DE2612492A1

DE2612492A1 - Elektronisches abtastmikroskop

Info

Publication number: DE2612492A1
Application number: DE19762612492
Authority: DE
Inventors: Duane C Holmes
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: Warner Lambert Technologies Inc
Priority date: 1975-04-07
Filing date: 1976-03-22
Publication date: 1976-10-21
Also published as: JPS51123056A; US3986027A; CA1044818A; GB1526533A

Description

PATENTANWALT _D.j BERLIN 33 1 9 .3 . 1 976

MANFRED MIEHE

Diplom-Chemiker Telegramme: INDUSPROP BERLIN

Telex: 0185443

US/02/2267 AO-2817

AMERICAN OPTICAL CORPORATION Southbridge, Mass. 01550, USA

Elektronisches Abtastmikroskop

Die Erfindung betrifft allgemein elektronenoptische Systeme und insbesondere derartige Systeme, bei denen ein Strahl aus korpuskularen Teilchen abtastend über eine ausgewählte Fläche einer Probe geführt und das hieraus abgeleitete elektrische Signal auf einem Fernsehmonitor (rastergesteuerte Kathodenstrahlröhre) wiedergegeben wird.

Mit der Entwicklung von Elektronenmikrosonden-Systemen mit einem Strahl ausreichender Helligkeit (Energiegehalt) dergestalt, daß eine Hochgeschwindigkeitsabtastung einer Probenoberfläche möglich wird, z.B. Abtasten mit Raten vergleichbar zu denjenigen, wie sie handelsgängige Fernsehsysteme zeigen, sind "Echtzeit"-Abtastelektronenmikroskope mit hoher Verstärkung und Betrachtungsmoglichkeit auf Fernsehschirmen eine industrielle Realität geworden. Mit dem Auftreten derartiger "fernsehverbundener¹¹ Systeme haben sich eine Anzahl Veränderungen bezüglich der Art und Praxis der Elektronenmikroskopie ergeben. Nunmehr kann ein Elektronenstrahl, der eine

hohe Elektronenkonzentration aufweist, fein fokussiert werden (auf einen Fleckendurchmesser von einigen wenigen Angström) und dazu gebracht werden, eine Probenoberfläche synchron zu dem Elektronenstrahl eines CRT-Monitors abzutasten.

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Das Auftreffen des Elektronenstrahls auf die Probe im Inneren des Mikroskops kann durch eine Vielzahl an Vorrichtungen festgestellt werden (Röntgenstrahl-Detektoren, mit zurückgestrahlten Elektronen arbeitende Detektoren, usw.) und das Signal einer derartigen Vorrichtung wird für das Modulieren der Helligkeit des Fernsehröhrenstrahls angewandt. In dem Fall von sehr hellen Quellen für die Elektronenstrahlen (Feldemissionsspitzen) kann ein ausreichender Signal-Geräuschpegel dergestalt aufrechterhalten werden, daß auch bei einer sehr hohen Verstärkung (50.000 χ oder mehr) eine mit Echtzeit arbeitende Fernsehrateabtastung und Wiedergabe möglich wird. Wissenschaftler und Forscher haben es als einen außerordentlichen Vorteil bezeichnet, nunmehr in der Lage zu sein, unmittelbar auf einem Fernsehschirm eine stark verstärkte Probenoberfläche sofort zu sehen, die Flächen relativen Interesses zu vergleichen und auszuwählen und geeignete Stellen für Photomikrographxen festzulegen. Da das Interesse an der Untersuchung stark vergrößerter Proben eine höhere Auflösung der Photomikrographxen erfordert, sind die Vorteile der technischen Entwicklung auf dem Gebiet der Fernsehindustrie als Baublöcke verfügbar geworden, um so einen weiteren Fortschritt auf dem Gebiet der Feldemissionsmikroskopie zu ergeben. Da z.B. Fernsehmonitoren mit hoher Auflösung (höherer Anzahl an Zeilen) und eine Vielzahl an Leuchtstoffen nunmehr zur Verfügung stehen, sowie das Abtasten des Elektronenstrahls auf der Probe synchronisierbar mit dem Fernsehmonitor ist, ergeben sich Verbesserungen bezüglich der Leistngsfähigkeit des gesamten Systems. So sind z.B. Probenabtastraster mit 1000 Zeilen und 2500 Zeilen üblich, wobei zusätzliche auswählbare, veränderbare Zeilensprungmuster, entweder in Sequenz oder nicht in Sequenz in Abhängigkeit von den angestrebten speziellen Vorteilen des Systems möglich sind, (siehe in diesem Zusammenhang z.B. die US-Patent 3 767 926 (Re.28153) und Ser.No. 534 975 eingereicht am 20.12.1974).

