DE2643199B2

DE2643199B2 - Method for the pictorial representation of a diffraction image in a transmission scanning particle beam microscope

Info

Publication number: DE2643199B2
Application number: DE19762643199
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr.Rer.Nat. 1000 Berlin Mueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1976-09-23
Publication date: 1978-07-13
Also published as: JPS5339848A; NL7709847A; DE2643199A1; FR2365879A1

Description

dfdf

wobei r der Radius der jeweils abgerasterten Bahn und π > 1 ist, und gleichen Radiendifferenzen Ar zwischen benachbarten Bahnen erfolgt.where r is the radius of the respective scanned path and π > 1, and the same radius differences Ar occur between adjacent paths.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius nach jedem Umlauf sprunghaft um einen festen Betrag 4rgeändert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the radius after each revolution is changed abruptly by a fixed amount.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radiusänderung3. The method according to claim 1, characterized in that the change in radius

inin

20 direkt Beugungsringe mit dem Nullstrahl als Mittelpunkt, die sogenannten Debye-Scherrer-Diagramme. 20 direct diffraction rings with the zero beam as the center, the so-called Debye-Scherrer diagrams.

Bei einem Durchstrahlungs-Raster-Elektronenmikroskop ist es bekannt (DE-PS 8 13 286) zur Verringerung der Bildfehler das Objekt mit dem Primärelektronenstrahl in Polarkoordinaten abzurastern. Ferner ist es bei einem Raster-Elektronenmikroskop ohne Durchstraiilung bekannt, den Primärelektronenstrahl um einen festen Punkt in der Objektebene auf Kegelmänteln rotieren zu lassen, wobei die Winkelgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur radialen Auslenkung in einer Ebene senkrecht zur Kegelachse ist (US-PS 37 02 398).In a transmission scanning electron microscope, it is known (DE-PS 8 13 286) to reduce the image error to scan the object with the primary electron beam in polar coordinates. It is also at a scanning electron microscope without transmission known, the primary electron beam around a fixed point in the object plane on cone shells to rotate, the angular velocity being inversely proportional to the radial deflection in a plane is perpendicular to the cone axis (US-PS 37 02 398).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art das Beugungsbild in einer seiner Symmetrie besser angepaßten Form unter Beibehaltung der tatsächlichen Intensitätsverhältnisse abzurastern.The invention is based on the object of using a method of the type mentioned at the outset to provide the diffraction image in a form that is better adapted to its symmetry raster while maintaining the actual intensity ratios.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Ablenksystem derart erregt wird, daß die Rasterung in Polarkoordinaten mit einer WinkelgeschwindigkeitThis object is achieved in the method according to the invention in that the deflection system in such a way is excited that the rasterization in polar coordinates with an angular velocity

dfdf

2525th UtUt

ist.is.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrasterung bei einem minimalen Radius /?, beginnt, der mindestens so groß gewählt ist, daß der Nullreflex des Beugungsbildes nicht erfaßt wird.4. The method according to any one of claims 2 or 3, characterized in that the scanning at a minimum radius / ?, which is chosen to be at least large enough that the zero reflex of the Diffraction image is not detected.

3030th

J5J5

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bildlichen Darstellung eines Beugungsbildes bei einem Durchstrahlungs-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop, bei dem das Beugungsbild mittels eines Ablenksystems rasterförmig einen ortsfesten Detektor überstreicht. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE-OS 23 02 689 bekannt. Dabei wird der abtastende Elektronenstrahl oberhalb des Präparats derart abgelenkt, daß er das Präparat stets senkrecht durchsetzt. Die anschließenden Objektivlinsen entwerfen dann, wenn das Ablenksystem zur Auslenkung des Beugungsbildes nicht erregt ist, ein unabhängig vom gerade durchstrahlten Objektbereich immer an der gleichen Stelle liegendes Beugungsbild in der Detektorebene. Zwischen Objektiv und Detektor ist ein zusätzliches Ablenksy- sowie stem angeordnet, mit dessen Hilfe die Lage des Beugungsbildes in bezug auf den Detektor verändert werden kann. Das Beugungsbild kann somit rasterförmig den Detektor überstreichen und sukzessive aufgenommen und dargestellt werden. daßThe invention relates to a method for the pictorial representation of a diffraction image in a transmission raster particle beam microscope, in which the diffraction image sweeps over a stationary detector in the form of a grid by means of a deflection system. A Such a method is known from DE-OS 23 02 689, for example. The scanning electron beam is thereby deflected above the specimen in such a way that it always penetrates the specimen vertically. the Subsequent objective lenses then design when the deflection system to deflect the diffraction image is not excited, regardless of the area of the object being irradiated, always in the same place Diffraction image lying in the detector plane. There is an additional deflection system between the lens and the detector arranged stem, with the help of which changed the position of the diffraction image with respect to the detector can be. The diffraction pattern can thus sweep over the detector in a grid pattern and successively recorded and displayed. that

