DE112010002007T5

DE112010002007T5 - Verfahren zur tomographischen untersuchung vonmikroskopischen objekten und abtastmikroskopzur durchführung dessen

Info

Publication number: DE112010002007T5
Application number: DE112010002007T
Authority: DE
Inventors: Mixail Aleksandrovich Yudakov; Yurij Petrovich Volkov; Aleksej Olegovich Manturov
Original assignee: Obshhestvo S Ogranichennoj Otvetstvennost Yu Centr Innovacionny X Texnologij E S; OBSHHESTVO S OGRANICHENNOJ OTVETSTVENNOST'YU "CENTR INNOVACIONNY'X TEXNOLOGIJ-E'S''
Current assignee: 000 "zentr Innovatsionnykh Technologiy-Plus" Ru
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2012-06-28
Also published as: WO2010131996A1; RU2413204C2; RU2009118267A; US20120133940A1; US8384901B2

Abstract

Die Erfindung gehört zum Bereich der Materialforscnachfolgender Erhaltung der Bilddarstellung, und zwar zu den Abtastverfahren und die Einrichtungen für die tomographische Untersuchung des zweidimensionalen Systems der flachen Objekte. Die Aufgabe dieser angemeldeten Erfindung besteht in der Bildung der Verfahrensentwicklung der nanodimensionalen oder der mikroskopischen Objekte mit der Auflösung von 30 nm, und auch der Einrichtung für die Verfahrensrealisierung. Diese Aufgabe wird auch nach folgender Weise gelöst: im Abtastmikroskop, das die Strahlungsquelle 1 enthält, den undurchsichtigen in der Strahlenaufrichtung liegenden Bildschirm 2 mit einem Spalt, den Objektivtisch 4 für das Aufstellen des Untersuchungsobjekts, der die Bewegungseinrichtung in der Abtastebene 7, den Strahlendetektor 8, der mit dem Block der Informationsverarbeitung 9 verbunden ist. Gemäß der technischen Anweisung hat der undurchsichtige Bildschirm mit dem wenigstens einen beweglichen Spaltschieber 3 eine Möglichkeit, die Querabmessung des Spaltes zu verändern.

Description

Technischer Bereich
Die Erfindung gehört zum Bereich der Materialforschung durch die elektromagnetische Strahlung mit der nachfolgenden Visualisierung des zu erforschenden Objektes, und zwar mit der Hilfe des Abtastverfahrens und der Einrichtungen für die tomographische Untersuchung der zweidimensionalen Struktur von den flachen Objekten.
Bisheriger Stand der Technik
Das Verfahren der Strahlungscomputertomographie ist bekannt; es besteht in der Bestrahlung des zu untersuchenden Objekts mit dem ionisierenden Strahlungfluß, in der Registrierung der durch das Kontrollobjekt durchgegangenen Strahlung bei dem angegebenen Anzahl von Leitbahnen bei der relativen Verlagerung und Winkelbewegung der Montage von Detektoren und des zu untersuchenden Objekts, in der Transformierung von aufgefangenen Signalen und in der Erneuerung des tomographischen Bildes mit der Hilfe des Computers nach dem bestimmten Algorithmus. Dabei verbreitet sich die Strahlung in der Form des Leitstrahlfächers von der Punktquelle und nach dem Durchgang durch das Kontrollobjekt wird man von den Detektoren regiestriert, die sich auf dem Kreisbogen mit dem Zentrum im Besteck der Strahlenquelle befinden sind (s. Patent auf die Erfindung RU Nº2180745 , MPK: G01N23/04).
Mit der Hilfe des bekannten Verfahrens kann die Struktur des Objekts, u. a. die innere Struktur, bestimmen, aber das Auflösungsvermögen bestimmt sich von der Abmessung der Detektoren und vom Abtastschritt und kann nicht detaillierter als einige Millimeter sein.