Es ist ebenfalls festgestellt worden, daß eine Vielzahl zusätzlicher Informationen anhand der Probe erhalten werden kann, wenn man während des Abtastens der Probe auf eine bestimmte Charakteristik (z.B. Auftreffwinkel des Strahls, Detektor für zurückgestreute

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Sekundärelektronen, Röntgenstrahl-Aufzeichnung) einen direkten Vergleich mit Charakteristika einer zusätzlichen Probe durchführt (wie oben oder Abtast-Übertragungsbombardierung). Die Fähigkeit des Feldemissions-Mikrosondensystems mit Echtzeit anzusprechen, ergibt zusätzliche Vorteile zu den oben angegebenen Untersuchungen, insbesondere für das gleichzeitige vergleichende Btrachten, wie bei einer stereoskopischen Darstellung. Der Erfindungsgegenstand stellt eine Verbesserung eines elektronenoptischen Systems dar, das im Zusammenhang mit einer Fernsehabbildungsvorrichtung arbeitet und mit einem,Rastermuster bezüglich der Elektronensonde des Systems synchronisiert ist.

Der Erfindungsgegenstand findet insbesondere Nutzanwendung bei derartigen Systemen, bei denen zwei unmittelbare Abbildungen verglichen werden sollen, dergestalt, daß die gleichzeitige Betrachtung dem Betrachter Informationen vermittelt, die über diejenigen hinausgehen, die anhand einzelner Abbildungen zur Verfügung stehen. Insbesondere unter derartigen Umständen, wo getrennte Abbildungen eines Objektes dergestalt ausgebildet werden, daß bei Betrachten derselben in einem bestimmten Verhältnis eine Stereoskopie beobachtet werden kann, erhält der Betrachter in die Tiefe gehende Informationen, die nicht anhand einer einzelnen Abbildung erzielt werden können. Die derzeitige Entwicklung auf den Gebiet der Elektronenmikroskopie ist dergestalt, daß getrennte, koordxniertePhotomxkrographien hergestellt und später in eine geeignete Betrachtungsvorrichtung miteinander dergestalt verglichen werden können, daßp man eine stereooptische Information erzielen kann. In den letzten Jahren sind erhebliche Forschungsanstrengungen unternommen worden zwecks Entwickeln einer "Echtheit"-Stereofähigkeit bei einem Elektronenmikros-* kop mit hoher Verstärkung. Echtzeitsysteme, die bei geringeren Verstärkungen (2000 x) zu arbeiten vermögen, sind mit Mehrfarbsystemen oder mit verhältnismäßig geringer Auflösung bereits realisiert worden.

Erst durch den Erfindungsgegenstand wird ein Abtastelektronenmikroskop mit hoher Auflösung und hoher Verstärkung möglich, das als ein zufriedenstellendes Industrie- und Forschungsinstrument entwickelt werden konnte.

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Der Erfindungsgegenstand ermöglicht weiterhin die Flexibilität eines Elektronenmikroskops, das die gleichzeitige Betrachtung einer Abbildung ermöglicht, die durch die verschiedenen Werte von zwei Elektronendetektor gebildet wird. Zu speziellen Beispielen gehört das Betrachten der durch die Rückgestrahlten Elektronen gebildeten Abbildung mit einer Sekundärelektronenabbildung in einem Seite-anSeite Verhältnis und gleichzeitige Betrachtung.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine derartige gleichzeitige Betrachtung von zwei Abbildungen der gleichen ausgewählten Oberfläche der Probe zu ergeben, wobei jedoch gleichzeitig getrennte Abbildungen zur Auflösung kommen, die unterschiedliche Informationen tragen dergestalt, daß ein direkter Vergleich der Abbildungen gemacht werden kann, wobei man sicher ist, daß die gleiche spezifische Oberfläche der Probe betrachtet wird.

Erfindungsgemäß wird ein Abtastelektronen-Mikrosonden-und Wiedergabesystem offenbart, das auf auf einen stereoskopischen oder Seite-an-Seite Abbildungsvergleich auf einem Fernsehmonitor anpaßbar ist. Die Vorrichtung weist eine Anordnung für das Abtasten durch den Mikrosondenstrahl in einem Raster über einer Probe und Wiädergabe der Abbildung auf eine Kathodenstrahlröhre (CRT) auf. Weiterhin wird der Mikrosondenabtastfetrahl mit dem Strahl der CRT synchronisiert und der horizontale CRT Abtaststrahl wird ausgetastet über einen Teile seiner Abmessung für Sequenzfeider. Für eine Stereobetrachtung wird der Einfallwinkel der Mikrosonde im Verhältnis zu der Austastsequenz verändert, wodurch sich Seitean-Seite Abbildungen auf der CRT ergeben, die durch unterschiedliche Mikrosonden-Einfallwinkel gebildet werden. Die so ausgebildeten Seite-an-Seite Abbildungen können mit einem Stereobetrachter oder anderer Anordnung zwecks Erzielen eines stereooptischen Effektes betrachtet werden.

