JPS5965783A - Measuring device for picture due to particle beam - Google Patents

Measuring device for picture due to particle beam

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JPS5965783A
JPS5965783A JP17715882A JP17715882A JPS5965783A JP S5965783 A JPS5965783 A JP S5965783A JP 17715882 A JP17715882 A JP 17715882A JP 17715882 A JP17715882 A JP 17715882A JP S5965783 A JPS5965783 A JP S5965783A
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裕 土屋
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剛弘 黒野
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犬塚 英治
Teruo Hiruma
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    • G01T1/2921Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
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Abstract

PURPOSE:To measure 2-dimensional pictures, by using a microchannel plate which redoubles a signal electron up to a number approximate to a fixed level in addition to a 2-dimensional semiconductor position detector and setting the lower limit to the waveheight of a detection pulse to detect the generating positions of electrons and to eliminate the noise component produced by the heat noises. CONSTITUTION:The picture of electrons transmitted through a sample 1 is formed. A microchannel plate 33 contains many through holes (channels), and the electron is discharged from an output surface while keeping the information on its incident position. The channel is curved with the channel length of >=100 times as much as the caliber so as to set the redoubling factor approximate to a fixed level as close as possible. In such a constitution, a pulse waveheight selector 5 can discriminate the electrons sent from the plate 33 due to a single electron from the noises which are generated from the inner surface of channels due to heat.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、画像構成の基礎となる電子やイオン等の荷電
粒子、中性子などの入力が二次元分解単位内で、時間分
解可能な程度以下の粒子線に原因する画像を1測するた
めの粒子線に原因する画像計測装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides images that are caused by particle beams whose inputs, such as charged particles such as electrons and ions, and neutrons, which are the basis of image composition, are below the level that can be resolved in time within a two-dimensional resolution unit. This invention relates to an image measuring device for measuring particle beams.

入射する粒子の分布により形成される粒子線像を検出す
る装置として、写真フィルムを用いる装置や粒子線によ
り励起される螢光面の発光を、撮像管等で撮像する装置
が知られている。
As devices for detecting a particle beam image formed by the distribution of incident particles, there are known devices that use photographic film and devices that use an imaging tube or the like to image the light emitted from a fluorescent surface excited by a particle beam.

十分な粒子線量があれば前記各装置により、粒子線像を
検出することができるが、十分な粒子線量が得られない
ときには、n1測により得られた画像の信号体雑音比が
小さく良好な測定結果が得られない。
If there is a sufficient particle dose, a particle beam image can be detected by each of the above devices, but if a sufficient particle dose is not obtained, the signal-to-noise ratio of the image obtained by n1 measurement is small and good measurement is performed. I can't get any results.

後者の粒子線により励起される螢光面の発光を撮像する
装置で、十分な粒子線量を得るために長い時間粒子線を
受は入れるようにすると、撮像管のクーケソトに熱重子
が蓄積されるとか、画像を形成する電荷が漏洩してコン
トラストを損なうなどの問題が生じる。またこの種の撮
像管のダイナミックレンジは本来大きいものではない。
The latter is a device that images the luminescence of a fluorescent surface excited by a particle beam, and if the particle beam is received for a long time in order to obtain a sufficient particle dose, thermograms will accumulate in the image pickup tube. Problems arise, such as leakage of charges that form an image and loss of contrast. Furthermore, the dynamic range of this type of image pickup tube is not inherently large.

ダイナミックレンジが比較的大きいものでも、103を
越えるものはない。
Even if the dynamic range is relatively large, none exceeds 103.

本件発明者等は、前述した装置でば撮像できない画像、
単位時間当りの粒子線の入射量がより少ない画像、を満
足できるコントラストを保って1測するために、粒子の
入射により電子を放出する電子放出面から発生ずる単一
電子単位で、その電子の発生位置を特定し、各発生位置
からの電子の発生頻度を61数することにより微弱な二
次元像をδ1測することができることに着目した。前記
着想を後述するマイクロチャンネルプレーl−および半
導体装置検出装置を用いて実現しようとするときに、解
決されなければならない基本的な問題が二つあった。
The inventors of the present invention believe that images that cannot be captured with the above-mentioned device,
In order to obtain an image with a smaller amount of incident particle beam per unit time while maintaining a satisfactory contrast, we can measure the electrons in units of single electrons generated from the electron emitting surface that emits electrons when particles are incident. We focused on the fact that it is possible to measure δ1 of a weak two-dimensional image by specifying the generation position and counting the frequency of occurrence of electrons from each generation position by 61 numbers. There were two basic problems that had to be solved when attempting to realize the above idea using a microchannel play and a semiconductor device detection apparatus, which will be described later.

その第1の問題はマイクロチャンネルプレートにより増
倍され、半導体装置検出器により位置が特定された単一
粒子に原因する信号と、マイクロチャンネルプレート、
半導体装置検出器等自身に原囚する熱SMC音等とを区
別することである。
The first problem is that the signal due to a single particle is multiplied by the microchannel plate and localized by the semiconductor device detector;
It is necessary to distinguish between thermal SMC sounds and the like that are generated in semiconductor device detectors and the like.

その第2の問題は、前記電子放出面の全面から発生ずる
単一電子の発生間隔の平均値が十分に時間分解可能であ
っ°ζも、一部時間分解不能になることが起り得ること
である。
The second problem is that even though the average value of the generation interval of single electrons generated from the entire surface of the electron emitting surface is sufficiently time-resolvable, it may become partially time-resolvable. be.

半導体装置検出装置は、2個以上の単一電子に原因する
入力が分1’lll不能な一定時間内にあるときは、そ
れぞれの入射位置のいずれでもない平均的な位−置の情
報を出力する。したがって単一電子の発生間隔が半導体
装置検出装置で時間分解不能なときは、半導体装置検出
装置は入力信号が電子に原因するものであるが結果とし
て画像には無関係な雑音を出力することになる。第2の
問題を信号固有の雑音の問題と菖うことにする。
When inputs caused by two or more single electrons occur within a fixed time period that cannot be separated, a semiconductor device detection device outputs information on an average position that is not one of the respective incident positions. do. Therefore, if the generation interval of a single electron cannot be resolved in time by a semiconductor device detection device, the semiconductor device detection device will output noise that is unrelated to the image even though the input signal is caused by electrons. . The second problem will be related to the problem of signal-specific noise.

この信号固有の雑音の問題は、前記第1の装置固有の雑
音の問題よりは基本的ではなく、時間分解不能になる確
率が極めて低い、ある場合においては容認できる問題で
ある。
This signal-specific noise problem is less fundamental than the first device-specific noise problem, and is an acceptable problem in some cases where the probability of time-resolved failure is extremely low.

本件発明者等は、前記装置固有の雑音の問題を次のよう
にして解決した。
The inventors of the present invention solved the problem of noise inherent in the device as follows.

マイクロチャンネ・ルプレートが、単一電子を前記装置
固有の雑音のレベルより大きく十分に区別できるように
増幅するように、マイクロチャンネルプレートの増倍率
を選定し、その増倍率の変動が極めて小さくなるように
した。そして単−電子に原因する信号と前記装置固有の
雑音の間にあるしきい値を有するパルス波高選別器で分
離する。
The multiplication factor of the microchannel plate is selected such that the microchannel plate amplifies single electrons sufficiently to distinguish them above the level of noise inherent in the device, and the variation in the multiplication factor is extremely small. I did it like that. The signal is then separated by a pulse height selector having a threshold between the signal caused by single electrons and the noise inherent in the device.

前記信号固有の雑音の問題も次のようにして解決される
。2個以上の電子に原因するマイクロチャンネルプレー
トの出力が半導体装置検出装置に同時または時間分解不
能な間隔で入射したときは、半導体装置検出装置の出力
は、単一電子の場合のそれよりも大きくなる。したがっ
て、単一電子に原因する信号と信号固有の雑音の間にあ
るしきい値を有するパルス波高選別器で分離できる。
The problem of noise inherent in the signal is also solved as follows. When the output of the microchannel plate due to two or more electrons is incident on the semiconductor device detection device simultaneously or at an interval that cannot be resolved in time, the output of the semiconductor device detection device is larger than that in the case of a single electron. Become. Therefore, it can be separated by a pulse height selector having a threshold between the signal caused by a single electron and the noise inherent in the signal.

