JPS61237355A - 電子顕微鏡像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は電子顕微鏡像を記録する装置に関するものであ
り、特に詳細には電子顕微鏡像を高感度で記録し、また
各種画像処理可能に電気信号で再生できるようにした電
子顕微鏡像記録装置に関するものである。

（発明の技術的背景および先行技術） 従来より、試料を透過させた電子線を電界あるいは磁界
によって屈折させて、試料の拡大像を得る電子顕微鏡が
公知となっている。周知のようにこの電子顕微鏡におい
ては、試料を透過した電子線により対物レンズの後焦平
面に試料の回折パターンが形成され、その回折線が再び
干渉して試料の拡大像が形成されるようになっている。

したがって投影レンズにより上記拡大像を投影すれば試
料の拡大像（散乱像）が観察され、また上記後焦平面を
投影すれば拡大された試料の回折パターンが観察される
。なお対物レンズと投影レンズとの間に中間レンズを配
置しておけば、この中間レンズの焦点距離調節により、
上述の拡大像（散乱像）あるいは回折パターンが随意に
得られる。

上述のようにして形成される拡大像あるいは回折パター
ン（以下、一括して透過電子線像と称する）を観察する
ため従来は一般に、投影レンズの結像面に写真フィルム
を配して透過電子線像を露光させたり、あるいはイメー
ジインテンシファイアを配して透過電子線像を増幅投影
するようにしていた。しかし写真フィルムは電子線に対
して感度が低い上現像処理が面倒であるという欠点を有
し、一方イメージインテンシファイアを用いる場合、画
像の鮮鋭度が低い上、画像に歪みが生じやすいという問
題がある。

また上記のような透過電子線像に対しては、像を見易く
する等の目的で階調処理、周波数強調処理、濃度処理、
減算処理、加算処理等の画像処理や、フーリエ解析法に
よる３次元像の再構成、画像の２値化および粒子径測定
等のための画像解析、さらには回折パターンの処理（結
晶情報の解析、格子定数、転移、格子欠陥の解明等）等
の処理が施されることが多いが、このような場合従来は
、写真フィルムを現像して得た顕微鏡像をミクロフォト
メータで読み取って電気信号に変換し、この電気信号を
例えばＡ／Ｄ変換してからコンピュータにより処理する
という煩雑な作業を行なっていた。

（発明の目的） 本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、電子顕微鏡像を高感度、高画質で記録再生することを
可能にし、しかも像再生に際し、顕微鏡像を担持する電
気信号が直接得られるように電子顕微鏡像を記録できる
電子顕微鏡像記録装置を提供することを目的とするもの
である。

（発明の構成） 本発明の電子顕微鏡像記録装置は、 電子線により露光される写真フィルムを収納するフィル
ム供給部と、 上記露光がなされた写真フィルムを収納するフィルム受
納部と、 電子線エネルギーを蓄積する２次元センサを収納するセ
ンサ供給部と、 上記蓄積がなされた２次元センサを収納するセンサ受納
部と、 電子顕微鏡の結像面に上記写真フィルムまたは２次元セ
ンサを保持して、試料を透過した電子線を該フィルムま
たはセンサに照射させる記録部と、上記フィルム供給部
に収納された写真フィルムを上記記録部へ供給するフィ
ルム供給手段と、上記記録部において写真フィルムに電
子線の照射がなされた模、この写真フィルムを記録部か
ら取り出し、上記フィルム受納部へ送り出すフィルム送
出し手段と、 上記センサ供給部に収納された２次元センサを上記記録
部へ供給するセンサ供給手段と、上記記録部において２
次元センサに電子線の照射がなされた後、この２次元セ
ンサを記録部から取り出し、センサ受納部へ送り出すセ
ンサ送出し手段とから構成されたものである。

