JP3876129B2 - 透過型電子顕微鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過型電子顕微鏡に係り、特に、生体試料等の電子線照射による損傷を受けやすい試料を写真撮影する場合に好適な透過型電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、透過型電子顕微鏡において、生体試料や有機物試料等の電子線損傷を受けやすい試料を、電子線損傷を最小限にして写真撮影することができる最小電子線照射システム（以下、ＭＤＳ（ミニマム・ドーズ・システム（Minimum Dose System））と称す）を提案した。ＭＤＳについては、例えば特公昭５９−１９４０８号公報、特公昭６１−２０１０８号公報、「日本電子ニュース」（Vol.20 No.3 昭和５５年８月２０日発行）に開示されており、既に公知の事項であるが、以下、図４を参照して概略説明する。図４において、ＥＢは電子線、３は集束レンズ、４は試料、５は対物レンズ、６は中間レンズ、７は投影レンズ、８は蛍光板、１０は撮影装置、１１はシャッタ板、２０ａ、２０ｂは偏向コイルを示す。
【０００３】
ＭＤＳの動作は、基本的には、視野探しモード、焦点合わせモード、写真撮影モードの３つのモードから成り立っており、各モードにおいて集束レンズ３と、偏向コイル２０ａ、２０ｂが、その目的に従って、図示しない制御回路によって自動的に制御されるようになっている。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において試料４上の点Ａは光軸上にあり、点Ｂは光軸軸外にあるとする。
【０００４】
図４に図示しない電子銃から放射された電子線ＥＢは集束レンズ３によつて集束されて試料４上に照射される。該電子線照射により試料４を透過した電子線は対物レンズ５、中間レンズ６及び投影レンズ７からなる拡大レンズ系によつて拡大結象され、蛍光板８上に試料の拡大象が投影される。また、該試料４の拡大像は蛍光板駆動機構（図示せず）による蛍光板８の開放によつて撮影装置１０により写真撮影される。
シャッタ板１１は、写真撮影する場合に使用されるもので、図示しないシャッタ駆動機構によって開閉される。
偏向コイル２０ａ、２０ｂは、集束レンズ３と試料４との間におかれた２段の偏向コイルである。なお、この偏向コイルは１段でもよいが、ここでは２段の偏向コイルを用いるものとする。
【０００５】
まず、視野探しモードの動作を行う。この視野探しモードにおいては、試料４を照射する電子線ＥＢを集束レンズ３によって広げ、偏向コイル２０ａ、２０ｂでその電子線ＥＢの端が光軸上にくるようにする。この端の暗い電子ビーム、即ち照射電子線量の少ない電子ビームを利用して視野探しを行うのである。即ち、試料４を点Ａから点Ｂの方向に移動することによって、電子線量の少ない条件で目的とする視野を探すことができる。なおこのときには、集束レンズ３の励磁電流は視野探しモードに適したものに制御される。
【０００６】
図４（ａ）は、この視野探しモード時の光線図を示すものであり、視野探しモード時には集束レンズ３は強く励磁され、照射電子線（以下、単に電子線と称す）ＥＢは試料４の上方でフォーカスされ、試料４の広い領域を照射する。このため、試料４上での電子流密度は低くなる。また、このときには偏向コイル２０ａ、２０ｂにより電子線ＥＢの中心は図４（ａ）に示す光線図で示すように光軸外に偏向され、電子線ＥＢの端の部分の一部が光軸上に位置するように偏向される。
【０００７】
この状態において、蛍光板８上に投影される試料像を観察しながら試料を水平移動する機構（図示せず）により試料４を図４（ａ）の左方に移動させることにより、所望とする点Ａを蛍光板８の中心に移動させる、つまり視野Ａ点を光軸上に位置させるのである。
【０００８】
以上の視野探しモードにより、目的とする視野を探しあてたら、視野探しモードから、焦点合わせモードへ切換える。このときには、制御回路の制御によって、偏向コイル２０ａ、２０ｂには、予め定められた一定の偏向信号が供給され、集束レンズ３には焦点合わせに適した電流値が供給される。具体的には集束レンズ３の励磁は弱められ、電子線ＥＢは試料４上に略フォーカスされる。