本発明の主たる目的は、測定しようとする像源からの粒
子線に衝突された電子放出面から発生させられた電子ご
との入力、すなわち単一電子の入力が二次元分解単位内
で時間分解可能な程度に微弱である二次元像を良好なコ
ントラストを保って計測するqとができる粒子線に原因
する画像計測装置を提供することにある。
The main object of the present invention is that the input for each electron, that is, the input for a single electron, generated from an electron emission surface collided with a particle beam from an image source to be measured can be time-resolved within a two-dimensional resolution unit. It is an object of the present invention to provide an image measuring device that uses particle beams to measure two-dimensional images that are extremely weak while maintaining good contrast.

本発明の他の目的は前記装置固有の雑音の問題と信号固
有の雑音の問題を解決した粒子線に原因する画像計測装
置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an image measuring device caused by a particle beam, which solves the problems of the noise inherent in the device and the noise inherent in the signal.

本発明のさらに他の目的は前記粒子線に原因する画像轟
1測の結果のデータまたは、前記計測の過程の君1測画
像をリアルタイムで出力することができる出力装置を備
える粒子線に原因する画像計測装置を提供することにあ
る。
Still another object of the present invention is to detect data caused by the particle beam, which is equipped with an output device capable of outputting in real time the data of the results of the image measurement caused by the particle beam or the first measurement image of the measurement process. An object of the present invention is to provide an image measurement device.

前記上たる目的を達成するために、本発明による粒子線
に原因する画像計測装置は、粒子線に原因して放出させ
られる電子の発生頻度が時間分解可能な程度である粒子
線に原因する画像計測装置であって、前記電子放出面と
、前記電子を放出する面からの電子を単−電子毎に略一
定の電子数に増倍するマイクロチャンネルプレートと、
前記マイクロチャンネルプレートの出射面に対向して設
けた二次元半導体装置検出器と、前記二次元半導体装置
検出器の位置信号出力電極からの出力信号を演算して電
子が前記二次元半導体装置検出器へ入射した位置信号を
出力する入射位置演算回路と、前記二次元半導体装置検
出器の位置信号出力電極からの出力信号を加算□し゛ζ
前記二次元半導体装置検出器への電子の入射量を出力す
る入射量演算回路と、前記入射量演算回路の出力からそ
の出力が単一電子レベルに対応するか否かを判別して判
別出力を発生ずるパルス波高選別器と、前記ノぐパルス
波高選別器により単一電子レベルに対応すると判別され
たとき、前記入射位置演算回路の出力信号によって指定
されたアドレスのカウンタに単位信号を加算する2次元
カウンタとから構成されている。
In order to achieve the above object, the particle beam-induced image measurement device according to the present invention provides an image measurement device that generates particle beam-induced images in which the frequency of occurrence of electrons emitted due to particle beams is resolvable in time. A measuring device, comprising: the electron emitting surface; and a microchannel plate that multiplies electrons from the electron emitting surface to a substantially constant number of electrons for each single electron;
A two-dimensional semiconductor device detector provided opposite to the emission surface of the microchannel plate and output signals from a position signal output electrode of the two-dimensional semiconductor device detector are operated to transmit electrons to the two-dimensional semiconductor device detector. □Add the output signal from the position signal output electrode of the two-dimensional semiconductor device detector and the input position calculation circuit that outputs the position signal incident on the two-dimensional semiconductor device detector.
an incident amount calculating circuit that outputs the amount of electrons incident on the two-dimensional semiconductor device detector; and determining whether or not the output corresponds to a single electron level based on the output of the incident amount calculating circuit, and outputting a determined output. 2. Adding a unit signal to a counter at an address designated by the output signal of the incident position calculation circuit when it is determined by the generated pulse height selector and the nog pulse height selector that it corresponds to a single electron level. It consists of a dimensional counter.

前記構成によれば、超微弱な粒子線の像を高いダイナミ
ックレンジで検出できる。
According to the configuration, an image of an ultra-weak particle beam can be detected in a high dynamic range.

以下図面等を参照し゛C本発明をさらに詳しく説明する
The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings and the like.

第1図は本発明による粒子線に原因する画像計測装置の
実施例を示ずブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of an image measuring device caused by a particle beam according to the present invention.

この実施例は透過形の電子顕微鏡に応用したものであっ
て、この実施例における粒子線は電子銃101から放出
され集束レンズ102で試料lに導かれる電子である。
This embodiment is applied to a transmission type electron microscope, and the particle beam in this embodiment is an electron emitted from an electron gun 101 and guided to a sample l by a focusing lens 102.

試料1が電子を放出する面に相当する。この発明におい
て電子を放出する面、 とは、この例のように均一に入
射した電子の分布がある物体を透過するときに変えられ
る場合にその物体を含む広い意味で用いる。
This corresponds to the surface of sample 1 that emits electrons. In this invention, the expression "a surface that emits electrons" is used in a broad sense to include an object when the distribution of uniformly incident electrons is changed when passing through the object, as in this example.

試料1を透過した電子の像は電子顕li&鏡の電子レン
ズ103,104により、マイクロチャンネルプレート
330入射面に形成される。マイクロチャンネルプレー
ト33と半導体装置検出器34は共に電子HRth鏡の
真空系内に組み込まれている。
An image of the electrons transmitted through the sample 1 is formed on the incident surface of the microchannel plate 330 by the electron lenses 103 and 104 of the electron microscope and mirror. Both the microchannel plate 33 and the semiconductor device detector 34 are incorporated within the vacuum system of the electronic HRth mirror.

マイクロチャンネルプレート33の入射面に形成された
像はマイクロチャンネルプレート33のマイクロチャン
ネルで増倍される。
The image formed on the incident surface of the microchannel plate 33 is multiplied by the microchannels of the microchannel plate 33.

第2図にマイクロチャンネルプレート33と半導体装置
検出器34を取り出して示しである。
FIG. 2 shows the microchannel plate 33 and semiconductor device detector 34 taken out.

マイクr−1チャンネルプレート33の入射面と出射面
の間に電源E3が、マイクロチャンネルプレー1・33
の出射面と半導体装置検出器34の間に電FAE4が接
続されている。
A power supply E3 is connected between the incident surface and the exit surface of the microphone r-1 channel plate 33.
An electric FAE 4 is connected between the emission surface of the semiconductor device detector 34 and the semiconductor device detector 34 .

マイクロチャンネルプレート33は、入射面から出射面
につながる多数の貫通孔(チャンネル長を有し、前記貫
通孔の内壁には2次電子放出面が形成されている。この
実施例では、2次電子放出面は酸化鉛(PbO)である
。マイクロチャンネルプレート33の入射面に入射した
電子はその入射した位置の情報を保ったまま、増倍され
てマイクロチャンネルプレー]・33の出射面より放出
される。マイクロチャンネルプレ−1・33のチャンネ
ルは一つの入射電子を増倍する増倍率をなるべく一定値
に近づけるために、チャンネルを流面さ・U、チャンネ
ルの口i¥に対して10 (l ft)以上のチャンネ
ル長を与えである。
The microchannel plate 33 has a large number of through holes (having a channel length) that connect from the incident surface to the exit surface, and a secondary electron emitting surface is formed on the inner wall of the through hole. The emission surface is lead oxide (PbO).The electrons incident on the incidence surface of the microchannel plate 33 are multiplied and emitted from the emission surface of the microchannel plate 33 while retaining the information of the incident position. In order to make the multiplication factor for multiplying one incident electron as close to a constant value as possible, the channels of Micro Channel Play-1 and 33 are set at 10 (l) with respect to the flow surface U and the channel mouth i. ft) or more.

そしてチャンネルの内面に形成されるダイノード壁の抵
抗を高くしである。
This also increases the resistance of the dynode wall formed on the inner surface of the channel.

この構成により単一電子の増倍率は略一定値となり、総
ての単一電子に原因するマイクロチャンネルプレート3
3からの電子と、熱に起因してチャンネルの内面から発
生する雑音と区別可能となる。
With this configuration, the multiplication factor of single electrons becomes a substantially constant value, and the microchannel plate 3 caused by all single electrons
3 and noise generated from the inner surface of the channel due to heat.

