JPH0616399B2 - 電子顕微鏡像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は電子顕微鏡像を記録する装置に関するもので
り、特に詳細には電子顕微鏡像を高感度で記録し、また
各種画像処理可能に電気信号で再生できるようにした電
子顕微鏡像記録装置に関するものである。

（発明の技術的背景および先行技術） 従来より、試料を透過させた電子線を電解あるいは磁界
によって屈折させて、試料の拡大像を得る電子顕微鏡が
公知となっている。周知のようにこの電子顕微鏡におい
ては、試料を透過した電子線により対物レンズの後焦平
面に試料の回折パターンが形成され、この回折線が再び
干渉した試料の拡大像が形成されるようになっている。
したがって投影レンズにより上記拡大像を投影すれば試
料の拡大像（散乱像）が観察され、また上記後焦平面を
投影すれば拡大された試料の回折パターンが観察され
る。なお対物レンズと投影レンズとの間に中間レンズを
配置しておけば、この中間レンズの焦点距離調節によ
り、上述の拡大位置（散乱像）あるいは回折パターンが
随意に得られる。

上述のようにして形成される拡大像あるいは回折パター
ン（以下、一括して透過電子線像と称する）を観察する
ため従来は一般に、投影レンズの結像面に写真フィルム
を配して透過電子線像を露光させたり、あるいはイメー
ジインテンシファイアを配して透過電子線像を増幅投影
するようにしていた。しかし写真フィルムは電子線に対
して感度が低い上現像処理が面倒であるという欠点を有
し、一方イメージインテンシファイアを用いる場合、画
像の鮮鋭度が低い上、画像に歪みが生じやすいという問
題がある。

また上記のような透過電子線像に対しては、像を見易く
する等の目的で階調処理、周波数強調処理、濃度処理、
減算処理、加算処理等の画像処理や、フーリエ解析法に
よる３次元像の再構成、画像の２値化および粒子径測定
等のための画像解析、さらには回折パターンの処理（結
晶情報の解析、格子定数、転移、格子欠陥の解明）等の
処理が施されることが多いが、このような場合従来は、
写真フィルムを現像して得た顕微鏡像をミクロフォトメ
ータで読み取って電気信号に変換し、この電気信号を例
えばＡ／Ｄ変換してからコンピュータにより処理すると
いう煩雑な作業を行なっていた。

（発明の目的） 本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであ
り、電子顕微鏡像を高感度、高画質で記録再生すること
を可能にし、しかも像再生に際し、顕微鏡像を担持する
電気信号が直接得られるように電子顕微鏡像を記録でき
る電子顕微鏡像記録装置を提供することを目的とするも
のである。

（発明の構成） 本発明の電子顕微鏡像記録装置は、 電子線により露光される写真フィルムを収納するフィル
ム供給部と、 上記露光がなされた写真フィルムを収納するフィルム受
納部と、 電子線エネルギーを蓄積する蓄積性螢光体シートを収納
する、前記フィルム供給部とは別個に形成されたセンサ
供給部と、 上記蓄積がなされた蓄積性螢光体シートを収納する、上
記フィルム受納部とは別個に形成されたセンサ受納部
と、 電子顕微鏡の結像面に上記写真フィルムまたは蓄積性螢
光体シートを保持して、試料を透過した電子線を該フィ
ルムまたはシートに照射させる、写真フィルムと蓄積性
螢光体シート用に共通の記録部と、 上記フィルム供給部に収容された上記写真フィルムを上
記記録部へ供給するフィルム供給手段と、 上記記録部において上記写真フィルムに電子線の照射が
なされた後、この写真フィルムを該記録部から取り出
し、上記フィルム受納部へ送り出すフィルム送出し手段
と、 上記センサ供給部に収納された上記蓄積性螢光体シート
を上記記録部へ供給するセンサ供給手段と、 上記記録部において上記蓄積性螢光体シートに電子線の
照射がなされた後、この蓄積性螢光体シートを該記録部
から取り出し、上記センサ受納部へ送り出すセンサ送出
し手段とから構成されたものである。

