JP2000324400A

JP2000324400A - 電子線像撮像装置及び電子顕微鏡

Info

Publication number: JP2000324400A
Application number: JP11132379A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tanaka; 弘之田中; Shigeto Isagozawa; 成人砂子沢; Yasutoshi Onishi; 康敏大西; Hiroshi Mizushima; 廣水島
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; Hitachi Ltd
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】１台の電子線像撮像装置で、高品位な静止画
の取り込みと高フレームレートの動画観察を行う。【解決手段】フルフレームトランスファ型ＣＣＤ素子
１０９を備え、ＣＣＤ制御部１１０の制御下に、静止画
撮像のときにはフルフレームトランスファ方式で画像を
取り込み、動画撮像のときにはフレームトランスファ方
式で画像の連続取込みを行う。フルフレームトランスフ
ァ型ＣＣＤ素子１０９をフレームトランスファー方式で
動作させるときは、電子線遮断板１１２によってシンチ
レータ１０７に照射される電子線の一部を遮断してフル
フレームトランスファ型ＣＣＤ素子１０９の一部に遮光
領域を作り、そこをメモり部として利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造分野、新素材開発研究分野、医学生物研究分野などに
おいて使用される透過電子顕微鏡像など電子顕微鏡、及
びその電子顕微鏡などに備えられて電子線像を撮像する
ための電子線像撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】透過型電子顕微鏡を利用する分野など
で、電子線画像を観察及び記録する手段としてＣＣＤ素
子を組み込んだ撮像装置が使われている。ＣＣＤ撮像装
置を用いるメリットとしては、画像を電子情報として記
録できることがあげられる。特に、フルフレームトラン
スファ型ＣＣＤは、読み出しノイズを低く抑えることが
できることなどから、美しい画像の取り込みや高精度か
つ２次元の位置分解能を持って電子線を計測する検出器
として広く使われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】フルフレームトランス
ファ型ＣＣＤは、シャッターなどを用いて光がＣＣＤに
当たらない時間（読み出し時間）を作らねばならない。
従って、動画観察、視野探し、電子顕微鏡の調整の際な
どには、露光の時間以外に読み出し時間が１フレーム毎
に必要となり、速いフレームレートでの画像出力ができ
ず、またフレームレートを高めようとすると露光時間を
稼ぐことができなくなるため、感度が低くなってしまう
等の欠点があった。また、動画観察用にＴＶカメラ等の
別の撮像手段を用いると、撮像素子の違いによって起こ
る見え方の違いが大きい上、観察から撮像への素早い移
行が困難である。

【０００４】本発明は、１台で高精度読み出しと高速読
み出しの両方を可能にする電子線像撮像装置を提供する
ことを目的とする。本発明は、また、高速で画像取り込
みを行って動画観察もしくは視野探し、焦点合わせ、非
点補正などを迅速に行うことができると共に、高品位の
記録静止画像の取り込みをも容易に行うことのできる電
子顕微鏡を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、試料を透過
した電子線の拡大像をシンチレータ上に形成して光像に
変換し、その光像をフルフレームトランスファーＣＣＤ
（以下、ＦＦＴ−ＣＣＤという）を使って撮像する。撮
像した画像を高精細取込みする時はＦＦＴ−ＣＣＤを通
常のフルフレームトランスファ方式で読み出し、速いフ
レームレートで読み出す時はＦＦＴ−ＣＣＤをフレーム
トランスファＣＣＤ（以下、ＦＴ−ＣＣＤという）とし
て動作させ、フレームトランスファ方式で読み出す。こ
の２種類の動作方式の切換はＣＣＤ制御回路によって行
う。

