JP4822920B2 - ３次元像構築方法および透過電子顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、透過電子顕微鏡像を用いて試料の３次元像を構築する３次元像構築方法および透過電子顕微鏡に関する。

現在、試料の３次元像を得る装置として透過電子顕微鏡が注目されている。この３次元像を構築する機能を備えた透過電子顕微鏡においては、試料を複数段階に傾斜させて各試料傾斜角度において透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を取得し、取得したＴＥＭ像にＣＴ法（Computerized Tomography Method）を適用して３次元像を構築するようにしている。たとえば、試料は＋６０°から−６０°まで１°ステップで１２１段階に傾斜され、得られた１２１枚のＴＥＭ像に基づいて３次元像が構築されている（たとえば特許文献１参照）。

さて、上述した１２１枚のＴＥＭ像は、試料上の同一領域に電子線が照射されて得られるが、試料が生物試料の場合には、電子線による試料損傷に注意が払われている。すなわち、それらのＴＥＭ像はＣＣＤカメラなどで撮像されるが、その１枚あたりの撮像（露光）時間ｔは、像のＳ／Ｎ（試料情報の量とノイズの比）が悪くなく且つ試料損傷が少なくなるようにオペレータによって設定されている。また、試料への電子線照射を低減して試料損傷を抑えるために、ＣＣＤカメラなどでＴＥＭ像を撮像するとき以外は、試料に電子線を照射しないようにしている。

特開２００５−１９２１８号公報

ところで、Ｓ／Ｎが良く且つ試料損傷のない最良の３次元像を得るには、試料が電子線による損傷を受ける間際で前記１２１枚のＴＥＭ像の撮像が終了するように、前記撮像時間ｔをｔ_０に設定すべきである。しかしながら、そのように撮像時間ｔを設定するのは現実的には不可能である。なぜなら、試料が電子線によりどれほど損傷を受けるかは、事前にわからないからである。
このため従来においては、撮像時間ｔが最適時間ｔ_０より短く設定された場合には、試料が電子線損傷を受けることは防止されるが、Ｓ／Ｎの良い３次元像は得られなかった。この場合、１２１枚全てのＴＥＭ像を撮像した時点でも試料は損傷していないので、もう少し撮像時間ｔを長く設定しておけばよりＳ／Ｎの良い３次元像が得られたはずである。
一方、撮像時間ｔが最適時間ｔ_０より長く設定された場合には、試料が観察の途中で損傷し、試料構造を正確に反映した３次元像が得られなかった。
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的は、従来よりも像質が良く、試料構造を正確に反映した３次元像を得ることができる３次元像構築方法および透過電子顕微鏡を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の３次元像構築方法は、
透過電子顕微鏡像を用いて試料の３次元像を構築する３次元像構築方法において、
試料を複数段階に傾斜させて各試料傾斜角度において透過電子顕微鏡像を取得することを繰り返し行い、
得られた複数の透過電子顕微鏡像から同じ試料傾斜角度の透過電子顕微鏡像を抽出してそれらを積算し、試料傾斜角度ごとに積算像を取得し、
取得した積算像に基づいて試料の３次元像を構築するようにした。

したがって本発明によれば、従来よりも像質が良く、試料構造を正確に反映した３次元像を得ることができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の３次元像構築機能を備えた透過電子顕微鏡の一例を示した図である。まず、図１の装置構成について説明する。

図１において、１は真空チャンバであり、真空チャンバ１の内部は排気装置（図示せず）によって高真空に排気されている。真空チャンバ１の内部には、電子銃２側から順に、集束レンズ（ＣＬ）３、偏向器（ブランキングコイル）４、絞り５、偏向器（ＣＬアライメントコイル）６、試料ステージ（いわゆるユーセントリックゴニオメータ）７、対物レンズ８、偏向器（イメージシフトコイル）９、中間レンズ１０、投影レンズ１１、ＣＣＤカメラ１２が配置されている。

前記試料ステージ７は、傾斜ステージ７ａと、その傾斜ステージ７ａ上に配置されたｘｙｚステージ７ｂを備えている。このｘｙｚステージ７ｂ上には、試料ホルダ（図示せず）にセットされた試料１３が配置されている。試料１３はたとえば生物試料であり、生物試料１３は図１の装置にセットされる前に予め冷却されている。または、生物試料１３は、図１の装置に備えられた冷却機構（図示せず）によって冷却されている。
前記傾斜ステージ７ａは、光軸Ｏにほぼ直交する傾斜軸Ｔを中心として左右に傾斜可能に構成されている。また、その傾斜ステージ７ａ上に配置されたｘｙｚステージ７ｂは、試料１３を互いに直交するｘ，ｙ，ｚ方向に移動可能に構成されている。薄膜状に作られた試料１３は、傾斜ステージ７ａが水平（傾斜角度が０°）のときに試料面が光軸Ｏに直交するようにｘｙｚステージ７ｂ上に配置されており、この際、ｘ方向は傾斜軸Ｔおよび試料面に平行な方向、ｙ方向はｘ方向に直交し且つ試料面に平行な方向、ｚ方向は試料面に垂直な方向と規定する。

上述したように真空チャンバ１の内部には種々の電子光学要素が配置されており、電子銃２から放出された電子線は集束レンズ３で集束され、絞り５を通過した電子線は試料１３を照射する。そして、試料１３を透過した電子線は対物レンズ８の結像作用を受け、試料１３の初段像が対物レンズ８と中間レンズ１０間に形成される。その後、中間レンズ１０と投影レンズ１１により試料拡大像が形成されて行き、最終的に、試料拡大像すなわち透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）がＣＣＤカメラ１２上に結像される。ＣＣＤカメラ１２はＴＥＭ像を撮像し、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２から中央制御装置１４に送られるように構成されている。

この中央制御装置１４は、その内部に、制御部１５，画像メモリ１６，積算回路（積算手段）１７，３次元像構築回路（３次元像構築手段）１８を備えている。そして、前記制御部１５は、その内部に、フォーカス合わせ回路１９と位置ずれ補正回路２０を備えている。
また、中央制御装置１４は、前記集束レンズ３のコイルに励磁電流を流すための集束レンズ電源２１と、前記偏向器４のコイルに励磁電流を流すための偏向器電源２２と、前記偏向器６のコイルに励磁電流を流すための偏向器電源２３と、前記試料ステージ７の傾斜ステージ７ａとｘｙｚステージ７ｂを移動させるステージ駆動部２４と、前記対物レンズ８のコイルに励磁電流を流すための対物レンズ電源２５と、前記偏向器９のコイルに励磁電流を流すための偏向器電源２６と、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間ｔを制御するためのカメラ制御部２７と、キーボードやマウスなどの入力手段２８と、ＣＲＴ（表示手段）２９にそれぞれ電気的に接続されている。

