DE3587871T2

DE3587871T2 - Verfahren zur Feststellung eines Fokussierungsfehlers eines elektronen-mikroskopischen Bildes.

Info

Publication number: DE3587871T2
Application number: DE3587871T
Authority: DE
Inventors: Yuichi C O Fuji Photo Fi Hosoi; Junji C O Fuji Photo Miyahara; Nobufumi C O Fuji Photo F Mori; Kenji C O Fuji Photo Takahashi
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1984-12-10
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2005-12-10
Also published as: EP0184810A3; EP0184810B1; DE3587871D1; EP0184810A2; US4695725A

Description

HINTERGRUND DIESER ERFINDUNG

Gebiet dieser Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur eines astigmatischen Fehlers eines Bildes von einem Elektronenmikroskop, um diesen Fokussierfehler zu korrigieren, und insbesondere ein Verfahren zum Nachweis eines solchen Fokussierfehlers durch Aufzeichnung eines Bildes mit hoher Empfindlichkeit von einem Elektronenmikroskop auf einen zweidimensionalen Bildsensor, z. B. einer anregbaren Leuchtstoffschicht, Anwendung von anregendem Licht oder Wärme bei diesem zweidimensionalen Bildsensor, um zu bewirken, daß dieser Licht emittiert, photoelektrisches Ablesen des emittiereten Lichtes, um ein Bildsignal zu erzeugen, und Berechnung des Fokussierfehlers aus diesem Bildsignal, um diesen Fokussierfehler zu korrigieren.

Beschreibung des Standes der Technik

Elektronenmikroskope sind bekannt, um ein vergrößertes Bild einer Probe zu erhalten, indem ein durch die Probe hindurchgegangener Elektronenstrahl mit einem elektrischen oder magnetischen Feld abgelenkt wird. Wie es allgemein bekannt ist, bildet der durch die Probe hindurchgegangene Elektronenstrahl auf der hinteren Brennpunktsebene der Objektivlinse ein Beugungsbild, und die abgelenkten Strahlen überlagern einander erneut, wodurch das vergrößerte Bild der Probe erzeugt wird. Dieses vergrößerte Bild der Probe kann als Durchgangs- bzw. Transmissionsbild beobachtet werden, indem dieses Bild mit einer Projektionslinse auf einen Bildschirm übertragen wird. Alternativ kann die hintere Brennpunktsebene der Objektivlinse projiziert werden, damit der Benutzer das vergrößerte Beugungsbild dieses Bildes beobachten kann. Wenn zwischen der Objektivlinse und der Projektionslinse eine Zwischenlinse angeordnet wird, kann das vergrößerte Transmissionsbild oder das Beugungsbild je nach Bedarf selektiv erzeugt werden, indem die Brennweite der Zwischenlinse eingestellt wird.
Das vergrößerte Bild oder das Beugungsbild (hier nachfolgend gemeinsam als "Bild des durchgefallenen Elektronenstrahls" bezeichnet) wird allgemein beobachtet, indem ein in der Bildausbildungsebene der Projektionslinse angeordneter photographischer Film mit dem Bild des durchgefallenen Elektronenstrahls belichtet oder indem das Bild des durchgefallenen Elektronenstrahls mit einem Bildverstärker für die Projektion verstärkt wird. Wenn das Bild des durchgefallenen Elektronenstrahls oder das Elektronenmikroskopbild folglich auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet oder auf einer Anzeigeeinheit angezeigt werden soll, ist es erforderlich, dieses Bild deutlich zu fokussieren. Eine allgemeine Praxis des Bedieners bestand in der Beobachtung des fokussierten Elektronenmikroskopbildes, indem dieses Bild auf einen Leuchtschirm projiziert und während der Beobachtung dieses Bildes ein Regelknopf für das Fokussieren manuell betätigt wurde, um jede vorhandene Defokussierung zu reduzieren. Bei einer weiteren Praxis zur Bildfokussierung wird das Elektronenmikroskopbild auf einen Bildverstärker projiziert und von einer TV-Kamera aufgenommen, so daß es auf einer Anzeigeeinheit, z. B. einer Kathodenstrahlröhre, angezeigt wird; und der Bediener dreht den Regelknopf für die Fokussierung, um die Defokussierung zu beseitigen, wobei das angezeigte Bild beobachtet wird.
Die herkömmlichen Verfahren zum Fokussieren haben sich je doch aus verschiedenen Gründen als unbefriedigend erwiesen. Um das Elektronenmikroskopbild auf einem Leuchtschirm anzuzeigen, damit der Bediener die Defokussierung erkennen kann, sollte die Probe einer relativ großen Menge von Elektronenstrahlen ausgesetzt werden und kann dadurch folglich leicht zerstört werden. Das Elektronenmikroskopbild, das auf dem Bildverstärker angezeigt wird, um den fokussierten Zustand zu erreichen, läßt sich nicht gut beobachten, da dieses angezeigte Bild eine geringe Schärfe aufweist und zur Zerstörung neigt. Ein weiteres Problem besteht darin, daß man sich nur auf das manuelle Betätigen des Regelknopfes für die Fokussierung verläßt, während das angezeigte Bild beobachtet wird, um den gut fokussierten Zustand zu erzielen, dies ist zeitaufwendig und erfordert eine gewisse Erfahrung des Bedieners.
Es ist bekannt, die Größe des Randes von einem Elektronenmikroskopbild zu bestimmen, das auf einem photographischen Film aufgezeichnet und entwickelt wurde. Es ist ebenfalls bekannt, dieses entwickelte Elektronenmikroskopbild optisch einer Fourier-Transformation zu unterziehen, um die Defokussierung zu messen. Bei diesen bekannten Verfahren ist es jedoch notwendig, ein Filmentwicklungsverfahren und ein optisches System einzusetzen, und dieses Verfahren ist ziemlich kompliziert.
Das Elektronenmikroskop wird ähnlich wie das optische Mikroskop vom Astigmatismus beeinflußt. Wenn es erforderlich ist, Elektronenmikroskopbilder mit hoher Auflösung zu erzeugen, sollte dieser Astigmatismus genau korrigiert werden, da er sonst die Bildqualität beeinträchtigt. Es wurden sehr viele Elektronenmikroskope verwendet, die mit einem Stigmator ausgestattet waren, der diesen Astigmatismus korrigieren kann. Dieser Stigmator umfaßt Spulen, durch die Ströme in entsprechenden Richtungen der X- und Y-Achse fließen, wobei diese Ströme variabel sind, um den Astigmatismus zu korrigieren.
Folglich müssen die Ströme, die in den Richtungen der X- und Y-Achse durch die Spulen geleitet werden sollen, in Abhängigkeit vom zu korrigierenden Astigmatismus angemessen ausgewählt werden. Es ist üblich, diese Ströme des Stigmators auszuwählen, wobei die körnige Beschaffenheit des Bildes eines amorphen Materials beobachtet wird, das auf den Leuchtschirm des Elektronenmikroskops projiziert wird, oder auf der Basis der Symmetrie eines Randes auszuwählen, der erzeugt wird, wenn das Bild aus dem Brennpunkt gebracht wird. Da all diese praktischen Verfahren auf der Erfahrung des Bedieners des Elektronenmikroskops beruhen, kann der Astigmatismus jedoch gelegentlich nicht angemessen korrigiert werden. Der Bediener des Elektronenmikroskops sollte folglich sehr erfahren sein.
Um diese Mängel zu beseitigen, wurde versucht, das Ausmaß des Astigmatismus quantitativ zu bestimmen, indem ein optisch umgewandeltes graphisches Bild oder eine optisch umgewandelte graphische Figur verwendet werden, die durch die Fourier-Transformation des Bildes des amorphen Materials erzeugt werden. Dieses Verfahren basiert auf der Tatsache, daß ein Bild in Form eines konzentrischen Ringes in einer optisch umgewandelten Figur eine elliptische Form erhält, wenn ein Astigmatismus vorhanden ist. Das Ausmaß des Astigmatismus δz wird insbesondere durch
δz = (4n/λM²)(1/s² - 1/l²) (1)
angegeben, in der n der Grad des Ringes mit der Intensität 0 ist, wobei vom geringeren Winkel des Bildes des konzentrischen Ringes gezählt wird, s und l die Längen der kleinsten und größten Achsen des Ringes sind, λ die Wellenlänge des Elektronenstrahls ist, und M die Vergrößerung des Bildes darstellt. Wenn der Winkel, der zwischen den x- und y-Achsen und irgendeiner gewünschten Richtung gebildet wird, die als Bezug zur Messung von R dient, λ/4 ist, dann werden die Ströme δIx, δIy, die in den Richtungen der X- und der Y-Achse durch die Stigmatorspulen geleitet werden sollen, um den Astigmatismus δz zu eliminieren, durch
δIx = Cδz · sin ( R - α - π/4) (2)
δIy = Cδz · sin ( R - α + λ/4 - π/4) (3)
ausgedrückt, worin C eine Konstante ist, die vom Verhältnis zwischen dem Astigmatismus und den Stigmatorströmen abhängig ist, R der Winkel ist, bei dem der Astigmatismus auftritt, und α ein Winkel ist, der die Vergrößerung M betrifft. Es ist folglich möglich, die Stigmatorströme exakt zu bestimmen, die für eine geeignete Korrektur des Astigmatismus notwendig sind, wenn das Ausmaß des Astigmatismus δz quantitativ gefunden wurde. Das obengenannte Verfahren der Korrektur des Astigmatismus wird z. B. detailliert in "JOURNEY TO GENE OBSERVATION" beschrieben, die von Hideo Yamagishi herausgegeben und von The University of Tokyo, Publishing Society, veröffentlicht wurde.
Um durch die Fourier-Transformation eine optisch umgewandelte Figur zu erzeugen, ist es erforderlich, daß ein photographischer Film durch das Elektronenmikroskopbild eines amorphen Materials belichtet, dieses Bild auf dem photographischen Film entwickelt, die entwickelte Photographie in ein optisches Gerät für die Fourier-Transformation gegeben, der photographische Film durch die optisch umgewandelte Figur belichtet und schließlich die optisch umgewandelte Figur auf dem Film entwickelt werden. Ein solches Verfahren ist ziemlich komplex.
Es ist ebenfalls erforderlich, die Längen s und l der kleinsten und größten Achse der optisch umgewandelten Figur zu messen. Folglich ist diese Arbeit zur Korrektur des Astigmatismus arbeits- und zeitaufwendig.
Die gemäß Art. 54(3) EPC den Stand der Technik betreffende EP-A-0 168 838 beschreibt ein Elektronenmikroskopsystem, das die Schritte umfaßt: Belichten einer anregbaren Leuchtstoffplatte als Bildsensor im Vakuum mit einem Elektronenstrahl, der durch eine Probe hindurchgegangen ist, damit die Leuchtstoffplatte die Energie des Elektronenstrahls speichern kann, Anwendung einer anregenden Energie auf die Leuchtstoffplatte, um die gespeicherte Energie als Licht abzugeben, und photoelektrischer Nachweis des von der Leuchtstoffplatte abgegebenen Lichts, um ein Bildsignal zur Aufzeichnung und zur Wiedergabe des Elektronenbildes zu erzeugen.
FR-A-2 335 037 beschreibt ein Verfahren zum Fokussieren durch das menschliche Auge, bei dem ein Bild eines Objektes, das ein umfangreiches Rauschen enthält, optisch der Fourier-Transformation unterzogen wird, und der Bediener das Fokussieren oder Defokussieren durchführt, wobei das so durch die Fourier-Transformation erhaltene Bild beobachtet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DIESER ERFINDUNG