In seinem technischen Wesen zum nachliegenden Verfahren ist Verfahren der tomographischen Kontrolle, das in der Abtastung mit dem Strahlungsbündel von der Strahlungspunktquelle des r Kontrollobjekts durch die Hin- und Herverschiebung und das diskrete Drehen des Kontrollobjekts, in der Registrierung, der durch das Kontrollobjekt durchgegangenen Strahlungsintensität mit der Hilfe der Detektormatrix mit der nachfolgenden Abarbeitung mit der Hilfe des Computers der eingegangenen Information und der Erneuerung auf ihrer Grund der inneren Struktur des Objekts, besteht. Das Besteck und die Abmessung von dem lokalen Bereich inerhalb des Kontrollobjekts werden vorher vorgegeben, diese Information wird im Computer eingegeben und das zeitsparende Objektsabtastung wird bis zum Durchschnittpunkt der Grenze von dem lokalen Bereich des Randstrahles des Strahlungsbündels durchgeführt, das auf den ersten Detektor der Matrix fällt, danach wird die zusätzliche Abtastung mit dem Abtastschnitt, der auf K = D/D_π verringert wird, wo D – die Abmessung des Kontrollobjekts, D_π – die Abmessung des lokalen Bereichs ist. Die Zeit der Ablesung von den Detektoren wird auf K verringert, dabei wird bei der Registrierung nur ein Teil von Matrixdetektoren eigesetzt, die von der Abmessung des lokalen Bereichs bestimmt wird, s. Patent auf die Erfindung RU Nº2097748 , MPK: G01N23/04).
Das obenbeschriebene Verfahren gibt die Möglichkeit, das Auflösungsvermögen bis einem bestimmten Stand durch die Verringerung des Abtastschrittes zu steigern, aber die geometrischen Abmessungen von Detektoren geben keine nötige Auflösungsvermögen.
Das konfokale tomographische Abtastmikroskop ist bekannt, das die punktförmige Primärlichtquelle, die Einrichtung für die Bewegung des zu untersuchendendreidimensionalen Objekts, Linse-Kondensor, der die Strahlung von der punktförmigen Primärlichtquelle im Punkt fokussiert, der innerhalb des zu untersuchenden dreidimensionalen Objekts liegt, den Mikroobjektiv für die Visualisierung des Bildes der sekundären Lichtquelle, das bei der Fokussierung der Strahlung von der punkförmigen Primärlichtquelle bildet, die Punktblende, die in der bildebene der sekundären Lichtquelle liegt, und den Strahlendetektor, enthält. Dabei liegt der Strahlendetektor hinter der Punktblende und besteht aus der Matrix der lichtempfindlichen Sensoren, und zwischen der Punktblende und der Matrix der lichtempfindlichen Sensoren ist sich ein optisches Diffraktionsbrechungselement befindet (s. Patent auf die Erfindung RU Nº2140661 , MPK: G02B21/00).
Aber diese Einrichtung für die Abtastung von den dreidimensionalen Objekten ist das geringe Auflösungsvermögen charakteristisch.
In seinem technischen Wesen zur nachliegenden Einrichtung ist ein konfokales Abtastmikroskop, das einen Block der Strahlungsquelle enthält, die im Strahlengang im des optischen Übertragungssystem des Mikroskops den undurhsichtigen Bildschirm mit einem Spalt gelegen werden, die konfokal erste und zweite Fokussiereinrichtungen feststellen werden, und auch den in der Fokalebene dieser Einrichtungen untergebrachten Objektivtisch, der das Bewegungmittel in dieser Ebene hat, und in der Bildebene liegenden Strahlendetektor. Zwecks der Einheitlichkeit und der Vereinfachung der Mikroskopkonstruktion für Darstellung der Visualisierung in der breiten Spektralbande mit der Erhaltung der zulässigen Energieeinwirkung auf zu untersuchenden Objekt wird der undurchsichtige Bildschirm mit einem Spalt unbeweglich gemacht, der Spalt ist rechteckig, der Objektivtisch hat eine Einrichtung, die die lineare Bewegung des Musters bei der Bildkonstruktion versorgt, und der Strahlendetektor ist mit dem Spaltbild vereinigt und stellt sich die Fotodetektorenlinien vor, die mit der Einrichtung der einzeiligförmigen Bildkonstruktion verbunden sind (s. Patent auf die Erfindung RU Nº2018891 , MPK G02B21/00).
