JPS5916705B2 - 走査型透過電子顕微鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は試料上において電子線を走査した際に得られる
透過電子検出信号に基づいて、走査透過像を表示する走
査型透過電子顕微鏡に関する。

通常の高分解能透過型電子顕微鏡におけるコントラスト
は位相コントラストに大きく依存し、又最高のコントラ
ストを得るには、正焦点（ジャストフォーカス）から不
足焦点（アンダーフォーカス）側にわずかな量△ｆだけ
焦点をずらす必要があることも周知である。

しかし乍ら、このディフォーカス量△ｆの大きさ番こよ
り、試料像の分解能や像質が著しるしく異ってくる。

そして、通常の場合、この様なディフォーカスの量によ
る像質の変化を螢光板上での像観察によって知ることは
できないので、従来から正焦点近傍において、僅かずつ
フォーカスの異なる複数枚の写真ヲ撮影し、その中から
最も像質の優れた、つまり最適コントラストを有した写
真を選択している。

高分解能走査型透過電子顕微鏡においても、コントラス
ト（こついては前述の普通透過型電子顕微鏡の場合と同
様、位相コントラストに大きく依存している。

斯る走査型透過電子顕微鏡においては、直接画像を陰極
線管上に表示するため、比較的容易にディフォーカス量
の設定を行うことができるが、やはり、ディフォーカス
量の変化に対する像質や分解能の変化は、一連の多数枚
の写真を撮影してみないと明確に把握できないという問
題は依然として存在する。

而して、本発明は上記問題を解決し、簡単に最適コント
ラストの像を得ることのできる装置を提供することを目
的とするもので、電子線を試料上ζこ集束するための集
束レンズと、該電子線を試料上において二次元的に走査
するための走査信号を発生する走査電源と、試料を透過
した電子を検出するための透過電子検出器と、該走査電
源よりの走査信号ζこ基づいて走査され該検出器よりの
信号ζこ基づいて試料像を表示するための陰極線管とを
備えた装置において、該集束レンズのフォーカス位置を
複数段に繰り返ル切換えるための切換手段と、各フォー
カス位置に対応する透過走査像が画面上の独立領域に並
んで表示されるように前記陰極線管を走査するための走
査信号を前記走査信号に基づいて作成する制御走査信号
発生回路と、該複数段のフォーカス位置のうちから任意
の位置を指定するための手段と、該指定手段によるフォ
ーカス位置の指定に連動して該陰極線管に供給される走
査信号を該制御走査信号発生回路よりの走査信号から前
記走査電源よりの走査信号に切換えるた検の手段を具備
することを特徴としている。

第１図は本発明の基本となる構成の一実施例を示すブロ
ック線図で、１は電子銃を示す。

この電子銃からの電子線は集束レンズ２、対物レンズ３
により集束され、試料４上にフォーカスされる。

集束レンズ２と対物レンズ３との間には二段（一段でも
良い）の偏向コイル５ａ、５ｂが設置され、走査電源６
よシ水平、垂直鋸歯状波信号が供給されている。

従って電子線は試料４上で二次元的に走査されることに
なる。

この走査番こより試料の各点を透過した電子は検出器Ｉ
により検出され、その出力信号は増巾器８により増巾さ
れた後、陰極線管９の輝度変調グリッドに導入される。

上記陰極線管の偏向コイル１０には加算回路１１を介し
て前記走査電源６から水平、垂直鋸歯状波信号が導入さ
れ、従って該陰極線管の画面上には試料４の透過走査電
子像が表示されることになる。

１２は対物レンズ３の直流電源であり、励磁電流を連続
的に可変可能であシ、それｌこよって電子線のフォーカ
ス位置を変えられる。

この対物レンズに近接して、°補助コイル１３が設けら
れ、階段状波発生器１４からのディフォーカス用ステッ
プ信号が供給され、対物レンズ３の焦点距離、従って、
電子線のフォーカス位置を極く微少ずつ可変する。

この階段状発生器は前記走査電源６と同期しており、例
えば−水平走査毎に信号が回路１４Ｉｌこ送られ、ステ
ップ的に出力が増（減）される。

この階段′状波発生回路の出力の一部は前記加算回路１
１に送られ、前述の走査電源からの水平鋸波状波信号と
加算される。

尚、垂直鋸歯状波信号は階段状波とは加算されず、偏向
コイル５ａ、５ｂ＃こ供給される信号と同一周期の信号
が陰極線管９の偏向コイル１０＃こ送られるようｌこな
っている。

又、前記階段状波発生器１４の出力信号は可変抵抗１５
を調整することにより任意に可変でき、それによりディ
フォーカスのステップ量を可変できるようｌこなしであ
る。

第２図は第１図装置の各主要回路の出力信号及び陰極電
管９の画面を示すもので、走査電源６は同図ａの如き水
平鋸歯状波信号を発生し、偏向コイル５ａ 、５ｂ及び
加算回路１１（こ送られている。

