JP2563134B2 - 走査透過型位相差電子顕微鏡 - Google Patents
走査透過型位相差電子顕微鏡Info
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- JP2563134B2 JP2563134B2 JP1015590A JP1559089A JP2563134B2 JP 2563134 B2 JP2563134 B2 JP 2563134B2 JP 1015590 A JP1015590 A JP 1015590A JP 1559089 A JP1559089 A JP 1559089A JP 2563134 B2 JP2563134 B2 JP 2563134B2
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- electron microscope
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、明瞭な位相差像を得ることのできる走査透
過型位相差電子顕微鏡に関するものである。
過型位相差電子顕微鏡に関するものである。
［従来の技術］ 強磁性体の磁区構造等の観察を電子顕微鏡で行う方法
の一つとして、走査透過型電子顕微鏡（STEM）を使用す
る位相差STEM法が知られている。
の一つとして、走査透過型電子顕微鏡（STEM）を使用す
る位相差STEM法が知られている。
位相差STEM法は、位相差情報を像にする簡便法であ
り、２つ以上に分割された検出器を用いて透過電子線を
検出し、各検出器の信号の差を走査透過像（STEM像）と
してブラウン管上に表示するもので、位相コントラス
ト、例えば凹凸や磁区像に対して、他の方法では得がた
い優れた像を得ることができるものである。
り、２つ以上に分割された検出器を用いて透過電子線を
検出し、各検出器の信号の差を走査透過像（STEM像）と
してブラウン管上に表示するもので、位相コントラス
ト、例えば凹凸や磁区像に対して、他の方法では得がた
い優れた像を得ることができるものである。
第５図はSTEMの光学系の概略を示す図であり、図示し
ない電子銃から放出された電子ビームは対物前方レンズ
２により集束されて、矢印で示す試料３に照射されると
共に、走査コイル１により試料３の全面を走査するよう
になされている。電子は試料３を透過する過程において
種々の方向に錯乱され、その回析像は対物結像レンズ４
により、図中５で示す対物レンズの後焦点面上に形成さ
れる。この回析像は、第６図に示すように、試料３の位
置に関係なく、試料３によりどの方向に錯乱されたかに
よって結像される位置が決定される。第６図において
は、試料３によりθ゜だけ散乱された電子は、試料３の
どの位置で散乱されたかによらずＡの位置に結像し、試
料３によりφ゜だけ散乱された電子はＢの位置に結像
し、試料３により散乱されず直進した電子はＯの位置に
結像している。つまり、後焦点面５においては、試料３
の位相差情報を有していることが分かる。
ない電子銃から放出された電子ビームは対物前方レンズ
２により集束されて、矢印で示す試料３に照射されると
共に、走査コイル１により試料３の全面を走査するよう
になされている。電子は試料３を透過する過程において
種々の方向に錯乱され、その回析像は対物結像レンズ４
により、図中５で示す対物レンズの後焦点面上に形成さ
れる。この回析像は、第６図に示すように、試料３の位
置に関係なく、試料３によりどの方向に錯乱されたかに
よって結像される位置が決定される。第６図において
は、試料３によりθ゜だけ散乱された電子は、試料３の
どの位置で散乱されたかによらずＡの位置に結像し、試
料３によりφ゜だけ散乱された電子はＢの位置に結像
し、試料３により散乱されず直進した電子はＯの位置に
結像している。つまり、後焦点面５においては、試料３
の位相差情報を有していることが分かる。
そこで、後焦点面５に形成されている回析像を、第５
図のように、後段の中間レンズ６、投影レンズ７の列磁
を調整することによって拡大し、二つの検出器８、９上
に結像させる。
図のように、後段の中間レンズ６、投影レンズ７の列磁
を調整することによって拡大し、二つの検出器８、９上
に結像させる。
図においては、電子ビームが試料３の10で示す位置に
照射されている場合の光線図は実線で示されており、試
料３の11で示す位置に照射される場合の光線図は波線で
示されている。なお、このとき、試料３の電子顕微鏡像
は投影レンズ７の下部に縮小されて結像されている。
照射されている場合の光線図は実線で示されており、試
料３の11で示す位置に照射される場合の光線図は波線で
示されている。なお、このとき、試料３の電子顕微鏡像
は投影レンズ７の下部に縮小されて結像されている。
これらの検出器８、９の代わりにフィルムを置けば回
析像を撮影することはできるが、これだけでは電子がど
のような方向に散乱されているかは分かるが、その差は