Ein anderes Verfahren zur Lageveränderung des Beugungsbildes gegenüber dem Detektor besteht darin, daß der Elektronenstrahl oberhalb des Präparats derart ω abgelenkt wird, daß er das Präparat nicht mehr senkrecht, sondern schräg mit unterschiedlichen Winkeln zur optischen Achse des Mikroskops durchsetzt.Another method for changing the position of the diffraction image in relation to the detector consists in that the electron beam above the specimen is deflected ω in such a way that it no longer touches the specimen perpendicular, but obliquely interspersed with different angles to the optical axis of the microscope.

Bei beiden Verfahren wird das Beugungsbild in kartesischen Koordinaten gerastert. Nun handelt es sich aber bei Beugungsbildern im überwiegenden Maße um Bilder mit einer gewissen Rotationssymmetrie. Bei der Durchstrahlung polykristallinen Materials entstehen wobei r der Radius der jeweils abgerasterten Bahn und η > 1 ist, und gleichen Radiendifferenzen Ar zwischen benachbarten Bahnen erfolgt. Wie man sieht, geht die Erfindung über eine einfache Rasterung in Polarkoordinaten, bei der man üblicherweise mit konstanter Umlauffrequenz arbeitet, hinaus. Bei konstanter Umlauffrequenz würde die Weggeschwindigkeit mit dem Radius zunehmen, d. h. Bereiche des Beugungsbildes, die weiter entfernt sind vom Zentrum, würden den Detektor in kürzerer Zeit überstreichen. Diese Darstellung würde ein verfälschtes Beugungsbild mit nach außen abnehmender Intensität ergeben. Demgegenüber ermöglicht die Erfindung mit n= 1 ein Rasterverhalten, bei dem die Abtastzeit für gleich große Flächenelemente ebenfalls gleich ist. Das wird durch zwei Maßnahmen erreicht: Zum einen ist die Weggeschwindigkeit während der gesamten Abrasterung gleich und zum anderen ist der Abstand zweier benachbarter abgerasterter Bahnen in radialer Richtung konstant. Aus der Bedingung, daß die Weggeschwindigkeit ν konstant sein muß, ergibt sich mitWith both methods, the diffraction image is rasterized in Cartesian coordinates. However, diffraction images are predominantly images with a certain rotational symmetry. When radiating through polycrystalline material, r is the radius of the respective scanned path and η> 1, and the same radius differences Ar occur between adjacent paths. As can be seen, the invention goes beyond a simple grid in polar coordinates, in which one usually works with a constant rotational frequency. With a constant rotational frequency, the speed of travel would increase with the radius, ie areas of the diffraction image that are further away from the center would sweep the detector in a shorter time. This representation would result in a falsified diffraction image with an outwardly decreasing intensity. In contrast, the invention enables a grid behavior with n = 1 in which the scanning time is also the same for surface elements of the same size. This is achieved by two measures: on the one hand, the path speed is the same during the entire scanning and, on the other hand, the distance between two adjacent scanned paths is constant in the radial direction. From the condition that the travel speed ν must be constant, we get with

d.s·
df ds
df

d.s·
dfds
df

^ύ.'ί
df ^ύ .'ί
df

d.,
dfd.,
df

sein muß. Dabei bedeuten ds ein infinitesimales Wegelement, dip eine infinitesimale Winkeländerung, df ein entsprechendes Zeitlement sowie r den jeweiligen Radius.have to be. Here, ds mean an infinitesimal path element, dip an infinitesimal change in angle, df a corresponding time element and r the respective radius.