【０００６】ＣＣＤをＦＦＴ−ＣＣＤとして動作させ、
電子線像を静止画像として取り込む時は、シャッターな
どを用いてＣＣＤ上に重ねられたシンチレータに照射さ
れる電子線を遮蔽することでＣＣＤに光が当たらない時
間を作り、その時間内にフルフレームトランスファ方式
で画像信号を取り込む。また、ＣＣＤをＦＴ−ＣＣＤと
して動作させ、電子線像を動画像として取り込む時に
は、ＣＣＤの撮像領域の一部、例えば半分を電子線遮蔽
してシンチレータからの光が当たらない遮光部を作り、
その遮光部を、フレームトランスファ方式で読み出す際
に受光部からの信号電荷を転送するメモリ部として利用
することで、読み出しを連続的に繰り返すことを可能に
する。

【０００７】すなわち、本発明による電子線像撮像装置
は、電子線像を受像するシンチレータと、シンチレータ
上に形成された光像を２次元画像として取り込むための
ＣＣＤ撮像手段とを含む電子線像撮像装置において、Ｃ
ＣＤ撮像手段は撮像領域の一部をメモり部として使用す
る機能を有することを特徴とする。本発明による電子線
像撮像装置は、また、電子線像を受像するシンチレータ
と、シンチレータ上に形成された光像を２次元画像とし
て取り込むためのＣＣＤ撮像手段とを含む電子線像撮像
装置において、ＣＣＤ撮像手段は、フルフレームトラン
スファーＣＣＤを備え、フルフレームトランスファーＣ
ＣＤの撮像領域全域を受光部として使用するモードと、
撮像領域を受光部とメモり部とに分割して使用するモー
ドとを有することを特徴とする。

【０００８】ＣＣＤ撮像領域の一部をメモり部として使
用するに当たっては、電子線の光路の一部に可動電子線
遮蔽板を挿入してシンチレータの電子線像受像領域の一
部を電子線遮蔽し、ＣＣＤの撮像領域の一部にシンチレ
ータからの光が当たらない遮光領域を作り、ＣＣＤ制御
部によってその遮光領域をメモり部として機能させる。
メモり部は、ＣＣＤの受光部で光電変換され蓄積された
信号電荷を、読み出すまでの間一時的に保管しておくた
めに使用される。

【０００９】本発明による電子顕微鏡は、電子銃と、電
子銃から放出された電子線を試料に照射するための照射
レンズ系と、試料を透過した電子による電子線像を形成
するためのレンズ系と、電子線像を撮像するための前述
の電子線像撮像装置とを含む電子顕微鏡において、電子
線像撮像装置は、高精度読み出し時と高速読み出し時と
で電子線像受像面積を変化させることを特徴とする。本
発明の電子顕微鏡が撮像する電子線像は、２次元的な広
がりを持った電子線像であればどのような電子線像でも
よく、それには試料の透過電子線像、電子線回折像、電
子線のエネルギー分散像などが含まれる。

【００１０】高精度読み出し時には電子線像受像装置が
備えるＣＣＤ撮像手段の撮像領域全域を受光部として使
用し、高速読み出し時にはＣＣＤ撮像手段の撮像領域の
一部を受光部として使用し他の部分をメモり部として使
用する。あるいは、高精度読み出し時には電子線像撮像
装置の電子線像受像領域全域を使用し、高速読み出し時
には電子線像撮像装置の電子線受像領域の一部の領域を
可動電子線遮蔽板によって電子線遮蔽する。

