間は1分以上に及ぶ事も多く、このときは電流が非常
に弱いので、前述の方法では電流計の感度が不足してし
まい、適切な露出時間を決定することができなかった。
Another example is the case of capturing an image called an electron diffraction image. This image is a collection of electrons in many small dots as shown in FIG. At this time, the difference in intensity between the brightest part in the center, the peripheral part, and the weak spots is several orders of magnitude or more, so that the dynamic range of the recording characteristics of a single recording medium is often insufficient. In such a case, it is necessary to determine the exposure time in accordance with the brightness of the point of interest, but the brightness of such a point is impossible by the above-mentioned measurement of the average current density. In addition, the exposure time of the diffraction image often exceeds 1 minute, and the current is very weak at this time, so the sensitivity of the ammeter is insufficient in the above method, and an appropriate exposure time can be determined. There wasn't.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の多
くの荷電粒子顕微鏡像撮影では自動露出により行うのは
難しく、オペレーターが蛍光スクリーンやそれをビデオ
カメラで取り込んで表示したCRTの画像階調から露出
時間を適当に判断して、マニュアルで露出調節を行うこ
とが多かった。
As described above, in many conventional charged particle microscope image capturing, it is difficult to perform automatic exposure, and the operator takes in a fluorescent screen or a CRT image gradation displayed by a video camera and displayed by the operator. It was often the case that the exposure time was properly judged and the exposure was adjusted manually.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、荷電粒子顕微
鏡像の任意の注目部分の明るさに適合する露出時間を正
確に決定して撮影の露出時間を自動的に制御できる手段
をもつ荷電粒子顕微鏡像撮影装置を提供することを目的
としている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has a means for automatically controlling the exposure time for photographing by accurately determining the exposure time that matches the brightness of an arbitrary portion of interest in a charged particle microscope image. An object is to provide a particle microscope image photographing device.

【0013】上記課題を解決するための本発明の構成
は、荷電粒子源と、照射レンズ系と、試料保持手段と、
拡大結像レンズ系と、蛍光スクリーンとが直列に配置さ
れた荷電粒子顕微鏡における蛍光スクリーン上の拡大試
料像を撮影するための荷電粒子顕微鏡像撮影装置におい
て、蛍光スクリーンの一部に入射する荷電粒子のみを取
り出す荷電粒子取り出し手段と、荷電粒子取り出し手段
により取り出された荷電粒子を検出する荷電粒子検出器
と、荷電粒子検出手段により検出された荷電粒子を計数
する計数手段と、計数手段が計数した検出荷電粒子数に
応じて撮影の露出時間を制御する露出制御手段と、を備
えていることを特徴とする。
The structure of the present invention for solving the above-mentioned problems is a charged particle source, an irradiation lens system, a sample holding means,
In a charged particle microscope image photographing apparatus for photographing an enlarged sample image on a fluorescent screen in a charged particle microscope in which a magnifying imaging lens system and a fluorescent screen are arranged in series, charged particles incident on a part of the fluorescent screen. The charged particle extracting means for extracting only the charged particle, the charged particle detector for detecting the charged particles extracted by the charged particle extracting means, the counting means for counting the charged particles detected by the charged particle detecting means, and the counting means for counting Exposure control means for controlling the exposure time of photographing according to the number of detected charged particles.

【0014】本発明の荷電粒子顕微鏡像撮影装置の構成
によれば、像全体に比べて十分小さな荷電粒子の取り出
し手段、例えば開口を蛍光スクリーンに設けることによ
って、その部分のみに入射される荷電粒子線の電流密度
を測定できる。
According to the configuration of the charged particle microscope image taking apparatus of the present invention, by providing a means for taking out charged particles which is sufficiently smaller than the entire image, for example, an opening in the fluorescent screen, the charged particles which are incident only on that part. The current density of the wire can be measured.

【0015】その際、測定すべき荷電粒子流が小さくな
るが、上記の構成では荷電粒子を1個1個計数すること
によって微小な電流でも測定することが可能である。荷
電粒子検出器としてダイオードもしくはアバランシェフ
ォトダイオードを用いれば、エネルギーの高い荷電粒子
が入射すると検出器内部で複数個のキャリヤを生成する
ことによって電荷を増倍するので、1つの荷電粒子に対
して後段の電子回路によって出力パルス信号の処理がで
きるような十分大きな出力パルスを得ることができる。
この出力パルスをたとえば波高弁別して雑音と分離した
後、一定時間計数することによって、微小な電流を測定
することができるとともに、数桁に及ぶダイナミックレ
ンジにも容易に対応することができる。
At that time, the charged particle flow to be measured becomes small, but in the above configuration, it is possible to measure even a minute current by counting the charged particles one by one. If a diode or avalanche photodiode is used as a charged particle detector, when a charged particle with high energy is incident, a plurality of carriers are generated inside the detector to multiply the charge, so that one charged particle can be used in the subsequent stage. A sufficiently large output pulse that can process the output pulse signal can be obtained by the electronic circuit.
For example, a minute current can be measured and the dynamic range of several digits can be easily dealt with by counting the output pulse for a certain period of time after separating the output pulse from noise by separating it from noise.