知ることのできない。そこで、第５図のように二つの検
出器８、９を配置し、これらの検出器で電子ビーム量を
電気信号に変換し、その差、即ち、いま検出器８の出力
をＡ、検出器９の出力をＢとすると（Ａ−Ｂ）の信号を
STEMの電子ビーム走査信号に同期させてCRTに表示する
と、位相差像を得ることができる。つまり、位相差情報
は、対物レンズ後焦点面５上での電子回析像のシフトと
して生ずるので、当該シフト量を後段のレンズで拡大
し、シフトした分のみの情報を像にするのである。
析像を撮影することはできるが、これだけでは電子がど
のような方向に散乱されているかは分かるが、その差は
知ることのできない。そこで、第５図のように二つの検
出器８、９を配置し、これらの検出器で電子ビーム量を
電気信号に変換し、その差、即ち、いま検出器８の出力
をＡ、検出器９の出力をＢとすると（Ａ−Ｂ）の信号を
STEMの電子ビーム走査信号に同期させてCRTに表示する
と、位相差像を得ることができる。つまり、位相差情報
は、対物レンズ後焦点面５上での電子回析像のシフトと
して生ずるので、当該シフト量を後段のレンズで拡大
し、シフトした分のみの情報を像にするのである。
検出器としては、第７図（ａ）に示すような２分割型
のものでもよいし、同図（ｂ）に示すような４分割型の
ものでもよく、４分割型の検出器の場合には、位相差を
得るためには、検出器15、16、17および18の出力をそれ
ぞれA,B,C,Dとすると、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）の演算
を行えばよい。
のものでもよいし、同図（ｂ）に示すような４分割型の
ものでもよく、４分割型の検出器の場合には、位相差を
得るためには、検出器15、16、17および18の出力をそれ
ぞれA,B,C,Dとすると、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）の演算
を行えばよい。
［発明が解決しようとする課題］ さて、明瞭な位相差像を得るためには、第８図（ａ）
に示すように、分離された回析像20,21を分割型検出器
8,9上に対称に投影する必要がある。もっとも、第８図
（ｂ）に示すように分離された回析像20,21の中心と分
割型検出器8,9の中心が一致していなくても位相差像を
観察することはできるが、非対称であるために演算後に
余分な情報が残り、明瞭な位相差像を得ることはできな
いし、第８図（ｃ）のように、分離された回析像20,21
が検出器８のみに投影される場合には位相差像を得るこ
とは不可能である。
に示すように、分離された回析像20,21を分割型検出器
8,9上に対称に投影する必要がある。もっとも、第８図
（ｂ）に示すように分離された回析像20,21の中心と分
割型検出器8,9の中心が一致していなくても位相差像を
観察することはできるが、非対称であるために演算後に
余分な情報が残り、明瞭な位相差像を得ることはできな
いし、第８図（ｃ）のように、分離された回析像20,21
が検出器８のみに投影される場合には位相差像を得るこ
とは不可能である。
その解決策として、分割型検出器の位置、角度を調整
することにより、分離された回析像を分割型検出器上に
対称に投影するようにすることは考えられるが、検出器
の中心を光軸に正しく一致させることが困難である上
に、検出器上にどのように回析像が投影されているかを
確認することはできないために、検出器の位置、角度を
調整しようとしてもどのように調整したらよいかという
情報を得ることはできないのである。
することにより、分離された回析像を分割型検出器上に
対称に投影するようにすることは考えられるが、検出器
の中心を光軸に正しく一致させることが困難である上
に、検出器上にどのように回析像が投影されているかを
確認することはできないために、検出器の位置、角度を
調整しようとしてもどのように調整したらよいかという
情報を得ることはできないのである。
このように、STEMにおいては、回析像と検出器の相対
的位置関係が極めて重要であるにも拘らず、その相対位
置関係を正しく合わせる手段がないものであった。
的位置関係が極めて重要であるにも拘らず、その相対位
置関係を正しく合わせる手段がないものであった。
本発明は、上記の課題を解決するものであって、分離
された回析像と検出器の相対位置を容易に正しく合わせ
ることができる走査透過型位相差電子顕微鏡を提供する
ことを目的とするものである。
された回析像と検出器の相対位置を容易に正しく合わせ
ることができる走査透過型位相差電子顕微鏡を提供する
ことを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の走査透過型位
相差電子顕微鏡は、走査透過型位相差電子顕微鏡におい
て、位置検出型検出器をマトリクス状に配置した電子ビ
ーム検出器と、前記電子ビーム検出器で検出した回析像