In Anbetracht der oben aufgeführten Mängel der herkömmlichen Fokussierungsverfahren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem der Astigmatismus eines Elektronenmikroskopbildes einfach, schnell, exakt und leicht korrigiert wird, selbst wenn dies von einem ungeübten Bedienungspersonal durchgeführt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch gelöst.
Die Defokussierung kann nach der folgenden Gleichung aus dem Bildsignal berechnet werden:
Δf = ± (δF²/λ) (4)
die aus der Gleichung abgeleitet wird, die die Breite δF der Fresnelschen Beugungserscheinung ausdrückt:
δF = Δf · λ,
worin Δf die Defokussierung und
λ die Wellenlänge des Elektronenstrahls sind.
Wenn das Elektronenmikroskopbild auf dem Scherzer-Brennpunkt der Objektivlinse fokussiert werden soll, wird der Scherzer-Brennpunkt des Elektronenmikroskops vorher aus der Gleichung bestimmt:
Zo = 1,19 (Csλ)1/2 (5)
worin Cs der sphärische Aberrationskoeffizent der Objektivlinse und
λ die Wellenlänge des Elektronenstrahls sind. Dann wird durch Aufdampfen im Vakuum auf der Probe eine dünne Schicht von amorphen Materialien, z. B. Kohlenstoff, Silicium o. ä., bis zu einer Dicke aufgebracht, die die Bildbeobachtung nicht stört, und das Bildsignal des Elektronenmikroskopbildes wird der Fourier-Transformation unterzogen, um den Radius r des Ringbildes zu bestimmen, das vom amorphen Material erzeugt wird. Die Defokussierung Z wird durch die folgende Gleichung bestimmt:
Z = n/λM²r² + Csλ²M²r²/2 (6)
danach folgt eine Berechnung der Defokussierung Δf' = Z - Zo aus dem Scherzer-Brennpunkt.
Jedes Elektronenmikroskop zeigt sein eigenes besonderes vergleichbares Verhältnis zwischen der Brennweite der Objektivlinse und dem dadurch erzeugten elektrischen Feld. Durch Feststellung dieses Verhältnisses zwischen der Brennweite und dem elektrischen Feld der Objektivlinse und durch Auswahl des elektrischen Feldes der Objektivlinse in Übereinstimmung mit der Defokussierung Δf oder Δf', die wie oben bestimmt wurden, kann die Brennweite der Objektivlinse so bestimmt werden, daß die Defokussierung Δf oder Δf' eliminiert wird, wodurch das Elektronenmikroskopbild in den Brennpunkt gebracht wird. Das Bild kann automatisch fokussiert werden, um die Defokussierung Δf oder Δf' zu beseitigen, indem eine Vorrichtung zur Einstellung des elektrischen Feldes der Objektivlinse mit einem Steuersignal gesteuert wird, das auf der Defokussierung Δf oder Δf' basiert.
Der Radius r des Ringbildes kann bestimmt werden, indem z. B. die Bilddichte in Umfangsrichtung des Ringbildes summiert wird, um ein Histogramm der Dichteverteilung in radialer Richtung zu erhalten, und der Mindestpunkt dieses Histogramms als der Punkt angesehen wird, der im Abstand r von der Mitte des Ringbildes angeordnet ist.
Da das Elektronenmikroskopbild auf einen zweidimensionalen Bildsensor, z. B. einer anregbaren Leuchtstoffschicht, aufgezeichnet wird, kann das Elektronenmikroskopbild mit hoher Empfindlichkeit aufgezeichnet werden, und die Stärke des im Elektronenmikroskop erzeugten Elektronenstrahls kann folglich reduziert werden, um die Beschädigung der Probe zu verringern.
Die Defokussierung wird auf der Basis des Bildsignals bestimmt, das vom zweidimensionalen Bildsensor abgelesen wird. Folglich kann die Defokussierung innerhalb eines kurzen Zeitraums exakt bestimmt werden, und das Bild kann schnell und einfach fokussiert werden.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zur Korrektur des Astigmatismus eines Bildes, das durch ein Elektronenmikroskop erzeugt wurde, mit einem Stigmator geschaffen, welches die Schritte umfaßt: Belichten des zweidimensionalen Bildsensors im Vakuum mit einem Elektronenstrahl, der durch ein amorphes Material hindurchgegangen ist, damit der zweidimensionale Bildsensor die Energie des Elektronenstrahls speichern kann, Anwendung einer anregenden Energie auf den zweidimensionalen Bildsensor, wodurch die gespeicherte Energie als Licht abgegeben wird, photoelektrischer Nachweis des vom zweidimensionalen Bildsensor abgegebenen Lichtes, wodurch ein Bildsignal erzeugt wird, elektrische Durchführung der Fourier-Transformation beim abgegebenen Licht, wodurch ein umgewandeltes Bildsignal erzeugt wird, das ein Ringbild trägt, Berechnung des Grades von einem Ring des Ringbildes, der Längen der kleinsten und größten Achsen dieses einen Rings und des Neigungswinkels der Hauptachse auf der Basis des umgewandelten Bildsignals, und Berechnung der durch den Stigmator zu leitenden Ströme auf der Basis dieses berechneten Grades, der Längen und des Neigungswinkels.
Die dem Stigmator zuzuführenden Ströme können nach den obigen Gleichungen (1), (2) und (3) berechnet werden.
Der zweidimensionale Bildsensor umfaßt eine anregbare Leuchtstoffschicht, wie sie z. B. in US-Patenten Nr. 4 258 264, 4 276 473, 4 315 318, 4 387 428 und der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. 56(1981)-11395 beschrieben sind. Bestimmte Leuchtstoffe speichern, wenn sie einer Strahlung, z. B. einem Elektronenstrahl ausgesetzt werden, einen Teil der Strahlungsenergie. Wenn dieser Leuchtstoff, der dieser Strahlung ausgesetzt wurde, anregenden Strahlen ausgesetzt wird, z. B. sichtbarem Licht, emittiert der Leuchtstoff Licht (angeregte Emission) im Verhältnis zur gespeicherten Strahlungsenergie. Ein solcher Leuchtstoff wird als anregbarer Leuchtstoff bezeichnet.
Der zweidimensionale Bildsensor kann auch in Form einer thermolumineszenten Leuchtstoffschicht vorliegen, wie es z. B. in den japanischen Patentschriften Nr. 55(1980)-47719 und 55(1980)-47720 beschrieben ist. Diese thermolumineszente Leuchtstoffschicht emittiert die gespeicherte Strahlungsenergie als Thermolumineszenz, wenn auf diese Schicht Wärme angewendet wird. Der zweidimensionale Bildsensor besteht im allgemeinen aus einem Träger und einer auf dem Träger angeordneten Leuchtstoffschicht. Die anregbare Leuchtstoffschicht kann gebildet werden, indem der anregbare Leuchtstoff in einem geeigneten Bindemittel dispergiert wird. Die anregbare Leuchtstoffschicht kann jedoch selbst eine anregbare Leuchtstoffschicht darstellen, wenn sie selbsttragend ist.
Dieser zweidimensionale Bildsensor wird auf der Bildausbildungsebene des Elektronenmikroskops angeordnet, und auf diesem zweidimensionalen Bildsensor wird das Elektronenmikroskopbild durch den Elektronenstrahl aufgezeichnet, der durch die Probe hindurchgegangen ist. Danach wird der zweidimensionale Sensor, auf dem das Elektronenmikroskopbild gespeichert ist, durch anregende Strahlen, z. B. sichtbares Licht oder Wärme, abgetastet, damit der Bildsensor die gespeicherte Energie des Elektronenstrahls als Licht emittieren kann. Dieses emittierte Licht wird dann photoelektrisch erfaßt, wodurch ein elektrisches Signal erzeugt wird, das das Bild des durchgefallenen Elektronenstrahls anzeigt.
Der bei der erfindungsgemäßen Leuchtstoffschicht verwendete anregbare Leuchtstoff kann Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformeln dargestellt werden: SrS:Ce, Sm; SrS:Eu, Sm; ThO&sub2;:Er und La&sub2;O&sub2;S:Eu, Sm, wie es in US-Patent Nr. 3 859 527 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformeln ausgedrückt werden: ZnS:Cu,Pb; BaO·xAl&sub2;O&sub3;:Eu [worin 0,8 x ≤ 10 ist] und MIIO·xSiO&sub2;:A [worin M¹¹ Mg, Ca, Sr, Zn, Cd oder Ba ist; A Ce, Tb, Eu, Tm, Pb, Tl, Bi oder Mn ist; und 0,5 ≤ x ≤ 2,5 ist], wie es in US-Patent Nr. 4 236 078 beschrieben wird.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: (Ba1-x-yMgxCay)FX:aEu²&spplus; [worin X mindestens ein Element aus Cl und Br ist; 0 < x + y ≤ 0,6 ist, xy ≠ 0 ist, und 10&supmin;&sup6; ≤ a ≤ 5 · 10&supmin;² ist], wie es in der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. 55(1980)- 12143 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: LnOX:xA [worin Ln mindestens ein Element aus La, Y, Gd und Lu ist; X mindestens ein Element aus Cl und Br ist; A mindestens ein Element aus Ce und Tb ist; und 0 < x < 0,1 ist], wie es in US-Patent Nr. 4 236 078 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: (Ba1-xMIIx)FX:yA [worin MII mindestens ein Element aus Mg, Ca, Sr, Zn und Cd ist, X mindestens ein Element aus Cl, Br und J ist; A mindestens ein Element aus Eu, Tb, Ce, Tm, Dy, Pr, Ho, Nd, Yb und Er ist; 0 ≤ x ≤ 0,6 und 0 ≤ y ≤ 0,2 sind], wie es in US-Patent Nr. 4 239 968 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: MIIFX·xA:yLn [worin MII mindestens ein Element aus Ba, Ca, Sr, Mg, Zn und Cd ist; A mindestens eine Verbindung aus BeO, MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO, Al&sub2;O&sub3;, Y&sub2;O&sub3;, La&sub2;O&sub3;, In&sub2;O&sub3;, SiO&sub2;, TlO&sub2;, ZrO&sub2;, GeO&sub2;, SnO&sub2;, Nb&sub2;O&sub5;, Ta&sub2;O&sub5; und ThO&sub2; ist; Ln mindestens ein Element aus Eu, Tb, Ce, Tm, Dy, Pr, Ho, Nd, Yb, Er, 5m und Gd ist; X mindestens ein Element aus Cl, Br und J ist; 5 · 10&supmin;&sup5; < x < 0,5 und 0 < y < 0,2 sind], wie es in der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. 