【０００９】
図４（ｂ）はこのときの光線図を示しており、図の実線で示すように、電子線ＥＢは試料４中の点Ｂに略フォーカスし、その点Ｂを透過した電子線が対物レンズ５、中間レンズ６及び投影レンズ７によつて蛍光板８上のＰで示す位置に拡大結像される。このとき試料４上の点Ｂでのスポット径は例えば１μｍ以下に絞られており、電子流密度は高くなる。
【００１０】
このように、焦点合わせモードでは、集束レンズ３と、偏向コイル２０ａ、２０ｂには予め設定されている電流が供給され、細く絞られた電子線ＥＢが光軸外の点Ｂを照射し、その点Ｂが蛍光板８上に結像される。従って、この焦点合わせモードで、ルーペ等により蛍光板８上の像を観察することにより、正確に焦点合わせを行うことができる。また、必要があれば非点収差の補正を行なうことができる。そして、この焦点合わせモードの間は、光軸上の点Ａにある目的の視野は電子線照射を全く受けていないので、点Ａは電子線損傷を全く受けていないのである。なお、試料４中の撮影すべき点Ａ、即ち目的の視野である点Ａから、光軸外の点Ｂまでの距離が短い場合、例えば３μｍ以内であれば、偏向コイル２０ａ、２０ｂによる偏向収差、及び対物レンズ５による軸外収差は、何れも軸上収差より十分小さい事が確かめられており、従って点Ｂにおいて行なつた焦点合わせや非点補正はそのまま点Ａにおいても適用することができるものである。
【００１１】
以上のようにして、焦点合わせモードにより焦点合わせ、あるいは必要に応じて非点補正が完了すると、次の写真撮影のモードに入る。写真撮影モードの設定は、電子顕微鏡の操作パネル上にある写真撮影用のボタンを押すことで行うことができる。この写真撮影モード時には制御回路により、集束レンズ３には写真撮影に適した電流が供給されると同時に、偏向コイル２０ａにはブランキング信号が供給される。これによって、電子線ＥＢは図４（ｂ）において破線で示すように電子線通路外に偏向され、試料４に到達しない。また、このときには蛍光板駆動機構及びシャッタ駆動機構によって、蛍光板８が開放され、シャッタ板１１が閉鎖する。
【００１２】
そして、設定された時間ｔ1 経過後、偏向コイル２０ａに供給されているブランキング信号は停止される。これによって、電子線ＥＢの中心は光軸上に位置される。また、このとき集束レンズ３の写真撮影に適した励磁となされ、電子線ＥＢは図４（ａ）に示すと略同様にスポット径が大きく、試料４の広い領域を照射する。
【００１３】
ブランキング信号が停止されてから、設定された時間ｔ2 経過後、シャッタ板１１が開放され、試料４上の点Ａの拡大像が撮影装置１０のフィルムに露光される。そして、所定の露出時間ｔ3 が経過すると、シャッタ板１１は再び閉鎖され、蛍光板８も閉じられる。また、偏向コイル２０ａ、２０ｂには、電子線ＥＢが予め設定した試料４上の点Ｂを照射するような電流が供給される。なお、蛍光板８が閉じることによりシャッタ坂１１が開くように構成されている。
【００１４】
以上のように、写真撮影モードでは、蛍光板８が開かれ、同時にシャッタ板１１が閉じ、フィルムのかぶりを防止する。そして、電子線ＥＢはブランキングされ、その後、集束レンズ３と偏向コイル２０ａ、２０ｂに供給される電流が予め設定されている電流値に自動的に設定され、電子線ＥＢは撮影に必要なある照射角の条件で、目的の視野を照射することになる。この動作後、シャッタ板１１が開き、目的の視野の撮影が行なわれる。
撮影が完了すると、このシステムでは自動的に焦点合わせモードに戻るようになされているので、必要であれば、不要な電子線照射をすることなしにスルーフォーカスの連続写真も撮影可能である。
【００１５】
図５に以上のＭＤＳにおける一連の動作のタイミングチャートを示す。図中、横軸は時間を示す。また、ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 はそれぞれ上述した通りの時間であり、これらの時間はタイマ回路（図４には図示せず）で調節可能である。通常、ｔ1 ，ｔ2 は、それぞれ、10秒程度、0.1秒程度に選ばれる。図５からも明らかなように、ＭＤＳでは視野探しから写真撮影に至るまでの動作で、最小電子線照射となることが分かる。