Aber das Auflösungsvermögen dieser Einrichtung ist mit der Breite des Spaltes beschränkt, die kleiner als 10 Mikrometer für die benutzende Strahlung wegen der Beugungserscheinung nicht werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe dieser angemeldeten Erfindung besteht in der Verfahrensentwicklung der Untersuchung von den nanodimensionalen oder mikroskopischen Objekten mit Auflösung von 30 nm, und auch der Einrichtung für die Verfahrensrealisierung.
Das technische Ergebnis, das bei der Anwendung dieser Erfindung geleistet wird, besteht in der Erhöhung des Auflösungsvermögens vom Abtastmikroskop.
Diese Aufgabe wird auf solche Weise gelöst: im Verfahren der tomographischen Untersuchung der Objekte, das aus der Abtastung des Kontrollobjekts durch das Bündel der elektromagnetischen Strahlung bei der digitalen Veränderung der Winkelposition des Kontrollobjekts bezüglich des Bündels der elektromagnetischen Strahlung, aus der Registrierung der Strahlungsintensität, die durch das Kontrollobjekt bei der Abtastung durchgegangen ist, aus der Informationsverarbeitung mit der folgenden Rückspeicherung der Struktur des Objekts, gemäß der technischen Anweisungen hält, bei der Abtastung wird man das Bündel der elektromagnetischen Strahlung mit digital veränderten Abmessungen des Querschnittbündels gebildet, dabei werden die Veränderung einer der Querabmessungen des Schnittbündels auf den Wert gemacht, der dem nötigen Auflösungsvermögen entspricht, die Registrierung der Strahlungsintensität wird nach der jeden Veränderung der Querabmessung des Schnittbündels verwirklicht, und bei der Verarbeitung werden die Differenz von zwei aufeinanderfolgenden registrierten Intensitäten mit den Bedeutungsmengen für die Erneuerung der Struktur des Objekts ausgerechnet. Der Querschnitt des Bündels der elektromagnetischen Strahlung ist ein Rechteck, dessen Breite viel kürzer als seine Länge ist. Die diskreten Veränderungen der Querabmessung des Bündelsschnittes nach der Breite werden durch eine schrittweise aufeinanderfolgende Bewegung einer Grenze des Bündels vom Minimalwert bis zum Maximalwert oder durch eine schrittweise aufeinanderfolgende Bewegung einer Grenze des Bündels entsprechend vom Maximalwert bis zum Minimalwert verwirklicht. Die diskreten Veränderungen der Querabmessung des Bündelsschnittes nach der Breite werden durch die eingerichtete Wechselbewegung der gegenüberliegenden Grenzen des Bündels verwirklicht, die die Bewegung des Bündels durch das Objekt gewährleisten.
Diese gegebene Aufgabe wird auch folgender Weise gelöst: im Abtastmikroskop, das die Strahlungsquelle enthält, die sich nach den Strahlengängen den undurchsichtigen Bildschirm mit einem Spalt, den Objektivtisch für die Unterbringung des Untersuchungsobjekts befunden werden, der die Bewegungseinrichtung in der Abtastebene hat, den Strahlendetektor, der mit dem Block der Informationsverarbeitung verbunden ist, gemäß der technischen Anweisung, hat der undurchsichtige Bildschirm wenigstens von dem einen beweglichen Spaltschieber in der Ebene des undurchsichtigen Bildschirms, der die Möglichkeit gibt, die Querabmessung des Spaltes zu verändern. Der undurchsichtige Bildschirm hat eine Einrichtung für die Bewegung in der Ebene, die die Abtastebene parallel ist. Der Objektivtisch kann sich in der Abtastebene bewegen.
Kurze Zeichnungsbeschreibung
Das Verfahren und die Einrichtung werden durch folgende Zeichnungen erklärt. In Zeichnung 1 stellt in Form eines Schemas des tomographischen Abtastmikroskops dar. In Zeichnung 2 stellt das Bild des Spaltes mit den Seiten a und b dar, die im undurchsichtigen Bildschirm gebildet ist.
Positionen auf den Zeichnungen sind:
Bezugszeichenliste

1: Strahlungsquelle;
2: Undurchsichtiger Bildschirm;
3: Spaltschieber;
4: Objektivtisch;
5: Bewegungseinrichtung des undurchsichtigen Bildschirmes;
6: Bewegungseinrichtung der Grundplatte;
7: Bewegungseinrichtung des Objektivtisches;
8: Strahlendetektor;
9: Block der Informationsverarbeitung.

