JP3499286B2 - 形態画像観察装置およびその方法 - Google Patents
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Description
線を照射することでその試料の形態画像を観察する形態
画像観察装置およびその方法に関する。
微鏡や透過型顕微鏡などが知られている。走査型電子顕
微鏡においては、試料に対して電子線を照射し、この試
料で反射する電子線と、試料から発生する二次電子とを
検出し、この検出信号に基づき濃淡の形態画像信号を形
成して資料の形態画像を形成するようにしている。
位が電子線の照射によって蛍光発光(カソードルミネッ
センス)することがあるが、その電子線照射による蛍光
発光を受光してその試料の発光部位をカラー表示し、上
記形態画像とともに蛍光像を観察するようにしている。
ることで、試料上における発光部位を認識することが可
能となる。さらに、上記蛍光像を形成する光を分光分析
すれば、1μm以下の微小領域の化学結合の状態分析が
可能となる。すなわち、試料の形態画像、蛍光像および
蛍光像の発光スペクトルを知ることで、試料の微小領域
における情報分析を精密に行うことが可能となる。
とスペクトルとを検出する場合、図5に示すような方法
が採用されていた。すなわち、同図中1は楕円ミラ−で
ある。この楕円ミラ−1は実線で示す第1のモ−ドと破
線で示す第2のモ−ドとに回転位置決めできるようにな
っている。
よび第2のモ−ドにおいて、それぞれ電子線によって照
射された試料から発生する蛍光が入射する。第1のモ−
ドにおいて上記楕円ミラ−1に入射した蛍光は、その反
射方向に配置されたダイクロイックミラ−2で分光さ
れ、R、G、Bの各色分解信号を倍増して出力する3つ
の光電子倍増管3a〜3cにそれぞれ入射する。したが
って、楕円ミラ−1が第1のモ−ドにあれば、上記光電
子倍増管3a〜3cからの検出信号によって図示しない
カラ−モニタに試料の蛍光像を表示することができるよ
うになっている。
ドにあるときには、この楕円ミラ−1からの蛍光の反射
方向には分光器のスリット4(または光ファイバ−受光
面)が配置されている。したがって、上記分光器で蛍光
が分光されることで、そのスペクトルを図示しないカラ
−モニタに表示することができるようになっている。
と、第1のモ−ドと第2のモ−ドとを切り替えるために
は、楕円ミラ−を回転操作しなければならないから、操
作性の低下を招くということがあるばかりか、各モ−ド
位置において楕円ミラ−1をそれぞれ検出光軸に精密に
一致させなければならないということもある。
めに3つの光電子倍増管3a〜3cが必要となり、第2
のモ−ドでは分光器が必要となる。そのため、光電子倍
増管や分光器を設置しなければならないことによって装
置の大型化を招いたり、コストアップを招くなどのこと
がある。すなわち、蛍光像の観察と、スペクトルの測定
とを同時に行うことができないため、上述したような問
題があった。
ダイクロイックミラ−2でR、G、Bの波長に分光する
際、400nmと430nm、620nmと650nmなどの微
妙な波長の違いを検出できない場合があり、蛍光像の表
示が鮮明でないということもある。
光像を得る場合と、スペクトルを得る場合とでは楕円ミ
ラ−を回転操作しなければならなかったので、操作性が
悪いということがあり、また分光器とR、G、Bの光電
管とを設置しなければならなかったので、装置の大型化
やコストアップを招くなどのことがあった。
もので、その目的とするところは、蛍光像の観察と発光
スペクトルの測定とを同時に行うことができるようにし
た形態画像観察装置を提供することにある。
の発明は、試料に荷電粒子を照射し、放出される二次電
子を二次電子検出部により検出し、二次電子検出部から
の検出信号に基づき白黒の濃淡を表わす信号としての形
態画像信号を信号変換器により形成し、この試料の形態
を表わす画像である形態画像を画像表示部に表示させ観
察する形態画像観察装置において、上記試料に荷電粒子
を照射する照射手段と、荷電粒子の照射によって上記試
料から発生する光を分光する分光手段と、この分光手段
によって分光された光をそれぞれ所定の波長単位で検出
