JP6949924B2 - 直接検出センサを用いる電子エネルギー損失分光器 - Google Patents

Description

本発明は、概して、電子顕微鏡法及び分光法の分野に関する。

直接検出センサ(direct detection sensor)を有する例示的な電子顕微鏡システムでは、センサは、１秒当たり４００フレーム又はセンサ出力（ｆｐｓ）のような一定のスピードで動作する。各センサ出力は、カメラ中の専用ハードウェアで処理されて、各電子が検出器に衝突した位置を決定する。このことが機能するために、これらのセンサ出力のそれぞれにおいて、どの領域のカウント値もおおよそ２０画素当たり１電子未満に留まらなくてはならず、そうでなければ、数え間違いが発生する。読み出し雑音は、電子カウント処理により除外される。センサの読み出しに関連する局所化された雑音よりももっと高いレベルの空間的に局所化された信号を入射電子が生成するように、システムは設計されている。信号にしきい値を適用し、しきい値よりも大きなイベントをカウントし、しきい値よりも小さな雑音を打ち消すことにより、読み出し雑音は除外される。上記条件の下では、誤検出又はミスカウントのようなカウント誤りに起因する雑音は最小である。撮像モードで用いられるときに、この雑音最小化は、入射ビームに直交する信号の低い空間的な広がりと合わさって、素晴らしい検出量子効率を生じる。従来の直接検出カメラシステムでは、４００ｆｐｓのデータレートは、典型的なコンピュータが処理できるであろうものよりもはるかに大きい。この問題を解決する１つの方法は、処理ハードウェアが、ホストコンピュータにデータを送信する前に、いくつか（例えば、４０）のカウントされたフレームを合計し、記録された合計フレーム（summed-frame）当たり１０ｆｐｓの有効合計フレームレート（effective summed-frame rate）又は０．１ｓの有効露光時間を生むことである。

撮像モードで用いられる電子顕微鏡に関するこの例では、最小露光時間は０．１秒であり、コンピュータに対する最大合計フレームレートは１０ｆｐｓであり、最大線量率（maximum dose rate）は、１画素、１秒当たり２０電子である。

電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ：electron-energy-loss spectroscopy）に関しては、上記制限は問題となる。従来のカウントをしない、シンチレータ系の検出器では、スペクトルは、数百画素行により、非分光方向（非分散方向とも呼ばれる）に拡げられる。この値は、より小さな読み出し領域を要求する大きな読み出しスピード及び小さな雑音の必要性、及び、より大きな読み出し領域を要求するダイナミックレンジ及び検出器寿命の必要性の、競合する必要性のバランスをとることにより決定される。強度が大きく異なるスペクトルの領域を同時に検出するために、分光実験はしばしば大ダイナミックレンジを要求する。局所化された検出器領域上のピコアンペア範囲の入射電流が一般的である。このことは、１画素、１秒当たりで何百万の電子に相当し、それは、計数モードで撮像するときの直接検出の検出器に関して上で示された、１画素、１秒当たりでおおよそ２０電子の線量率能力よりもはるかに大きい。

検出器の全高（full height）よりも小さくスペクトルを拡げることは、より少ない画素が読み出されるので、センサ読み出し時間を削減するが、計数モードの直接検出装置については、狭スペクトルは、それが速度を増加させる分と同じ量だけダイナミックレンジを削減するので、多くの場合には、スペクトルをより小さな領域に限定することに利点はない。しかしながら、領域を削減することは、検出器の寿命を削減するので、検出器の最適な利用は、検出器全体が用いられるとき、つまり、スペクトルが図１にあるように両方向に拡げられるときである。そのような計数モード動作は、読み出し雑音なしで、すなわち、とても高い感度でＥＥＬＳを実行する。ここに記載された本発明は、分光法に関して合計フレームレート及び線量率を制限するであろう、上に記載された困難に対処するために設計される。

この出願は、出願人ガタン インコーポレイテッドにより出願された、電子エネルギー損失分光器と題するＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１５/０３７７１２に関連し、参照により組み込む。