Bessere Variante der Erfindungsrealisierung
Für die Untersuchung der inneren Struktur von mikroskopischen Objekten werden oft verschiedene Arte der konfokalen Mikroskopen verwendet. Ihr Nachteil besteht darin, dass die erhaltenden Bilder des inneren Querschnittes des Objekts nicht tomographisch sind, weil sie sich in jedem Punkt einen Summenstrahl vorstellen. Für die Gewinnung der quantativen Daten über die innere Struktur der zu untersuchenden Objekten ist es nötig, die Algorithmen der tomographischen Rekonstruktion zu verwenden. Diese technische Lösung des tomographischen Abtastmikroskops wird für die Verfahrensrealisierung mit hohem Auflösungsvermögen bestimmt. Das tomographische Abtastmikroskop ist eine Einrichtung, die aus einigen elektrisch zwischeneinander verbundenen Baueinheiten besteht.
Das Mikroskop enthält die elektromagnetische Strahlungsquelle 1, die eine eingerichtete Verbreitung des Bündels von den elektromagnetischen Wellen der verschiedenen Frequenzbereiche und der Intensität gewährleistet, den undurchsichtigen Bildschirm 2 mit dem Spalt, der für die Formierung des Strahlungbündels mit dem nötigen Querschnitt bestimmt wird. Der Spalt im Bildschirm ist rechteck und teilweise geschlossen, wenigstens, mit einem für die Strahlung undurchsichtigen beweglichen Schieber 3, der von Einrichtung ihrer Bewegung 6 in der Bildschirmebene versorgt. Der Spaltschieber 3 stellt sich eine flache Einzelheit in Form einer Platte mit schräger Stirnseite dar. Die Einrichtung 6, die den Spaltschieber 3 bewegt, stellt sich eine Platte aus Piezokeramik dar, die mit dem Block der Informationsverarbeitung 9 elektronisch verbunden ist. Die Querabmessungen des Spaltes werden mit der Bewegung der beweglichen Platte durch den undurchsichtigen Bildschirm verändert. Die Minimal- und Maximalwerte des Spaltes werden durch den Verlagerungswert des Spaltschiebers im bestimmten Zeitpunkt bestimmt. Der undurchsichtige Bildschirm 2 wird auf der Bewegungseinrichtung 5 befestigt, die sowohl die Winkelverschiebung als auch die Hin- und Herverschiebung für die Veränderung der Spaltaufstellung bezüglich des zu untersuchenden Objekts gewährleistet. Hinter dem Bildschirm 2 in einer Entfernung von dem undurchsichtigen Bildschirm, der durch die Wellenlänge der verwertenden elektromagnetischen Strahlung und das nötige Auflösungsvermögen bestimmt wird, ist ein Objektivtisch 4, auf dem das untersuchende Objekt befestigt werden kann. Zum Beispiel ist der Objektivtisch bei Wellenlänge von 0,65 Mikrometer in einer Entfernung von 10 Mikrometer vom Bildschirm aufgestellt. Der Objektivtisch 4 wird auf der Bewegungseinrichtung 7 befestigt, der mit dem Block der Informationsverarbeitung 9 elektronisch verbunden ist. Hinter dem Objektivtisch 4 ist der Strahlendetektor 8, der durch das untersuchende Objekt durchgegangen ist, der für die Umwandlung der auf lichtempfindliches Element in elektrische Ladung gefallenen Strahlung nötig ist. Der Detektor 8 stellt sich zum Beispiel lichtempfindlicher Sensor mit lichtempfindlichem Element dar, und liegt in solcher Entfernung vom Objektivtisch, damit fällt die ganze durchgegangene Strahlung auf lichtempfindliches Element. Lichtempfindlicher Sensor (Detektor) 8, der die Strahlungsintensität von der Quelle registriert, ist mit dem Block der Informationsverarbeitung 9, z. B. mit dem Computer verbunden. Auf solche Weise sind alle Haupteinrichtungen, aus denen das betreffende Mikroskop besteht, mit dem Block der Informationsverarbeitung 9 elektrisch verbunden, der den von lichtempfindlichem Sensor registrierten Datenbestand verarbeitet und die Struktur des zu untersuchenden Objekts auf Grundlage des Algorithmus (die Methode der Rückumsetzung der Radon-Transformation) erneuert. Der undurchsichtige Bildschirm und der Objektivtisch werden auf den entsprechenden Einrichtungen so befestigt, dass die Winkelstellung und lineare Stellung des Spaltes im Bildschirm und die Winkelstellung und lineare Stellung des untersuchenden Objektes möglich ist.