上記蓄積性螢光体シートとして具体的には、例えば特開
昭５５−１２４２９号、同５５−１１６３４０号、同５
５−１６３４７２号、同５６−１１３９５号、同５６−
１０４６４５号公報等に示される蓄積性螢光体シートが
特に好適に用いられうる。すなわち、ある種の螢光体に
電子線等の放射線を照射するとこの放射線のエネルギー
の一部がその螢光体中に蓄積され、その後その螢光体に
可視光等の励起光を照射すると、蓄積されエネルギーに
応じて螢光体が螢光（輝尽発光）を示す。このような性
質を示す螢光体を蓄積性螢光体と言い、蓄積性螢光体シ
ートとは、上記蓄積性螢光体からなるシート状の記録体
のことであり、一般に支持体とこの支持体上に積層され
た蓄積性螢光体層とからなる。蓄積性螢光体層は蓄積性
螢光体を適当な結合剤中に分散させて形成したものであ
るが、この蓄積性螢光体層が自己支持性である場合、そ
れ自体で蓄積性螢光体シートとなりうる。なお、この蓄
積性螢光体シートを形成するための輝尽性螢光体の例
は、特願昭５９−２１４６８０号明細書に詳しく記載さ
れている。

（作 用） 電子顕微鏡の結像面に上記蓄積性螢光体シート、熱螢光
体シートを配置して、該シートに透過電子線による電子
顕微鏡像を蓄積記録したならば、このシートを可視光等
の励起光で走査するか掃引加熱して螢光を生ぜしめ、こ
の螢光を光電的に読み取れば、透過電子線像に対応する
電気信号が得られる。こうして得られた電気的画像信号
を用いれば、ＣＲＴ等のディスプレイに電子顕微鏡像を
表示させることもできるし、あるいはハードコピーとし
て永久記録することもできるし、さらには上記画像信号
を一旦磁気テープ、磁気ディスク等の記録媒体に記憶さ
せておくこともできる。そして上記電気的画像信号を用
いれば、電子顕微鏡像に階調処理、周波数強調処理等の
画像処理を施すことも極めて容易になり、また前述した
ような回折パターンの処理や、３次元像の再構成、画像
の２値化等の画像解析も、上記電気信号をコンピュータ
に入力することにより、従来に比べ極めて簡単かつ迅速
に行なえるようになる。

そして本発明装置においては、写真フィルムを収納する
フィルム供給部とフィルム受納部、およびフィルム供給
手段とフィルム送出し手段とを用いて、従来から行なわ
れているように写真フィルムに電子顕微鏡像を露光、記
録することもできる。既に述べたように写真フィルム
は、感度等の点で問題が有るが、その反面、上記蓄積性
螢光体シートに比べれば、電子顕微鏡像をより高い分解
能で記録可能である。したがって特に分解能の良い電子
顕微鏡像の再生が望まれる場合には、この写真フィルム
に電子顕微鏡像を記録すればよい。

（実施態様） 以下、図面を参照して本発明の実施態様を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施態様における電子顕微鏡像記
録装置の大略を示すものである。電子顕微鏡１の鏡体部
１ａは、一様の速度の電子線２を射出する電子銃３と、
電子線２を試料面に絞り込む磁気レンズ、静電レンズ等
からなる少なくとも１コの集束レンズと、試料台５と、
上記集束レンズ４と同様の対物レンズ６と、投影レンズ
７とを有してなる。試料台５上に載置された試料８を透
過した電子線２は上記対物レンズ６により屈折され、該
試料８の拡大散乱像８ａを形成する。この拡大散乱像８
ａは投影レンズ７により、結像面９に結像投影される
（図中の８ｂ）。

上記電子顕微鏡の鏡体部１ａの下方には、本発明による
電子顕微鏡像記録装置10が配置されている。この電子顕
微鏡像記録装置10は、図中左方に、２次元センサとして
の蓄積性螢光体シート11を多数枚収めた供給用マガジン
12が収納されるセンサ供給部13と、このセンサ供給部13
が下方に配され、上記供給用マガジン12と同様の受納用
マガジン15を収納するセンサ受納部16とを有し、さらに
前記結像面９を含むように形成された記録部14と、この
記録部14と上記センサ供給部13との間に配された消去光
源17とを有している。