【００１６】
ところで、上述したＭＤＳでは次のような問題が生じる。上述したように、焦点合わせモード時には電子線ＥＢは偏向コイル２０ａ、２０ｂによって、予め定められた一定量だけ偏向される。図４（ｂ）、（ｃ）における試料４上の点Ｂはオペレータが任意に選べるのでなく、電子線ＥＢが予め定められた一定量だけ偏向される位置が点Ｂの位置なのである。つまり、上述したＭＤＳでは、焦点合わせモード時に電子線ＥＢが偏向される位置は固定されているのである。
【００１７】
ところで、試料４はゴニオメータの先端部に設けられている試料ホルダ上に載置されるのであるが、その試料ホルダは金属製のグリッドが縦横に多数配置されたメッシュ状となされている。
従って、図６に示すように、試料上の写真撮影したい点Ａが試料ホルダのグリッドＧの近傍にある場合には、焦点合わせモード時における電子線ＥＢの偏向先が図６のＢで示すように、グリッドＧの上に来てしまう場合がある。しかし、試料ホルダのグリッド上では焦点合わせを行うことはできない。
【００１８】
そこで、本出願人は、ＭＤＳにおいて、焦点合わせモード時に焦点合わせを行う位置を任意に指定することができるＭＤＳ（以下、これを便宜的に拡張ＭＤＳと称する）を提案した（発明協会公開技報 公技番号９９−４６１５）。以下、この拡張ＭＤＳについて、図７を参照して概略説明する。
【００１９】
図７は拡張ＭＤＳ機能を搭載した透過型電子顕微鏡の概略の構成例を示す図であり、図中、２１はＣＣＤカメラ等からなるＴＶカメラ、２２は表示制御装置、２３はキーボードやポインティングデバイスからなる入力装置、２４はＣＲＴ、液晶表示装置等の適宜な表示装置からなるモニタ、３０は電子顕微鏡本体制御部（以下、単に本体制御部と称す）を示す。また、図７において、図４に示すものと同等なものについては同一の符号を付す。なお、図７においては、図４に示す集束レンズ３、偏向コイル２０ａ、２０ｂ、対物レンズ５、中間レンズ６、投影レンズ７、シャッタ板１１、撮影装置１０については、図が煩雑になるのを避けるために図示を省略している。
【００２０】
ＴＶカメラ２１は蛍光板８に結像されている拡大像を撮像するためのものであり、アナログカメラでもよく、デジタルカメラでもよい。また、ＴＶカメラ２１は、蛍光板８の光軸上の点（視野中心）が撮像画像の中心に位置するように配置されている。この点については以下同じである。
表示制御装置２２は、ＴＶカメラ２１からの映像信号を取り込みモニタ２４に表示する。また、表示制御装置２２は、入力装置２３によりモニタ２４の画面上の位置が指示されると、その指示位置の情報を電子線位置制御情報として本体制御部３０に通知する。
本体制御部３０は、図７では図示を省略している集束レンズ３、偏向コイル２０ａ、２０ｂ、対物レンズ５、中間レンズ６、投影レンズ７、シャッタ板１１の動作を制御する。
なお、図７において、ＴＶカメラ２１、表示制御装置２２、入力装置２３、モニタ２４及び本体制御部３０は電子顕微鏡の鏡筒外に配置されている。鏡筒のＴＶカメラ２１が取り付けられる位置には観測窓が設けられている。ただし、ＴＶカメラ２１は鏡筒内に配置することも可能である。
【００２１】
以下、拡張ＭＤＳの動作を説明する。
この拡張ＭＤＳにおいても、まず、視野探しモードを行う。視野探しモードの設定は、本体制御部３０の操作パネル（図示せず）の視野探しモード用のボタンを押すことで行うことができる。
【００２２】
視野探しモード時の動作は上述した従来のＭＤＳと同じであり、本体制御部３０は、各レンズ３〜７や偏向コイル２０ａ、２０ｂが上述した動作を行うように制御する。そして、このとき、表示制御装置２２はＴＶカメラ２１で撮像した蛍光板８上の拡大像をモニタ２４に表示し、そのモニタ２４の画面の中心に視野中心マーカを表示する。この視野中心マーカはどのような形状のものであってもよいが、ここでは「＋」の形状とする。
【００２３】
そして、この状態において、オペレータはモニタ２４の画面を観察しながら、試料を平行移動して、写真撮影したい点を視野中心マーカの位置に一致させる操作を行う。このときのモニタ２４の画面の例を図８（ａ）に示す。図８（ａ）において「＋」で示すものが視野中心マーカであり、この視野中心マーカの位置に、写真撮影したい点Ａを一致させるようにするのである。