を記憶する記憶手段と、制御手段とを少なくとも備え、
前記制御手段は前記記憶された回析像を指定された領域
に分割し、分割された両領域での電子ビーム投射量の差
を演算するものであることを特徴とする。
相差電子顕微鏡は、走査透過型位相差電子顕微鏡におい
て、位置検出型検出器をマトリクス状に配置した電子ビ
ーム検出器と、前記電子ビーム検出器で検出した回析像
を記憶する記憶手段と、制御手段とを少なくとも備え、
前記制御手段は前記記憶された回析像を指定された領域
に分割し、分割された両領域での電子ビーム投射量の差
を演算するものであることを特徴とする。
［作用］ 本発明によれば、走査透過型電子顕微鏡に用いる電子
線検出器として、位置検出型検出器を用いたので、検出
器上のビーム形状を確認できるようになり、領域の区分
を正確に行うことができ、明瞭な位相差像を得ることが
できる。
線検出器として、位置検出型検出器を用いたので、検出
器上のビーム形状を確認できるようになり、領域の区分
を正確に行うことができ、明瞭な位相差像を得ることが
できる。
［実施例］ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第１図は本発明に係る走査透過型位相差電子顕微鏡の
信号処理系の構成を示す図であり、図中、30は検出器、
31は制御装置、32はフレームメモリ、33、34は表示装
置、35は入力装置を示す。なお、光学系は第５図に示し
たものと同様である。
信号処理系の構成を示す図であり、図中、30は検出器、
31は制御装置、32はフレームメモリ、33、34は表示装
置、35は入力装置を示す。なお、光学系は第５図に示し
たものと同様である。
第１図において、検出器30は従来のような分割型のも
のではなく、CCD等の位置検出型検出器（PSD:Position
Sensitive Detector）がマトリクス状に配置された構成
となされている。そして、検出器30を構成する各素子
は、電子ビームが試料の全面をフレーム走査する期間、
または必要なら数フレーム走査期間に渡って照射された
電荷を蓄積し、帰線期間に制御装置31によって読み出さ
れる。
のではなく、CCD等の位置検出型検出器（PSD:Position
Sensitive Detector）がマトリクス状に配置された構成
となされている。そして、検出器30を構成する各素子
は、電子ビームが試料の全面をフレーム走査する期間、
または必要なら数フレーム走査期間に渡って照射された
電荷を蓄積し、帰線期間に制御装置31によって読み出さ
れる。
制御装置31は検出器30から読み出した信号をA/D変換
し、フレームメモリ32の所定の箇所に格納すると共に、
CRT等からなる表示装置の一方、例えば表示装置33に表
示する。このことにより、例えば、第２図のように分離
された回析像36,37を画面上に表示することができ、こ
の画面から回析像が検出器30の上のどのような位置にど
のような状態で投影されているかを知ることができる。
し、フレームメモリ32の所定の箇所に格納すると共に、
CRT等からなる表示装置の一方、例えば表示装置33に表
示する。このことにより、例えば、第２図のように分離
された回析像36,37を画面上に表示することができ、こ
の画面から回析像が検出器30の上のどのような位置にど
のような状態で投影されているかを知ることができる。
いま、第２図の状態を考えると、分離された二つの回
析像36、37は、その交点r1,r2を結ぶ直線38に対して対
称であるから、直線38で分けられる一方の領域をＡ、他
方の領域をＢとすれば、第８図（ａ）に示すような理想
的な状態とすることができることが分かる。従って、オ
ペレータが表示装置33の画面を観察して、マウスあるい
はライトペン等の適当な装置からなる入力装置35によ
り、交点r1,r2の位置を指示すれば、制御装置31は交点r
1,r2を結ぶ直線を求め、表示装置33に表示すると共に、
一方の領域をＡ、他方の領域をＢとして差を演算する。
即ち、制御装置31は、フレームメモリ32から先に格納し
た回析像のデータを読み出し、メモリ上のデータを領域
Ａと領域Ｂに区分し、更に、領域A,Bのそれぞれ対応す
る画素ai,biの差、即ちｃ＝ai−biを求めるのである。
析像36、37は、その交点r1,r2を結ぶ直線38に対して対
称であるから、直線38で分けられる一方の領域をＡ、他
方の領域をＢとすれば、第８図（ａ）に示すような理想
的な状態とすることができることが分かる。従って、オ
ペレータが表示装置33の画面を観察して、マウスあるい
はライトペン等の適当な装置からなる入力装置35によ
り、交点r1,r2の位置を指示すれば、制御装置31は交点r
1,r2を結ぶ直線を求め、表示装置33に表示すると共に、
一方の領域をＡ、他方の領域をＢとして差を演算する。
即ち、制御装置31は、フレームメモリ32から先に格納し
た回析像のデータを読み出し、メモリ上のデータを領域