55(1980)-160078 (US-Patentanmeldung Serien Nr. 591 224) beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: Ba1-xMIIx)F&sub2;·aBaX&sub2;:YEu²&spplus;, zA [worin MII mindestens ein Element aus Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Zink und Cadmium ist; X mindestens ein Element aus Chlor, Brom und Jod ist; A mindestens ein Element aus Zirconium und Scandium ist; 0,5 ≤ a ≤ 1,25; 0 ≤ x ≤ 1; 10&supmin;&sup6; ≤ y ≤ 2 · 10&supmin;¹ und 0 ≤ z ≤ 10&supmin;² sind], wie es in der japanischen ungeprüften veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 56(1981)- 116777 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: Ba1-x MIIx)F&sub2;·aBaX&sub2;:YEu²&spplus;, zB [worin M¹¹ mindestens ein Element aus Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Zink und Cadmium ist; X mindestens ein Element aus Chlor, Brom und Jod ist; 0,5 ≤ a ≤ 1,25; 0 ≤ x ≤ 1; 10&supmin;&sup6; ≤ y ≤ 2 · 10&supmin;¹ und 0 < z ≤ 10&supmin;¹ sind], wie es in US-Patent Nr. 4 336 154 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: Ba1-x MIIx)F&sub2;·aBaX&sub2;:YEu²&spplus;, zA [worin MII mindestens ein Element aus Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Zink und Cadmium ist; X mindestens ein Element aus Chlor, Brom und Jod ist; A mindestens ein Element aus Arsen und Silicium ist; 0,5 ≤ a ≤ 1,25; 0 ≤ x ≤ 1; 10&supmin;&sup6; ≤ y ≤ 2 · 10&supmin;¹ und 0 < z ≤ 5 · 10&supmin;¹ sind], wie es in der japanischen ungeprüften veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 57(1982)-23675 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: (Ba1-x Mx/2 Lx/2 FX:yEu²&spplus; [worin M mindestens ein Alkalimetall ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Li, Na, K, Rb und Cs besteht; L mindestens ein dreiwertiges Metall ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Al, Ga, In und Tl besteht; X mindestens ein Halogenatom ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cl, Br und J besteht; 10&supmin;² ≤ x ≤ 0,5 und 0 < y ≤ 0,1 sind], wie es in der japanischen ungeprüften veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 58(1983)-206678 (US-Patentanmeldung Serien Nr. 741 020) beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: BaFX·xA:yEu²&spplus; [worin X mindestens ein Halogenatom ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cl, Br und J besteht; A eine kalzinierte Tetrafluorborverbindung ist; 10&supmin;&sup6; ≤ x ≤ 0,1 und 0 < y ≤ 0,1 sind], wie es in der japanischen ungeprüften veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 59(1984)-27980 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: BaFX·xA:yEu²&spplus; [worin X mindestens ein Halogenatom ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cl, Br und J besteht; A mindestens eine kalzinierte Verbindung ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Salzen von einwertigen oder zweiwertigen Metallen von Hexafluorkieselsäure, Hexafluortitansäure und Hexafluorzirconiumsäure besteht; 10&supmin;&sup6; ≤ x ≤ 0,1 und 0 < y ≤ 0,1 sind], wie es in der japanischen ungeprüften veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 59(1984)-47289 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: BaFX·xNaX':aEu²+ [worin jedes X und X' mindestens ein Element aus Cl, Br und J ist; 0 ≤ x ≤ 2 und 0 < a ≤ 0,2 sind], wie es in der japanischen ungeprüften veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 59(1984)-56479 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: MIIFX·xNaX':yEu²&spplus;, zA [worin MII mindestens ein Erdalkalimetall ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ba, Sr und Ca besteht; jedes X und X' mindestens ein Halogenatom ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cl, Br und J besteht; A mindestens ein Übergangsmetall ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus V, Cr, Mn, Fe, Co und Ni besteht; 0 < x ≤ 2; 0 < y ≤ 0,2 und 0 < z ≤ 10&supmin;² sind], wie es in US-Patent Nr. 4 505 989 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: MIIFx·aMIX'·bM'IIX''&sub2;·cMIIIX'''&sub3;·xA:yEu²&spplus; [worin MII mindestens ein Erdalkalimetall ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ba, Sr und Ca besteht; MI mindestens ein Alkalimetall ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Li, Na, K, Rb und Cs besteht; M'II mindestens ein zweiwertiges Metall ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Be und Mg besteht; MIII mindestens ein dreiwertiges Metall ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Al, Ga, In und Tl besteht; A ein Metalloxid ist, X mindestens ein Halogenatom ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cl, Br und J besteht; X', X'' und X''' mindestens ein Halogenatom sind, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus F, Cl, Br und J besteht; 0 ≤ a ≤ 2; 0 ≤ b ≤ 10&supmin;²; 0 ≤ c ≤ 10&supmin;² und a + b + c ≥ 10&supmin;&sup6;; 0 < x 3≤ 0,5 und 0 < y ≤ 0,2 sind], wie es in der japanischen ungeprüften veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 59(1984)-75200 beschrieben ist, die vom Anmelder der vorliegenden Erfindung eingereicht wurde.
Der anregbare Leuchtstoff kann auch Leuchtstoffe umfassen, die durch die Zusammensetzungsformel ausgedrückt werden: MIIX&sub2;·aMIIX'&sub2;:xEu²&spplus; [worin MII mindestens ein Erdalkalimetall ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ba, Sr und Ca besteht; X und X' mindestens ein Halogenatom sind, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cl, Br und J besteht, wobei X ≠ X' ist; 0,1 ≤ a ≤ 10,0 und 0 < x ≤ 0,1 sind], wie es in der japanischen ungeprüften veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 59(1984)-193161 beschrieben ist.
Der anregbare Leuchtstoff, der bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, ist jedoch nicht auf die oben genannten Leuchtstoffe begrenzt, er kann jeder Leuchtstoff sein, der eine induzierte Emission ergeben kann, wenn er mit anregendem Licht bestrahlt wird, nachdem er mit einer Strahlung, z. B. einem Elektronenstrahl, bestrahlt wurde.
Bevorzugte thermolumineszente Leuchtstoffe, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Verbindungen, die hergestellt werden, indem eine geringe Menge von mindestens einem Element aus Mn, Dy und Tm zu Schwefelverbindungen gegeben wird, z. B. zu Na&sub2;SO&sub4;, MnSO&sub4;, CaSO&sub4;, SrSO&sub4; und BaSO&sub4;.
Die Leuchtstoffschicht kann außerdem eine Schutzschicht und eine lichtreflektierende oder lichtabsorbierende Grundbeschichtung aufweisen. Die Leuchtstoffbeschichtung der Leuchtstoffschicht kann mit einem Pigment oder einem Farbstoff gefärbt werden, wie es in US-Patent Nr. 4 394 581 beschrieben ist.
Die obengenannten und weitere Aufgaben, Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlicher, wenn diese mit den beigefügten Zeichnungen in Verbindung gebracht wird, in denen die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als Beispiel dargestellt sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 eine senkrechte Schnittansicht der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine senkrechte Schnittansicht der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Elektronenmikroskops, das zur Durchführung des Verfahrens nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann;
Fig. 4 eine Perspektivansicht des Bildreproduktionsgerätes zur Reproduktion eines Elektronenmikroskopbildes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;
Fig. 5 eine senkrechte Schnittansicht der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens, das mit der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung durchgeführt werden kann.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Innerhalb verschiedener Figuren sind gleiche oder entsprechende Teile durch gleiche oder entsprechende Bezugsziffern gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Aufzeichnung und Reproduktion von Elektronenmikroskopbildern, wobei diese Vorrichtung angewendet wird, um das Verfahren nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Diese Vorrichtung umfaßt ein Elektronenmikroskop 1a mit einem rohrförmigen Objektivtubus 1 und einen Aufbau aus Recorder/Leser 1b, der aus der anregbaren Leuchtstoffschicht 10, die als zweidimensionaler Bildsensor dient, einer anregenden Einrichtung zum Abtasten der anregbaren Leuchtstoffschicht 10 mit anregendem Licht, wobei die anregbare Leuchtstoffschicht 10 im Vakuum angeordnet ist, und einer Anzeige- bzw. Erfassungseinrichtung (nachfolgend als Erfassungseinrichtung bezeichnet) besteht, um das von der anregbaren Leuchtstoffschicht 10 abgegebene Licht photoelektrisch nachzuweisen. Die anregbare Leuchtstoffschicht 10 und die Bildausbildungsebene 9 des Elektronenmikroskops 1a sind zumindest dann in der Vakuumkammer 1c angeordnet, wenn die anregbare Leuchtstoffschicht 10 dem Elektronenstrahl ausgesetzt wird, um darauf ein Bild auf zuzeichnen. Das Innere des Objektivtubus 1 und das Innere der Vakuumkammer 1c werden durch eine bekannte Vorrichtung im Vakuum gehalten, z. B. durch eine Vakuumpumpe, wenn das Elektronenmikroskop 1a in Betrieb ist.