上記の２次元センサとは、電子線露出を受けたときその
エネルギーの少なくとも一部を一時的に蓄積し、後に外
部から刺激を与えると蓄積しているエネルギーの少なく
とも一部を光、電気等の検出可能な形態で放出する能力
を持つ材料からなるものである。

上記２次元センサとして具体的には、例えば特開昭５５
−１２４２９号、同５５−ｉ　１６３４０号、同５５−
１６３４７２号、同５６−１１３９５号、同５６−１０
４６４５号公報等に示される蓄積性螢光体シートが特に
好適に用いられうる。

すなわち、ある種の螢光体に電子線等の放射線を照射す
るとこの放射線のエネルギーの一部がその螢光体中に蓄
積され、その後その螢光体に可視光等の励起光を照射す
ると、蓄積されたエネルギーに応じて螢光体が螢光＜ａ
尽発光）を示す。このような性質を示す螢光体を蓄積性
螢光体と言い、蓄積性螢光体シートとは、上記蓄積性螢
光体からなるシート状の記録体のことであり、一般に支
持体とこの支持体上に積層された蓄積性螢光体層とから
なる。蓄積性螢光体層は蓄積性螢光体を適当な結合剤中
に分散させて形成したものであるが、この蓄積性螢光体
層が自己支持性である場合、それ自体で蓄積性螢光体シ
ートとなりうる。なお、この蓄積性螢光体シートを形成
するための輝尽性螢光体の例は、特願昭５９−２１４６
８０号明細書に詳しく記載されている。

また、上述の２次元センサとして、例えば特公昭５５−
４７７１９号、同５５−４７７２０号公報等に記載され
ている熱螢光体シートを用いることもできる。この熱螢
光体シートは主として熱の作用によって蓄積している放
射線エネルギーを熱螢光として放出する螢光体（熱螢光
体）からなるシート状の記録体である。

（作　　用） 電子顕微鏡の結像面に上記蓄積性螢光体シート、熱螢光
体シート等の２次元センサを配置して、該センサに透過
電子線による電子顕微鏡像を蓄積記録したならば、この
センサを可視光等の励起光で走査するか掃引加熱して螢
光を生ぜしめ、この螢光を光電的に読み取れば、透過電
子線像に対応する電気信号が得られる。こうして得られ
た電気的画像信号を用いれば、ＣＲＴ等のディスプレイ
に電子顕微鏡像を表示させることもできるし、あるいは
ハードコピーとして永久記録することもできるし、さら
には上記画像信号を−Ｈ磁気テープ、磁気ディスク等の
記憶媒体に記憶させておくこともできる。そして上記電
気的画像信号を用いれば、電子顕微鏡像に階調処理、周
波数強調処理等の画像処理を施すことも極めて容易にな
り、また前述したような屈折パターンの処理や、３次元
像の再構成、画像の２値化等の画像解析も、上記電気信
号をコンピュータに入力することにより、従来に比べ極
めて簡単かつ迅速に行なえるようになる。

そして本発明装置においては、写真フィルムを収納する
フィルム供給部とフィルム受納部、およびフィルム供給
手段とフィルム送出し手段とを用いて、従来から行なわ
れているように写真フィルムに電子顕微鏡像を露光、記
録することもできる。

既に述べたように写真フィルムは、感度等の点で問題が
有るが、その反面、上記２次元センサに比べれば、電子
顕微Ｍ像をより高い分解能で記録可能である。したがっ
て特に分解能の良い電子顕微鏡像の再生が望まれる場合
には、この写真フィルムに電子顕微鏡像を記録すればよ
い。

（実施態様） 以下、図面を参照して本発明の実施態様を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施態様による電子顕微鏡像記録
装置の大略を示すものである。電子顕微鏡１の鏡体部１
ａは、一様の速度の電子線２を射出する電子銃３と、電
子線２を試料面に絞り込む磁気レンズ、静電レンズ等か
らなる少なくとも１コの集束レンズ４と、試料台５と、
上記集束レンズ４と同様の対物レンズ６と、投影レンズ
７とを有してなる。試料台５上に載置された試料８を透
過した電子線２は上記対物レンズ６により屈折され、該
試料８の拡大散乱像８ａを形成する。この拡大散乱（ｆ
ｌ１８ａは投影レンズ７により、結像面９に結像投影さ
れる（図中の８ｂ）。