以上、図１の透過電子顕微鏡の構成を説明した。
以下、図１の装置の動作説明を行う。なお、現時点においては、試料１３の高さ調整（ｚ方向の位置調整）は既に終了しており、試料１３の表面は傾斜軸Ｔ上にほぼ位置しているものとする。この試料１３の高さ調整は、３次元像を実際に得るときの倍率に装置の拡大倍率を設定し、試料１３をたとえば＋６０°から−６０°まで傾斜させながら試料１３のＴＥＭ像をＣＣＤカメラ１２で撮像して観察し、観察視野（ＣＲＴ画面上に表示されるＴＥＭ像）中の目標物Ａ（３次元像を得ようとする試料上の領域）ができるだけ移動しないようにｘｙｚステージ７ｂをｚ方向に移動させることによって行われる。
すなわち、図２（ａ）に示すように試料面が傾斜軸Ｔから大きくずれている場合、試料上の目標物Ａの３次元像を得るために試料１３を＋６０°から−６０°まで傾斜させると、目標物Ａが左右に大きくずれ、目標物Ａの像がＣＣＤカメラ１２の視野から外れてしまうことがある。このことを避けるために試料１３の高さ調整が行われるが、試料ステージ７の機械精度上、試料表面を傾斜軸Ｔに完全に一致させることはできない。たとえば図２（ｂ）の状態が試料１３の高さ調整の限界であり、現時点においては、試料１３を＋６０°傾斜させると、目標物Ａは傾斜軸Ｔに平行な直線Ｌ（＋６０°）上に位置する。また、試料１３を傾斜させないときには目標物Ａは直線Ｌ（０°）上に位置し、試料１３を−６０°傾斜させたときには目標物Ａは直線Ｌ（−６０°）上に位置する。
このため、図２（ｂ）の状態で低倍観察を行って３次元像を得る場合には問題ないが、図２（ｂ）の状態で高倍観察を行って３次元像を得ようとすると、試料傾斜に伴って目標物ＡのＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２の視野から外れてしまうことがある。図１の透過電子顕微鏡はこの問題も解決して高倍率の３次元像を得られるように構成されており、その説明も含めて以下に図１の装置の動作説明を行う。
まずオペレータは、入力手段２８上において、ＴＥＭ像の自動取り込みにあたってのデータ入力を行う。たとえばオペレータは、試料１３が＋６０°から１°ずつ−６０°まで傾斜されて、各試料傾斜角度（＋６０°，５９°，…，０°，…，−５９°，−６０°）においてＴＥＭ像が撮像されるように、入力手段２８上においてデータ入力を行う。さらにオペレータは、このように試料１３を複数段階（この場合１２１段階）に傾斜させて各試料傾斜角度においてＴＥＭ像を取得することを繰り返し何回行うか、入力手段２８上においてデータ入力を行う。たとえば、その繰り返し回数として「１０回」が入力される。これらの入力情報は制御部１５に取り込まれる。
すると、試料傾斜手段でもある制御部１５は、傾斜ステージ７ａの傾斜角度を先ず＋６０°（θ_１＝＋６０°）に設定するための傾斜信号をステージ駆動部２４に送る。そこで、ステージ駆動部２４は、傾斜ステージ７ａを＋６０°に傾斜させる。
また、制御部１５は、試料１３上の広い領域に電子線を照射するための制御信号を集束レンズ電源２１に送る。すると、集束レンズ電源２１は、電子銃２からの電子線が試料１３上の広い領域を照射するように、集束レンズ３のコイルに流れる電流を制御する。このように試料１３上の広い領域に電子線を照射するのは、後述する視野探しのためである。
さらに制御部１５は、視野探しに適した低倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２上に結像するように、結像レンズ系を制御する。すなわち制御部１５は、中間レンズ１０のレンズ電源（図示せず）などを制御して、装置の拡大倍率を低倍に設定する。
以上のような制御部１５の制御により、試料１３の低倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２から制御部１５へ送られる。制御部１５はその像信号ＩをＣＲＴ２９に送るので、ＣＲＴ２９の画面上には、試料１３の低倍のＴＥＭ像が表示される。なお、そのＴＥＭ像は、フォーカス合わせが行われた良好な像である。そこでオペレータは、そのＴＥＭ像を見ながら視野探しを行い、観察視野の中央に目標物Ａが来るように（図３（ａ）参照）、すなわち試料上の目標物Ａが光軸Ｏ上に位置するように、試料１３をｘｙ方向に移動させる。なお、その試料移動は、オペレータが入力手段２８上において試料１３のｘｙ移動量を入力することによって行われ、その入力信号を受けた制御部１５はｘｙｚステージ７ｂがｘｙ方向に移動するようにステージ駆動部２４を制御する。
こうして目標物Ａが観察視野（ＣＲＴ画面上に表示されるＴＥＭ像）の中央に来ると、オペレータはＣＲＴ画面上において、目標物Ａを囲むように電子線照射領域Ａ’（図３（ｂ）参照）を設定する。この設定は入力手段２８を用いて行われ、その設定された情報、すなわち試料上の目標物Ａに電子線を照射するための情報「Ａ’」は制御部１５に記憶される。
またオペレータは、図３（ｂ）に示したＴＥＭ像上において、目標物Ａの他に位置ずれ補正対象物を探す。その際、オペレータは、目標物Ａを通る前記直線Ｌ（＋６０°）（図２（ｂ）参照）上に位置ずれ補正対象物を探す。現在、その目標物Ａを通る直線Ｌ（＋６０°）は、図２（ｂ）の状態と異なり、上記説明から分かるように光軸Ｏ上に位置している。直線Ｌ（＋６０°）は前記傾斜軸Ｔおよび前記ｘ方向に平行な直線であり、ＣＲＴ画面上においてその直線Ｌ（＋６０°）の方向は、試料１３をｘ方向に移動させたときにＴＥＭ像が動く方向である。この場合、その方向は図３（ｃ）に示すＷの方向であり、オペレータはその方向Ｗを把握している。
そこでオペレータは、図３（ｃ）に示すように、目標物Ａを通るＷ方向の直線Ｌ（＋６０°）をＴＥＭ像上に想定し、その直線Ｌ（＋６０°）上にある対象物Ｂを位置ずれ補正対象物Ｂとして決定する。そしてオペレータはそのＴＥＭ像上において、位置ずれ補正対象物Ｂを囲むように電子線照射領域Ｂ’（図３（ｃ）参照）を設定する。この設定は入力手段２８を用いて行われ、その設定された情報、すなわち試料上の位置ずれ補正対象物Ｂに電子線を照射するための情報「Ｂ’」は制御部１５に記憶される。なお、電子線照射領域Ｂ’は、前記電子線照射領域Ａ’と重ならないように設定される（図３（ｃ）参照）。
