JPS61243648A - 透過形電子顕微鏡の分析点制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 、本嶺明は透過形電子顕微鏡の分析点制御装置の改良に
関する。

〔発明の背景〕

最近、透過形電子顕微鏡を用いて試料の微小部の分析（
たとえば元素分析）を特徴とする請求が強くなった。こ
の分析法の原理は、電子線照射により励起された原子か
ら出る特性Ｘ線などを検出することであり、したがって
、微小部の分析を行なうには試料にあてる電子線を細く
絞る必要がある。

ところが、周知のように透過形電子顕微鏡は試料の広い
範囲（視野）にわたって照射した電子線を、試料の後に
設けた拡大レナズ系で拡大して螢光板に結像する装置で
あり、このままでは微小部の分析はできない。

そこで、微小部を分析するためには、試料の上にあるコ
ンデンサレンズを強く動作させ、電子線を細く絞ってビ
ーム・スポットの状態にして試料にあやで、その部分を
分析する。

当然のことながら、この時、結像面の螢光板にはビーム
スポットの形が、丁度、夜空の月のように見えるだけで
、試料の像は観察できない。したがって、試料のどの部
分に、実際にビームスポットがあたっているかは明確で
ない。

ところで従来の技術では、試料の所定の位置（分析した
い場所）にビームスポットを合わせるためには、たとえ
ば、このビームスボッ１〜を走査形電顕の原理により、
試料上で２次元的に走査して、透過電子線の強度等の信
号による試料の走査像を＊察し、試料上の所定の位置に
ビームスポットを止めるようにしていた（詳しくは、水
呑；　「応用物理」、第５０巻第１−２号（１９８１年
）　ｐ１２８３参照）。

あるいは、螢光板」二の特定位置に目印を設け、まず、
この目印上にビームスポット像の中心を合せ、しかる後
、透過電顕を試料像を見るモードに変更して試料」二の
分析目標位置を上記の目印に合せ、さらに、その後、透
過電顕をビームスポットのモードに変更して分析を行な
うという極めて繁雑な操作を行なっていた。

ブー ただし、これらのいかず感の方法においても、分析期間
中、すなわちビームスボッ１〜を試料上に止め、分析を
行なっている期間中は、試料の像は見えず、た１えば、
その間ビームスポットが最初に設定した位置に本当に留
まっているのか否かさえ確認できない問題点があった。

〔発明の目的〕

したがって、本発明の目的は透過形電子−徹鏡において
試料の微小部を分析する際に、試料の像を観察しながら
ビームスポットの位置を設定し、かつ試料像をａ察しな
がら微小部の分析も行なえる透過形電子顕微鏡の分析点
制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するために、本発明の分析点制御装置
では、テレビカメラにより螢光板の試料像を撮影し、そ
れを画像メモリに貯え、さらにその像にビームスポット
の位置を示す画像を重ねてＣＲＴに表示するように構成
したことを特徴としている。

かかる本発明の特徴的な構成によって試料像を観察しな
がら容易に分析点を決定でき、かつ、分析中も試料像が
見えているので正確な微小部分析が可能となる。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明による透過形電子顕微鏡の分析点制御装
置の１実施例の基本構成を示したものである。

第１図において、電子顕微鏡きよう体２８内に収容され
ている電子銃１から出た電子線２はコンデンサレンズ３
，３′により図の実線のように試料４の広い領域を照射
したり（以下、試料像観察モードと呼ぶ）、あるいは点
線のように試料４の１点を照射したり（以下、スポット
モードと呼ぶ）する。試料像観察モードからスポットモ
ードへの変更、あるいはその逆は、コンデンサレンズ３
．′３′の励磁電流をコンデンサレンズ電源２３により
変更することによりなされる。

試料４を透過した電子線２は拡大レンズ電源２４で駆動
される拡大レンズ５によりガラスの上に螢・光体を塗付
した螢光板６の上に結像する。

この像ｉよ、試料像観察モードでは試料４の広い領域の
形状を示す像であり、スポットモードではビームスポッ
トの形を示す点状の像である。

これらの像はテレビカメラ７で撮像されて後ビデオ信号
増幅器２９で増幅され、画像制御装置３０を経由してＣ
ＲＴ　８に表示される。

試料４−１−でのビームスポットの位置は電子線偏向電
源１６で駆動される電子線偏向器９により制御される。

信号制御装置１０はコンデンサレンズ電源２３、電子線
偏向電源１６、拡大レンズ電源２４、ビデオ信号増幅器
２９および画像制御装置３０を制御している。

本実施例では、まず、試料４上の分析位置を決。

ぬるため信号制御装置１０によりコンデンサレンズ電源
２３を制御してコンデンサレンズ３，３′の電流を所定
値に設定して電顕を像観察モードにし、かつ、画像制御
装置３０に指令してマルチプレクサ１】を図のＡ側に接
続し、テレビカメラ７からビデオ信号増幅器２９を経て
とり込んだ画像信号をアナログ−デジタル変換器３１を
介して画像メモリ１２に貯える。これは通常、約３０ｍ
５ｅｃで行なわれる。画像メモリ１２に貯えられた試料
４の像はデジタル−アナログ変換器３２、加算器１５を
経由して、常に、ＣＲＴ８に表示されている。