２次元直接電子検出器上のスペクトルの画像である。 本発明の好ましい実施の形態のブロック図である。 典型的なＥＥＬＳスペクトルを示す図である。 ここで記載される、例示的な複合露光モードのフローチャートである。 例示的なシステムのブロック図である。

撮像及び分光の両方を目的とし、分光器に取り付けられた直接電子検出器を用いる、新規な電子エネルギー損失分光（ＥＥＬＳ）システムが開示される。

図２は、本発明の処理を実行するための例示的なシステムを示す。示されるように、例示的なシステムは、走査制御要素２１３と、走査増幅出力信号２１２を用いて走査制御要素２１３に接続される走査制御電子装置２１１とを含む透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）又は走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Scanning Transmission Electron Microscope）２００を含む。顕微鏡２００内に置かれたサンプル２１４が示される。

ここで説明される実施の形態と整合して、システムは更に、制御信号２１９を介してシャッタドライバ２１８により制御される高速シャッタ２０２と、制御信号２２２を介してドリフト管ドライバ２２１により制御されるエネルギーオフセットドリフト管２０８を備える撮像フィルタ２０１と、直接検出器カメラシステム２０３とを含む。

直接検出器カメラシステム２０３は、直接検出器センサ２０５を備える直接検出器モジュール２０４と、直接検出器カメラ処理モジュール２０６と、直接検出器カメラ制御器モジュール２０９とを備える。図２に示されるように、直接検出器モジュール２０４から直接検出器カメラ処理モジュール２０６まで画像／スペクトルデータ経路２１５が提供される。図２は、直接検出器カメラ制御器モジュール２０９と直接検出器カメラ処理モジュール２０６との間の、直接検出器カメラ内部同期信号２１６を更に示す。直接検出器カメラ制御器モジュール２０９は更に走査画素予告信号（scanning pixel advance signal）２１０を介して走査制御電子装置２１１に接続されて走査制御電子装置２１１を制御し、直接検出器カメラ内部同期信号２１６を介して直接検出器モジュール２０４に接続され、制御信号２２０を介してドリフト管ドライバ２２１に接続され、制御信号２１７を介してシャッタドライバ２１８に接続される。直接検出器カメラモジュール２０６の出力画像又はスペクトルデータ２３０は、ホストコンピュータシステム２０７に接続されている。

過去には、そのようなシステムで撮像だけが可能であった。検出器の計数モードを用いることは、分光法に関して多くの利点を有する。２つの最も大きな利点は、検出器雑音がより小さく、より小さい強度の信号が測定されることを可能にし、また、検出器が透過検出器なので、点広がり関数（point spread function）がより適切で（much tighter）、より鋭いスペクトルを与える。このことは、画素当たりのエネルギー損失（エレクトロンボルト、ｅＶ）がより大きいような、より小さな分散でシステムが用いられることができることを意味している。このことは、チャネル当たりの電子数を増加し、それゆえ、スペクトル中のショット雑音を削減し、スペクトル視野又は所定の検出器画素サイズに関するエネルギー範囲を増加する。

システムの主要な要素は、高速シャッタを有する撮像フィルタ２０１及びガタン インコーポレイテッドのＫ２カメラのような直接電子検出器である。この組み合わせは、図２に示され、スペクトルを記録するために直接検出器を用いることの多くの実際の困難のために、分光法を除く撮像に以前は用いられてきた。

本発明のシステムは、撮像効率を改善する。同じ露光量を有する各フレームに代えて、本発明のシステムは、高速シャッタを用いて露光量を変え、適切な計数条件の下で取得されたスペクトルの領域だけを用いる。このことは、複数の画像を取得して結合する、２つの方法を比較する例において、最も明確に確かめられる。

第１の方法では、１マイクロ秒露光の１００のセンサ出力が合計され、取得データの合計時間がおおよそ０．２５秒（例えば、４００ｆｐｓの１００の全高フレーム）であり、合計ライブ露光時間（live exposure time）が１００マイクロ秒であるような、固定された露光時間がある。