【００２４】
以上のように、写真撮影したい点Ａをモニタ２４の画面上の視野中心マーカに一致させると視野探しモードは終了となり、次に焦点合わせモードに入る。焦点合わせモードの設定は、本体制御部３０の操作パネルの焦点合わせモード用のボタンを押すことで行うことができる。
【００２５】
焦点合わせモードでは、オペレータは、視野探しモードが終了した時のモニタ２４の画面を観察しながら、入力装置２３により、焦点合わせを行う点Ｂの位置を指定する。この操作は、例えば入力装置２３で焦点合わせ位置指定のメニューを選択して、ポインティングデバイスにより小２４の画面上の所望の点を指示する。
【００２６】
例えば、視野探しモードが終了したときのモニタ２４の画面が図８（ａ）に示すようである場合、上述した従来のＭＤＳによれば、焦点合わせを行う位置は試料ホルダのグリッドＧ上になってしまう場合があるが、この拡張ＭＤＳにおいては、オペレータが任意に焦点合わせ位置を指定できるので、例えば図８（ｂ）のＢで示すように、グリッドＧを回避して焦点合わせ位置を選択することが可能である。
【００２７】
なお、焦点合わせ位置は、視野中心マーカから所定の距離の範囲内とするのがよい。なぜなら、視野中心からの距離が長くなると、偏向コイル２０ａ、２０ｂによる偏向収差、及び対物レンズ５による軸外収差が軸上収差に対して無視できなくなる恐れがあるからである。
【００２８】
そして、入力装置２３によって焦点合わせ位置が指示されると、表示制御装置２２は、指示された焦点合わせ位置の位置情報を入力装置２３から取り込み、本体制御部３０に電子線位置制御情報として通知する。
【００２９】
本体制御部３０は、この電子線位置制御情報に基づいて、指示された焦点合わせ位置に電子線ＥＢを集束して、焦点合わせを行うための所定の電子流密度で照射するために必要な集束レンズ３の励磁電流、偏向コイル２０ａ、２０ｂの励磁電流を求め、その求めた励磁電流を集束レンズ３、偏向コイル２０ａ、２０ｂに供給する。なお、集束レンズ３の励磁電流、偏向コイル２０ａ、２０ｂの励磁電流を求めるための演算は、指示された焦点合わせ位置の視野中心からの方向、距離、このときの倍率に基づいて行うことができる。
これによって、指示された焦点合わせ位置の拡大像が蛍光板８に結像され、その像がＴＶカメラ２１によって撮像されてモニタ２４に表示されるので、オペレータはモニタ２４の画面の像を観察しながら焦点合わせを行う。
【００３０】
焦点合わせが終了すると、次に写真撮影モードに入るが、写真撮影モード時の動作は従来と同じであるので、説明を省略する。
【００３１】
以上のようであるので、拡大ＭＤＳによれば、試料ホルダのグリッドを避けて焦点合わせ位置を、モニタ２４の画像を観察しながら、視野中心マーカから所定の距離の範囲内で任意に選択することができるのである。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子顕微鏡では試料を傾斜させた状態で観察する場合があるが、上述したＭＤＳにおいても、拡張ＭＤＳにおいても試料を傾斜させた場合については考慮されておらず、試料を傾斜させて像の写真撮影を行う場合には上述したＭＤＳあるいは拡張ＭＤＳをそのまま用いることはできないものであった。即ち、試料を傾斜させようとする場合、試料は傾斜軸を中心として傾斜することが知られている。傾斜軸とは、文字通り試料が傾斜する場合の軸となるものである。そして、傾斜軸上のある１点で焦点が合っているとすると、傾斜軸上のその他の点でも焦点は合っているが、傾斜軸を外れた点では焦点は合っていないことも知られている。
【００３３】
そこで、いま、拡張ＭＤＳを用いて、図９に示すように試料４を傾斜させて、試料４上の点Ａの位置の写真撮影をする場合を考える。図９（ａ）は試料４を斜め方向から見た斜視図であり、図９（ｂ）は試料４上の点Ａと点Ｂを含む線で切った断面図を示している。そして、点Ａは図９（ａ）において破線で示す傾斜軸Ｊ上にあるとする。このとき、焦点合わせモードにおいて、焦点合わせ位置として傾斜軸Ｊから外れた点Ｂを指示してしまうと、点Ｂで焦点合わせを行った後に点Ａに戻って写真撮影する場合に焦点がずれてしまうことになる。