次に、信号制御装置１０によりマルチプレクサ１１をＢ
側に接続し、同時にコンデンサレンズ３゜３′の電流を
変えてスポットモーみる。画像メモリ１２の内容は変化
しないため、信号線５１１３には試料像のビデオ信号が
発生し、信号線５２１４にはビームスポット像のビデオ
信号が発生している。

これらの信号は、加算器１５により加算され、ＣＲＴＢ
上に表示される。この時の像は、丁度、図に示している
ように試料４の形状２６にビームスポットの形状２５が
重なった像となる。

次に、信号制御装置１０により、電子線偏向電源１６を
制御すると、偏向器９が駆動されるのでビームスポット
は試料４上を動き、同時に、ＣＲＴＢ上のスポット像２
５も動く。もちろん、ＣＲＴＢ上のスポット像２５の背
景である試料像２６は動かない。

試料像２６の任意の位置（分析したい場所）にスポット
像２５を止め、Ｘ線分析器１７を動作させると、ビーム
スポットで定義された微小部分の元素分析が開始される
。

分析期間中、ＣＲＴ８には試料４の形状２６とスポット
の形状２５とが重なった像が絶えず観え、たとえば何か
の不都合により、試料４上でのビームスポットの位置が
変っても即座にわかる。また、本装置の利用者は分析期
間中、ビームスポットが試料４の所望の位置に確かにあ
たっていたことを確認できる。

Ｌ記実施例では分析位置を選ぶためビームスポットを移
動させる場合について述べたが、ビームスポットの位置
は固定して、試料４を試料移動装置１８により動かして
もよい。

この時は、まず、電顕をスポットモードにしてビームス
ポットの像を画像メモリ１２にとり込み、次にマルチプ
レクサ１１をＢ側に接続して試料移動装置１８を動かす
とよい。ＣＲＴ８には、上記実施例とは逆に、スポット
の像２５は一定位置に固定され、背景の試料４の像２６
が移動する。スポット像２５が試料像２６の所望の位置
に合った時、試料４の移動を止め分析を行なう。

なお、ビデオ信号増幅器２９は信号制御装置１０の指令
により、試料像観察モードとスポットモードとで信号増
幅率を違える増幅器で、その各増幅率は良質の画像を与
えるようにあらかじめ信号制御装置１０内のメモリにプ
リセットされている。

管 また、この制御はテレビカメラ７の撮像筒に印加する高
電圧を変化させるようにしてもよいことは言うまでもな
い。

第２図は本発明の他の実施例の基本構成を示したもので
あり、電子線光路図に関してはスポットモードの場合を
示している。

まず、電顕を試料像観察モードに設定する。テレビカメ
ラ７よりとり込まれた試料像は画像メモリ１２を通して
ＣＲＴ８に表示される。次に、電顕をスポットモードに
する。さらに、カーソル発生器３１より発生したカーソ
ル画像を画像メモリ１−２からの試料像に重ねてＣＲＴ
８に表示する。

ＣＲ’］’　８　」二のカーソル位置はカーソル位置制
御器１９によってＣＲＴ８．４−を任意の場所に移動す
る。

カーソルとしては、たとえば、同図のＣＲＴ８の画面に
示されているような十字状２７を使い、カーソル位置制
御器１９にはジョイスティック形ｒｉ（変抵抗器を使っ
ている。カーソル２７の位置を信号制御装置１０を中継
して電子線偏向電源１６にフィードバックする。すなわ
ち、ＣＲＴ８−ヒのカーソル位置が、丁度、試料４面で
のビームスポットの位置に対応するように信号制御装置
１０が電子線偏向器９への電流量を決める。

試料像２６とカーソルの像２７とが表示されたＣ　ＲＴ
　８を［６しつつ、カーソル２７を動かし、分析したい
場所にカーソル２７を合せて分析を行なう。

この場合、分析中にビームスポットが移動してもそれが
認識できない欠点はあるが、最初に分析点を探すとき、
従来技術のように、走査形電顕の方式で試料像２６を観
察する必要がない。走査形電顕像はり）つくりしたラス
ターで時系列的に像が形成されるものであり、瞬時に像
の見える透過形電顕像に比べて見にくいものである。

