CS276419B6

CS276419B6 - Circuit for the formation of electron microscope magnification complex indication

Info

Publication number: CS276419B6
Application number: CS321589A
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

Oe tvořen obvodem (1) vyhodnocení zvětšení, spojeným svým prvním vstupem s výstupem obvodu (2) objektivu, svým druhým vstupem s výstupem obvodu (3) urychlovacího napětí, svým třetím vstupem s výstupem obvodu (4) řízení zvětšení, svým analogovým'výstupem se vstupem analogově číslicového převodníku (5) a s prvním vstupem koncového komparátoru (6) a svým číslicovým výstupem s druhým vstupem číslicového zobrazovače (7) a s prvním vstupem zobrazovacího obvodu (8), přičemž druhý vstup koncového komparátoru (6) je spojen s prvním vstupem počátečního komparátoru (9) a s výstupem analogového slučovacího obvodu (10), k jehož prvnímu vstupu je připojen výstup rastrovacího generátoru (11) a k jehož druhému vstupu je připojen výstup zdroje (12) referenčního napětí, zatímco výstup koncového komparátoru (6) je spojen s prvním vstupem logického slučovacího obvodu (13), k jehož druhému vstupu je připojen výstup počátečního komparátoru (9) a k jehož výstupu je připojen druhý vstup zobrazovacího obvodu (8), a přičemž výstup analogově číslicového převodníku (5) je spojen s prvním vstupem číslicového zobrazovače (7) a druhý vstup počátečního komparátoru (9) je připojen ke svorvn ce (14) referenčního napětí. Lze jej s vý03 hodou využít při konstrukci rastrovacích pj elektronových mikroskopů, zejména s plynulým nastavením urychlovacího napětí a vzdálenosti vzorku od objektivu.Oe is formed by the circuit (1) of the evaluation magnification associated with its first input with the output of the lens periphery (2) second input with circuit output (3) acceleration voltage, its third input with the output of the magnification control circuit (4) with its analogue output with analog input the digital converter (5) and the first one by comparator input (6) a its digital output with a second input the digital display (7) and the first the input of the display circuit (8), wherein the second input of the comparator (6) is associated with the first initial input comparator (9) and analog output of the merging circuit (10) to which it is a raster output is connected to the first input the generator (11) and to the other one the input of the reference source (12) is connected voltage while output terminal comparator (6) is associated with the first logic merge circuit input (13) to whose second input it is connected output of the initial comparator (9) a to which a second input is connected the display circuit (8), and leaving the output analog-to-digital converter (5) is connected to the first digital input the display (7) and the second input the comparator (9) is connected to the terminal reference voltage (14). It can be mixed with to use in the construction of scanning pj electron microscopes, especially with smooth microscopes by setting the acceleration voltage a the distance of the sample from the lens.

Description

Vynález se týká obvodu pro vytváření komplexního údaje zvětšení elektronového mikroskopu.The present invention relates to a circuit for generating complex electron microscope magnification data.

Při pozorování mikroskopických objektů elektronovým mikroskopem je v mnoha aplikacích důležité přesně znát zvětšení obrazu. Většina elektronových mikroskopů je proto vybavena číslicovým zobrazovačem zvětšení; některé přístroje umožňují exponovat údaj zvětšení na snímky. Aby údaj zvětšení naexponovaný na snímku byl platný, je nezbytné při dalším fotografickém zpracování dodržovat přesně rozměry snímku. To v mnoha případech není možno dodržet - například při publikování v knihách a časopisech je obvykle nutno snímky zmenšit. Údaj zvětšení potom přestává platit, na což je nutno v doprovodném textu upozornit a uvádět korekční koeficienty. Technicky lépe vybavené přístroje proto exponují na snímky jednotkovou úsečku s číslicovým označením její délky, například 1/um. Délka jednotkové úsečky a její označení odpovídají zvolenému zvětšení obrazu. Jelikož je jednotková úsečka součástí snímku, zůstává její údaj stále platný, nezávisle na následném fotografickém zmenšení nebo zvětšení snímku. Některé přístroje neudávají přesný číselný údaj zvětšení. Pak však obsluha mikroskopu musí hodnotu zvětšení určovat výpočtem z jednotkové úsečky, což práci obsluhy ztěžuje. Plně vybavený přístroj proto musí poskytovat jak přímý číselný údaj zvětšení, tak i jednotkovou úsečku exponovanou na snímky.When observing microscopic objects with an electron microscope, it is important in many applications to know the exact magnification of the image. Most electron microscopes are therefore equipped with a digital magnification display; some devices allow you to expose the magnification data to images. In order for the magnification data exposed in the image to be valid, it is necessary to follow the exact dimensions of the image during further photographic processing. This is not possible in many cases - for example, when publishing in books and magazines, it is usually necessary to reduce the images. The magnification value then ceases to apply, which must be pointed out in the accompanying text and the correction coefficients indicated. Therefore, more technically equipped devices expose a unit line with a numerical indication of its length, for example 1 .mu.m, on the images. The length of the unit line and its designation correspond to the selected image magnification. Because the unit line is part of the image, its information remains valid, regardless of the subsequent photographic reduction or enlargement of the image. Some devices do not give an exact magnification number. Then, however, the microscope operator must determine the magnification value by calculating from a unit line, which makes the operator's work more difficult. Therefore, a fully equipped instrument must provide both a direct numerical indication of the magnification and a unit line exposed to the images.

