JPS63164152A - 電子顕微鏡像記録再生方法 - 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） 本発明は電子顕微鏡像の記録再生方法に関するものであ
り、特に詳細には電子顕微鏡像を高感度で記録し、そし
て良質の電子顕微鏡像を再生できるようにした記録再生
方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より、試料を透過させた電子線を電界あるいは磁界
によって屈折させて、試料の拡大像を得る電子顕微鏡が
周知となっている。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点面に試料の回
折パターンが形成され、その回折波が再び干渉して試料
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、また上記後焦点面を投影すれば拡
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、上述の拡大像
（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（以上、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
を配して透過雷了Ｉ！像を露光さぜたり、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１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、
減篩処理、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）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ｔ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。

上記のような事情に鑑みて本出願人は、電子顕微鏡像を
高感度、高画質で記録再生可能で、しかも各種処理が容
易となるように、顕微鏡像を担持する電気信号が直接前
られる、新しい電子顕微鏡像記録再生方法を提案したく
特開昭６１−５１７３８号、特開昭６１−９３５３９号
等）。この電子顕微鏡像記録再生方法は基本的に、電子
線エネルギーを蓄積する蓄積性蛍光体シート等の２次元
センサに、試料を透過した電子線を真空状態で蓄積記録
し、次いで該２次元センサに光照射あるいは加熱を行な
って蓄積されたエネルギーを光として放出させ、この放
出光を光電的に検出して画像信号を得、この画像信号を
用いて試料の透過電子Ｐｉｌ像を再生するものである。

上記電子顕微鏡像記録再生方法においては、蓄積性蛍光
体シート等の２次元センサに電子顕微鏡像を蓄積記録す
るようにしたから、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
たこの方法においては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。

上記の２次元センサとは、電子線露出を受けたときその
エネルギーの少なくとも一部を一時的に蓄積し、後に外
部から刺激を与えると蓄積しているエネルギーの少なく
とも一部を光、電気、音等の検出可能な形態で放出する
能力を持つ材料からなるものである。この２次元センサ
として具体的には、例えば特開昭５５〜１２４２９号、
同５５−１１６３４０号、同５５−１６３４７２号、同
５６−１１３９５号、同５６−１０４６４５号公報等に
示される蓄積性蛍光体シートが特に好適に用いられつる
。すなわち、ある種の蛍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蛍光体中に
蓄積され、その後その蛍光体に可視光等の励起光を照射
すると、蓄積されたエネルギーに応じて蛍光体が蛍光（
輝尽発光）を示す。このような性質を示す蛍光体を蓄積
性蛍光体と言い、蓄積性蛍光体シートとは、上記蓄積性
蛍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蛍光体層とか
らなる。蓄積性蛍光体層は蓄積性蛍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、この蓄積性蛍光
体層が自己支持性である場合、それ自体で蓄積性蛍光体
シートとなりつる。なお、この蓄積性蛍光体シートを形
成するための輝尽性蛍光体の例は、前記特開昭６１−９
３５３９号に詳しく記載されている。

また、上述の２次元センサとして、例えば特公昭５５−
４７７１９号、同５５−４７７２０号公報等に記載され
ている熱蛍光体シートを用いることもできる。この熱蛍
光体シートは主として熱の作用によって蓄積している放
射線エネルギーを熱蛍光として放出する蛍光体く熱蛍光
体）からなるシート状の記録体である。

ところで、躍影条件の変動による影響をなくし、あるい
は観察適性の優れた電子顕微鏡像を再生するためには、
蓄積性蛍光体シート等の２次元センサに蓄積記録された
画像′ｌＩＩ報の記録状態、記録方法、あるいは試料の
性状等によって決定される記録パターン（以下、これら
を総称する場合には、「蓄積記録情報」という。）を可
視縁の出力に先立って把握し、この把握した蓄積記録情
報に基づ−いて読取ゲインを適当な値に調節し、記録パ
ターンのコントラストに応じて分解能が最適化されるよ
うに収録スケール７戸りターを決定し、また、階調処理
等の画ｌＩＩ処理を最適な画像処理条件の下に施すこと
が必要である。