Der Objektivtubus 1 beinhaltet eine Elektronenkanone 3, die den Elektronenstrahl 2 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit abgibt, mindestens eine Kondensorlinse 4, die eine magnetische Linse oder eine elektrostatische Linse umfaßt, um den Elektronenstrahl 2 zur Probe 8 zu konvergieren, eine Probenhalterung 5, eine Objektivlinse 6, die mit der Kondensorlinse 4 identisch ist, und eine Projektionslinse 7. Der Elektronenstrahl 2, der durch die auf der Probenhalterung 5 angeordnete Probe 8 hindurchgegangen ist, wird von der Objektivlinse 6 abgelenkt, so daß ein vergrößertes Transmissionsbild 8a der Probe 8 gebildet wird. Dieses vergrößerte Transmissionsbild 8a wird durch die Projektionslinse 7 auf der Bildausbildungsebene 9 als Bild 8b fokussiert.
Die anregbare Leuchtstoffschicht 10 im Recorder/Leser 1b liegt in Form eines Endlosbandes vor, das um eine zylindrische Antriebswalze 101 und eine zylindrische Abtriebswalze 102 gezogen wird, die horizontal räumlich voneinander getrennt sind. Die anregende Einrichtung weist eine Quelle 11 für das anregende Licht, die einen He-Ne-Laser oder einen Halbleiterlaser umfaßt, um den anregenden Lichtstrahl 11a zu emittieren, und einen Lichtdeflektor 12, z. B. einen Galvanometerspiegel, auf, um den anregenden Lichtstrahl 11a quer über die Schicht 10 abzulenken, so daß diese abgetastet wird. Die Vakuumkammer 1c wird durch das Gehäuse 19 definiert, das mit dem Objektivtubus 1 in Verbindung steht und ein lichtdurchlässiges Wandteil 19a aufweist, das aus Bleiglas besteht und durch das der anregende Lichtstrahl 11a vom Lichtdeflektor 12 zur Schicht 10 hindurchgeht. Die Erfassungseinrichtung umfaßt eine Lichtführung 14, um das von der Schicht 10 abgegebene Licht zu sammeln, und einen photoelektrischen Meßwandler 15, z. B. einen Sekundärelektronenvervielfacher, der mit der Ausgangsseite der Lichtführung 14 verbunden ist, um das abgegebene Licht durch einen Filter nachzuweisen, der das anregende Licht entfernt, und um das entsprechende elektrische Signal zu erzeugen. Die anregbare Leuchtstoffschicht 10 besteht aus einem flexiblen Endlosbandträger und einer anregbaren Leuchtstoffschicht, die auf der Außenoberfläche des Endlosbandträgers aufgetragen ist. Diese anregbare Leuchtstoffschicht 10 in Form eines Endlosbandes wird so angetrieben, daß sie in Richtung des Pfeils A läuft, wenn die Antriebswalze 101 durch eine Antriebseinheit, z. B. einen Motor, betrieben wird.
Die anregbare Leuchtstoffschicht 10 in Form eines Endlosbandes, die Antriebswalze 101, die Abtriebswalze 102, die Lichtführung 14 und der photoelektrische Meßwandler 15 sind in der Vakuumkammer 1c angeordnet. Die Ausgangsseite der Lichtführung 14 kann jedoch aus dem Gehäuse 19 ragen, so daß der photoelektrische Meßwandler 15 außerhalb der Vakuumkammer 1c angeordnet sein kann.
Bei Benutzung wird die Verschlußklappe (nicht gezeigt), die zwischen dem Elektronenmikroskop 1a und dem Aufbau aus Recorder/Leser 1b angeordnet ist, geöffnet, so daß ein Teil der anregbaren Leuchtstoffschicht 10, die in der Bildausbildungsebene 9 angeordnet ist, dem Elektronenstrahl ausgesetzt wird, der das vergrößerte Transmissionsbild 8b der Probe 8 zeigt, um dadurch die Energie des Elektronenstrahls auf der Schicht 10 zu speichern. Dann wird die Antriebswalze 101 gedreht, so daß der belichtete Teil der Schicht 10 zum Ausleseabschnitt befördert wird. Der belichtete Teil der Schicht 10 wird in Querrichtung abgetastet (hauptsächliches Abtasten), dies erfolgt durch den anregenden Lichtstrahl 11a, der vom Lichtdeflektor 12 abgelenkt wurde und durch das lichtdurchlässige Wandteil 19a hindurchgegangen ist, wobei die Schicht 10 gleichzeitig kontinuierlich in Richtung des Pfeils A bewegt wird, so daß die Schicht 10 in Längsrichtung abgetastet wird (untergeordnetes Abtasten). Folglich wird die anregbare Leuchtstoffschicht 10 durch den anregenden Lichtstrahl 11a zweidimensional abgetastet. Das Licht, das von der Schicht 10 bei der Bestrahlung mit dem anregenden Lichtstrahl 11a abgegeben wird, und das dem Betrag der gespeicherten Energie des Elektronenstrahls entspricht, betritt die Lichtführung 14 durch deren Lichteintrittsseite und bewegt sich durch diese hindurch, wobei es darin einer vollständigen Reflexion unterzogen wird. Das Licht wird dann durch den photoelektrischen Meßwandler 15 nachgewiesen, der den Betrag des Lichtes photoelektrisch in ein elektrisches Signal umwandelt.
Das vom photoelektrischen Meßwandler 15 erzeugte elektrische Signal wird durch den Bildsignalprozessor 16 verarbeitet, und dieses verarbeitete Bildsignal wird durch die Schnittstelle 32 zum Computer 31 geleitet. Das vom Computer 31 erzeugte Transmissionsbild 8b, das auf dem Bildsignal basiert, wird auf einer CRT (Kathodenstrahlröhre) 34 angezeigt. Der Bediener des Elektronenmikroskops beobachtet dieses angezeigte Bild, um in diesem Bild den Bereich herauszufinden, in dem die Fresnelsche Beugungserscheinung erzeugt wird, und er identifiziert diesen Bereich auf der CRT mit Hilfe der Tastatur 33 mit dem Cursor bzw. Positionsanzeiger. Der Computer 31 bestimmt die Breite δF der identifizierten Fresnelschen Beugungserscheinung und berechnet die Defokussierung Δf nach der obigen Gleichung (4):
Δf = ± (δF²/λ)
Aus dem vorgegebenen elektrischen Feld und der Brennweite der Objektivlinse 6 bestimmt der Computer 31 das korrigierende elektrische Feld, um die Defokussierung Δf zu eliminieren, und zeigt auf der CRT 34 das Ausmaß an, bis zu dem der Regelknopf 30 für den Brennpunkt gedreht werden muß, um dieses korrigierende elektrische Feld zu erreichen. Der Bediener dreht dann den Regelknopf 30 für den Brennpunkt um den angezeigten Betrag, um das vergrößerte Transmissionsbild 8b zu fokussieren. Der Regelknopf 30 für den Brennpunkt dient dazu, das elektrische Feld der Objektivlinse zu variieren, so daß deren Brennweite in allgemein bekannter Weise geändert wird.
Nachdem das vergrößerte Transmissionsbild Sb deutlich fokussiert wurde, wird dieses Bild 8b wiederum auf der Schicht 10 aufgezeichnet, um darauf das abschließende Ausgabebild zu erzeugen. Da sich die Schicht 10 bewegt hat, damit das Fokussierbild herausgelesen werden kann, wird das Bild 8b als abschließendes Ausgabebild auf einem neuen Bereich der Schicht 10 aufgezeichnet, der die Bildausbildungsebene 9 erreicht hat. Das vergrößerte Transmissionsbild 8b, das neu auf der Schicht 10 aufgezeichnet wurde, wird in der gleichen Weise wie oben beschrieben ausgelesen und auf der CRT-Anzeige 17 oder in einem Bildreproduktionsgerät, z. B. dem Recorder, reproduziert, in dem das Bild optisch abgetastet und auf einem lichtempfindlichen Film aufgezeichnet wird. Das reproduzierte vergrößerte Transmissionsbild 8b ist deutlich fokussiert, da es durch das obengenannte Fokussierungsverfahren hindurchgegangen ist. Dieses reproduzierte Bild wird folglich als abschließendes Ausgabebild zur Beobachtung der Probe 8 verwendet. Anstelle von oder zusätzlich zur Reproduktion des abschließenden Ausgabebildes auf der CRT-Anzeige 17 zur sofortigen Beobachtung kann das elektrische Signal, das das abschließende Ausgabebild kennzeichnet, in einem Aufzeichnungsmedium 18, z. B. einem Magnetband, gespeichert werden, oder das abschließende Ausgabebild kann auf einem lichtempfindlichen Film optisch aufgezeichnet werden.
Fig. 4 zeigt einen bildabtastenden Recorder, der als Bildreproduktionsgerät verwendet werden kann. Der lichtempfindliche Film 130 wird durch den Laserstrahl 131 in Richtung des Pfeils X quer abgetastet (hauptsächliches Abtasten), wobei dieser lichtempfindliche Film 130 gleichzeitig in Richtung des Pfeils Y bewegt wird (untergeordnetes Abtasten). Der Laserstrahl 131 wird anschließend auf der Basis des Bildsignals, das vom Bildprozessor 16 geliefert wird, von einem akustooptischen Modulator 132 moduliert, um dadurch auf dem lichtempfindlichen Film 130 ein sichtbares Bild zu erzeugen.
