CS276418B6

CS276418B6 - Circuit for the control of raster electron microscope line segment

Info

Publication number: CS276418B6
Application number: CS321389A
Authority: CS
Inventors: Michael Ing Rychnovsky
Original assignee: Tesla Brno Statni Podnik
Priority date: 1989-05-29
Filing date: 1989-05-29
Publication date: 1992-05-13

Abstract

Je tvořen zdrojem (1) M referenčních napětí, jehož každý n-tý výstup, kde n je přirozené číslo v rozmezí od 1 do N, je připojen vždy na druhý vstup n-tého koroparátoru (2n), přičemž první vstupy všech komparátorů (2^ až 2^) jsou připojeny na analogový výstup obvodu (3) řízení a vyhodnocení zvětšení a na signálový vstup zesilovače (4) s přepínaným zesílením. Výstup každého n-tého komparátorů (2n) je připojen na n-tý řídicí vstup zesilovače (4) s přepínaným zesílením a na n-tý vstup dekodéru (5) popisu úsečky, který je spojen svými vstupními porty s číslicovým výstupem obvodu (3) řízení a vyhodnocení zvětšení a svými výstupními porty se vstupními porty zobrazovacího obvodu (6), k jehož vstupu je připojen výstup generátoru (7) impulsu úsečky, který je svým vstupem spojen s výstupem zesilovače (4) s přepínaným zesílením. Lze jej s výhodou využít při konstrukci rastrovacího elektronového mikroskopu, zejména takového, který je vybaven plynulým nastavováním urychlovacího napětí i vzdálenosti vzorku od objektivu ve značném rozsahu.It consists of a source (1) of M reference the voltage whose n-th output, where n is a natural number ranging from 1 to N, is always connected to the second input of the n th corpator (2n) taking the first inputs of all comparators (2 ^ 2 ^) are connected to analog output of control and evaluation circuit (3) magnification and signal input amplification amplifiers (4). The output of each n-th comparator (2n) is connected to the nth th control input of the amplifier (4) with gain and nth input a decoder (5) describing the line segment that is connected with their digital output input ports control and evaluation circuit (3) magnification and its output ports the input ports of the display circuit (6), to which the generator output is connected (7) the line segment pulse that is its connected to the amplifier output (4) with switched amplification. It can be advantageously used in the construction of scanning electron microscope, especially one that it is equipped with smooth acceleration adjustment the voltage and distance of the sample from the lens to a considerable extent.

Description

Vynález se týká obvodu řízení jednotkové úsečky rastrovacího elektronového mikroskopu .The present invention relates to a scanning electron microscope unit line control circuit.

Při vyhodnocování snímků z rastrovacího elektronového mikroskopu je v mnoha aplikacích důležité přesně znát zvětšení obrazu. Hotové snímky se většinou dále upravují, například pro publikační účely se obvykle dodatečně zmenšují, což má zá následek změnu celkového zvětšení obrazu. Z toho důvodu se na snímky exponuje jednotková úsečka, jejíž údaj zůstává platný i při dodatečných změnách velikosti snímku. Délka jednotkové úsečky je přímo úměrná zvětšení obrazu a bývá doplněna číselným údajem s délkovou jednotkou, například 10 /an.When evaluating scanning electron microscope images, it is important in many applications to know the exact magnification of the image. Finished images are usually further edited, for example, for publishing purposes, they are usually further reduced, which results in a change in the overall magnification of the image. For this reason, a unit line is exposed to the images, the information of which remains valid even after additional image resizing. The length of the unit line is directly proportional to the magnification of the image and is usually supplemented by a numerical value with a length unit, for example 10 / an.