Ａと領域Ｂに区分し、更に、領域A,Bのそれぞれ対応す
る画素ai,biの差、即ちｃ＝ai−biを求めるのである。
このようにして求められたciは、フレームメモリ32の
所定の箇所に格納されると共に、表示装置の他方、例え
ば表示装置34に表示される。
所定の箇所に格納されると共に、表示装置の他方、例え
ば表示装置34に表示される。
このようにすることで明瞭な位相差像を得ることがで
きるのである。
きるのである。
以上の説明においては単純な回析パターンの場合を取
り上げたが、試料によっては第３図に示すように回析像
が４つに分離されることもある。このような場合には、
例えば、第４図に示すように、メモリの画素をA,B,C,D
の４領域に区分し、所望の領域間の差、例えば、Ａ−B,
A−C,C−ＤあるいはＢ−Ｄを演算して表示することがで
きる。このようにすれば、各領域間では非対称の部分が
あるので、得られた位相差像のある部分は不明瞭にはな
るが、いろいろの方向から位相差像を観察することがで
きるものである。
り上げたが、試料によっては第３図に示すように回析像
が４つに分離されることもある。このような場合には、
例えば、第４図に示すように、メモリの画素をA,B,C,D
の４領域に区分し、所望の領域間の差、例えば、Ａ−B,
A−C,C−ＤあるいはＢ−Ｄを演算して表示することがで
きる。このようにすれば、各領域間では非対称の部分が
あるので、得られた位相差像のある部分は不明瞭にはな
るが、いろいろの方向から位相差像を観察することがで
きるものである。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、検出器として分割型
検出器ではなく、位置検出型検出器を用いたので、電子
ビームが検出器上にどのように照射されているかを表示
装置上において確認することができるばかりでなく、こ
の情報をデジタルに変換し、画像表示などを行うことに
よって、検出器を任意の複数の領域に分割することがで
きる。
検出器ではなく、位置検出型検出器を用いたので、電子
ビームが検出器上にどのように照射されているかを表示
装置上において確認することができるばかりでなく、こ
の情報をデジタルに変換し、画像表示などを行うことに
よって、検出器を任意の複数の領域に分割することがで
きる。
従って、回析パターンの形状に応じて、任意の位置で
任意の方向に検出器に入る信号を分割できるので、正確
に位相差を像にすることができ、不所望のコントラスト
を生じさせないようにすることができる。
任意の方向に検出器に入る信号を分割できるので、正確
に位相差を像にすることができ、不所望のコントラスト
を生じさせないようにすることができる。
第１図は本発明に係る走査透過型位相差電子顕微鏡の信
号処理系の１実施例の構成を示す図、第２図は分割を説
明する図、第３図は回折パターンの例を示す図、第４図
は第３図の回折パターンの場合の領域分割の例を示す
図、第５図は従来の位相差STEM法を説明する図、第６図
は位相差情報を説明する図、第７図は分割型検出器を示
す図、第８図は本発明の課題を説明するための図であ
る。 30……検出器、31……制御装置、32……フレームメモ
リ、33、34……表示装置、35……入力装置。
号処理系の１実施例の構成を示す図、第２図は分割を説
明する図、第３図は回折パターンの例を示す図、第４図
は第３図の回折パターンの場合の領域分割の例を示す
図、第５図は従来の位相差STEM法を説明する図、第６図
は位相差情報を説明する図、第７図は分割型検出器を示
す図、第８図は本発明の課題を説明するための図であ
る。 30……検出器、31……制御装置、32……フレームメモ
リ、33、34……表示装置、35……入力装置。
Claims (1)
- 【請求項１】走査透過型位相差電子顕微鏡において、位
置検出型検出器をマトリクス状に配置した電子ビーム検
出器と、前記電子ビーム検出器で検出した回析像を記憶
する記憶手段と、制御手段とを少なくとも備え、前記制
御手段は前記記憶された回析像を指定された領域に分割
し、分割された両領域でのビーム投射量の差を演算する
ものであることを特徴とする走査透過型位相差電子顕微
鏡。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1015590A JP2563134B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 走査透過型位相差電子顕微鏡 |
| US07/468,750 US5004918A (en) | 1989-01-25 | 1990-01-24 | Differential phase contrast scanning transmission electron microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1015590A JP2563134B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 走査透過型位相差電子顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02197050A JPH02197050A (ja) | 1990-08-03 |