さらにオペレータは、図３（ｃ）に示したＴＥＭ像上において、フォーカス補正対象物を探す。そのときもオペレータは前記直線Ｌ（＋６０°）上にフォーカス補正対象物を探し、直線Ｌ（＋６０°）上にある対象物Ｃをフォーカス補正対象物Ｃとして決定する。そしてオペレータはそのＴＥＭ像上において、フォーカス補正対象物Ｃを囲むように電子線照射領域Ｃ’（図３（ｃ）参照）を設定する。この設定は入力手段２８を用いて行われ、その設定された情報、すなわち試料上のフォーカス補正対象物Ｃに電子線を照射するための情報「Ｃ’」は制御部１５に記憶される。なお、電子線照射領域Ｃ’は、前記電子線照射領域Ａ’および前記電子線照射領域Ｂ’と重ならないように設定される（図３（ｃ）参照）。
以上のようにして３つの電子線照射領域Ａ’，Ｂ’，Ｃ’が設定されると、制御部１５は前記情報「Ａ’」に基づき、試料１３上の前記目標物Ａに電子線を照射するための制御信号Ｄ_Ａを集束レンズ電源２１に送る。すると、集束レンズ電源２１は、電子銃２からの電子線が光軸Ｏ上に位置する目標物Ａを照射するように、集束レンズ３のコイルに流れる電流を制御する。この結果、電子線は試料上の電子線照射領域Ａ’（図３（ｃ）参照）を照射し、電子線は目標物Ａを照射する。
また、制御部１５は前記情報「Ａ’」に基づき、目標物Ａの高倍ＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２上に結像するように、すなわち目標物ＡのＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２の撮像面いっぱいに投影されるように、結像レンズ系を制御する。こうして装置の拡大倍率は高倍に設定される。
さらに制御部１５は、ＣＣＤカメラ１２の撮像（露光）時間ｔをｔ_１に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。すると、カメラ制御部２７は、前記目標物Ａの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ_１撮像されるように、ＣＣＤカメラ１２を制御する。この撮像時間ｔ_１は、ＴＥＭ像の情報が得られる最短時間に設定され、従来の１枚あたりの撮像時間ｔ（たとえば１秒）よりもかなり短い時間ｔ_１（たとえば０．１秒）に設定される。
以上のような制御部１５の制御により、目標物Ａの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ_１撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２から画像メモリ１６のメモリＭ_１へ送られる。こうして、試料傾斜角度がθ_１（＝＋６０°）のときの目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ_１）は、画像メモリ１６のメモリＭ_１に試料傾斜角度＋６０°と対応して記憶される。図４（ａ）は、そのＴＥＭ像Ｉ（θ_１）を示したものである。
現在、試料傾斜角度は＋６０°に設定されているが、この状態において次に制御部１５は、前記情報「Ｂ’」に基づき、試料１３上の前記対象物Ｂに電子線を照射するための偏向信号Ｅ_Ｂを偏向器電源２３に送る。すると、偏向器電源２３は、絞り５を通過した電子線が光軸Ｏから外れた対象物Ｂを照射するように、偏向器６のコイルに流れる電流を制御する。また、制御部１５は、前記情報「Ｂ’」に基づき、試料１３上の電子線照射領域Ｂ’（図３（ｃ）参照）に電子線を照射するための制御信号Ｄ_Ｂを集束レンズ電源２１に供給しており、試料を照射する電子線の大きさは電子線照射領域Ｂ’に相当する大きさに調整されている。この結果、電子線は試料上の電子線照射領域Ｂ’（図３（ｃ）参照）を照射する。
また、制御部１５は前記情報「Ｂ’」に基づき、対象物Ｂの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２上に投影されるように、偏向器電源２６に偏向信号Ｆ_Ｂを送る。この偏向信号Ｆ_Ｂは、光軸Ｏから外れた対象物Ｂの高倍像をＣＣＤカメラ１２上に振り戻すための信号である。すると偏向器電源２６は、偏向信号Ｆ_Ｂに基づき、偏向器６のコイルに流れる電流を制御する。
さらに制御部１５は、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間ｔをｔ_２に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。すると、カメラ制御部２７は、前記対象物Ｂの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ_２撮像されるように、ＣＣＤカメラ１２を制御する。この撮像時間ｔ_２は、Ｓ／Ｎの良いＴＥＭ像が得られるように、上述した目標物Ａの撮像時間ｔ_１（たとえば０．１秒）より長い時間に設定される。
以上のような制御部１５の制御により、位置ずれ補正対象物Ｂの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ_２撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２から位置ずれ補正回路２０へ送られる。こうして、試料傾斜角度がθ_１（＝＋６０°）のときの対象物ＢのＴＥＭ像Ｉ_Ｂ（θ_１）は、位置ずれ補正回路２０に基準画像として記憶される。図４（ｂ）は、そのＴＥＭ像Ｉ_Ｂ（θ_１）を示したものである。
以上のようにして、試料傾斜角度がθ_１（＝＋６０°）において、目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ_１）と位置ずれ補正対象物ＢのＴＥＭ像Ｉ_Ｂ（θ_１）が得られると、次に制御部１５は、傾斜ステージ７ａの傾斜角度を＋５９°（θ_２＝＋５９°）に設定するための傾斜信号をステージ駆動部２４に送る。そこで、ステージ駆動部２４は、傾斜ステージ７ａを＋５９°に傾斜させる。なお、この試料傾斜のときなど、ＴＥＭ像をＣＣＤカメラ１２で撮像しないときは、試料損傷を抑える目的で試料１３への電子線照射は中断される。その中断にあたっては、制御部１５からのブランキング信号を受けた偏向器電源２２は、電子線が全て絞り５で遮られるように、偏向器４のコイルに流れる電流を制御する。