Nach der wahlweisen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann eine zusätzliche Anordnung vorgesehen werden, um so direkt verschiedene Emissionen ausgehend von der Probe zu vergleichen, wie eine durch Sekundärelektronen bedingte Emission gegenüber einer durch zurückgestrahlte Elektronen bedingte Emission.

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Für einen derartigen Vergleich kann es sich als erforderlich erweisen, zusätzliche Detektoren vorzusehen.

Ein AusführungsEeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagrairan einer erfindungsgemäßen Ausführungsform für die stereooptische Betrachtung;

Fig. 2 eine diagrammförmige Ansicht des Stereoaugebetrachters nach der Figur 1;

Fig. 3 ein Strahlendiagramm der erfindungsgemäßen Mikrosondenabtastung;

Fig. 4 eine erläuternde Ansicht des PhasenverSchiebungs- und Synchronisierungssignals wie sie für das Strahlenaustasten angewandt werden;

Fig. 5 ein schematisches Diagramm des Steuerkreises für er für den Erfindungsgegenstand nach Figur 1 angewandt wird.

Bezüglich der Einzelheiten des Betriebs eines Elektronenmikroskops im Rahmen des Erfindungsgegenstandes kann bezug genommen warden unter anderem auf die üS-PSen 3 678 333; 3 766 427, 3 767 926, re 28,153; 3 784 815 und 3 842 272. Anhand dieser Veröffentlichungen ergibt sich, daß ein Elektronenstrahl durch eine Quelle ausgebildet wird, die in der Figur 1 durch das Bezugszeichen 10 wiefergegeben ist. Bei den bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich um ein FeIdemissions-Elektronenstrahlsystem. Der Strahl wird auf eine zu beobachtende Probe 12 im fokussierten Zustand bedingt durch die Fokussierungsspuelen 14 gerichtet. Der Strahl wird durch ein Ablenksystem 16 mit Fernsehrasterformat abtastend geführt. All dies ist in den oben angegebenen Veröffentlichungen erläutert. Das Auftreffen des Elektronenstrahls auf die Probe führt zu einer Vielzahl von Emissionen durch die Probe, abhängig teilweise von dem Energiewert des auftreffenden Strahls. Bei den hier wiedergegebenen Ausführungsformen, bei denen sich die Strahlenenergie in einem Bereich von einigen wenigen bis mehrere 10 Kilovolt beläuft (z.B. 5 bis 20 kV), kann es sich bei den Emissionen um Sekundärelektronen, rückgestrahl-

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te Elektronen und reflektierte Elektronen handeln. Es 'können auch Röntgenstrahlen und Ionen emittiert werden in Abhängigkeit von der Strahlenenergie und der Dichte. Dieselben werden in herkömmlicher Weise durch einen Szintillationsdetektor 18 gesammelt und einem Signalverstärker 20 zugeführt, der seinerseits den Eingang des Fernsehmonitors 22 speist. Nach dem Stand der Technik konnte jeweils lediglich eine Art der Elektronen gesammelt und für die Abbildung durch einen einzigen Monitor wiedergegeben werden. Wie weiter unten erläutert, ermöglicht es der Erfindungsgegenstand gleichzeitig verschiedene Arten dieser Elektronen zu betrachten, so daß gleichzeitig zwei oder mehr Abbildungen analysiert werden können.

Unter Bezugnahme auf den Monitor 22 ist der Schreibstrahl dieser Kathodenstrahlröhre synchronisiert und phasenmäßig abgestimmt auf das Raster des Ablenksystems 16, wodurch sichergestellt wird, daß jede spezifische Abtastzeile der beobachteten Probe mit der Zeile der Abbildung koordiniert ist, die auf dem Monitor 22 ausgebildet wird. Dies wird durch Anwenden herkömmlicher Synchronesiernngsquellen 24 und 26 erreicht, und zwar eine für die senkrechte Steuerung der Rasterabtastung und eine für die waagerechte Steuerung. In dieser Weise können die IntensitätsSchwankungen über die Oberfläche der Probe, die durch einen oder mehrere der sich verändernden Parameter, wie Topographie, Zusammensetzung und elektrostatische Ladung auf der Oberfläche des Monitors abgebildet werden, und zwar in Synchronisation mit der Vorwärtsbewegung der abtastenden Mikrosonde.