このように可視像の出力に先立って２次元センサの蓄積
記録情報を把握する方法として、例えば特開昭６１−９
３５３８号に示されているような方法が使用可能である
。すなわち試料の観察のための可視像を得る読取り操作
（本読み）の際に照射すべき励起光のエネルギーよりも
低いエネルギーの励起光を用いて、上記本読みに先立っ
て予め２次元センサに蓄積記録されている蓄積記録情報
を把Ｍ−ｆるための読取り操作（先読み）を行なえば、
この蓄積記録情報を可視縁出力に先行して把握すること
ができる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが上記のような先読みを行なうには、本読み用読
取系に加えて先読み用読取系も必要となることがあるし
、これら両読取系を共用する場合でも、先読みを終了し
た２次元センサを−たん逆送りしてからもう一度本読み
にかけるように読取系のセンサ搬送手段を特殊に構成す
る必要があり、いずれにしても装置のコストアップを招
く。また上記のように先読み、本読みの２回の読取りを
行なえば、当然ながら電子顕微鏡像の記録再生に要する
時間が長くなる。

そこで本発明は、上記のような問題を招くことなく２次
元センサの蓄積記録情報を正しく把握して、観察適性に
優れた電子顕微鏡像を再生することができる電子顕微鏡
像記録再生方法を提供することを目的とするものである
。

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明の電子
顕微ｌＡ像記録再生方法は、前述したように２次元セン
サに試料を透過した電子線を真空状態で蓄積記録し、次
いで該２次元センサに光照射あるいは加熱を行なって蓄
積されたエネルギーを光として放出させ、この放出光を
光電的に検出して画像信号を得、この画像信号に基づい
て電子顕微鏡像を再生するようにした電子顕微鏡像記録
再生方法において、 ２次元センサに電子線を蓄積記録する際にこの２次元セ
ンサから発せられる蛍光の強度を測定し、この測定され
た蛍光強度に基づいて、前記放出光を検出する際の読取
条件および／または画像処理条件を決定することを特徴
とするものである。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は、本発明方法によって電子顕微鏡保の記録再生
を行なう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４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の拡大透過像８ａを形成
する。この拡大透過ｅ８ａ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）。

上記鏡体部１ａの下方には、電子顕微鏡他記録読取装置
１０が配置されている。この電子顕微鏡像記録読取装置
１０は、鏡体部１ａ内の前記結像面９に固定された蓄積
性蛍光体からなる２次元センサ（以下、蓄積性蛍光体シ
ート１１という）と、励起光源１２および光走査系１３
からなる励起手段と、前記鏡体部１ａの周壁に設けられ
た透光窓１４を介して蓄積性蛍光体シート１１に対向す
るように配されたフォトマルチプライヤ−（光電子増倍
管）１５と、消去光源１６とを有している。

上記蓄積性蛍光体シート１１は前述したような蓄積性蛍
光体が透明支持体上に層成されてなるものである。また
励起光源１２は一例としてＨｅ−Ｎｅレーザ、半導体レ
ーザ等からなり、光走査系１３は第１および第２の光偏
向器１３ａ、１３ｂと、固定ミラー１３ｃとからなる。

第１および第２の光偏向器１３ａ、１３ｂとしてはそれ
ぞれ、ガルバノメータミラー、ポリゴンミラー、ホログ
ラムスキャナ、へ〇Ｄ等の公知の光偏向器が使用されう
る。励起光源１２から射出された励起光ビーム１２ａは
第１の光偏向器１３ａにより偏向されるとともに、第２
の光偏向器１３ｂにより上記偏向の方向と直角な方向（
図の矢印六方向）に偏向され、例えば鉛ガラス等が嵌め
込まれた透光窓２）を透過して鏡体部１ａ内に入射し、
固定ミラー１３ｃにおいて反射して舶記蓄積性蛍光体シ
ート１１上に入射する。このようにして蓄積性蛍光体シ
ート１１は、励起光ビーム１２ａによりＸ−Ｙ両方向に
走査される。なお図示はしないが、励起光源１２から発
せられた励起光ビーム１２ａは、蓄積性蛍光体シート１
１が発する輝尽発光光（後に詳述する）の波長領域をカ
ットするフィルターを通過させ、ビームエキスパンダー
によりビーム径を調整した後、光偏向器１３ａ、１３ｂ
で偏向され、次いでｆθレンズを通過させて均一なビー
ム径として蓄積性蛍光体シート１１に入射されるのが好
ましい。

