JPH10213538A - エネルギ損失分光法システム - Google Patents
エネルギ損失分光法システムInfo
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- JPH10213538A JPH10213538A JP9015033A JP1503397A JPH10213538A JP H10213538 A JPH10213538 A JP H10213538A JP 9015033 A JP9015033 A JP 9015033A JP 1503397 A JP1503397 A JP 1503397A JP H10213538 A JPH10213538 A JP H10213538A
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- JP
- Japan
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- electron
- energy loss
- image
- energy
- control device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電子分光器と画像検出器とを備えた電子顕微鏡
で、エネルギ損失量を計算し表示する機能などを提供す
る。 【解決手段】画像検出制御装置１４は加速電圧制御装置
１１，電子レンズ制御装置１２および電子分光器制御装
置１３の少なくとも一つから情報を得て、エネルギ損失
量を計算し、画像表示装置１５に表示する。
で、エネルギ損失量を計算し表示する機能などを提供す
る。 【解決手段】画像検出制御装置１４は加速電圧制御装置
１１，電子レンズ制御装置１２および電子分光器制御装
置１３の少なくとも一つから情報を得て、エネルギ損失
量を計算し、画像表示装置１５に表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子分光器を備えた
透過型電子顕微鏡、およびそれを用いたエネルギ損失分
光法システムに関する。
透過型電子顕微鏡、およびそれを用いたエネルギ損失分
光法システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子分光器を備えた電子顕微鏡に
よりエネルギ損失分光法を行う手段は、９０゜型の磁場
セクターと１次元（ライン）フォトダイオードアレイを
用いて観察していた。画像検出器と電子顕微鏡とが別々
の製造メーカーにより製作され別個の制御装置で制御さ
れていたため、これまでは画像検出器と電子分光器とが
統合されたシステムになっていなかった。そのためエネ
ルギ損失スペクトルのエネルギ損失量は操作者がデータ
を入力して設定しなくてはならなかった。さらに、画像
検出器の各画素が飽和するほどの強度をエネルギ損失ス
ペクトルが持つ場合、そのダイナミックレンジを広げる
手段は提供されていなかった。
よりエネルギ損失分光法を行う手段は、９０゜型の磁場
セクターと１次元（ライン）フォトダイオードアレイを
用いて観察していた。画像検出器と電子顕微鏡とが別々
の製造メーカーにより製作され別個の制御装置で制御さ
れていたため、これまでは画像検出器と電子分光器とが
統合されたシステムになっていなかった。そのためエネ
ルギ損失スペクトルのエネルギ損失量は操作者がデータ
を入力して設定しなくてはならなかった。さらに、画像
検出器の各画素が飽和するほどの強度をエネルギ損失ス
ペクトルが持つ場合、そのダイナミックレンジを広げる
手段は提供されていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、電子分
光器付きの電子顕微鏡の場合、電子分光器の制御部と電
子顕微鏡本体との制御部とが情報を交換することがなく
独立して動作していたため、エネルギ損失スペクトルの
エネルギ損失量を知るためには複雑な手順を必要とし
た。
光器付きの電子顕微鏡の場合、電子分光器の制御部と電
子顕微鏡本体との制御部とが情報を交換することがなく
独立して動作していたため、エネルギ損失スペクトルの
エネルギ損失量を知るためには複雑な手順を必要とし
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、電子顕微鏡本
体を構成する電子銃，照射レンズ系，対物レンズ，中間
レンズ系，偏向手段，投影レンズ系，加速電圧制御装
置，電子レンズ制御装置、およびそれに付加された、電
