JPH05325863A - 形態観察装置 - Google Patents

形態観察装置

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JPH05325863A
JPH05325863A JP4130966A JP13096692A JPH05325863A JP H05325863 A JPH05325863 A JP H05325863A JP 4130966 A JP4130966 A JP 4130966A JP 13096692 A JP13096692 A JP 13096692A JP H05325863 A JPH05325863 A JP H05325863A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料の発光部位の同定の容易化を図ることの
できる形態観察装置を提供することを目的とする。 【構成】 形態観察装置は荷電粒子を試料に照射する照
射系1、記荷電粒子の照射により試料の発光部位から発
生した光を受光する受光部2、荷電粒子の照射に基づき
前記試料の各部位から該試料の形態に対応して飛来する
電子を検出する光電子増倍管、受光部9の受光信号と光
電子増倍管7の検出信号とに基づき、試料5の形態画像
と発光部位の画像とを重ね合わせた重ね合わせ画像信号
を形成するための画像信号形成部と、重ね合わせ画像信
号に基づき試料5の発光部位を形態画像に重ね合わせて
表示するテレビモニター19とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走査電子顕微鏡、透過
型顕微鏡等の形態観察装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、走査電子顕微鏡、透過型顕微
鏡等の形態観察装置が知られている。例えば、走査型電
子顕微鏡では、試料に電子線を照射してその試料を走査
し、その電子線の走査に基づく二次電子又は反射電子を
電子検出部で検出し、この電子検出部の検出信号に基づ
き濃淡の形態画像信号を形成して、試料の形態画像を形
成するようにしている。また、試料によっては、その試
料の特定部位が電子線の照射によって蛍光発光(ホトル
ミネッセンス)することがあるが、その電子線照射によ
る蛍光発光を受光してその試料の発光部位をカラー表示
するようにした走査型電子顕微鏡が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の従
来の走査型電子顕微鏡では、図4、図5に示すように、
同一視野内で、荷電粒子の照射により得られた形態画像
1と、蛍光発光に基づくカラー画像2とを別々に撮影し
て、この形態画像1とカラー画像2とを並べて比較し、
試料のどの部位が発光しているかの同定を行っていた。
ここで、図4はミトコンドリアの形態画像を示してお
り、図5はその発光部位を示している。
【0004】このため、形態画像1が複雑形状を呈して
いるとき、ホトルミネッセンスが微弱なときには、試料
の形態画像1の各部位と発光部位との対応づけが困難で
あるという問題点がある。ことに、倍率を高くすると試
料が生体材料である場合に電子線の照射により高分子の
化学結合が切断されて退色を生じ、かつ、ホトルミネッ
センスが極度に微弱になり、発光場所の同定が困難とな
る。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みて為されたもの
で、その目的とするところは、試料の発光部位の同定の
容易化を図ることのできる形態観察装置を提供するとこ
ろにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる形態観察
装置は、上記の課題を解決するため、荷電粒子を試料に
照射する照射系と、前記荷電粒子の照射により前記試料
の発光部位から発生した光を受光する受光部と、前記荷
電粒子の照射に基づき前記試料部位から該試料の形態に
対応して飛来する電子を検出する電子検出部と、前記受
光部の受光信号と前記電子検出部の検出信号とに基づ
き、前記試料の形態画像と前記発光部位の像とを重ね合
わせた重ね合わせ画像信号を形成するための画像信号形
成部と、前記重ね合わせ画像信号に基づき前記試料の発
光部位を前記形態画像に重ね合わせて表示する画像形成
部とを備えている。
【0007】
【作用】本発明に係わる形態観察装置によれば、照射系
は荷電粒子を試料に向けて集束照射する。試料の各部位
はその荷電粒子によって走査される。電子検出部はその
荷電粒子の照射により試料の形態に対応して飛来する電
子を検出する。試料の発光部位はその荷電粒子の照射に
より発光する。受光部はその発光部位からの光を受光す
る。画像信号形成部はその受光部からの受光信号と電子
検出部からの検出信号とに基づき試料の形態画像と発光
部位からの画像とを重ね合わせた重ね合わせ画像信号を
形成する。画像形成部はその重ね合わせ画像信号に基づ
き形態画像と発光部位とを重ね合わせて表示する。
【0008】
【実施例】次に、本発明に係わる形態観察装置を走査型
電子顕微鏡に適用した実施例を図面を参照しつつ説明す