Die Größe des auf dem lichtempfindlichen Film 130 reproduzierten sichtbaren Bildes wird so ausgewählt, daß sie die Größe der Bildausbildungsebene 9 übersteigt (und zwar den Bereich, in dem die Strahlungsbildenergie auf der Schicht 10 aufgezeichnet wird). Folglich wird das vergrößerte Transmissionsbild 8b in einem Maßstab auf dem lichtempfindlichen Film 130 reproduziert, der größer als der auf der Bildausbildungsebene 9 ist. Das Bild, das auf dem lichtempfindlichen Film 130 in einem größeren Maßstab reproduziert ist, hat eine ausreichend gute Qualität, da das vergrößerte Transmissionsbild 8b mit einer großen Schärfe definiert werden kann, indem die anregbare Leuchtstoffschicht 10 verwendet wird. Als Folge kann die anregbare Leuchtstoffschicht 10 eine relativ geringe Größe aufweisen, und auch der photoelektrische Meßwandler 15 kann klein sein, folglich kann die gesamte Vorrichtung eine geringe Größe aufweisen.
Um vom bildabtastenden Recorder, der in Fig. 4 gezeigt ist, ein vergrößertes Bild zu erzeugen, sollte die Dichte der Abtastlinien, die im bildabtastenden Recorder angewendet wird, grober als die Dichte der Abtastlinien sein, die beim Ablesen der Bildinformation aus der anregbaren Leuchtstoffschicht 10 verwendet wird. Es ist insbesondere bevorzugt, die Dichte der Abtastlinien auf 10 Pixel bzw. Bildelemente/mm oder mehr, insbesondere von 15 bis 100 Bildelemente/mm festzulegen, damit von einer anregbaren Leuchtstoffschicht 10 mit relativ geringer Größe eine ausreichende Bildinformation abgelesen werden kann. Um ein vergrößertes Bild nicht mit geringerer Qualität wiederzugeben, wird die Dichte der Abtastlinien zur Aufzeichnung des Bildes so ausgewählt, daß sie grober als die obengenannte Dichte der Abtastlinien ist und vorzugsweise im Bereich von 5 bis 20 Bildelementen/mm liegt.
Nachdem das Bild aus der Schicht 10 abgelesen wurde, wird deren bildaufzeichnender Abschnitt (einschließlich des Abschnittes, der zu Fokussierungszwecken dem Elektronenstrahl 2 ausgesetzt wurde) zu einer Löschzone 20 geleitet, worin Löschlicht, das von einer Löschlichtquelle 21 abgegeben wird, z. B. von einer Fluoreszenzlampe, die außerhalb des Gehäuses 19 angeordnet ist, durch das lichtdurchlässige Wandteil 19b, das auf dem Gehäuse 19 gehalten wird, auf die Schicht 10 gestrahlt wird. Das Löschlicht hat den gleichen Wellenlängenbereich wie das anregende Licht für die anregbare Leuchtstoffschicht 10. Folglich können bei der Bestrahlung mit dem Löschlicht aus der Löschlichtquelle 21 jegliches zurückbleibende Bild, das in der Phosphorschicht der Schicht 10 gespeichert ist, und das sich vom radioaktiven Element, z. B. ²²&sup6;Ra ergebende Rauschen, das in der Leuchtstoffschicht als Störung enthalten ist, aus der Schicht 10 entladen werden. Die Löschlichtquelle 21 kann eine Wolframlampe, eine Halogenlampe, eine Infrarotlampe, ein Xenon-Blitzlicht oder eine Laserquelle umfassen, wie es in US-Patent Nr. 4 470 619 beschrieben ist.
Bei der obengenannten Ausführungsform wird das tatsächliche Fokussierverfahren vom Bediener des Elektronenmikroskops durchgeführt. Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, um das Verfahren der automatischen Fokussierung eines Elektronenmikroskopbildes nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchzuführen. In der Vorrichtung der Fig. 2 führt der Computer 31 die Berechnung nach der obigen Gleichung (6) durch:
Z = n/λM²r² + Csλ²M²r²/2
wobei dies auf dem Bildsignal basiert, das durch die Schnittstelle 32 vom Bildprozessor 16 geliefert wird, und er bestimmt anschließend den Unterschied zwischen der obengenannten Defokussierung Z und einem vorgegebenen Scherzer- Brennpunkt Zo, der durch die Gleichung (5) ausgedrückt wird:
Zo = 1,19 (Csλ)1/2
d. h. die Abweichung der Defokussierung vom Scherzer-Brennpunkt Δf' = Z - Zo. Dann bestimmt der Computer 31 das korrigierende elektrische Feld der Objektivlinse 6, das erforderlich ist, um diese Defokussierung Δf' zu eliminieren, und führt dem Antrieb 35 ein Korrektursignal zu, das für das korrigierende elektrische Feld repräsentativ ist. Der Antrieb 35 spricht auf das angelegte Korrektursignal an, so daß der Regelknopf 30 für den Brennpunkt gedreht wird, wodurch die Objektivlinse 6 das elektrische Feld zur Beseitigung der Defokussierung Δf' erzeugen kann. Somit wird das vergrößerte Transmissionsbild 8b auf dem Scherzer-Brennpunkt der Objektivlinse 6 deutlich fokussiert. Der sphärische Aberrationskoeffizient Cs der Objektivlinse 6 sollte aus der Beschreibung des Elektronenmikroskops 1a ermittelt oder tatsächlich gemessen werden. Der Radius r des Ringbildes kann in der oben beschriebenen Weise bestimmt werden, und der Grad n des Rings kann erfaßt werden, indem ermittelt wird, welcher aus der Vielzahl der Mindestpunkte den Mindestpunkt des Histogramms der Dichteverteilung darstellt, der den Radius r des Ringbildes darstellt. Da die Defokussierung Δf' nur durch ein arithmetisches Verfahren bestimmt wird, ist es zum Zwecke der Fokussierung nicht erforderlich, das vergrößerte Transmissionsbild 8b auf der CRT 34 anzuzeigen.
Statt der anregbaren Leuchtstoffschicht 10 in Form eines Endlosbandes kann eher eine einzelne anregbare Leuchtstoffschicht verwendet werden, die zwischen der Aufzeichnungs- und Auslesezone im Aufbau aus Recorder/Leser 1b hin- und herbewegt wird, um die Bilder im Wechsel auf zuzeichnen und zu lesen. Es können eine oder mehrere anregbare Leuchtstoffplatten an einer Beschickungseinrichtung, z. B. einem Endlosband, befestigt werden, das so angetrieben wird, daß die anregbare Leuchtstoffplatte oder die -platten in wiederholten Zyklen verwendet werden.
Das zum Zwecke der Fokussierung erzeugte Bild hat nicht die gleiche Größe wie das abschließende Ausgabebild, wird jedoch als Teil des Bildes erhalten, indem anregendes Licht nur auf einen Teil des gesamten Bildrahmens gestrahlt und das von diesem Teil abgegebene Licht nachgewiesen wird. Dies verkürzt die zur Wiedergabe des Fokussierbildes erforderliche Zeit, und das Fokussierverfahren kann folglich effektiver durchgeführt werden. Um eine größere Leistungsfähigkeit zu erhalten, wird das Fokussierbild als größere Bildelemente gelesen als die Bildelemente des abschließenden Ausgabebildes.
Das zur Anzeige auf der CRT-Anzeige 34 erzeugte Bild kann nicht nur zur Berechnung der Defokussierung Δf sondern auch zur Bestimmung des Bereichs des abschließenden Ausgabebildes verwendet werden. Zwischen der Probe 8 und der Elektronenkanone kann eine Verschlußklappe angeordnet werden, um den Elektronenstrahl 2 abzutrennen, wenn die Schicht 10 dem Elektronenstrahl 2 nicht ausgesetzt werden soll, so daß die Probe 8 der Beschädigung durch die Bombardierung mit dem Elektronenstrahl 2 im geringeren Umfang unterliegt.
Fig. 3 erläutert das Verfahren nach der dritten Ausführungsform, um ein Beugungsbild 8c der Probe 8 auf zuzeichnen und wiederzugeben. Das Elektronenmikroskop, das allgemein mit 40 bezeichnet ist, weist eine Zwischenlinse 41 auf, die zwischen der Objektivlinse 6 und der Projektionslinse 7 angeordnet ist. Das Beugungsbild Sc der Probe 8, das auf der hinteren Brennpunktsebene der Objektivlinse 6 ausgebildet wird, wird durch die Zwischenlinse 41 und die Projektionslinse 7 vergrößert, wobei deren Brennpunkte auf der hinteren Brennpunktsebene der Objektivlinse 6 liegen, und wird auf die Bildausbildungsebene 9 projiziert. Durch Anordnung der anregbaren Leuchtstoffschicht 10 in der Bildausbildungsebene 9 kann das vergrößerte Bild des Beugungsbildes 8c durch den Elektronenstrahl 2 auf der anregbaren Leuchtstoffschicht 10 aufgezeichnet werden. Das aufgezeichnete Beugungsbild 8c kann in der gleichen Weise abgelesen werden, wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurde, und die Defokussierung Δf oder Δf' kann auf der Basis des ausgelesenen Bildsignals berechnet werden.
Das aufgezeichnete Bild oder die aufgezeichnete Information wird durch den aufgezeichneten Zustand des Bildes des durchgefallenen Elektronenstrahls (vergrößertes Transmissionsbild oder vergrößertes Beugungsbild), das auf der anregbaren Leuchtstoffschicht 10 aufgezeichnet ist, die Art der Probe 8 und die Art der Aufzeichnung des Bildes bestimmt. Um jegliche schädliche Wirkung zu eliminieren, die sich aus der Veränderung der Aufzeichnungsbedingungen ergibt, oder um ein Elektronenmikroskopbild zu erhalten, das zum Zeitpunkt der Anzeige des Bildes auf der CRT zur Beobachtung der Fresnelschen Beugungserscheinung deutlich beobachtet werden kann, sollte diese aufgezeichnete Information vor der Wiedergabe des sichtbaren Bildes ermittelt werden, durch das die Probe beobachtet werden kann. Auf der Basis dieser ermittelten aufgezeichneten Information sollte die Erhöhung bzw. der Verstärkungsfaktor der Auslese eingestellt oder das bildabhängige Signal verarbeitet werden. Die Erzeugung eines reproduzierten Bildes, das wirksam beobachtet werden kann, erfordert außerdem, daß der Faktor des Aufzeichnungsmaßstabs bestimmt wird, um die Auflösung des reproduzierten Bildes in Abhängigkeit vom Kontrast des aufgezeichneten Bildes zu optimieren.
