JPS5965783A - 粒子線に原因する画像計測装置 - 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】 本発明は、画像構成の基礎となる電子やイオン等の荷電
粒子、中性子などの入力が二次元分解単位内で、時間分
解可能な程度以下の粒子線に原因する画像を１測するた
めの粒子線に原因する画像計測装置に関する。

入射する粒子の分布により形成される粒子線像を検出す
る装置として、写真フィルムを用いる装置や粒子線によ
り励起される螢光面の発光を、撮像管等で撮像する装置
が知られている。

十分な粒子線量があれば前記各装置により、粒子線像を
検出することができるが、十分な粒子線量が得られない
ときには、ｎ１測により得られた画像の信号体雑音比が
小さく良好な測定結果が得られない。

後者の粒子線により励起される螢光面の発光を撮像する
装置で、十分な粒子線量を得るために長い時間粒子線を
受は入れるようにすると、撮像管のクーケソトに熱重子
が蓄積されるとか、画像を形成する電荷が漏洩してコン
トラストを損なうなどの問題が生じる。またこの種の撮
像管のダイナミックレンジは本来大きいものではない。

ダイナミックレンジが比較的大きいものでも、１０３を
越えるものはない。

本件発明者等は、前述した装置でば撮像できない画像、
単位時間当りの粒子線の入射量がより少ない画像、を満
足できるコントラストを保って１測するために、粒子の
入射により電子を放出する電子放出面から発生ずる単一
電子単位で、その電子の発生位置を特定し、各発生位置
からの電子の発生頻度を６１数することにより微弱な二
次元像をδ１測することができることに着目した。前記
着想を後述するマイクロチャンネルプレーｌ−および半
導体装置検出装置を用いて実現しようとするときに、解
決されなければならない基本的な問題が二つあった。

その第１の問題はマイクロチャンネルプレートにより増
倍され、半導体装置検出器により位置が特定された単一
粒子に原因する信号と、マイクロチャンネルプレート、
半導体装置検出器等自身に原囚する熱ＳＭＣ音等とを区
別することである。

その第２の問題は、前記電子放出面の全面から発生ずる
単一電子の発生間隔の平均値が十分に時間分解可能であ
っ°ζも、一部時間分解不能になることが起り得ること
である。

半導体装置検出装置は、２個以上の単一電子に原因する
入力が分１’ｌｌｌ不能な一定時間内にあるときは、そ
れぞれの入射位置のいずれでもない平均的な位−置の情
報を出力する。したがって単一電子の発生間隔が半導体
装置検出装置で時間分解不能なときは、半導体装置検出
装置は入力信号が電子に原因するものであるが結果とし
て画像には無関係な雑音を出力することになる。第２の
問題を信号固有の雑音の問題と菖うことにする。

この信号固有の雑音の問題は、前記第１の装置固有の雑
音の問題よりは基本的ではなく、時間分解不能になる確
率が極めて低い、ある場合においては容認できる問題で
ある。

本件発明者等は、前記装置固有の雑音の問題を次のよう
にして解決した。

マイクロチャンネ・ルプレートが、単一電子を前記装置
固有の雑音のレベルより大きく十分に区別できるように
増幅するように、マイクロチャンネルプレートの増倍率
を選定し、その増倍率の変動が極めて小さくなるように
した。そして単−電子に原因する信号と前記装置固有の
雑音の間にあるしきい値を有するパルス波高選別器で分
離する。

前記信号固有の雑音の問題も次のようにして解決される
。２個以上の電子に原因するマイクロチャンネルプレー
トの出力が半導体装置検出装置に同時または時間分解不
能な間隔で入射したときは、半導体装置検出装置の出力
は、単一電子の場合のそれよりも大きくなる。したがっ
て、単一電子に原因する信号と信号固有の雑音の間にあ
るしきい値を有するパルス波高選別器で分離できる。

本発明の主たる目的は、測定しようとする像源からの粒
子線に衝突された電子放出面から発生させられた電子ご
との入力、すなわち単一電子の入力が二次元分解単位内
で時間分解可能な程度に微弱である二次元像を良好なコ
ントラストを保って計測するｑとができる粒子線に原因
する画像計測装置を提供することにある。

本発明の他の目的は前記装置固有の雑音の問題と信号固
有の雑音の問題を解決した粒子線に原因する画像計測装
置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は前記粒子線に原因する画像轟
１測の結果のデータまたは、前記計測の過程の君１測画
像をリアルタイムで出力することができる出力装置を備
える粒子線に原因する画像計測装置を提供することにあ
る。

