JPH0644471B2 - 走査型電子顕微鏡における信号処理装置 - Google Patents
走査型電子顕微鏡における信号処理装置Info
- Publication number
- JPH0644471B2 JPH0644471B2 JP1153873A JP15387389A JPH0644471B2 JP H0644471 B2 JPH0644471 B2 JP H0644471B2 JP 1153873 A JP1153873 A JP 1153873A JP 15387389 A JP15387389 A JP 15387389A JP H0644471 B2 JPH0644471 B2 JP H0644471B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- output
- gray code
- electron microscope
- scanning electron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、信号対雑音比の高い二次元画像を作成および
処理するための走査型電子顕微鏡における信号処理装置
に関する。
処理するための走査型電子顕微鏡における信号処理装置
に関する。
「従来の技術」 従来走査型電子顕微鏡の画像を得るための検出信号の処
理においては、第７（ａ）図に示すように、検出器の出
力をローパスフィルタでろ波して高い周波数の雑音成分
を除き、アナログ信号として表示装置に入力させて表示
するアナログ処理が通常使用されていた。しかし近年、
画像データの定量化の要求が強まっているため、第７
（ｂ）図に示すような、検出器１の出力を増幅器３で増
幅した後、ローパスフィルタ１６でろ波積分してアナロ
グ信号とし、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換器１８でデ
ジタル信号に変換してメモリ装置６（ＶＲＡＭ）に記憶
させ、デジタル式の表示装置（コンピュータ７）に入力
して表示する方法が採用されるようになっている。
理においては、第７（ａ）図に示すように、検出器の出
力をローパスフィルタでろ波して高い周波数の雑音成分
を除き、アナログ信号として表示装置に入力させて表示
するアナログ処理が通常使用されていた。しかし近年、
画像データの定量化の要求が強まっているため、第７
（ｂ）図に示すような、検出器１の出力を増幅器３で増
幅した後、ローパスフィルタ１６でろ波積分してアナロ
グ信号とし、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換器１８でデ
ジタル信号に変換してメモリ装置６（ＶＲＡＭ）に記憶
させ、デジタル式の表示装置（コンピュータ７）に入力
して表示する方法が採用されるようになっている。
「発明が解決しようとする課題」 走査型電子顕微鏡では通常検出器に電子増倍の目的で光
電子増倍管を用いるが、これは温度に関係する熱雑音を
伴う。熱雑音は光電子増倍管に入射する信号量が少ない
程増加し、主要なノイズ源になる。
電子増倍管を用いるが、これは温度に関係する熱雑音を
伴う。熱雑音は光電子増倍管に入射する信号量が少ない
程増加し、主要なノイズ源になる。
また光電子増倍管は、同一エネルギーをもった電子が入
射しても出力の電子数は平均値の周りでばらつきが生
じ、電子数と無関係である量子雑音が存在する。これは
特に、入射電子数が少ないときは影響が大きい。
射しても出力の電子数は平均値の周りでばらつきが生
じ、電子数と無関係である量子雑音が存在する。これは
特に、入射電子数が少ないときは影響が大きい。
さらに第７（ｂ）図のような、従来の装置では本来デジ
タル量である電子の数を一度アナログ信号として検出
し、これを更にＡ／Ｄ変換器においてデジタル化してい
る。従って、この場合にも上記のような熱雑音や量子雑
音の問題を解決することはできない。さらにこれは、入
射電子数が少なく信号量が非常に低いレベルである走査
型電子顕微鏡の場合、アナログ増幅やＡ／Ｄ変換が理想
的に行われ難く、そのため信号検出系のノイズが大きな
問題となる。従来は、以上の問題を解決すべき手段がな
んら取られていなかった。
タル量である電子の数を一度アナログ信号として検出
し、これを更にＡ／Ｄ変換器においてデジタル化してい
る。従って、この場合にも上記のような熱雑音や量子雑
音の問題を解決することはできない。さらにこれは、入
射電子数が少なく信号量が非常に低いレベルである走査
型電子顕微鏡の場合、アナログ増幅やＡ／Ｄ変換が理想
的に行われ難く、そのため信号検出系のノイズが大きな
問題となる。従来は、以上の問題を解決すべき手段がな
んら取られていなかった。
本発明は、信号対雑音比の高い二次元画像を作成および
処理する走査型電子顕微鏡における電子計数装置を提供
することを目的とする。
処理する走査型電子顕微鏡における電子計数装置を提供
することを目的とする。
「課題を解決するための手段」 本発明において上記目的は、光電子増倍管の出力信号の
一定レベル以上の波高のものだけを抽出する波高弁別器
と、この波高弁別器の出力を処理する画像入力装置とを
具備し、上記画像入力装置は、上記波高弁別器の出力を
入力してグレイコードを発生するグレイコードカウンタ