Zvětšení obrazu rastrovacího elektronového mikroskopu, určené velikostí proudu tekoucího rastrovacími cívkami, však závisí i 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. Korekce se obvykle provádí pouze pro několik diskrétních hodnot urychlovacího napětí a pro jednu nebo dvě hodnoty vzdálenosti pozorovaného vzorku od objektivu. Pokud je přístroj vybaven větším počtem hodnot těchto veličin, nebo umožňuje jejich plynulé nastavení, je zajištění správné korekce délky jednotkové úsečky v celém rozsahu uvedených veličin poměrně nákladná a složitá záležitost.However, the magnification of the scanning electron microscope image, determined by the magnitude of the current flowing through the scanning coils, also depends on the magnitude of the accelerating voltage and on 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. The correction is usually performed only for a few discrete values of the accelerating voltage and for one or two values of the distance of the observed sample from the objective. If the device is equipped with a larger number of values of these quantities, or allows their continuous adjustment, ensuring the correct correction of the length of the unit line in the entire range of these quantities is a relatively expensive and complex matter.

Některé rastrovací elektronové mikroskopy, vybavené výpočetní technikou, vytvářejí jednotkovou úsečku číslicově a zobrazují ji podobným způsobem jako alfanumerické znaky. Délka úsečky je v takovém případě definovaná časovým intervalem a není odvozena od amplitudy vychylovacího napětí. Nevýhodou tohoto řešení js, že je nutné kalibrovat jednotkovou úsečku zvlášt pro každou rychlost rastrování a není zaručena dlouhodobá stálost nastavení.Some computer-aided scanning electron microscopes generate a unit line numerically and display it in a manner similar to alphanumeric characters. The length of the line in such a case is defined by a time interval and is not derived from the amplitude of the deflection voltage. The disadvantage of this solution is that it is necessary to calibrate the unit line separately for each raster speed and the long-term stability of the setting is not guaranteed.

Uvedené nevýhody dosavadního stavu do značné míry odstraňuje obvod pro vytváření komplexního údaje zvětšení elektronového mikroskopu podle vynálezu, jehož podstatou je, že je tvořen obvodem vyhodnocení zvětšení, spojeným svým prvním vstupem s výstupem obvodu objektivu, svým druhým vstupem s výstupem obvodu urychlovacího napětí, svým třetím vstupem s výstupem obvodu řízení zvětšení, svým analogovým výstupem se vstupem analogově číslicového převodníku a s prvním vstupem koncového komparátoru a svým číslicovým výstupem s druhým vstupem číslicového zobrazované a s prvním vstupem zobrazovacího obvodu, přičemž druhý vstup koncového komparátoru je spojen s prvním vstupem počátečního komparátoru a s výstupem analogového slúčovacího obvodu, k jehož prvnímu vstupu je připojen výstup rastrovacího generátoru a k jehož druhému vstupu je připojen výstup zdroje referenčního napětí, zatímco výstup koncového komparátoru je spojen s prvním vstupem logického slučovacího obvodu, k jehož druhému vstupu je připojen výstup počátečního komparátoru a k jehož výstupu je připojen druhý vstup zobrazovacího obvodu, a přičemž výstup analogově číslicového převodníku je spojen s prvním vstupem číslicového zobrazovače a druhý vstup počátečního komparátoru je připojen ke svorce referenčního napětí. Výhodné přitom je, jestliže svorka referenčního napětí je zemní svorka nebo jestliže první vstup koncového komparátoru je přes invertor připojen ke druhému vstupu počátečního komparátoru.These disadvantages of the prior art are largely eliminated by the circuit for generating a complex electron microscope magnification data according to the invention, which consists of a magnification evaluation circuit connected by its first input to an objective circuit output, its second input to an accelerating voltage circuit output, its third input with the output of the magnification control circuit, its analog output with the input of the analog-to-digital converter and the first input of the end comparator and its digital output with the second input of the digital display and the first input of the display circuit, the second input of the end comparator being connected to the first input of the initial comparator a combining circuit, the first input of which is connected to the output of a raster generator and the second input of which is connected to the output of a reference voltage source, while the output of an end comparator is connected to the first input of a logic combining circuit, the second input of which is connected to the output of the initial comparator and to the output of which a second input of the display circuit is connected, and wherein the output of the analog-to-digital converter is connected to the first input of the digital display and the second input of the initial comparator is connected to the reference voltage terminal. It is advantageous if the reference voltage terminal is a ground terminal or if the first input of the end comparator is connected to the second input of the initial comparator via an inverter.