【００１１】高速読み出し時には前記ＣＣＤ撮像手段の
撮像領域の半分の領域を受光部として使用してもよい
し、ＣＣＤ撮像手段の撮像領域の半分以下の領域を受光
部として使用してもよい。受光部として使用するＣＣＤ
撮像手段の撮像領域が狭くなればなるほど、より高速な
読み出しが可能となる。本発明によれば、ＦＦＴ−ＣＣ
Ｄを組み込んだＣＣＤカメラで、高品位の静止画を撮像
する時には、ＣＣＤ素子全域を使用し、シャッター等を
用いて通常のＦＦＴ−ＣＣＤ素子の動作を行う。そし
て、高フレームレートでの撮像時には、ＦＦＴ−ＣＣＤ
にＦＴ−ＣＣＤと同じ動作をさせることにより、ＣＣＤ
露光時間内のＣＣＤの信号電荷読み出しを光が被ること
なく行うことを可能とし、高速連続撮像時の露光時間延
長、感度向上、連続撮像の更なる高速化を図ることがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。ここでは、本発明を透過型電子顕
微鏡による試料透過電子線像の撮像に適用する場合の一
例について説明する。図１は、本発明による電子線像撮
像装置を組み込んだ透過型電子顕微鏡の一例を示す概略
構成図である。電子銃１０１から発生された通常数百キ
ロボルトで加速されている電子線は、照射レンズ系１０
２によって試料１０３に照射される。試料１０３に照射
された電子線は、その一部が試料１０３を透過する。光
の場合と同様に、試料１０３の厚さや試料構成物質の性
質により電子線の透過する量が異なる。試料１０３を透
過した電子線を２次元の位置分解能を有して検出する手
段があれば、これを試料の透過電子線像としてとらえる
ことができる。この役割を果たすものが蛍光板１０６や
電子線像撮像装置２００である。資料の透過電子線像
は、対物レンズ系１０４と結像レンズ系１０５を用いて
拡大することができる。像を形成するのが電子線である
ため、これらのレンズの多くは電磁石で作られた磁場の
作用を利用する電磁レンズであるが、電場の作用を利用
する静電レンズの場合もある。

【００１３】透過型電子顕微鏡は高加速の電子線を使用
しているため、光学顕微鏡を用いたのではほとんど実現
不可能な倍率まで拡大した試料透過像を得ることができ
る。電子線の光路中には、電子線を遮断するための電子
線遮断手段１１５ａ（あるいは１１５ｂ）が配置されて
いる。電子線遮断手段１１５ａは電子線を偏向させて遮
断するタイプのものであり、電子線遮断手段１１５ｂは
機械的に電子線を遮断するタイプのものであり、どちら
か一方を備えていればよい。

【００１４】電子線像撮像装置２００は、電子線が当た
ると発光するシンチレータ１０７、電子線によってシン
チレータ１０７上に形成された２次元の光像を取り込む
ＦＦＴ−ＣＣＤ１０９及びそれを制御するＣＣＤ制御部
１１０、取り込んだ画像を表示し保存するためのコンピ
ュータ１１１、シンチレータ１０７とＦＦＴ−ＣＣＤ１
０９とを光学的に結合するファイバーオプチックスプレ
ート１０８などで構成される。また、試料透過電子線の
光路を横切るように、電子線遮蔽板１１２が進退自在に
配置されている。ＣＣＤの読み出し方法にも様々な方法
があるが、ここで使用するＣＣＤの読み出し方法はフル
フレームトランスファ方式とフレームトランスファ方式
である。

【００１５】図２は、ＦＦＴ−ＣＣＤモードで動作時の
ＣＣＤ１０９の概略平面図である。図２を用いて、フル
フレームトランスファ方式について簡単に説明する。Ｆ
ＦＴ−ＣＣＤ１０９の受光部２０１の各画素は、光が当
たるとその光量に応じた電荷を生成する。図中の升目は
それぞれがＣＣＤの画素を表している。ＦＦＴ−ＣＣＤ
１０９に信号電荷の読み出し器２０２は一つだけ設けら
れている。また、受光部２０１は、受光部の各ＣＣＤ画
素で生成した信号電荷をバケツリレーのように隣のＣＣ
Ｄ画素へ移動させていくことができる。図中の矢印２０
５，２０４は、この信号電荷の移動方向を示している。

【００１６】一度露光して受光部２０１の各ＣＣＤ画素
に電荷が蓄積されると、電子線遮断手段１１５ａ（又は
１１５ｂ）を作動させてシンチレータ１０７に照射され
る電子線を遮断する。シンチレータ１０７に電子線が照
射されないと、シンチレータ１０７は光を発生しないの
で、受光部２０１には新たな電荷が発生しない。この電
子線遮断状態において、ＣＣＤ１０９の動作を制御する
ＣＣＤ制御部１１０（図１参照）の制御下に、電荷読み
出し器２０２のあるＣＣＤ画素列２０３では、各画素の
信号電荷は電荷読み出し器２０２のある方向に向けて矢
印２０４で示すように１画素分ずつ送られていき、電荷
読み出し器２０２に入る。電荷読み出し器２０２から読
み出された信号電荷は、Ａ／Ｄ変換器２０６によってデ
ジタルデータに変換され、その電荷が元あったＣＣＤ画
素の位置の画像データとして記憶される。