半導体装置検出器34はその入射面に電子が入射したと
きにその入射位置に対応する電流信号を出力する二次元
位置検出器である。
The semiconductor device detector 34 is a two-dimensional position detector that outputs a current signal corresponding to the incident position when electrons are incident on its incident surface.

半導体装置検出器34のtR造と動作は入射位置演算回
r/84(第1図)の構造と動作の説明と併−仕て1多
述する。
The structure and operation of the semiconductor device detector 34 will be described in detail in conjunction with the explanation of the structure and operation of the incident position calculation circuit r/84 (FIG. 1).

入射位置演算回路4は、半導体装置検出器34の中心点
を原点とする直交座標で表した位置信号(以下X、Yで
表す)および半導体装置検出器34へ入射した電子の量
に関する信号(以下Zで表す)を演算して出力する演算
回路である。
The incident position calculation circuit 4 generates a position signal (hereinafter represented by This is an arithmetic circuit that calculates and outputs (represented by Z).

パルス波高選別器5は入射位置演算回路4の単一電子に
原因するZ出力信号の中心と、マイクロチャンネルプレ
ート等の熱雑音による出力の間に設定された第1のしき
い値と、前述した信号固有の雑音による出力との間に設
定された第2のしきい値を持フウインドコンパレータで
ある。
The pulse height selector 5 has a first threshold value set between the center of the Z output signal caused by a single electron of the incident position calculation circuit 4 and the output due to thermal noise from a microchannel plate, etc. It is a window comparator with a second threshold set between the signal and the output due to inherent noise.

もっとも、ある場合は前記第2のしきい値を省略し“ζ
第1のしきい値より大きい信号を総て取り出すようにす
るごともできる。
However, in some cases, the second threshold value may be omitted and “ζ
It is also possible to extract all signals greater than the first threshold.

第1アドレス信号発生器6はアナログデジタル変換器か
ら構成される装置演算回路4のX、Y信号から、2次元
的に配列したカウンタ11の各カウンタアISレスを指
定する信号を出力する。
The first address signal generator 6 outputs a signal specifying each counter address of the two-dimensionally arranged counters 11 from the X and Y signals of the device arithmetic circuit 4 composed of an analog-to-digital converter.

n数種7ばクロックパルス発生器10の出力パルスを4
数し、同期信号発生器17の垂直および水平同期信号に
よってリセットされる。垂直同期信号によってリセット
された61数値はY座標を、水平同期信号によってリセ
ットされた51数値はX座標を表す。
n several types of 7, the output pulse of the clock pulse generator 10 is 4
is reset by the vertical and horizontal synchronization signals of the synchronization signal generator 17. The 61 value reset by the vertical synchronization signal represents the Y coordinate, and the 51 value reset by the horizontal synchronization signal represents the X coordinate.

第27ドレス信号発生器8は、11数器7の出力信号を
、2次元カウンタ11の゛アドレスを指定する信号に、
変換する。第1選択ゲート回路20は、第1アドレス信
号発生器6の出力信号(書込みアト−レス信号)と外部
からのアト−レス信号(読)出しアドレス信号)のいず
れかを第2選択り゛−1−回路9に通ず。
The 27th address signal generator 8 converts the output signal of the 11 digit counter 7 into a signal specifying the address of the two-dimensional counter 11.
Convert. The first selection gate circuit 20 selects either the output signal (write address signal) of the first address signal generator 6 or the external address signal (read address signal). 1- Leads to circuit 9.

第1選択ゲート−回路9は、第1選択ゲート−回路20
の出力信号と第2アドレス信号発生器8の出力信号のい
ずれかを1/8カウンタlBの出力信号で選択して2次
元カウンタ11に通す。
The first selection gate-circuit 9 is the first selection gate-circuit 20.
Either the output signal of the address signal generator 8 or the output signal of the second address signal generator 8 is selected by the output signal of the ⅛ counter IB and passed to the two-dimensional counter 11.

2次元カウンタ11の2次元メモリ111は、多数のカ
ウンタを2次元の画素に対応させて形成したものである
The two-dimensional memory 111 of the two-dimensional counter 11 is formed by associating a large number of counters with two-dimensional pixels.

2次元カウンタ11の詳細な構成を第6図を参照して説
明する。2次元カウンタ11には、2次元メモリ111
と2次元メモリ1■Iのデータ出力端に接続したバッフ
ァメモリ112、このバッファメモリ112の出力を外
部からの指令によって、インクリメンタ115あるいは
、外部へ選択的に信号を送出する第3選択ゲート回路1
14、入力信号に1を加えて送出するインクリメンタ1
15、このインクリメンタ115と、2次元メモリ11
1のデータ入口端に接続された入力バッファメモリ11
6.2次元メモリ111を読み出しまたは書込みのいず
れかが可能な状態にするり一1′・ライI・制御回路1
21が含まれている。
The detailed configuration of the two-dimensional counter 11 will be explained with reference to FIG. The two-dimensional counter 11 includes a two-dimensional memory 111.
and a buffer memory 112 connected to the data output terminal of the two-dimensional memory 1■I, and a third selection gate circuit that selectively sends the output of this buffer memory 112 to the incrementer 115 or to the outside according to an external command. 1
14. Incrementer 1 that adds 1 to the input signal and sends it out
15, this incrementer 115 and the two-dimensional memory 11
an input buffer memory 11 connected to the data input end of 1;
6. Putting the two-dimensional memory 111 into a state where either reading or writing is possible 1', Rai I, Control circuit 1
Contains 21.

この2次元カウンタ11は、パルス波高選別器5の出力
信号がリード・ライト制御回路121の第1入力端子1
22へ入力したとき、第1アドレス信号発生器の出力信
号によって指定されたア1゛レスのカウンタの内容に1
 (単位信号)を加える。
This two-dimensional counter 11 receives the output signal of the pulse height selector 5 from the first input terminal 1 of the read/write control circuit 121.
22, the contents of the counter at the address specified by the output signal of the first address signal generator are set to 1.
(unit signal) is added.

この動作を計数と言うことにする。また、第2アドレス
信号発生器8によって指定されたアドレスのカウンタの
内容を読み出し、後述するテレビモニタによる読み出し
に利用する。2次元カウンタIIの内容は読の出しによ
って61数値がリセットされない。
This operation will be called counting. Further, the contents of the counter at the address specified by the second address signal generator 8 are read out and used for reading by a television monitor, which will be described later. The contents of the two-dimensional counter II are not reset to the 61 numerical value by reading out.

引数と読み出しの詳しい動作は後述゛する。The detailed operation of arguments and reading will be described later.

12.12’はバッファメモリ、13は位取制御器であ
る。バッファメモリ12の出力信号(これは複数ビット
からなるパラレル信号である)の桁を何桁シフI・する
かは、最高位検出器14の出力による。最高位検出器1
4はバッファメモリ12のバイナリ信号形式を上る出力
信号のうち“1”である最高位を検出する。そして、バ
ッファメモリ12の出力信号のうち“1″である最高位
が、既に検出した位より高くなければ、最高位検出器1
4の出力は保持される。位取制御器13は最高位検出器
14の出力信号によって示される位が位取制御器13の
出力の最上位となるよう桁シフトし°ζデータを出力す
る。15はディジタルアナログ変換器である。I9は同
期混合器でありディジタルアナログ変換器15の出力を
標準テレビジョン映像信号に合成する。16はテレビジ
ョンモニタである。映像信号をブラウン管に表示する。
12 and 12' are buffer memories, and 13 is a scale controller. The number of digits to be shifted by the output signal of the buffer memory 12 (this is a parallel signal consisting of a plurality of bits) depends on the output of the highest order detector 14. Highest detector 1
4 detects the highest level of "1" among the output signals in the binary signal format of the buffer memory 12. Then, if the highest level of "1" among the output signals of the buffer memory 12 is not higher than the already detected level, the highest level detector 1
The output of 4 is retained. The position controller 13 shifts the digits so that the place indicated by the output signal of the highest position detector 14 becomes the most significant output of the position controller 13, and outputs the °ζ data. 15 is a digital to analog converter. I9 is a synchronous mixer which synthesizes the output of the digital-to-analog converter 15 into a standard television video signal. 16 is a television monitor. Displays the video signal on a cathode ray tube.