ここで説明される実施の形態に係る第２の方法は、１マイクロ秒露光の１０のセンサ出力及び１０マイクロ秒露光の９のセンサ出力のような、変化する又は段階的な露光時間を用いる。これらのセンサ出力は合計され、２つのスペクトルは結合される。この第２の方法は、より不鮮明な撮像領域の１００マイクロ秒の同じライブ露光時間を可能にするが、１９のセンサ出力が合計されることだけを要求し、取得するためにおおよそ０．０５秒だけかかる。これは、第１の方法の単純な露光モードよりも５倍も速い。
（１秒当たりのスペクトルに関する合計フレームレートの制限）

撮像モード動作において、フレームレートは、データ経路及びコンピュータの処理能力により制限される。しかしながら、分光モード動作において、最終スペクトルは、図３に示されるような非分散方向に沿った２次元画像のような投影画像である。本発明のシステムにおいては、この投影は、図２に示されるように、直接検出器カメラシステム２０３のデータ処理モジュール２０６で行われ、次に、１次元スペクトルがデータ処理モジュール２０６からホストコンピュータ２０７に転送され、検出器の画素高さだけデータ負荷が削減される。

いくつかの実施例では、この差異はおおよそ４０００倍である。データ負荷のこの劇的な削減は、処理部で多数のセンサ出力フレームを合計し、結果の合計フレームをホストコンピュータに伝達する必要性はもはや要求されず、データ接続バンド幅又はコンピュータ処理能力により制限されることなく、１秒当たり全４００スペクトルがホストコンピュータに転送されることができることを意味している。この場合には、データレートの変化は、投影に関する４０００倍の削減と、４０倍の増加との組み合わせであり、なぜならば、４０の出力フレーム毎に１の合計フレームがホストコンピュータに送られる代わりに、全ての投影されたセンサ出力フレームがホストコンピュータに送られ、データレート対撮像モードの合計１００倍の削減と、コンピュータに対する１秒当たりのスペクトルの４０倍のレートの増加とにつながるからである。
（線量率の制限）

顕微鏡の撮像モード動作において、線量率は顕微鏡の光学素子及び画像の種類により制限される。どのような直接検出器センサ出力の最も明るい領域も、「背景技術」の欄で上に説明されたように、２０の検出器画素当たりおおよそ１つの電子の計数限界よりも低くなくてはならず、この動作モードの各フレームの典型的な強度変化は適切である（典型的には約１０％）。

ＥＥＬＳデータに関しては、大きなダイナミックレンジ（約１０^４）が典型的には存在し、スペクトルのある領域に関して、強度があまりにも大きくて、計数できなくなるであろうことは明らかである。この制限は、検出器に衝突する電子の総数を制限するために、高速シャッタ２０２を用いることにより克服されることができる。撮像フィルタ２０１に基づく例示的な分光装置は、１マイクロ秒（１秒の１００万分の１）もの短い露光が獲得されることを可能にするシャッタ２０２を有する。このシャッタ制御は直接検出カメラシステム２０３に統合されて、１／４００秒の各センサフレーム出力の強度の２５００倍までの削減を可能にする。

このように、計数体制（counting regime）はとても明るい領域についてさえ、維持されることができる。このモードの最も簡単な使用は、１マイクロ秒〜２．５ミリ秒の間の露光を用いて単一のセンサ出力フレームを獲得することである。２．５ミリ秒よりも大きな露光量に関しては、高速シャッタ２０２はただ開いたままにして、センサ出力フレームはデータ処理モジュール２０６内部で合計される。完全に露光されたセンサ出力、又は、減衰された線量のセンサ出力の、どのような数のこれらのセンサ出力フレームも最終スペクトルを与えるために合計されることができる。
（線量効率）