前記上たる目的を達成するために、本発明による粒子線
に原因する画像計測装置は、粒子線に原因して放出させ
られる電子の発生頻度が時間分解可能な程度である粒子
線に原因する画像計測装置であって、前記電子放出面と
、前記電子を放出する面からの電子を単−電子毎に略一
定の電子数に増倍するマイクロチャンネルプレートと、
前記マイクロチャンネルプレートの出射面に対向して設
けた二次元半導体装置検出器と、前記二次元半導体装置
検出器の位置信号出力電極からの出力信号を演算して電
子が前記二次元半導体装置検出器へ入射した位置信号を
出力する入射位置演算回路と、前記二次元半導体装置検
出器の位置信号出力電極からの出力信号を加算□し゛ζ
前記二次元半導体装置検出器への電子の入射量を出力す
る入射量演算回路と、前記入射量演算回路の出力からそ
の出力が単一電子レベルに対応するか否かを判別して判
別出力を発生ずるパルス波高選別器と、前記ノぐパルス
波高選別器により単一電子レベルに対応すると判別され
たとき、前記入射位置演算回路の出力信号によって指定
されたアドレスのカウンタに単位信号を加算する２次元
カウンタとから構成されている。

前記構成によれば、超微弱な粒子線の像を高いダイナミ
ックレンジで検出できる。

以下図面等を参照し゛Ｃ本発明をさらに詳しく説明する
。

第１図は本発明による粒子線に原因する画像計測装置の
実施例を示ずブロック図である。

この実施例は透過形の電子顕微鏡に応用したものであっ
て、この実施例における粒子線は電子銃１０１から放出
され集束レンズ１０２で試料ｌに導かれる電子である。

試料１が電子を放出する面に相当する。この発明におい
て電子を放出する面、　とは、この例のように均一に入
射した電子の分布がある物体を透過するときに変えられ
る場合にその物体を含む広い意味で用いる。

試料１を透過した電子の像は電子顕ｌｉ＆鏡の電子レン
ズ１０３，１０４により、マイクロチャンネルプレート
３３０入射面に形成される。マイクロチャンネルプレー
ト３３と半導体装置検出器３４は共に電子ＨＲｔｈ鏡の
真空系内に組み込まれている。

マイクロチャンネルプレート３３の入射面に形成された
像はマイクロチャンネルプレート３３のマイクロチャン
ネルで増倍される。

第２図にマイクロチャンネルプレート３３と半導体装置
検出器３４を取り出して示しである。

マイクｒ−１チャンネルプレート３３の入射面と出射面
の間に電源Ｅ３が、マイクロチャンネルプレー１・３３
の出射面と半導体装置検出器３４の間に電ＦＡＥ４が接
続されている。

マイクロチャンネルプレート３３は、入射面から出射面
につながる多数の貫通孔（チャンネル長を有し、前記貫
通孔の内壁には２次電子放出面が形成されている。この
実施例では、２次電子放出面は酸化鉛（ＰｂＯ）である
。マイクロチャンネルプレート３３の入射面に入射した
電子はその入射した位置の情報を保ったまま、増倍され
てマイクロチャンネルプレー］・３３の出射面より放出
される。マイクロチャンネルプレ−１・３３のチャンネ
ルは一つの入射電子を増倍する増倍率をなるべく一定値
に近づけるために、チャンネルを流面さ・Ｕ、チャンネ
ルの口ｉ￥に対して１０　（ｌ　ｆｔ）以上のチャンネ
ル長を与えである。

そしてチャンネルの内面に形成されるダイノード壁の抵
抗を高くしである。

この構成により単一電子の増倍率は略一定値となり、総
ての単一電子に原因するマイクロチャンネルプレート３
３からの電子と、熱に起因してチャンネルの内面から発
生する雑音と区別可能となる。

半導体装置検出器３４はその入射面に電子が入射したと
きにその入射位置に対応する電流信号を出力する二次元
位置検出器である。

半導体装置検出器３４のｔＲ造と動作は入射位置演算回
ｒ／８４（第１図）の構造と動作の説明と併−仕て１多
述する。

入射位置演算回路４は、半導体装置検出器３４の中心点
を原点とする直交座標で表した位置信号（以下Ｘ、Ｙで
表す）および半導体装置検出器３４へ入射した電子の量
に関する信号（以下Ｚで表す）を演算して出力する演算
回路である。