この動作をテレビジョン読出しと呼ぶことにする。This operation will be referred to as television reading.

このように最高位から一定の位だLJをテレビモニタに
表示するのは、テレビモニタの少ないグイナミソクレン
ジによる画像の見にくさを除去するためである。
The reason why the LJ is displayed at a certain level from the highest level on the TV monitor is to eliminate the difficulty in viewing the image due to the small number of TV monitors.

第3図に半導体装置検出器34と前記半導体装置検出器
34の出力信号を演算する位置演算回路4のブ1」ツク
構成図を示す。半導体装置検出器34はシリコン半導体
の面に平行なp−n接合面と、矩形の四辺に相当する部
分に電気的に分離した4つの電極35.36,37.3
8が形成され°ζいる。ここで電極35と36が対向し
、電極37と38とが対向しているものたする。4つの
電極35.3G、37.38に囲まれる面上と任意の点
39と前記各電極の間の電気抵抗はその間の距離に比例
する。従って、前記点39に電子が入射すると、各電極
から点39との距離に反比例する電流が送出される。な
おこのとき、入射した電子のエネルギに対応してシリコ
ン半導体内で電子増倍が生じる。41,42,43.4
4はパルス増幅器である。45,46,47.48は積
分器である。タイミング信号発生器56はパルス増幅器
43および44の出力を加算してこれをトリガ信号とし
、タイミング信号を発生ずる。このタイミング信号によ
って積分器45,46,47.48の積分を開始するタ
イミングおよびその積’y)時間を限定する。この積分
時間は例えば6マイクロ秒である。この時間は、半導体
装置検出器34の出力信号の時定数の大きさに対応して
決められる。またこの時間は、後述する2次元カウンタ
の動作のザイクルより十分長い。
FIG. 3 shows a block diagram of the semiconductor device detector 34 and the position calculation circuit 4 for calculating the output signal of the semiconductor device detector 34. The semiconductor device detector 34 has a p-n junction plane parallel to the surface of the silicon semiconductor, and four electrodes 35, 36, 37, 3 electrically separated into parts corresponding to the four sides of a rectangle.
8 is formed. Here, it is assumed that electrodes 35 and 36 are facing each other, and electrodes 37 and 38 are facing each other. The electrical resistance between any point 39 on the surface surrounded by the four electrodes 35.3G and 37.38 and each of the electrodes is proportional to the distance therebetween. Therefore, when electrons are incident on the point 39, a current that is inversely proportional to the distance from each electrode to the point 39 is sent out. At this time, electron multiplication occurs within the silicon semiconductor in response to the energy of the incident electrons. 41, 42, 43.4
4 is a pulse amplifier. 45, 46, 47.48 are integrators. A timing signal generator 56 adds the outputs of the pulse amplifiers 43 and 44, uses this as a trigger signal, and generates a timing signal. This timing signal limits the timing for starting the integration of the integrators 45, 46, 47, and 48 and the product time. This integration time is, for example, 6 microseconds. This time is determined in accordance with the magnitude of the time constant of the output signal of the semiconductor device detector 34. Further, this time is sufficiently longer than the cycle of operation of a two-dimensional counter, which will be described later.

なお第3図に示す回路でタイミング発生に遅延時間があ
るときには積分開始時刻が入力信号に対して遅れること
になり、積分精度が劣化する虞れがある。そのようなと
きは、前記パルス増幅器41゜42,43.44と、そ
れぞれに対応する積分器45.46,47.48の間に
遅延回路を挿入する必要がある。
Note that when there is a delay time in timing generation in the circuit shown in FIG. 3, the integration start time will be delayed with respect to the input signal, and there is a possibility that the integration accuracy will deteriorate. In such a case, it is necessary to insert a delay circuit between the pulse amplifiers 41, 42, 43, 44 and the corresponding integrators 45, 46, 47, 48, respectively.

第3図において、電極35から送出される電流をパルス
増幅器41で増幅し、積分器45で積分して得られた信
号電流を135.電極36から送出される電流ををパル
ス増幅器42で増幅し、積分器46で積分して得られた
信号電流を■36.電極37から送出される電流をパル
ス増幅器43で増幅し、積分器47で積分して得られた
信号電流をI37、電極38から送出される電流パルス
増幅器44で増幅し、積分器48で積分して冑られた信
号電流を138とする。
In FIG. 3, the current sent from the electrode 35 is amplified by a pulse amplifier 41, and the signal current obtained by integrating it by an integrator 45 is 135. The current sent out from the electrode 36 is amplified by the pulse amplifier 42, and the signal current obtained by integrating it by the integrator 46 is processed as follows: 36. The current sent out from the electrode 37 is amplified by a pulse amplifier 43, and the signal current obtained by integrating it by an integrator 47 is amplified by a current pulse amplifier 44 sent out from I37 and the electrode 38, and the signal current is integrated by an integrator 48. Assume that the signal current that has been removed is 138.

加W器50は前記積分器45.46の出力135と13
(iを加算して(135+ 136)を出力する。
The W adder 50 receives the outputs 135 and 13 of the integrators 45 and 46.
(Adds i and outputs (135+136).

加算器52は前記積分器47.48の出力I37と13
’8を加算して(137+ 138)を出力する。
The adder 52 receives the outputs I37 and 13 of the integrators 47 and 48.
Add '8 and output (137+138).

加算器55は前記加榊器50.52の出力を加算して(
+ 35+ 136+ 137+ 138)を出力する
The adder 55 adds the outputs of the adders 50 and 52 to obtain (
+ 35 + 136 + 137 + 138).

同様にして減算器49ば口35−136) 、減算器5
1は(137−138)を出力する。
Similarly, subtractor 49 (35-136), subtractor 5
1 outputs (137-138).

53と54は割算器であって、割算器53の出力信号X
は次式で与えられる。
53 and 54 are dividers, and the output signal X of the divider 53
is given by the following equation.

X = (135−136) / (135+ 136
>  ・・ (1)割算器54の出力信号Yは次の式で
与えられる。
X = (135-136) / (135+ 136
> (1) The output signal Y of the divider 54 is given by the following equation.

Y= (137−138) / (137+ 138)
  ・・ (2)加算器55の出力信号Zは前述のとお
り次式で与えられる。
Y= (137-138) / (137+ 138)
(2) The output signal Z of the adder 55 is given by the following equation as described above.

Z−(135+ 136+ 137+ 138)  ・
・・・ (3)4つの電極35,36,37.38に囲
まれた正方形の中心を原点とし、原点から各電極の距離
を1とし、電極36から35への方向をX方向電極38
から37への方向をY方向と定義することにより (1
)、(2)、(3)式はそれぞれ次の意味を持つことに
なる。
Z-(135+ 136+ 137+ 138) ・
(3) The center of the square surrounded by the four electrodes 35, 36, 37, and 38 is the origin, the distance of each electrode from the origin is 1, and the direction from the electrodes 36 to 35 is the X direction electrode 38.
By defining the direction from to 37 as the Y direction, (1
), (2), and (3) have the following meanings, respectively.

(1)弐 電子の入射点39のX座標(X)(2)弐 
電子の入射点39のY座標(Y)(3)式 電子の入射
量(Z) 次に前記実施例装置の動作を細部の構成とともに説明す
る。
(1) 2 X coordinate (X) of electron incident point 39 (2) 2
Y coordinate of the electron incident point 39 (Y) (3) Equation (3) Incident amount of electrons (Z) Next, the operation of the embodiment device will be explained together with the detailed configuration.

操作の開始にあたって、第1選択ゲート回路20は第1
アドレス信号発生器6と第2選択ゲート回路9の間を接
続し、第3選択ゲート回路114は出カバソファ112
とインクリメンタ1150間を接続する。
At the start of operation, the first selection gate circuit 20
The address signal generator 6 and the second selection gate circuit 9 are connected, and the third selection gate circuit 114 is connected to the output sofa 112.
and incrementer 1150.