【００１７】一列分の画素データが読み出し終わった
ら、受光部２０１の全ＣＣＤ画素の信号電荷を読み出し
が終わった画素列２０３の方向へ、矢印２０５で示すよ
うに一列分移動させる。その後、電荷読み出し器２０２
のあるＣＣＤ画素列２０３では、先ほどと同じように、
各ＣＣＤ画素の信号電荷を電荷読み出し器２０２の方へ
矢印２０４のように１画素分ずつ移動させて画像データ
を読み出していく。この動作を繰り返して受光部２０１
の画素の信号電荷を全て読み出し終わったら、受光部２
０１に次の露光を行うことができる。

【００１８】受光部２０１の画素に蓄積された信号電荷
の読み出しを行っている間は、受光部２０１の画素には
光を当てることができない。光を当てると、画像データ
に余計な画像が重なったようになってしまうからであ
る。そのため、フルフレームトランスファ方式の読み出
しには受光部２０１を露光しない時間が必要であり、電
子線遮断手段１１５ａ（又は１１５ｂ）が必要とされ
る。

【００１９】図３は、ＦＴ−ＣＣＤモードで動作時のＣ
ＣＤの概略平面図である。図３を用いて、フレームトラ
ンスファ方式の読み出しについて簡単に説明する。フレ
ームトランスファ方式では、例えばＣＣＤ１０９に備え
られている画素の半分を受光部３０１として使用する。
ＣＣＤ１０９の残りの半分は常に遮光しておき一画面分
の容量のメモリ部３０２として使用する。受光部３０１
の各ＣＣＤ画素で作られた画像データとなる信号電荷
は、垂直ブランキング期間内にまとめてメモリ部３０２
に転送し、次にメモり部３０２から水平１ラインずつ電
荷読み出し器２０２に転送される。すなわち、電子線像
を受像したシンチレータ１０７から発せられた光によっ
て受光部３０１の画素毎に蓄積された信号電荷を、垂直
ブランキング期間内に、その位置関係を維持しながら矢
印３０４のように遮光されたメモリ部３０２へ移動させ
る。信号電荷のメモり部３０２への移動直後から、受光
部３０１のＣＣＤ画素では次の画像の電荷蓄積が開始さ
れる。

【００２０】メモリ部３０２に移動された信号電荷は、
フルフレームトランスファ方式で説明したのと同じ要領
で電荷読み出し器２０２の方へ送られ、Ａ／Ｄ変換器２
０６によってデジタルデータに変換されて画像データと
して外部コンピュータのメモリに記憶されていく。この
読み出し期間中、信号電荷の移動が行われるのはメモリ
部３０２のみで、受光部３０１の電荷は移動させず蓄積
を続ける。メモリ部３０２の信号電荷が全て読み出され
たら、次の画像データとなる信号電荷を受光部３０１か
らメモリ部３０２に一度に移動させる。この動作を連続
的に繰返し、画像を表示することによって、高感度で速
いフレームレートでの動画像取得が実現される。

【００２１】本発明では、ＦＦＴ−ＣＣＤ１０９の動作
を、静止画の高精度画像取込みのときにはフルフレーム
トランスファ方式とし、動画撮像時にはフレームトラン
スファ方式とする。動画撮像時にＦＦＴ−ＣＣＤ１０９
をフレームトランスファ動作させて画像を取り込むに
は、ＦＦＴ−ＣＣＤ１０９の撮像領域の一部を遮蔽し、
電子線がシンチレータ１０７に当たらない領域を作らな
ければならない。そのために、図１に示したように、シ
ンチレータ１０７前方の透過電子線の光路に対して進退
自在に設けた電子線遮蔽板１１２を利用する。