【0016】こうして測定した電流値と荷電粒子線を取
り込んだ開口の面積から電流密度を演算し、さらに記録
媒体の感度から露出時間を決定し、自動的にシャッター
等を制御して、適切な露出時間により撮影を行うことが
できる。
The current density is calculated from the thus measured current value and the area of the opening in which the charged particle beam is taken in, the exposure time is determined from the sensitivity of the recording medium, and the shutter or the like is automatically controlled to obtain an appropriate exposure. Shooting can be done depending on the time.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施例を詳述する。図1は、本発明の1実施例の構成図
であり、図中の1は荷電粒子源、2は照射レンズ系、3
は観察対象の試料保持手段、4,4′は拡大結像レンズ
系、5は蛍光スクリーン、5aは荷電粒子取り出し用開
口、6は荷電粒子検出器、7は増幅器、8は波高弁別
器、9は波形成形器、10はカウンター、11はシャッ
ター、12はシャッター制御機構、13は制御装置、1
4は像記録装置を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, in which 1 is a charged particle source, 2 is an irradiation lens system, and 3
Is a sample holding means to be observed, 4, 4'is a magnifying and imaging lens system, 5 is a fluorescent screen, 5a is an opening for extracting charged particles, 6 is a charged particle detector, 7 is an amplifier, 8 is a wave height discriminator, 9 Is a waveform shaper, 10 is a counter, 11 is a shutter, 12 is a shutter control mechanism, 13 is a control device, 1
Reference numeral 4 denotes an image recording device.

【0018】荷電粒子源1から放射された荷電粒子のビ
ームは、照射レンズ系2で集束され、試料保持手段3に
保持されている試料を照射する。試料中で透過散乱し、
試料から放出された荷電粒子による試料像は、拡大結像
レンズ系4,4′により蛍光スクリーン5の面に拡大投
影される。蛍光スクリーン5では、荷電粒子による拡大
試料像が光像に変換され、像記録装置14によって光学
的に撮影記録することを可能にされる。このときの撮影
の露出時間は、拡大結像レンズ系4,4′と蛍光スクリ
ーン5の間に設けられたシャッター11による荷電粒子
束通路の開放時間、つまりシャッター速度をシャッター
制御機構12により制御して、結果的に蛍光スクリーン
5の発光時間の長さを変えることにより調節している。
The beam of charged particles emitted from the charged particle source 1 is focused by the irradiation lens system 2 and irradiates the sample held by the sample holding means 3. Transmitted and scattered in the sample,
The sample image of the charged particles emitted from the sample is magnified and projected on the surface of the fluorescent screen 5 by the magnifying and forming lens systems 4 and 4 '. On the fluorescent screen 5, the magnified sample image formed by the charged particles is converted into a light image, and the image recording device 14 makes it possible to optically capture and record. The exposure time of the photographing at this time is controlled by the shutter control mechanism 12 for the opening time of the charged particle flux passage by the shutter 11 provided between the magnifying imaging lens systems 4, 4'and the fluorescent screen 5, that is, the shutter speed. As a result, the length of the light emission time of the fluorescent screen 5 is changed to adjust.

【0019】この露出時間を自動的に決定する機構は、
次の通りである。蛍光スクリーン5の中央部に設けられ
た開口5aは、蛍光スクリーン5の全面積に対してかな
り小さな面積をもち、蛍光スクリーン5に入射する荷電
粒子束の中心部の荷電粒子をスポット的に取り出す機能
をもつ。蛍光スクリーン5の背後には、開口5aと対向
させてアバランシェフォトダイオードを用いた荷電粒子
検出器6が設けられており、開口5aを通過してきた荷
電粒子を検出する。荷電粒子検出器6は、入射した荷電
粒子ごとにそのエネルギーを正孔電子対に変換し、さら
になだれ増倍して、比較的大きな出力パルスを生じる。
The mechanism for automatically determining this exposure time is
It is as follows. The opening 5a provided in the central portion of the fluorescent screen 5 has a considerably small area with respect to the entire area of the fluorescent screen 5, and has a function of extracting the charged particles at the central portion of the charged particle flux incident on the fluorescent screen 5 in a spot manner. With. Behind the fluorescent screen 5, a charged particle detector 6 using an avalanche photodiode is provided so as to face the opening 5a, and the charged particles passing through the opening 5a are detected. The charged particle detector 6 converts the energy of each incident charged particle into a hole-electron pair and further avalanche multiplies it to generate a relatively large output pulse.