上記電子顕微鏡の鏡体部１ａの下方には、本発明による
電子顕微鏡像記録装置１０が配置されている。この電子
顕微鏡像記録装置１０は、図中左方に、２次元センサと
しての蓄積性螢光体シート１１を多数枚収めた供給用マ
ガジン１２が収納されるセンサ供給部１３と、このセン
サ供給部１３の下方に配され、上記供給用マガジン１２
と同様の受納用マガジン１５を収納するセンサ受納部１
６とを有し、さらに前記結像面９を含むように形成され
た記録部１４と、この記録部１４と上記センサ供給部１
３との間に配された消去光１１ｉ１７とを有している。

センサ供給部１３に装着された供給用マガジン１２内の
蓄積性螢光体シート１１は、−例として該シート１１の
端部を把持するシート供給アーム２０により、該マガジ
ン１２から１枚ずつ取り出され、２枚のガイド板２１間
に送られ、シート供給ローラ２２および給排ローラ２３
．２８ａ　、　２８ｂによって、記録部１４に送られる
ようになっている。また、上述のようにして記録部１４
に送られた蓄積性螢光体シート１１は、給排ローラ２８
ａ　、　２８ｂを上記の場合とは反対方向に回転させ、
そしてガイド板２４を第１図の破線表示位置に動かすこ
とにより、給排ローラ２３およびシート送出しローラ２
５を介して２枚のガイド板２６の間に送られ、前記シー
ト供給アーム２０と同様のシート送出しアーム２７によ
り、センサ受納部１６の受納用マガジン１５内に落とし
込まれるようになっている。

また電子顕微鏡像記録装置１０は図中右方に、従来から
電子顕微鏡像記録のために使用されてきた写真フィルム
５１を多数枚収めた供給用マガジン５２が収納されるフ
ィルム供給部５３と、このフィルム供給部５３の下方に
配され、上記供給用マガジン５２と同様の受納用マガジ
ン５５を収納するフィルム受納部５６とを有している。

上記フィルム供給部５３に装着された供給用マガジン５
２内の写真フィルム５１は、−例として前記シート供給
アーム２０と同様のフィルム供給アーム６０により、該
マガジン５２から１枚ずつ取り出され、２枚のガイド板
６１間に送られ、フィルム供給ローラ６２および給排ロ
ーラ６３．２８ｂ、２８ａによって、前記記録部１４に
送られるようになっている。また、上述のようにして記
録部１４に送られた写真フィルム５１は、給排ローラ２
８ａ、２８ｂを上記の場合とは反対方向に回転させ、そ
してガイド板６４を第１図の破線表示位置に動かすこと
により、給排ローラ６３およびフィルム送出しローラ６
５を介して２枚のガイド板６６の間に送られ、前記シー
ト送出しアーム２７と同様のフィルム送出しアーム６７
により、フィルム受納部５６の受納用マガジン５５内に
落とし込まれるようになっている。

そして鏡体部１ａと記録部１４との間には、それぞれ図
中矢印六方向に回動可能なシャッター３０と、螢光スク
リーン３１とが設けられ、これらシャッター３０とスク
リーン３１は各々、図示しないレバーによって回動操作
されるようになっている。また上記スクリーン３１の上
方において、鏡体部１ａの周壁には例えば鉛ガラスから
なる観察窓３２が設けられている。