こうして試料傾斜角度がθ_２＝＋５９°に設定されると、目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ_２）の取得に先立ち、目標物Ａの位置ずれ補正が行われる。すなわち、試料を＋６０°から＋５９°に傾斜させると、目標物Ａは図５に示すように移動して光軸Ｏ上から外れるので、目標物Ａを光軸Ｏ上に戻す処理が行われる。なお、このように試料傾斜によって目標物Ａが光軸Ｏ上から外れるのは、上述したように、試料面を傾斜軸Ｔに完全に一致させることができないためである。また、このように試料傾斜によって目標物Ａが光軸Ｏ上から外れるとき、目標物Ａを通る前記直線Ｌ（＋６０°）（図３（ｃ）参照）上に位置する対象物Ｂは、目標物Ａと同じように傾斜する。すなわち、対象物Ｂは、図５に示す直線Ｌ（＋５９°）上に位置しており、この直線Ｌ（＋５９°）は傾斜軸Ｔおよび直線Ｌ（＋６０°）に平行である。
そこで制御部１５は、各レンズの状態を、前記ＴＥＭ像Ｉ_Ｂ（θ_１＝＋６０°）を得たときと同じ状態に設定する。すなわち制御部１５は、前記偏向信号Ｅ_Ｂを偏向器電源２３に送ると共に前記制御信号Ｄ_Ｂを集束レンズ電源２１に送り、さらに前記偏向信号Ｆ_Ｂを偏向器電源２６に送る。また制御部１５は、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間ｔを前記ｔ_２に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。
この結果、位置ずれ補正対象物Ｂの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ_２撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２から位置ずれ補正回路２０へ送られる。こうして、試料傾斜角度がθ_２（＝＋５９°）のときの対象物ＢのＴＥＭ像Ｉ_Ｂ（θ_２）は、位置ずれ補正回路２０に比較画像として記憶される。図４（ｃ）は、そのＴＥＭ像Ｉ_Ｂ（θ_２）を示したものである。この試料傾斜角度が＋５９°のＴＥＭ像Ｉ_Ｂ（θ_２）と、試料傾斜角度が＋６０°のＴＥＭ像Ｉ_Ｂ（θ_１）（図４（ｂ）参照）を比較して分かるように、ＴＥＭ像上で対象物Ｂは移動している（ずれている）。これは、上述した試料傾斜によるものである。
そこで、位置ずれ補正回路２０は、対象物ＢのＴＥＭ像（観察視野）上でのずれ量Δ（図４（ｃ）参照）を、基準画像Ｉ_Ｂ（θ_１）と比較画像Ｉ_Ｂ（θ_２）を相互相関演算して求める（たとえば特許文献１参照）。そして、位置ずれ補正回路２０は、求めたΔとＴＥＭ像Ｉ_Ｂ（θ_１），Ｉ_Ｂ（θ_２）の観察倍率Ｍに基づき、図５における距離ａを求める。すなわち、光軸Ｏおよび直線Ｌ（＋６０°）に直交する方向への目標物Ａのずれ量ａを求める。そして、位置ずれ補正回路２０は、目標物Ａを光軸Ｏ上に戻すためのｙ方向移動量ｄｙ（図５参照）を、ｄｙ＝ａ／ｃｏｓ５９°の演算により求める。
こうして、位置ずれ補正回路２０においてｙ方向移動量ｄｙが求められると、制御部１５は、ｘｙｚステージ７ｂがｙ方向にｄｙだけ移動するようにステージ駆動部２４を制御する。この結果、試料傾斜角度がθ_２＝＋５９°において目標物Ａは光軸Ｏ上に位置し、目標物Ａは光軸Ｏ上のＺ位置Ｇ（図５参照）に位置する。以上のようにして試料傾斜による目標物Ａの位置ずれが補正されるが、その位置ずれ補正は、上述したように、目標物Ａを含まない試料上の領域に電子線が照射されて行われる。このため、目標物Ａの電子線照射による損傷は抑えられる。
さて、以上のようにして目標物Ａの位置ずれは補正されたが、図５に示すように、現在の目標物Ａの光軸Ｏ方向の位置（位置Ｇ）は、試料傾斜角度が＋６０°のときの目標物Ａの位置と異なっている。このため、このままで目標物ＡのＴＥＭ像を撮像すると、フォーカスがややずれた像を撮像することになる。
そこで、制御部１５は、たとえば特開２００４−５５１４３号公報に記載されている方法を用い、目標物Ａと同じ高さにある前記フォーカス補正対象物Ｃに関してフォーカス合わせを行う。すなわち制御部１５は、前記情報「Ｃ’」に基づき、試料１３上の前記対象物Ｃに電子線を入射角度θ_ａで照射するための偏向信号Ｅ_Ｃ（θ_ａ）を偏向器電源２３に送る。すると、偏向器電源２３は、絞り５を通過した電子線が光軸Ｏから外れた対象物Ｃを入射角度θ_ａで照射するように、偏向器６のコイルに流れる電流を制御する。また、制御部１５は、前記情報「Ｃ’」に基づき、試料１３上の電子線照射領域Ｃ’（図３（ｃ）参照）に電子線を照射するための制御信号Ｄ_Ｃを集束レンズ電源２１に供給しており、試料を照射する電子線の大きさは電子線照射領域Ｃ’に相当する大きさに調整されている。この結果、電子線は試料上の電子線照射領域Ｃ’（図３（ｃ）参照）を入射角度θ_ａで照射する。
また、制御部１５は前記情報「Ｃ’」に基づき、対象物Ｃの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２上に投影されるように、偏向器電源２６に偏向信号Ｆ_Ｃを送る。この偏向信号Ｆ_Ｃは、光軸Ｏから外れた対象物Ｃの高倍像をＣＣＤカメラ１２上に振り戻すための信号である。
さらに制御部１５は、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間ｔをｔ_３に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。この撮像時間ｔ_３は、Ｓ／Ｎの良いＴＥＭ像が得られるように、上述した目標物Ａの撮像時間ｔ_１より長い時間に設定されている。
以上のような制御部１５の制御により、フォーカス補正対象物Ｃの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ_３撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２からフォーカス合わせ回路１９へ送られる。こうして、フォーカス補正対象物Ｃに電子線を入射角度θ_ａで照射したときの対象物ＣのＴＥＭ像Ｉ_Ｃ（θ_ａ）は、フォーカス合わせ回路１９に記憶される。
さらに制御部１５は、フォーカス合わせのために、試料１３上の前記対象物Ｃに電子線を入射角度θ_ｂ（θ_ｂはθ_ａと異なる）で照射するための偏向信号Ｅ_Ｃ（θ_ｂ）を偏向器電源２３に送る。また、制御部１５は、前記制御信号Ｄ_Ｃを集束レンズ電源２１に送り、前記偏向信号Ｆ_Ｃを偏向器電源２６に送り、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間をｔ_３に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。この結果、フォーカス補正対象物Ｃの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ_３撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２からフォーカス合わせ回路１９へ送られる。こうして、フォーカス補正対象物Ｃに電子線を入射角度θ_ｂで照射したときの対象物ＣのＴＥＭ像Ｉ_Ｃ（θ_ｂ）は、フォーカス合わせ回路１９に記憶される。