Vermittels eines photographischen Systems 23 werden Photomikrographien ausgebildet unter Einfallen und Aufrechterhalten der Abbildung auf dem Monitor, übliherweise ebenfalls auf einem weiteren Monitor der allgemeinen Art eines Monitors 22. Wie dies bei Fernsehsystemen üblich ist, werden Videoaustastimpulse in der Videoaustaststeuerung 30 unter Austasten des Elektronenstrahls des Monitors während der Videorückführung der Rasterabtastung erzeugt. An dieser Stelle wird insbesondere auch auf das Videoaustasten hingewiesen, da eine spezielle Anwendung der Videoaustastung

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bei der Ausbildung der Mehrfachabbildungen auf dem Monitor 22 in erfindungsgemäßer Weise erfolgt.

Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform ^schrieben, die eine Echtzeit-stereooptische Betrachtung einer ausgewählten Fläche einer Probe zeigt. Weiterhin werden zusätzliche Asu sführungsformen beschrieben, die die gleichzeitige vergleichende Betrachtung unterschiedlicher Anstrichwerte erläutern, und zwar unter Bezugnahme auf das Stereoelektronenmikroskop. Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsform werden linke und rechte Ansichten 121 und 12r der Probe auf den linken und rechten Hälften des Monitors 22, siehe die Figur 2, abgebildet. Der Stereobetrachter 32 überlagert die zwei individuellen Abbildungen zwecks Auflösen durch die Augen des Betrachters. Um diese linken und rechten Abbildungen der Probe zu erzeugen, läßt man den Elektronenstrahl auf eine vorgewählte Fläche auf die Probe auftreffen, wobei der Strahl nacheinander die ausgewählte Fläche der Probe mit zwei vorgewählten und entgegengesetzten Abtastwinkeln abtastet. Die Amplitude diesss Abtastwinkels oder genauer der Stereoeinfallswinkel beeinflußt die beobachtbare Stereooptik und ist somit in zweckmäßiger Weise durch die Bedienungsperson des Elektronenmikroskops steuerbar. Somit befindet sich eine entsprechende Steuerung 34 auf dem Steuerpult des Instrumentes.

Die Stereobezugssteuerüng 36 ist ein Bezugssignalgenerator, der ein Signal für das Verändern des Stereoeinfallswinkels von dem rechten Betrachtungswinkel zu dem linken Betrachtungswinkel mit einr vorherbestimmten Geschwindigkeit ausbildet.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 2a und 2b ist dort der Stereobetrachter 32 gezeigt, der eine gleichzeitige Betrachtung der getrennten linken und rechten Abbildungen ergibt und in dem Gehirn des Betrachters die stereooptische Abbildung erzeugt. Wie weiter unten erläutert, gibt die Figur 2 die Seite-an-Seite linken und rechten Abbildungen wieder, die auf der Röhrenoberfläche 22a des Monitors 22 nach der Figur 1 erzeugt werden. Die Optik des Betrachters mit einer Entfernung Z (siehe Figur 2b) überlagert die zwei Abbildungen mit einer scheinbaren Entfernung Z . Der Konvergenzwinkel ß·

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wird erreicht durch die kombinierten Wirkungen eines Prismenpaares

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und eines Linsenpaars, während die Brennpunktsentfernung der Äugen des Beobachters bezüglich jedes Bildes auf die gleiche Entfernung Z vermittels lediglich des Linsenpaares entfernt wird. Die angepaßte Konvergenz und Brennpunktsentfernung führt zu einer besonders bequemen Stereobetrachtung.

Die Aisbildung des gespaltenen Bildschirms, der gleichzeitigen Seitean-Seite Abbildungen ist in den Figuren 3 und 4a bis 4c erläutert. Die neuartige Erzeugung der Seite-an-Seite Abbildungen wird durch die kontinuierliche Abtastung der Probenoberfläche und die gesamte Oberfläche des Monitors erhalten unter geeigneter Anwendung einer koordinierten Videoaustastung auf der Monitoroberfläche und Verschieben des Stereoeinfallswinkels. In dem Fall der vergleichenden Betrachtung der unterschiedlichen Ansprechcharakteristika, z.B. zurückgestreute gegenüber Sekundärelektronen wird die Austastung unter Verschieben der Detektorfunktion koordiniert. Die vorliegende und ins einzelne gehende Beschreibung beschäftigt sich mit der Ausbildung der Stereoabbildungen und die vergleichende Betrachtung wird weiter unten erläutert.