さ 上記鏡体部１ａの内部と、電子顕微鏡像記録装置１０の
内部は、電子顕微鏡の稼働中、公知の排気装置によって
真空状態に維持されるが、鏡体部１ａと電子顕微鏡像記
録装置１０との間には公知の遮断部材（図示せず）が設
けられ、該遮断部材によって鏡体部１ａ内部と電子顕微
鏡像記録装置１０の内部とを互いに遮断することにより
、供給用マガジン１２あるいは５２の装着、および受納
用マガジン１５あるいは５５の取出しの際に、電子顕微
鏡像記録装置１０内の真空を破壊しても、鏡体部１ａ内
は真空状態に維持できるようになっている。

蓄積性螢光体シート１１に電子顕微鏡像の記録を行なう
際、センサ供給部１３内には蓄積性螢光体シート１１を
多数枚収めた供給用マガジン１２が収納され、またセン
サ受納部１６内には空の受納用マガジン１５が収納され
る。そして前記シャッター３０と螢光スクリーン３１は
、電子線２を遮る位置（図中水平位置）に設定される。

続いて前述したシート供給アーム２０、シート供給ロー
ラ２２および給排ローラ２３．２８ａ、２８ｂにより、
供給用マガジン１２内の最下位の蓄積性螢光体シート１
１が記録部１４に送られる。こうして蓄積性螢光体シー
ト１１が送られるとき、前記消去光源１７が点灯され、
該シート１１は残存放射線エネルギーの消去を受ける。

給排ローラ２８ａ　、２８ｂは、蓄積性螢光体シート１
１が前記結像面９に位置すると停止され、この位置に蓄
積性螢光体シート１１を保持する。

前記電子線２は螢光スクリーン３１に当たって螢光を発
生させるので、該電子線２が担持する拡大散乱像８ａが
、観察窓３２を通して観察される。このように螢光スク
リーン３１を観察して拡大散乱像８ａのピント、倍率お
よび視野範囲が決定された後、シャッター３０と螢光ス
クリーン３１は、前述のレバーを操作することにより、
電子線２を遮らない位置まで跳ね上げられる。こうする
と電子線２は、記録部１４にセットされている蓄積性螢
光体シート１１に到達し、拡大散乱像８ｂを担持する電
子線エネルギーが該シート１１に蓄積記録される。

上記のようにシャッター３０を開いて電子線露光を行な
った後、シャッター３０が閉じられる。そして拡大散乱
像８ｂを蓄積記録した蓄積性螢光体シート１１は、給排
ローラ２３．２８ａ、２８ｂ、シート送出しローラ２５
およびシート送出しアーム２７により、受納用マガジン
１５内に収納される。

上記の操作が繰り返されると、受納用マガジン１５内に
は、電子顕微鏡像記録済みの蓄積性螢光体シート１１が
まとめて収納される。そこで一連の電子顕微鏡像記録が
終了したならば、この受納用マガジン１５をセンサ受納
部１６から取り出し、蓄積性螢光体シート１１を電子顕
微鏡像読取りにかける。

第２図はこの電子顕微Ｍ像読取りを行なう画像読取装置
の一例を示すものである。この装置において蓄積性螢光
体シート１１は、例えばエンドレスベルトからなるシー
ト搬送手段７０上に載置される。

そしてＨｅ−Ｎｅレーザ管等の励起光源７１から射出さ
れる励起光ビーム７２を、ガルバノメータミラー等の光
偏向器７３によって偏向し、蓄積性螢光体シート１１を
該ビーム７２により矢印Ｘ方向に走査する（主走査）。

それとともに上記シート搬送手段１０により、蓄積性螢
光体シート１１を上記主走査方向と略直角な矢印Ｙ方向
に移動させる（副走査）。

それにより蓄積性螢光体シート１１は、その全面に亘っ
て励起光ビーム７２の照射を受ける。この励起光照射に
より蓄積性螢光体シート１１は、蓄積記録した電子線エ
ネルギーに応じたレベルの輝尽発光光７４を放出する。