センサ供給部13に装着れた供給用マガジン12内の蓄積性
螢光体シート11は、一例として該シート11の端部を把持
するシート供給アーム20により、該マガジン12から１枚
ずつ取り出され、２枚のガイド板21間に送られ、シート
供給ローラ22および給排ローラ23、28ａ、28ｂによっ
て、記録部14に送られるようになっている。また、上述
のようにして記録部14に送られた蓄積性螢光体シート11
は、給排ローラ28ａ、28ｂを上記の場合とは反対方向に
回転させ、そしてガイド板24を第１図の破線表示位置に
動かすことにより、給排ローラ23およびシート送出しロ
ーラ25を介して２枚のガイド板26の間に送られ、前記シ
ート供給アーム20と同様のシート送出しアーム27によ
り、センサ受納部16の受納用マガジン15内に落とし込ま
れるようになっている。

また電子顕微鏡像記録装置10は図中右方に、従来から電
子顕微鏡像記録のために使用されてきた写真フィルム51
を多数枚収めた供給用マガジン52が収納されるフィルム
供給部53と、このフィルム供給部53の下方に配され、上
記供給用マガジン52と同様の受納用マガジン55を収納す
るフィルム受納部56とを有している。上記フィルム供給
部53に装着された供給用マガジン52内の写真フィルム51
は、一例として前記シート供給アーム20と同様のフィル
ム供給アーム60により、該マガジン52から１枚ずつ取り
出され、２枚のガイド板61間に送られ、フィルム供給ロ
ーラ62および給排ローラ63、28ｂ、28ａによって、前記
記録部14に送られるようになっている。また、上述のよ
うにして記録部14に送られた写真フィルム51は、給排ロ
ーラ28ａ、28ｂを上記の場合とは反対方向に回転させ、
そしてガイド板64を第１図の破線表示位置に動かすこと
により、給排ローラ63およびフィルム送出しローラ65を
介して２枚のガイド板66の間に送られ、前記シート送出
しアーム27と同様のフィルム送出しアーム67により、フ
ィルム受納部56の受納用マガジン55内に落とし込まれる
ようになっている。

そして鏡体部１ａと記録部14との間には、それぞれ図中
矢印Ａ方向に回動可能なシャッター30と、螢光スクリー
ン31とが設けられ、これらシャッター30とスクリーン31
は各々、図示しないレバーによって回動操作されるよう
になっている。また上記スクリーン31の上方において、
鏡体部１ａの周壁には例えば鉛ガラスからなる観察窓32
が設けられている。

上記鏡体部１ａの内部と、電子顕微鏡像記録装置10の内
部は、電子顕微鏡の稼働中、公知の排気装置によって真
空状態に維持されるが、鏡体部１ａと電子顕微鏡像記録
装置10との間には公知の遮断部材（図示せず）が設けら
れ、該遮断部材によって鏡体部１ａ内部と電子顕微鏡像
記録装置10の内部とを互いに遮断することにより、供給
用マガジン12あるいは52の装着、および受納用マガジン
15あるいは55の取出しの際に、電子顕微鏡像記録装置10
内の真空を破壊しても、鏡体部１ａ内は真空状態に維持
できるようになっている。

蓄積性螢光体シート11に電子顕微鏡像の記録を行なう
際、センサ供給部13内には蓄積性螢光体シート11を多数
枚収めた供給用マガジン12が収納され、またセンサ受納
部16内には空の受納用マガジン15が収納される。そして
前記シャッター30と螢光スクリーン31は、電子線２を遮
る位置（図中水平位置）に設定される。続いて前述した
シート供給アーム20、シート供給ローラ22および給排ロ
ーラ23、28ａ、28ｂにより、供給用マガジン12内の最下
位の蓄積性螢光体シート11が記録部14に送られる。こう
して蓄積性螢光体シート11が送られるとき、前記消去光
源17が点灯され、該シート11は残存放射線エネルギーの
消去を受ける。給排ローラ28ａ、28ｂは、蓄積性螢光体
シート11が前記結像面９に位置すると停止され、この位
置に蓄積性螢光体シート11を保持する。

前記電子線２は螢光スクリーン31に当たって螢光を発生
させるので、該電子線２が担持する拡大散乱像８ａが、
観察窓32を通して観察される。このように螢光スクリー
ン31を観察して拡大散乱像８ａのピント、倍率および視
野範囲が決定された後、シャッター30の螢光スクリーン
31は、前述のレバーを操作することにより、電子線２を
遮らない位置まで跳ね上げられる。こうすると電子線２
は、記録部14にセットされている蓄積性螢光体シート11
に到達し、拡大散乱像８ｂを担持する電子線エネルギー
が該シート11に蓄積記録される。