Bezüglich eines Feldes, das bei der beschriebenen Ausführungsform 1/60 einer Sekunde ist, wird das Fernsehvideo auf der letzten einen Hälfte jeder waagerechten Abtastzeile ausgetastet. Eies führt sodann dazu, daß die rechte eine Hälfte des Monitorschirms dunkel

die

ist. Entsprechend erzeugt^ linke Seite des Fernsehschirms eine Abbildung gemäß dem Signal, das der Helligkeitssteuerung für den Monitorstrahl zugeführt wird. Bei diesem Stereobeispiel tastet der Mikrosondenstrahl die Probe mit dem Einfallswinkel α 1 ab, siehe die Figur 3a. Nach Ausbildung des ersten Feldes wird die Videoaustastung auf die linke oder erste Hälfte jeder waagerechten Abtastlinie beaufschlagt und die zweite Hälfte oder das rechte Teil wird auf dem Schirm des Monitors alj^ebildet unter Ausbilden einer Abbildung gemäß dem festgestellten Ansprechen des auf die Oberfläche der Probe mit dem entgegengesetzten Stereoeinfallswinkel α fl auftreffenden Mikrosondenstrahl.

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Es versteht sich, daß eine Veränderung der Vergrößerung des Mikroskopes zu einer Falschausrichtung der linken und rechten Abbildungen auf dem Monitor. Dies ist in der Figur 3b wiedergegeben, wonach eine seitliche Verschiebung der zuvor ausrichteten Abbildungen ersichtlich gemacht ist. Eine Amplitudenveränderung der waagerechten Kippamplitude, wie sie sich durch die Vergrößerungsveränderung des Mikroskops ergibt, führt dazu, daß die Abbildung nach links verschoben wird. Wenn diese waagerechte Kippamplitude in Phase mit der waagerechten Kippamplitude des Fernsehers gehalten wird und keine von der Vergrößerung abhängige Abweichung eingeführt wird, bleiben die linken und rechten nicht augetasteten Mittelpunkte nicht koinzident. Um sicherzustellen, daß die Flächen Ar und Al auf der Probe koinzidierend zueinander verbleiben bei Vorliegen von Veränderungen in der Flächengröße, wie sie durch Vergröerßungsveränderung bedingt werden, wird eine Phasenverschiebung zwischen der waagerechten Kippamplitude des Fernsehers und der waagerechten Kippamplitude der Mikrosonde eingeführt. Dies ist in der Figur 4 erläutert. Die Figur 4a zeigt, daß die waagerechte Synchronisierung und Kippamplitude des Fernsehers so beeinflußt werden, daß dieselben jeder Zeit unverändert verbleiben. Während jedoch die rechte Hälfte des Fernsehvideo ausgetastet wird, werden die Synchronisation und die waagerechte Kippamplitude des auf die Probe aufschlagenden Mikrosondenstrahls in Phase bezüglich derjenigen des Fernsehers verändert, siehe die Figur 4b. Der horizontale Spannungsanstieg des Strahls fällt zeitlich mit dem Mittelpunkt der linken Hälfte des Fernsehers zusammen. In dieser Weise führt eine Veränderung der Vergrößerung (oder der waagerechten Spannungsanstiegsamplitude) nicht zu einer Verschiebung, die eine seitliche VefSchiebung der Abbildung bedingt. Während des darauffolgenden Feldes oder 1/60 einer Sekunde und während die klinke Hälfte des Fernsehers ausgetastet

wird, werden die waagerechte Synchronisierung des Strahls und der Spannungsanstieg in Phase zu dem mittleren Spannungsanstieg oder der Mitte der rechten Hälfte des Fernsehschirms verschoben. Man sieht wiederum, daß bei dieser Verfahrensweise die Veränderung der Vergrößerung des Mikroskops nicht zu einer Veränderung der seitlichen Bewegung der Abbildung führt.