と、発生されたグレイコードを所定のコードに変換する
コード変換器とを有することを特徴とする走査型電子顕
微鏡における信号処理装置によって達成される。
一定レベル以上の波高のものだけを抽出する波高弁別器
と、この波高弁別器の出力を処理する画像入力装置とを
具備し、上記画像入力装置は、上記波高弁別器の出力を
入力してグレイコードを発生するグレイコードカウンタ
と、発生されたグレイコードを所定のコードに変換する
コード変換器とを有することを特徴とする走査型電子顕
微鏡における信号処理装置によって達成される。
「作用」 光電子増倍管による熱雑音を波高弁別器によってカット
し、その出力を入力１ビットの変化に対して出力が１ビ
ットのみの変化で済むグレイコードカウンタによって入
射電子と１対１に対応したパルス列を時系列データとし
て計数を行い、コード変換器によりグレイコードからバ
イナリコードへ変換し、出力バッファを経てメモリ装置
に転送され二次元画像データとして表示装置に処理され
る。
し、その出力を入力１ビットの変化に対して出力が１ビ
ットのみの変化で済むグレイコードカウンタによって入
射電子と１対１に対応したパルス列を時系列データとし
て計数を行い、コード変換器によりグレイコードからバ
イナリコードへ変換し、出力バッファを経てメモリ装置
に転送され二次元画像データとして表示装置に処理され
る。
「実施例」 以下図面を参照にして本発明の実施例を説明する。第２
図に示すように検出器１は、プラスチックのシンチレー
タ８と、ライトパイプ９と、光電面１０と、光電子増倍
管２を具備する。電子はシンチレータ８に当り光を発
し、その光子はライトパイプ９を通過して光電面１０に
入射し、発生した光電子は光電子増倍管２により増幅さ
れ、さらに光電子増倍管の出力は増幅器３により増幅さ
れる。第６図の出力パルスの波高値（例えば電流）を横
軸にとり頻度（単位時間当りのパルス数）を縦軸にとっ
たグラフより明らかなように検出器の出力（時系列パル
ス）は光電子増倍管による温度で決まる熱雑音を伴い入
力である電子数に必ずしも比例していない。特に光電子
増倍管に入射する信号量が少ない場合には熱雑音が主要
な出力となる。熱雑音パルスの振幅は比較的小さいから
これを取り除くために本発明においては第１図に示すよ
うに増幅器３に後続して設けられた波高弁別器４によっ
て、光電子増倍器２で生じた熱雑音をカットしている。
波高弁別器４の出力は必要に応じて標準パルス（例えば
ＴＴＬパルス）に波形整形され（図示せず）、第３図に
示すようなグレイコードカウンタ１１とＤ型フリップフ
ロップ１２とサンプリングタイム設定器１３とコード変
換器１４と出力バッファ１５とを具備する画像入力装置
５に入力される。すなわち、波形整形された波高弁別器
４の出力は時系列パルスとしてグレイコードカウンタ１
１に入力される。また走査型電子顕微鏡の水平・垂直同
期信号に同期されたサンプリングタイムによりＤ型フリ
ップフロップ１２の開閉を制御し、グレイコードカウン
タ１１の出力を非同期信号から同期信号に変換する。Ｄ
型フリップフロップ１２の出力はコード変換器１４によ
りグレイコードから二進信号へ変換され、出力バッファ
１５を経てＶＲＡＭレディ信号に同期しながらＶＲＡＭ
６に転送され記憶される。その後、コンピュータ７によ
って二次元画像データとして処理される。
図に示すように検出器１は、プラスチックのシンチレー
タ８と、ライトパイプ９と、光電面１０と、光電子増倍
管２を具備する。電子はシンチレータ８に当り光を発
し、その光子はライトパイプ９を通過して光電面１０に
入射し、発生した光電子は光電子増倍管２により増幅さ
れ、さらに光電子増倍管の出力は増幅器３により増幅さ
れる。第６図の出力パルスの波高値（例えば電流）を横
軸にとり頻度（単位時間当りのパルス数）を縦軸にとっ
たグラフより明らかなように検出器の出力（時系列パル
ス）は光電子増倍管による温度で決まる熱雑音を伴い入
力である電子数に必ずしも比例していない。特に光電子
増倍管に入射する信号量が少ない場合には熱雑音が主要
な出力となる。熱雑音パルスの振幅は比較的小さいから
これを取り除くために本発明においては第１図に示すよ
うに増幅器３に後続して設けられた波高弁別器４によっ
て、光電子増倍器２で生じた熱雑音をカットしている。
波高弁別器４の出力は必要に応じて標準パルス（例えば
ＴＴＬパルス）に波形整形され（図示せず）、第３図に
示すようなグレイコードカウンタ１１とＤ型フリップフ
ロップ１２とサンプリングタイム設定器１３とコード変
換器１４と出力バッファ１５とを具備する画像入力装置
５に入力される。すなわち、波形整形された波高弁別器
４の出力は時系列パルスとしてグレイコードカウンタ１
１に入力される。また走査型電子顕微鏡の水平・垂直同
期信号に同期されたサンプリングタイムによりＤ型フリ
ップフロップ１２の開閉を制御し、グレイコードカウン
タ１１の出力を非同期信号から同期信号に変換する。Ｄ
型フリップフロップ１２の出力はコード変換器１４によ
りグレイコードから二進信号へ変換され、出力バッファ
１５を経てＶＲＡＭレディ信号に同期しながらＶＲＡＭ
６に転送され記憶される。その後、コンピュータ７によ
って二次元画像データとして処理される。
次に変換コードとしてグレイコードを使用する理由を説