パルス波高選別器５は入射位置演算回路４の単一電子に
原因するＺ出力信号の中心と、マイクロチャンネルプレ
ート等の熱雑音による出力の間に設定された第１のしき
い値と、前述した信号固有の雑音による出力との間に設
定された第２のしきい値を持フウインドコンパレータで
ある。

もっとも、ある場合は前記第２のしきい値を省略し“ζ
第１のしきい値より大きい信号を総て取り出すようにす
るごともできる。

第１アドレス信号発生器６はアナログデジタル変換器か
ら構成される装置演算回路４のＸ、Ｙ信号から、２次元
的に配列したカウンタ１１の各カウンタアＩＳレスを指
定する信号を出力する。

ｎ数種７ばクロックパルス発生器１０の出力パルスを４
数し、同期信号発生器１７の垂直および水平同期信号に
よってリセットされる。垂直同期信号によってリセット
された６１数値はＹ座標を、水平同期信号によってリセ
ットされた５１数値はＸ座標を表す。

第２７ドレス信号発生器８は、１１数器７の出力信号を
、２次元カウンタ１１の゛アドレスを指定する信号に、
変換する。第１選択ゲート回路２０は、第１アドレス信
号発生器６の出力信号（書込みアト−レス信号）と外部
からのアト−レス信号（読）出しアドレス信号）のいず
れかを第２選択り゛−１−回路９に通ず。

第１選択ゲート−回路９は、第１選択ゲート−回路２０
の出力信号と第２アドレス信号発生器８の出力信号のい
ずれかを１／８カウンタｌＢの出力信号で選択して２次
元カウンタ１１に通す。

２次元カウンタ１１の２次元メモリ１１１は、多数のカ
ウンタを２次元の画素に対応させて形成したものである
。

２次元カウンタ１１の詳細な構成を第６図を参照して説
明する。２次元カウンタ１１には、２次元メモリ１１１
と２次元メモリ１■Ｉのデータ出力端に接続したバッフ
ァメモリ１１２、このバッファメモリ１１２の出力を外
部からの指令によって、インクリメンタ１１５あるいは
、外部へ選択的に信号を送出する第３選択ゲート回路１
１４、入力信号に１を加えて送出するインクリメンタ１
１５、このインクリメンタ１１５と、２次元メモリ１１
１のデータ入口端に接続された入力バッファメモリ１１
６．２次元メモリ１１１を読み出しまたは書込みのいず
れかが可能な状態にするり一１′・ライＩ・制御回路１
２１が含まれている。

この２次元カウンタ１１は、パルス波高選別器５の出力
信号がリード・ライト制御回路１２１の第１入力端子１
２２へ入力したとき、第１アドレス信号発生器の出力信
号によって指定されたア１゛レスのカウンタの内容に１
　（単位信号）を加える。

この動作を計数と言うことにする。また、第２アドレス
信号発生器８によって指定されたアドレスのカウンタの
内容を読み出し、後述するテレビモニタによる読み出し
に利用する。２次元カウンタＩＩの内容は読の出しによ
って６１数値がリセットされない。

引数と読み出しの詳しい動作は後述゛する。

１２．１２’はバッファメモリ、１３は位取制御器であ
る。バッファメモリ１２の出力信号（これは複数ビット
からなるパラレル信号である）の桁を何桁シフＩ・する
かは、最高位検出器１４の出力による。最高位検出器１
４はバッファメモリ１２のバイナリ信号形式を上る出力
信号のうち“１”である最高位を検出する。そして、バ
ッファメモリ１２の出力信号のうち“１″である最高位
が、既に検出した位より高くなければ、最高位検出器１
４の出力は保持される。位取制御器１３は最高位検出器
１４の出力信号によって示される位が位取制御器１３の
出力の最上位となるよう桁シフトし°ζデータを出力す
る。１５はディジタルアナログ変換器である。Ｉ９は同
期混合器でありディジタルアナログ変換器１５の出力を
標準テレビジョン映像信号に合成する。１６はテレビジ
ョンモニタである。映像信号をブラウン管に表示する。