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Bei der wiedergegebenen Ausführungsform beläuft sich die Rate, mit der der Strahl zwischen linken und rechten Einfallswinkeln verändert wird, auf 60 Hz. Bezüglich geographischer Gebiete, bei denen das elektrische System eine unterschiedliche Frequenz aufweist, würde das bevorzugte erfindungsgemäße Instrument eine ähnliche Frequenz besitzen, um sich so des Vorteils der Synchronisation zu bedienen. Das SynchronisationsÄignal für die Veränderung oder Umschaltung wird durch die normale senkrechte Synchronisationsquelle für das Äbtastelektronenmikroskop erhalten, die in der Figur 1 durch das Bezugszeichen 24 und in der Figur 5 durch das Bezugszeichen 24 wiedergegeben ist. Es wird eine quadratische Welle mit 30 Hz als das Stereobezugssignal durch den Flip-Flop 42 erzeugt. Wenn die Stereosteuerung (Flip-Flop 42) entweder auf die rechte oder die linke Lage hin ausgewählt wird, ergibt sich, wie erläutert, ein konstantes Gleichstromsignal, und die Polarität ist zueinander umgekehrt. Dieses Ausgangssignal wird somit die Hauptsteuerung für das Instrument bezüglich der Stereofunktion. Bezüglich dieser Hauptsteuerung der Stereosteuerung wird die Austaststeuerung die richtige synchronisierte Aussteuerung des Monitors bewirken in Abhängigkeit davon, ob der Flip-Flpp die Erzeugung der rechten oder linken Abbildung der Probe anzeigt.

Die Stereobezugsquelle 42 gibt das Signal an die Videoaustaststeuerung 30 ab, so daß ein Ausgangssignal mit quadratischer Wellenform für die Austaststeuerung erzeugt werden kann. Dieses Signal weist die veränderlichen Impulslängen auf, die erofrderlich sind, um das richtige Zentrieren der Unterteilungszeile zwischen den linken und rechten Abbildungen zu bewirken. Dieses Signal ist in der Figur 5a so wiedergegeben, daß dasselbe die waagerechte Rückführung der waagerechten Synchronisation des Fernsehers, und zwar ein 63 Mikrosekundensignal aufweist. Das AusgaBgsignal des Austastsignalgenerators zeigt das Nichtvorliegen des Austastsignals in denjenigen Fällen, wo das System in der Links- oder Rechtsweise betrieben wird, und das Stereobezugsausgangssignal des Flip-Flop stellt ein gleichmäßiges plus oder minus Gleichstromsignal dar.

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Die Stereosteuerung des iiikrosondenstrahls, siehe 14 in der Figur 1, weist, siehe Figur 5, eine horizontde Synchronverzögerung 44 auf, wodurch die zuvor erläuterte Vergrößerungsveränderung aufgenommen wird. Die Phase der verzögerten Synchronisation bezüglich der Fernsehersynchronisation wird durch die von der Steraobezugsgröße 42 kommende eingeführte Quadratwelle bestimmt. Um die Doppelablenkung des iiikrosondenstrahls zu erzielen, wird das von der Stereobezugsgröße kommende Auögangssignal einem veränderlichen Spannungsteiler 46 zugeführt. Das von dem Teiler 46 abgenommene Spannungssignal wird einem Stromgenerator 48 zugeführt, der seinerseits den unteren Satz der waagerechten Ablenkspulen 50 innerhalb der Mikrosondensäulve speist. Das 30 Hz Flip-Flop Stereobezugssignal wird auf das 15 Hz waagerechte Kippsignal überlagert, das durch den Ablenkungsverstärker 52 abgegeben wird. Diese Signale sind so gezeigt, daß dieselben elektrisch auf eine einzige Spule überlagert werden. i-lan sieht, daß die Überlagerung magnetisch durch getrennte und benachbart angeordnete Spulen bewerkstelligt werden kann. Um dieser seitlihen Abweichung des Strahls entgegenzuwirken oder denselben auf die Probe mit einem geeigneten Einfallswinkel zurückzubringen, wird das gleiche Flip-Flpp Bezugssignal in dem strombezogenen Verstärker 54 und den oberen waagerechten Ablenkspulen 56 zugeführt. Da eine Anpassung dieser Ablenksignale bezüglich zueinander gegebenenfalls erforderlich sein kann, ist ein Spannungsteiler 58 vorgesehen. Hierdurch kann der Konvergenzpunkt des Mikrosondenstrahls für die linken und rechten Laufwege entsprechend angeordnet werden. SoIaLd dieser Konvergenzpunkt festgelegt worden ist, d.h. sich an einem interessierten Punkt auf der Probe befindet, kann der Stereoeffekt durch Verändern dEr Steuerung 46 abgeändert werden, wodurch sich im Effekt eine Veränderung der Verstärkung des Stereoverstärkers ergibt. Die senkrechte Ausrichtung der linken und rechten Abbildungen wird dadurch bewerkstelligt, daß die Stereobezugs-Quadratwelle den oberen senkrechten Ablenkspulen 60 über eine Stromquelle 42 zugeführt wird. Ein Spannungsteiler 64 an der Eingangsseite des

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Stromverstärkers 62 ermöglicht eine Einstellung des den oberen senkrechten Ablenkspulen zugeführten Signals.

