JPH03200100A - Ｘ線顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野Ｊ この発明はＸ線顕微鏡に関するものであり、特に、感度
並びに分解能を向上したＸ線顕微鏡に関するものである
。

［従来の技術］ 従来のＸ線顕微鏡は密着型、結像型並びに走査型に分類
される。又、線源としてはシンクロトロン或はマイクロ
フォーカスＸ線管が使用され、密着型或は結像型に使用
する感光材としては銀塩フィルム又はＸ線感光性高分子
材料を用いている。

前記密着型のものは試料を感光材に密着し、Ｘ線を照射
して密着像を形成する。そして、現像後に前記密着像を
電子顕微鏡等にて拡大観察している。又、結像型ＸＩ！
顕微鏡は微小域に集束したＸ線源と感光材或は光電面の
間に試料をおき、試料の拡大像を得る。そして、前記光
電面にて光電変換するか、或は前記感光材を現像し電子
顕微鏡にて拡大観察する。

走査型ｘｉ顕微鏡は集束したＸ線ビームで直接試料を走
査し、該試料の背面側に設置したＸ線検出器にて透過Ｘ
線を検出し、電子的に拡大像をｊ与るもの等が知られて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した従来のＸ線顕微鏡の分解能は５０〜１００゜０
００人であり、密着型のものが最も高い分解能を有して
いる。然し、該密着型のものは撮影時の露光に長時間を
要し、且つ、現像処理を必要とするため画像をリアルタ
イムに観察できず、又、元素分布像を画像化できないと
いう欠点がある。一方、結像型のものは画像のデジタル
化並びに元素分布像の画像化対応に困難性を有するとと
もに、分解能は光学顕微鏡と同程度に止まっている。そ
して、密着型或は結像型のものに使用するＸ線感光体の
感度や、走査型の真空チャンバ内に試料を設置する構造
等の理由によって、生体試料をリアルタイムに観察する
ことは不可能であり、上述した分解能の問題とともにＸ
線顕微鏡の適用範囲に限界を生じている。

そこで、感度並びに分解能を向上し、応用範囲を拡大し
た高性能のｘｆＩ！顕微鏡を提供するために解決せられ
るべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課
題を解決することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は上記課題を解決するために提案せられたもの
であり、試料のＸ線透過像を撮影する電子写真感光体を
Ｘ線源に対向して配設し、該電子写真感光体の他面に対
峙して走査型電子ビーム放射器を設け、且つ、該電子写
真感光体の光導電層から放出される２次電子を検出する
２次電子検出器を配設し、該２次電子検出器の出力を画
像に変換する制御部を設けたことを特徴とするＸ線顕微
鏡を提供せんとするものである。

［作用］ この発明は、Ｘ線源に対向して電子写真感光体を配置し
ている。該電子写真感光体の光導電性半導体膜にて形成
した光導電層を均一に静電帯電させて、前記ＸＩａ源と
の間に試料を置き、Ｘ線を照射すると前記光導電層には
前記試料のＸ線透過像が静電潜像として記録される。そ
して、撮影中或は撮影後に前記電子写真感光体の他面側
に配設した鏡筒が放射する電子ビームによって前記光導
電層の表面を走査する。このとき、電子ビーム照射スポ
ットから該照射スポットの潜像電位に見合った量の２次
電子が放出される。該２次電子■は前記光導電層の近傍
に設けた２次電子検出器によって検出され、前記２次電
子量から潜像電位が間接的に測定される。そして、前記
２次電子検出器の出力は制御部を介して映像信号に変換
されＣＲＴにてリアルタイムに画像化される。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を別紙添付図面に従って詳述
する。尚、説明の都合上、従来公知に属する技術事項も
同時に説明する。

第１図に於て（１）はｘＩｓ顕微鏡である。該Ｘ線顕微
鏡（１）は電子、ビームプローブスキャナ（２）と、Ｘ
線源であるマイクロフォーカスＸ線管（３）との光軸を
対向させて配置している。前記電子ビームプローブスキ
ャナ（２）は鏡筒（４）と２次電子検出器として用いる
マルチチャンネル形映像増倍管（以下、ＭＣＰという。