Výhody obvodu podle vynálezu spočívají zejména v tom, že vytváří komplexní údaj zvětšení, obsahující přímý číselný údaj i jednotkovou úsečku exponovanou na snímek, jejíž údaj platí nezávisle na následném fotografickém zpracování snímku. Komplexní údaj zvětšení platí v celém rozsahu zvětšení a při libovolných hodnotách urychlovacího napětí i vzdáThe advantages of the circuit according to the invention are, in particular, that it produces a complex magnification data, comprising a direct numerical data as well as a unit line exposed to the image, the data of which apply independently of the subsequent photographic processing of the image. The complex magnification data is valid in the entire magnification range and even gives up at any values of the accelerating voltage

CS 276 419 B6 . 2 lenosti pozorovaného vzorku od objektivu. Jinou výhodou je jednoduchost zapojení, přičemž přesnost údaje nezávisí na rychlosti rastrování, odpadá nutnost kalibrace pro různé rychlosti rastrování a je zaručena dlouhodobá stabilita nastavení. Další výhodou pak je možnost snadného posouvání jednotkové úsečky do optimální polohy v obraze.CS 276 419 B6. 2 laziness of the observed sample from the lens. Another advantage is the simplicity of connection, while the accuracy of the data does not depend on the raster speed, the need for calibration for different raster speeds is eliminated and long-term stability of the settings is guaranteed. Another advantage is the ability to easily move the unit line to the optimal position in the image.

Vynález bude dále podrobněji popsán podle přiloženého výkresu, na němž je znázorněno příkladné provedení obvodu pro vytváření komplexního údaje zvětšení elektronového mikroskopu podle vynálezu.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which an exemplary embodiment of a circuit for generating complex electron microscope magnification data according to the invention is shown.