計数体制において、直接検出器２０５上の全ての領域を維持するために高速シャッタ２０２を用いるときに、効率は低いであろう。もしもシャッタがその最小露光時間である１マイクロ秒で動作するならば、システムは、可能な信号の１／２５００だけを検出する。典型的なシステムでは、このことは、スペクトルのゼロロス（zero-loss）領域及びローロス（low loss）領域でだけ必要とされるであろう。ゼロロス領域３０１、ローロス領域３０２及びコアロス（core loss）領域３０３を有する典型的なＥＥＬＳスペクトルが図３に示される。

単一のセンサ出力フレームでは、ゼロロスは合理的な数のカウントを有するかもしれないが、ローロス（プラズモン（plasmon）としても知られる）領域でさえ、強度が低く、ショット雑音は実際の信号に隠れてしまう。このことは、センサ出力を合計することにより最も簡単に解決されることができるが、これも不十分であって、スペクトル画像をとる（すなわち、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）モードの画像の各点のスペクトルを獲得する）ときに、センサ出力フレームを合計することは、実験が実用的でなくなる点にまで、処理を遅らせる。
（２重ＥＥＬＳ）

ＥＥＬＳ分光器の非直接検出型では、２重ＥＥＬＳ（Dual EELS）と呼ばれるモードが実行され、２つのスペクトルの間で露光量の変化及びエネルギーの変化の両方を伴う単一読み出しの２つのスペクトル（single readout two spectra）が検出器の２つの異なる領域で記録される。エネルギーは、昇圧された電圧に保持された分光器内部のドリフト管を用いて変更されても良い。２つの別々の検出器領域を用いることは、コアロス領域からのより弱い信号と相互作用する強いローロス信号からのシンチレータ反応による残像（after-glow）を避ける追加の効果を有する。

直接検出システムでは、ここに開示されるように、シンチレータが示す残像を直接検出が示さないことから、領域をシフトさせることは利点を有さず、直接検出器２０５の全領域を用いることは、多くの場合に検出器を用いる最適な方法である。

図２に示されるように、本発明の例示的な実施の形態は、システムの変更露光モード制御部２０９が、システムのエネルギーオフセット装置も制御するようにすることも可能である。その結果、カメラ制御部は、各範囲において露光量を変更しながら多数のエネルギー範囲を獲得するようにプログラムされることができる。
（複合露光モード制御部）

直接検出センサ２０５を含むＥＥＬＳを動作させるための例示的な方法４００が図４に示され、そこでは、変更可能な露光モードが直接検出器カメラ制御部２０９により制御される。ここで説明されるように、処理４００は、カメラ制御部２０９により、又は、カメラ制御部２０９と、直接検出器カメラ処理モジュール２０６、及び／又は、ホストコンピュータシステム２０７との組み合せにより、実施されても良い。この実施例では、多数（例えば、５）の露光が順番に設定されることができる。個々の露光は、センサ出力フレーム毎に設定された高速シャッタ露光時間を有することができる。合計するセンサ出力フレームの数、及び、スペクトルのエネルギーオフセットは、５又はそれよりも少ない露光のそれぞれについて、個々の値としてプログラムされる。いくつかの実施の形態では、直接検出器カメラ制御部２０９は、更に、ＳＴＥＭスペクトル画像の解析のためにＳＴＥＭ電子プローブを次の箇所に移動させる電子装置を駆動する走査画素予告信号２１０も制御し、ＥＥＬＳ取得実験を完全に制御する。このように、スペクトル画像は、データセット全体について、最適な取得時間で取得されることができる。

最初に、１０の０．１マイクロ秒露光のセットが、１／４００秒の出力フレーム期間の設定で行われ、合計される（ブロック４１０）。次に、合計されたフレームは、１次元スペクトルに変換され、この１次元スペクトルデータ４２１はバッファ又はホストコンピュータシステム２０７に転送される（ブロック４２０）。

１０の１マイクロ秒露光のセットが、１／４００秒の出力フレーム期間の設定で行われ、合計される（ブロック４３０）。次に、合計されたフレームは、１次元スペクトルに変換され、この１次元スペクトルデータ４４１がバッファ又はコンピュータシステム２０７に転送される（ブロック４４０）。