【００２２】図４により、電子線遮蔽板１１２について
説明する。電子線遮蔽板１１２は金属の板でできてい
て、電子線を透過させることはない。動画撮像時には、
この電子線遮蔽板１１２をＦＦＴ−ＣＣＤ１０９のＣＣ
Ｄ画素をおよそ半分隠す位置４０３まで電子線の光路中
に出す。このようにすることによって、ＦＦＴ−ＣＣＤ
１０９には露光しない部分が半分できるので、この部分
のＣＣＤ画素を一時的に信号電荷を保管するメモリ部と
して使用し、フレームトランスファ方式で信号読み出し
を行う。

【００２３】静止画撮像時には、電子線遮蔽板１１２を
ＦＦＴ−ＣＣＤ１０９の撮像領域上から完全に退く位置
４０４に移動する。そうすると、電子線はＦＦＴ−ＣＣ
Ｄ１０９上のシンチレータ１０７全域に照射され、ＦＦ
Ｔ−ＣＣＤ１０９はその撮像領域全域が受光部として機
能する。露光時間終了時には、電子線遮蔽手段１１５ａ
（又は１１５ｂ）あるいは電子線遮蔽板１１２を作動さ
せて電子線がシンチレータ１０７に照射されない期間を
作り、フルフレームトランスファ方式で信号電荷の読み
出しを行う。

【００２４】また、動画撮像時のフレームレートを更に
速くしたい時には、電子線照射によってシンチレータ１
０７からの発光が入射するＦＦＴ−ＣＣＤ１０９の領域
（図３の受光部３０１）をもっと狭くすればよい。その
ためには、図４に示した電子線遮蔽板１１２をＦＦＴ−
ＣＣＤ１０９の撮像領域が半分以上隠れる位置、例えば
図４に破線４０５で示した位置まで移動し、ＣＣＤ画素
に蓄積された信号電荷をフレームトランスファ方式で読
み出せばよい。このときのフレームトランスファ動作
は、電荷読み出し器に一番近い受光部の画素列の信号電
荷が電荷読み出し器のある画素列まで移動させられるよ
うに受光部の画素全体の信号電荷を移動させて、受光部
の幅の分だけの読み出しを行うことになる。こうする
と、読み出すデータ量が減るためＦＦＴ−ＣＣＤ１０９
の撮像領域の半分を受光部とする場合よりもフレームレ
ートは速くなる。

【００２５】なお、受光部として使用するＦＦＴ−ＣＣ
Ｄ１０９の領域を撮像領域の半分以下に狭めて動画撮像
時のフレームレートを速くするときに、必ずしも受光部
として使用する画素列以外のＣＣＤ画素を全て電子線遮
蔽板１１２で覆う必要はなく、その下に少なくとも一画
面分の容量のメモリ領域を確保できるように撮像領域を
覆えばよい。すなわち、電荷読み出し器２０２のある画
素列を含めて少なくとも電子線像取得のために信号電荷
の蓄積を行うＣＣＤ画素列と同数のＣＣＤ画素列が覆わ
れるように電子線遮蔽板１１２を位置させてもよい。例
えば３列のＣＣＤ画素列によって電子線像取得のための
信号電荷蓄積を行う場合、電子線遮蔽板１１２は、電荷
読み出し器のあるＣＣＤ画素列を含めて最低３列のＣＣ
Ｄ画素列を覆ってメモリ部３０２を形成すればよい。受
光部として使用しないＣＣＤ画素列が露光されることに
よって蓄積された不要の電荷は捨て去り、電子線像取得
のための信号電荷蓄積を行った３列のＣＣＤ画素列分の
信号電荷のみを遮蔽したメモリ部３０２に移動し、電荷
読み出し器２０２から順次読み出せばよいからである。