この輝尽発光光７４は集光体７５の入射端面７５ａから
該集光体７５内に入射し、この集光体７５内を全反射を
繰り返して進んで射出端面７５ｂから射出し、この射出
端面７５ｂに接続されたフォトマル等の光検出器７６に
受光され、上記輝尽発光光７４の光量が光電的に読み取
られる。光検出器７６から出力される電気信号は前記電
子線エネルギーのレベルを示すものとなり、この電気信
号は画像処理回路７７に送られて必要な画像処理が施さ
れた上、画像再生装置７８に入力される。この画像再生
装置７８は、ＣＲＴなどのディスプレイでもよいし、ま
た感光フィルムに光走査記録を行なう記録装置であって
もよい。このように前記輝尽発光光量に対応した電気信
号を用いて画像を出力することにより、上記輝尽発光光
１４が担持する前記拡大散乱＠８ｂが再生される。

一方、写真フィルム５１に電子顕微鏡像の記録を行なう
際、フィルム供給部５３内には写真フィルム５１を多数
枚収めた供給用マガジン５２が収納され、またフィルム
受納部５６内には空の受納用マガジン５５が収納される
。そして先に説明した蓄積性螢光体シート１１への記録
の場合と同様にして写真フィルム５１を記録部１４に送
り、給排ローラ２８ａ、２８ｂを停止させて該フィルム
５１を結像面９に保持する。

この写真フィルム５１への電子線露光も、上記蓄積性螢
光体シート１１への記録の場合と同様になされ、露光さ
れた写真フィルム５１は、給排ａ−ラ２８ａ１２８ｂ、
６３、フィルム送出しローラ６５およびフィルム送出し
アーム６７により、受納用マガジン５５内に収納される
。

一連の電子類ｙ！Ｉ鏡像記録が終了したならば、上記受
納用マガジン５５はフィルム受納部５６から取り出され
、フィルム５１の現像を始めとする公知の写真法による
処理がなされ、拡大散乱１８ｂのハードコピー（写真像
）が得られる。

上記において蓄積性螢光体シート１１の画像読取りは、
真空系内において行なってもよい。例えば記録部１４と
センサ受納部１５の間において、励起光で蓄積性螢光体
シートを走査し、輝尽発光光を受光するようにすればよ
い。より詳細には特願昭５９−１５０１７５号の記載を
参照することができる。

以上透過電子線による試料８の拡大散乱像８ｂを記録す
る実施態様について説明したが、本発明装置は、前述し
た試料の回折パターンを記録することもできる。第３図
は試料８の回折パターン８Ｃを記録する様子を示すもの
である。本実施態様に−おいて電子顕微１ｉ１００は、
対物レンズ６と投影レンズ７との間に中間レンズ１０２
を備えたものが使用され、対物レンズ７の後熱平面に形
成された試料８の回折パターン８Ｃは、上記後熱平面に
焦点を合わせた中間レンズ１０２および投影レンズ７に
より、結像面９に拡大投影される。この場合にも上記結
像面９に２次元センサとしての蓄積性螢光体シート１１
あるいは写真フィルム５１を配置すれば、該シート１１
あるいはフィルム５１に、透過電子１１２による上記回
折パターン８Ｃの拡大像が蓄積記録あるいは露光される
。蓄積性螢光体シート１１に蓄積記録された回折パター
ン８Ｃは、前記第２図で説明したのと全く同様にして読
取り可能であり、その読取り像はＣＲＴに表示したり、
あるいはハードコピーとして再生したりすることができ
る。また写真フィルム５１に露光された回折パターン８
Ｃも、前述した写真法による処理により顕像化される。

なお、以上述べた蓄積性螢光体シートに代えて熱螢光体
シートを用いる場合、このシートから蓄積エネルギーを
加熱によって放出させるには、例えばＣＯ２レーザなど
の熱線を放出する加熱源を用い、この熱線で熱螢光体シ
ートを走査すればよく、そのためには例えば特公昭５５
−４７７２０号公報等の記述を参考にすればよい。