Ein Weg zur Ermittlung der auf der Schicht 10 aufgezeichneten Information, bevor das sichtbare Bild zur Beobachtung der Probe 8 erzeugt wird, wird in der japanischen ungeprüften veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 58(1983)-89245 beschrieben. Vor der Erzeugung des sichtbaren Bildes zur Beobachtung der Probe 8 (abschließende Leseart) wird insbesondere die in der anregbaren Leuchtstoffschicht 10 aufgezeichnete Information mit anregendem Licht abgelesen (vorläufige Leseart), das einen geringeren Betrag der Energie als das anregende Licht hat, das bei der abschließenden Leseart angewendet werden soll. Auf der Basis der so ermittelten aufgezeichneten Information wird der Verstärkungsfaktor der Auslese geeignet eingestellt oder der Faktor des Aufzeichnungsmaßstabs für die abschließende Leseart bestimmt, oder das bei der abschließenden Leseart erzeugte Signal wird auf dieser Basis angemessen verarbeitet.
Die photoelektrische Ausleseeinrichtung zum photoelektrischen Lesen des von der anregbaren Leuchtstoffschicht 10 abgegebenen Lichtes kann eher einen photoelektrischen Festkörper-Meßwandler als einen Sekundärelektronenvervielfacher umfassen (siehe japanische Patentanmeldungen Nr. 58(1983)- 86226, 58(1983)-86227, 58(1983)-219313 und 58(1983)-219314 und japanische ungeprüfte veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 58(1983)-121874). Es kann eine Vielzahl von photoelektrischen Festkörper-Meßwandlerelementen in einem Verhältnis angeordnet werden, daß sie die gesamte Oberfläche der anregbaren Leuchtstoffschicht 10 bedecken, oder sie können mit der Schicht 10 einstückig oder nahe an der Schicht 10 angeordnet sein. Die photoelektrische Ausleseeinrichtung kann auch einen Liniensensor, der aus einer Gruppe von photoelektrischen Festkörper-Meßwandlerelementen besteht, oder ein einzelnes photoelektrisches Festkörper-Meßwandlerelement anwenden, das einem Bildelement entspricht und beweglich ist, so daß die gesamte Oberfläche der Schicht 10 abgetastet wird.
Die Quelle des anregenden Lichtes kann eine Gruppe von lichtemittierenden Dioden oder Halbleiterlasern verwenden, um einen Verlust des Lichtes zu verhindern, das von der Schicht 10 abgegeben wird, und um zu ermöglichen, daß die Ausleseeinrichtung das abgegebene Licht mit einem größeren Winkel nachweist, um das S/N-Verhältnis zu verbessern. Das von der Ausleseeinrichtung erzeugte elektrische Signal kann mit hoher Geschwindigkeit gelesen werden, da dieses Signal durch die elektrische Verarbeitung in der Ausleseeinrichtung und nicht durch die zeitabhängige Anwendung von anregendem Licht zeitabhängig gemacht wird.
Die anregbare Leuchtstoffschicht kann eine thermofluoreszente Leuchtstoffschicht sein. Zur Entladung der gespeicherten Energie von der thermofluoreszenten Leuchtstoffschicht kann diese Schicht durch Wärmestrahlung abgetastet werden, die von einer Wärmequelle abgegeben wird, z. B. von einer CO&sub2;-Laserquelle. Für weitere Details wird auf die japanische Patentschrift Nr. 55(1980)-74720 Bezug genommen.
Nachdem das Bild nach den obengenannten erfindungsgemäßen Verfahren deutlich fokussiert wurde, kann das abschließende Ausgabebild auf einem üblichen photographischen Film aufgezeichnet werden. Durch Aufzeichnung des abschließenden Ausgabebildes auf dem zweidimensionalen Bildsensor, z. B. der anregbaren Leuchtstoffschicht, kann jedoch der Betrag des Elektronenstrahls, der auf die Probe 8 angewendet wird, wenn das abschließende Ausgabebild aufgezeichnet wird, verringert werden, und das reproduzierte abschließende Ausgabebild hat eine bessere Qualität als die Bilder, die auf photographischen Filmen reproduziert werden.
Nachdem das Bild auf der anregbaren Leuchtstoffplatte 10 aufgezeichnet wurde, kann die Vakuumkammer 1c entspannt werden, dann kann die Platte 10 aus der Vakuumkammer entnommen werden, und das darin gespeicherte Bild kann schließlich getrennt vom Elektronenmikroskop durch den Bildleser abgelesen werden. Wenn die anregbare Leuchtstoffplatte in dieser Vakuumkammer jedoch zyklisch verwendet wird, kann das Fokussierverfahren wirksam durchgeführt werden, ohne daß die Platte ersetzt oder der Vakuumzustand in der Vakuumkammer unterbrochen wird.
Mit dieser Anordnung wird das Elektronenmikroskopbild der Probe mit einem hohen Empfindlichkeitsgrad auf einem zweidimensionalen Bildsensor, z. B. einer anregbaren Leuchtstoffschicht, aufgezeichnet. Folglich kann der Betrag des im Elektronenmikroskop emittierten Elektronenstrahls verringert werden, um eine Beschädigung der Probe zu vermindern, die durch die Belichtung mit dem Elektronenstrahl hervorgerufen wird, wenn eine Defokussierung des Elektronenmikroskopbildes nachgewiesen wird.
Da das Elektronenmikroskopbild zum Nachweis der Defokussierung als elektrisches Signal gelesen und die Defokussierung durch ein arithmetisches Verfahren für dieses elektrische Signal nachgewiesen wird, kann die Defokussierung sogar von einem Bediener mit wenig Erfahrung einfach, exakt, schnell und leicht gemessen werden.
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung umfaßt ein Elektronenmikroskop 1a, dessen Aufbau dem Elektronenmikroskop 1a sichtlich identisch ist, das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.
Die Vorrichtung 50 zur Aufzeichnung und zum Lesen der Elektronenmikroskopbilder ist unter dem Objektivtubus 1 angeordnet. Die Vorrichtung 50 umfaßt einen zweidimensionalen Bildsensor 51, z. B. eine anregbare Leuchtstoffschicht, die in der Bildausbildungsebene 9 im Objektivtubus 1 befestigt ist, eine anregende Einrichtung, die aus einer Quelle 52 für das anregende Licht und einem optischen Abtastsystem 53 zum Abtasten der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 besteht, einen photoelektrischen Meßwandler 55, z. B. einen Sekundärelektronenvervielfacher, der so angeordnet ist, daß er der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 durch ein lichtdurchlässiges Fenster 54 in der Umfangswand des Objektivtubus 1 gegenübersteht, und eine Löschlichtquelle 56.
Die anregbare Leuchtstoffplatte 51 umfaßt eine anregbare Leuchtstoffschicht, die auf einem transparenten Träger aufgebracht ist. Die Quelle 52 des anregenden Lichtes umfaßt einen He-Ne-Laser oder einen Halbleiterlaser, um den anregenden Laserstrahl 52a zu emittieren. Das optische Abtastsystem 53 umfaßt einen ersten Lichtdeflektor 53a, einen zweiten Lichtdeflektor 53b und einen fixierten Spiegel 53c. Jeder der ersten und zweiten Lichtdeflektoren 53a, 53b kann ein bekannter Lichtdeflektor sein, z. B. ein Galvanometerspiegel, ein polygonaler Spiegel, ein Hologrammscanner oder ein akustooptischer Deflektor. Der anregende Laserstrahl 52a, der von der Quelle 52 für das anregende Licht abgegeben wird, wird vom ersten Lichtdeflektor 53a in der ersten Richtung und dann vom zweiten Lichtdeflektor 53b in einer Richtung abgelenkt, die zur ersten Richtung senkrecht ist, wie es durch den Pfeil A gezeigt wird. Der abgelenkte Lichtstrahl 52a wird durch eine Bleiglasscheibe geleitet, die im lichtdurchlässigen Fenster 61 angebracht ist, das in der Wand des Objektivtubus 1 definiert wird, und wird dann vom befestigten Spiegel 53c reflektiert, so daß er auf der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 auftrifft. Die anregbare Leuchtstoffschicht 51 wird folglich durch den Laserstrahl 52a zweidimensional in der Richtung X und Richtung Y abgetastet. Der Laserstrahl 52a wird vorzugsweise durch einen Filter (nicht gezeigt) geleitet, um den Wellenlängenbereich des Lichtes abzutrennen, das von der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 abgegeben wird, danach wird der Durchmesser des Strahls durch einen Ausspanner (nicht gezeigt) eingestellt, ehe der Strahl von den Lichtdeflektoren 53a, 53b abgelenkt und schließlich durch die fR-Linse (nicht gezeigt) geleitet wird, damit ein gleichmäßiger Durchmesser des Strahls eingestellt wird, ehe der Strahl auf die anregbare Leuchtstoffschicht 51 angewendet wird.
Die Löschlichtquelle 56 gibt Licht 56a im gleichen Wellenlängenbereich wie das anregende Licht ab, das auf die anregbare Leuchtstoffschicht 51 angewendet werden soll. Ein Spiegel 57 ist zur Winkelbewegung zwischen der ersten Position im Weg des Laserstrahls 52a zwischen dem zweiten Lichtdeflektor 53b und dem fixierten Spiegel 53c und einer zweiten Position außerhalb des Weges des Laserstrahls 52a angeordnet. Wenn sich der Spiegel 57 in der ersten Position befindet, wird das Löschlicht 56a, das von der Löschlichtquelle 56 abgegeben wird, von der Linse 58 aufgefangen und von den Spiegeln 57, 53c reflektiert, so daß es auf die gesamte Oberfläche der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 fällt.