そこでフォーカス合わせ回路１９は、ＴＥＭ像Ｉ_Ｃ（θ_ａ）とＴＥＭ像Ｉ_Ｃ（θ_ｂ）の相互相関関数を計算してそれら２つの像間の位置ずれ量δを求め、その位置ずれ量δに基づいて焦点ずれ量ｄｆを求める。そしてフォーカス合わせ回路１９は、求めた焦点ずれ量ｄｆに基づいて対物レンズ補正信号を作成する。すると、制御部１５はその対物レンズ補正信号を対物レンズ電源２５に供給し、対物レンズ電源２５は前記焦点ずれがなくなるように対物レンズ８のコイルに流れる電流を制御する。この結果、フォーカス補正対象物Ｃに関してフォーカス合わせが完了する。このフォーカス補正対象物Ｃの高さ（光軸Ｏ方向の位置）は目標物Ａのそれと同じなので、このようにフォーカス補正対象物Ｃに関してフォーカス合わせが完了すれば、目標物Ａに関してフォーカス合わせが完了したことになる。そして、このフォーカス合わせは、目標物Ａを含まない試料上の領域Ｃ’に電子線が照射されて行われるため、目標物Ａの電子線照射による損傷は抑えられる。
以上のようにして、試料傾斜角度が＋５９°において目標物Ａが光軸Ｏ上に位置し、その目標物Ａに関してフォーカス合わせが完了すると、制御部１５は、目標物Ａの高倍のＴＥＭ像が撮像されるようにレンズを制御する。すなわち制御部１５は、前記情報「Ａ’」に基づき、光軸Ｏ上に位置する目標物Ａに電子線を照射するための前記制御信号Ｄ_Ａを集束レンズ電源２１に送る。また制御部１５は、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間ｔを前記ｔ_１に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。
この結果、目標物Ａの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ_１撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号Ｉは画像メモリ１６のメモリＭ_１へ送られる。こうして、試料傾斜角度がθ_２（＝＋５９°）のときの目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ_２）は、画像メモリ１６のメモリＭ_１に試料傾斜角度＋５９°と対応して記憶される。その像Ｉ（θ_２）中における目標物Ａは、上述した位置ずれ補正により、図４（ａ）の場合と同じようにその中央に位置する。
次に制御部１５は、傾斜ステージ７ａの傾斜角度を＋５８°（θ_３＝＋５８°）に設定するための傾斜信号をステージ駆動部２４に送る。このため試料１３は＋５８°に傾斜する。そして、上述したθ_２＝＋５９°のときと同様にして、目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ_３）の取得に先立って位置ずれ補正とフォーカス合わせが行われる。その位置ずれ補正とフォーカス合わせにより、試料傾斜角度が＋５８°において目標物Ａが光軸Ｏ上に位置し、その目標物Ａに関してフォーカス合わせが完了する。そして、θ_２＝＋５９°のときと同様にして、目標物Ａの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ_１撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号Ｉは画像メモリ１６のメモリＭ_１へ送られる。こうして、試料傾斜角度がθ_３（＝＋５８°）のときの目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ_３）は、画像メモリ１６のメモリＭ_１に試料傾斜角度＋５８°と対応して記憶される。この像Ｉ（θ_３）においても、像Ｉ（θ_３）中における目標物Ａは、上述した位置ずれ補正によりその中央に位置する。
以後、試料１３は＋５７°，＋５６°，…０°，…−５９°，−６０°に順次傾斜され、上述したθ_２＝＋５９°およびθ_３＝＋５８°のときと同様、各試料傾斜角度において位置ずれ補正とフォーカス合わせが行われてから目標物ＡのＴＥＭ像が撮像される。こうして各試料傾斜角度において撮像された目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ_４＝＋５７°），Ｉ（θ_５＝＋５６°），…Ｉ（θ_６１＝０°），…Ｉ（θ_１２０＝−５９°），Ｉ（θ_１２１＝−６０°）は、画像メモリ１６のメモリＭ_１に試料傾斜角度と対応して記憶される。その際、ＴＥＭ像Ｉ（θ_１２１＝−６０°）は、画像メモリ１６のメモリＭ_２にも試料傾斜角度と対応して記憶される。
以上のようにして、＋６０°〜−６０°の各傾斜角度において撮像された１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_１２１）は、画像メモリ１６のメモリＭ_１に記憶される。すなわち、画像メモリ１６のメモリＭ_１には、１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_１２１）で構成される傾斜画像シリーズＳ_１が記憶される。これで、試料を複数段階（この場合１２１段階）に傾斜させて各試料傾斜角度においてＴＥＭ像を取得することが、「１回」行われたことになる。その回数として最初に「１０回」が入力されているので、続いてその「２回目」のＴＥＭ像の取得が行われる。その場合、試料傾斜方向が反転され、試料１３は−５９°，−５８°，…０°，…５９°，６０°の順に傾斜され、前記同様、各試料傾斜角度において位置ずれ補正とフォーカス合わせが行われてから目標物ＡのＴＥＭ像が時間ｔ_１撮像される。こうして各試料傾斜角度において撮像された目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ_１２０＝−５９°），Ｉ（θ_１１９＝−５８°），…Ｉ（θ_６１＝０°），…Ｉ（θ_２＝＋５９°），Ｉ（θ_１＝＋６０°）は、上述したＴＥＭ像Ｉ（θ_１２１＝−６０°）と共に、画像メモリ１６のメモリＭ_２に試料傾斜角度と対応して記憶される。その際、ＴＥＭ像Ｉ（θ_１＝＋６０°）は、画像メモリ１６のメモリＭ_３にも試料傾斜角度と対応して記憶される。