Die Methode der tomographischen Untersuchung von den mikroskopischen Objekten besteht in folgenden: das zu untersuchende Objekt wird aufgestellt und auf dem Schauplatz 4 zwischen dem undurchsichtigen Bildschirm 2 und dem Strahlungsdetektor 8 fixiert. Dann sind eine Strahlungsquelle mit einer elektromagnetischen Welle eingeschaltet, die sich aus dem untersuchenden Objekt durch einen langen rechteckigen Spalt gerichtet ist (mit den Seiten a und b, dabei a >> b), die undurchsichtig gemacht war, um die Wellenlänge durch den Bildschirm 2 zu verwenden. Der Spalt ist rechteckig, dessen eine der Querabmessungen (die Breite oder die Länge) verändert werden kann, so kann die Querabmessung der Größe des Bündels verändert werden, das durch den Spalt durchgegangen ist. Die Abmessungen des Spaltes ermöglichen den freien Durchgang der Strahlung aus einer Quelle ohne die Beugungsverzerrung. Der auf solche Weise gegründete Strahl der elektromagnetischen Strahlung fällt auf das untersuchende Objekt und wird damit abgetastet. Die Srahlungintensität, die durch das untersuchende Objekt durchgegangen sind, wird je nach der Struktur des Objekts reduziert. Die geschwächte auf diese Weise Strahlung wird in den Photodetektor 8 registriert, und überschreitet die Parameter des Spaltes die Größe der lichtempfindlichen Ebene. Bei dem Photodetektor wird Ausgangssignal zunächst gemittelt, das entspricht den Messungen, und sein Wert wird in der Recheneinheit 9 für weitere Umwandlungen fixiert. Danach wird die Querabmessung (Breite b) des Spaltes um Wert Δ vergrößert, der dem nötigen Auflösungsvermögen (über ein paar Nanometer) entspricht. Die minimale Größe der Veränderung in der Breite des Spalts Δ hängt von der Empfindlichkeit des Strahlungsdetektors 8 ab.) Die durch den vergrößerte Spalt und das untersuchende Objekt durchgegangene Strahlung wird wieder im Strahlendetektor mit dem zweiten Mittelsignal registriert, und deren Wert wird auch im 1 Block der Informationsverarbeitung 9 fixiert. Die aufeinanderfolgenden und im Block 9 fixierten Werte werden nach bestimmtem Algorithmus für den Wert, der der durch den Spalt mit Breite Δ der durchgegangenen Strahlung entspricht, umgewandelt. Vom Wert, der fixiert wird und dem zweiten Signal entspricht, wird der Wert, der fixiert wird und dem ersten Signal entspricht, subtrahiert. Als Ergebnis wird ein Wert erhalten, der der Strahlung entspricht, die durch den Spalt mit der Breite Δ durchgehen kann. Die Iteration wird wiederholt, dabei der bewegliche Spaltschieber verschoben und die Querabmessung des Spaltes im Bildschirm um 2Δ, 3Δ, 4Δ usw. vergrößert wird. Als Ergebnis wird ein Wertbestand der Mittelsingalen für die Bereiche des untersuchenden Objekts mit der Fläche a × Δ erhalten, die bezüglich des Bereichs der ersten Messung auf 2Δ, 3Δ, 4Δ Entfernung verschoben wurden. Die Maximalbreite des Spaltes wird mit der Formel b + nΔ berechnet, wo ”n” ist die Höchstmenge der Breiteveränderung des Spaltes, die von Parameter von Strahlendetektor, und zwar von der Sättigungsschwelle des Photosensors abhängt. Bei dem Erreichen der Schwelle unterscheidet sich nicht das Strahlungssignal, das durch den Spalt a × (b + nΔ) durchgegangen ist, vom Signal, das bei der Spaltabmessungen a × (b + [n + 1]Δ) erhalten wird.
