光的材料的塑料閃爍體或者有機(jī)閃爍體、含有蒽等的液體閃爍體的材料等。如果是能夠?qū)щ娏Ｗ邮D(zhuǎn)換為光的元件，則檢測元件500是哪種材料都可以。
[0050]另外，也可以是涂抹有通過照射帶電粒子束而產(chǎn)生熒光的熒光劑的薄膜或微粒子。例如，作為涂層材料，有綠色焚光蛋白質(zhì)(Green Fluorescent Protein,GFP)等焚光蛋白質(zhì)等。熒光色不限于綠色可以是藍(lán)色或紅色等任何一種顏色。特別最好是即使照射了帶電粒子束也不會瞬間劣化的GFP。例如，是高靈敏度綠色熒光蛋白質(zhì)(enhancedGFP，EGFP)等。在要觀察的試樣是細(xì)胞等生物體試樣的情況下，也有作為蛋白質(zhì)的GFP和細(xì)胞試樣等的粘附性較好的效果。另外，可以針對涂抹了 GFP的基板，在搭載試樣后照射帶電粒子束并提高GFP的熒光強(qiáng)度后進(jìn)行觀察，也可以在搭載試樣前照射帶電粒子束，提高GFP的發(fā)光強(qiáng)度后搭載試樣。這時(shí)候，在未圖示的透明的基座501上支持、涂抹或者散布涂層材料。在本實(shí)施例中，將這些和通過在受光面接受帶電粒子而產(chǎn)生光的部件總稱為發(fā)光部件。帶電粒子束的固體內(nèi)平均自由行程雖然依賴于帶電粒子束的加速電壓，但是是幾十nm到幾十ym。因此，檢測元件500上面的發(fā)光區(qū)域也成為相距檢測元件表面相同程度厚度的區(qū)域。因此，檢測元件500的厚度超過該厚度即可。另一方面，如上所述，在考慮了通過相同的試樣臺進(jìn)行光學(xué)顯微鏡觀察的情況下，需要盡量能夠透射在通過光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察時(shí)的光透射信號，因此在混合有一些顏色的檢測元件的情況下是盡量薄的好。
[0051]另外，當(dāng)光學(xué)顯微鏡602是熒光顯微鏡的情況下，需要將熒光材料注入到試樣中。這時(shí)候，希望注入到試樣中的熒光材料的熒光波段和作為本實(shí)施例的上述發(fā)光部件的熒光材料的發(fā)光波段偏離。例如，在用綠色的熒光蛋白質(zhì)涂抹檢測元件500的情況下，最好用紅色或藍(lán)色等熒光蛋白質(zhì)來染試樣。如果在使用相同顏色實(shí)施發(fā)光部件的涂抹和試樣的染色時(shí)，在熒光顯微鏡下不識別顏色而識別發(fā)光強(qiáng)度的不同即可。另外，在試樣中包含熒光材料的情況下其無論是哪種顏色，都會通過帶電粒子束裝置內(nèi)的光檢測器503來檢測來自試樣臺500的光和來自試樣的光。這時(shí)候，光檢測器503如果預(yù)先使用發(fā)光波長的放大率不同的檢測器，則作為結(jié)果就能夠取得基于帶電粒子的透射信息。具體地說，如果使用針對來自發(fā)光部件的光的放大率比針對來自試樣的光的放大率要高的光檢測器503，則能夠選擇性地放大基于帶電粒子的透射信號。
[0052]作為由光學(xué)顯微鏡經(jīng)常使用的試樣臺有載玻片(或顯微鏡用標(biāo)本)和碟形物(培養(yǎng)皿)等透明試樣臺。即，如果在面向這些光學(xué)顯微鏡的一般載玻片(例如約25mmX約75mmX約1.2mm)的形狀上放置在本實(shí)施例的具備有能夠?qū)щ娏Ｗ邮M(jìn)行光轉(zhuǎn)換的檢測元件的試樣臺500，則能夠根據(jù)目前為止用戶所使用的經(jīng)驗(yàn)和感覺進(jìn)行試樣臺操作和試樣搭載以及試樣觀察?；蛘?，也可以將載玻片和培養(yǎng)皿等試樣臺自身作為由上述那樣的發(fā)光部件形成并發(fā)光的試樣臺。