する波長検出手段と、この波長検出手段からの検出信号
をカラー画像とし上記形態画像と重ね合わせる画像形成
手段と、上記波長検出手段からの検出信号によって上記
試料で発生した光のスペクトルを測定する測定手段とを
有し、上記波長検出手段と上記画像形成手段との間に、
上記波長検出手段からの検出信号のピクセルサイズを調
整するサイズ可変手段を設けたことを特徴とする。
電粒子を照射し、放出される二次電子を二次電子検出部
により検出し、二次電子検出部からの検出信号に基づき
白黒の濃淡を表わす信号としての形態画像信号を信号変
換器により形成し、この試料の形態を表わす画像である
形態画像を画像表示部に表示させ観察する形態画像観察
方法において、上記試料に荷電粒子を照射する工程と、
荷電粒子の照射によって上記試料から発生する光を分光
する工程と、分光された光を波長ごとに検出する工程
と、各波長ごとの光をカラー画像とし上記形態画像と重
ね合わせる工程と、検出された上記光の波長からそのス
ペクトルを測定する工程と、上記波長検出手段からの検
出信号のピクセルサイズを調整する工程とを有すること
を特徴とする。
ら発生して分光された光は波長ごとに検出されるから、
その検出信号によって蛍光像を得ることができると同時
に、発光スペクトルを測定することができる。
参照して説明する。図1は形態画像観察装置を示し、図
中11は走査型電子顕微鏡の照射系である。この照射系
11は光、電子線、イオンなどの荷電粒子Rを出射する
ようになっている。なお、荷電粒子Rに代わり放射線を
出射する構成の照射系11であってもよい。
ステ−ジ12に載置された試料13を照射するようにな
っている。試料13としては生体細胞である、ミトコン
ドリアなどが載置される。
ミラ−14が配置されている。この楕円ミラ−14には
上記照射系11からの荷電粒子Rを細く絞って上記試料
13上で走査させるための貫通孔14aが形成されてい
る。試料13に荷電粒子Rを照射すると二次電子が放出
される。この二次電子は光電子倍増管からなる二次電子
検出部15で検出されて倍増される。
13の各部位に対応して発生量が変化するもので、その
二次電子はいったん光に変換されてから上記二次電子検
出部15で倍増されて再び電子に変換されるようになっ
ている。
増幅器16で増幅されて信号変換器17へ出力する。信
号変換器17は検出部15からの検出信号に基づき白黒
の濃淡を表わす信号としての形態画像信号(テレビジョ
ンの輝度信号に相当するもの)を形成する。したがっ
て、上記信号変換器17からの形態画像信号によって試
料13の形態を表わす画像が得られる。
照射によって発光する部位があり、その発光部位からは
カソ−ドルミネッセンス(CL)が放射される。上記楕
円ミラ−14の反射面14bは上記カソ−ドルミネッセ
ンスを集光するようになっており、上記試料13は楕円
ミラ−14の一方の焦点に位置決めされている。
の反射面14bで反射したカソ−ドルミネッセンスはス
リット18で成形され、分光器21の窓23からその内
部に配置された反射ミラ−24へ入射する。この反射ミ
ラ−24で反射したカソ−ドルミネッセンスはグレ−テ
イング25に入射してそれぞれの波長ごとに分光されて
出射する。この実施例では、上記グレ−テイング25は
カソ−ドルミネッセンスに含まれる200nm〜900nm
の波長帯域の光をそれぞれの波長ごとに分光できるよう
になっている。
25で分光されることで、マルチチャンネル検出器22
の光電面22a上に分光スペクトルが得られる。この分
光スペクトルはマイクロチャンネルプレ−ト26で増幅
されて波長検出器27で検出される。この波長検出器2
7の入射面側には蛍光面28aをもった光ファイバ28
が配置されており、マイクロチャンネルプレ−ト26で
増幅された電子が加速されて蛍光面28aに衝突し光に
変換され、光ファイバ28に入射し波長検出器27で増
幅され検出される。
ァイバ28に代わりレンズを配置するようにしてもよ
い。上記波長検出器27はPDA(photo diode array
)やCCD(charged cou-pled device )から構成さ
れている。PDAの場合、図2(a)に示すように51