ｂ図は、この水平鋸歯状波に同期してステップ状に変化
する階段状波発生器１４の出力信号で、一定のステップ
数（例えば５つ）で繰り返される。

この信号は加算回路１１に送られると共に対物レンズの
補助コイル１３に送られ、フォーカスをステップ状（こ
可変する。

第２図Ｃは加算回路１１の出力でａとｂの信号が加算さ
れ、図かられかるようζこ８図の５倍の周期をもつ信号
ｌこ変換されている。

この信号は陰極線管９の偏向コイルｌこ供給されるため
、陰極線管９１こおける１回の水平走査に対し、試料上
の電子線は５回水平走査されることになる。

そして、各水平走査毎にフォーカス位置が変えられるた
め、一回の垂直走査が終了したとき、第２図ｄに示す如
き画像が陰極線管上に表示される。

第２図ｄのＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ及びＥの各画像領域は異った
フォーカス位置に対応する像であり、第２図すの一点鎖
線が正焦点（ジャストフォーカス）であったとすると、
領域Ｃがその画像となり、Ａ及びＢは不足焦点（アンダ
ーフォーカス）又り及びＥは過焦点（オーバーフォーカ
ス）の像となる。

これらの像を対比的に観察することによシ最適コントラ
ストを与えるフォーカス位置を知ることができる。

第３図は第２図ｄに示す状態から、最適なフォーカス位
置の画像を瞬時に画面全体に展開できるようにした本発
明の一実施例を示すもので、図中、第１図と同一の符号
は同一の構成物を示し、又、階段状波発生回路１４は更
に具体化して図示しである。

前記階段状波発生回路１４はアップカウンタ（又はダウ
ンカウンタ）１６と、計数ホールド回路１１と、Ｄ−Ａ
変換器１８と増巾器１９とより構成されている。

前記アップカウンタ１６は計数値が一定値（例えば５）
＃こ達するとリセットサれ、再びカウントを始めるよう
なものが使用される。

前記計数ホールド回路１７は指定回路２０によってホー
ルドする計数値が指定され、例えば１４″が指定された
とき、計数値がその値に達した以降はその値を保持しつ
づける。

ホールド回路を通じて出て来たディジタル信号はＤ−Ａ
変換器１８でアナログ信号に変換され、その二部はスイ
ッチＳ、を介して加算回路１１に又、他の一部は増巾器
１９を介して対物レンズ３の補助コイル１３ζこ送られ
る。

一方走査電源６の出力は偏向コイル５ａ、５ｂに送られ
ると共に、切換スイッチＳ２を介して加算回路１１又は
増巾器２１に送られる。

この増巾器２１は各水平走査が所定の領域（例えば画面
一杯）になるような利得を有しており、従って、この増
巾器を通して水平走査信号が偏向コイル１０に供給され
るときは、陰極線管画面上に単一の画像しか生じない。

而して、今最適なコントラストの像を得たいときは、先
ず指定回路２０をリセット（又は０ＦＦ）の状態にする
と、計数ホールド回路が働かないため、カウンター１６
の計数値がそのｔまＤ−Ａ変換器１８でアナログ信号に
変換され、ステップ状信号が出力される。

上記指定回路のリセットに連動して、スイッチＳ１が接
続され、又切換スイッチＳ２が加算回路側に接続される
。

その結果丁度第１図と同一の回路が形成され、陰極線管
９０両面上には第２図ｄに示す如く画像が得られる。

この画像を観察しながら可変抵抗１５を調整し、ディフ
ォーカス量を可変することζこよりＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄ及びＥのいずれかの領域に最良の像が得られるように
する。

今、Ｂの領域が最良であるとすると、指定回路２０によ
りＩ ２１が指示され、ホールド回路は計数値１２１を
保持しつづける。

従ってＤ−Ａ変換器１８の出力は計数値１２１に対応す
る一定値となり、対物レンズのフォーカスはＢ領域の状
態ζこ固定される。

前記指定回路２０による指定ｌこ連動して、スイッチＳ
１がＯＦＦとなり、切換スイッチＳ２は増巾器２１の側
に切り換えられる。

その結果、陰極線管９の偏向コイル１０には走査電源６
からの水平走査信号がそのまま供給され、画面上には第
２図ｄのＢに示す試料像のみが表示される。

以上詳述した如き構成となせば極く微少ずつフォーカス
位置の異った複数の走査透過像が単一の陰極線管上に対
比的に表示され、最適コントラストの像を極めて容易ζ
こ知ることができると共に、最適コントラストの像を瞬
時に画面全体に展開して観察することができ、操作性を
格段に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本となる構成の一実施例を示すため
の図、第２図は各回路よりの信号を示すための図、第３
図は本発明の一実施例を示すための図である。 １・・・電子銃、２・・・集束レンズ、３・・・対物レ
ンズ、４・・・試料、５ａ 、５ｂ及び１０・・・偏向
コイル、６・・・走査電源、７・・・検出器、９・・・
陰極線管、１１・・・加算回路、１３・・・補助コイル
、１４・・・階段状波発生回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子線を試料上に集束するための集束レンズと、該
   電子線を試料上において二次元的に走査するための走査
   信号を発生する走査電源と、試ＩＳＩヲ透過した電子を
   検出するための透過電子検出器と、該走査電源よりの走
   査信号に基づいて走査され該検出器よりの信号に基づい
   て試料像を表示するための陰極線管とを備えた装置にお
   いて、該集束レンズのフォーカス位置を複数段ζこ繰り
   返し切換えるための切換手段と、各フォーカス位置に対
   応する透過走査像が画面上の独立領域に並んで表示され
   るように前記陰極線管を走査するための走査信号を前記
   走査信号に基づいて作成せる制御走査信号発生回路と、
   該複数段のフォーカス位置のうちから任意の位置を指定
   するための手段と、該指定手段によるフォーカス位置の
   指定ｌこ連動して該陰極線管に供給される走査信号を該
   制御走査信号発生回路よりの走査信号から前記走査電源
   よりの走査信号に切換えるための手段を具備することを
   特徴とする走査型透過電子顕微鏡。