CS202255B1

CS202255B1 - Device for automatic adjustment of electrone bundle of rays

Info

Publication number: CS202255B1
Application number: CS342178A
Authority: CS
Inventors: Radomil Solc
Original assignee: Radomil Solc
Priority date: 1978-05-26
Filing date: 1978-05-26
Publication date: 1980-12-31

Description

Vynález se týká zapojení k automatickému seřízení elektronového svazku paprsků v rastrovacím elektronovém mikroskopu, v závislosti na změně urychlovacího napětí.The invention relates to a circuit for automatic adjustment of an electron beam in a scanning electron microscope in response to a change in the acceleration voltage.

V současné době se u elektronových mikroskopů používá místo mechanického seřízení elektronového svazku seřízení elektrické. Toto má celou řadu výhod, z nichž nejdůležitější je jednodušší způsob obsluhy a nižší pracnost. Elektrické seřízení elektronového svazku se používá tím způsobem, že pod katodou je umístěna soustava cívek, kterou napájíme stejnosměrným proudem a vytvořené magnetické pole ovlivňuje svazek elektronů, který jím prochází. Elektromagnetické cívky jsou umístěny tak, aby bylo možno seřídit elektronový svazek paprsků ve dvou směrech na sebe kolmých a současně jsou cívky umístěny ve dvou polohách, t. j. vrstvách, aby bylo možno vychýlené elektrony vrátit znovu na střed. Elektromagnetické cívky jsou uspořádány tak, že jedna soustava cívek je pro posuv svazku elektronů a druhá pro náklon. Z toho vyplývá, že k seřízení je zapotřebí celkem čtyř ovládacích prvků, vždy dva a dva kolmo na sebe. Při změně urychlovacího napětí je nutno pro optimální seřízení elektronového svazku změnit pomocí těchto čtyř ovládacích prvků buzení elektromagnetických cívek.Nowadays, electron microscopes use an electrical adjustment instead of the mechanical adjustment of the electron beam. This has a number of advantages, the most important of which is the simpler operation and less labor. Electrical adjustment of the electron beam is used by placing a system of coils under the cathode, which is supplied with direct current, and the generated magnetic field affects the electron beam passing through it. The electromagnetic coils are positioned so that the electron beam can be adjusted in two directions perpendicular to each other and at the same time the coils are positioned in two positions, i.e. layers, so that the deflected electrons can be returned to the center. The electromagnetic coils are arranged such that one set of coils is for electron beam shift and the other for tilt. This implies that a total of four controls, two and two perpendicular to each other, are required for adjustment. When the acceleration voltage is changed, the excitation of the electromagnetic coils must be changed using these four controls for optimum electron beam alignment.

Tyto dosavadní nevýhody odstraňuje zapojení k automatickému seřízení elektronového svazku paprsků v rastrovacím elek2 tronovém mikroskopu v závislosti na změně urychlovacího napětí, tvořené čtyřmi páry seřizovačích cívek orientovaných proti sobě a posouvajících elektronový svazek paprsků ve směru osy x a y. Podstatou zapojení je, že zdroj napětí proměnný v závislosti se změnami urychlovacího napětí je spojen přes zesilovač a tvarovací obvod se vstupy invertujícího a neinvertujícího zesilovače, jejichž výstupy jsou spojeny se čtyřmi proměnnými odpory běžci spojenými se vstupy čtyř proudových stabilizátorů, z nichž každý je výstupem spojený s jedním ze čtyř párů seřizovačích cívek.These prior art drawbacks are eliminated by the wiring to automatically adjust the electron beam in a scanning electron microscope as a function of the change in the acceleration voltage, consisting of four pairs of adjusting coils facing each other and shifting the electron beam in the x and y directions. The essence of the connection is that the voltage source variable depending on the acceleration voltage variations is coupled through the amplifier and the shaping circuit to the inputs of the inverting and non-inverting amplifiers, the outputs of which are connected to four variable resistors connected to the inputs of four current stabilizers. with one of four pairs of adjusting coils.