2乃至1024チャンネルのフォトダイオ−ド27aが
200〜900nmの波長の分散方向に沿って配列されて
なる。
の数が多い分だけ波長(色)の分離を細かく行うことが
できる。そのチャンネルの分割は、電気的に任意に制御
することができ、その分割を任意の色に対応させて行う
ことが可能である。たとえば、250nmの信号と350
nmの信号は、ダイクロイックミラ−の場合は両方とも青
で表示されるが、上記波長検出器27によれば、別々の
色で表示することができる。
した場合には、図2(b)に示すようにその素子27b
が行列状に配置されているから、図中鎖線で囲んだ各列
を1つのチャンネルに対応させればよい。
9で増幅されて2つに分割される。分割された出力の一
方は第1のフレ−ムメモリ31に入力され、上記照射系
11の走査信号に基づいて一画面分のスペクトル情報と
して記憶される。そして、その一画面分のスペクトル情
報はカラ−モニタ32に入力される。これにより、カラ
−モニタ32には試料13の発光部位のスペクトルが測
定表示される。
クセルサイズを変える可変回路33に入力される。この
可変回路33は、所定の波長の画素Pを図3(a)に示
すサイズから図3(b)や図3(c)に示すように上記
画素Pの周辺にもその波長の画素があるように画素P1
や画素P2のごとく加算表示することができる。それに
よって目立たない色を視認し易くすることができる。
4に入力される。この加算回路34には上記信号変換器
17からの出力も入力される。それによって、加算回路
34は信号変換器17からの形態画像信号に、波長検出
器27からの色分解信号を重ね合わせ、画像信号を形成
する。
換器17からの形態画像信号と、波長検出器27からの
色分解信号とは、上記照射系11の走査信号に基づいて
第2のフレ−ムメモリ35に一走査分を一画面分の画像
情報として記憶する。その一画面分の画像情報は、上記
カラ−モニタ32に入力される。
上記試料13の形態画像と、その形態画像の発光部の蛍
光象が有色彩で、その形態画像の対応する部位に重ね合
わされて表示されるから、試料13のどの部位のどの箇
所が発光しているかを明確に知ることができる。しか
も、試料13からのカソードルミネッセンスのスペクト
ルを測定できることで、上記試料13の微小領域の化学
結合の状態分析の情報も、上記試料13の形態画像の発
光部位の情報と同時に得ることができる。
その発光スペクトルとは、上記カラーモニタ32に設け
られた図示しない切り替え部によって選択的に表示する
ことができる。なお、上記カラーモニタ32に図示しな
いが記憶装置を接続しておけば、このモニタ32に写し
出されるスペクトルや蛍光像が重ねられた形態画像を記
録することができる。
ミラ−14を回転させることなく、試料13の発光部の
蛍光像が得られるとともに、その発光部のスペクトルを
測定することができるため、スペクトル測定を行うため
の操作に手間が掛かるということがない。
け、その信号の一方でスペクトルを測定し、他方で蛍光
像を得る構成であるから、従来のように色分解装置と分
光器とを用いて行っていた場合に比べ、構成の簡略化を
計ることができる。
Dを用いているから、上記試料13で発生する蛍光の波
長の違いを確実に検出することができる。つまり、波長
検出器27はチャンネルの数に対応した分解能を持つこ
とになる。そのため、たとえば400nmと430nmある
いは620nmと650nmなどのような微妙な色の違いを
確実に表示することが可能となる。
でなく、種々変形可能である。たとえば、上記一実施例
では分光器21に入射した蛍光を分光するためにグレ−
テイング25を用いたが、図4に示すようにミラ−51
からの蛍光を一対のプリズム52で分光し、各波長成分
の光をレンズ53でそれぞれ集光して分散面に集光させ
る構成であってもよい。その場合、上記ミラ−51は反
射面51aが放物面に形成されたものが用いられる。
電粒子や放射線を照射することで発生する光を分光し、
分光された光をそれぞれ所定の波長単位で検出し、この
検出信号を分割してカラ−画像信号とスペクトル信号に
した。
と、その発光のスペクトルの測定とを同時に行えるか
ら、観察時の操作性を向上させることができるばかり