子分光器，電子分光器制御装置，画像検出器および画像
検出器制御装置より構成される。
体を構成する電子銃，照射レンズ系，対物レンズ，中間
レンズ系，偏向手段，投影レンズ系，加速電圧制御装
置，電子レンズ制御装置、およびそれに付加された、電
子分光器，電子分光器制御装置，画像検出器および画像
検出器制御装置より構成される。
【０００５】本発明で、電子銃より出射した電子線は照
射レンズ系により試料に照射される。試料を透過した電
子線は、対物レンズおよび中間レンズにより拡大され、
電子分光器に入射する。電子分光器では試料を透過した
時に失ったエネルギの違いにより異なる偏向作用を受
け、その結果エネルギ損失スペクトルが形成される。形
成されたエネルギ損失スペクトルは投影レンズにより拡
大され、画像検出器により検出される。偏向手段は必要
に応じて、エネルギ損失スペクトルを偏向する。画像検
出器により検出された画像情報は、画像検出器制御装置
により画像処理され、その結果は画像表示装置に表示さ
れる。画像処理では例えば、画像中の任意の長方形の領
域について、その一方向を座標とし、もう一方向にはそ
の方向の画素の強度を積分した強度を計算するなどし
て、座標と強度からなるスペクトルデータを生成する。
画像検出器制御装置は、加速電圧制御装置，電子レンズ
制御装置および電子分光器制御装置より情報を得て、エ
ネルギ損失量を計算する機能を有する。さらに画像検出
器制御装置は、加速電圧制御装置，電子レンズ制御装置
および電子分光器制御装置の少なくとも一つと通信し、
その機能の一部を制御する機能を有する。電子レンズ制
御装置は電子顕微鏡のレンズ電流（拡大倍率）や偏向手
段による偏向量を制御する。加速電圧制御装置は加速電
圧を制御する。電子分光器制御装置は、電子分光器のレ
ンズ電流を制御する。
射レンズ系により試料に照射される。試料を透過した電
子線は、対物レンズおよび中間レンズにより拡大され、
電子分光器に入射する。電子分光器では試料を透過した
時に失ったエネルギの違いにより異なる偏向作用を受
け、その結果エネルギ損失スペクトルが形成される。形
成されたエネルギ損失スペクトルは投影レンズにより拡
大され、画像検出器により検出される。偏向手段は必要
に応じて、エネルギ損失スペクトルを偏向する。画像検
出器により検出された画像情報は、画像検出器制御装置
により画像処理され、その結果は画像表示装置に表示さ
れる。画像処理では例えば、画像中の任意の長方形の領
域について、その一方向を座標とし、もう一方向にはそ
の方向の画素の強度を積分した強度を計算するなどし
て、座標と強度からなるスペクトルデータを生成する。
画像検出器制御装置は、加速電圧制御装置，電子レンズ
制御装置および電子分光器制御装置より情報を得て、エ
ネルギ損失量を計算する機能を有する。さらに画像検出
器制御装置は、加速電圧制御装置，電子レンズ制御装置
および電子分光器制御装置の少なくとも一つと通信し、
その機能の一部を制御する機能を有する。電子レンズ制
御装置は電子顕微鏡のレンズ電流（拡大倍率）や偏向手
段による偏向量を制御する。加速電圧制御装置は加速電
圧を制御する。電子分光器制御装置は、電子分光器のレ
ンズ電流を制御する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ実施例を
説明する。図１は本発明の全体図を示したものである。
１は電子銃、２は電子線、３は照射レンズ系、４は試
料、５は対物レンズ、６は中間レンズ系、７は電子分光
器、８は偏向手段、９は投影レンズ系、１０は画像検出
器、１１は加速電圧制御装置、１２は電子レンズ制御装
置、１３は電子分光器制御装置、１４は画像検出器制御
装置、１５は画像表示装置、１６は計測されたエネルギ
損失スペクトル、１７はエネルギ損失量の表示である。
説明する。図１は本発明の全体図を示したものである。
１は電子銃、２は電子線、３は照射レンズ系、４は試
料、５は対物レンズ、６は中間レンズ系、７は電子分光
器、８は偏向手段、９は投影レンズ系、１０は画像検出
器、１１は加速電圧制御装置、１２は電子レンズ制御装
置、１３は電子分光器制御装置、１４は画像検出器制御
装置、１５は画像表示装置、１６は計測されたエネルギ
損失スペクトル、１７はエネルギ損失量の表示である。
【０００７】電子銃１より出射された電子線２は照射レ
ンズ系３により収束された後、試料４の目的とする領域
に照射される。試料４を透過した電子線２は対物レンズ
５および中間レンズ系６により拡大され、電子分光器７