【００２６】図５は、ＦＦＴ−ＣＣＤ１０９を制御する
ＣＣＤ制御部１１０の概略ブロック図である。ＦＦＴ−
ＣＣＤ１０９からの信号はＡＭＰ＆ＣＤＳ回路５０１に
供給され、増幅器によって必要なレベルまで増幅され、
その後ＣＤＳ回路（相関２重サンプリング回路）によっ
て雑音除去され、Ａ／Ｄ変換器５０２によってデジタル
信号に変換される。デジタル化された信号は、Ｉ／Ｆ５
０３を介し、ビデオ信号５０８としてＲＳ−４２２信号
にて外部のコンピュータ１１１（図１参照）に転送され
る。一方、タイミング信号発生器５０５から発生された
信号は、ＣＣＤドライバ５０６を介してＦＦＴ−ＣＣＤ
１０９を駆動する。ＣＣＤ制御部１１０は、また、これ
らの回路の動作に必要な電源５０７を備え、全体の動作
はＣＰＵ５０４によって制御される。撮像装置の利得や
露光時間を制御するカメラ制御信号５０９は、コンピュ
ータ１１１からＩ／Ｆ５０３を介してＣＰＵ５０４に入
力される。

【００２７】ＦＦＴ−ＣＣＤ１０９をＦＴ−ＣＣＤとし
て動作させるには、例えばＦＦＴ−ＣＣＤ１０９の２分
の１を露光部とは独立したメモリ部として機能させるた
めにＣＣＤ有効面積の２分の１を遮蔽する。このため、
前述のように電子顕微鏡の電子走行系内に電子線を遮る
ための電子線遮蔽板１１２を挿入し、ＦＦＴ−ＣＣＤを
用いながら全体として等価的にメモリ部を持ったＦＴ−
ＣＣＤを構成する。この電子線遮蔽板１１２を挿入した
ことを外部からＦＴ制御信号５１０として供給すること
により、ＣＣＤ制御部１１０はＦＦＴ−ＣＣＤ１０９を
ＦＴ−ＣＣＤとして動作させるためのタイミング信号を
発生させる。ＦＴ−ＣＣＤの動作は、露光の後、撮像さ
れた電子線像を遮蔽されたメモリ部に高速で転送し、そ
の後読み出しに移る。メモリ部からの信号読み出しは、
次の露光時間中に行うことで、撮像面積は半分になるも
ののＦＦＴ−ＣＣＤの露光→電子線遮断→読み出しとい
う一連の動作で読み出す場合より速いフレームレートで
の撮像が可能となる。

【００２８】ＣＣＤの露光領域を狭めることでフレーム
レートを速くして画像を取り込む方法は、電子線のエネ
ルギー分析を一緒に行おうとする時にも有効である。電
子顕微鏡のエネルギー分析系は、試料でエネルギーを吸
収された電子線を分別するために使われるもので、エネ
ルギーフィルタとも呼ばれる。電子線を挟むように配置
した電磁石の磁界によって電子線の軌道を曲げ、その曲
がり方によって電子線のエネルギーを分別する。現在、
種々のエネルギー分析系もしくはエネルギーフィルタが
存在するが、ここではγ型のエネルギーフィルタを例に
説明する。

【００２９】図６は、電子線エネルギー分析系（γ型フ
ィルタ）の説明図である。エネルギーフィルタ６０１は
紙面垂直方向の磁界を生成しており、ここに入った電子
線は、軌道６０２のように曲げられて元々の光軸から外
れ、また光軸に戻るように作られている。このときエネ
ルギーフィルタ６０１内では、エネルギーの低い電子線
は大きく曲がり、エネルギーの高い電子線は小さく曲が
る。このため、エネルギーフィルタ６０１を通った電子
線はプリズムを通った光のようにそのエネルギーによっ
て曲がり方が異なり、分散される。エネルギー分散は決
まった一方向に生じ、このエネルギー分散方向６１１と
垂直方向には同じエネルギーの電子線が来ることにな
る。このエネルギー分散像を、本発明による電子線像撮
像装置２００を用いて撮像する。