Eine Verschlußklappe 59 zur Unterbrechung des Elektronenstrahls 2 ist im Winkel beweglich zwischen der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 und dem Objektivtubus 1 angeordnet. Eine Scheibe 60 aus Glas, die im Fenster 54 befestigt ist, weist einen optischen Filter auf, damit das von der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 abgegebene Licht hindurchgehen kann, während der anregende Lichtstrahl 52a unterbrochen wird. Eine Verschlußklappe 64 für das Licht ist zwischen der Glasscheibe 60 und dem Sekundärelektronenvervielfacher 55 angeordnet. Das Innere des Objektivtubus 1, das einen Teil umfaßt, der die anregbare Leuchtstoffschicht 51 aufnimmt, wird durch eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt) unter Vakuum gehalten, wenn das Elektronenmikroskop in Betrieb ist.
Nachfolgend wird der Betrieb der Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Elektronenmikroskopbildes beschrieben. Wenn die Verschlußklappe 59 wie dargestellt geöffnet ist, wird die in der Bildausbildungsebene 9 angeordnete anregbare Leuchtstoffschicht 51 dem Elektronenstrahl 2 ausgesetzt, so daß die Energie des Elektronenstrahls 2 gespeichert wird, der das vergrößerte Transmissionsbild Sb der Probe 8 trägt. Die Verschlußklappe 64 sollte vorzugsweise geschlossen sein, wenn die anregbare Leuchtstoffschicht 51 dem Elektronenstrahl 2 ausgesetzt wird. Dann werden die Verschlußklappe 59 geschlossen und die Verschlußklappe 64 für das Licht geöffnet. Die Quelle 52 für das anregende Licht wird angeregt, so daß sie einen anregenden Lichtstrahl 52a abgibt, der in den Richtungen X und Y abgelenkt wird, so daß die anregbare Leuchtstoffschicht 51 zweidimensional abgetastet wird. Die anregbare Leuchtstoffschicht 51 gibt nun Licht mit einer Intensität ab, die dem Energiebetrag des Elektronenstrahls 2 entspricht, der auf die Schicht 51 angewendet wurde. Das so von der Schicht 51 abgegebene Licht wird durch den Sekundärelektronenvervielfacher 55 durch die Glasplatte 60 photoelektrisch nachgewiesen, wobei der optische Filter in dieser Platte gleichzeitig den anregenden Lichtstrahl 52a entfernt.
Als Folge des Nachweises des von der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 abgegebenen Lichtes erzeugt der Sekundärelektronenvervielfacher 55 ein elektrisches Signal S, das durch den Bildsignalprozessor 22 verarbeitet wird, und dieses verarbeitete Signal wird dem Bildreproduktionsgerät 23, z. B. einer CRT-Anzeige oder einem Bildaufzeichnungsgerat zugeführt, das den lichtempfindlichen Film optisch abtastet, um darauf ein Bild zu erzeugen. Das vergrößerte Transmissionsbild 8b, das durch die induzierte Emission von der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 entstanden ist, kann folglich reproduziert werden, indem das elektrische Signal S angewendet wird, das der Menge des Lichtes entspricht, das von der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 abgegeben wurde.
Obwohl der optische Filter in der Glasplatte 60, die Verschlußklappe 64 für das Licht und der Sekundärelektronenvervielfacher 55 außerhalb des Vakuumsystems im Objektivtubus 1 angeordnet gezeigt sind, wobei sie in der genannten Reihenfolge von der abgetasteten Seite der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 entfernt angeordnet sind, können sie im Vakuumsystem in einem engen Kontakt mit der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 angeordnet sein.
Nachdem das Bild aus der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 abgelesen ist, wird die Verschlußklappe 64 für das Licht geschlossen und der Spiegel 52 wird nach oben in die erste Position im optischen Weg des Lichtstrahls 52a gedreht. Danach wird die Löschlichtquelle 56 angeregt, damit auf die Oberfläche der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 durch die Spiegel 57, 53c Löschlicht 56a angewendet wird. Jegliches Restbild, das aufgrund der Restenergie des Elektronenstrahls nach der Belichtung der Schicht 51 mit dem anregenden Lichtstrahl 52a auf der Schicht 51 zurückbleiben kann, kann von der anregbaren Leuchtstoffschicht 51 entfernt werden, die anschließend rezirkuliert werden kann.
Der vom Elektronenmikroskop 1a auf dem Elektronenmikroskopbild erzeugte Astigmatismus kann wie folgt nachgewiesen und korrigiert werden:
Für diese Korrektur des Astigmatismus wird eine Probe 8, die vollständig aus einem amorphen Material, wie Kohlenstoff, Silicium o.a. besteht, oder eine Probe 8 aus einem anderen Material verwendet, die durch Vakuumbedampfen mit einer dünnen Schicht dieses amorphen Materials überzogen ist. Die Probe 8 wird auf die Probenhalterung 5 gegeben, und der Elektronenstrahl 2 wird durch die Probe 8 geleitet, so daß er auf die anregbare Leuchtstoffschicht 51 auftrifft. Die anregbare Leuchtstoffschicht 51 speichert nun die Energie des angewendeten Elektronenstrahls 2, der das vergrößerte Transmissionsbild 8b der Probe 8 trägt. Danach gibt die anregbare Leuchtstoffschicht 51 das Licht bei der Belichtung mit anregendem Licht ab, und dieses abgegebene Licht wird durch den Sekundärelektronenvervielfacher 55 photoelektrisch nachgewiesen, der das elektrische Bildsignal S erzeugt, das dem vergrößerten Transmissionsbild 8b entspricht.
Dieses Bildsignal S wird auf eine Schaltung 25 der Fourier- Transformation angewendet, die die Fourier-Transformation des Bildsignals S elektrisch vornimmt. Das umgewandelte Bildsignal S', das von der Schaltung 25 für die Fourier- Transformation abgegeben wird, stellt ein konzentrisches Ringbild dar und wird einer arithmetischen Schaltung 26 zugeführt. Wenn das Bild keinen Astigmatismus aufweist, ist das Ringbild von normaler kreisförmiger Form, und wenn das Bild einen Astigmatismus hat, ist das Ringbild elliptisch. Die arithmetische Schaltung 26 leitet dann aus dem umgewandelten Bildsignal S' den Grad n von einem Ring R des Ringbildes (Fig. 6), die Längen s und l der kleinsten und der größten Achse des Rings R und den Winkel R der Neigung der Hauptachse (bei dem der Astigmatismus vorhanden ist) im Verhältnis zur festgelegten Richtung ab.
Die Längen s und l der kleinsten und der größten Achsen des Ringes R können bestimmt werden, indem z. B. die Bilddichte der Umfangsrichtung des Ringbildes zusammengefaßt, ein Histogramm der Verteilung der Dichte in Strahlungsrichtung erhalten, der Mindestpunkt des Histogramms als der Punkt angesehen, der im Abstand (Radius) r von der Mitte des Ringbildes angeordnet ist, der Abstand r in einer ausreichenden Anzahl radialer Richtungen gefunden und die Mindest- und Höchstwerte der Abstände r als Längen s bzw. l der kleinsten und der größten Achsen angewendet werden. Der Grad n des Rings R kann ermittelt werden, indem herausgefunden wird, welcher aus der Vielzahl der Mindestpunkte den Mindestpunkt des Histogramms der Dichteverteilung darstellt, der für den Radius r des Rings repräsentativ ist. Der Winkel R der Neigung der Hauptachse ist der Strahlungsrichtung gleich, womit sich der Höchstwert des Abstandes r ergibt.
Die arithmetische Schaltung 26 berechnet das Ausmaß des Astigmatismus δz vom Grad n des Rings R und die Längen s und l der kleinsten und größten Achsen nach der Gleichung (1). Vom Ausmaß des Astigmatismus δz und vom Winkel R berechnet die arithmetische Schaltung 26 anschließend die Ströme δIx, δIy, die in den Richtungen der Achsen X und Y durch den Stigmator geleitet werden sollen, um das Ausmaß des Astigmatismus δz nach den Gleichungen (2) und (3) zu beseitigen. Die so berechneten Ströme δIx, δIy werden z. B. auf einer CRT 27 angezeigt. Der Bediener des Elektronenmikroskops wählt nun die Ströme δIx, (δIy für den Stigmator 65 nach der Anzeige manuell aus, um den Astigmatismus vollständig zu beseitigen.
Anstelle der manuellen Auswahl der Ströme δIx, δIy auf der Basis der auf der CRT 27 angezeigten Information können eine Antriebseinrichtung für den Stigmator 65 und eine Regeleinrichtung für die Antriebseinrichtung vorgesehen sein, und die Ströme δIx, δIy für den Stigmator 65 können automatisch ausgewählt werden, indem Signale angewendet werden, die den Strömen δIx, δIy entsprechen, die von der arithmetischen Schaltung 26 berechnet wurden, um die Vorrichtung zu steuern.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform kann das Ausmaß des Astigmatismus durch ein arithmetisches Verfahren bei dem Signal exakt bestimmt werden, das durch die Fourier- Transformation eines elektrischen Signals elektrisch erzeugt wurde, das dem Elektronenmikroskopbild entspricht, und die durch den Stigmator zu leitenden Ströme, um das berechnete Ausmaß des Astigmatismus zu beseitigen, können ebenfalls exakt berechnet werden. Folglich kann der Astigmatismus selbst von einem ungeübten Bediener exakt und zuverlässig beseitigt werden.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, sollte es selbstverständlich sein, daß viele Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Korrektur des Astigmatismus eines von einem Elektronenmikroskop erzeugten Bildes mit einem Stigmator, welches die Schritte umfaßt:

i) Belichten einer anregbaren Leuchtstoffschicht im Vakuum mit einem Elektronenstrahl, der durch ein amorphes Material hindurchgegangen ist, damit die Leuchtstoffschicht die Energie des Elektronenstrahls speichern kann;

ii) Anwendung von anregendem Licht auf die anregbare Leuchtstoffschicht, um die gespeicherte Energie als Licht abzugeben, wobei das anregende Licht von außen durch ein lichtdurchlässiges Wandteil (19a, 61) auf die anregbare Leuchtstoffschicht geleitet wird;

iii) photoelektrischer Nachweis des von der Leuchtstoffschicht abgegebenen Lichtes, wodurch ein Bildsignal erzeugt wird;

iv) elektrische Durchführung der Fourier-Transformation bei diesem abgegebenen Licht, wodurch ein umgewandeltes Bildsignal erzeugt wird, das ein Ringbild trägt;

v) Auswahl eines Rings (R) des Ringbildes mit der Intensität null und Zählen der Ordnung dieses einen Ringes von der Innenseite des Ringbildes, Bestimmung der Länge der kleinsten (s) und der größten (l) Achsen dieses einen Rings und des Winkels (R) der Neigung der Hauptachse auf der Basis des umgewandelten Bildsignals; und

vi) Berechnung der Ströme, die durch den Stigmator geleitet werden sollen, auf der Basis dieser Ordnung, Längen und dieses Winkels.