【0020】荷電粒子検出器6からの出力パルスは、増
幅器7で増幅され、波高弁別器8で雑音レベルよりも大
きい一定レベル以上のパルスだけを抽出され、波形成形
器9でパルス波形を成形されて、カウンター10に入力
される。カウンター10は制御装置13により制御さ
れ、一定期間内の入力パルスを計数する。
An output pulse from the charged particle detector 6 is amplified by an amplifier 7, a pulse height discriminator 8 extracts only a pulse having a level higher than a noise level, and a waveform shaper 9 shapes the pulse waveform. Is input to the counter 10. The counter 10 is controlled by the control device 13 and counts input pulses within a certain period.

【0021】制御装置13は、カウンター10の計数値
から適正な露出時間を演算し、それに基づきシャッター
制御機構12を制御する。荷電粒子顕微鏡の操作者は、
試料像の注目部分が蛍光スクリーン5の開口5aの位置
にくるように像の偏向操作を行い、試料像の注目部分で
露出時間の適切な決定が行われるようにする。
The control device 13 calculates an appropriate exposure time from the count value of the counter 10 and controls the shutter control mechanism 12 based on the calculated exposure time. Operators of charged particle microscopes
The image deflection operation is performed so that the target portion of the sample image comes to the position of the opening 5a of the fluorescent screen 5, and the exposure time is appropriately determined at the target portion of the sample image.

【0022】図2は、荷電粒子検出器6として用いられ
るアバランシェフォトダイオードの1例の断面構造を示
したもので、p+基板の上に、π層、p層、n+層をエ
ピタキシャル成長させて製作される。動作時にp層とn
+層の間には大きな逆電圧がかけられてなだれ増倍領域
15が形成される。不純物濃度の小さいπ層は、入射さ
れた荷電粒子のエネルギーを正孔電子対に変換する吸収
領域16として機能する。このアバランシェフォトダイ
オードによる荷電粒子の検出は、次のような原理に基づ
いている。
FIG. 2 shows a sectional structure of an example of an avalanche photodiode used as the charged particle detector 6, which is manufactured by epitaxially growing a π layer, a p layer and an n + layer on a p + substrate. It P layer and n during operation
A large reverse voltage is applied between the + layers to form an avalanche multiplication region 15. The π layer having a low impurity concentration functions as the absorption region 16 that converts the energy of the incident charged particles into hole-electron pairs. The detection of charged particles by this avalanche photodiode is based on the following principle.

【0023】荷電粒子がアバランシェフォトダイオード
に入射すると、吸収領域16において、荷電粒子のエネ
ルギーEと、電子正孔対の生成エネルギーeから次のよ
うに計算される個数のキャリヤーを発生する。
When the charged particles are incident on the avalanche photodiode, a number of carriers, which is calculated from the energy E of the charged particles and the generation energy e of electron-hole pairs, is generated in the absorption region 16 as follows.

【0024】 E/e ・・・・・(3) このキャリヤーは、なだれ増倍領域15において空乏層
電界で加速されて衝突電離によってキャリヤーを増幅す
る。この増倍率をMとすると最終的に出力される電荷量
は、次のようになる。
E / e (3) This carrier is accelerated by the depletion layer electric field in the avalanche multiplication region 15 and amplifies the carrier by impact ionization. When the multiplication factor is M, the finally output charge amount is as follows.

【0025】 qME/e ・・・・・(4) ここにqは電子の電荷である。この電荷がパルス幅tで
出力されるとすると、そのパルスの最大電流iは以下の
ように表せる。
QME / e (4) Here, q is the charge of the electron. If this charge is output with a pulse width t, the maximum current i of the pulse can be expressed as follows.

【0026】 i=qME/et ・・・・・(5) アバランシェフォトダイオードがシリコンでできている
とすると、e=3.61Vであり、なだれ増倍率M=2
0、パルス幅t=500ps、荷電粒子は100keV
の電子とすると電流は、約0.2mAとなる。この値
は、後段の電子回路で処理できる程十分に大きいレベル
の出力である。
I = qME / et (5) Assuming that the avalanche photodiode is made of silicon, e = 3.61V and the avalanche multiplication factor M = 2.
0, pulse width t = 500 ps, charged particles 100 keV
Assuming the electrons are, the current is about 0.2 mA. This value is an output of a level large enough to be processed by the electronic circuit in the subsequent stage.