明する。第４図は、出力が４ビット幅のグレイコードカ
ウンタにサンプリングタイムτｓ中に１０コのパルスが
入力されてカウントが行われるとき、一画素あたりのパ
ルス信号が区切って出力される状態を説明するタイムチ
ャートである。入力は周期パルスとし、パルスの立ち上
がりおよび立ち下がりの時間は無視し、グレイコードカ
ウンタの出力の立ち上がりおよび立ち下がり時間は入力
パルスよりも充分に短いと仮定する。グレイコードカウ
ンタに入力パルスが入力されるとグレイコードに従って
出力が変化するが、その出力の変化するビット数はいつ
も１である。グレイコードと二進信号を比較するための
十進法のパルスが例えば３から４に変わる時のそれぞれ
の表し方を見てみると、グレイコードでは、００１０か
ら０１１０と１つのビットのみが変化するが、二進信号
では００１１から０１００と変化する。このように、グ
レイコードではパルス数が１増えると１つのビットのみ
が変化するのに対し、二進信号では複数のビットが変化
する。第５図に示すように、サンプリングのタイミング
によっては中間状態をとり、００１１，０１１１，０１
００と読み誤りを起こす。これは二進信号を使用した場
合にしばしば起こった。これら読み誤りは、各ビットが
有限時間の立ち上がりおよび立ち下がり時間を有するた
めに起り、これは非同期１ビット時系列パルスを複数ビ
ット幅の並列信号に変換する時に生じる。前記問題を解
決するためには入力１ビットの変化に対して、出力が１
ビットのみの変化で済むような直列から並列への変換コ
ードが必要である。このような変換コードとしては、ｎ
ビット幅で２ｎつまりｎビットで区別できる最大数を数
えられるグレイコードが最適である。グレイコードを使
用することによって、一画素当りの電子または光子の数
を連続的に途切れることなく測定・記録が可能となる。
そして、このようにして確実に信号を処理するグレイコ
ードをコード変換器１４でその後の処理に都合のよい２
進コードに変化して、その後の表示処理を行う。
明する。第４図は、出力が４ビット幅のグレイコードカ
ウンタにサンプリングタイムτｓ中に１０コのパルスが
入力されてカウントが行われるとき、一画素あたりのパ
ルス信号が区切って出力される状態を説明するタイムチ
ャートである。入力は周期パルスとし、パルスの立ち上
がりおよび立ち下がりの時間は無視し、グレイコードカ
ウンタの出力の立ち上がりおよび立ち下がり時間は入力
パルスよりも充分に短いと仮定する。グレイコードカウ
ンタに入力パルスが入力されるとグレイコードに従って
出力が変化するが、その出力の変化するビット数はいつ
も１である。グレイコードと二進信号を比較するための
十進法のパルスが例えば３から４に変わる時のそれぞれ
の表し方を見てみると、グレイコードでは、００１０か
ら０１１０と１つのビットのみが変化するが、二進信号
では００１１から０１００と変化する。このように、グ
レイコードではパルス数が１増えると１つのビットのみ
が変化するのに対し、二進信号では複数のビットが変化
する。第５図に示すように、サンプリングのタイミング
によっては中間状態をとり、００１１，０１１１，０１
００と読み誤りを起こす。これは二進信号を使用した場
合にしばしば起こった。これら読み誤りは、各ビットが
有限時間の立ち上がりおよび立ち下がり時間を有するた
めに起り、これは非同期１ビット時系列パルスを複数ビ
ット幅の並列信号に変換する時に生じる。前記問題を解
決するためには入力１ビットの変化に対して、出力が１
ビットのみの変化で済むような直列から並列への変換コ
ードが必要である。このような変換コードとしては、ｎ
ビット幅で２ｎつまりｎビットで区別できる最大数を数
えられるグレイコードが最適である。グレイコードを使
用することによって、一画素当りの電子または光子の数
を連続的に途切れることなく測定・記録が可能となる。
そして、このようにして確実に信号を処理するグレイコ
ードをコード変換器１４でその後の処理に都合のよい２
進コードに変化して、その後の表示処理を行う。
「発明の効果」 本発明は、光電子増倍管によって生じる熱雑音をカット
する波高弁別器を具備し、またデジタル量である電子の
数をデジタル量として処理し最終的に表示の段階で初め
てアナログ量に変換するという上記方法により、信号対
雑音比の高い二次元画像を作成および処理する走査型電
子顕微鏡における信号処理装置を提供することができ
る。
する波高弁別器を具備し、またデジタル量である電子の
数をデジタル量として処理し最終的に表示の段階で初め
てアナログ量に変換するという上記方法により、信号対
雑音比の高い二次元画像を作成および処理する走査型電
子顕微鏡における信号処理装置を提供することができ
る。
第１図は、本発明の１実施例の信号の処理装置のブロッ
ク図である。 第２図は、第１図の実施例で使用される検出器の概略図
である。 第３図は、第１図の実施例で使用される画像入力装置の
ブロック図である。 第４図は、グレイコードカウンタの動作を説明するため
のタイムチャートである。 第５図は、読み誤りの起こる場合のタイミングチャート
を示す。 第６図は、検出器の電流値と単位時間当りのパルス数の
関係を示すグラフである。 第７（ａ）図および第７（ｂ）図は、従来の信号処理装
置のブロック図である。 １……検出器、２……光電子増倍管、３……増幅器、４