Zvětšení rastrovacího elektronového mikroskopu je možné řídit změnou velikosti proudu, tekoucího rastrovacími cívkami, v rozsahu několika dekád. Zvětšení však navíc závisí na velikosti urychlovacího napětí a na vzdálenosti pozorovaného vzorku od objektivu. Při změně hodnoty kterékoli z těchto veličin je nutno délku jednotkové úsečky korigovat tak, aby její údaj zůstal platný. Jednodušší mikroskopy, které mají pouze několik diskrétních hodnoť urychlovacího napětí, korigují jednoduše délku jednotkové úsečky, nebo její popis, současně s přepínáním urychlovacího napětí. Technicky lépe vybavené přístroje však disponují plynulým nastavením urychlovacího napětí i vzdálenosti pozorovaného vzorku od objektivu ve značném rozsahu. U těchto přístrojů je zajištění korekce údaje jednotkové úsečky složitější a informace jednotkové úsečky proto bývá rozdělena na dvě složky: mantisu, která určuje délku jednotkové úsečky a exponent, který určuje popis úsečky.The magnification of a scanning electron microscope can be controlled by changing the magnitude of the current flowing through the scanning coils over a period of several decades. However, the magnification also depends on the magnitude of the accelerating voltage and the distance of the observed sample from the objective. When changing the value of any of these quantities, it is necessary to correct the length of the unit line so that its data remains valid. Simpler microscopes, which have only a few discrete values of accelerating voltage, simply correct the length of the unit line, or its description, while switching the accelerating voltage. However, technically better equipped instruments have a continuous adjustment of the accelerating voltage and the distance of the observed sample from the lens to a large extent. With these devices, the correction of the unit line data is more complicated and the unit line information is therefore divided into two components: the mantissa, which determines the length of the unit line, and the exponent, which determines the line description.

. Nevýhodou dosavadního stavu je, že se délka úsečky v závislosti na nastaveném zvětšení mění v rozsahu celé dekády, to je v poměru 1 : 10. Při plné délce úsečky se ztrácí názornost měřítka, při minimální délce již klesá přesnost údaje, zejména při následném zmenšení snímku.. The disadvantage of the current state is that the length of the line varies depending on the set magnification in the range of a decade, ie in the ratio 1:10. .

Uvedené nevýhody dosavadního stavu do značné míry odstraňuje obvod řízení jednotkové úsečky rastrovacího elektronového mikroskopu podle vynálezu, jehož podstatou je, že je tvořen zdrojem N referenčních napětí, jehož každý n-tý výstup, kde n je přirozené číslo v rozmezí od 1 do N, je připojen vždy na druhý vstup n-tého komparátoru, přičemž první vstupy všech komparátorů jsou připojeny na analogový výstup obvodu řízení a vyhodnocení zvětšení a na signálový vstup zesilovače s přepínaným zesílením a výstup každého n-tého komparátoru je připojen na n-tý řídicí vstup zesilovače s přepínaným zesílením a na n-tý vstup dekodéru popisu úsečky, který je spojen svými vstupními porty s číslicovým výstupem obvodu řízení a vyhodnocení zvětšení a svými výstupními potty se vstupními porty zobrazovacího obvodu, k jehož vstupu je připojen výstup generátoru impulsu úsečky, který je svým vstupem spojen s výstupem zesilovače s přepínaným zesílením.These disadvantages of the prior art are largely eliminated by the scanning line unit control circuit of the scanning electron microscope according to the invention, the essence of which is formed by a source of N reference voltages, each nth output where n is a natural number in the range from 1 to N. connected to the second input of the nth comparator, the first inputs of all comparators are connected to the analog output of the control and magnification evaluation circuit and to the signal input of the amplifier with switched gain and the output of each nth comparator is connected to the nth control input of the amplifier with switching gain and to the nth input of the line description decoder, which is connected by its input ports to the digital output of the control and magnification evaluation circuit and its output pots to the input ports of the display circuit to the input of which is connected to the line pulse generator output. connected to the output of the amplifier with switched gain.