ブロック４５０では、５０の１０マイクロ秒露光のセットが、１／４００秒の出力フレーム期間の設定で行われ、合計される。ブロック４６０では、画素予告信号パルス４６１が送信される。次に、合計フレームが１次元スペクトルに変換され（ブロック４７０）、この１次元スペクトルがバッファ又はコンピュータシステム２０７に転送される（ブロック４７１）。次に、スペクトル画像ブロックが無くなったかについて判断がなされ（ブロック４８０）、もしも、スペクトル画像ブロックが無くなっていなければ、処理は出力フレームの次のセットのためにブロック４１０に戻っても良い。

図５は、装置５００の例示的な物理的構成要素を示す図である。装置５００は、直接検出器カメラシステム２０３、ホストコンピュータ２０７などのような、上で説明されたシステムの内部のいろいろな装置に対応しても良い。装置５００は、バス５１０、プロセッサ５２０、メモリ５３０、入力構成要素５４０、出力構成要素５５０、通信インターフェイス５６０を含んでも良い。

バス５１０は、装置５００の構成要素の中での通信を可能にする経路を含んでも良い。プロセッサ５２０は、指令を解釈して実行しても良いプロセッサ、マイクロプロセッサ、処理論理回路を含んでも良い。メモリ５３０は、プロセッサ５２０による実行のための情報及び指令を記憶しても良い、いかなる種類の動的記憶装置、及び／又は、プロセッサ５２０による使用のための情報を記憶しても良い、いかなる種類の不揮発性記憶装置を含んでも良い。

ソフトウェア５３５は、機能、及び／又は、処理を提供するアプリケーション又はプログラムを含む。ソフトウェア５３５は、更に、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ：hardware description language）、及び／又は、指令の他の形態を含むことが予定される。例として、作業認証の証拠を提供する論理回路を含むネットワーク要素に関して、これらのネットワーク要素は、ソフトウェア５３５を含むように提供されても良い。加えて、例えば、装置５００は、図４に関して上で説明されたように、タスクを実行するソフトウェア５３５を含んでも良い。

入力構成要素５４０は、ユーザが装置５００に情報を入力できるようにする、キーボード、キーパット、ボタン、スイッチなどのようなメカニズムを含んでも良い。出力構成要素５５０は、ユーザに情報を出力する、ディスプレイ、スピーカ、１つ以上の発光ダイオード（LEDs）などのようなメカニズムを含んでも良い。

通信インターフェイス５６０は、装置５００が他の装置、及び／又は、システムと、無線通信、有線通信、又は、無線通信及び有線通信の組み合わせを介して通信できるようにするトランシーバを含んでも良い。例えば、通信インターフェイス５６０は、ネットワークを介して他の装置又はシステムと通信するためのメカニズムを含んでも良い。通信インターフェイス５６０は、ＲＦ信号の送信、及び／又は、受信のためのアンテナ組み立て品を含んでも良い。１つの実施例では、例えば、通信インターフェイス５６０は、ネットワーク、及び／又は、ネットワークに接続された装置と通信しても良い。代わりに、又は、加えて、通信インターフェイス５６０は、他の装置へのデータの伝達を促進する入出力ポート、入出力システム、及び／又は、他の入出力構成要素を含む論理構成要素（logical component）であっても良い。

メモリ５３０のようなコンピュータ可読媒体に含まれるソフトウェア指令（例えば、ソフトウェア５３５）を実行するプロセッサ５２０に応じて、装置５００はある動作を実行しても良い。コンピュータ可読媒体は、非一時的なメモリ装置として限定されても良い。非一時的なメモリ装置は、単一の物理メモリ装置内部のメモリ空間を含んでも良いし、多数の物理メモリ装置に渡って広がっても良い。ソフトウェア指令は、他のコンピュータ可読媒体又は他の装置からメモリ５３０に読み込まれても良い。メモリ５３０に含まれるソフトウェア指令は、プロセッサ５２０にここで説明される処理を実行させても良い。代わりに、ここで説明される処理を実行するために、配線電気回路（hardwired circuitry）が、ソフトウェア指令に代えて、又は、ソフトウェア指令と組み合わせて用いられても良い。このように、ここで説明される実施例は、ハードウェア回路及びソフトウェアのいかなる特別な組み合わせにも限定されない。