）（５）並びに前記鏡筒（４）の制御と画像信号処理を
行う制御部（６）とから構成されている。前記鏡筒（４
）の真空チャンバ（７）の下端部には電子写真感光体（
８）が脱着自在に取付けられている。該電子写真感光体
（８）の−面はアモルファスセレン等の光導電性半導体
膜にて光導電層（９）が形成され、該光導電層（９）を
真空チャンバ（７）内に向けている。前記鏡筒（４）は
図中上方から電子銃（１０）、集束レンズ（１１）、走
査コイル（■、ズーミング自在な電子レンズ及び絞りに
→が配設され、ストロボ走査型電子顕微鏡と同一構成と
し、ストロボパルス状の電子ビームにて電子写真感光体
（８）の結像面を走査するものである。該鏡筒（４）の
結像面に於ける空間分解能は１μ程度であり、電子ビー
ムプローブスキャナ（２）単体で３００倍程度のズーミ
ング観察ができる。又、前記電子写真感光体（８）の上
方且つ、鏡筒（４）の電子ビーム光路の側方にＭＣＰ（
５）を設け、後述する静電潜像を読出すようにしている
。

前記ＭＣＰ（５）の出力は制御部（６）のＡ／Ｄコンバ
ータ（→を介して、コントロールコンピュータ（１つニ
入力される。該コントロールコンピュータ０つは入力信
号をデジタル処理し、映像回路（図示せず）を駆動して
ＣＲＴ　（ｌｔ９にて再現するとともに、スキャンジェ
ネレータ（ｒ７）を介して鏡筒（４）の走査コイル（■
を制御し、該鏡筒（４）の電子ビームとｃＲＴ（＋＊の
走査を同期させている。

一方、同図中下方に配設されたマイクロフォーカスＸ線
管（３）は、真空チャンバ（Ｉｎ内に収納され、電子銃
（鴎から発射された電子ビームを集束レンズ（イ）にて
集束し、ターゲット（２１）へ衝突させて微小焦点のＸ
線を上方の電子写真感光体（８）へ放射する。

又、走査コイル（ハ）はターゲラｌ−（２１）への電子
ビーム衝突位置を変化させるものである。

次に、当該Ｘ線顕微鏡（１）の作動を説明する。先ず、
電子写真感光体（８）の光導電層（９）をスコロトロン
（図示せず）のコロナ放電、或は電子ビームプローブス
キャナ（２）の電子ビームによって均一に静電帯電させ
る。このとき、後述する理由から負電荷に帯電させるこ
とが好ましい。そして、試料（Ｐ）を電子写真感光体（
８）とマイクロフォーカスＸ線管（３）の放射口（３ａ
）との間に位置させるが、該位置により前記電子写真感
光体（８）に密着させた当倍撮影から１００倍程反末で
の拡大撮影ができる。従って、前記電子ビームプローブ
スキャナ（２）の倍率と相俟って数万倍の倍率が得られ
ている。

而して、マイクロフォーカスＸ線管（３）からＸ線を照
射して試料（Ｐ）を撮影し、光導電層（９）に該試料（
Ｐ）の静電潜像を形成すると同時に、或は撮影後に電子
ビームプローブスキャナ（２）の電子ビームをズーム倍
率に応じコリメートして前記光導電層（９）を走査する
。このとき、第２図に示すように、光導電層（９）の電
子ビーム照射点（Ｓ）から２次電子（Ｅ）　（Ｅ）・・
・が発生し、グリッド（ハ）により加速されてＭＣＰ（
５）に入射する。前記２次電子量は光導電層（９）とＭ
ＣＰ（５）との空間によるエネルギーフィルタ効果によ
り、電子ビーム照射点（Ｓ）の電位に比例した電子量と
して捉えられ、間接的に測定された静電潜像の電位は制
御部（６）にて映像信号に変換される。該制御部（６）
はＭＣＰ（ら）との組合せによってＩＯ数ｍＶ程度の電
位分解能があり、階調分解能は１０ビット以上となって
いる。

ここで、第３図（Ａ）（Ｂ）に示すように光導電層（９
）を正１ｕ荷で帯電し、静電潜像が正電荷で形成されて
いる場合は、電子ビームプローブスキャナ（２）の電子
ビーム（Ｂ）によって前記静電潜像は中和されるととも
に、発生した２次電子（Ｅ）　（Ｅ）・・・の電子ビー
ム照射点（Ｓ）近傍部へのまき込みにより中和される。

依って、第４図（Ａ）（ｎ）の如く静電潜像を負電荷で
形成した場合に比較して２次電子量の読出しに困難性を
生じるため、前述したように光導電層（９）に負電荷を
帯電させるべきである。又、光導電層（９）の表面の凹
凸や傾きによる２次電子発生の悪影響を排除するために
光導電層（９）の表面は滑沢に保チ、又、電子ビーム（
Ｂ）に対し正確な水平度を保持することが必要である。