Na obrázku příkladného provedení obvodu podle vynálezu je znázorněn obvod £ vyhodnocení zvětšení, spojený svým prvním vstupem s výstupem obvodu 2 objektivu, svým druhým vstupem s výstupem obvodu £ urychlovacího napětí, svým třetím vstupem s výstupem obvodu £ řízení zvětšení, svým analogovým výstupem se vstupem analogově číslicového převodníku _5 a s prvním vstupem koncového komparátoru £ a svým číslicovým výstupem s druhým vstupem číslicového zobrazovače 7 a s prvním vstupem zobrazovacího obvodu £. Druhý vstup koncového komparátoru £ je spojen s prvním vstupem počátečního komparátoru 2 a s výstupem analogového slučovacího obvodu £0, k jehož prvnímu vstupu je připojen výstup rastrovacího generátoru 11 a k jehož druhému vstupu je připojen výstup zdroje 12 referenčního napětí. Analogový slučovací obvod 10 lze s výhodou realizovat sečítacím zesilovačem.. Výstup koncového komparátoru £ je spojen s prvním vstupem logického slučovacího obvodu 13, k jehož druhému vstupu je připojen výstup počátečního komparátoru 2 ^a k jehož výstupu je připojen druhý vstup zobrazovacího obvodu £. Logický slučovací obvod 13 lze přitom s výhodou realizovat logickým součinovým hradlem. Výstup analogově číslicového převodníku £ je spojen s prvním vstupem číslicového zobrazovače £. Druhý vstup počátečního komparátoru 2 je připojen ke svorce 14 referenčního napětí. V prvním příkladném provedení obvodu podle vynálezu je svorka 14 referenčního napětí uzemněna, zatímco v druhém příkladném provedení je svorka 14 referenčního napětí pres čárkovaně zakreslený invertor 15 připojena k prvnímu vstupu koncového komparátoru £.The figure of an exemplary embodiment of a circuit according to the invention shows a magnification evaluation circuit £ connected by its first input to the output of an objective circuit 2, its second input to an output of an acceleration voltage circuit £, its third input to the output of a magnification control circuit £, its analog output to an analog input. digital converter 5 and with the first input of the end comparator 6 and its digital output with the second input of the digital display 7 and with the first input of the display circuit 6. The second input of the end comparator 6 is connected to the first input of the initial comparator 2 and to the output of the analog combining circuit £ 0, to the first input of which the output of the raster generator 11 is connected and to the second input of which the output of the reference voltage source 12 is connected. Analog combining circuit 10 can be advantageously realized sečítacím amplifiers .. The output terminal of the comparator £ is connected to a first input of a logic adder 13 to whose second input is connected the output of the comparator 2 ^and starting the output of which is connected to the second input circuit of the display £. The logic combining circuit 13 can advantageously be realized by a logic product gate. The output of the analog-to-digital converter £ is connected to the first input of the digital display £. The second input of the initial comparator 2 is connected to the reference voltage terminal 14. In a first exemplary embodiment of the circuit according to the invention, the reference voltage terminal 14 is grounded, while in the second exemplary embodiment the reference voltage terminal 14 is connected to the first input of the end comparator 6 via a dashed line inverter 15.

V činnosti obvodu podle vynálezu jsou na vstupy obvodu £ vyhodnocení zvětšení přiváděny signály z obvodu 2 objektivu, z obvodu £ urychlovacího napětí a z obvodu £ řízení zvětšení. Obvod. £ vyhodnocení zvětšení tyto signály zpracovává a vyhodnocuje z nich výsledný údaj zvětšení.v exponenciálním tvaru. Na jeho analogovém výstupu je stejnosměrné napětí úměrné mantise zvětšení a na jeho číslicovém výstupu je číslicová informace o exponentu zvětšení. Stejnosměrné napětí z analogového výstupu obvodu £ vyhodnocení zvětšení je v analogově číslicovém převodníku £ převedeno na číslicovou informaci o mantise zvětšení a ta spolu s číslicovou informací o. exponentu zvětšení vstupuje do číslicového zobrazovače £, který zobrazí číslicový údaj zvětšení. Z rastrovacího generátoru 11 je přiváděno vychylovací napětí do analogového slučovacího obvodu 10, kde se sčítá s konstantním stejnosměrným napětím, přicházejícím ze zdroje 12 referenčního napětí. Výstupní, stejnosměrně posunuté vychylovací napětí je přiváděno do počátečního komparátoru 2 a koncového komparátoru £. Počáteční komparátor 2 porovnává posunuté vychylovací napětí se vztažným potenciálem a v okamžiku shody obou napětí se překlápí. Koncový komparátor £ porovnává posunuté vychylovací napětí se stejnosměrným napětím přímo úměrným mantise zvětšení, které je přiváděno z analogového výstupu obvodu vyhodnocení zvětšení. V okamžiku shody obou napětí se koncový komparátor £ překlopí. Výstupní logické signály z počátečního komparátoru 2 ^a koncového komparátoru £ jsou sloučeny v logickém slučovacím obvodu 13 tak, že na jeho výstupu vzniká napětový impuls. Čelní hrana impulsu je určena okamžikem překlopení počátečního komparátoru 2, týlová hrana impulsu je určena okamžikem překlopení koncového komparátoru £. Napětové impulsy z logického slučovacího obvodu 13 vstupují do zobrazovacího obvodu £ současně s číslicovou informací o exponentu zvětšení, která přichází z obvodu £ vyhodnocení zvětšení, Zobrazovací obvod £ zobrazuje napětové impulsy na obrazovce mikroskopu jako úsečku v obraze, jejíž délka je přímo úměrná mantise zvětšení. Změnou napětí zdroje 12 referenčního napětí lze úsečkou posouvat a umístit ji dp optimální polohy v obraze. Přitom u prvního příkladného provedení obvodu podle vynálezu má úsečka pevný počátek a se změnou zvětšení se posouvá její konec, zatímco u druhého příkladného provedení s invertorem 15 má úsečka pevný střed a se změnou zvětšení se symetricky zrcadlově posouvají jejíIn the operation of the circuit according to the invention, signals from the objective circuit 2, from the acceleration voltage circuit 6 and from the magnification control circuit 6 are fed to the inputs of the magnification evaluation circuit e. Circuit. The magnification evaluation processes these signals and evaluates the resulting magnification data in exponential form. On its analog output there is a DC voltage proportional to the magnification mantise and on its digital output there is digital information about the magnification exponent. The DC voltage from the analog output of the magnification evaluation circuit £ is converted in the analog-to-digital converter £ into digital magnification mantise information, and this, together with the digital magnification exponent information, enters the digital display £, which displays the digital magnification. From the raster generator 11, a deflection voltage is supplied to the analog combining circuit 10, where it is added to a constant DC voltage coming from the reference voltage source 12. The output, DC-shifted deflection voltage is fed to the initial comparator 2 and the end comparator 6. The initial comparator 2 compares the shifted deflection voltage with the reference potential and flips when the two voltages match. The end comparator £ compares the shifted deflection voltage with a DC voltage directly proportional to the magnification mantis supplied from the analog output of the magnification evaluation circuit. When both voltages match, the end comparator £ flips over. The output logic signals from the initial comparator 2 ^{and the} end comparator 6 are combined in the logic combining circuit 13 so that a voltage pulse is generated at its output. The leading edge of the pulse is determined by the moment of overturning of the initial comparator 2, the trailing edge of the pulse is determined by the moment of overturning of the end comparator 6. The voltage pulses from the logic combining circuit 13 enter the display circuit 6 at the same time as the digital magnification exponent information coming from the magnification evaluation circuit £. By changing the voltage of the reference voltage source 12, the line can be moved and placed in the optimal position in the image. In this case, in the first exemplary embodiment of the circuit according to the invention, the line has a fixed beginning and its end shifts with a change in magnification, while in a second exemplary embodiment with an inverter 15 the line has a fixed center and its change symmetrically