Hlavní předností zapojení je odstranění složitého seřizování ovládacími prvky, a že při jakékoliv změně urychlovacího napětí zůstává svazek elektronů soustředěn na tu část objektu, která byla ke studiu určena. Zapojení odstraňuje nutnost dodatečného seřizování elektronového svazku paprsků při sledování určeného objektu.The main advantage of the wiring is the elimination of the complicated adjustment by the control elements, and that whenever the acceleration voltage changes, the electron beam remains focused on the part of the object that was intended for study. The wiring eliminates the need for additional adjustment of the electron beam while tracking a specified object.

Vynález blíže objasní přiložený výkres, na kterém je naznačeno blokové schéma zapojení. Zdroj 1 napětí, které je proměnné se změnami urychlovacího napětí, je výstupem spojen se zesilovačem 2, jehož výstup je spojen s tvarovacím obvodem 3. Výstup tvarovacího obvodu je připojen jednak k invertujícímu zesilovači 4 a neinvertujícímu zesilovači 5. Výstupy obou zesilovačů 4 a 5 jsou zapojeny paralelně se čtyřmi proměnnými odpory B, 7, 8, 9. Běžce těchto proměnných odporů 6, 7, 8, 9 jsou spojeny seBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in greater detail by the accompanying drawing, in which a block diagram of the circuit is shown. The voltage source 1, which is variable with variations in the acceleration voltage, is output by an amplifier 2, the output of which is connected to the shaping circuit 3. The output of the shaping circuit is connected to both an inverting amplifier 4 and a non-inverting amplifier 5. connected in parallel with four variable resistors B, 7, 8, 9. The runners of these variable resistors 6, 7, 8, 9 are connected with

202 255202 255

202 2SS vstupy čtyř proudových stabilizátorů 10, 11, 12, 13. Výstup prvního proudového stabilizátoru 10 je spojen s prvním párem seřizovačích cívek 110. Druhý proudový stabilizátor 11 je spojen s druhým párem seřizovačích cívek 111, třetí proudový stabilizátor 12 se třetím párem seřizovačích cívek 112, čtvrtý proudový stabilizátor 13 se čtvrtým párem seřizovačích cívek 113.202 2SS inputs of four current stabilizers 10, 11, 12, 13. The output of the first current stabilizer 10 is coupled to the first pair of adjusting coils 110. The second current stabilizer 11 is coupled to the second pair of adjusting coils 111, the third current stabilizer 12 to the third pair of adjusting coils. 112, a fourth current stabilizer 13 with a fourth pair of adjusting coils 113.

Seřizovači cívky 110, 111, 112, 113 jsou umístěny po čtyřech symetricky kolem osy svazku paprsků a ve dvou řadách pod sebou, přičemž každá z cívek má čtyři vinutí.The adjustment coils 110, 111, 112, 113 are arranged four symmetrically about the axis of the beam and in two rows below each other, each of the coils having four windings.