Uia in optimaler Weise die linkenund rechten Abbildungen zu fokussieren, ist eine kleine elektromagnetische Linse 70 in der Säule des Instrumentes vorgesehen. Der der Spule der Linse 70 zugeführte Strom ist über getrennte Spannungsteiler 72 und 74 in einem Verstärker 76 einstellbar, der das Signal den Spulen 70 zuführt, Der •Teiler 72steht in Arbeitsverbindung dergestalt, daß derselbe zusammen mit dem Stereobezugssignal an der linken Abbildungsstelle arbeitet, und der Teiler 74 steht in Arbeitsfunktion dergestalt, daß derselbe mit dem Stereobezugssignal an der rechten Abbildungsstelle zusammenarbeitet.

In ähnlicher Weise wird die unabhängige Stigmation der linken und rechten Abbildungen dadurch bewerksteiligt, daß zwei getrennte Steuersignale 32 und 84 in einem Torkreis eingeführt werden, der durch das Stereobezugssignal gespeist wird. In Abhängigkeit davon, welche der Abbildungslagen abgefragt wird, wird die ausgewählte Astigmatismuskorrektur für die linke und rechte Abbildung den Stigraatorspulen 80 in der Säule des Elektronenmikroskops zugeführt.

Aus Gründen der Zweckmäßigkeit ist ein Umkehrschalter 90 in dem Stereobezugssignalkreis angeordnet. Bei Umkehr der Lage des Schalters 90 wird die Phase des Stereobezugssignals, das zu allen Strahlablenk- und Fokussierungskreisen geht, verändert. Dies führt dazu, daß die linke Ansicht der wiedergegebenen Kurve auf der rechten Seite des Fernsehmonitors und die rechte Ansicht auf der linken Seite des Fernsehmonitors erscheint. Diese Umkehr ist zweckmäßig für die Bedienungspersonen des Instrumentes, die die Stereoopsis durch Augenakkomodation (gekreuzte Augen) und ohne die Hilfe des Stereobetrachters 32 (siehe Figur 1) betrachten wollen. Bezüglich derjenigen Anwendungsgebiete wo es zweckmäßig ist unterschiedliche Klassen des Emissionsansprechens durch die Probe 12 zu vergleichen, kann ein zusätzlicher Detektor 18" in dem Elektronenmikroskop vorgesehen werden. Das Ausganfssignal dieses Detektors, genau so wie bezüglich des Detektors 18 wird dem Videoverstärker 20' zugeführt. Der nun als Flip-Flop arbeitende Stereobezugskreis 42 kann das Ansprechen dieser Detektoren ausblenden, so daß nacheinander ein

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Auftreten als die linken und rechten Abbildungen auf dem Monitor 22 erscheint. In ähnlicher Weise ergibt sich bezüglich der stereoskopischen Ausführung, daß ein gesamtes Feld auf einer Seite des Monitors abgebildet wird, wobei der Detektor 18 möglicherweise eine Information durch zurückgestreute Elektronen ergibt. Das nachfolgend auf die rechte Seite des Monitors gebrachte Feld kann das sein, das durch den Detektor 18' ausgebildet wird, und hierbei kann es sich um ein Ansprechen des Sekundärelektronen der Probe 12 handeln. Die Funktion dieses Stereosteuerkreises würde in diesem Fall darin bestehen, daß der Monitor 22 nacheinander mit der Informtion von dem Detektor 18 oder 18' versorgt wird gemäß den Anweisungen an den Monitor durch den Flip-Flop-Kreis und durch die Austastungskreise bezüglich der Frage, welche der linken oder rechten Abbildungen erzeugt werden.

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Claims

Patentansprüche

geladenen Teilchen arbeitendes Mikrosondensystem einschließlich einer Quelle für geladene Teilchen, einer Anordnung für das Sammeln der Teilchen in einem Strahl, eine Anordnung für das Abtasten des Strahls in einem vorherbestimmten Rastermuster über eine Proba in dem Mikrosondensystem, einer Detektoranordnung, einschließlich einer Anordnung für das Erzeugen eines Signals, das proportional der festgestellten geladenen Teilchen ist, eine CRT-Abbildungsaufzeichnungsanordnung verbunden mit der Detektoranordnung zwecks Aufzeichnen der Feststellung der von der Probe ausgehenden gladenen Teilchen, gekenn ze ichnet durch die Kombination der nachfolgenden Merkmale:

a) eine Anordnung, die das Abtasten des Strahls der Mikrosonde mit dem Strahl des CRT synchronisiert,