この動作をテレビジョン読出しと呼ぶことにする。

このように最高位から一定の位だＬＪをテレビモニタに
表示するのは、テレビモニタの少ないグイナミソクレン
ジによる画像の見にくさを除去するためである。

第３図に半導体装置検出器３４と前記半導体装置検出器
３４の出力信号を演算する位置演算回路４のブ１」ツク
構成図を示す。半導体装置検出器３４はシリコン半導体
の面に平行なｐ−ｎ接合面と、矩形の四辺に相当する部
分に電気的に分離した４つの電極３５．３６，３７．３
８が形成され°ζいる。ここで電極３５と３６が対向し
、電極３７と３８とが対向しているものたする。４つの
電極３５．３Ｇ、３７．３８に囲まれる面上と任意の点
３９と前記各電極の間の電気抵抗はその間の距離に比例
する。従って、前記点３９に電子が入射すると、各電極
から点３９との距離に反比例する電流が送出される。な
おこのとき、入射した電子のエネルギに対応してシリコ
ン半導体内で電子増倍が生じる。４１，４２，４３．４
４はパルス増幅器である。４５，４６，４７．４８は積
分器である。タイミング信号発生器５６はパルス増幅器
４３および４４の出力を加算してこれをトリガ信号とし
、タイミング信号を発生ずる。このタイミング信号によ
って積分器４５，４６，４７．４８の積分を開始するタ
イミングおよびその積’ｙ）時間を限定する。この積分
時間は例えば６マイクロ秒である。この時間は、半導体
装置検出器３４の出力信号の時定数の大きさに対応して
決められる。またこの時間は、後述する２次元カウンタ
の動作のザイクルより十分長い。

なお第３図に示す回路でタイミング発生に遅延時間があ
るときには積分開始時刻が入力信号に対して遅れること
になり、積分精度が劣化する虞れがある。そのようなと
きは、前記パルス増幅器４１゜４２，４３．４４と、そ
れぞれに対応する積分器４５．４６，４７．４８の間に
遅延回路を挿入する必要がある。

第３図において、電極３５から送出される電流をパルス
増幅器４１で増幅し、積分器４５で積分して得られた信
号電流を１３５．電極３６から送出される電流ををパル
ス増幅器４２で増幅し、積分器４６で積分して得られた
信号電流を■３６．電極３７から送出される電流をパル
ス増幅器４３で増幅し、積分器４７で積分して得られた
信号電流をＩ３７、電極３８から送出される電流パルス
増幅器４４で増幅し、積分器４８で積分して冑られた信
号電流を１３８とする。

加Ｗ器５０は前記積分器４５．４６の出力１３５と１３
（ｉを加算して（１３５＋　１３６）を出力する。

加算器５２は前記積分器４７．４８の出力Ｉ３７と１３
’８を加算して（１３７＋　１３８）を出力する。

加算器５５は前記加榊器５０．５２の出力を加算して（
＋　３５＋　１３６＋　１３７＋　１３８）を出力する
。

同様にして減算器４９ば口３５−１３６）　、減算器５
１は（１３７−１３８）を出力する。

５３と５４は割算器であって、割算器５３の出力信号Ｘ
は次式で与えられる。

Ｘ　＝　（１３５−１３６）　／　（１３５＋　１３６
＞　　・・　（１）割算器５４の出力信号Ｙは次の式で
与えられる。

Ｙ＝　（１３７−１３８）　／　（１３７＋　１３８）
　　・・　（２）加算器５５の出力信号Ｚは前述のとお
り次式で与えられる。

Ｚ−（１３５＋　１３６＋　１３７＋　１３８）　　・
・・・　（３）４つの電極３５，３６，３７．３８に囲
まれた正方形の中心を原点とし、原点から各電極の距離
を１とし、電極３６から３５への方向をＸ方向電極３８
から３７への方向をＹ方向と定義することにより　（１
）、（２）、（３）式はそれぞれ次の意味を持つことに
なる。

（１）弐　電子の入射点３９のＸ座標（Ｘ）（２）弐　
電子の入射点３９のＹ座標（Ｙ）（３）式　電子の入射
量（Ｚ） 次に前記実施例装置の動作を細部の構成とともに説明す
る。

操作の開始にあたって、第１選択ゲート回路２０は第１
アドレス信号発生器６と第２選択ゲート回路９の間を接
続し、第３選択ゲート回路１１４は出カバソファ１１２
とインクリメンタ１１５０間を接続する。

電子放出面である試料１を透過した電子の像は電子顕！
ｌ［鏡の電子レンズ１０３，１０４，１０５により、マ
イクロチャンネルプレート３３の入射面に形成される。

入射電子はマイクロチャンネルプレート３３によって増
倍されて出射面に達する。出射面から放出された増倍電
子は、半導体装置検出器３４に入射する。ごの間も光電
面３１上の光の入射点の位置が保たれている。