に入射する。電子分光器７内では電子線はエネルギの差
により異なる軌道を取る。その結果電子分光器７を出射
する時には、電子線はエネルギの差によって分光された
（分けられた）、エネルギ損失スペクトルを形成する。
その後電子は、偏向手段８および投影レンズ系９により
偏向および拡大され、画像検出器１０により、エネルギ
損失スペクトルの画像情報として検出される。画像検出
器１０により検出されたエネルギ損失スペクトルは、画
像検出器制御装置１４により処理された後、画像表示装
置１５に表示される。
ンズ系３により収束された後、試料４の目的とする領域
に照射される。試料４を透過した電子線２は対物レンズ
５および中間レンズ系６により拡大され、電子分光器７
に入射する。電子分光器７内では電子線はエネルギの差
により異なる軌道を取る。その結果電子分光器７を出射
する時には、電子線はエネルギの差によって分光された
（分けられた）、エネルギ損失スペクトルを形成する。
その後電子は、偏向手段８および投影レンズ系９により
偏向および拡大され、画像検出器１０により、エネルギ
損失スペクトルの画像情報として検出される。画像検出
器１０により検出されたエネルギ損失スペクトルは、画
像検出器制御装置１４により処理された後、画像表示装
置１５に表示される。
【０００８】本発明では、画像検出器制御装置１４は加
速電圧制御装置１１，電子レンズ制御装置１２および電
子分光器制御装置１３の少なくとも一つから情報を得
て、エネルギ損失スペクトルのエネルギ損失量を計算す
る機能を有し、さらに画像表示装置１５に表示したエネ
ルギ損失スペクトル１６に同時にエネルギ損失量の表示
１７を示す機能を持つ。本実施例で画像検出器制御装置
が、各制御装置から得る情報とは、次に示す情報であ
る。（１）加速電圧制御装置から取得する、加速電圧値
Ｅ０と加速電圧のオフセット値ΔＥ、（２）電子レンズ
制御装置から取得する、投影レンズ系９の倍率ｍ，偏向
手段８による偏向量ｄ１、（３）電子分光器制御装置か
ら取得する、エネルギ分散Ｄ，電子分光器のオフセット
量ｄ２などである。これらの情報より、エネルギ損失量
ＥＬおよびエネルギ分散の値ＥＤは次の式で表される。
速電圧制御装置１１，電子レンズ制御装置１２および電
子分光器制御装置１３の少なくとも一つから情報を得
て、エネルギ損失スペクトルのエネルギ損失量を計算す
る機能を有し、さらに画像表示装置１５に表示したエネ
ルギ損失スペクトル１６に同時にエネルギ損失量の表示
１７を示す機能を持つ。本実施例で画像検出器制御装置
が、各制御装置から得る情報とは、次に示す情報であ
る。（１）加速電圧制御装置から取得する、加速電圧値
Ｅ０と加速電圧のオフセット値ΔＥ、（２）電子レンズ
制御装置から取得する、投影レンズ系９の倍率ｍ，偏向
手段８による偏向量ｄ１、（３）電子分光器制御装置か
ら取得する、エネルギ分散Ｄ，電子分光器のオフセット
量ｄ２などである。これらの情報より、エネルギ損失量
ＥＬおよびエネルギ分散の値ＥＤは次の式で表される。
【０００９】
【数１】 ＥＬ＝ΔＥ＋ｄ１＋ｄ２ …（数１）
【００１０】
【数２】 ＥＤ＝Ｄ（Ｅ０）×ｍ …（数２） ここで、Ｄ(Ｅ０)とは、エネルギ分散Ｄが加速電圧Ｅ０
の関数であることを表わす。
の関数であることを表わす。
【００１１】従来では、操作者はエネルギ分散量や損失
量の絶対値を求める場合、操作者が、おのおののパラメ
ータをそれぞれの制御装置から読み出す作業と、数１お
よび数２を用い計算する作業とを行わなくてはならなか
った。特に電子顕微鏡の作業は暗室で行われることが多
く、実際には極めて長い作業時間を要していた。そのた
め多くはオフライン、すなわち計測を完全に終了した
後、解析を行っていた。本発明より、操作者は複雑な手
順を踏むことなく、直ちにエネルギ損失量を画像表示装
置より読み取ることが可能となる。その結果、解析時間
の大幅な短縮に加え、従来は困難であった、オンライン
でのエネルギ損失量の計測が可能となる。
量の絶対値を求める場合、操作者が、おのおののパラメ
ータをそれぞれの制御装置から読み出す作業と、数１お
よび数２を用い計算する作業とを行わなくてはならなか
った。特に電子顕微鏡の作業は暗室で行われることが多
く、実際には極めて長い作業時間を要していた。そのた
め多くはオフライン、すなわち計測を完全に終了した
後、解析を行っていた。本発明より、操作者は複雑な手
順を踏むことなく、直ちにエネルギ損失量を画像表示装
置より読み取ることが可能となる。その結果、解析時間
