CS255629B1

CS255629B1 - Rastering electron microscope's principal magnification evaluation connection

Info

Publication number: CS255629B1
Application number: CS866865A
Authority: CS
Inventors: Michael Rychnovsky
Original assignee: Michael Rychnovsky
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1986-09-24
Publication date: 1988-03-15
Also published as: CS686586A1

Abstract

Řešení se týká zapojení pro vyhodnocení základního zvětšení rastrovacího elektronového mikroskopu. Podstatou zapojení je, že je tvořeno číslicově analogovým převodníkem, spojeným svými jednotlivými vstupy s jednotlivými výstupy přepínače urychlovacího napětí a svým výstupem s prvním vstupem slučovacího obvodu, jehož druhý vstup je spojen s výstupem obvodu objektivu, kde slučovací obvod je bud rozdílový, nebo součtový obvod. Zapojení pro vyhodnocení základního zvětšení rastrovacího elektronového mikroskopu nalezne uplatnění zejména u rastrovacích mikroskopů s širokým rozsahem jak urychlovacího napětí, tak i možných vzdáleností pozorovaného vzorku od objektivu.The invention relates to a circuit for evaluating a basic magnification of a scanning electron microscope. The essence of the circuit is that it consists of a digital-to-analog converter connected by its individual inputs to the individual outputs of the acceleration voltage switch and its output to the first input of the merge circuit, the second input of which is connected to the output of the objective circuit, where the merge circuit is either a differential circuit or a sum circuit . The connection for the evaluation of the basic magnification of the scanning electron microscope finds application especially in scanning microscopes with a wide range of both acceleration voltage and possible distances of the observed sample from the lens.

Description

Vynález se týká zapojení pro vyhodnocení základního zvětšení rastrovacího elektronového mikroskopu.The invention relates to a circuit for evaluating the basic magnification of a scanning electron microscope.

Zvětšení obrazu rastrovacího elektronového mikroskopu závisí na velikosti proudu tekoucího rastrovacími cívkami, na vzdálenosti pozorovaného vzorku od objektivu a na velikosti urychlovacího napětí. Potřebná hodnota zvětšení se nastavuje změnou velikosti proudu tekoucího rastrovacími cívkami. Zvětšení, dosažené při nejvyšší hodnotě tohoto proudu, je základní zvětšení přístroje. U elektronových mikroskopů, disponujících širokým rozsahem vzdálenosti pozorovaného vzorku od objektivu a řadou hodnot urychlovacího napětí, je nutné základní zvětšení vyhodnocovat z uvedených veličin. Nejčastěji bývá základní zvětšení odvozováno pouze od urychlovacího napětí, takže výsledný údaj platí pouze pro jedinou hodnotu vzdálenosti pozorovaného vzorku od objektivu. Pro jiné vzdálenosti je nutné údaj přepočítávat, což je nevýhodné a zdlouhavé.The magnification of the scanning electron microscope image depends on the magnitude of the current flowing through the scanning coils, the distance of the observed sample from the objective and the magnitude of the acceleration voltage. The required magnification value is set by changing the amount of current flowing through the scanning coils. The magnification achieved at the highest value of this current is the basic magnification of the instrument. For electron microscopes having a wide range of the observed sample from the objective and a number of acceleration voltage values, the basic magnification must be evaluated from the given quantities. Most often, the basic magnification is derived only from the acceleration voltage, so the result is only valid for a single value of the distance of the observed sample from the lens. For other distances it is necessary to recalculate the data, which is disadvantageous and lengthy.

Dokonalejší přístroje používají pro vyhodnocování základního zvětšení analogové obvody, které vyhodnocují základní zvětšení z velikosti urychlovacího napětí a z velikosti proudu tekoucího objektivem. Tyto obvody vyžadují funkční měniče pracující spojitě v celém rozsahu urychlovacího napětí i proudu tekoucího objektivem. Z ekonomických důvodů se obvykle používá pouze jediný funkční měnič s funkcí druhé odmocniny.More sophisticated instruments use analog circuits to evaluate the basic magnification, which evaluate the basic magnification from the magnitude of the acceleration voltage and the magnitude of the current flowing through the lens. These circuits require functional converters operating continuously over the entire range of acceleration voltage and current flowing through the lens. For economic reasons, only a single square root function converter is usually used.

Nevýhodou dosavadního vyhodnocování základního zvětšení je celkově malá přesnost. Navíc chyba výsledku prudce vzrůstá v oblasti nízkých urychlovacích napětí, zejména při větší vzdálenosti pozorovaného vzorku od objektivu. Při velmi nízkém urychlovacím napětí, například 1 kV, dosavadní způsob zcela selhává. Zvýšení přesnosti je možné pouze za cenu neúměrné složitosti zapojení.The disadvantage of the current evaluation of the basic magnification is the overall low accuracy. In addition, the error of the result increases sharply in the region of the low acceleration voltages, especially at the greater distance of the observed sample from the objective. At a very low acceleration voltage, for example 1 kV, the prior art method completely fails. Increasing accuracy is only possible at the expense of disproportionate complexity.