ここで第４図を参照して、Ｚ信号と波高選別器５のしき
い値の関係を説明する。

第４図は、Ｚ信号パルス高を横軸にとり、各出力値の頻
度を縦軸にして示したヒストグラムである。

Ｚ信号パルスは電子放出面で単一電子が発生するごとに
現れ、すべての単一電子について同一のパルス高の出力
のみが現れるはずであるが、現実には第４図りに示すよ
うに２つのピークｐ＋　　ｑを持つ分布となって現れる
。この曲線りは、熱雑音に原因する出力回数分布Ｂ、単
単重電子原因する出力分布Ａ３分離不能な程度に電子の
発生が連続したときの出力分布Ｃの和として与えられた
ものと推定できる。

そこで、本発明では波高選別器５のしきい値を図のＬお
よびＩＩの２点に設定し、その間のＺ出力のみを測定す
るようにしである。

入射位置演算回路４からのＸ位置信号とＹ位置信号は、
第１アドレス信号発生器６によって２次元カウンタ１１
のアドレス信号に変換され、選択ゲート回ＦＩｊ＆　９
を介して２次元カウンタ１．Ｌのアドレスを指定する。

入射位置演算回路４の出力の最大繰返し周期は２次元カ
ウンタ１１の動作のサイクルより長いので２次元カウン
タ１１は入射位置演算回路４の出力が発生したとき、入
力すればよい。

２次元カウンタ１１は５１２Ｘ５１２＝２６２１４４個
のカウンタ、言い換れば２次元メモリ１１１は２６２１
１４４個の記憶場所を有するものとする。入射位置演算
回路４のＺ信号は波高選別器５に入力する。波高選別器
５は、Ｚ信号が任意に設定した下限および一１ユ限の間
にあるとき、トリガ信号パルスを送出し、２次元カウン
タ１１は上記パルスを受けたとき指定されたア［レスの
カウンタの内容に１を加える。このようにして２次元カ
ウンタ１１には、熱雑音および２電子に対応するパルス
を除外して、１電子に対応する信号のみを加えることが
できる。

クロックパルスの周波数はｌクロックパルスが２次元カ
ウンタ１１の各ア１ルスに対応するよ・うに、さらにテ
レビジョン走査の帰線期間を考慮して選ばれている。前
述のようにＸ方向のアドレスはクロックパルスの周波数
をｄ１数器７が水平同期信号によってリセソＩした後に
８１数した値によって特定できる。

Ｙ方向のアｌ”レスはクロックパルスを８１数しなく一
ζも、垂直同期信号によってリセットした後、水平同期
信号の数を針数すれば足りる。入射位置演算回路４の出
力は画面の中心を原点とするものであったのに対し、鍔
１数器７から出力される引数値は画面の左上端を原点と
する上に読め取りの順序は飛越走査方式に適合さ・Ｕる
ために適当な補正を加えなければならない。第２アｌレ
ス信号発生器８はδ］数数子７ら出力される引数値を補
正して２次元カウンタ１１のアドレス信号に変換する。

前記補正は例えばＸ方向の計数値について５１２／２＝
２５６だけ減することであり、Ｙ方向についζは１水平
走査の霞１数を２倍すると共に第１フールトでは２４５
を減し第２フールトでは２４４を減じる。

第２選択ケート回路９はクロックパルス発生器ＩＯの出
力を１／８カウンタ１８で分周したパルスで制御される
。第５図に１／８カウンタ１８から送出される波形を示
す。これは２次元メモリ１１１の基本タイミング（基本
サイクル）を制御するもので、第５図に示すように前半
と後半に分りらでいる。１周期の前半の２分の１が“ｌ
”　（高い状態）で後半の２分の１が“０”　（低い状
態）である。このパルスによって第２選択ゲート回路９
は、ｌす・イクルの前半で第１アドレス信号発生器の出
力したアト”レス信号または外部アドレス信号を通して
δ１数または内容の外部への読み出しに利用し、後半で
第２アドレス信号発生器の出力したアドレス信号を通し
て２次元カウンタの内容をテレビ方式で読み出ずのに利
用する。

１／８カウンタ１８から第２選択回路９へ出力したパル
スは、２次元カウンタ１１にも出力され、波高選別器５
が、リード・ライト制御器１２１の第１入力端１２２へ
１リガ信号パルスを送出したときのみ第５図１゛２に示
す基本サイクルの前半で指定された２次元メモリ１１１
のアドレス記憶内容を読み出し、インクリメンタ１１５
で１を加え、第５図１゛２に示す次の基本サイクルの前
半で、２次元メモリ１１１の同じアドレスへ書き込む。