装置５００は、図５に示されたものよりも、少ない構成要素、追加の構成要素、異なる構成要素、及び／又は、異なるように配置された構成要素を含んでも良い。例として、いくつかの実施例では、ディスプレイは装置５００に含まれなくても良い。これらの状況では、装置５００は、入力構成要素５４０を含まない「ヘッドレス」装置（headless device）であっても良い。他の例として、装置５００はバス５１０に代えて、又は、バス５１０に加えて１つ以上のスイッチファブリック（switch fabric）を含んでも良い。加えて、又は、代わりに、装置５００の１つ以上の構成要素は、装置５００の１つ以上の他の構成要素により実行されるとして説明された１つ以上のタスクを実行しても良い。

異なる実施例が上で説明されてきたが、本発明の主旨から逸脱することなく実施例が修正されても良いことは、当業者にとって明らかであろうことが、明確に理解される。形状、設計、配置のいろいろな変更が、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、本発明に対してなされても良い。それゆえ、上述された説明は、限定よりも例示と考えられるべきであり、本発明の本当の範囲は、後の特許請求の範囲で定義されるものである。

この明細書で用いられるときに、用語「備える（comprises/comprising）」は、述べられた特徴、完全体（integer）、工程、構成要素の存在を特定すると理解されるが、１つ以上の他の特徴、完全体、工程、構成要素、それらのグループの存在又は追加を排除しない。

本出願で用いられる要素、動作、指示は、ここで説明される実施例に対して決定的又は本質的であると明白に説明されない限り、そのように解釈されるべきではない。更に、ここで用いられているように、冠詞「ａ」は１つ以上の品目を含むことが意図される。更に、表現「に基づいて（based on）」は、他にことわらない限りは、「少なくとも部分的に基づいて（based, at least in part, on）」を意味することが意図される。

Claims (17)