【００３４】
従って、図９に示す場合、焦点合わせ位置としては、例えば図９（ａ）の黒三角Ｃで示すような、傾斜軸Ｊ上の点を指示する必要があることになり、そのためにはモニタ２４の画面上で傾斜軸がどこにあるかが分からなければならないが、従来の拡張ＭＤＳでは、モニタ２４の画面上でどこに傾斜軸があるのかを知ることはできないものであった。
【００３５】
勿論、試料を傾斜させる度毎にどれだけ傾斜させたかをメモしておき、そこからモニタ２４の画面上で傾斜軸がどこにあるかを計算することは不可能ではないが、非常に面倒であり、しかも傾斜軸はＸ，Ｙの２軸があり、更に試料の回転も可能であるのが通常であるから、それら２軸での試料の傾斜や試料の回転を何度か行うと、モニタ２４の画面上で各傾斜軸がどのような位置にあるかを判断することは殆ど不可能となる。そればかりでなく、例え適宜な計算によってモニタ２４の画面上で各傾斜軸が現在どの位置にあるかを知ることができたとしても、それには時間を要し、その間にも試料４には電子線ＥＢが照射されているので、試料の電子線損傷が進んでしまうことになる。
【００３６】
そこで、本発明は、拡張ＭＤＳを用いて試料上の所望の位置の写真撮影を行う場合に、容易に、且つ短時間に焦点合わせ位置を正しく傾斜軸上に設定することができる透過型電子顕微鏡を提供することを目的とするものである。
【００３７】
【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、本発明に係る透過型電子顕微鏡は、電磁レンズ、偏向コイル等の電子顕微鏡本体各部を制御する電子顕微鏡本体制御部と、試料を傾斜あるいは回転させるための傾斜・回転機構と、蛍光板に結像された像を撮像するＴＶカメラと、表示制御装置と、入力装置と、モニタとを備え、電子顕微鏡本体制御部は、傾斜・回転機構によって試料が傾斜あるいは回転された場合、または電磁レンズにより蛍光板上の像が回転された場合に、傾斜方向とその角度、あるいは回転方向とその角度に基づいて傾斜軸情報を生成して表示制御装置に通知し、表示制御装置は、ＴＶカメラで撮像された拡大像をモニタに表示すると共に、電子顕微鏡本体制御部から受けた傾斜軸情報に基づいてモニタに傾斜軸パターンを表示し、入力装置によって焦点合わせ位置が指示された場合には、当該指示位置から距離が最も近い傾斜軸パターンの傾斜軸上に焦点合わせ位置を設定して、その焦点合わせ位置の情報を電子顕微鏡本体制御部に通知し、電子顕微鏡本体制御部は、表示制御装置から受けた焦点合わせ位置の情報に基づいて、電子線を当該焦点合わせ位置に集束して照射するように電子顕微鏡本体の各部を制御することを特徴とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る透過型電子顕微鏡の一実施形態の要部を示す図であり、図中、３１は試料の傾斜及び回転を行うための傾斜・回転機構を示す。図１において、図４及び図７に示す構成要素と同等なものについては同一の符号を付して、重複する説明を最小限にとどめることにする。なお、図１においては、図４に示す集束レンズ３、偏向コイル２０ａ、２０ｂ、対物レンズ５、中間レンズ６、投影レンズ７、シャッタ板１１、撮影装置１０については、図が煩雑になるのを避けるために図示を省略している。
【００３９】
この透過型電子顕微鏡には、上述した拡張ＭＤＳ機能が搭載されている。
試料４には傾斜・回転機構３１が接続されている。この傾斜・回転機構２は、本体制御部３０によって制御される。即ち、本体制御部３０の操作パネルで傾斜の方向及び角度が設定されると、本体制御部３０は、設定された傾斜の方向と角度を含む傾斜情報を傾斜・回転機構３１に与える。同様に、操作パネルで回転の方向及び角度が設定されると、本体制御部３０は、設定された回転の方向と角度を含む回転情報を傾斜・回転機構３１に与える。これによって、傾斜・回転機構３１は傾斜情報あるいは回転情報に従って試料の傾斜あるいは回転を行う。なお、試料を傾斜させたり、回転させたりするための機構は周知であるので説明は省略する。この結果、試料４は設定された方向、角度で傾斜あるいは回転される。