この動作によっ一ζ前述の計数が行なわれる。第５図１
゛２．１゛４に示ず各基本サイクルの後半では指定され
たアドレスから連続した８（ｌｉｆｔのアドレスの記憶
内容を非破壊で読み取る。この動作によって読み出され
た記憶内容は前述のテレビジョン読め出しに使用される
。

８個のカウンタの信号を一度に読み出す理由は次のとお
りである。もし、■サイクルに１のカウンタの信号を読
み出すとすれば水平および垂直の帰線期間を考慮して９
．７Ｍ１ｌｚの読み出し周期となる。

さらに１ザイクルの後半２分の１の期間で読め出されな
ければならないから、１回の読め出しに与えられる時間
は５２ナノ秒である。これは現在利用できる装置では不
可能か、あるいは限界に近い時１１１である。８１１１
ｉ１のカウンタを一度に読め出せば１回の読み出しに与
えられる時間は４１６ナノ秒となり、十分余裕がある。

この読み取り動作はテレビジョン同期信号発生器１７の
送出する水平および垂直同期信号に従っている。このよ
うな動作は並列−直列変換といわれる。また前述したよ
うに２次元カウンタ１１は５１２Ｘ５１２のカウンタを
持つ、従って５１２０カウンタを一水平走査線に対応さ
・Ｕれば８個を一度に読み取っても６４回の読み出しで
一水平走査線を処理できる。他力テレビジョンの走査線
は５２５本であるが、その６．５％は垂直帰線期間に対
応するので４８８木のみ表示する。

２次元カウンタ１１から読み出された８個のカウンタの
出力信号は一旦第１バッファメモリ１２Ｂに蓄えられ、
１つのカウンタごとの出力信号を順次読み出す。第１バ
ツフアメモリ１２Ｂからの読み出しは次の１サイクルす
なわち８１６ナノ秒が割り当てられる。第１バツフアメ
モリ１２Ｂから読め出しが行なわれているサイクルの後
半では２次元カウンタ１１から第２バツフアメモリ１２
９に読み出しが行なわれる。従っ°ζ２次元カウカウン
タの出力端と第１ハソフアメモリ１２８および第２ハソ
フアメモリ１２９の入力端の間に１サイクルごとに切り
換えられる選択ゲートが必要であるが自明のことなので
、第１図および本明細官での説明は省略する。第１パン
フアメモリ１２Ｂまたは第２ハ、ファメモリ１２９から
出力された信号は位取制御器１３へ入力すると共に最高
位検出器１４へも入力する。最高位検出器１４はバッフ
ァの出力信号のうち“１”である最高位が何桁目である
かを検出する。

最高位検出器１４は全ての入力について最高位を検知す
るがそれまでの入力より大きな信号が入力しない限り、
出力信号は保持される。

位取制御器１３は最高位検出器１４の出力に応して入力
信号をシフトする。すなわち最高位検出器１４の出力を
示す入力信号の桁が出力信号において雷に同一の桁にな
るようにシフトする。

位取制御器１３の出力はデジタル・アナログ変換器１５
によってアナログ信号に変換された後に同期混合器によ
ってテレビジョン同期信号発生器１７の送出した水平お
よび垂直同期信号を混合して、テレビジョンモニタ１６
に映像１８号とし゛ζ入力する。

ここで、観測者は、テレビジョンモニタ１６に表示され
た像が良好なものとなったことを認めたとき、マニアル
操作による外部アＦレス選択信号によって第１選択ゲー
ト回路２０を作動させる。第１選択ケート回路２０は、
外部アドレス発生器（図示していない）と第２選択ゲー
ト回路９の間のゲートを開く。同時に２次元カウンタ１
１では外部アドレス選択信号が第３選択ゲート回路１１
４およびり−ト”・ライト制御回路１２１の第２入力端
子１２３へ入力する。このとき第５図′ｒ、＋’ｒ２で
示す基本サイクルの前半ば當に読み出しモーＰ’となる
。このとき出力バッファ１１２と外部表示装置（図示し
ていない）の間のゲートが開き、出カバソファ１１２と
インクリメンク１゛１５の間のゲートが閉じる。またメ
モリ１１１は前記基本サイクルの前半部で読み出しモー
ドとなる。