以上のようにして、−６０°〜＋６０°の各傾斜角度において撮像された１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ_１２１），Ｉ（θ_１２０），…Ｉ（θ_１）は、画像メモリ１６のメモリＭ_２に記憶される。すなわち、画像メモリ１６のメモリＭ_２には、１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_１２１）で構成される傾斜画像シリーズＳ_２が記憶される。これで、試料を複数段階（この場合１２１段階）に傾斜させて各試料傾斜角度においてＴＥＭ像を取得することが、「２回」行われたことになる。続いて「３回目」のＴＥＭ像の取得が行われる。その場合、試料１３は＋５９°，＋５８°，…０°，…−５９°，−６０°の順に傾斜され、前記同様、各試料傾斜角度において位置ずれ補正とフォーカス合わせが行われてから目標物ＡのＴＥＭ像が時間ｔ_１撮像される。こうして各試料傾斜角度において撮像された目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ_２＝＋５９°），Ｉ（θ_３＝＋５８°），…Ｉ（θ_６１＝０°），…Ｉ（θ_１２０＝−５９°），Ｉ（θ_１２１＝−６０°）は、上述したＴＥＭ像Ｉ（θ_１＝＋６０°）と共に、画像メモリ１６のメモリＭ_３に試料傾斜角度と対応して記憶される。その際、ＴＥＭ像Ｉ（θ_１２１＝−６０°）は、画像メモリ１６のメモリＭ_４にも試料傾斜角度と対応して記憶される。
以上のようにして、＋６０°〜−６０°の各傾斜角度において撮像された１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_１２１）は、画像メモリ１６のメモリＭ_３に記憶される。すなわち、画像メモリ１６のメモリＭ_３には、１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_１２１）で構成される傾斜画像シリーズＳ_３が記憶される。
以後、同様にして、１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_１２１）で構成される傾斜画像シリーズＳ_４，Ｓ_５，…，Ｓ_１０が取得される。それらの傾斜画像シリーズＳ_４，Ｓ_５，…，Ｓ_１０は、画像メモリ１６のメモリＭ_４〜Ｍ_１０に順に記憶される。
さて、１０個の傾斜画像シリーズＳ_１〜Ｓ_１０が得られると、次に制御部１５は、まずメモリＭ_１に記憶された傾斜画像シリーズＳ_１の画像データを読み出してＣＲＴ２９に送る。この結果、ＣＲＴ２９の画面上には、１回目の１２１段階の試料傾斜によって得られた１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_１２１）が表示される。そこでオペレータは、その１２１枚のＴＥＭ像を観察し、電子線照射による試料損傷により形態変化が認められるＴＥＭ像がその中に含まれているか否かを判断する。たとえばこの場合、何れのＴＥＭ像も図４（ａ）に示したようなＴＥＭ像であり、目標物Ａを正確に反映したＴＥＭ像である。そこでオペレータは、傾斜画像シリーズＳ_１を３次元像の構築に使用することを、像選択手段である入力手段２８上において入力する。すると、その入力情報は制御部１５に取り込まれる。
続いて制御部１５は、メモリＭ_２に記憶された傾斜画像シリーズＳ_２の画像データを読み出してＣＲＴ２９に送る。この場合にもオペレータは、ＣＲＴ２９画面上に表示された１２１枚のＴＥＭ像は目標物Ａを正確に反映したＴＥＭ像であると判断する。そこでオペレータは、傾斜画像シリーズＳ_２を３次元像の構築に使用することを、入力手段２８上において入力する。その入力情報は制御部１５に取り込まれる。
以後同様にして、メモリＭ_３〜Ｍ_１０に記憶された傾斜画像シリーズＳ_３〜Ｓ_１０の画像データがＣＲＴ２９に順に送られ、オペレータによる像の判断が行われる。たとえばこの場合、オペレータは、傾斜画像シリーズＳ_３〜Ｓ_９は目標物Ａを正確に反映したＴＥＭ像であると判断し、傾斜画像シリーズＳ_３〜Ｓ_９を３次元像の構築に使用することを入力手段２８上において入力する。
一方、ＣＲＴ画面上に表示された傾斜画像シリーズＳ_１０の中には、図６に示すような形態変化が認められるＴＥＭ像が何枚も含まれている。この図６に示すＴＥＭ像から、目標物Ａは電子線照射により２つに分離したことが分かる。そこでオペレータは、傾斜画像シリーズＳ_１０を３次元像の構築に使用しないことを入力手段２８上において入力する。
以上のようにして、試料が電子線により損傷を受けていない傾斜画像シリーズＳ_１〜Ｓ_９を３次元像の構築に使用し、試料が電子線により損傷を受けた傾斜画像シリーズＳ_１０を３次元像の構築に使用しないという情報が制御部１５に取り込まれると、制御部１５は、傾斜画像シリーズＳ_１〜Ｓ_９の画像データ（試料傾斜角度と対応して記憶された画像データ）をメモリＭ_１〜Ｍ_９から読み出して積算回路１７に送る。すなわち制御部１５は、傾斜画像シリーズＳ_１〜Ｓ_１０から、試料損傷により形態変化が認められるＴＥＭ像を含む傾斜画像シリーズＳ_１０を除外し、残りの傾斜画像シリーズＳ_１〜Ｓ_９の画像データを積算回路１７へ送る。
積算回路１７は、傾斜画像シリーズＳ_１〜Ｓ_９から同じ試料傾斜角度のＴＥＭ像を抽出してそれらを積算する。すなわち積算回路１７は、試料傾斜角度がθ_１（＝＋６０°）のＴＥＭ像Ｉ（θ_１）を傾斜画像シリーズＳ_１〜Ｓ_９からそれぞれ抽出し、抽出した計９枚のＴＥＭ像Ｉ（θ_１）を積算する。この積算により、Ｓ／Ｎの良いＴＥＭ像Ｉ’（θ_１）（積算像Ｉ’（θ_１））が得られる（図７参照）。また積算回路１７は、その他の試料傾斜角度θ_２＝＋５９，θ_３＝＋５８°，…，θ_６１＝０°，…，θ_１２０＝−５９°，θ_１２１＝−６０°のＴＥＭ像Ｉ（θ_２），Ｉ（θ_３），…Ｉ（θ_６１），…，Ｉ（θ_１２０），Ｉ（θ_１２１）についても同様に積算処理を行い、試料傾斜角θ_２，θ_３，…，θ_６１，…θ_１２０，θ_１２１ごとに積算像Ｉ’（θ_２），Ｉ’（θ_３），…Ｉ’（θ_６１），…，Ｉ’（θ_１２０），Ｉ’（θ_１２１）を取得する。これらの積算像もＳ／Ｎの良いＴＥＭ像である。しかも、それらの積算像は、電子線照射による損傷を受けていない試料のＴＥＭ像であり、元々の試料構造を正確に反映したＴＥＭ像である。