【0027】このようなアバランシェフォトダイオード
による荷電粒子の検出出力は、前述したように、波高弁
別器8で雑音と分離されて、波形成形器9でカウンター
10に入力できるパルスに変換される。こうしてカウン
ター10で一定時間計数を行うことによって、開口5a
に入射する荷電粒子の電流密度を測定することができ
る。この値は、制御装置13に入力され、第1式、第2
式から露出時間を演算して、シャッター11を制御し、
適正な露出で撮影を行うようになっている。
As described above, the detection output of the charged particles by the avalanche photodiode is separated from the noise by the wave height discriminator 8 and converted into a pulse which can be input to the counter 10 by the waveform shaper 9. In this way, the counter 10 counts for a certain period of time, thereby opening the opening 5a.
The current density of charged particles incident on can be measured. This value is input to the control device 13, and the first equation, the second equation
Calculate the exposure time from the formula, control the shutter 11,
It is designed to shoot with proper exposure.

【0028】なおアバランシェフォトダイオードは、他
の荷電粒子検出器例えば普通のダイオードでもよい。こ
の場合は、なだれ増倍機能がないため出力パルスのレベ
ルが小さくなるのでエネルギーの高い荷電粒子装置に向
いている。
The avalanche photodiode may be another charged particle detector, for example, an ordinary diode. In this case, since there is no avalanche multiplication function, the level of the output pulse becomes small, and therefore it is suitable for a charged particle device having high energy.

【0029】これらの半導体ダイオード系の荷電粒子検
出器は、1つの荷電粒子を検出した後、次の荷電粒子検
出可能になるまでの不感時間が短いため、荷電粒子の電
流量が大きくなって計数率が上がっても1秒間に109
個以上を計数できる。また1個1個の荷電粒子を計数し
ているため、1個から109 個以上まで10桁程度の非
常に大きなダイナミックレンジを有している。
These semiconductor diode type charged particle detectors have a short dead time after detecting one charged particle until the next charged particle can be detected. Even if the rate goes up, 10 9 per second
Can count more than one. Since each charged particle is counted, it has a very large dynamic range of about 10 digits from 1 to 10 9 or more.

【0030】また荷電粒子の電流が小さい場合には不感
時間の長い検出器、例えばチャンネルトロンやマイクロ
チャンネルプレートなどを用いてもよい。また検出器か
らの出力をアナログ的に電流測定しても荷電粒子の電荷
が検出器で増倍されているので、従来のスクリーンを電
極として使い荷電粒子の電流をそのまま測定した場合に
比べても高い感度の計測が行える。この方法は装置構成
が簡単になる利点がある。
If the current of the charged particles is small, a detector having a long dead time, such as a channeltron or a microchannel plate, may be used. In addition, even if the output from the detector is measured as an analog current, the charge of the charged particles is multiplied by the detector, so even if the current of the charged particles is directly measured using the conventional screen as an electrode, Can measure with high sensitivity. This method has the advantage of simplifying the device configuration.

【0031】なお、蛍光スクリーン5に設けられる開口
5aは1個に限られるものではなく、適当に配置した複
数個の開口を用いてそれぞれで荷電粒子を検出可能に構
成し、各検出された出力を選択的にあるいは合成して利
用するようにしてもよい。
The number of the openings 5a provided in the fluorescent screen 5 is not limited to one, and a plurality of appropriately arranged openings can be used to detect charged particles respectively, and each detected output can be detected. May be used selectively or in combination.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、荷電粒子顕微鏡像の任
意の点における電流密度が測定できるので、注目する対
象に関して適正な露出時間で記録媒体に荷電粒子顕微鏡
像を記録することが可能となる。
According to the present invention, since the current density at any point of the charged particle microscope image can be measured, it is possible to record the charged particle microscope image on the recording medium with an appropriate exposure time for the object of interest. Become.

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

【図1】本発明の1実施例による荷電粒子顕微鏡像撮影
装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a charged particle microscope image capturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】アバランシェフォトダイオードの1例の断面構
造図である。
FIG. 2 is a sectional structural view of an example of an avalanche photodiode.

【図3】従来の荷電粒子顕微鏡像撮影装置の例の構成図
である。
FIG. 3 is a configuration diagram of an example of a conventional charged particle microscope image capturing device.

【図4】暗視野観察法による像撮影の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of image capturing by a dark field observation method.