同時に第１選択ゲート回路２０へ前記外部アドレス発生
器から任意のアドレス信号を送る。

このコンラな操作によって２次元カウンタ１１から、第
３選択ゲート回路１１４を通じて、２次元カウンタ１１
の２次元メモリ１１１に記憶された画像信号をデジタル
信号のまま外部表示装置および外部記憶装置にＶｔノ出
すことができる。

このとき２次元メモリ１１１の内容は読み出しによっζ
変わることはない。

外部表示装置の例はプリンタであり、外部記憶装置の例
はマグネデックテープである。

この読み出しのアドレスは前述のテレビジョン表示のた
めの読み出しと同じ順序で良い。あるいは画像の特定な
部分のみでもよい。

読み出しの速度は例えば、９．７Ｍ１ｌｚのクロックパ
ルスの２周期を使用する。各読み出しごとに１つのカウ
ンタのみが読み出される。これらは前述した本実施例の
構成と動作から十分理解できる。

本発明は、以上のように構成され、動作するものである
から、以下のような効果がある。

単一の電子を一定値に近い電子数に増倍するマイクロチ
ャンネルプレートを使用し、２次元半導体装置検出器と
検出パルスの波高に下限を設＆Ｊることによって、電子
の発生位置を検出し、熱雑音による雑音成分を除去して
２次元画像を計測することができる。

さらに２次元カウンタによっζこれをデジタル的に計数
するので、大きなダイナミックレンジで観測できる。こ
の実施例では２次元カウンタの各アドレスを１６ビツト
にすることによ・す、６Ｘ１０４のダイナミックレンジ
を得てぃ机９ さらにＺ信号パルスの検出におい°ζ、波高に上限を設
けることによって誤った位置を示すことはなくなる。同
時に入射した２電子による出力（信号固有の雑音）を除
去し、一層正確な像の検出を可能にする。

２次元カウンタの出力をテレビジョン表示することによ
って形成されつつある像をリアルタイムで観察し、最適
な時期における画像情報の読み出しのタイミングを知る
ことができる。

前記実施例におりる粒子線は電子であるが、前記実施例
で示したマイクロチャンネルプレート３３は粒子線がプ
［目・ンや中性子のようなものであっても２次電子を放
出するから、これらのような粒子線による像であっても
よい。またマイクロチャンネルプレート３３と、半導体
装置検出器３４を第７図に示すように真空気密容器３に
設け、上記真空気密容器３の内壁に粒子によっ゛ζ電子
をｈｋＩＪｌする面３１を設けたものであってもよい。

３２は集束電極、Ｅｌ、Ｅ２．Ｅ３．Ｅ４はバイアス電
源である。

本発明は、質量分析装置におＬ）るイオンによる質量ス
ペクトル像の計測、その他適当なエネルギーを持つ素粒
子により像の４測にも利用できる。

酸化鉛はほとんどの種類の粒子の入射に対して電子を放
出するので電子放出面として利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による粒子線に原因する画像計測装置の
実施例を示すブロック図、第２図はマイクロチャンネル
プレートと半導体装置検出器を取り出して示した概略図
、第３図は半導体装置検出器と位置演算回路を詳細に示
したブロック図、第４図は入射位置演算回路のＺ出力の
分布を示すヒストグラム、第５図はクロックパルス発生
器からｌ／８カウンタへ送出されるパルスを示す波形図
、第６図は、２次元カウンタの詳細な構成を示すブロッ
ク冒１を５夕１４４０１５ゝ１ ■・・・試料　　　　　２・・・試料の電子像３・・・
真空気密容器 ３１・・・電子放出面　　３２・・集束電極３３・・・
マイクロチャンネルプレ−１・３４・・・半導体装置検
出器 ４・・・入射位置演算回路 ４鳳　４２，４３．４４・・・パルス増倍器４５．４６
，４７．４８・・・積分器 ４９．５１・・・減算器 ５０．５２．．５５・・・加算器 ５３．５４・・・除算器 ５・・・パルス波高選別器 ５６・・・タイミング信号発生器 ６・・・第１アドレス信号発生器 ７・・・計数器 ８・・・第２アドレス信号発生器 ９・・・第１選択ゲート・回路 １０・・・クロックパルス発生器 １１・・・２次元カウンタ １１１・・・２次元メモリ １１２．１１６，１２８，１２９・・・へソファメモリ １１４・・・選択ゲート回路 １１５・・・インクリメンタ １３・・・位取制御装置 １４・・・最高位検出器 １５・・・デジタルアナログ変換器 １６・・・テレビジョンモニタ １７・・・同期信号発生器 １８・・・１／８カウンタ １９・・・同期混合器 ２０・・・第１選択ゲート回路 ２１・・・ゲート回路 特許出願人　　　浜松テレビ株式会社 代理人　弁理士　　井　ノ　ロ　　壽 壜′２１・１ ３］ □８ ５１’４＋ｑ メｒ５１て