Výhody obvodu podle vynálezu spočívají zejména v tom, že v celém rozsahu zvětšení mikroskopu automaticky udržuje optimální velikost jednotkové úsečky a automaticky přepíná její popis tak, aby celkový údaj přesně vyjadřoval okamžité zvětšení mikroskopu. Další výhodou tohoto řešení je, že se jím dosahuje vyšší přesnosti údaje zvětšení na snímcích nezávisle na jejich dodatečném zmenšování či zvětšování.The advantages of the circuit according to the invention are, in particular, that in the entire magnification range of the microscope it automatically maintains the optimal size of the unit line and automatically switches its description so that the total data accurately expresses the instantaneous magnification of the microscope. Another advantage of this solution is that it achieves higher accuracy of the magnification data on the images, independent of their additional reduction or enlargement.

Vynález bude dále podrobněji popsán podle výkresu, na němž je znázorněno příkladné provedení obvodu řízení jednotkové úsečky rastrovacího elektronového mikroskopu podle vynálezu.The invention will now be described in more detail with reference to the drawing, in which an exemplary embodiment of a scanning line microscope unit line control circuit according to the invention is shown.

Na výkrese znázorněný obvod je tvořen zdrojem I N referenčních napětí, jehož každý n-tý výstup, kde n je přirozené číslo v rozmezí od 1 do N, je připojen vždy na druhý vstup n-tého komparátoru 2_R. První vstupy všech komparátorů 2^ až 2^ jsou připojeny na analogový výstup obvodu £ řízení a vyhodnocení zvětšení a na signálový vstup zesilovače £s přepínaným zesílením. Výstup každého n-tého komparátoru 2_n je připojen na n-tý řídicí vstup zesilovače £ s přepínaným zesílením a na n-tý vstup dekodéru £ popisu úsečky, který je spojen svými vstupními porty s číslicovým výstupem obvodu £ řízení a vyhodnocení zvětšení a svými výstupními porty se vstupními porty zobrazovacího obvodu 6.. Ke vstuThe circuit shown in the drawing consists of a source IN of reference voltages, each nth output of which, where n is a natural number in the range from 1 to N, is always connected to the second input of the nth comparator 2 _R. The first inputs of all comparators 2 to 2 are connected to the analog output of the control and magnification evaluation circuit 6 and to the signal input of the amplifier with switched gain. The output of each nth comparator 2 _n is connected to the nth control input of the gain-amplifying amplifier £ and to the nth input of the line description decoder £, which is connected by its input ports to the digital output of the control and magnification evaluation circuit and its output ports with input ports of the display circuit 6. To input

CS 276 418 86 2 pu zobrazovacího obvodu £ je připojen výstup generátoru £ impulsu úsečky, který je svým vstupem spojen s výstupem zesilovače £ s přepínaným zesílením. ,CS 276 418 86 2 pu the output of the line pulse generator £ is connected to the display circuit £, which is connected by its input to the output of the amplifier £ with switched gain. ,