上記のようにシャッター30を開いて電子線露光を行なっ
た後、シャッター30が閉じられる。そして拡大散乱像８
ｂを蓄積記録した蓄積性螢光体シート11は、給排ローラ
23、28ａ、28ｂ、シート送出しローラ25およびシート送
出しアーム27により、受納用マガジン15内に収納され
る。

上記の操作が繰り返されると、受納用マガジン15内に
は、電子顕微鏡像記録済みの蓄積性螢光体シート11がま
とめて収納される。そこで一連の電子顕微鏡像記録が終
了したならば、この受納用マガジン15をセンサ受納部16
から取り出し、蓄積性螢光体シート11を電子顕微鏡読取
りにかける。第２図はこの電子顕微鏡読取りを行なう画
像読取装置の一例を示すものである。この装置において
蓄積性螢光体シート11は、例えばエンドレスベルトから
なるシート搬送手段70上に載置される。そしてＨｅ−Ｎ
ｅレーザ管等の励起光源71から射出される励起光ビーム
72を、ガルバノメータミラー等の光偏光器73によって偏
向し、蓄積性螢光体シート11を該ビーム72により矢印Ｘ
方向に走査する（主走査）。それとともに上記シート搬
送手段70により、高積性螢光体シート11を上記主走査方
向と略直角な矢印Ｙ方向に移動させる（副走査）。それ
により蓄積性螢光体シート11は、その全面に亘って励起
光ビーム72の照射を受ける。おの励起光照射により蓄積
性螢光体シート11は、蓄積記録した電子線エネルギーに
応じたレベルの輝尽発光光74を放出する。この輝尽発光
光74は集光体75の入射端面75ａから該集光体75内に入射
し、この集光体75内を全反射を繰り返して進んで射出端
面75ｂから射出し、この射出端面75ｂに接続されたフォ
トマル等の光検出器76に受光され。上記輝尽発光光74の
光量が光電的に読み取られる。光検出器76から出力され
る電気信号は前記電子線エネルギーのレベルを示すもの
となり、この電気信号は画像処理回路77に送られて必要
な画像処理が施された上、画像再生装置78に入力され
る。この画像再生装置78は、ＣＲＴなどのディスプレイ
でもよいし、また感光フィルムに光走査記録を行なう記
録装置であってもよい。このように前記輝尽発光光量に
対応した電気信号を用いて画像を出力することにより、
上記輝尽発光光74が担持する前記拡大散乱像８ｂが再生
される。

一方、写真フィルム51に電子顕微鏡像の記録を行なう
際、フィルム供給部53内には写真フィルム51を多数枚収
めた供給用マガジン52が収納され、またフィルム受納部
56内には空の受納用マガジン55が収納される。そして先
に説明した蓄積性螢光体シート11への記録の場合と同様
にして写真フィルム51を記録部14に送り、給排ローラ28
ａ、28ｂを停止させて該フィルム51を結像面９に保持す
る。この写真フィルム51への電子線露光も、上記蓄積性
螢光体シート11への記録の場合と同様になされ、露光さ
れた写真フィルム51は、給排ローラ28ａ、28ｂ、63、フ
ィルム送出しオーラ65およびフィルム送出しアーム67に
より、受納用マガジン55内に収納される。

一連の電子顕微鏡像記録が終了したならば、上記受納用
マガジン55はフィルム受納部56から取り出され、フィル
ム51の現像を始めとする公知の写真法による処理がなさ
れ、拡大散乱像８ｂのハードコピー（写真像）が得られ
る。

上記において蓄積性螢光体シート11の画像読取りは、真
空系内において行なってもよい。例えば記録部14とセン
サ受納部15の間において、励起光で蓄積性螢光体シート
を走査し、輝尽発光光を受光するようにすればよい。よ
り詳細には特願昭５９−１５０１７５号の記載を参照す
ることができる。