の大幅な短縮に加え、従来は困難であった、オンライン
でのエネルギ損失量の計測が可能となる。
【００１２】図２は本発明の説明図である。画像検出器
１０により検出されるエネルギ損失スペクトルは図３
（ａ）および（ｂ）に示すように線状もしくは帯状にな
っており、長手方向がエネルギ損失量の違いに相当す
る。エネルギ分散方向の軸１８，それと垂直な方向が強
度積分をする方向の軸１９である。投影レンズ系９の投
影倍率を変化させることによりエネルギ分散を変化させ
ることができるが、その際、電子レンズの特性から、エ
ネルギ分散方向や投影される位置が変化した様な図形
（ｂ）が得られる。本発明では、加速電圧制御装置，電
子分光器制御装置および電子レンズ制御装置の少なくと
も一つより情報を得て、図２（ｃ）に示すように、その
計測条件に適当なエネルギ分散方向の軸１８と強度積分
方向の軸１９を設定し、強度積分方向に各画素の強度を
積分した強度変化を、前記画像表示装置に表示する。そ
の結果、操作者は画像検出器におけるエネルギ分散方向
の変化に関わらず、エネルギ損失スペクトルを計測する
ことが可能になる。
１０により検出されるエネルギ損失スペクトルは図３
（ａ）および（ｂ）に示すように線状もしくは帯状にな
っており、長手方向がエネルギ損失量の違いに相当す
る。エネルギ分散方向の軸１８，それと垂直な方向が強
度積分をする方向の軸１９である。投影レンズ系９の投
影倍率を変化させることによりエネルギ分散を変化させ
ることができるが、その際、電子レンズの特性から、エ
ネルギ分散方向や投影される位置が変化した様な図形
（ｂ）が得られる。本発明では、加速電圧制御装置，電
子分光器制御装置および電子レンズ制御装置の少なくと
も一つより情報を得て、図２（ｃ）に示すように、その
計測条件に適当なエネルギ分散方向の軸１８と強度積分
方向の軸１９を設定し、強度積分方向に各画素の強度を
積分した強度変化を、前記画像表示装置に表示する。そ
の結果、操作者は画像検出器におけるエネルギ分散方向
の変化に関わらず、エネルギ損失スペクトルを計測する
ことが可能になる。
【００１３】図３は他の実施例の説明図である。本発明
では、電子分光器７により形成されたエネルギ損失スペ
クトルのエネルギ分散方向と垂直な方向に、偏向手段８
によって偏向され、その結果、画像検出器上では、図３
に示されたように、強度積分方向に伸びたエネルギ損失
スペクトル図形が得られる。その結果、エネルギ損失ス
ペクトルの計測に、多くの画素を割り当てられるため、
計測のダイナミックレンジが拡大され、より精密なエネ
ルギ損失スペクトルを計測できる。例えば、強度積分方
向にＮ倍伸ばした場合、ダイナミックレンジがＮ倍とな
り、スペクトルに含まれる量子ノイズは√(Ｎ／Ｎ)に低
下する。例えば、５倍に拡大した場合には、量子ノイズ
は０.４５ 倍と小さくなる。その結果、高いＳ／Ｎでス
ペクトルを計測することが可能となり、高感度に元素を
検出することが可能になる。
では、電子分光器７により形成されたエネルギ損失スペ
クトルのエネルギ分散方向と垂直な方向に、偏向手段８
によって偏向され、その結果、画像検出器上では、図３
に示されたように、強度積分方向に伸びたエネルギ損失
スペクトル図形が得られる。その結果、エネルギ損失ス
ペクトルの計測に、多くの画素を割り当てられるため、
計測のダイナミックレンジが拡大され、より精密なエネ
ルギ損失スペクトルを計測できる。例えば、強度積分方
向にＮ倍伸ばした場合、ダイナミックレンジがＮ倍とな
り、スペクトルに含まれる量子ノイズは√(Ｎ／Ｎ)に低
下する。例えば、５倍に拡大した場合には、量子ノイズ
は０.４５ 倍と小さくなる。その結果、高いＳ／Ｎでス
ペクトルを計測することが可能となり、高感度に元素を
検出することが可能になる。
【００１４】図４は他の実施例の説明図である。本発明
では、図４（ａ）に示すように、加速電圧制御装置，電
子レンズ制御装置もしくは電子分光器制御装置の少なく
とも一つを動作させ、エネルギ損失量が等間隔に異なる
エネルギ損失スペクトルを計測する。次に画像のピーク
を検出し、その位置を最小二乗フィッティングすること
によりエネルギ分散方向の軸を決定し、さらにエネルギ
分散量も決定できる。また、他の方法は、図４と同様の
図形を取得した後その図形をフーリエ変換し、強度の最
大値を持つ点と方向から、エネルギ分散の量と方向を知
ることもできる。これらにより、操作者は複雑な手順を
踏むことなく、エネルギ分散の値とエネルギ分散方向の
軸とを実測することができる。
では、図４（ａ）に示すように、加速電圧制御装置，電