【００３０】図７は、電子線像撮像装置に備えられてい
るＦＦＴ−ＣＣＤ１０９に設定する受光部３０１及びメ
モり部３０２と、エネルギー分散方向６１１との関係を
示す説明図である。図７に示すように、ＦＦＴ−ＣＣＤ
１０９をＦＴ−ＣＣＤ動作させる時に設定するＣＣＤ１
０９の受光部３０１とメモり部３０２との境界線の方向
をエネルギー分散方向６１１と平行になるようにする。
このとき、エネルギー分散方向と直交する方向６１２に
並んでいるＣＣＤ画素は同じエネルギーの電子線を検出
することになる。この同じエネルギーの電子線を集め
て、試料を透過してきた電子線のエネルギー分布を調べ
るのであるが、エネルギー分散方向と直交する方向６１
２の電子線を全て集める必要はなく、それよりもデータ
を速く取り込む方が効率の良い電子線エネルギー分析を
行うことができる。

【００３１】データを速く取り込むために、受光部３０
１を狭めてエネルギー分散方向と直交する方向６１２の
画素数を減らす。受光部３０１の画素に蓄積された信号
電荷を、矢印６１４で示すようにメモリ部３０２に移動
させ、不要な電荷は捨ててしまう。そして、メモリ部３
０２に移動した電荷を電荷読み出し器２０２から読み出
すと同時に、受光部３０１への次の露光を開始する。

【００３２】図８は、図６に示した電子線像撮像装置２
００の出力から得られた電子線エネルギー分析結果の一
例を示すグラフである。横軸は電子線のエネルギーを表
し、縦軸はそのエネルギーを持った電子線の数を表す。
このグラフは、電子線像撮像装置２００に組み込まれた
ＦＦＴ−ＣＣＤ１０９から読み出されてデジタル変換さ
れたデータを、エネルギー分散方向と直交する方向６１
２の画素について全て足し合わせ、それをエネルギー分
散方向６１１の画素位置毎にプロットしたものである。

【００３３】

【発明の効果】本発明によると、１台で高精度読み出し
と高速読み出しとを選択的に行うことのできる電子線像
撮像装置を得ることができる。また、本発明によると、
観察、記録といった作業を同一の画面を見ながら、より
スムーズに、より高品位に行うことのできる電子顕微鏡
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子線像撮像装置を組み込んだ透
過型電子顕微鏡の一例を示す概略構成図。