電子放出面である試料1を透過した電子の像は電子顕!
l[鏡の電子レンズ103,104,105により、マ
イクロチャンネルプレート33の入射面に形成される。
The image of electrons transmitted through sample 1, which is the electron emission surface, is an electron microscope!
l [formed on the incident surface of the microchannel plate 33 by the mirror electron lenses 103, 104, and 105.

入射電子はマイクロチャンネルプレート33によって増
倍されて出射面に達する。出射面から放出された増倍電
子は、半導体装置検出器34に入射する。ごの間も光電
面31上の光の入射点の位置が保たれている。
The incident electrons are multiplied by the microchannel plate 33 and reach the exit surface. The multiplied electrons emitted from the emission surface enter the semiconductor device detector 34. The position of the light incident point on the photocathode 31 is also maintained between the two.

ここで第4図を参照して、Z信号と波高選別器5のしき
い値の関係を説明する。
Here, the relationship between the Z signal and the threshold value of the pulse height selector 5 will be explained with reference to FIG.

第4図は、Z信号パルス高を横軸にとり、各出力値の頻
度を縦軸にして示したヒストグラムである。
FIG. 4 is a histogram showing the Z signal pulse height on the horizontal axis and the frequency of each output value on the vertical axis.

Z信号パルスは電子放出面で単一電子が発生するごとに
現れ、すべての単一電子について同一のパルス高の出力
のみが現れるはずであるが、現実には第4図りに示すよ
うに2つのピークp+  qを持つ分布となって現れる
。この曲線りは、熱雑音に原因する出力回数分布B、単
単重電子原因する出力分布A3分離不能な程度に電子の
発生が連続したときの出力分布Cの和として与えられた
ものと推定できる。
A Z signal pulse appears every time a single electron is generated on the electron emission surface, and only an output with the same pulse height should appear for every single electron, but in reality, two pulses are generated as shown in Figure 4. It appears as a distribution with peaks p+q. This curve can be estimated to be given as the sum of the output frequency distribution B caused by thermal noise, the output distribution A caused by single-unit electrons, and the output distribution C when electrons are generated continuously to the extent that they cannot be separated. .

そこで、本発明では波高選別器5のしきい値を図のLお
よびIIの2点に設定し、その間のZ出力のみを測定す
るようにしである。
Therefore, in the present invention, the threshold of the pulse height selector 5 is set at two points L and II in the figure, and only the Z output between them is measured.

入射位置演算回路4からのX位置信号とY位置信号は、
第1アドレス信号発生器6によって2次元カウンタ11
のアドレス信号に変換され、選択ゲート回FIj& 9
を介して2次元カウンタ1.Lのアドレスを指定する。
The X position signal and Y position signal from the incident position calculation circuit 4 are as follows.
The two-dimensional counter 11 is controlled by the first address signal generator 6.
is converted into an address signal of select gate times FIj & 9
2-dimensional counter 1. Specify the address of L.

入射位置演算回路4の出力の最大繰返し周期は2次元カ
ウンタ11の動作のサイクルより長いので2次元カウン
タ11は入射位置演算回路4の出力が発生したとき、入
力すればよい。
Since the maximum repetition period of the output of the incident position calculating circuit 4 is longer than the operation cycle of the two-dimensional counter 11, the two-dimensional counter 11 may be inputted when the output of the incident position calculating circuit 4 is generated.

2次元カウンタ11は512X512=262144個
のカウンタ、言い換れば2次元メモリ111は2621
144個の記憶場所を有するものとする。入射位置演算
回路4のZ信号は波高選別器5に入力する。波高選別器
5は、Z信号が任意に設定した下限および一1ユ限の間
にあるとき、トリガ信号パルスを送出し、2次元カウン
タ11は上記パルスを受けたとき指定されたア[レスの
カウンタの内容に1を加える。このようにして2次元カ
ウンタ11には、熱雑音および2電子に対応するパルス
を除外して、1電子に対応する信号のみを加えることが
できる。
The two-dimensional counter 11 has 512×512=262144 counters, in other words, the two-dimensional memory 111 has 2621 counters.
Assume that it has 144 memory locations. The Z signal from the incident position calculation circuit 4 is input to a wave height selector 5. The wave height selector 5 sends out a trigger signal pulse when the Z signal is between the arbitrarily set lower limit and the 11-unit limit, and the two-dimensional counter 11 detects the specified address when receiving the pulse. Add 1 to the contents of the counter. In this way, only the signal corresponding to one electron can be applied to the two-dimensional counter 11, excluding thermal noise and pulses corresponding to two electrons.

クロックパルスの周波数はlクロックパルスが2次元カ
ウンタ11の各ア1ルスに対応するよ・うに、さらにテ
レビジョン走査の帰線期間を考慮して選ばれている。前
述のようにX方向のアドレスはクロックパルスの周波数
をd1数器7が水平同期信号によってリセソIした後に
81数した値によって特定できる。
The frequency of the clock pulses is selected so that one clock pulse corresponds to each pulse of the two-dimensional counter 11, and also taking into account the retrace period of television scanning. As described above, the address in the X direction can be specified by the value obtained by multiplying the frequency of the clock pulse by 81 after the d1 counter 7 resets the frequency using the horizontal synchronizing signal.

Y方向のアl”レスはクロックパルスを81数しなく一
ζも、垂直同期信号によってリセットした後、水平同期
信号の数を針数すれば足りる。入射位置演算回路4の出
力は画面の中心を原点とするものであったのに対し、鍔
1数器7から出力される引数値は画面の左上端を原点と
する上に読め取りの順序は飛越走査方式に適合さ・Uる
ために適当な補正を加えなければならない。第2アlレ
ス信号発生器8はδ]数数子7ら出力される引数値を補
正して2次元カウンタ11のアドレス信号に変換する。
The address in the Y direction does not require 81 clock pulses or 1ζ, but after resetting with the vertical synchronization signal, it is sufficient to multiply the number of horizontal synchronization signals by the number of stitches.The output of the incident position calculation circuit 4 is located at the center of the screen. On the other hand, the argument value output from the Tsuba 1 counter 7 has the upper left corner of the screen as the origin, and the reading order is compatible with the interlaced scanning method. Appropriate correction must be made.The second address signal generator 8 corrects the argument value output from the δ] digit 7 and converts it into an address signal for the two-dimensional counter 11.

前記補正は例えばX方向の計数値について512/2=
256だけ減することであり、Y方向についζは1水平
走査の霞1数を2倍すると共に第1フールトでは245
を減し第2フールトでは244を減じる。
For example, the correction is 512/2=512/2 for the count value in the X direction.
256, and in the Y direction ζ is twice the number of hazes in one horizontal scan, and in the first foot is 245.
and in the second foort, 244 is subtracted.

第2選択ケート回路9はクロックパルス発生器IOの出
力を1/8カウンタ18で分周したパルスで制御される
。第5図に1/8カウンタ18から送出される波形を示
す。これは2次元メモリ111の基本タイミング(基本
サイクル)を制御するもので、第5図に示すように前半
と後半に分りらでいる。1周期の前半の2分の1が“l
” (高い状態)で後半の2分の1が“0” (低い状
態)である。このパルスによって第2選択ゲート回路9
は、lす・イクルの前半で第1アドレス信号発生器の出
力したアト”レス信号または外部アドレス信号を通して
δ1数または内容の外部への読み出しに利用し、後半で
第2アドレス信号発生器の出力したアドレス信号を通し
て2次元カウンタの内容をテレビ方式で読み出ずのに利
用する。
The second selection gate circuit 9 is controlled by pulses obtained by frequency-dividing the output of the clock pulse generator IO by a 1/8 counter 18. FIG. 5 shows the waveform sent out from the 1/8 counter 18. This controls the basic timing (basic cycle) of the two-dimensional memory 111, and is divided into a first half and a second half, as shown in FIG. The first half of one cycle is “l”
” (high state) and the latter half is “0” (low state). This pulse causes the second selection gate circuit 9
is used to read the δ1 number or contents to the outside through the address signal or external address signal output from the first address signal generator in the first half of the cycle, and is used to read the δ1 number or contents to the outside through the address signal output from the first address signal generator or the external address signal, and in the second half the output from the second address signal generator is used. The content of the two-dimensional counter is used to read out the contents of the two-dimensional counter using the television system through the address signal.