1. 電子計数モードで動作するように設けられ、分散軸及び非分散軸に沿って２次元に投影される、サンプルからの電子スペクトルに直接露出されるピクセル（pixelated）直接検出センサと、
   前記ピクセル直接検出センサから、前記２次元の前記電子スペクトルを表わすセンサ読み出しフレームを受けるように設けられたセンサプロセッサとを備え、
   前記非分散軸は、前記電子スペクトルの広がりを表し、前記サンプルに関する位置又はスペクトル情報を伝達せず、
   前記電子スペクトルは、前記非分散軸の方向にセンサ全体に完全に広がり、前記広がりは、前記サンプルに関する位置又はスペクトル情報を伝達せず、
   前記センサプロセッサは、さらに前記センサ読み出しフレームを１次元スペクトルに変換するように設けられ、
   前記センサプロセッサは、前記１次元スペクトルをホストコンピュータに出力する
   電子エネルギー損失分光器。
2. 高速シャッタと
   制御部とを更に備え、
   前記制御部は、前記高速シャッタの動作と、前記ピクセル直接検出センサの読み出しタイミングとを統合するように設けられる
   請求項１記載の電子エネルギー損失分光器。
3. 前記制御部は、個々のセンサ読み出しフレームに関して、前記高速シャッタにより制御される露出で前記ピクセル直接検出センサを前記電子スペクトルに露出することにより、複数のセンサ読み出しフレームを得るように設けられ、
   前記複数のセンサ読み出しフレームは結合される
   請求項２記載の電子エネルギー損失分光器。
4. 前記複数のセンサ読み出しフレームが、第１露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つのセンサ読み出しフレームと、前記第１露出時間とは異なる第２露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つの追加のセンサ読み出しフレームとを有するように、前記制御部は前記複数のセンサ読み出しフレームを得るように設けられる
   請求項３記載の電子エネルギー損失分光器。
5. 前記センサプロセッサは、前記複数のセンサ読み出しフレームを結合して前記１次元スペクトルを形成するように設けられる
   請求項４記載の電子エネルギー損失分光器。
6. ドリフト管電圧を有するドリフト管を更に備え、
   前記ドリフト管電圧の制御と、前記ピクセル直接検出センサの前記読み出しタイミングとを統合するように、前記制御部が設けられる
   請求項２記載の電子エネルギー損失分光器。
7. 前記高速シャッタの制御と、前記ドリフト管電圧の制御とを統合するように、前記制御部が更に設けられる
   請求項６記載の電子エネルギー損失分光器。
8. 第１露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つの第１センサ読み出しフレームと、前記第１露出時間とは異なる第２露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つの第２センサ読み出しフレームとを有する第１の複数のセンサ読み出しフレームを第１ドリフト管電圧
   で取得し、
   前記第１露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つの第３センサ読み出しフレームと、前記第２露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つの第４センサ読み出しフレームとを有する第２の複数のセンサ読み出しフレームを第２ドリフト管電圧で取得するように、
   前記制御部が設けられる
   請求項７記載の電子エネルギー損失分光器。
9. 画素予告信号により制御される走査制御電子装置を更に備え、
   前記画素予告信号の制御と、前記ピクセル直接検出センサの前記読み出しタイミングとを統合するように、前記制御部が更に設けられる
   請求項６記載の電子エネルギー損失分光器。
10. 電子計数モードで動作するピクセル直接検出センサを、分散軸及び非分散軸に沿って２次元に投影される、サンプルからの電子スペクトルに露出し、前記電子スペクトルは、前記非分散軸の方向にセンサ全体に完全に広がり、前記広がりは、前記サンプルに関する位置又はスペクトル情報を伝達せず、
    前記ピクセル直接検出センサから、２次元の前記電子スペクトルを表わすセンサ読み出しフレームを受け、
    前記センサ読み出しフレームを１次元スペクトルに変換し、
    前記１次元スペクトルをホストコンピュータに伝達する
    電子エネルギー損失スペクトルを取得する方法。
11. 更に、前記ピクセル直接検出センサの読み出しタイミングと、前記露出の制御とを統合するために高速シャッタを用いる、
    請求項１０記載の方法。
12. 更に、前記高速シャッタにより各露出を制御しながら、前記ピクセル直接検出センサを前記電子スペクトルに露出することにより複数のセンサ読み出しフレームを取得し、
    前記複数のセンサ読み出しフレームを結合する
    請求項１１記載の方法。
13. 前記複数のセンサ読み出しフレームが、第１露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つのセンサ読み出しフレームと、前記第１露出時間とは異なる第２露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つの追加のセンサ読み出しフレームとを有するように、前記複数のセンサ読み出しフレームが取得される
    請求項１２記載の方法。
14. 更に、ドリフト管電圧の制御と前記ピクセル直接検出センサの前記読み出しタイミングとを統合し、前記高速シャッタの制御と前記ドリフト管電圧の制御とを統合する
    請求項１１記載の方法。
15. 更に、前記高速シャッタの制御と、前記ドリフト管電圧の制御とを統合する
    請求項１４記載の方法。
16. 更に、第１露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つの第１センサ読み出しフレームと、前記第１露出時間とは異なる第２露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つの第２センサ読み出しフレームとを有する第１の複数のセンサ読み出しフレームを第１ドリフト管電圧で取得し、
    前記第１露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つの第３センサ読み出しフレームと、前記第２露出時間で前記ピクセル直接検出センサを露出することにより生成される少なくとも１つの第４センサ読み出しフレームとを有する第２の複数のセンサ読み出しフレームを第２ドリフト管電圧で取得する
    請求項１４記載の方法。
17. 更に、画素予告信号の制御と、前記ピクセル直接検出センサの前記読み出しタイミングとを統合する
    請求項１１記載の方法。

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