Zum näheren Verständnis der anderen Bedingung, daß die Radiendifferenz benachbarter Bahnen ebenfalls konstant sein soll, dienen die Fig. la und Ib. In beidenFor a better understanding of the other condition, that the difference in radii of adjacent tracks is also Should be constant, the Fig. La and Ib serve. In both

Figuren ist der Weg dargestellt, auf dem das Beugungsbild den Detektor überstreicht. Bei dem Verfahren entsprechend der Fig. la werden dabei konzentrische Kreise mit dem Radius r durchfahren, wobei sich der Radius nach jedem Umlauf sprunghaft um einen festen Betrag Ar ändert. Bei dem Verfahren entsprechend der Fig. Ib wird ein schneckenförmiger Weg durchfahren, wobei die RadiusänderungFigures show the way in which the diffraction pattern sweeps over the detector. In the method according to FIG. La, concentric circles with the radius r are traversed, the radius changing abruptly by a fixed amount Ar after each revolution. In the method according to FIG. 1b, a helical path is traversed, with the change in radius

drdr 11

df ^i df ^ i

!0! 0

ist. Auch hier ist der Abstand benachbarter Bahnen in radialer Richtung Ar. Im allgemeinen nimmt die Intensität im Beugungsbild mit größerem Abstand vom Nullreflex ab. Die Erfindung ermöglicht nun mit n> 1 ein Rasterverhalten, bei dem die Weggeschwindigkeit nach außen abnimmt. Intensitätsschwächere äußere Beugungsringe z. B. werden durch diese langsamere Abrastemng verstärkt wiedergegeben, wodurch sie unter Umständen überhaupt erst bei der Auswertung berücksichtigt werden können.is. Here, too, the distance between adjacent tracks in the radial direction is Ar. In general, the intensity in the diffraction image decreases as the distance from the zero reflection increases. With n> 1, the invention now enables a grid behavior in which the path speed decreases towards the outside. Weaker intensity outer diffraction rings z. B. are reproduced more intensely due to this slower Abrastemng, so that they can possibly only be taken into account in the evaluation.

Diese den Beugungsbildern angepaßte Abrasterung in Polarkoordinaten weist mehrere Vorteile auf: Ring-Diagramme z. B. lassen sich besser und einfacher auswerten. Für jeden einzelnen Beugungsring reicht die Angabe des entsprechenden Radius zur Kennzeichnung. Darüber hinaus lassen sich ganz allgemein die einzelnen Reflexe in dem Beugungsbild einfacher ansteuern. Intensitätsschwache einzelne Beugungsringe lassen sich jo besser erfassen, indem bei konstantem Radius diese Kreisbahn mehrfach am Detektor vorbeigeführt wird.This scanning in polar coordinates, which is adapted to the diffraction patterns, has several advantages: Ring diagrams e.g. B. can be evaluated better and easier. That is enough for each individual diffraction ring Specification of the corresponding radius for marking. In addition, the individual Control reflections in the diffraction image more easily. Individual diffraction rings with weak intensity can be jo record better by moving this circular path past the detector several times with a constant radius.

In vielen Fällen kann jedoch die überaus starke Nullstrahlintensität stören. Diese Störung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch beseitigt j-, werden, daß die Abrasterung bei einem minimalen Radius R,- beginnt, der mindestens so groß gewählt ist, daß der Nullreflex des Beugungsbildes nicht erfaßt wird.In many cases, however, the extremely strong zero beam intensity can interfere. According to a further development of the invention, this disturbance can be eliminated in that the scanning begins at a minimum radius R , which is selected to be at least large enough that the zero reflection of the diffraction image is not detected.

Ausführungsbtispiele des Verfahrens nach der Erfindung werden im folgenden anhand der Fig.2 bis 4 beschrieben. Fig.2 stellt gleichzeitig ein Elektronendurchstrahlungs-Rastermikroskop mit einem Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur selbsttätigen Durchführung des Verfahrens dar. F i g. 3 zeigt eine elektronische Schaltung für einen Rastergenerator zur Ansteuerung der Ablenkspulen, Fig.4 zeigt eine elektronische Schaltung eines Teilbereiches des Rastergenerators.Exemplary embodiments of the method according to the invention are described below with reference to FIGS. Fig. 2 shows at the same time a scanning electron transmission microscope with an embodiment of a device for automatic implementation of the method. F i g. 3 shows an electronic Circuit for a raster generator for controlling the deflection coils, Figure 4 shows an electronic one Circuit of a part of the raster generator.