以上透過電子線により試料８の拡大散乱像８ｂを記録す
る実施態様について説明したが、本発明装置は、前述し
た試料の回折パターンを記録することもできる。第３図
は試料８の回折パターン８ｃを記録する様子を示すもの
である。本実施態様において電子顕微鏡100は、対物レ
ンズ６と投影レンズ７との間に中間レンズ102を備えた
ものが使用され、対物レンズ６の後焦平面に形成された
試料８の回折パターン８ｃは、上記後焦平面に焦点を合
わせた中間レンズ102および投影レンズ７により、結像
面９に拡大投影される。この場合にも上記結像面９に２
次元センサとしての蓄積性螢光体シート11あるいは写真
フィルム51を配置すれば、該シート11あるいはフィルム
51に、透過電子線２に上記回折パターン８ｃの拡大像が
蓄積記憶あるいは露光される。蓄積性螢光体シート11に
蓄積記録された回折パターン８ｃは、前記第２図で説明
したのと全く同様にして読取り可能であり、その読取り
像はＣＲＴに表示したり、あるいはハードコピーとして
再生したりすることができる。また写真フィルム51に露
光された回折パターン８ｃも、前述した写真法による処
理により顕像化される。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の電子顕微鏡像装置は、
蓄積性螢光体シートに電子顕微鏡像を蓄積記録できるも
のであるから、電子顕微鏡像を高感度で記録することが
可能になり、したがって電子顕微鏡の電子線露光量を低
減でき、試料の損傷を少なくすることができる。

また上記のような蓄積性螢光体シートに電子顕微鏡像を
記録するようにしたから、画像読取りに際して電子顕微
鏡像が直線電気信号として読み取られ、したがって電子
顕微鏡像に階調処理、周波数強調処理等の画像処理を施
すことも極めて容易になり、また前述したような回折パ
ターンの処理や、３次元像の再構成、画像の２値化等の
画像解析も、上記電気信号をコンピュータに入力するこ
とにより、従来に比べ極めて簡単かつ迅速に行なえるよ
うになる。

さらに、電子顕微鏡像を蓄積記録する蓄積性螢光体シー
トは、光照射、加熱等の処理を施すことにより再使用可
能であるから、本発明によれば従来の銀塩写真システム
を採用する場合等に比べ、より経済的に電子顕微鏡像を
記録できる。

また本発明装置は、上記のように蓄積性螢光体シートに
電子顕微鏡像を記録する他、写真フィルムに電子顕微鏡
像を記録することできるから、特に高分解能の電子顕微
鏡像を得たい場合等には適宜、写真フィルムに電子顕微
鏡像を記録することが可能であり、目的に応じて広範な
用途に利用されうるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様装置を示す概略図、 第２図は本発明装置により電子顕微鏡像記録がなされた
蓄積性螢光体シートから、画像読取りを行なう装置の一
例を示す概略図、 第３図は本発明装置に組み合わされる電子顕微鏡の他の
例を示す概略図である。 １、100……電子顕微鏡、２……電子線 ９……電子顕微鏡の結像面 10……電子顕微鏡像記録装置 11……蓄積性螢光体シート 12、52……供給用マガジン、13……センサ供給部 14……記録部 15、55……受納用マガジン、16……センサ受納部 20……シート供給アーム、22……シート供給ローラ 23、28ａ、28ｂ、63……給排ローラ 25……シート送出しローラ 27……シート送出しアーム 51……写真フィルム、53……フィルム供給部 56……フィルム受納部、60……フィルム供給アーム 62……フィルム供給ローラ 65……フィルム送出しローラ 67……フィルム送出しアーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子線により露光される写真フィルムを収
   納するフィルム供給部、 前記露光がなされた写真フィルムを収納するフィルム受
   納部、 電子線エネルギーを蓄積する蓄積性螢光体シートを収納
   する、前記フィルム供給部とは別個に形成されたセンサ
   供給部、 前記蓄積がなされた蓄積性螢光体シートを収納する、前
   記フィルム受納部とは別個に形成されたセンサ受納部、 電子顕微鏡の結像面に前記写真フィルムまたは蓄積性螢
   光体シートを保持して、試料を透過した電子線を該フィ
   ルムまたはシートに照射させる、写真フィルムと蓄積性
   螢光体シート用に共通の記録部、 前記フィルム供給部に収納された前記写真フィルムを前
   記記録部へ供給するフィルム供給手段、 前記記録部において前記写真フィルムに電子線の照射が
   なされた後、この写真フィルムを該記録部から取り出
   し、前記フィルム受納部へ送り出すフィルム送出し手
   段、 前記センサ供給部に収納された前記蓄積性螢光体シート
   を前記記録部へ供給するセンサ供給手段、 および、前記記録部において前記蓄積性螢光体シートに
   電子線の照射がなされた後、この蓄積性螢光体シートを
   該記録部から取り出し、前記センサ受納部へ送り出すセ
   ンサ送出し手段からなる電子顕微鏡像記録装置。