【図5】電子線回折像を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an electron diffraction image.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 荷電粒子源 2 照射レンズ系 3 試料保持手段 4,4′ 拡大結像レンズ系 5 蛍光スクリーン 5a 荷電粒子取り出し用の開口 6 荷電粒子検出器 7 増幅器 8 波高弁別器 9 波形成形器 10 カウンター 11 シャッター 12 シャッター制御機構 13 制御装置 14 像記録装置 15 なだれ増倍領域 16 吸収領域 17 コラム 18 シャッター 19 シャッター制御機構 20 蛍光スクリーン 21 カメラ 22 電流計 23 制御装置 24 試料 25 拡大結像レンズ系 26 絞り 26a 開口 27 暗視野像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charged particle source 2 Irradiation lens system 3 Sample holding means 4, 4'Magnification imaging lens system 5 Fluorescent screen 5a Aperture for taking out charged particles 6 Charged particle detector 7 Amplifier 8 Wave height discriminator 9 Waveform shaper 10 Counter 11 Shutter 12 shutter control mechanism 13 control device 14 image recording device 15 avalanche multiplication region 16 absorption region 17 column 18 shutter 19 shutter control mechanism 20 fluorescent screen 21 camera 22 ammeter 23 controller 24 sample 25 magnifying imaging lens system 26 diaphragm 26a aperture 27 Darkfield image

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 潤二 埼玉県坂戸市鶴舞3−3−33 (72)発明者 児玉 哲司 愛知県名古屋市熱田区大宝2−4−43 白 鳥住宅5−21 (72)発明者 浦上 恒幸 静岡県周智郡森町森586−1 (72)発明者 土屋 広司 静岡県浜松市野口町353 B−502 (72)発明者 大須賀 慎二 静岡県浜松市有玉西町675−146 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Junji Endo 3-3-33 Tsurumai, Sakado City, Saitama Prefecture (72) Inventor Tetsuji Kodama 2-21-43 Shirotori House, 2-4-43 Daiho, Atsuta-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture ( 72) Inventor Tsuneyuki Urakami 586-1 Mori-cho, Mori-cho, Suchi-gun, Shizuoka Prefecture (72) Koji Tsuchiya 353 Noguchi-cho, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture B-502 (72) Shinji Osuka 675-146, Arimanishi-cho, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電粒子源と、照射レンズ系と、試料保
持手段と、拡大結像レンズ系と、蛍光スクリーンとが直
列に配置された荷電粒子顕微鏡における蛍光スクリーン
上の拡大試料像を撮影するための荷電粒子顕微鏡像撮影
装置において、 蛍光スクリーンの一部に入射する荷電粒子のみを取り出
す荷電粒子取り出し手段と、 荷電粒子取り出し手段により取り出された荷電粒子を検
出する荷電粒子検出器と、 荷電粒子検出手段により検出された荷電粒子を計数する
計数手段と、 計数手段が計数した検出荷電粒子数に応じて撮影の露出
時間を制御する露出制御手段と、 を備えていることを特徴とする荷電粒子顕微鏡像撮影装
置。
1. A magnified sample image on a fluorescent screen in a charged particle microscope in which a charged particle source, an irradiation lens system, a sample holding means, a magnifying imaging lens system, and a fluorescent screen are arranged in series. In the charged particle microscope image capturing apparatus for, a charged particle extraction means for extracting only charged particles incident on a part of the fluorescent screen, a charged particle detector for detecting charged particles extracted by the charged particle extraction means, and a charged particle Charged particles characterized by comprising: counting means for counting the charged particles detected by the detecting means; and exposure control means for controlling the exposure time of photographing according to the number of detected charged particles counted by the counting means. Microscope imager.
【請求項2】 請求項1において、荷電粒子取り出し手
段は蛍光スクリーン面内に設けられた開口であり、荷電
粒子検出器は該開口に対向するように設けられ、該開口
を通して荷電粒子を検出するように構成されていること
を特徴とする荷電粒子顕微鏡像撮影装置。
2. The charged particle extracting means according to claim 1, wherein the charged particle extracting means is an opening provided in the surface of the fluorescent screen, and the charged particle detector is provided so as to face the opening and detects the charged particles through the opening. A charged particle microscope image capturing apparatus, which is configured as described above.
【請求項3】 請求項1および請求項2において、荷電
粒子検出手段にはアバランシェフォトダイオードが用い
られていることを特徴とする荷電粒子顕微鏡像撮影装
置。
3. The charged particle microscope image capturing apparatus according to claim 1, wherein an avalanche photodiode is used as the charged particle detecting means.
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