前記消去光源１６は蓄積性蛍光体シート１１の励起波長
領域に含まれる光を発生するものである。そして上記第
２の光偏向器１３ｂと固定ミラー１３ｃとの間において
励起光ビーム１２ａの光路中に入る位置と、該光路から
外れた位置とをとりうるミラー１７が配設されている。

消去光源１６が発する消去光１６ａはレンズ１８によっ
て集光され、上記ミラー１７が励起光ビーム１２ａの光
路中に入る位置に設定されていれば、該ミラー１７およ
び固定ミラー１３ｃにおいて反射して、Ｍ積性蛍光体シ
ート１１を全面的に照射する。また対物レンズ７と蓄積
性蛍光体シート１１との間において鏡体部１ａには、電
子線２をｇ断しうるシャッター１９が設けられ、蓄積性
蛍光体シート１１とフォトマルチプライヤ−１５との間
には光シヤツター２２が設けられている。そして前記透
光窓１４には、蓄積性蛍光体シート１１が発する輝尽発
光光のみを透過させ、励起光ビーム１２ａを取り除く光
学フィルターを備えたガラス２０１ｆｉＩＲ看されてい
る。また鏡体部１ａの内部は通常の電子顕微鏡における
のと同様に、蓄積性蛍光体シート１１が配置されている
部分も含めて、電子顕微鏡稼動中は真空ポンプ等の公知
の手段により真空状態に維持される。

上記フォトマルチプライヤ−１５の出力は増幅器２３、
Ａ／Ｄ変換器２４、信号処理回路２５に入力され、最終
的に例えばＣＲＴ等の画像再生装置２６に送られる。な
お上記増幅器２３、Ａ／Ｄ変換器２４、信号処理回路２
５の作動は、それぞれ制御回路３１によって後述のよう
に制御される。

以下、上記構成の電子顕微鏡像記録読取装置１０による
電子顕微鏡像の記録、読取りについて詳しく説明する。

試料台５に試料８を載置し、電子銃３、集束レンズ４、
対物レンズ６および投影レンズ７を駆動させ、そして前
述のシャッター１９を開くと（第１図図示の状態）、結
懺面９に固定された蓄積性蛍光体シート１１に、試料８
の拡大透過像８ｂを担持する電子Ｉ！２のエネルギーが
蓄積される。このとき、電子線２が照射されたＭ′Ｍ４
性蛍光体シート月は、蛍光（いわゆる瞬時発光光）を発
し、該蛍光は前記フォトマルチプライヤ−１５によって
検出される。この蛍光は、蓄積性蛍光体シート１１に蓄
積される電子線エネルギーのいわば平均値を示し、該シ
ート１１の蓄積記録情報に対応するものとなっている。

この蛍光を検出したフォトマルチプライヤ−１５の出力
Ｓｏは、前述の制卸回路３１に入力される。次いでシャ
ッター１９が閉じられ、続いて前述のように励起光源１
２から射出され、Ｘ−Ｙ両方向に偏向された励起光ビー
ム１２ａがシート１１上に入射せしめられる。このよう
に偏向された励起光ビーム１２ａにより蓄積性蛍光体シ
ート１１は２次元的に走査され、該シート１１は上記電
子線エネルギーおよびドーズ吊のレベルに応じた強度の
輝尽発光光を放出する。この輝尽発光光はシート１１の
裏側から、上記励起光ビーム１２ａを取り除く光学フィ
ルターを備えたガラス２０を介してフォトマルチプライ
ヤ−１５によって受光され、輝尽発光光量が光電的に読
み取られる。

上記輝尽発光光の光量を担持するフォ（・マルチプライ
ヤ−１５の出力は、贈幅器２３によって適正レベルの電
気信号（読取画像信号）Ｓに増幅される。

次いでこの読取画像信号ＳはＡ／Ｄ変換器２４において
、後述のようにして設定される収録スケールファクター
（ラチチュード）でディジタル画像信号Ｓｄに変換され
、信号処理回路２５において例えば階調処理、周波数強
調処理等の信号５１！Ｌ浬を受けて画像再生装置２６に
送られる。このように画像再生装置２６において読取画
像信号Ｓに基づいて画像を出力することにより、上記輝
尽発光光が担持する前記拡大透過像８ｂが再生される。