（発明の効果） ゛以上詳細に説明した通り本発明の電子顕微鏡像装置は
、蓄積性螢光体シート等の高感度の２次元センサに電子
顕微鏡像を蓄積記録できるものであるから、電子顕微鏡
像を高感度で記録することが可能になり、したがって電
子顕微鏡の電子線露光量を低減でき、試料の損傷を少な
くすることができる。

また上記のような２次元センサに電子顕微鏡像を記録す
るようにしたから、画像読取りに際して電子顕微鏡像が
直接電気信号として読み取られ、したがって電子顕微鏡
像に階調処理、周波数強調処理等の画像処理を施すこと
も極めて容易になり、また前述したような回折パターン
の処理や、３次元像の再構成、画像の２値化等の画像解
析も、上記電気信号をコンピュータに入力することによ
り、従来に比べ極めて簡単かつ迅速に行なえるようにな
る。

さらに、電子顕微鏡像を蓄積記録する２次元センサは、
光照射、加熱等の処理を施すことにより再使用可能であ
るから、本発明によれば従来の銀塩写真システムを採用
する場合等に比べ、より経済的に電子顕微鏡像を記録で
きる。

また本発明装置は、上記の請うに２次元センサに電子顕
微鏡像を記録する他、写真フィルムに電子顕微鏡像を記
録することもできるから、特に高分解能の電子顕微鏡像
を得たい場合等には適宜、写真フィルムに電子顕微鏡像
を記録することが可能であり、目的に応じて広範な用途
に利用されうるちのとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様装置を示す概略図、第２図
は本発明装置により電子顕微鏡像記録がなされた蓄積性
螢光体シートから、画像読取りを行なう装置の一例を示
す概略図、 第３図は本発明装置に組み合わされる電子顕微鏡の他の
例を示す概略図である。 １．１００・・・電子顕微１２・・・電子線９・・・電
子顕微鏡の結像面 １０・・・電子顕微鏡像記録装置 １１・・・蓄積性螢光体シート １２．５２・・・供給用マガジン　１３・・・センサ供
給部１４・・・記録部 １５．５５・・・受納用マガジン　１６・・・センサ受
納部２０・・・シート供給アーム　　２２・・・シート
供給ローラ２３．２８ａ、２８ｂ、６３　・・・給排口
―う２５・・・シート送出しローラ ２７・・・シート送出しアーム ５１・・・写真フィルム　　　５３・・・フィルム供給
部５６・・・フィルム受納部　　６０・・・フィルム供
給アーム６２・・・フィルム供給ローラ ６５・・・フィルム送出しローラ ６７・・・フィルム送出しアーム 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子線により露光される写真フィルムを収納する
   フィルム供給部、 前記露光がなされた写真フィルムを収納するフィルム受
   納部、 電子線エネルギーを蓄積する２次元センサを収納するセ
   ンサ供給部、 前記蓄積がなされた２次元センサを収納するセンサ受納
   部、 電子顕微鏡の結像面に前記写真フィルムまたは２次元セ
   ンサを保持して、試料を透過した電子線を該フィルムま
   たはセンサに照射させる記録部、前記フィルム供給部に
   収納された前記写真フィルムを前記記録部へ供給するフ
   ィルム供給手段、前記記録部において前記写真フィルム
   に電子線の照射がなされた後、この写真フィルムを該記
   録部から取り出し、前記フィルム受納部へ送り出すフィ
   ルム送出し手段、 前記センサ供給部に収納された前記２次元センサを前記
   記録部へ供給するセンサ供給手段、および、前記記録部
   において前記２次元センサに電子線の照射がなされた後
   、この２次元センサを該記録部から取り出し、前記セン
   サ受納部へ送り出すセンサ送出し手段からなる電子顕微
   鏡像記録装置。
2. （２）前記２次元センサとして蓄積性螢光体シートを用
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子
   顕微鏡像記録装置。