Die Spaltabmessungen können mit einer anderen Methode verändert werden. Es ist möglich bei der Erscheinung des undurchsichtigen Bildschirms mit dem Spalt, der zwei bezüglich des Spaltes im undurchsichtigen Bildschirm gegenüberliegende bewegliche Platten 3 enthält. Nach der Registrierung des ersten Mittelsignals, der durch den Spalt mit dem Wert a × b durchgegangen ist, und des zweiten Mittelsignals, der durch den Spalt mit dem Wert a × (b + Δ) durchgegangen ist, die als Ergebnis der Verschiebung eines Spaltschiebers zur Seite der Vergrößerung der Spaltabmessung um Wert Δ erhalten wurden, werden die Spaltabmessungen auf solche Weise verändert: der andere gegenüberliegende Spaltschieber wird zur Seite der Verringerung der Spaltabmessung um Wert Δ verschoben. Danach wird die Strahlung mit dem Detektor 8 registriert und die Iteration wird weiter wiederholt. Als Ergebnis dieser Variante der Veränderung dieser Spaltabmessung wird das Objekt stufenweise durch die Spalte mit der veränderten Querabmessung b, b + Δ, b, b + Δ usw. abgetastet.
Für die Notwendigkeit der Untersuchungsausführung der Objekte mit den größeren Abmessungen wird das untersuchende Objekt mit dem Schauplatz bewogen und bis zur Erscheinung des Bildes abgetastet.
Nach dem Schluss der Abtastung mit den linearen Veränderungen der Spaltabmessungen wird der undurchsichtige Bildschirm bezüglich des untersuchenden Objekts um einen bestimmten Winkel gedreht und alle Verfahren werden wiederholt. Das zu untersuchende Objekt mit der Veränderung der Querabmessungen des Spaltes wird nach jeder Winkelverschiebung des undurchsichtigen Bildschirms und entsprechend der Winkelverschiebung des Spaltes im Bildschirm abgetastet. Als Ergebnis wird ein Wertbestand des Signals am Strahldetektor erhalten, der der bestimmten linearen und Winkelverschiebung entspricht. Nach der Umwandlung des Wertbestandes wird die zweidimensionale Struktur des untersuchenden Objekts erhalten.
Das entsprechende Abtastmikroskop arbeitet auf folgende Art: alle Baueinheiten des Mikroskops liegen in der nötigen Entfernung voneinander je nach dem Art der elektromagnetischen Strahlung und dem Auflösungsvermögen der Abtastung. Das untersuchende Objekt wird auf dem Objekttisch aufgestellt und fixiert. Vor dem Objekttisch wird ein undurchsichtiger Bildschirm mit einem Spalt aufgestellt. Mit der Einrichtung 7 wird der Objekttisch 4 so bewogen, um für die Untersuchung des nötigen Bereiches des Objekts unter dem Spalt im undurchsichtigen Bildschirm 2 zu liegen. Mit dem Spaltschieber 3 wird der Spalt teilweise im Bildschirm 2 so geschlossen, um einen engen Spalt zu erhalten, der den freien Strahldurchgang der Quelle 1 auf das untersuchende Objekt gewährleistet, das auf dem Objekttisch 4 liegt. Dann wird die Strahlung der Quelle 1 aktiviert und auf das Untersuchungsobjekt eingerichtet. Die Strahlung ging durch den Spalt durch. Dabei wird der Querschnitt des Strahlungsbündels gebildet, das durch das untersuchende Objekt durchgeht. Der Strahlungsdetektor 8, der hinter dem Objekttisch mit dem Objekt liegt, registriert die Mittelstrahlung, die auf seine lichtempfindliche Ebene fällt. Der Wert des Ausgangssignals f₀ vom Strahlendetektor 8 wird im Block der Informationsverarbeitung 9 für weitere Verarbeitung fixiert. Danach wird die Einrichtung 6 eingeschaltet, die den Schieber 3 auf dem Auflösungsvermögen des entsprechenden Wertes Δ zur Seite der Vergrößerung der Querabmessung des Spaltes im undurchsichtigen Bildschirm bewegt. Dabei sind alle anderen Komponenten