そして、積算回路１７で作られた前記積算像Ｉ’（θ_１），Ｉ’（θ_２），…Ｉ’（θ_１２１）の画像データは３次元像構築回路１８に送られる。３次元像構築回路１８は、その各試料傾斜角度の積算像Ｉ’（θ_１），Ｉ’（θ_２），…Ｉ’（θ_１２１）に前記ＣＴ法を適用して、試料１３の目標物Ａに関する３次元像Ｉ（Ａ）を構築する。その構築された３次元像Ｉ（Ａ）の画像データは、制御部１５によって読み出されてＣＲＴ２９に送られる。この結果、３次元像Ｉ（Ａ）がＣＲＴ２９の画面上に表示される。
以上、図１の透過電子顕微鏡の動作説明を行った。
上述したように図１の透過電子顕微鏡においては、試料が電子線により損傷を受ける間際までのＴＥＭ像（傾斜画像シリーズＳ_１〜Ｓ_９）を用いて３次元像を構築しているので、Ｓ／Ｎが良く、試料構造を正確に反映した３次元像を得ることができる。
また、従来の方法では、１回の撮像で１つの試料傾斜角度の情報取得が完結する。一般的に電子線を照射する限り試料は必ずダメージを受けるので、この従来の方法では、測定開始初期に得た画像（たとえば＋６０°での画像）と測定終了間際に取得した画像（たとえば−６０°での画像）では試料の形状が大きく異なっている可能性がある。このため、従来においては、元々の試料構造を正確に反映した３次元像を得られなかった。
一方、本発明においては、試料を繰り返し傾斜させ、１つの試料傾斜角度につき複数枚のＴＥＭ像を取得して試料情報を得ている。その際、１枚のＴＥＭ像の撮像時間（上記例では０．１秒）は、従来の撮像時間（たとえば１秒）よりもかなり短く設定されている。このため、本発明では、たとえば＋６０°から−６０°までの１回の傾斜において、測定開始初期に得た画像（＋６０°の画像）と測定終了間際に取得した画像（−６０°の画像）での試料形状の差異は従来よりもかなり小さい。このように本発明においては、異なる試料傾斜角度においてほぼ同じ試料形態のＴＥＭ像を得られる。これにより本発明においては、元々の試料構造を正確に反映した３次元像を得ることができる。
以上、本発明の一例を説明したが、本発明は上記例に限定されるものではない。上記例では、試料を傾斜させる毎に位置ずれ補正が行われるが、たとえば試料を＋６０°から−６０°に傾斜させても目標物Ａが観察視野から外れなければ、その位置ずれ補正を行わないようにしてもよい。しかし、その場合には、オペレータによって選択された前記傾斜画像シリーズＳ_１〜Ｓ_９ごとにＴＥＭ像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_１２１）間の位置合わせを行い（すなわち目標物Ａの位置ずれを画像処理で補正し）、その後で前記積算像Ｉ’（θ_１），Ｉ’（θ_２），…Ｉ’（θ_１２１）を取得することが必要である。その際、ＴＥＭ像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_１２１）間の位置合わせは、相関法（各画像間の相関をとり、相関が最大となるように画像の位置合わせをする方法）を用いて行われる。また、前記位置ずれ補正を行わない場合、上記図１の例のように試料傾斜角度θ_１，θ_２，…θ_１２１ごとに積算像Ｉ’（θ_１），Ｉ’（θ_２），…Ｉ’（θ_１２１）をまず取得し、その後でその積算像Ｉ’（θ_１），Ｉ’（θ_２），…Ｉ’（θ_１２１）間の位置合わせを行い、その位置合わせが行われた積算像にＣＴ法を適用して３次元像を構築するようにしてもよい。
また、上記例では、試料をｙ方向へ移動させて位置ずれ補正が行われるが、それに代えて、試料を照射する電子線を前記偏向器６で偏向させて位置ずれ補正を行うようにしてもよい。その場合、前記位置ずれ補正処理において目標物Ａのずれ量ａ（図５参照）が求められると、そのずれ量ａを補正するように電子線が偏向されて目標物Ａに電子線が照射され、目標物ＡのＴＥＭ像が撮像される。このときに前記偏向器電源２３に供給される偏向信号をＥ_ａとすると、次に試料が１°傾斜されて位置ずれを補正するときには、前記偏向信号Ｅ_Ｂとその偏向信号Ｅ_ａを加算した信号（Ｅ_Ｂ＋Ｅ_ａ）が前記偏向器電源２３に供給されて前記対象物Ｂに電子線が照射される。なお、このように試料を照射する電子線を偏向させて位置ずれ補正を行った場合、目標物ＡのＴＥＭ像を取得するときには、目標物Ａが観察視野の中央に位置するように前記偏向器電源２６へ補正信号が供給される。
また、図１の装置において位置ずれ補正を行う場合、前記基準画像Ｉ_Ｂ（θ_１）を所定のタイミングで更新するようにしてもよい。たとえば、＋６０°から−６０°までの１回の傾斜が終わり、その−６０°において試料移動による位置ずれ補正が終わった後、フォーカス合わせを行ってから前記対象物Ｂに電子線を照射してＴＥＭ像を取得し、そのＴＥＭ像を前記基準画像として位置ずれ補正回路２０に記憶するようにしてもよい。
また、上記例では、目標物Ａを通る直線Ｌ（＋６０°）（図３（ｃ）参照）上にフォーカス補正対象物Ｃを決定した。しかし、その直線Ｌ（＋６０°）上に適当な対象物Ｃが無い場合もある。そのような場合には、図３（ｃ）に示すように、直線Ｌ（＋６０°）を挟んだ試料上の２つの領域Ｊ’，Ｋ’であって、直線Ｌ（＋６０°）からほぼ等距離にある試料上の２つの領域Ｊ’，Ｋ’をフォーカス補正領域として設定するようにすればよい。領域Ｊ’は試料上の対象物Ｊを囲む領域であり、領域Ｋ’は試料上の対象物Ｋを囲む領域である。そして、それぞれの領域Ｊ’，Ｋ’について前記フォーカス合わせを行い、領域Ｊ’に関して得られたフォーカス値と領域Ｋ’に関して得られたフォーカス値の中間値を求め、その中間のフォーカス値を最適なフォーカス値として前記対物レンズ８に設定すればよい。
また、上記例では、＋６０°から−６０°までの傾斜を１０回行うと像取得を自動的に終了するようにした。これに代えて、オペレータが、試料が１°傾斜される毎に撮像される目標物ＡのＴＥＭ像をＣＲＴ画面上で監視し、図６に示したような試料損傷を確認した時点で像取得を終了させるようにしてもよい。または、このようにオペレータが判断するのではなく、装置側で試料損傷を画像処理により確認した時点で像取得を終了させるようにしてもよい。それらの場合においても、前記同様、試料損傷により形態変化が認められるＴＥＭ像を含む傾斜画像シリーズを除いて前記積算処理が行われる。また、そのように傾斜画像シリーズ単位で取得したＴＥＭ像を積算処理の対象から外すのではなく、試料損傷により形態変化が認められるＴＥＭ像だけを前記積算処理の対象から外すようにしてもよい。