子レンズ制御装置もしくは電子分光器制御装置の少なく
とも一つを動作させ、エネルギ損失量が等間隔に異なる
エネルギ損失スペクトルを計測する。次に画像のピーク
を検出し、その位置を最小二乗フィッティングすること
によりエネルギ分散方向の軸を決定し、さらにエネルギ
分散量も決定できる。また、他の方法は、図４と同様の
図形を取得した後その図形をフーリエ変換し、強度の最
大値を持つ点と方向から、エネルギ分散の量と方向を知
ることもできる。これらにより、操作者は複雑な手順を
踏むことなく、エネルギ分散の値とエネルギ分散方向の
軸とを実測することができる。
【００１５】
【発明の効果】エネルギ損失スペクトルを取得する際
の、エネルギ損失量の計測が自動化される、もしくは簡
便になるといった利点があり、また、ダイナミックレン
ジの拡大の効果もある。
の、エネルギ損失量の計測が自動化される、もしくは簡
便になるといった利点があり、また、ダイナミックレン
ジの拡大の効果もある。
【図１】本発明の全体図。
【図２】本発明のための説明図。
【図３】本発明のための説明図。
【図４】本発明のための説明図。
１１…加速電圧制御装置、１２…電子レンズ制御装置、
１３…電子分光器制御装置、１４…画像検出器制御装
置、１５…画像表示装置。
１３…電子分光器制御装置、１４…画像検出器制御装
置、１５…画像表示装置。
Claims (8)
- 【請求項１】電子分光器と、電子による画像を検出する
画像検出装置とを備えた電子顕微鏡において、加速電圧
制御装置，電子レンズ制御装置および電子分光器制御装
置の少なくとも一つより情報を得て、エネルギ損失スペ
クトルのエネルギ損失量を計算する機能を有することを
特徴とするエネルギ損失分光法システム。 - 【請求項２】請求項１において、前記画像検出器により
検出されたエネルギ損失スペクトルを表示する画像表示
装置を備え、計算により得られたエネルギ損失量を、前
記画像表示装置に同時に表示する機能を有するエネルギ
損失分光法システム。 - 【請求項３】電子分光器と、電子による画像を検出する
画像検出装置とを備えた電子顕微鏡において、加速電圧
制御装置，電子分光器制御装置および電子レンズ制御装
置の少なくとも一つより情報を得て、前記画像検出器の
検出領域のうちエネルギ分散方向と強度積分方向からな
る画像検出領域を自動的に設定する機能を有することを
特徴とするエネルギ損失分光法システム。 - 【請求項４】電子分光器と、電子による画像を検出する
画像検出装置とを備えた電子顕微鏡において、加速電
圧，電子の偏向量および前記電子分光器の少なくとも一
つを変化させて計測した画像から、エネルギ分散量を計
算する機能を備えたことを特徴とするエネルギ損失分光
法システム。 - 【請求項５】電子分光器と、電子による画像を検出する
画像検出装置とを備えた電子顕微鏡において、加速電圧
制御装置，電子レンズ制御装置および電子分光器制御装
置の少なくとも一つを動作させて計測した画像情報か
ら、エネルギ分散方向の軸と強度積分方向の軸からなる
画像検出領域を設定する機能を有することを特徴とする
エネルギ損失分光法システム。 - 【請求項６】電子分光器と、電子による画像を検出する
画像検出装置とを備えた電子顕微鏡において、前記画像
検出器に投影された、エネルギ損失スペクトルのエネル
ギ分散方向と垂直な方向に、時間とともに変動する偏向
作用を与え得る偏向手段を設けたことを特徴とするエネ
ルギ損失分光法システム。 - 【請求項７】請求項６において、前記偏向手段は、前記
電子分光器により形成される色消し像近傍に設置したエ
ネルギ損失分光法システム。 - 【請求項８】前記画像検出器を１次元電子強度検出器と
した請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載
のエネルギ損失分光法システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9015033A JPH10213538A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | エネルギ損失分光法システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9015033A JPH10213538A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | エネルギ損失分光法システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10213538A true JPH10213538A (ja) | 1998-08-11 |