b) eine Anordnung für das Austasten eines ersten vorherbestimmten Anteils des waagerechten Verlaufs der CRT Strahlabtastung für ein Feld der Abtastung,

c) eine Anordnung, durch die der Strahl der Mikrosonde die Probe mit einem ersten vorherbestimmten, durchschnittlichen Einfallswinkel für das Feld des ersten Feldes der CPvT StrahlabtSBtung abtastet,

d) eine Anordnung für das Austasten eines zweiten vorherbestimmten Teils jedes waagerechten Verlaufs der CRT Strahlabtastung für ein zweites Abtastfeld, und

e) eine Anordnung, durch die der Strahl der Mikrosonde die Probe mit einem zweiten vorherbestimmten, durchschnittlichen Einfallswinkel für das zweite Feld des zweiten Feldes der CRT Strahlaustastung abtastet, wobei wenigstens ein Anteil des waagerechten
Verlaufs der zweiten Feldaustastung sich unterscheidet τϊώη einem Teil des waagerechten Verlaufs der ersten Feldaustastung, wodurch auf dem CRT Seite-an-Seite Abbildungen ausgebildet werden, die dem Lauf der Mikrosonde entsprechen.
2. Mikrosondensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgetasteten Feldanteile nacheinander den ersten und zweiten Hälften der waagerechten Abtastung des CRT entsprechen.

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3. Mikrosondensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Synchronisation der Abtastung des Mikrosondenstrahls auf die Abtastung der CRTAufZeichnungsvorrichtung der Mikrosondenstrahl eine Phasenverschiebung dergestalt erfährt, daß der waagerechte Spannungsanstieg des Strahls mit einem vorherbestimmten Punkt der CRT-Abtastung zusammenfällt.
4. Mikrosondensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet ,daß eine Anordnung für die individuelle Fokussierung des Mikrosondenstrahls für jeden der verschiedenen durchschnittlichen Einfallswinkel vorgesehen ist.
5. Mikrosondensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung für die individuelle Stigmation des Mikrosondenstrahls für jeden der verschiedenen durchschnittlichen Einfallswinkel vorgesehen ist.
6. Mikrosondensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Quadratwellengenerator mit der Frequenz f/2 mit der Synchronisationssteuerung der CRT Aufzeichnungsvorrichtung vorliegt und eine mit Quadratwellen arbeitende Videoaustaststeuerung hiermit synchronisiert ist, sowie eine Anordnung für das Verändern der Impulslänge der Videoaustaststeuerung vorliegt, wodurch die Unterteilung zwischen den ersten und den zweiten Feldern eingestellt werden kann.
7. Mit geladenen Teilchen arbeitendes Mikrosondensystem einschließlich einer Quelle für geladene Teilchen, einer Anordnung für das Sammeln der Teilchen in einem Strahl, eine Anordnung für das Abtasten des Strahls in einem vorherbestimmten Rastermuster über eine Probe in dem Mikrosondensystem, einer Detektoranordnung, einschließlich einer Anordnung für das Erzeugen eines Signals, das proportional der festgestellten geladenen Teilchen ist, eine CRT-AbbildungsaufZeichnungsanordnung verbunden mit der Detektoranordnung zwecks Aufzeichnen der Feststellung der von der Probe ausgehenden geladenen Teilchen, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: a) eine Anordnung, die das Abtasten des Strahls der Mikrosonde mit dem Strahl des CRT synchronisiert,

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b) eine Anordnung für das Austasten eines ersten vorherbestimmten Anteils des waagerechten Verlaufs der CRT Strahlabtastung für ein Feld der Abtastung,

c) eine Anordnung für das Austasten eines zweiten vorherbestimmten Teils jedes waagerechten Verlaufs der CRT Strahlabtastung für ein zweites Abtastfeld,

d) eine Anordnung für das Feststellen der durch die Probe ausgesandten Teilchen aufgrund eines Auftreffens des Strahls auf die Probe,

e) eine Anordnung für das Feststellen einer vorherbestimraten Klasse der geladenen Teilchen und Aufzeichnen der Feststellung der Teilchen auf dem CRT während des ersten ausgetasteten Feldes und

f) eine Anordnung für das Feststellen einer zweiten vorherbestimmten Klasse der geladenen Teilchen und Aufzeichnen der Feststellung der Teilchen auf dem CRT während des zweiten ausgetasteten Feldes, wodurch auf dem CRT Abbildungs-Aufzeichnungsgerät eine Seite-an-Seite Alibildungswiedergabe von zwei Klassen der geladenen Teilchen einer einzigen Fläche der Probe wiedergegeben wird.

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