本発明の透過電子顕微鏡の一例を示した図である。 試料傾斜を説明するために示した図である。 図１の装置の動作を説明するために示した図である。 図１の装置の動作を説明するために示した図である。 図１の装置の動作を説明するために示した図である。 電子線損傷により形態変化が認められるＴＥＭ像を示した図である。 図１の装置の動作を説明するために示した図である。

符号の説明

１…真空チャンバ、２…電子銃、３…集束レンズ、４…偏向器、５…絞り、６…偏向器、７…試料ステージ、７ａ…傾斜ステージ、７ｂ…ｘｙｚステージ、８…対物レンズ、９…偏向器、１０…中間レンズ、１１…投影レンズ、１２…ＣＣＤカメラ、１３…試料、１４…中央制御装置、１５…制御部、１６…画像メモリ、１７…積算回路、１８…３次元像構築回路、１９…フォーカス合わせ回路、２０…位置ずれ補正回路、２１…集束レンズ電源、２２…偏向器電源、２３…偏向器電源、２４…ステージ駆動部、２５…対物レンズ電源、２６…偏向器電源、２７…カメラ制御部、２８…入力手段、２９…ＣＲＴ

Claims (10)

1. 透過電子顕微鏡像を用いて試料の３次元像を構築する３次元像構築方法において、
   試料を複数段階に傾斜させて各試料傾斜角度において透過電子顕微鏡像を取得することを繰り返し行い、
   得られた複数の透過電子顕微鏡像から同じ試料傾斜角度の透過電子顕微鏡像を抽出してそれらを積算し、試料傾斜角度ごとに積算像を取得し、
   取得した積算像に基づいて試料の３次元像を構築する
   ことを特徴とする３次元像構築方法。
2. 透過電子顕微鏡像を用いて試料の３次元像を構築する３次元像構築方法において、
   以下の（ａ）〜（ｄ）の手順で試料の３次元像を構築することを特徴とする３次元像構築方法
   （ａ）試料を複数段階に傾斜させて各試料傾斜角度θ_１，θ_２，…θ_ｎにおいて透過電子顕微鏡像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_ｎ）を取得し、透過電子顕微鏡像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_ｎ）で構成される傾斜画像シリーズＳ_１を取得する
   （ｂ）（ａ）の処理を繰り返し行い、透過電子顕微鏡像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_ｎ）で構成される傾斜画像シリーズＳ_２，Ｓ_３，…Ｓ_ｍを取得する
   （ｃ）取得した傾斜画像シリーズＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，…Ｓ_ｍから同じ試料傾斜角度の透過電子顕微鏡像を抽出してそれらを積算し、試料傾斜角度θ_１，θ_２，…θ_ｎごとに積算像を取得する
   （ｄ）取得した積算像に基づいて試料の３次元像を構築する。
3. 得られた傾斜画像シリーズＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，…Ｓ_ｍから、試料損傷により形態変化が認められる透過電子顕微鏡像を含む傾斜画像シリーズを除外し、残りの傾斜画像シリーズについて前記積算像を取得することを特徴とする請求項２記載の３次元像構築方法。
4. 傾斜画像シリーズごとに透過電子顕微鏡像Ｉ（θ_１），Ｉ（θ_２），…Ｉ（θ_ｎ）間の位置合わせを行い、その後で前記積算像を取得することを特徴とする請求項２記載の３次元像構築方法。
5. 試料上に位置し、傾斜軸Ｔに平行な直線Ｌ上に位置する目標物に電子線を照射して前記透過電子顕微鏡像を取得する場合、
   試料上の前記直線Ｌ上に、前記目標物の他に位置ずれ補正対象物を決め、
   所定角度の試料傾斜の前後において、前記位置ずれ補正対象物にそれぞれ電子線を照射して透過電子顕微鏡像を取得し、
   その取得した２つの透過電子顕微鏡像から、試料傾斜によって生じた前記目標物の位置ずれを求め、
   その目標物の位置ずれを試料移動、または、試料を照射する電子線を偏向させることにより補正する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の３次元像構築方法。
6. 試料上に位置し、傾斜軸Ｔに平行な直線Ｌ上に位置する目標物に電子線を照射して前記透過電子顕微鏡像を取得する場合、
   試料上の前記直線Ｌ上に、前記目標物を含まないようにフォーカス補正領域を設定し、
   所定の試料傾斜角度において、前記フォーカス補正領域に電子線を照射してフォーカス合わせを行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の３次元像構築方法。
7. 試料上に位置し、傾斜軸Ｔに平行な直線Ｌ上に位置する目標物に電子線を照射して前記透過電子顕微鏡像を取得する場合、
   前記直線Ｌを挟んだ試料上の２つの領域であって、直線Ｌからほぼ等距離にある試料上の２つの領域をフォーカス補正領域として設定し、
   所定の試料傾斜角度において、前記２つのフォーカス補正領域に電子線を照射してそれぞれフォーカス合わせを行い、
   得られた２つのフォーカス値の中間値を最適なフォーカス値として設定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の３次元像構築方法。
8. 試料を複数段階に傾斜させて各試料傾斜角度において透過電子顕微鏡像を取得し、取得した透過電子顕微鏡像に基づいて試料の３次元像を構築するようにした透過電子顕微鏡において、
   試料を複数段階に傾斜させることを繰り返し行う試料傾斜手段と、
   試料傾斜手段によって設定された各試料傾斜角度のもとで得られた透過電子顕微鏡像を、その像が得られたときの試料傾斜角度と対応させて記憶する画像メモリと、
   画像メモリに記憶された透過電子顕微鏡像を用い、同じ試料傾斜角度の透過電子顕微鏡像どうしを積算して試料傾斜角度ごとに積算像を取得する積算手段と、
   積算手段により得られた積算像に基づいて試料の３次元像を構築する３次元像構築手段
   を備えたことを特徴とする透過電子顕微鏡。
9. 画像メモリに記憶された透過電子顕微鏡像を表示する表示手段と、
   表示手段に表示された透過電子顕微鏡像の中から、３次元像の構築に使用する透過電子顕微鏡像を選択するための像選択手段を更に備え、
   前記積算手段は、像選択手段により選択された透過電子顕微鏡像を用いて前記積算像を取得する
   ことを特徴とする請求項８記載の透過電子顕微鏡。
10. 複数段階の試料傾斜を１回行って得られた透過電子顕微鏡像ごとに、像間の位置合わせを行う手段を更に備え、
    前記積算手段は、前記位置合わせが行われた透過電子顕微鏡像を用いて前記積算像を取得する
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の透過電子顕微鏡。

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