1/8カウンタ18から第2選択回路9へ出力したパル
スは、2次元カウンタ11にも出力され、波高選別器5
が、リード・ライト制御器121の第1入力端122へ
1リガ信号パルスを送出したときのみ第5図1゛2に示
す基本サイクルの前半で指定された2次元メモリ111
のアドレス記憶内容を読み出し、インクリメンタ115
で1を加え、第5図1゛2に示す次の基本サイクルの前
半で、2次元メモリ111の同じアドレスへ書き込む。
The pulse outputted from the 1/8 counter 18 to the second selection circuit 9 is also outputted to the two-dimensional counter 11, and the pulse height selector 5
However, only when one trigger signal pulse is sent to the first input terminal 122 of the read/write controller 121, the two-dimensional memory 111 designated in the first half of the basic cycle shown in FIG.
The incrementer 115 reads out the address memory contents of
1 is added and written to the same address in the two-dimensional memory 111 in the first half of the next basic cycle shown in FIG. 5, 1-2.

この動作によっ一ζ前述の計数が行なわれる。第5図1
゛2.1゛4に示ず各基本サイクルの後半では指定され
たアドレスから連続した8(liftのアドレスの記憶
内容を非破壊で読み取る。この動作によって読み出され
た記憶内容は前述のテレビジョン読め出しに使用される
This operation performs the above-mentioned counting. Figure 5 1
2.1 In the latter half of each basic cycle, the memory contents of consecutive 8 (lift) addresses are read non-destructively from the specified address. Used for reading.

8個のカウンタの信号を一度に読み出す理由は次のとお
りである。もし、■サイクルに1のカウンタの信号を読
み出すとすれば水平および垂直の帰線期間を考慮して9
.7M1lzの読み出し周期となる。
The reason for reading out the signals of eight counters at once is as follows. If you read out the counter signal of 1 in cycle 1, then 9
.. The read cycle is 7M1lz.

さらに1ザイクルの後半2分の1の期間で読め出されな
ければならないから、1回の読め出しに与えられる時間
は52ナノ秒である。これは現在利用できる装置では不
可能か、あるいは限界に近い時111である。8111
i1のカウンタを一度に読め出せば1回の読み出しに与
えられる時間は416ナノ秒となり、十分余裕がある。
Furthermore, since the data must be read out in the latter half of one cycle, the time given for one readout is 52 nanoseconds. This is when 111 currently available equipment is either impossible or close to its limits. 8111
If the counter of i1 is read out at once, the time given for one readout is 416 nanoseconds, which is sufficient.

この読み取り動作はテレビジョン同期信号発生器17の
送出する水平および垂直同期信号に従っている。このよ
うな動作は並列−直列変換といわれる。また前述したよ
うに2次元カウンタ11は512X512のカウンタを
持つ、従って5120カウンタを一水平走査線に対応さ
・Uれば8個を一度に読み取っても64回の読み出しで
一水平走査線を処理できる。他力テレビジョンの走査線
は525本であるが、その6.5%は垂直帰線期間に対
応するので488木のみ表示する。
This reading operation follows the horizontal and vertical synchronization signals sent by the television synchronization signal generator 17. Such an operation is called parallel-to-serial conversion. Also, as mentioned above, the two-dimensional counter 11 has 512 x 512 counters, so 5120 counters correspond to one horizontal scanning line.If 8 are read at once, one horizontal scanning line is processed by 64 readings. can. There are 525 scanning lines in the external television, but 6.5% of them correspond to the vertical blanking period, so only 488 lines are displayed.

2次元カウンタ11から読み出された8個のカウンタの
出力信号は一旦第1バッファメモリ12Bに蓄えられ、
1つのカウンタごとの出力信号を順次読み出す。第1バ
ツフアメモリ12Bからの読み出しは次の1サイクルす
なわち816ナノ秒が割り当てられる。第1バツフアメ
モリ12Bから読め出しが行なわれているサイクルの後
半では2次元カウンタ11から第2バツフアメモリ12
9に読み出しが行なわれる。従っ°ζ2次元カウカウン
タの出力端と第1ハソフアメモリ128および第2ハソ
フアメモリ129の入力端の間に1サイクルごとに切り
換えられる選択ゲートが必要であるが自明のことなので
、第1図および本明細官での説明は省略する。第1パン
フアメモリ12Bまたは第2ハ、ファメモリ129から
出力された信号は位取制御器13へ入力すると共に最高
位検出器14へも入力する。最高位検出器14はバッフ
ァの出力信号のうち“1”である最高位が何桁目である
かを検出する。
The output signals of the eight counters read from the two-dimensional counter 11 are temporarily stored in the first buffer memory 12B,
The output signals of each counter are read out sequentially. The next one cycle, ie, 816 nanoseconds, is allocated for reading from the first buffer memory 12B. In the latter half of the cycle in which reading is being performed from the first buffer memory 12B, the data is transferred from the two-dimensional counter 11 to the second buffer memory 12B.
Reading is performed at 9. Therefore, it is obvious that a selection gate that is switched every cycle is required between the output terminal of the two-dimensional cow counter and the input terminals of the first and second platform memories 128 and 129. The explanation will be omitted. The signal output from the first pamphlet memory 12B or the second pamphlet memory 129 is input to the scale controller 13 and also to the highest rank detector 14. The highest order detector 14 detects which digit of the output signal of the buffer is the highest order which is "1".

最高位検出器14は全ての入力について最高位を検知す
るがそれまでの入力より大きな信号が入力しない限り、
出力信号は保持される。
The highest level detector 14 detects the highest level of all inputs, but unless a signal larger than the previous input is input,
The output signal is retained.

位取制御器13は最高位検出器14の出力に応して入力
信号をシフトする。すなわち最高位検出器14の出力を
示す入力信号の桁が出力信号において雷に同一の桁にな
るようにシフトする。
A position controller 13 shifts the input signal in response to the output of the highest position detector 14. That is, the digit of the input signal indicating the output of the highest detector 14 is shifted so that it becomes the same digit as the lightning in the output signal.

位取制御器13の出力はデジタル・アナログ変換器15
によってアナログ信号に変換された後に同期混合器によ
ってテレビジョン同期信号発生器17の送出した水平お
よび垂直同期信号を混合して、テレビジョンモニタ16
に映像18号とし゛ζ入力する。
The output of the scale controller 13 is sent to the digital-to-analog converter 15.
The horizontal and vertical synchronization signals sent from the television synchronization signal generator 17 are mixed by a synchronization mixer after being converted into analog signals by the television monitor 16.
Input video number 18 as ゛ζ.

ここで、観測者は、テレビジョンモニタ16に表示され
た像が良好なものとなったことを認めたとき、マニアル
操作による外部アFレス選択信号によって第1選択ゲー
ト回路20を作動させる。第1選択ケート回路20は、
外部アドレス発生器(図示していない)と第2選択ゲー
ト回路9の間のゲートを開く。同時に2次元カウンタ1
1では外部アドレス選択信号が第3選択ゲート回路11
4およびり−ト”・ライト制御回路121の第2入力端
子123へ入力する。このとき第5図′r、+’r2で
示す基本サイクルの前半ば當に読み出しモーP’となる
。このとき出力バッファ112と外部表示装置(図示し
ていない)の間のゲートが開き、出カバソファ112と
インクリメンク1゛15の間のゲートが閉じる。またメ
モリ111は前記基本サイクルの前半部で読み出しモー
ドとなる。
Here, when the observer recognizes that the image displayed on the television monitor 16 is good, he activates the first selection gate circuit 20 by an external address selection signal by manual operation. The first selection gate circuit 20 is
Open the gate between the external address generator (not shown) and the second selection gate circuit 9. 2D counter 1 at the same time
1, the external address selection signal is sent to the third selection gate circuit 11.
4 and the second input terminal 123 of the write control circuit 121. At this time, the read mode P' is entered in the first half of the basic cycle shown by 'r, +'r2 in FIG. 5. At this time, A gate between the output buffer 112 and an external display device (not shown) opens, and a gate between the output buffer 112 and increment 1 and 15 closes.The memory 111 is also in read mode during the first half of the basic cycle. Become.