由此，能夠進(jìn)行以下使用方法，即通過光學(xué)顯微鏡一次性地篩選作為觀察對象的試樣，通過帶電粒子束顯微鏡直接詳細(xì)觀察被選擇出的試樣。另外，在一般的高性能的透射型帶電粒子束顯微鏡裝置上的試樣調(diào)制需要費(fèi)很多的勞動(dòng)，因此能夠通過本實(shí)施例的試樣臺的觀察進(jìn)行高性能的透射型帶電粒子束顯微鏡觀察前的篩選。另外，如后述，如果在這些顯微鏡間移動(dòng)試樣時(shí)將位置信息等在計(jì)算機(jī)上或紙面上作為地圖而共享，則能夠通過各個(gè)顯微鏡來觀察相同部位。
[0053]如上所述，帶電粒子束的固體內(nèi)平均自由行程雖然依賴于帶電粒子束的加速電壓，但是是幾十個(gè)nm?幾十個(gè)μ m，因此可以在檢測元件500和試樣之間配置比該平均自由行程更充分薄的膜502。S卩，在覆蓋檢測元件500的薄膜502上載置試樣。圖3 (a)中表示該試樣臺。在圖A中記載該厚度。該薄膜502需要是能夠透射帶電粒子束的至少一部分的厚度和材質(zhì)。因?yàn)橐矊?shí)施由光學(xué)顯微鏡進(jìn)行的觀察，所以該薄膜502進(jìn)而需要是對光透明的。如果配置這樣的薄膜502，則能夠防止檢測元件500的表面的污染和損傷等。作為該薄膜502，為了不使試樣和試樣臺分離，可以在試樣臺上涂抹用于提高試樣和試樣臺的粘附性的物質(zhì)。例如，在試樣是細(xì)胞等生物體試樣的情況下，細(xì)胞表面是基于雙層類脂的磷酸類脂的負(fù)帶電狀態(tài)，因此通過在載玻片等試樣臺上涂抹正帶電狀態(tài)的分子(賴氨酸或氨基硅烷等)，能夠防止細(xì)胞試樣從試樣臺上剝離的情況。因此，對于檢測元件500也可以同樣地附著正帶電狀態(tài)的分子。或者，為了容易搭載包括很多液體的狀態(tài)的試樣，也可以涂抹具有易溶于水特性的材料?；蛘撸瑸榱巳菀状钶d或培養(yǎng)活的細(xì)胞或細(xì)菌，也可以涂抹膠原蛋白那樣的與生物體試樣親和性高的材料。另外，這里涂抹是指廣泛包括在散布、浸漬、進(jìn)行涂層等使試樣臺表面上附著涂層材料的方法。另外，也可以如圖3(b)所示那樣可以只在預(yù)定的位置配置上述分子、膜。這里，預(yù)定的位置表示檢測元件500中的一部分區(qū)域。例如，在試樣是細(xì)胞等生物體試樣的情況下，通過只在預(yù)定的位置配置正帶電狀態(tài)的分子，能夠僅在該預(yù)定的位置配置上述試樣。例如，通過縮小要觀察的區(qū)域，在要縮短觀察時(shí)間的情況下本方法成為有用。另外，在照射了帶電粒子束時(shí)為了不產(chǎn)生帶電，可以在載置有試樣的面上至少具備導(dǎo)電性部件(帶電防止部件)。導(dǎo)電性部件例如是碳材或金屬材料或ITO(氧化銦錫)或?qū)щ娦杂袡C(jī)物等。另外，上述膜的層數(shù)也可以是多層。
[0054]另外，在試樣是含水試樣等情況下，也可以如圖4(a)所示包圍觀察試樣或者覆蓋觀察試驗(yàn)地配置薄膜702。薄膜702例如是表面活性劑或有機(jī)物等。通過將薄膜702配置在試樣周圍部，能夠防止試樣的水分蒸發(fā)或防止試樣的形狀變化?；蛘?，也可以如圖4(b)那樣在試樣內(nèi)部或周圍導(dǎo)入置換物質(zhì)703。置換物質(zhì)703例如是離子液體等有機(jī)物等。離子液體具有能夠?qū)﹄娮诱丈涿尜x予導(dǎo)電性的性質(zhì)。通過在觀察試樣的內(nèi)部或周圍部配置離子液體，當(dāng)在真空中照射帶電粒子束時(shí)，能夠防止試樣帶電的情況。進(jìn)而，通過使試樣將離子液體置換為水分，能夠保持維持了試樣形態(tài)的狀態(tài)。因此，通過檢測基于在包含離子液體的試樣中透射或散射來的帶電粒子束的發(fā)光，能夠取得更加濕潤的試樣的透射圖像。將離子液體搭載到試樣上的方法，可以將試樣浸漬在離子液體中，由于是噴霧器所以也可以對試樣噴灑尚子液體。