der gegebenen Einrichtung unbeweglich. Wieder wird die Mittelstrahlung registriert, die durch das untersuchende Objekt durchgegangen ist und auf die lichtempfindliche Ebene des Strahlendetektors 8 gefallen ist. Der Wert des Ausgangssignals f₁ wird im Block der Informationsverarbeitung 9 fixiert. Dann wird es folgendes ausgerechnet: der Wert des vorigen Signals f₀ wird vom letzten registrierten Signal f₁ subtrahiert. Das Ergebnis Δf₁ wird im Block der Informationsverarbeitung 9 mit den entsprechenden Koordinaten des Spaltes fixiert. Danach wird die Einrichtung 6 eingeschaltet, die dieselben Spaltschieber 3 auf denselben Wert Δ bewegt, so wird die Breite des Spaltes bis zum Wert b + 2Δ vergrößert, und werden das Strahlensauffangs- und der Wertfixierungsprozess des Signals f₂, die Subtraktionsausrechnung der Werte f₂ und f₁, danach die Gegenüberstellung des Ergebnisses Δf₂ und der entsprechenden Koordinaten des Spaltes wiederholt. Die beschriebenen Handeln werden bis zur Vergrößerung der Spaltabmessung bis zu maximalen möglichen Wert wiederholt, der nach der Suszeptibilitätsstufe des lichtempfindlichen Bereiches des Strahlendetektors bestimmt wird. Als Ergebnis wird ein Wertbestand erhalten, dessen Wert den bestimmten Koordinaten des Spaltes gegenüberstellt wird und einen Teil des untersuchten Objekts beschreibt. Zum Schluss des Prozesses von der linearen Abtastung wird der Spaltschieber 3 in der Anfangsstellung bewogen und die Einrichtung 5 wird für die Bewegung des undurchsichtigen Bildschirms 2 zur Seite der Bewegung des Spaltschiebers bei der Auftreibung des Spaltes eingeschaltet. Dann wird die Schleife der linearen Abtastung mit ähnlicher Veränderung der Spaltabmessungen und der Erhaltung noch eines Wertbestandes des Ausgangssignals wiederholt. (10) Bei der Verschiebung des undurchsichtigen Bildschirms auf seine Ebene und bei der linearen Lageänderung des Spaltes wird die erste Abtastungsstufe wiederholt, deren Ergebnis ein Wertbestand Δf ist. Diese Ergebnisse werden nach der Berechnungen und Transformationen der gemessenen Werte der Ausgangssignale erhalten und mit dem lichtempfindlichen Bereiches des Strahlungsdetektors registriert.
Danach wird die Einrichtung 5, die den undurchsichtigen Bildschirm 2 um Winkel (0,01° bis 1°) dreht, eingeschaltet und wird eine neue Reihe (eindimensionale Matrix) von Werten Δf erhalten, die einem neuen Umdrehungswinkel des Bildschirms 2 bezüglich des Objektivtisches 4 mit dem darauf aufgestellten Objekt entsprechen.
Die Umfangslagenzahl wird durch das Auflösungsvermögen bestimmt und kann von 180 bis zu einigen Tausenden erreichen. Nach solchen Messungen wird ein Wertbestand (multidimensionale Matrix) Δf erhalten, der durch die Methode zur Rückumsetzung der Radon-Transformation ausgerechnet wird, dabei die zweidimensionale Struktur des untersuchenden Objekts erneuert wird.
Im entsprechenden Abtastmikroskop ist die Benutzung der Strahlenquelle im Breitband der langen Wellen – von der infraroten Strahlung bis zur Röntgenstrahlung mit der Verwendung des entsprechenden Detektors.
Muster der spezifischen Ausführung
Das Abtastmikroskop, in dem als Strahlenquelle eine Jodid-Lampe mit der Wellenlänge von 206 bis 500 nm verwendet wird, der Hersteller ist die Firma LKB (Schweden). Als undurchsichtiger Bildschirm wird eine Siliziumplatte verwendet. Im Bildschirm wird ein Spalt mit der Größe 3 × 3 mm, der durch den Siliziumspaltschieber mit der Größe 3 × 5 mm teilweise geschlossen wird und durch die Mikrolithographiemethode gemacht wird.