また、本実施例ではカーソル２７の動きをビームスポッ
トの動きに連動させる場合について述べたが、カーソル
２７の位置、およびその動きを信号制御装置１０を通し
て試料移動装置電源２０にフィードバックし、試料移動
装置１８を駆動して試料４を動かしても同様の効果が得
られることは言うまでもない。この時、ビームスボッ１
−の位置は試料４面」二で固定され、カーソル２７が移
動した分だけ試料４が移動する。

さらに、この実施例において、ビームスポット位置とそ
れに対応したカーソル位置とは固定し、試料４を移動さ
せながらＣＲＴ　８−１＝を観察してカーソル位置に試
料４の分析点を合わせても目的が達成できる。

なお、本実施例の第２図に示したディジタル信号加算器
２１および定数掛算器２２は複数フレームのテレビ信号
を平均化してＳ／Ｈのよい像をＣＲＴ８に表示するため
のものであり、結像面（螢光板）６での電子線量が低く
てＳ／Ｎの低い電顕像の場合に威力を発揮する。

また、分析期間中、定期的に電顕をスポットモードから
試料像観察モードに短時間だけ変更し、画像メモリ１２
の内容を更新後、再び分析を行なうようにすれば、たと
えば、試料４のドリフトが生じている様子や、ビームス
ポットにより試料４にコンタミネーションが生じてゆく
様子が観察できる。もちろん、試料像Ｉｉｌ！察モード
に変更している微小期間中は信号制御袋［１，０からＸ
線分析器１７に信号を送り、その間分析信号の収集を中
断する。

さらに、本発明では透過形電顕の場合についてのみ述べ
たが、走査形電顕に関しても本発明は応用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば試料の像を観察し
ながら容易に分析点髪決定でき、かつ、分析中も試料像
が見えているので正確な微小部分析ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による透過形電子顕微鏡の分析点制御装
置の１実施例の基本構成図、第２図は本発明の他の実施
例を示す基本構成図である。 １・・・電子銃、２・・・電子線、３，３′・・・コン
デンサレンズ、４・・・試料、５・・・拡大レンズ、６
・・・螢光板、７・・・テレビカメラ、８・・・ＣＲＴ
、９・・・電子線偏向器、１０・・・信号制御装置、１
１・・・マルチプレクサ、１２・・・画像メモリ、１３
・・・信号線Ｓ、１４・・・信号線Ｓ２．１５・・・加
算器、１６・・・電子線偏向電源、１７・・・Ｘ線分析
器、１８・・・試料移動装置、１９・・・カーソル位置
制御器、２０・・・試料移動装置電源、２１・・・ディ
ジタル信号加算器、２２・・・定数掛算器、２３・・・
コンデンサレンズ電源、２４・・・拡大レンズ電源、２
５・・・ビームスポットの像、２６・・・試料の像、２
７・・・カーソル（カーソルの像）、２８・・・電子顕
微鏡きよう体、２９・・・ビデオ信号増幅器、３０・・
・画像制御装置、３１・・・Ａ／Ｄ変換器、３２・・・
Ｄ／Ａ変換器、３３・・・カーソル発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透過形電子顕微鏡において、試料を照射する電子線
   を細いビームスポットに絞る手段と、上記ビームスポッ
   トの位置を上記試料上で任意に移動させる手段と、得ら
   れた試料像を撮影するテレビカメラと、上記テレビカメ
   ラからの画像信号を収納する画像メモリとを有し、上記
   テレビカメラで撮影した２つの像、あるいはテレビカメ
   ラで撮影した像と、カーソル発生器により得た電気的な
   像との２つの像を重ね合せてＣＲＴに表示してなる透過
   形電子顕微鏡の分析点制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、上記２
   つの像が上記試料の拡大像と、上記試料上に電子線を細
   くしぼつた時に得られるビームスポットの拡大像とより
   なり、上記画像を重ねて上記ＣＲＴに表示してなる透過
   形電子顕微鏡の分析点制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の装置において、上記試
   料の拡大像を上記ＣＲＴに表示し、さらに、それに任意
   に移動するカーソルを重ねて表示した時、上記ＣＲＴに
   おける上記試料像上でのカーソル位置が丁度、上記試料
   上でのビームスポットの位置に対応するように上記カー
   ソル発生器と電子ビーム移動装置、あるいは、上記カー
   ソル発生器と試料移動装置とが電圧的に連結して動作し
   てなる透過形電子顕微鏡の分析点制御装置。 ４、特許請求の範囲第２項記載の装置において、上記テ
   レビカメラによる試料の拡大像撮像時と上記ビームスポ
   ットの拡大像撮像時とで、上記テレビカメラの出力信号
   の増幅率を変化させるようにしてなる透過形電子顕微鏡
   の分析点制御装置。