制卸回路３１は、電子線露光の際にフォトマルチプライ
ヤ−１５から発せられた出力（瞬時発光光検出信号）Ｓ
ｐを受け、該出力Ｓｏに基づいて読取ゲイン設定値ｄ１
、収録スケールファクター設定値ｄ２、および画像処理
条件設定値ｄ３を求める。

これらの設定値ｄ１、ｄ２、ｄ３は、例えばフォトマル
チプライヤ−１５の出力（前述の瞬時発光光の強度を示
すものであるから、結局シート１１の蓄積記録情報に対
応している）Ｓｐの値毎に最適な値を定めてメモリに記
憶しておき、制御回路３１に入力される上記出力Ｓｐに
応じてこのメモリから読み出す等により決定することが
できる。前述のように蓄積性蛍光体シート１１からの輝
尽発光光を検出する際、増幅器２３の読取ゲインは、上
記設定値ｄ１に設定され、Ａ／Ｄ変換器２４の収録スケ
ールファクターは上記設定値ｄ２に設定される。このよ
うに蓄積性蛍光体シート１１の蓄積記録情報に対応させ
て読取ゲイン、収録スケールファクターを最適に設定す
ることにより、レベルが適正で、再生画像の分解能を記
録画像のコントラストに応じて最適に設定しうる画像信
号５ｄｆｆｉ得られる。

また、信号処理回路２５の画像処理条件は、上記設定値
ｄ３に基づいて設定される。このようにして画像処理条
件を最適化することにより、観察性に優れた電子顕微鏡
像を再生できるようになる。

以上説明のようにして輝尽発光光の読取り、すなわち電
子顕微！！像の読取りが終了した後、光シヤツター２２
が閉じられ、ミラー１７は励起光ビーム１２ａの光路中
に入る位置に立てられ、そして消去光源１６が点灯され
る。それによりシート１１の表面には、該消去光源１６
が発する消去光１６ａが照射される。蓄積性蛍光体シー
トＨに前記のように励起光ビーム１２ａが照射されても
、該シート１１に蓄積されていた電子線エネルギーがす
べて放出される訳ではなく、残像が残る場合がある。し
かし上記のようにして蓄積性蛍光体シート１１に消去光
１６ａを照射すれば、上記残像が消去され、蓄積性蛍光
体シート１１が再使用可能となる。またこの消去光照射
により、シート１１の蛍光体中に不純物としてて含まれ
ている　Ｒａなどの放射性元素によるノイズ成分も放出
される。上記消去光源１６としては、例えば特開昭５６
−１１３９２号に示されているようなタングステンラン
プ、ハロゲンランプ、赤外線ランプ、キセノンフラッシ
ュランプあるいはレーザ光源等が任意に選択使用され得
る。また読取り用の励起光源１２を消去用に兼用しても
よい。

なお画像再生装置２６としては、前述のＣＲＴの他、第
２図に示すような光走査記録装置も好適に用いられる。

以下、この第２図の光走査記録装置により画像再生ずる
場合について簡単に説明する。

感光フィルム１００を第２図に矢印Ｙで示す副走査方向
に移動させるとともに、記録光としてのレーザビーム１
０１を光偏向器１０４により感光フィルム１００上にお
いて矢印Ｘ方向に主走査させ、該レーザビーム１０１を
信号供給回路１０２からの画像信号に基づいてＡ１０変
調器１０３により変調することにより、感光フィルム１
００上に可視像を形成する。

上記変調用画像信号として、前述の信号処理回路２５か
ら出力された信号を用いれば、蓄積性蛍光体シート１１
に蓄積記録された前記拡大透過像８ｂが感光フィルム１
００に再生される。

なσり信号処理回路２５から出力された画像信号は、以
上説明のように直ちに画像再生装置２６に送って電子顕
微鏡像再生に供してもよいし、あるいは後に画像再生す
るために、一旦磁気テープ、磁気ディスク等の記憶媒体
２８に記憶させておいてもよい。