【００４０】
また、本体制御部３０は、操作パネルで傾斜の方向及び角度が設定されると、設定された傾斜の方向と角度に基づいて、傾斜軸がモニタ２４の画面上でどのような位置、方向となるかを求め、それを傾斜軸情報として表示制御装置２２に通知する。試料が傾斜されたときに傾斜軸がモニタ２４の画面上のどのような位置で、どのような方向となるかは演算により求めることができる。即ち、ＴＶカメラ２１の配置状態は既知であり、試料の観測を一旦傾斜も回転もない状態に戻してから始めるものとすると、ＴＶカメラ２１の配置状態と、観測開始時からの試料の傾斜の設定状態に基づいて、モニタ２４の画面上で傾斜軸がどのような位置に、どのような方向にあるかを求めることが可能である。
同様に、本体制御部３０は、操作パネルで試料回転の方向及び角度が設定されると、設定された回転の方向と角度に基づいて、傾斜軸がモニタ２４の画面上でどのような位置、方向となるかを求め、それを傾斜軸情報として表示制御装置２２に通知する。試料が回転されたときに傾斜軸がモニタ２４の画面上のどのような位置で、どのような方向となるかは上述したと同様に演算により求めることができる。
そして、本体制御部３０は、試料の傾斜や回転が設定される度毎に傾斜軸情報を表示制御装置２２に通知する。
【００４１】
表示制御装置２２は、本体制御部３０から受けた傾斜軸情報に基づいて、傾斜軸のパターンを発生させ、その傾斜軸のパターンを傾斜軸情報で指示されている位置に、指示された方向に表示する。このときにはＴＶカメラ２１からの画像もモニタ２４に表示されているから、モニタ２４の画面にはＴＶカメラ２１で撮像した画像と傾斜軸のパターンが重畳表示される。
【００４２】
そのようなモニタ２４の画面の例を図２（ａ）に示す。図２（ａ）において、４０は傾斜軸パターンを示している。なお、試料の拡大像は図示を省略している。
傾斜軸パターン４０の中心に表示されている実線の直線が傾斜軸Ｊを示し、その傾斜軸Ｊの両側には所定の幅を有する矩形４１、４２が描画されている。そして、これらの矩形４１、４２は互いに異なる色で表示される。この矩形４１、４２４の色分けは傾斜の方向を示しており、例えば矩形４１が正方向への傾斜を示しているものとすると、矩形４２は負方向への傾斜を示している。従って、オペレータは、該傾斜軸パターン４０を観察することによって、この後に当該傾斜軸Ｊを中心として傾斜させる場合に、正方向の傾斜の方向、負方向の傾斜の方向を容易に判断することができる。
以上は試料の傾斜について説明したが、試料の回転についても同様である。
【００４３】
なお、傾斜軸パターン４０の表示は、継続して行うことなく一時的に表示するようにしてもよい。そのためには、例えば入力装置２３によって傾斜軸パターンの表示／非表示を選択できるようにしてもよく、あるいは、表示制御装置２２に、傾斜軸パターンの表示の後、一定時間経過したら傾斜軸パターンを消去する機能を持たせてもよい。
【００４４】
図２（ａ）の説明では、傾斜軸は１軸としたが、試料４の傾斜をＸ、Ｙの２軸に対して行う場合には、傾斜軸パターンの表示を図２（ｂ）に示すように、複数本表示とすることが望ましい。なお、図２（ｂ）において５０は例えばＸ方向の傾斜軸パターン、６０は例えばＹ方向の傾斜軸パターンを示している。この２つの傾斜軸パターン５０、６０は直交していることは当然である。
【００４５】
以上のように、傾斜軸パターンをモニタ２４に試料の拡大像と重畳表示することによって、オペレータは、現在の傾斜軸がどのようになっているか、この後に正方向あるいは負方向に傾斜させるとどちらの方向に傾斜するかを容易に、短時間で判断することができ、また、この後に試料の回転を行った場合にどのようになるかを容易に予測することが可能となる。
【００４６】
以上での説明では傾斜の方向を色分けした矩形で表示するものとしたが、正方向と負方向が分かるような表示を行えばよいので、矩形に限らず色分けした矢印や適宜なマーク等を表示してもよいものである。なお、上述した傾斜軸パターンの表示については、本出願人が特開２００１−５７１７０号公報で提案した公知の技術を用いればよい。