In Fig.2 ist 1 die Stahlquelle des Mikroskops, die beispielsweise eine Feldemissionskathode enthalten kann. Zur rasterförmigen Auslenkung des Elektronen-Strahls über das Objekt dient ein Ablenksystem 3 mit den Stufen 3a und 3b. Die Stufe 3a lenkt den Strahl 2 aus der Achse A heraus, während die Stufe 3b den Strahl wieder zur Achse zurücklenkt. Durch das Ablenksystem 3 wird der Strahl 2 um einen Punkt P gekippt, der in der Brennebene der Objektivlinse 4 liegt. Durch diese magnetische Objektivlinse 4 wird der Strahl 2 auf das Objekt 5 fokussiert. Da der Punkt P, um den gekippt wird, am vorderen Brennpunkt der Linse 4 angeordnet ist, bestrahlt der Elektronenstrahl 2 die Probe 5 in t>o senkrechter Richtung. In der Probe 5 wird ein Teil des einfallenden Elektronenstrahls 2 durch Beugung in bestimmte Richtungen außerhalb des Primärstrahlkegels (Nullstrahl 2a) abgelenkt. Mit 2b und 2c sind zwei dargestellte gebeugte Strahlen bezeichnet. bsIn FIG. 2, 1 is the steel source of the microscope, which can contain a field emission cathode, for example. A deflection system 3 with stages 3a and 3b is used for raster-shaped deflection of the electron beam over the object. Stage 3a deflects beam 2 out of axis A , while stage 3b deflects the beam back to the axis. The beam 2 is tilted by the deflection system 3 about a point P which lies in the focal plane of the objective lens 4. The beam 2 is focused on the object 5 by this magnetic objective lens 4. Since the point P, around which the tilting takes place, is arranged at the front focal point of the lens 4, the electron beam 2 irradiates the sample 5 in t> o perpendicular direction. In the sample 5, part of the incident electron beam 2 is deflected by diffraction in certain directions outside the primary beam cone (zero beam 2a). With 2b and 2c two shown diffracted beams are designated. bs

Durch ein Ablenksystem 8, das aus zwei Paaren von elektrostatischen Ablenkplatten bzw. magnetischen Ablenkspulen besteht, können die Strahlen 2a, 2b und 2c By means of a deflection system 8, which consists of two pairs of electrostatic deflection plates or magnetic deflection coils, the beams 2a, 2b and 2c

in zwei zueinander senkrecnten Richtungen χ und y derart über einen Detektor 6 verschoben werden, daß entweder der Nullstrahl 2a oder einer der abgelenkten Strahlen durch ein Loch in einem Schirm 7 auf den Detektor 6 fällt und von diesem registriert wird. Wegen der geringen Strahldivergenz ist der Durchmesser der Strahlkegel in der Ebene des Detektors 6 etwa gleich dem Durchmesser der Detektoreintrittsfläche. Das Ablenksystem 8 wird durch einen Rastergenerator RG erregt.in two mutually perpendicular directions χ and y are shifted over a detector 6 in such a way that either the zero beam 2a or one of the deflected beams falls through a hole in a screen 7 onto the detector 6 and is registered by it. Because of the small beam divergence, the diameter of the beam cone in the plane of the detector 6 is approximately equal to the diameter of the detector entrance surface. The deflection system 8 is excited by a raster generator RG.

Der Detektor 6 ist über einen Verstärker V mit der Helligkeitssteuerung eines Fernseh-Monitors 9 verbunden, dessen Ablenksystem ebenfalls durch den Rastergenerator RG gesteuert wird. Die Erregung der Spulen des Ablenksystems 8 erfolgt dabei derart, daß das Beugungsbild in Polarkoordinaten über den Detektor geführt wird, wobei die Winkelgeschwindigkeit umgekehrt proportional dem Radius ist und in diesem speziellen Fall nach jedem vollen Umlauf der Radius sprunghaft um einen konstanten Betrag vergrößert wird.The detector 6 is connected via an amplifier V to the brightness control of a television monitor 9, the deflection system of which is also controlled by the raster generator RG. The excitation of the coils of the deflection system 8 takes place in such a way that the diffraction image is guided over the detector in polar coordinates, the angular velocity being inversely proportional to the radius and in this special case the radius is increased suddenly by a constant amount after each full revolution.