| JP2563134B2 true JP2563134B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=11892941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1015590A Expired - Lifetime JP2563134B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 走査透過型位相差電子顕微鏡 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5004918A (ja) |
| JP (1) | JP2563134B2 (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5153434A (en) * | 1990-05-18 | 1992-10-06 | Hitachi, Ltd. | Electron microscope and method for observing microscopic image |
| JP3039563B2 (ja) * | 1990-11-29 | 2000-05-08 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡及び走査電子顕微方法 |
| JPH05109378A (ja) * | 1991-10-15 | 1993-04-30 | Hitachi Ltd | 電子顕微像観察方法及び装置 |
| JPH06181045A (ja) * | 1992-10-13 | 1994-06-28 | Hitachi Ltd | 像観察方法及び透過電子顕微鏡装置 |
| JP3441855B2 (ja) * | 1995-08-25 | 2003-09-02 | 科学技術振興事業団 | 荷電粒子顕微鏡の観察装置 |
| AUPP690098A0 (en) * | 1998-11-02 | 1998-11-26 | University Of Melbourne, The | Phase determination of a radiation wave field |
| JP4066078B2 (ja) * | 1999-05-27 | 2008-03-26 | 株式会社ニコン | 写像型電子顕微鏡 |
| EP1209720A3 (en) * | 2000-11-21 | 2006-11-15 | Hitachi High-Technologies Corporation | Energy spectrum measurement |
| JP3942363B2 (ja) * | 2001-02-09 | 2007-07-11 | 日本電子株式会社 | 透過電子顕微鏡の位相板用レンズシステム、および透過電子顕微鏡 |
| EP1365229B1 (en) * | 2001-02-28 | 2012-12-12 | Hitachi, Ltd. | Electron nano diffraction method of measuring strain and stress by detecting one or a plurality of diffraction spots |
| US7573301B2 (en) * | 2002-12-02 | 2009-08-11 | Silverbrook Research Pty Ltd | Temperature based filter for an on-chip system clock |
| JP4272142B2 (ja) * | 2004-12-07 | 2009-06-03 | 株式会社ルネサステクノロジ | スイッチング素子並びにそれを用いたアンテナスイッチ回路及び高周波モジュール |
| JP2006164861A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Hitachi High-Technologies Corp | 走査干渉電子顕微鏡 |
| WO2008060237A1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-22 | Hovmoeller Sven | Electron rotation camera |
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