【００４７】
電子顕微鏡には、上述したように試料４自体を回転させる機能の他に、電磁レンズの励磁を調整することによって蛍光板８上の拡大像を回転させる機能があるのが通常である。そして、このような像の回転を行った場合にもモニタ２４の画面に表示する傾斜軸パターンを回転させる必要がある。そこで、本体制御部３０は、操作パネルで像の回転の操作が行われた場合には、その都度、その像回転の回転方向、回転角度に基づいて、モニタ２４の画面上で傾斜軸がどのように変化するかを求めて、傾斜軸情報として表示制御装置２２に通知する。これによって表示制御装置２２は傾斜軸パターンを、傾斜軸情報で指示された方向、角度だけ回転させる。
【００４８】
次に、写真撮影を行う場合のオペレータの操作、そのときの動作について説明する。なお、以下においては理解を容易にするために、傾斜軸パターンは図２（ａ）に示すように１軸のみを表示するものとするが、Ｘ、Ｙの２軸の傾斜軸パターンを表示する場合も同様である。
【００４９】
まず、オペレータは操作パネルを操作して、視野探しモードを設定する。このときにはモニタ２４に傾斜軸パターンを表示するようにする。
このときのオペレータの基本的な操作は次のようである。オペレータは、試料４を傾斜も、回転も、更には平行移動もない状態にする。そしてこのとき、図３（ａ）に示すようにモニタ２４の画面に表示される傾斜軸パターン４０は真横になっているとする。図３（ａ）において、Ｍを付した「＋」のマークは視野中心マーカである。そして、このときには視野中心マーカＭは傾斜軸パターンの傾斜軸Ｊ上にあることは明らかである。なお、図３においては試料の拡大像は図示を省略している。
【００５０】
オペレータはこの状態でモニタ２４の画面を観察しながら、試料４を平行移動して写真撮影したい撮影ポイントを視野中心マーカＭの位置に一致させ、その後試料の傾斜、回転、あるいは像の回転を行う。このとき本体制御部３０から表示制御装置２２に対して傾斜軸情報が通知されることは上述した通りである。そして、このときには試料の平行移動は行わないから、視野中心マーカはモニタ２４の画面の中心にあり、撮影ポイントは視野中心マーカＭと一致している。
なお、このときの集束レンズ３、偏向コイル２０ａ、２０ｂの励磁は上述したと同じに本体制御部３０により制御されている。
【００５１】
このようにして視野探しモードが終了すると、オペレータは次に操作パネルを操作して焦点合わせモードを設定する。そして、オペレータは入力装置２３により焦点合わせ位置を指示するが、この焦点合わせ位置としては、撮影ポイント、即ち視野中心マーカＭ以外の傾斜軸Ｊ上の点を指示する。
【００５２】
この焦点合わせ位置の指示は入力装置２３のポインティングデバイスを用いて行うが、正確に傾斜軸Ｊ上の点を指示できるとは限らない。そこで、表示制御装置２２は、ポインティングデバイスで指示された点に距離が最も近い傾斜軸Ｊ上の点を焦点合わせ位置として取り込む。いわゆる丸め込み処理を行うのである。
【００５３】
例えば、視野探しモードが終了したとき傾斜軸パターン４０が図３（ｂ）に示すようであり、オペレータが傾斜軸Ｊから少し外れた図中の点Ｂを指示したとすると、表示制御装置２２は当該点Ｂから距離が最も近い傾斜軸Ｊ上の点Ｂ′を焦点合わせ位置とするのである。点Ｂから距離が最も近い傾斜軸Ｊ上の点Ｂ′は、点Ｂから傾斜軸Ｊにおろした垂線との交点であることは明らかである。
【００５４】
図３（ｂ）では試料ホルダのグリッドは示していないが、焦点合わせ位置を指示するにグリッドを回避するようにすることは上述した通りである。また、焦点合わせ位置は、視野中心マーカＭから所定の距離の範囲内となるように指示するのも上述した通りである。
なお、このときの集束レンズ３、偏向コイル２０ａ、２０ｂの励磁も上述したと同じに本体制御部３０により制御されている。
【００５５】
そして、入力装置２３によって焦点合わせ位置が指示されると、表示制御装置２２は、焦点合わせ位置の位置情報を入力装置２３から取り込み、本体制御部３０に電子線位置制御情報として通知する。
【００５６】