V činnosti obvodu řízení jednotkové úsečky rastrovacího elektronového mikroskopu podle vynálezu je na analogovém výstupu obvodu £ řízení a vyhodnocení zvětšení stejnosměrné napětí, které je přímo úměrné mantise zvětšení. Velikost tohoto napětí se může se změnou zvětšení mikroskopu měnit v rozsahu jedné dekády. Toto napětí přichází na první vstupy prvního až N-tého komparátoru 2·^ až 2^. Na druhý vstup každého n-tého komparátoru 2_n je přivedeno příslušné referenční^-ňapětí~z n-tého výstupu zdroje £ N referenčního napětí. Velikosti jednotlivých referenčních napětí jsou voleny tak, aby tvořily vhodnou řadu dílčích rozsahů v oblasti jedné dekády. Soustava N komparátorů 2^ až 2^ takto vytvoří N + 1 dílčích rozsahů. Každý n-tý komparátor 2p sleduje napětí, ktšré je^-přiváděno na n-tý řídicí vstup zesilovače £ s přepínaným zešílením, a jakmile toto napětí dosáhne určité hodnoty, n-tý komparátor 2p překlopí a tím určí přechod do dalšího z N + 1 dílčích rozsahů zvětšení. Logická informace o určeném rozsahu je z výstupů prvního až N-tého komparátoru 2| až 2_m přiváděna jednak do dekodéru £ popisu úsečky, jednak do zesilovače £ s přepínaným zešílením, kde přepíná zesílení v přesně stejných poměrech, v jakých je měněn číslicový údaj v dekodéru £ popisu úsečky. Tím dochází k částečnému převodu analogové informace jednotkové úsečky do číslicového údaje. Výstupní napětí zesilovače £ s přepínaným zesílením řídí generátor £ impulsu úsečky, který vytváří napěťové impulsy, jejichž délka je přímo úměrná velikosti řídicího napětí. Impulsy vstupují do zobrazovacího obvodu £, který je zobrazuje na obrazovce mikroskopu jako úsečku v obraze. Zobrazovací obvod £současně zobrazuje popis úsečky, to jest číslicový údaj s délkovou jednotkou. Délka úsečky se při změně zvětšení mění pouze v malém rozsahu, přičemž při změně rozsahu se automaticky přepíná její popis.In the operation of the scanning line unit control circuit of the scanning electron microscope according to the invention, there is a DC voltage at the analog output of the control and magnification evaluation circuit which is directly proportional to the magnification mantise. The magnitude of this voltage can change over a period of one decade as the microscope magnifies. This voltage comes to the first inputs of the first to N-th comparators 2 · ^ to 2 ^. The other input of each of the nth _{comparator, n} is 2 supplied corresponding reference ^- voltage ~ n-th source output £ N reference voltage. The sizes of the individual reference voltages are chosen so as to form a suitable series of subranges in the area of one decade. The set of N comparators 2 ^ to 2 ^ thus creates N + 1 subranges. Every nth comparator 2p tracks the voltage ktšré is ^- supplied to the nth control input amplifier £ having switched gain, and when this voltage reaches a certain value, the nth comparator 2p tilted and thereby determine the transition to the next of the N + 1 sub magnification ranges. The logic information about the determined range is from the outputs of the first to Nth comparators 2 | up to 2 _{m is} fed both to the line description decoder 6 and to the switched-mode amplifier amplifier 6, where it switches the gain in exactly the same proportions in which the digital value in the line description decoder 6 is changed. This partially converts the analog information of the unit line to digital data. The output voltage of the gain-amplifier is controlled by a line pulse generator £, which generates voltage pulses whose length is directly proportional to the magnitude of the control voltage. The pulses enter the imaging circuit £, which displays them on the microscope screen as a line in the image. The display circuit £ simultaneously displays the description of the line, i.e. the numerical data with the length unit. The length of the line changes only to a small extent when the magnification is changed, while its description automatically switches when the range is changed.

Vynález lze s výhodou využít při konstrukci rastrovacího elektronového mikroskopu, zejména takového, který je vybaven plynulým nastavováním urychlovacího napětí i vzdálenosti vzorku od objektivu ve značném rozsahu.The invention can be advantageously used in the construction of a scanning electron microscope, in particular one which is equipped with a continuous adjustment of the accelerating voltage and the distance of the sample from the objective to a large extent.

Claims

PATENT CLAIMS

Scanning electron microscope unit line control circuit, characterized in that it consists of a source (1) of N reference voltages, each nth output of which, where n is a natural number in the range from 1 to N, is connected in each case to a second input n- th comparator (2 _n), the first inputs of the comparators (2 ^ and 2 ^) are connected to an analog "output of the circuit (3), control and evaluation of magnification and to a signal input of the amplifier (4) with a switched amplification and output every nth of the comparator (2 _n ) is connected to the n-th control input of the amplifier (4) with switched gain and to the n-th input of the line description decoder (5), which is connected by its input ports to the digital output of the control and magnification evaluation circuit (3) and its output ports with the input ports of the display circuit (6), to the input of which the output of the line pulse generator (7) is connected, which is connected by its input to the output of the amplifier (4) with switched gain.