以上、試料８の観察に供する最終出力画像としての電子
顕微鏡像を再生する場合について説明したが、通常はこ
の員終出力画像を記録、再生づる的に、視野探しおよび
ピント合せを行なう必要がか有る。この視野探しとピン
ト合せのための画像は、以上説明したのと全く同様にし
て画像再生装置２６に出力可能であり、この画像を観察
しながら視野探しとピント合せを行なえばよい。

なお以上説明した実施例におけるように、Ｎｆｉ性蛍光
体シート１１の蓄積記録情報に応じて増幅器２３の読取
ゲインを変イヒさせる代わりに、フォトマルチプライヤ
−１５の高圧電圧を制御したり、励起光ビーム１２ａの
レベルを変化させる等しても、上記蓄積記録情報に応じ
た適正レベルの読取画像信号Ｓｄを得ることができる。

また、以上述べた蓄積性蛍光体シート１１に代え　。

て熱蛍光体シートを用いる場合、このシートからＮ積エ
ネルギーを加熱によって放出させるには、例えばＣＯｚ
レーザなどの熱線を放出する加熱源を用い、この熱線で
熱蛍光体シートを走査すればよく、そのためには例えば
特公昭５５−４７７２０号公報等の記述を参考にすれば
よい。

（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記録再生
方法によれば、電子顕微鏡の読取条件あるいは両件処理
条件を２次元センサへの蓄積記録状態に応じて最適に設
定することができるので、常に最も観察性の優れた高画
質の電子顕微鏡像を再生することが可能となる。しかも
本発明方法においては、先に述べたような先読みを行な
わないで２次元センサへの蓄積記録情報を把捉可能とな
っているから、電子顕微鏡９読取装置はこの先読み用の
機構を除いて簡単かつ安価に形成可能となり、また先読
みに要する時間も不要となって電子顕微鏡像を高速で記
録再生可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によって電子顕微鏡像の記録再生
を行なう装置を示す概略図。 第２図は本発明方法によって得られた読取画像信号に基
づいて電子顕微鏡像を再生する装置の一例を示す概略斜
視図である。 １・・・電子顕微鏡　　　２・・・電子線８・・・試料
　　　　　　９・・・電子顕微鏡の結像画１０・・・電
子顕微鏡像記録読取装置 １１・・・蓄積性蛍光体シート　　　１２・・・励起光
源１２ａ・・・励起光ビーム　　　　　１３・・・光走
査系１３ａ、１３ｂ・・・光偏向器 １５・・・フォトマルチプライヤ− １６・・・消去光源　　　　１６ａ・・・消去光２３・
・・増幅器　　　　　２４・・・Ａ／Ｄ変換器２５・・
・信号処理回路　　２６・・・画像再生装置３１・・・
制御回路 ｄｌ・・・読取ゲイン設定値 ｄ２・・・収録スケールファクター設定値ｄ３・・・画
像処理条件設定値 Ｓ・・・読取画像信号　　Ｓｏ・・・瞬時発光光検出信
丹第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子線エネルギーを蓄積する２次元センサに、試
   料を透過した電子線を真空状態で蓄積記録し、次いで前
   記２次元センサに光照射あるいは加熱を行なって蓄積さ
   れたエネルギーを光として放出させ、この放出光を光電
   的に検出して画像信号を得、この画像信号に基づいて電
   子顕微鏡像を再生する電子顕微鏡像記録再生方法におい
   て、 前記２次元センサに電子線を蓄積記録する際にこの２次
   元センサから発せられる蛍光の強度を測定し、この測定
   された蛍光強度に基づいて、前記放出光を検出する際の
   読取条件および／または画像処理条件を決定することを
   特徴とする電子顕微鏡像記録再生方法。
2. （２）前記２次元センサとして蓄積性蛍光体シートを用
   い、この蓄積性蛍光体シートに試料を透過した電子線を
   真空状態で蓄積記録し、次いで該蓄積性蛍光体シートを
   励起光で走査して蛍光を放出させ、この放出された蛍光
   を光電的に検出することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の電子顕微鏡像記録再生方法。