本体制御部３０は、この電子線位置制御情報に基づいて、指示された焦点合わせ位置に電子線ＥＢを集束して、焦点合わせを行うための所定の電子流密度で照射するために必要な集束レンズ３の励磁電流、偏向コイル２０ａ、２０ｂの励磁電流を求め、その求めた励磁電流を集束レンズ３、偏向コイル２０ａ、２０ｂに供給する。これによって、指示された焦点合わせ位置の拡大像が蛍光板８に結像され、その像がＴＶカメラ２１によって撮像されてモニタ２４に表示されるので、オペレータはモニタ２４の画面の像を観察しながら焦点合わせを行う。
焦点合わせが終了すると、次に写真撮影モードに入るが、写真撮影モード時の動作は従来と同じであるので、説明を省略する。
【００５７】
以上のようであるので、この透過型電子顕微鏡によれば、上述した拡張ＭＤＳの効果に加えて、焦点合わせ位置を容易に、且つ短時間に傾斜軸Ｊ上に指示できるので、試料４の電子線損傷を最小限にとどめることができる。
【００５８】
以上、写真撮影を行う場合の基本的な操作、及びそのときの動作について説明したが、撮影ポイント及び焦点合わせ位置は傾斜軸パターンの傾斜軸Ｊ上に設定すればよいので、撮影ポイントは必ずしも視野中心マーカＭに一致させる必要はないものである。また、撮影ポイントは傾斜軸Ｊ上に複数点設定可能であり、その場合の撮影ポイントの撮影順序は、オペレータが適宜に設定できるようにしてもよく、表示制御装置２２あるいは本体制御部３０において、例えば傾斜軸Ｊの左から順番に、あるいは乱数を用いてランダムにというように、自動的に撮影ポイントの撮影順序を決定するようにしてもよい。この場合には、一つの撮影ポイントの撮影を終了したら、電子線ＥＢを次の撮影ポイントに偏向させるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る透過型電子顕微鏡の一実施形態の要部を示す図である。
【図２】傾斜軸パターンの表示の例を示す図である。
【図３】図１に示す透過型電子顕微鏡における視野探しモード時のモニタ２４に表示される画面の例を示す図である。
【図４】ＭＤＳの動作を説明するための図である。
【図５】ＭＤＳにおける一連の動作のタイミングチャートである。
【図６】ＭＤＳの問題点を説明するための図である。
【図７】拡張ＭＤＳ機能を搭載した透過型電子顕微鏡の概略の構成例を示す図である。
【図８】拡張ＭＤＳの機能を説明するための図である。
【図９】本発明が解決しようとする課題を説明するための図である。
【符号の説明】
ＥＢ…電子線、３…集束レンズ、４…試料、５…対物レンズ、６…中間レンズ、７…投影レンズ、８…蛍光板、１０…撮影装置、１１…シャッタ板、２０ａ、２０ｂ…偏向コイル、２１…ＴＶカメラ、２２…表示制御装置、２３…入力装置、２４…モニタ、３０…電子顕微鏡本体制御部、３１…傾斜・回転機構。

Claims (1)

1. 電磁レンズ、偏向コイル等の電子顕微鏡本体各部を制御する電子顕微鏡本体制御部と、
   試料を傾斜あるいは回転させるための傾斜・回転機構と、
   蛍光板に結像された像を撮像するＴＶカメラと、
   表示制御装置と、
   入力装置と、
   モニタと
   を備え、
   電子顕微鏡本体制御部は、傾斜・回転機構によって試料が傾斜あるいは回転された場合、または電磁レンズにより蛍光板上の像が回転された場合に、傾斜方向とその角度、あるいは回転方向とその角度に基づいて傾斜軸情報を生成して表示制御装置に通知し、
   表示制御装置は、ＴＶカメラで撮像された拡大像をモニタに表示すると共に、電子顕微鏡本体制御部から受けた傾斜軸情報に基づいてモニタに傾斜軸パターンを表示し、入力装置によって焦点合わせ位置が指示された場合には、当該指示位置から距離が最も近い傾斜軸パターンの傾斜軸上に焦点合わせ位置を設定して、その焦点合わせ位置の情報を電子顕微鏡本体制御部に通知し、
   電子顕微鏡本体制御部は、表示制御装置から受けた焦点合わせ位置の情報に基づいて、電子線を当該焦点合わせ位置に集束して照射するように電子顕微鏡本体の各部を制御する
   ことを特徴とする透過型電子顕微鏡。

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