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１粒子線に原因して放出させられる電子の発生頻度
   が時間分解可能な程度である粒子線に原因する画像言１
   測装置であって、前記電子放出面と、前記電子放出面か
   らの電子を単−電子毎に略一定の電子数に増倍するマイ
   クロチャンネルプレートと、前記マイクロチャンネルプ
   レートの出射面に対向して設けた二次元半導体装置検出
   器と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極
   からの出力信号を演算して電子が前記二次元半導体装置
   検出器へ入射した位置信号を出力する入射位置演算回路
   と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極か
   らの出力信号を加算して前記二次元半導体装置検出器へ
   の電子の入射量を出力する入射量演算回路と、前記入射
   量演算回路の出力からその出力が単一電子レベルに対応
   するか否かを判別して判別出力を発生ずるパルス波高選
   別器と、前記パルス波高選別器により単一電子レベルに
   対応すると判別されたとき、前記入射位置演算回路の出
   力信号によって指定されたアドレスのカウンタに単位信
   号を加算する２次元カウンタとから構成した粒子線に原
   因する画像計測装置。 （２）前記波高選別器は低レベルの熱雑音出力を単一電
   子に原因する出力から分離するための第１のしきい値を
   持つ特許請求の範囲第１項記載の粒子線に原因する画像
   計測装置。 （３）前記波高選別器は２以上の電子の同時的発生に原
   因する信号固有の雑音を単一電子に原因する出力から分
   離するための第２のしきい値をさらに備える特許請求の
   範囲第２項記載の粒子線に原因する画像計測装置。 （４）前記粒子は電子顕微鏡の電子銃から放出される電
   子であり、前記電子放出面は電子顕微鏡内に配置された
   試料である特許請求の範囲第１項記載の粒子線に原因す
   る画像ｉｔ測波装置 （５）　　粒子線に原因して放出させられる電子の発生
   頻度が時間分解可能な程度である粒子線に原因する画像
   計測装置であって、前記電子放出面と、前配電子放出面
   からの電子を単−電子毎に略一定の電子数に増倍するマ
   イクロチャンネルプレートと、前記マイクロチャンネル
   プレートの出射面に対向して設けた二次元半導体装置検
   出器と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電
   極からの出力信号を演算して電子が前記二次元半導体装
   置検出器へ入射した位置信号を出力する入射位置演算回
   路と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極
   からの出力信号を加算して前記二次元半導体装置検出器
   への電子の入射量を出力する入射量演算回路と、前記入
   射量演算回路の出力からその出力が単一電子レベルに対
   応するか否かを判別して判別出力を発生ずるパルス波高
   選別器と、前記パルス波高選別器により単一電子レベル
   に対応すると判別されたとき、前記入射位置演算回路の
   ｒ出力信号によっ−ζ指定されたアドレスのカウンタに
   単位信号を加算する２次元カウンタと、前記２次元カウ
   ンタの内容を出力する出力装置とから構成した粒子線に
   原因する画像計測装置。 （６）前記波高選別器は低レベルの熱雑音出力を単一電
   子に原因する出力から分Ｐｌｔ１°るための第１のしき
   い値を持つ特許請求の範囲第５項記載の粒子線に原因す
   る画像計測装置。 （７）前記波高選別器は２以上の電子の同時的発生に原
   因Ｊ°る信号固有の雑音を単一電子に原因する出力から
   分１’ｌ！目゛るための第２のしきい値をさらに備える
   特許請求の範囲第６項記載の粒子線に原因する画像計測
   装置。 （８）前記出力装置はテレビジョンモニタ装置であっ゛
   ζδ１測中の前記２次元カウンタの内容をリアルタイム
   に表示するように構成した特許請求の範囲第５項記載の
   粒子線に原因する画像計測装置。 （９）前記出力装置は前記２次元カウンタの内容を数値
   データとして出力するプリンタ装置をさらに備える特許
   請求の範囲第８項記載の粒子線に原因する画像計測装置
   。 α０）前記出力装置は前記２次元カウンタの内容を外部
   に記憶するマグネデックテープ装置である特許請求の範
   囲第８項記載の粒子線に原因する画像計測装置。