か、装置の構成を簡略化できる。また、試料からの蛍光
を所定の波長単位で検出するため、その検出信号による
カラ−像を鮮明に表示できる。
構成図。
を用いた場合の説明図、(b)は同じくチャージドカッ
プルデバイスを用いた場合の説明図。
ピクセルサイズを変更する説明図。
…カラーモニタ、34…加算器。
Claims (5)
- 【請求項1】試料に荷電粒子を照射し、放出される二次
電子を二次電子検出部により検出し、二次電子検出部か
らの検出信号に基づき白黒の濃淡を表わす信号としての
形態画像信号を信号変換器により形成し、この試料の形
態を表わす画像である形態画像を画像表示部に表示させ
観察する形態画像観察装置において、 上記試料に荷電粒子を照射する照射手段と、 荷電粒子の照射によって上記試料から発生する光を分光
する分光手段と、 この分光手段によって分光された光をそれぞれ所定の波
長単位で検出する波長検出手段と、 この波長検出手段からの検出信号をカラー画像とし上記
形態画像と重ね合わせる画像形成手段と、 上記波長検出手段からの検出信号によって上記試料で発
生した光のスペクトルを測定する測定手段とを有し、上記波長検出手段と上記画像形成手段との間に、上記波
長検出手段からの検出信号のピクセルサイズを調整する
サイズ可変手段を設けたこと を特徴とする形態画像観察
装置。 - 【請求項2】上記波長検出手段は、上記分光手段によっ
て分光された光をそれぞれの波長ごとに検出する複数の
検出素子からなることを特徴とする請求項1記載の形態
画像観察装置。 - 【請求項3】上記画像形成手段によってカラー画像が重
ね合わされた形態画像と、上記試料で発生した光のスペ
クトルとを表示する表示手段を有することを特徴とする
請求項1記載の形態画像観察装置。 - 【請求項4】上記測定手段によるスペクトル情報を記憶
する第1のフレームメモリと、 上記画像形成手段による画像情報を記憶する第2のフレ
ームメモリとを設け、 上記第1フレームメモリの上記スペクトル情報と上記第
2のフレームメモリの上記画像情報とを上記画像表示部
に入力して表示させることを特徴とする請求項1記載の
形態画像観察装置。 - 【請求項5】試料に荷電粒子を照射し、放出される二次
電子を二次電子検出部により検出し、二次電子検出部か
らの検出信号に基づき白黒の濃淡を表わす信号としての
形態画像信号を信号変換器により形成し、この試料の形
態を表わす画像である形態画像を画像表示部に表示させ
観察する形態画像観察方法において、 上記試料に荷電粒子を照射する工程と、 荷電粒子の照射によって上記試料から発生する光を分光
する工程と、 分光された光を波長ごとに検出する工程と、 各波長ごとの光をカラー画像とし上記形態画像と重ね合
わせる工程と、 検出された上記光の波長からそのスペクトルを測定する
工程と、上記波長検出手段からの検出信号のピクセルサイズを調
整する工程とを有すること を特徴とする形態画像観察方
法。
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JP09737094A JP3499286B2 (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | 形態画像観察装置およびその方法 |
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JPH07307137A JPH07307137A (ja) | 1995-11-21 |
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CN112368570B (zh) | 2018-05-30 | 2024-07-09 | 加坦公司 | 用于波长分辨角度分辨阴极发光的设备 |
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- 1994-05-11 JP JP09737094A patent/JP3499286B2/ja not_active Expired - Fee Related
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