Zapojení pracuje za provozu takto. Při změně urychlovacího napětí dojde ke změně napětí na výstupu zdroje 1 napětí. Toto napětí je zesíleno zesilovačem 2 a přes tvarovací obvod 3 a invertující a neinvertující zesilovač 4 a 5 se mění velikost nastaveného napětí na vstupech proudových stabilizátorů 10, 11, 12 a 13, a tím velikosti proudů v seřizovačích cívkách 110, 111, 112 a 113 tak, aby elektronový svazek paprsků zůstal soustředěn na zkoumané části objektu. Zdroj 1 napětí proměnný v závislosti na změně urychlovacího napětí, například referenčního napětí, je spojen se vstupem zesilovače 2, který zesílí napětí lineárně tak, aby bylo možno v následujícím tvarovacím obvodu 3 vytvořit z tohoto napětí, v celém rozsahu změn, druhou odmocninu. Vzhledem k tomu, že pro řízení elektronového svazku paprsků je třeba měnit polaritu proudu seřizovacími cívkami 110, 111, 112, 113 plynule přes nulu, jsou za tvarovacím obvodem 3 seřazeny obvody invertujícího zesilovače 4 a neinvertujícího zesilovače 5. Na jejich výstupech je napětí obou polarit a proměnné odpory 6, 7, 8, 9 zapojené mezi nimi umožňují měnit řídicí napětí pro vstupy proudových stabilizátorů 10, 11, 12, 13 v celém rozsahu nastaveného napětí pro dané urychlovací napětí. Této změny pomocí proměnných odporů 6, 7, 8, 9 používáme pouze pro optimální nastavení elektronového svazku, například při výměně katody.The wiring works as follows during operation. When the acceleration voltage changes, the voltage at the output of voltage source 1 changes. This voltage is amplified by the amplifier 2, and through the shaping circuit 3 and the inverting and non-inverting amplifiers 4 and 5, the magnitude of the set voltage at the inputs of the current stabilizers 10, 11, 12 and 13 varies and thus the magnitude of the currents in the adjusting coils 110, 111, 112 and 113. so that the electron beam remains focused on the investigated part of the object. A voltage source 1 variable as a function of the change in the acceleration voltage, for example the reference voltage, is connected to the input of the amplifier 2, which amplifies the voltage linearly so that a square root can be formed from this voltage across the range. Since the polarity of the current through the adjustment coils 110, 111, 112, 113 needs to be changed continuously over zero to control the electron beam, the inverting amplifier 4 and the non-inverting amplifier 5 are arranged downstream of the shaping circuit 3. and the variable resistors 6, 7, 8, 9 connected therebetween allow to vary the control voltage for the inputs of the current stabilizers 10, 11, 12, 13 over the entire set voltage range for a given acceleration voltage. We use this variation using variable resistors 6, 7, 8, 9 only for optimum electron beam adjustment, for example when changing the cathode.

Výstupy proudových stabilizátorů 10, 11 a 12, 13 napájejí seřizovači cívky 110, 111 a 112, 113. Seřizovači cívky 110, 111 jsou pro náklon a seřizovači cívky 112, 113 pro posuv elektronového svazku paprsků. Každá seřizovači cívka 110, 111, 112, 113 má čtyři vinutí, z toho vždy dvě vinutí proti sobě tak, aby umožňovala vychýlení svazku paprsků v jednom směru v celém rozsahu přes nulovou výchylku a další dvě vinutí jsou umístěna pod nimi tak, aby vychýlený svazek paprsků mohl být opět vrácen zpět na střed optické osy.The outputs of the current stabilizers 10, 11, and 12, 13 feed the adjusting coils 110, 111 and 112, 113. The adjusting coils 110, 111 are for tilt and the adjusting coils 112, 113 are for moving the electron beam. Each adjusting coil 110, 111, 112, 113 has four windings, of which two windings each against each other so as to allow the beam to be deflected in one direction over the entire deflection and the other two windings are located below them so that the deflected beam The beams could be returned to the center of the optical axis again.

PŘEDMĚTSUBJECT

Claims

SUBJECT

Involvement for automatic adjustment of the electron beam in a scanning electron microscope, depending on the change in the acceleration voltage, consisting of four pairs of alignment coils facing each other and shifting the electron beam in the x, y direction, characterized in that the voltage source (1) is variable depending on the variations in the acceleration voltage, it is coupled via the amplifier (2J and the forming circuit (3) to the inputs of the inverting and non-inverting amplifiers (4 and 5), the outputs of which are connected to four variable resistors (6, 7, 8, 9) the runners are connected to the inputs of four current stabilizers (10, 11, 12, 13), each of which is output to one of the four pairs of adjusting coils (110, 111, 112, 113).

1 drawing