る。
【0009】図1において、3は走査型電子顕微鏡の照
射系を示している。この照射系3は図示を略す公知の電
子銃、集束レンズ、走査コイル、対物レンズを備えてい
る。照射系3の下部には、試料ステージ4が設けられて
いる。試料ステージ4は照射系3に対して位置の調整が
可能である。その試料ステージ4には、半導体、化合
物、生体細胞等の試料5の切片が載せられる。ここで
は、試料5として生体細胞であるミトコンドリアが載せ
られているものとする。試料4と照射系1との間には1
個の楕円ミラー6が設けられている。符号6aはその反
射面である。この楕円ミラー6は電子線透過部としての
貫通孔6bを有する。試料5の切片には荷電粒子として
の電子線が細く絞られて貫通孔6bを通して照射され、
試料5の各部位が電子線によって走査される。試料5に
電子線が照射されると二次電子が放出される。なお、走
査電子顕微鏡には電子線の照射により試料5の各部位
(各走査点)から反射された反射電子を検出するものも
ある。透過型電子顕微鏡の場合には透過電子を検出すれ
ばよい。その二次電子は、電子線検出部としての光電子
増倍管7により検出されて増倍される。なお、二次電子
が微弱な場合には、電子線検出部としてホトカウンティ
ング光電子増倍管を用いる。二次電子は、その試料の各
部位に対応してその発生量が変わるもので、その二次電
子はいったん光に変換され、光電子増倍管7によって増
倍されて再び電子に変換されるものである。光電子増倍
管7はその検出信号を前置増幅器(図示を略す)を介し
て信号変換器8に向けて出力する。信号変換器8は検出
部からの検出信号に基づき白黒の濃淡を表わす信号とし
ての形態画像信号(テレビジョンの輝度信号に相当する
もの)を形成する。この信号変換器8からの形態画像信
号により試料5の形態を表わす画像が得られる。
【0010】また、試料5には電子線の照射によって発
光する部位があるが、その発光部位からはカソードルミ
ネッセンス(CL)が放射される。楕円ミラー6はその
カソードルミネッセンスを集光する役割を果たすもの
で、試料5の切片はその楕円ミラー6の一方の焦点に位
置している。そのカソードルミネッセンスは楕円ミラー
6の反射面6aにより反射されて受光部9に受光され
る。受光部9はそのカソードルミネッセンスを色分解す
る色分解光学系としてのダイクロイックミラー10、1
1、全反射鏡12、13、光電子増倍管14、15、1
6を有する。ダイクロイックミラー10は紫外線を含む
青色光(B光)を反射し、残りの近赤外を含む赤色光
(R光)、緑色光(G光)を透過する。ダイクロイック
ミラー11は近赤外を含む赤色光を反射し、残りの緑色
光を透過する。ダイクロイックミラー10により反射さ
れた青色光は全反射ミラー12により反射されて光電子
増倍管14に導かれる。ダイクロイックミラー11によ
り反射された赤色光は全反射ミラー13により反射され
て光電子増倍管15に導かれる。ダイクロイックミラー
10、11を透過した緑色光は光電子増倍管16に導か
れる。光電子増倍管14、15、16の各受光面は光学
的に楕円ミラー6の他方の焦点位置と等価な位置に設け
られている。各光電子増倍管14、15、16はカソー
ドルミネッセンスが含んでいる色の割合に対応して、
B、R、Gの各色分解信号を増倍して出力する。R、
G、Bの各色分解信号と前述の信号変換器8からの形態
画像信号は加算器17に入力される。加算器17は走査
中の各部位(各走査点)において同時に得られた(同一
の走査タイミングで得られた)R、G、Bの各色分解信
号と信号変換器8からの形態画像信号とを加算し、各部
位(各走査点)におけるR、G、Bの各重ね合わせ画像
信号を形成する。これらの各部位(各走査点)における
各重ね合わせ画像信号はメモリ部18に入力される。メ
モリ部18は赤色の重ね合わせ画像信号、青色の重ね合
わせ画像信号、緑色の重ね合わせ画像信号を一走査分記
憶して、一画面分の画像情報としてそれぞれ記憶する。
その一画面分の赤色の重ね合わせ画像信号、青色の重ね
合わせ画像信号、緑色の重ね合わせ画像信号は試料の形
態画像形成部としてのカラーモニター19にそれぞれ入
力される。カラーモニター19にはこれにより形態画像
の発光部位が有彩色でその形態画像の対応する部位に重
ねて表示される。これにより試料の各部位のどの箇所が
発光しているかを明確に知ることができる。
【0011】図2はそのカラーモニター19に表示され
た形態画像としてのミトコンドリア20を示しており、
21はその発光部位で、細胞膜の内壁と外壁とのうち、
外壁が発光しているのを容易に特定できる。なお、その
カラーモニター19に表示された形態画像は必要に応じ
てカメラ22によりカラー撮影することが可能である。
【0012】この実施例では、1個の楕円ミラー6を用
いてホトルミネッセンスを集光し、ホトルミネッセンス
の採取光量の効率化を図っているが、従来から知られて
いるように、3個の楕円ミラーを120度毎に設けて、
三方向からホトルミネッセンスを採取して、R、G、B
の各色分解信号を形成するようにしてもよい。この従来
の構成によれば、楕円ミラーの反射面の面積がこの実施