同時に第1選択ゲート回路20へ前記外部アドレス発生
器から任意のアドレス信号を送る。
At the same time, an arbitrary address signal is sent to the first selection gate circuit 20 from the external address generator.

このコンラな操作によって2次元カウンタ11から、第
3選択ゲート回路114を通じて、2次元カウンタ11
の2次元メモリ111に記憶された画像信号をデジタル
信号のまま外部表示装置および外部記憶装置にVtノ出
すことができる。
Through this simple operation, the 2D counter 11 is transferred from the 2D counter 11 through the third selection gate circuit 114.
The image signal stored in the two-dimensional memory 111 can be output as a digital signal to an external display device and an external storage device.

このとき2次元メモリ111の内容は読み出しによっζ
変わることはない。
At this time, the contents of the two-dimensional memory 111 are read out
Nothing will change.

外部表示装置の例はプリンタであり、外部記憶装置の例
はマグネデックテープである。
An example of an external display device is a printer and an example of an external storage device is Magnedec tape.

この読み出しのアドレスは前述のテレビジョン表示のた
めの読み出しと同じ順序で良い。あるいは画像の特定な
部分のみでもよい。
The addresses for this readout may be in the same order as the readout for television display described above. Alternatively, only a specific part of the image may be used.

読み出しの速度は例えば、9.7M1lzのクロックパ
ルスの2周期を使用する。各読み出しごとに1つのカウ
ンタのみが読み出される。これらは前述した本実施例の
構成と動作から十分理解できる。
For example, two periods of a clock pulse of 9.7M1lz are used as the readout speed. Only one counter is read for each read. These can be fully understood from the configuration and operation of this embodiment described above.

本発明は、以上のように構成され、動作するものである
から、以下のような効果がある。
Since the present invention is configured and operates as described above, it has the following effects.

単一の電子を一定値に近い電子数に増倍するマイクロチ
ャンネルプレートを使用し、2次元半導体装置検出器と
検出パルスの波高に下限を設&Jることによって、電子
の発生位置を検出し、熱雑音による雑音成分を除去して
2次元画像を計測することができる。
By using a microchannel plate that multiplies a single electron to a number of electrons close to a certain value, and by setting a lower limit on the wave height of the detection pulse with a two-dimensional semiconductor device detector, the position where the electron is generated is detected. A two-dimensional image can be measured by removing noise components due to thermal noise.

さらに2次元カウンタによっζこれをデジタル的に計数
するので、大きなダイナミックレンジで観測できる。こ
の実施例では2次元カウンタの各アドレスを16ビツト
にすることによ・す、6X104のダイナミックレンジ
を得てぃ机9 さらにZ信号パルスの検出におい°ζ、波高に上限を設
けることによって誤った位置を示すことはなくなる。同
時に入射した2電子による出力(信号固有の雑音)を除
去し、一層正確な像の検出を可能にする。
Furthermore, since this is digitally counted using a two-dimensional counter, it can be observed over a wide dynamic range. In this embodiment, by setting each address of the two-dimensional counter to 16 bits, a dynamic range of 6 x 104 is obtained. It no longer indicates the location. It removes the output (signal-specific noise) caused by two electrons incident at the same time, enabling more accurate image detection.

2次元カウンタの出力をテレビジョン表示することによ
って形成されつつある像をリアルタイムで観察し、最適
な時期における画像情報の読み出しのタイミングを知る
ことができる。
By displaying the output of the two-dimensional counter on a television, the image being formed can be observed in real time, and the optimal timing for reading image information can be determined.

前記実施例におりる粒子線は電子であるが、前記実施例
で示したマイクロチャンネルプレート33は粒子線がプ
[目・ンや中性子のようなものであっても2次電子を放
出するから、これらのような粒子線による像であっても
よい。またマイクロチャンネルプレート33と、半導体
装置検出器34を第7図に示すように真空気密容器3に
設け、上記真空気密容器3の内壁に粒子によっ゛ζ電子
をhkIJlする面31を設けたものであってもよい。
Although the particle beam in the above embodiment is an electron, the microchannel plate 33 shown in the above embodiment emits secondary electrons even if the particle beam is a particle beam or a neutron. , or may be an image using a particle beam such as these. Further, a microchannel plate 33 and a semiconductor device detector 34 are provided in a vacuum-tight container 3 as shown in FIG. 7, and a surface 31 is provided on the inner wall of the vacuum-tight container 3 to hkIJl ``ζ electrons by particles. It may be.

32は集束電極、El、E2.E3.E4はバイアス電
源である。
32 is a focusing electrode, El, E2. E3. E4 is a bias power supply.

本発明は、質量分析装置におL)るイオンによる質量ス
ペクトル像の計測、その他適当なエネルギーを持つ素粒
子により像の4測にも利用できる。
The present invention can also be used to measure mass spectrum images using ions in a mass spectrometer, as well as to measure images using elementary particles with appropriate energy.

酸化鉛はほとんどの種類の粒子の入射に対して電子を放
出するので電子放出面として利用できる。
Lead oxide can be used as an electron-emitting surface because it emits electrons when most types of particles are incident on it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による粒子線に原因する画像計測装置の
実施例を示すブロック図、第2図はマイクロチャンネル
プレートと半導体装置検出器を取り出して示した概略図
、第3図は半導体装置検出器と位置演算回路を詳細に示
したブロック図、第4図は入射位置演算回路のZ出力の
分布を示すヒストグラム、第5図はクロックパルス発生
器からl/8カウンタへ送出されるパルスを示す波形図
、第6図は、2次元カウンタの詳細な構成を示すブロッ
ク冒1を5夕144015ゝ1 ■・・・試料     2・・・試料の電子像3・・・
真空気密容器 31・・・電子放出面  32・・集束電極33・・・
マイクロチャンネルプレ−1・34・・・半導体装置検
出器 4・・・入射位置演算回路 4鳳 42,43.44・・・パルス増倍器45.46
,47.48・・・積分器 49.51・・・減算器 50.52..55・・・加算器 53.54・・・除算器 5・・・パルス波高選別器 56・・・タイミング信号発生器 6・・・第1アドレス信号発生器 7・・・計数器 8・・・第2アドレス信号発生器 9・・・第1選択ゲート・回路 10・・・クロックパルス発生器 11・・・2次元カウンタ 111・・・2次元メモリ 112.116,128,129・・・へソファメモリ 114・・・選択ゲート回路 115・・・インクリメンタ 13・・・位取制御装置 14・・・最高位検出器 15・・・デジタルアナログ変換器 16・・・テレビジョンモニタ 17・・・同期信号発生器 18・・・1/8カウンタ 19・・・同期混合器 20・・・第1選択ゲート回路 21・・・ゲート回路 特許出願人   浜松テレビ株式会社 代理人 弁理士  井 ノ ロ  壽 壜′21・1 3] □8 51’4+q メr51て
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the image measurement device for particle beam-induced image measurement according to the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram showing a microchannel plate and a semiconductor device detector taken out, and Fig. 3 is a semiconductor device detection Figure 4 is a histogram showing the distribution of the Z output of the incident position calculation circuit, and Figure 5 shows the pulses sent from the clock pulse generator to the 1/8 counter. The waveform diagram in Fig. 6 shows the detailed structure of the two-dimensional counter.
Vacuum-tight container 31...electron emission surface 32...focusing electrode 33...
Micro channel play-1, 34... Semiconductor device detector 4... Incident position calculation circuit 4 42, 43.44... Pulse multiplier 45.46
, 47.48... Integrator 49.51... Subtractor 50.52. .. 55... Adder 53, 54... Divider 5... Pulse height selector 56... Timing signal generator 6... First address signal generator 7... Counter 8... Second address signal generator 9...First selection gate/circuit 10...Clock pulse generator 11...Two-dimensional counter 111...Two-dimensional memory 112, 116, 128, 129... Sofa Memory 114...Selection gate circuit 115...Incrementer 13...Scale control device 14...Highest level detector 15...Digital analog converter 16...Television monitor 17...Synchronization Signal generator 18...1/8 counter 19...Synchronous mixer 20...First selection gate circuit 21...Gate circuit Patent applicant: Hamamatsu Television Co., Ltd. Agent Patent attorney: Inoro Juji' 21・1 3] □8 51'4+q mer51te