IAND

CS 276 419 B6 počátek a konec. Číslicovou informaci o exponentu zvětšení zobrazuje zobrazovací obvod 8 na obrazovce mikroskopu jako označení délky jednotkové úsečky, například 1 /im.CS 276 419 B6 beginning and end. The digital magnification exponent information is displayed by the display circuit 8 on the microscope screen as an indication of the length of the unit line, for example 1 .mu.m.

Vynález lze s výhodou využít při konstrukci rastrovacích elektronových mikroskopů, zejména s plynulým nastavením urychlovacího napětí a vzdálenosti vzorku od objektivu.The invention can be advantageously used in the construction of scanning electron microscopes, in particular with a continuous adjustment of the accelerating voltage and the distance of the sample from the objective.

Claims

PATENT CLAIMS

A circuit for generating a complex electron microscope magnification data, characterized in that it is formed by a magnification evaluation circuit (1) connected by its first input to the output of an objective circuit (2), its second input to the output of an accelerating voltage circuit (3), its a third input with the output of the magnification control circuit (4), its analog output with the input of the analog-to-digital converter (5) and with the first input of the end comparator (6) and its digital output with the second input of the digital display (7) and the first input of the display circuit (8) , the second input of the end comparator (6) being connected to the first input of the initial comparator (9) and to the output of the analog combining circuit (10), to the first input of which the output of the raster generator (11) is connected and to the second input of which ) of the reference voltage, while the output of the end comparator (6) is connected to the first input of the logic combining circuit (13), to the second input of which it is connected the output of an initial comparator (9) to the output of which a second input of the display circuit (8) is connected, and wherein the output of the analog-to-digital converter (5) is connected to the first input of the digital display (7) and the second input of the initial comparator (9) is connected to reference voltage terminal (14),

2. The circuit of claim 1, wherein the reference voltage terminal (14) is a ground terminal.

3. The circuit according to claim 1, characterized in that the first input of the end comparator (6) is connected to the second input of the initial comparator (9) via an inverter (15).