……波高弁別器、５……画像入力装置、６……ＶＲＡ
Ｍ、７……コンピュータ、８……シンチレータ、９……
ライトパイプ、１０……光電面、１１……グレイコード
カウンタ、１２……Ｄ型フリップフロップ、１３……サ
ンプリングタイム設定器、１４……コード変換器、１５
……出力バッファ、１６……ローパスフィルタ、１７…
…ＣＲＴ、１８……Ａ／Ｄ変換器。
ク図である。 第２図は、第１図の実施例で使用される検出器の概略図
である。 第３図は、第１図の実施例で使用される画像入力装置の
ブロック図である。 第４図は、グレイコードカウンタの動作を説明するため
のタイムチャートである。 第５図は、読み誤りの起こる場合のタイミングチャート
を示す。 第６図は、検出器の電流値と単位時間当りのパルス数の
関係を示すグラフである。 第７（ａ）図および第７（ｂ）図は、従来の信号処理装
置のブロック図である。 １……検出器、２……光電子増倍管、３……増幅器、４
……波高弁別器、５……画像入力装置、６……ＶＲＡ
Ｍ、７……コンピュータ、８……シンチレータ、９……
ライトパイプ、１０……光電面、１１……グレイコード
カウンタ、１２……Ｄ型フリップフロップ、１３……サ
ンプリングタイム設定器、１４……コード変換器、１５
……出力バッファ、１６……ローパスフィルタ、１７…
…ＣＲＴ、１８……Ａ／Ｄ変換器。
Claims (1)
- 【請求項１】光電子増倍管の出力信号の一定レベル以上
の波高のものだけを抽出する波高弁別器と、この波高弁
別器の出力を処理する画像入力装置とを具備し、 上記画像入力装置は、上記波高弁別器の出力を入力して
グレイコードを発生するグレイコードカウンタと、発生
されたグレイコードを所定のコードに変換するコード変
換器とを有することを特徴とする走査型電子顕微鏡にお
ける信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1153873A JPH0644471B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 走査型電子顕微鏡における信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1153873A JPH0644471B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 走査型電子顕微鏡における信号処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0320947A JPH0320947A (ja) | 1991-01-29 |
| JPH0644471B2 true JPH0644471B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=15571977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1153873A Expired - Lifetime JPH0644471B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 走査型電子顕微鏡における信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644471B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19915767A1 (de) * | 1998-08-24 | 2000-03-09 | Peter Hoffrogge | Verfahren zum Betrieb eines Rastermikroskops und Rastermikroskop zur Durchführung des Verfahrens |
| JP6289339B2 (ja) | 2014-10-28 | 2018-03-07 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置及び情報処理装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5871726A (ja) * | 1981-10-26 | 1983-04-28 | Nec Corp | アナログ−デジタル変換器 |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP1153873A patent/JPH0644471B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本学術振興会「荷電粒子ビームの工業への応用第１３２委員会第９３回研究会資料」ｐ８４−８９（昭６０−１１−８） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0320947A (ja) | 1991-01-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| R371 | Transfer withdrawn |
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