Family
ID=11877530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9015033A Pending JPH10213538A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | エネルギ損失分光法システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10213538A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000041206A1 (fr) * | 1999-01-04 | 2000-07-13 | Hitachi, Ltd. | Dispositif de mappage d'elements, microscope electronique a transmission et a balayage, et procede associe |
| US7067805B2 (en) | 2000-11-21 | 2006-06-27 | Hitachi High-Technologies Corporation | Energy spectrum measuring apparatus, electron energy loss spectrometer, electron microscope provided therewith, and electron energy loss spectrum measuring method |
| DE102006014288B4 (de) | 2005-04-04 | 2022-09-01 | Jeol Ltd. | Transmissionselektronenmikroskop |
-
1997
- 1997-01-29 JP JP9015033A patent/JPH10213538A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000041206A1 (fr) * | 1999-01-04 | 2000-07-13 | Hitachi, Ltd. | Dispositif de mappage d'elements, microscope electronique a transmission et a balayage, et procede associe |
| US7928376B2 (en) | 1999-01-04 | 2011-04-19 | Hitachi, Ltd. | Element mapping unit, scanning transmission electron microscope, and element mapping method |
| US7067805B2 (en) | 2000-11-21 | 2006-06-27 | Hitachi High-Technologies Corporation | Energy spectrum measuring apparatus, electron energy loss spectrometer, electron microscope provided therewith, and electron energy loss spectrum measuring method |
| US7250601B2 (en) | 2000-11-21 | 2007-07-31 | Hitachi High-Technologies Corporation | Energy spectrum measuring apparatus, electron energy loss spectrometer, electron microscope provided therewith, and electron energy loss spectrum measuring method |
| DE102006014288B4 (de) | 2005-04-04 | 2022-09-01 | Jeol Ltd. | Transmissionselektronenmikroskop |
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