Für die Bewegung des Spaltschiebers in der Ebene des undurchsichtigen Bildschirms wird das Piezotriebwerk PQYY aus piezoelektrischer Keramik PIC 151 (Firma Physical Instrument (Deutschland)) verwendet, das die Maximalverschiebung von 100 Mikrometer mit diskretem Schritt von 1 Mikrometer gewährleistet. Für die Bewegung des undurchsichtigen Bildschirms bezüglich des Objekttisches mit dem untersuchenden Objekt wird das Piezotriebwerk PQYY mit den ähnlichen Charakteristiken verwendet. Als Einrichtung für die Winkelverschiebung des undurchsichtigen Bildschirms wird der präzise Schalttisch (NR360S, Firma ThorLabs, die USA) verwendet, der die maximale Winkelverschiebung von 360° mit dem diskreten Schritt von 0,01° gewährleistet. Für die Bewegung des Objekttisches wird der Nanostellungsmacher (MAX30, Firma ThorLabs, die USA) verwendet, der die Maximalbewegung von 4 mm bis zu einer Genauigkeit von 5 nm gewährleistet. Als ein Strahlendetektor wird der fotoelektronische Vervielfacher (R6925, Firma Hamamatsu) verwendet, der folgende Parameter hat: Der Dunkelstrom der Anode von 5 nA, Anodenempfindlichkeit ist von 1250 A/lm, spektrale Empfindlichkeit ist von 200–800 nm. Diese Einrichtung gewährleistet die Entstehung des zweidimensionalen Bildes des untersuchenden Objekts (Schnitt der Bakterienzelle) mit dem Auflösungsvermögen wenigstens von 30 nm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

RU 2180745 [0002]
RU 2097748 [0004]
RU 2140661 [0006]
RU 2018891 [0008]

Claims

Das Verfahren zur tomographischen Untersuchung von Objekten, das aus der Abtastung des Objekts durch ein Bündel der elektromagnetischen Strahlung bei der diskreten Veränderung der Winkelposition des Objekts bezüglich des Bündels der elektromagnetischen Strahlung, aus der Registrierung der Strahlungsintensität, die durch das Objekt bei der Abtastung durchgegangen ist, und eine Verarbeitung der Information mit folgender Erneuerung der Struktur des Objekts umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abtastung des Bündels der elektromagnetischen Strahlung mit digital veränderten Abmessungen des Querschnittbündels gebildet, dabei wird die Veränderung einer der Querabmessungen des Schnittbündels auf den Wert vorgenommen, der dem nötigen Auflösungsvermögen entspricht, und die Strahlungsintensität wird nach der jeden Veränderung der Querabmessung des Schnittbündels registriert, und bei der Verarbeitung wird die Differenz von zwei aufeinanderfolgenden registrierten Intensitäten mit dem Bedeutungsvorrat für die Erneuerung der Struktur des Objekts ausgerechnet.
Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Bündels der elektromagnetischen Strahlung ein Rechteck ist, dessen Breite viel kürzer als seine Länge ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Veränderungen der Querabmessung des Bündelsschnittes nach der Breite durch eine schrittweise aufeinanderfolgende Bewegung einer Grenze des Bündels vom Minimalwert bis zum Maximalwert oder durch eine schrittweise aufeinanderfolgende Bewegung einer Grenze des Bündels entsprechend vom Maximalwert bis zum Minimalwert vorgenommen werden.
Das Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Veränderungen der Querabmessung des Bündelsschnittes nach der Breite durch die eingerichtete Wechselbewegung der gegenüberliegenden Grenzen des Bündels, für die Gewährleistung der Bewegung des Bündels auf den Objekt vorgenommen werden.
Das Abtastmikroskop, das die Strahlungsquelle, den in der Strahlenaufrichtung liegende Bildschirm mit einem Spalt enthält, den Obejktivtisch für das Aufstellen des Untersuchungsobjekts, der die Bewegungseinrichtung in der Abtastebene, den Strahlendetektor, der mit dem Block der Informationsverarbeitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der undurchsichtige Bildschirm wenigstens einen beweglichen Spaltschieber die Möglichkeit hat, die Querabmessung des Spaltes zu verändern.
Das Abtastmikroskop nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der undurchsichtige Bildschirm eine Einrichtung für die Bewegung in der Ebene hat, die der Abtastebene parallel ist.
Das Abtastmikroskop nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Schauplatz sich in der Abtastebene umdrehen kann.