前記静電潜像は電子ビーム（Ｂ）の照射によって中和さ
れ、或はチャージアップが進行し漸次電位が低下して最
終的に静電潜像は消滅し、光導電層（９）上の電位分布
は一様化する。そ゛して、Ｘ線に対して感光性を有する
アモルファスセレン等の半導体は電位低下の進行が早く
、連続的に電子ビーム（Ｂ）を照射する場合は観察可能
な時間が極めて短かい。又、電子ビーム（Ｉｔ）の照射
による少数キャリアの拡散は静電潜像の保持に悪影響を
与える。

そこで、本実施例に於ては鏡筒（４）の加速電圧並びに
ビーム電流をともに低減してチャージアップまでの時間
を延長し、且つ、前記ビーム電流の低減によりビーム径
を小として高度な空間分解能を得ている。

又、第１図に示した制御部（６）により電子ビームプロ
ーブスキャナ（２）の電子ビーム（Ｂ）の照射タイミン
グを制御し、数ＫｅＶの出力でサンプリングする瞬間の
みストロボパルス状に照射してチャージアップを遅延さ
せるとともに、少数キャリアが発生して拡散する前に潜
像のデータを収集するので、空間分解能は連続ビーム照
射の場合に比較して１０〜１００倍程度まで反末されて
いる。

更に、上述したストロボパルス状の電子ビーム（Ｂ）を
光導電層（９）の同一点に夫々複数回照射し、発生する
２次電子量をコントロールコンピュータ０→のバッファ
メモリ（１５ａ）にて加算して積分効果によりＳ／Ｎ比
の良好な画像を得ている。而して、上記構成により分解
能１０口人、倍率数万倍の性能を有し、生体試料の拡大
像をリアルタイムにデジタル化して得られ、且つ元素分
布像の観察も可能となった。

尚、この発明は、この発明の精神を逸脱しない限り種々
の改変を為す事ができ、そ［、て、この発明が該改変せ
られたものに及ぶことは当然である。

［発明の効果］ この発明は上記一実施例に詳述したように、電子写真感
光体に撮影された静電潜像から画像データを読出してい
る。前記電子写真感光体の光導電層形成された静電潜像
は画面形成の最小単位が電荷であるため、前記静電潜像
を電気的に可視化すれば極めて高分解能のＸ線感光体と
なる。然し、従来の表面電位プローブ等を用いては画像
化するための高精度な走査は不可能であった。そこで、
この発明に於ては、鏡筒と２次電子検出器とによって形
成した電子ビームプローブスキャナを用い、潜像電位を
間接的に測定するように構成したので、極めて高い分解
能を有するＸ線顕微鏡が形成された。そして、前記静電
潜像の電位を走査して測定するので入力信号のデジタル
化が容易であり、高画質の画像をリアルタイムに観察で
きる。

又、前記電子写真感光体は従来のＸ線感光性高分子材料
或は銀塩フィルム等に比し、極めて高感度なため露光時
間が短縮化され、且つ数にＶｐ〜１゜Ｂｖｐの広い波長
範囲のＸ線光源に対応でき、更に生体試料をリアルタイ
ムに観察する事が可能となる等、Ｘ線顕微鏡の性能並び
に機能の向上、利用範囲の拡大に著しい効果を発揮する
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示し、第１図はＸ線顕微鏡の構
成解説図、第２図は２次電子の検出動作を示す解説図、
第３図（Ａ）（Ｂ）は夫々正電荷で形成された静電潜像
を読出す際の２次電子の動きを示す要部解説図、第４図
（＾）（Ｅｌ）は夫々負電荷で形成された静電潜像を読
出す際の２次電子の動きを示す要部解説図である。 （１）・・・・・・Ｘ線顕微鏡 （２）・・・・・・電子ビームプローブスキャナ（３）
・・・・・・マイクロフォーカスＸ線管（４）・・・・
・・鏡筒 （５）・・・・・・ＭＣＰ　　　　　　（６）・・・・
・・制御部（８）・・・・・・電子写真感光体　（９）
・・・・・・光導電層（Ｐ）・・・・・・試料　　　　
　（Ｅ）・・・・・・２次電子第２図 （Ｅ）・・・２次電子 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試料のＸ線透過像を撮影する電子写真感光体をＸ線源に
   対向して配設し、該電子写真感光体の他面に対峙して走
   査型電子ビーム放射器を設け、且つ、該電子写真感光体
   の光導電層から放出される２次電子を検出する２次電子
   検出器を配設し、該２次電子検出器の出力を画像に変換
   する制御部を設けたことを特徴とするＸ線顕微鏡。