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (11粒子線に原因して放出させられる電子の発生頻度
が時間分解可能な程度である粒子線に原因する画像言1
測装置であって、前記電子放出面と、前記電子放出面か
らの電子を単−電子毎に略一定の電子数に増倍するマイ
クロチャンネルプレートと、前記マイクロチャンネルプ
レートの出射面に対向して設けた二次元半導体装置検出
器と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極
からの出力信号を演算して電子が前記二次元半導体装置
検出器へ入射した位置信号を出力する入射位置演算回路
と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極か
らの出力信号を加算して前記二次元半導体装置検出器へ
の電子の入射量を出力する入射量演算回路と、前記入射
量演算回路の出力からその出力が単一電子レベルに対応
するか否かを判別して判別出力を発生ずるパルス波高選
別器と、前記パルス波高選別器により単一電子レベルに
対応すると判別されたとき、前記入射位置演算回路の出
力信号によって指定されたアドレスのカウンタに単位信
号を加算する2次元カウンタとから構成した粒子線に原
因する画像計測装置。 (2)前記波高選別器は低レベルの熱雑音出力を単一電
子に原因する出力から分離するための第1のしきい値を
持つ特許請求の範囲第1項記載の粒子線に原因する画像
計測装置。 (3)前記波高選別器は2以上の電子の同時的発生に原
因する信号固有の雑音を単一電子に原因する出力から分
離するための第2のしきい値をさらに備える特許請求の
範囲第2項記載の粒子線に原因する画像計測装置。 (4)前記粒子は電子顕微鏡の電子銃から放出される電
子であり、前記電子放出面は電子顕微鏡内に配置された
試料である特許請求の範囲第1項記載の粒子線に原因す
る画像it測波装置 (5)  粒子線に原因して放出させられる電子の発生
頻度が時間分解可能な程度である粒子線に原因する画像
計測装置であって、前記電子放出面と、前配電子放出面
からの電子を単−電子毎に略一定の電子数に増倍するマ
イクロチャンネルプレートと、前記マイクロチャンネル
プレートの出射面に対向して設けた二次元半導体装置検
出器と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電
極からの出力信号を演算して電子が前記二次元半導体装
置検出器へ入射した位置信号を出力する入射位置演算回
路と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極
からの出力信号を加算して前記二次元半導体装置検出器
への電子の入射量を出力する入射量演算回路と、前記入
射量演算回路の出力からその出力が単一電子レベルに対
応するか否かを判別して判別出力を発生ずるパルス波高
選別器と、前記パルス波高選別器により単一電子レベル
に対応すると判別されたとき、前記入射位置演算回路の
r出力信号によっ−ζ指定されたアドレスのカウンタに
単位信号を加算する2次元カウンタと、前記2次元カウ
ンタの内容を出力する出力装置とから構成した粒子線に
原因する画像計測装置。 (6)前記波高選別器は低レベルの熱雑音出力を単一電
子に原因する出力から分Plt1°るための第1のしき
い値を持つ特許請求の範囲第5項記載の粒子線に原因す
る画像計測装置。 (7)前記波高選別器は2以上の電子の同時的発生に原
因J°る信号固有の雑音を単一電子に原因する出力から
分1’l!目゛るための第2のしきい値をさらに備える
特許請求の範囲第6項記載の粒子線に原因する画像計測
装置。 (8)前記出力装置はテレビジョンモニタ装置であっ゛
ζδ1測中の前記2次元カウンタの内容をリアルタイム
に表示するように構成した特許請求の範囲第5項記載の
粒子線に原因する画像計測装置。 (9)前記出力装置は前記2次元カウンタの内容を数値
データとして出力するプリンタ装置をさらに備える特許
請求の範囲第8項記載の粒子線に原因する画像計測装置
。 α0)前記出力装置は前記2次元カウンタの内容を外部
に記憶するマグネデックテープ装置である特許請求の範
囲第8項記載の粒子線に原因する画像計測装置。
[Scope of claims]
The measuring device includes the electron emitting surface, a microchannel plate that multiplies electrons from the electron emitting surface to a substantially constant number of electrons for each single electron, and a microchannel plate facing the emission surface of the microchannel plate. an incident position calculation for calculating output signals from a two-dimensional semiconductor device detector provided and a position signal output electrode of the two-dimensional semiconductor device detector and outputting a position signal at which electrons are incident on the two-dimensional semiconductor device detector; an incident amount calculation circuit that adds output signals from position signal output electrodes of the two-dimensional semiconductor device detector and outputs the amount of electrons incident on the two-dimensional semiconductor device detector; and the incident amount calculation circuit. a pulse height selector that determines whether the output corresponds to a single electron level based on the output of the pulse height selector and generates a determined output; An image measuring device caused by a particle beam, which includes a two-dimensional counter that adds a unit signal to a counter at an address specified by an output signal of an incident position calculation circuit. (2) The wave height selector has a first threshold for separating low-level thermal noise output from output caused by single electrons, and images caused by particle beams according to claim 1. Measuring device. (3) The pulse height selector further comprises a second threshold for separating signal-specific noise caused by simultaneous generation of two or more electrons from output caused by a single electron. An image measuring device caused by the particle beam described in item 2. (4) An image caused by a particle beam according to claim 1, wherein the particles are electrons emitted from an electron gun of an electron microscope, and the electron emission surface is a sample placed within the electron microscope. Wave measurement device (5) An image measurement device caused by a particle beam in which the frequency of occurrence of electrons emitted due to the particle beam is time-resolvable, which includes the electron emission surface and the front electron emission surface. a microchannel plate that multiplies electrons from the . an incident position calculation circuit that calculates an output signal from a position signal output electrode of the detector and outputs a position signal that electrons are incident on the two-dimensional semiconductor device detector; and a position signal output electrode of the two-dimensional semiconductor device detector. an incident amount calculation circuit that adds the output signals of and outputs the amount of electrons incident on the two-dimensional semiconductor device detector; and whether or not the output of the input amount calculation circuit corresponds to a single electron level. a pulse height selector that discriminates and generates a discrimination output; and when the pulse height selector determines that the pulse height selector corresponds to a single electron level, the address specified by -ζ is determined by the r output signal of the incident position calculation circuit. An image measuring device caused by a particle beam, comprising a two-dimensional counter that adds a unit signal to a counter, and an output device that outputs the contents of the two-dimensional counter. (6) The wave height selector has a first threshold value for separating the low-level thermal noise output by Plt1° from the output caused by a single electron. Image measurement device. (7) The pulse height selector eliminates the signal-specific noise caused by the simultaneous generation of two or more electrons by 1'l! from the output caused by a single electron! 7. The image measuring device caused by a particle beam according to claim 6, further comprising a second threshold for measuring the value. (8) The image measuring device caused by a particle beam according to claim 5, wherein the output device is a television monitor device, and is configured to display the contents of the two-dimensional counter during ζδ1 measurement in real time. . (9) The image measuring device caused by particle beams according to claim 8, wherein the output device further includes a printer device that outputs the contents of the two-dimensional counter as numerical data. α0) The image measuring device caused by a particle beam according to claim 8, wherein the output device is a Magnedec tape device that externally stores the contents of the two-dimensional counter.
JP17715882A 1982-06-29 1982-10-08 Measuring device for picture due to particle beam Granted JPS5965783A (en)

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US06/506,401 US4602282A (en) 1982-06-29 1983-06-21 Measuring devices for two-dimensional photon-caused or corpuscular-ray-caused image signals
GB08317614A GB2126043B (en) 1982-06-29 1983-06-29 Photon or particle imaging device using a micro-channel-plate electron multiplier

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05205692A (en) * 1992-01-23 1993-08-13 Hamamatsu Photonics Kk Optical image position measuring device
US5258625A (en) * 1991-10-15 1993-11-02 Hitachi, Ltd. Interband single-electron tunnel transistor and integrated circuit
JP2015018720A (en) * 2013-07-12 2015-01-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ Charged particle beam device

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JPS57148759U (en) * 1981-03-16 1982-09-18

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