[0055]以下，說明使用了本實(shí)施例的試樣臺的光檢測方法以及能夠取得透射帶電粒子束的原理。圖5表示在檢測元件5上配置試樣6的狀態(tài)。在試樣臺的下面表示光檢測器503。光檢測器503能夠?qū)碜詸z測元件500的光信號轉(zhuǎn)換為電氣信號或進(jìn)行放大。將進(jìn)行了轉(zhuǎn)換或放大的電氣信號經(jīng)由通信線輸入到控制部或計(jì)算機(jī)中，通過這些控制系統(tǒng)進(jìn)行圖像化?？梢栽诒O(jiān)視器等上顯示所取得的圖像(透射帶電粒子束圖像)。
[0056]這里，考慮在試樣內(nèi)有密度高的部位508和密度低的部位509的情況。當(dāng)在試樣內(nèi)對密度高的部位508照射一次帶電粒子束510時(shí)，帶電粒子束大多數(shù)在被后方散射，因此帶電粒子束沒有到達(dá)檢測元件500。另一方面，當(dāng)在試樣內(nèi)對密度低的部位509照射一次帶電粒子束511時(shí)，帶電粒子束能夠透射到檢測元件500。其結(jié)果，能夠通過檢測元件500檢測試樣內(nèi)部的密度差(即轉(zhuǎn)換為光信號)。該透射情況根據(jù)帶電粒子束的加速能量而改變。因此，通過改變帶電粒子束的加速能量，能夠選擇被圖像化了的試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)物的密度。即能夠改變要觀察的內(nèi)部信息及其區(qū)域。另外，通過使帶電粒子束的射束電流量發(fā)生變化，能夠變更射束直徑。其結(jié)果，能夠變更所觀察到的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大小和上述射束直徑之間的相對大小。即，通過變更射束電流，能夠看得到或者看不到要觀察的內(nèi)部信息。
[0057]在光檢測器503和試樣臺之間(圖中h部分)可以有空間，但是為了盡量高效地檢測出光，該光傳輸部h最好是盡量短些。或者，也可以在光傳輸部h配置光學(xué)鏡頭、面鏡等進(jìn)行聚光。光傳輸部h可以是空氣中也可以是真空中。能夠使發(fā)光的波長區(qū)域通過的固體材料例如是石英、玻璃、光纖、塑料等對光透明或半透明的材料。如果做成該結(jié)構(gòu)，則能夠?qū)⒐鈾z測器503從工作臺分離而配置，所以能夠?qū)⑴c光檢測器503連接的配線和電路配置在與試樣臺、保持試樣臺的試樣工作臺分開的位置上。無論怎樣，光傳輸部h需要能夠盡量使得發(fā)光的波長區(qū)域通過。另外，在圖5中，光檢測器503被配置在試樣臺500的下側(cè)，但是也可以配置在橫向或上側(cè)等，只要能夠取得來自檢測元件500的光則可以位于任何的位置。
[0058]以下描述在試樣臺上搭載試樣的方法。為了必須透射帶電粒子束(在并用光學(xué)顯微鏡觀察的情況下還有光)，需要薄的試樣。例如是幾個(gè)nm?幾十個(gè)μπι左右的厚度。作為能夠直接搭載到檢測元件500上的試樣，例如是包含有細(xì)胞的液體或粘膜、血液和尿等液體狀生物體檢體、被切片化了的細(xì)胞、液體中的粒子、細(xì)菌或霉或病毒等微粒子、包括微粒子或有機(jī)物等軟質(zhì)材料等。試樣的搭載方法除了上述的培養(yǎng)之外，考慮以下的方法。例如，使試樣散布在液體中，使該液體附著在檢測元件上的方法。另外，也可以將試樣切片化為能夠透射帶電粒子束的厚度，將切片化了的試樣配置在檢測元件上。