Auf dem Fernseh-Monitor 9 ist als Bild der ansonsten unsichtbare Rasterweg dargestellt, der hier wie bei Fig. la aus konzentrischen Kreisen um einen Mittelpunkt besteht, der um x₀ bzw. y₀ gegen den Mittelpunkt des Fernseh-Monitors und gemäß dieser Gesamtanordnung der F i g. 2 damit auch in der Detektorebene um die gleiche Strecke gegen die optische Achse verschoben ist. Diese Verschiebung kann notwendig werden, wenn aus apparativer Unvollkommenheit der Nullstrahl des Beugungsbildes in der Detektorebene nicht die optische Achse schneidet. Durch die Überlagerung der linearen Verschiebung zu der Polarkoordinaten-Rasterung ist dann wieder gewährleistet, daß um den Nullreflex als Mittelpunkt gerastert wird. Wie aus der Darstellung der F i g. 2 ersichtlich ist, wird hierbei erst von einem Innenradius R, an gerastert, so daß der Nullreflex wieder unterdrückt wird. Die Rasterung wird dann fortgesetzt bis zu einem maximalen Außenradius R₁. On the TV monitor 9 of the otherwise invisible raster path is displayed as an image, which here as in FIG. La of concentric circles around a center point to x ₀ and y ₀ towards the center of the television monitor and in accordance with this overall arrangement of the F i g. 2 is thus also shifted in the detector plane by the same distance against the optical axis. This shift can become necessary if the zero beam of the diffraction image in the detector plane does not intersect the optical axis due to an imperfect device. By superimposing the linear shift on the polar coordinate grid, it is again ensured that the grid is scanned around the zero reflex as the center point. As can be seen from the illustration of FIG. 2 can be seen, is in this case only rasterized from an inner radius R , so that the zero reflex is suppressed again. The rasterization is then continued up to a maximum outer radius R ₁ .

Selbstverständlich wäre es ebenso möglich, anstelle in konzentrischen Kreisen auf einem spiralförmigen Weg entsprechend Fig. Ib abzurastern. Weiterhin könnte die lineare Verschiebung des Mittelpunktes der Abrasterung nur an dem Ablenksystem 8 vorgenommen werden, nicht jedoch an dem Fernseh-Monitor 9. Der Ort des Nullreflexes würde somit immer mit dem Mittelpunkt des Fernseh-Monitors zusammenfallen.It would of course also be possible to use a spiral path instead of concentric circles raster according to Fig. Ib. Furthermore, the linear displacement of the center of the Scanning can only be carried out on the deflection system 8, but not on the television monitor 9. The The location of the zero reflex would therefore always coincide with the center of the television monitor.

F i g. 3 zeigt eine elektronische Schaltung für den Rastergenerator RG. Zur Ansteuerung des Ablenksystems 8 in Polarkoordinaten gilt fürF i g. 3 shows an electronic circuit for the raster generator RG. To control the deflection system 8 in polar coordinates applies to

und fürand for

r · sin φ y=yo+ r ■ cos φ. r · sin φ y = yo + r ■ cos φ.

Je nach Stellung des Schalters 42 kannDepending on the position of the switch 42 can

dfdf

sein. Weiterhin sollte sich der Radius nach jedem Umlauf sprunghaft um ,dr ändern oder kontinuierlich sobe. Furthermore, the radius should change abruptly by, dr or continuously after each revolution

vergrößern, daß der Abstand benachbarter Bahnen konstant ist. Diese letzte Bedingung ist mitincrease so that the distance between adjacent tracks is constant. This last condition is with

diel/ diel /

el (el (

erfüllt. Der Rastergenerator RG besteht aus einem Stellpotentiometer 15, dessen Ausgang auf ein Additionsglied 16 geschaltet ist. Der Ausgang dieses Additionsgliedes 16 ist mit dem Eingang eines Divisionsgliedes 17 verbunden, das den Kehrwert des Eingangssignals bildet. Der Ausgang dieses Divisionsgliedes 17 ist über ein als Quadrierer geschaltetes Multiplikationsglied 20 einmal über einen Integrator 18 auf den Eingang des Additionsgliedes 16 zurückgeführt und gleichzeitig über einen weiteren Integrator 19 zu einem Funktionsgenerator FG und über einen Komparator 21 zu einem Quadrantenzähler 22. Dieser Quadrantenzähler ist zweistufig.Fulfills. The raster generator RG consists of an adjusting potentiometer 15, the output of which is connected to an adder 16. The output of this addition element 16 is connected to the input of a division element 17 which forms the reciprocal of the input signal. The output of this division element 17 is fed back via a multiplier 20 connected as a squarer once via an integrator 18 to the input of the adder 16 and at the same time via a further integrator 19 to a function generator FG and via a comparator 21 to a quadrant counter 22. This quadrant counter is two-stage .