Uvedené nevýhody dosavadního stavu do značné míry odstraňuje zapojení pro vyhodnocení základního zvětšení rastrovacího elektronového mikroskopu podle vynálezu, jehož podstatou je, že je tvořeno číslicově analogovým převodníkem, spojeným svými jednotlivými vstupy s jednotlivými výstupy přepínače urychlovacího napětí a svým výstupem s prvním vstupem slučovacího obvodu, jehož druhý vstup je spojen s výstupem obvodu objektivu.These disadvantages of the prior art are largely eliminated by the basic scanning electron microscope enlargement circuit according to the invention, which consists of a digital-to-analog converter connected by its individual inputs to the individual outputs of the acceleration voltage switch and by its output to the first input of the combining circuit. the other input is connected to the output of the lens circuit.

Výhodné přitom je, jestliže slučovací obvod je tvořen součtovým nebo rozdílovým obvodem. Výhodné rovněž je, jestliže mezi výstup číslicově analogového převodníku a první vstup slučovacího obvodu je zapojen přepínač režimu, spojený svým druhým vstupem s přepínačem urychlovacího napětí a svým třetím vstupem s výstupem funkčního měniče, jehož vstup je spojen s výstupem obvodu plynulé regulace urychlovacího napětí. Spojení druhého vstupu přepínače režimu s přepínačem urychlovacího napětí může být provedeno bud elektricky nebo mechanicky.It is advantageous in this case if the combining circuit is formed by a sum or difference circuit. It is also advantageous if a mode switch is connected between the output of the D / A converter and the first input of the combiner circuit connected by its second input to the acceleration voltage switch and its third input to the output of the functional converter. The connection of the second mode switch input to the acceleration voltage switch can be either electrically or mechanically.

Výhodou zapojení podle vynálezu je přímé vyhodnocování základního zvětšení rastrovacího elektronového mikroskopu při libovolně zvolené vzdálenosti pozorovaného vzorku od objektivu, včetně automatické korekce výsledku v závislosti na zvolené hodnotě urychlovacího napětí. Zapojení zcela odstraňuje přepočítávání výsledku pomocí korekčních faktorů, případně určování výsledku z více údajů.The advantage of the circuitry according to the invention is the direct evaluation of the basic magnification of the scanning electron microscope at an arbitrarily selected distance of the observed sample from the objective, including automatic correction of the result depending on the selected value of the acceleration voltage. The circuit completely eliminates the recalculation of the result using correction factors, or the determination of the result from more data.

Hlavní výhodou zapojení podle vynálezu je podstatně vyšší přesnost výsledků, než u dosavadních řešení, přičemž chyba nevzrůstá ani při nejnižších urychlovacích napětích. Nezanedbatelnou výhodou je jednoduchost zapojení spojená s vysokou spolehlivostí.The main advantage of the circuit according to the invention is a significantly higher accuracy of results than in the prior art solutions, and the error does not increase even at the lowest acceleration voltages. A great advantage is the simplicity of the wiring combined with high reliability.

Vynález bude podrobněji popsán podle přiloženého výkresu, na němž je znázorněno blokové schéma příkladného provedení zapojení pro vyhodnocení základního zvětšení rastrovacího elektronového mikroskopu podle vynálezu.The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which a block diagram of an exemplary embodiment for evaluating a basic magnification of a scanning electron microscope according to the invention is shown.

Zapojení podle vynálezu je na obrázku tvořeno číslicově analogovým převodníkem 2? spojeným svými jednotlivými vstupy s jednotlivými výstupy přepínače 2_ urychlovacího napětí a svým výstupem s prvním vstupem přepínače 2 režimu, spojeného svým druhým vstupem s přepínačem 2 urychlovacího napětí, svým třetím vstupem svýstupem funkčního měniče _4 a svým výstu3 pem s prvním vstupem slučovacího obvodu 5., jehož druhý vstup je spojen s výstupem obvodu 6 objektivu, přičemž vstup funkčního měniče 4. je spojen s výstupem obvodu J_ plynulé regulace urychlovacího napětí. Slučovací obvod 5^ je přitom vytvořen jako rozdílový obvod, jehož výstup je připojen na výstupní svorku 8.The circuit according to the invention is a digital-to-analog converter 2 in the figure. connected by its individual inputs to the individual outputs of the acceleration voltage switch 2 and its output to the first mode switch input 2, connected by its second input to the acceleration voltage switch 2, its third input to the functional inverter output 4 and its output3 to the first input of the combiner circuit 5, the second input of which is connected to the output of the objective circuit 6, the input of the functional converter 4 being connected to the output of the continuous acceleration voltage control circuit 7. The merging circuit 5 is in this case designed as a differential circuit, the output of which is connected to the output terminal 8.