例のものに較べて小さくなるために、採取光量の損失が
この実施例に較べて大きくなるが、本発明に関する限り
この点は本質的でない。
【0013】また、この実施例では、信号変換器8から
の形態画像信号と受光部9からのR、G、Bの各色分解
信号とを先に加算して、一画面分のR、G、Bの各重ね
合わせ画像信号をそれぞれメモリ部18に記憶させるこ
とにしたが、先に一走査分の形態画像信号をメモリ部1
8に記憶させ、後からR、G、Bの各色分解信号をそれ
ぞれ加算するようにしてもよい。更に、色分解光学系に
はダイクロイックミラーの代わりにバンドパスフィルタ
ーを用いてもよい。
【0014】図3は本発明に係わる形態観察装置の第2
実施例を示しており、第1実施例と同一構成要素につい
ては同一符号を付してその詳細な説明は省略することに
し、異なる点についてのみ説明することにする。
【0015】この実施例では、電子検出部からの検出信
号と受光部9からのR、G、Bの各色分解信号とは、先
にメモリ部23に入力される。メモリ部23は電子検出
部からの検出信号、受光部7からの各色分解信号をそれ
ぞれ一走査分記憶する。メモリ部23に記憶された一走
査分の検出信号は、逐次読み出されて信号変換器8に入
力され、信号変換器8は第1実施例と同様の試料の濃淡
を表わす形態画像信号を形成する。この形態画像信号は
混合器24に入力される。試料5の各部位に対応して、
この混合器24には同時にメモリ部23に記憶された一
画面分の各色分解信号が入力される。そして、混合器2
4は、各部位(各走査点)毎にその形態画像信号と各色
分解信号とを加算する。ここでは、この混合器24は、
その試料の各発光部位における各色分解信号の出力レベ
ル又はその発光部位に対応する部位における形態画像信
号の出力レベルが所定以上のときには、その発光部位に
対応する部位における形態画像信号のレベルを「0」と
して加算するかあるいはその発光部位に対応する部位に
おける形態画像信号のレベルを下げて重ね合わせ、一画
面分の赤色の重ね合わせ画像信号、青色の重ね合わせ画
像信号、緑色の重ね合わせ画像信号を形成する。この第
2実施例によれば、試料の発光部位のホトルミネッセン
スが微弱な場合でかつその発光部位に対応する形態画像
の部位の形態画像信号のレベルが高い場合でも、発光部
位を容易に特定できることになる。ことに、形態画像の
輪郭付近での発光部位の特定が容易となる。
【0016】以上実施例においては、本発明を走査型電
子顕微鏡に適用した場合について説明したが、本発明に
係わる形態観察装置は、透過型電子顕微鏡その他の荷電
粒子を探針とした装置に適用できる。
【0017】
【発明の効果】本発明に係わる形態観察装置は、以上説
明したように、白黒の形態画像に発光部位を重ねて表示
することにしたので、その発光部位の同定が容易になる
という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる形態観察装置を走査型電子顕微
鏡に適用した第1実施例を示す図である。
【図2】形態画像と発光部位とを重ね合わせて表示した
状態を示す図である。
【図3】本発明に係わる形態観察装置を走査型電子顕微
鏡に適用した第2実施例を示す図である。
【図4】従来の形態画像の表示状態を示す図である。
【図5】従来の試料の発光部位の表示状態を示す図であ
る。
【符号の説明】
3 照射系 5 試料 7 光電子増倍管(電子検出部) 8 信号変換器(画像信号形成部) 9 受光部 17 加算器(画像信号形成部) 18 メモリ部(画像信号形成部) 19 テレビモニター(画像形成部)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 荷電粒子を試料に照射する照射系と、 前記荷電粒子の照射により前記試料の発光部位から発生
    した光を受光する受光部と、 前記荷電粒子の照射に基づき前記試料の各部位から該試
    料の形態に対応して飛来する電子を検出する電子検出部
    と、 前記受光部の受光信号と前記電子検出部の検出信号とに
    基づき、前記試料の形態画像と前記発光部位の画像とを
    重ね合わせた重ね合わせ画像信号を形成するための画像
    信号形成部と、前記重ね合わせ画像信号に基づき前記試
    料の発光部位を形態画像に重ね合わせて表示する画像形
    成部と、 を備えていることを特徴とする形態観察装置。
  2. 【請求項2】 前記受光部は、前記受光信号としての色
    分解信号を形成するために前記試料の発光部位から発生
    した光を三原色の各光に色分解する色分解光学系を備
    え、前記画像信号形成部は、試料の形態を無彩色でかつ
    その形態に発光部位を有彩色で重ね合わせて相互に区別
    可能に表示するために、前記電子検出部の検出信号に基
    づき形態画像信号を形成する信号変換器を備え、前記受
    光部からの色分解信号を前記形態画像信号に加算又は混
    合して各色毎に一画面分の重ね合わせ画像信号を形成す
    ることを特徴とする形態観察装置。
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