更具體地說，例如可以在棉棒的前端附著試樣，將其涂抹在檢測器上，也可以用吸管滴。另外在微粒子的情況下也可以灑在檢測器上?？梢酝ㄟ^噴霧器等進(jìn)行涂抹，也可以使用一種使液體在試樣臺上高速旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行涂抹的自旋涂層法，也可以使用一種通過在液體中安裝試樣臺并拉起來進(jìn)行涂抹的浸漬涂層方法。無論哪種方法，只要是能夠?qū)⒃嚇雍穸仍O(shè)為幾十個(gè)nm?幾十個(gè)μπι左右的厚度的話，哪個(gè)方法都可以。
[0059]〈三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察的原理說明〉
[0060]接著，使用圖6說明用于使用帶電粒子束實(shí)施試樣的三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察的原理。圖中表示試樣6和照射帶電粒子束900時(shí)的相互關(guān)系。在試樣6中在密度比較小的物質(zhì)904中具有密度比較大的內(nèi)部物質(zhì)901和內(nèi)部物質(zhì)902以及內(nèi)部物質(zhì)903。內(nèi)部物質(zhì)903與內(nèi)部物質(zhì)901、902相比，尺寸較小且密度較小。作為試樣例如考慮細(xì)胞試樣等時(shí)，物質(zhì)904是細(xì)胞內(nèi)部，內(nèi)部物質(zhì)901、902、903等與細(xì)胞核等細(xì)胞小器官等對應(yīng)。
[0061]將帶電粒子光學(xué)鏡筒的軸即光軸905設(shè)為圖中縱向?？紤]以下情況，即帶電粒子束900被照射在試樣6上，在紙面上左右方向進(jìn)行掃描，其結(jié)果，將通過檢測元件500轉(zhuǎn)換為光信號的信號作為顯微鏡圖像顯示在監(jiān)視器上。圖6 (a)中內(nèi)部物質(zhì)901、902的密度大，所以入射的帶電粒子束900大多被后方散射，另一方面，內(nèi)部物質(zhì)903因?yàn)槊芏刃?，所以大多的帶電粒子束通過。其結(jié)果，掃描帶電粒子束并在試樣下側(cè)檢測出的圖像成為投影圖像(或者檢測圖像、透射帶電粒子圖像)906那樣。例如，投影圖像906的內(nèi)部物質(zhì)901和內(nèi)部物質(zhì)902之間的距離不是實(shí)際的距離，而成為從上面進(jìn)行了投影的距離C。在內(nèi)部物質(zhì)903大多的帶電粒子束無法透射并檢測，所以不出現(xiàn)在投影圖像906中。
[0062]接著，圖6(b)是使帶電粒子束900的入射能量E比圖6(a)的情況小時(shí)的說明圖以及在該情況下得到的投影圖像。通過圖中箭頭的粗細(xì)明示地圖示入射能量E的大小。如果入射能量E小則即使是內(nèi)部物質(zhì)903帶電粒子束也無法通過而后方散射的量也增加，所以在投影圖像(或者檢測圖像)907中除了檢測出內(nèi)部物質(zhì)901、902的結(jié)構(gòu)，還檢測出內(nèi)部結(jié)構(gòu)903a。這成為低能量的帶電粒子束更加容易接受基于物質(zhì)的散射的現(xiàn)象。
[0063]根據(jù)通過圖6 (a)和圖6(b)得到的投影圖像，內(nèi)部物質(zhì)901和內(nèi)部物質(zhì)902和內(nèi)部物質(zhì)903的三維位置關(guān)系不明確。因此，改變電子粒子束的入射方向和試樣之間的相對角度來取得多個(gè)投影圖像。具體地說使試樣自身傾斜或者使帶電粒子束的入射自身相對于光軸90