Zapojení podle vynálezu pracuje takto:The circuit according to the invention works as follows:

Z obvodu 6 objektivu přichází stejnosměrné napětí, přímo úměrné proudu I tekoucímu objektivem, na druhý vstup slučovacího obvodu 5_. Na jeho první vstup je připojeno korekční napětí U_R z výstupu analogově číslicového převodníku Λ Analogově číslicový převodník 1^ je řízen číslicovou informací o velikosti urychlovacího napětí, přicházející z přepínače 2 urychlovacího napětí. Číslicová informace je například v kódu 1 z N”. Analogově číslicový převodník JL přiřazuje každé z N volitelných hodnot urychlovacího napětí příslušnou hodnotu korekčního napětí U^. Slučovací obvod 5, což je v daném příkladném zapojení rozdílový obvod, vytváří rozdíl obou vstupních napětí a na výstupní svorce £ je výsledné napětí, které je přímo úměrné základnímu zvětšení Z. Činnost zapojení lze popsat matematickým vztahemFrom the lens circuit 6, a direct voltage is applied, directly proportional to the current I flowing through the lens, to the second input of the combining circuit 5. Its first input is connected to the correction voltage U _R from the output of the analog-to-digital converter Λ The analog-to-digital converter 1 ^ is controlled by the digital information about the magnitude of the accelerating voltage coming from the accelerator voltage switch 2. For example, the digital information is in code 1 of N ”. The analog-to-digital converter JL assigns to each of the N selectable values of the acceleration voltage a corresponding value of the correction voltage U ^. The merge circuit 5, which is a differential circuit in this exemplary circuit, creates a difference between the two input voltages, and the output terminal 6 has a resulting voltage that is directly proportional to the basic Z-magnification.

Z (ki_o - U_k).Z (ki _o - U _k ).

Zapojení lineárně aproximuje parabolickou závislost zvětšení Z na velikosti proudu tekoucího objektivem a provádí automatickou korekci pro jednotlivé hodnoty urychlovacího napětí. Místo rozdílového obvodu je možné použit součtový obvod a korekční napětí U_k s opačnou polaritou.The wiring linearly approximates the parabolic dependence of the magnification Z on the magnitude of the current flowing through the lens and performs automatic correction for individual values of the acceleration voltage. Instead of the differential circuit, it is possible to use a summation circuit and a correction voltage U _k with opposite polarity.

Pokud je rastrovací elektronový mikroskop vybaven dílčím rozsahem urychlovacího napětí s plynulou regulací, je možné zapojení doplnit o funkční měnič _4, na jehož vstup přichází napětí z obvodu 7_ plynulé regulace urychlovacího napětí. Výstupní napětí funkčního měniče 4 je vedeno do přepínače 3^ režimu, který připojuje na první vstup slučovacího obvodu 5. výstupní napětí bud z analogově číslicového převodníku 2., nebo z funkčního měniče _4, podle zvoleného režimu urychlovacího napětí. Přepínač 2 režimu je ovládán bud elektricky z přepínače urychlovacího napětí, nebo je s ním mechanicky spřažen.If the scanning electron microscope is equipped with a partial range of accelerating voltage with continuous regulation, it is possible to supplement the wiring with a functional converter 4, to which the voltage from the continuous acceleration voltage regulation circuit 7 is input. The output voltage of the functional converter 4 is fed to a mode switch 3 which connects to the first input of the merge circuit 5 the output voltage either from the analog-to-digital converter 2 or from the functional converter 4, according to the selected acceleration voltage mode. The mode switch 2 is operated either electrically from the accelerator voltage switch or mechanically coupled thereto.

Zapojení pro vyhodnocení základního zvětšení rastrovacího elektronového mikroskopu nalezne uplatnění zejména u rastrovacích mikroskopů s širokým rozsahem jak urychlovacího napětí, tak i možných vzdáleností pozorovaného vzorku od objektivu.The circuitry for evaluation of the basic magnification of the scanning electron microscope finds application especially in scanning microscopes with a wide range of both acceleration voltage and possible distance of the observed sample from the objective.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A circuit for evaluating a basic magnification of a scanning electron microscope comprising a digital-to-analog converter characterized in that its individual inputs are connected to the individual outputs of the acceleration voltage switch (2) and its output to the first input of the combining circuit (5). the output of the combining circuit (5) is connected to the output terminal (8).

Connection according to Claim 1, characterized in that the combining circuit (5) is formed by a summing circuit.

Connection according to Claim 1, characterized in that the combining circuit (5) is a differential circuit.

Connection according to Claims 1, 2 and 3, characterized in that a mode switch (3) connected by its second input electrically or mechanically to the switch (3) is connected between the output of the D / A converter and the first input of the combining circuit (5). 2) the acceleration voltage and its third input with the output of the functional converter (4), the input of which is connected to the output of the continuous acceleration voltage control circuit (7).