【図２】ＦＦＴ−ＣＣＤモードで動作時のＣＣＤの概略
平面図。

【図３】ＦＴ−ＣＣＤモードで動作時のＣＣＤの概略平
面図。

【図４】電子線遮蔽板の説明図。

【図５】ＣＣＤを制御する制御部の概略ブロック図。

【図６】電子線エネルギー分析系（γ型フィルタ）の説
明図。

【図７】電子線像撮像装置に備えられているＦＦＴ−Ｃ
ＣＤに設定する受光部及びメモり部と、エネルギー分散
方向との関係を示す説明図。

【図８】電子線エネルギー分析結果の一例を示すグラ
フ。

【符号の説明】

１０１…電子銃、１０２…照射レンズ系、１０３…試
料、１０４…対物レンズ系、１０５…結像レンズ系、１
０６…蛍光板、１０７…シンチレータ、１０８…ファイ
バーオプチックスプレート、１０９…ＦＦＴ−ＣＣＤ、
１１０…ＣＣＤ制御部、１１１…コンピュータ、１１２
…電子線遮蔽板、１１５ａ，１１５ｂ…電子線遮蔽手
段、２００…電子線像撮像装置、２０１…受光部、２０
２…電荷読み出し器、２０３…電荷読み出し器の付いて
いる画素列、２０４…読み出し動作時の電荷読み出し器
の付いている画素列での信号電荷移動方向と移動距離、
２０５…読み出し動作時の電荷読み出し器の付いてない
画素列の信号電荷移動方向と移動距離、２０６…Ａ／Ｄ
変換器、３０１…受光部、３０２…メモリ部、３０４…
受光部からメモリ部への信号電荷移動方向と移動距離、
４０３，４０５…フレームトランスファ動作時の電子線
遮蔽板位置、４０４…フルフレームトランスファ動作時
の電子線遮蔽板位置、５０１…ＡＭＰ＆ＣＤＳ、５０２
…Ａ／Ｄ変換器、５０３…Ｉ／Ｆ、５０４…ＣＰＵ、５
０５…タイミング信号発生器、５０６…ＣＣＤドライ
バ、５０７…電源、５０８…ビデオ信号、５０９…カメ
ラ制御信号、５１０…ＦＴ制御信号、６０１…エネルギ
ーフィルタ、６０２…フィルタ内の磁界によって曲げら
れた電子線の軌道、６１１…エネルギー分散方向、６１
２…エネルギー分散方向と直交する方向、６１４…受光
部からメモリ部への信号電荷の移動方向と移動距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者砂子沢成人茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者大西康敏静岡県浜松市常光町812番地浜松ホトニクス株式会社内 (72)発明者水島廣静岡県浜松市常光町812番地浜松ホトニクス株式会社内Ｆターム(参考） 4M118 AB01 BA12 5C024 AA11 CA11 CA16 DA05 EA01 EA10 FA01 FA11 GA07 GA11 GA15 HA07 HA14 JA10 JA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線像を受像するシンチレータと、前
記シンチレータ上に形成された光像を２次元画像として
取り込むためのＣＣＤ撮像手段とを含む電子線像撮像装
置において、前記ＣＣＤ撮像手段は撮像領域の一部をメモり部として
使用する機能を有することを特徴とする電子線像撮像装
置。
【請求項２】電子線像を受像するシンチレータと、前
記シンチレータ上に形成された光像を２次元画像として
取り込むためのＣＣＤ撮像手段とを含む電子線像撮像装
置において、前記ＣＣＤ撮像手段は、フルフレームトランスファーＣ
ＣＤを備え、該フルフレームトランスファーＣＣＤの撮
像領域全域を受光部として使用するモードと、前記撮像
領域を受光部とメモり部とに分割して使用するモードと
を有することを特徴とする電子線像撮像装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の電子線像撮像装置
において、前記シンチレータの電子線像受像領域の一部
を電子線から遮蔽するための可動電子線遮蔽板を備える
ことを特徴とする電子線像撮像装置。
【請求項４】電子銃と、前記電子銃から放出された電
子線を試料に照射するための照射レンズ系と、試料を透
過した電子による電子線像を形成するためのレンズ系
と、前記電子線像を撮像するための請求項１〜３のいず
れか１項記載の電子線像撮像装置とを含む電子顕微鏡に
おいて、前記電子線像撮像装置は、高精度読み出し時と高速読み
出し時とで電子線像受像面積を変化させることを特徴と
する電子顕微鏡。
【請求項５】請求項４記載の電子顕微鏡において、高
精度読み出し時には前記電子線像受像装置が備えるＣＣ
Ｄ撮像手段の撮像領域全域を受光部として使用し、高速
読み出し時には前記ＣＣＤ撮像手段の撮像領域の一部を
受光部として使用し他の部分をメモり部として使用する
ことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項６】請求項４記載の電子顕微鏡において、高
精度読み出し時には前記電子線像撮像装置の電子線像受
像領域全域を使用し、高速読み出し時には前記電子線像
撮像装置の電子線受像領域の一部の領域を可動電子線遮
蔽板によって電子線遮蔽することを特徴とする電子顕微
鏡。
【請求項７】請求項４〜６のいずれか１項記載の電子
顕微鏡において、高速読み出し時には前記ＣＣＤ撮像手
段の撮像領域の半分の領域を受光部として使用すること
を特徴とする電子顕微鏡。
【請求項８】請求項４〜６のいずれか１項記載の電子
顕微鏡において、高速読み出し時には前記ＣＣＤ撮像手
段の撮像領域の半分以下の領域を受光部として使用する
ことを特徴とする電子顕微鏡。