Zum einen zählt er jeden einzelnen Quadranten und liefert ein entsprechendes Ausgangssignal, zum anderen gibt er ein Ausgangssignal nach jedem vierten Quadranten, d. h. nach einem vollen 360° -Umlauf, wobei gleichzeitig der erste Teil des Quadrantenzählers wieder genullt wird. Beide Ausgänge des Quadrantenzählers sind auf den Funktionsgenerator FG geschaltet. Der Ausgang des 360°-Teils des Quadrantenzählers 22 ist auf einen Pulsgeber 23 geschaltet, dessen Ausgangssignal über einen Schalter 24 anstelle des von dem Divisionsglied 17 kommenden Ausgangssignals auf den Integrator 18 geschaltet werden kann. Der Funktionsgenerator besitzt zwei Ausgänge, die je auf ein Multiplikationsglied 25 bzw. 26 geschaltet sind. Auf den jeweils anderen Eingang dieser beiden Multiplikationsglieder ist gleichzeitig das Ausgangssignal des Additionsgliedes 16 geschaltet. Die Ausgänge der Multiplikationsglieder 25 bzw. 26 liefern, nachdem in je einem weiteren Additionsglied 27 bzw. 28 die Spannungen von zwei Stellpotentiometern 29 bzw. 30 dazuaddiert wurden, die geforderten Stellgrößen χ bzw. y für das Ablenksystem 8. Darüber hinaus ist ein Komparator 35 vorgesehen, der das Ausgangssignal des Additionsgliedes 16 mit dem von einem Stellpotentiometer 36 kommenden Signal vergleicht und bei einem Abgleich ein Ausgangssignal liefert, das über ein Relais 37 den Integrator 18 kurzschließt. Entsprechend schließt auch das Ausgangssignal des Komparators 21 über ein Relais 38 den Integrator 19 kurz.On the one hand, it counts every single quadrant and delivers a corresponding output signal; on the other hand, it gives an output signal after every fourth quadrant, ie after a full 360 ° revolution, with the first part of the quadrant counter being zeroed again at the same time. Both outputs of the quadrant counter are connected to the function generator FG. The output of the 360 ° part of the quadrant counter 22 is switched to a pulse generator 23, the output signal of which can be switched to the integrator 18 via a switch 24 instead of the output signal coming from the division element 17. The function generator has two outputs which are each connected to a multiplier 25 and 26, respectively. At the same time, the output signal of the addition element 16 is switched to the other input of these two multiplication elements. The outputs of the multiplication elements 25 and 26 supply the required manipulated variables χ and y for the deflection system 8, after the voltages of two adjusting potentiometers 29 and 30 have been added in a further addition element 27 and 28, respectively provided, which compares the output signal of the adder 16 with the signal coming from an adjusting potentiometer 36 and delivers an output signal which short-circuits the integrator 18 via a relay 37 during an adjustment. Correspondingly, the output signal of the comparator 21 also short-circuits the integrator 19 via a relay 38.

Die Funktionsweise des Rastergenerators RG ist folgende: Das Stellglied 15 liefert ein Signal entsprechend dem Innenradius Ri. Zu Beginn der Abrasterung liegt daher am Ausgang des Additionsgliedes 16 ebenfalls das Signal entsprechend /?, vor. Der Ausgang des Additionsgliedes 16 liefert den jeweiligen Radius r. Von diesem Signal wird anschließend in dem Divisionsglied 17 der Kehrwert - gebildet. Bei der hier vorliegenden Stellung der Schalter 24 und 42 ist dieses Signal - über den Integrator 18 wiederum auf dasThe mode of operation of the raster generator RG is as follows: The actuator 15 supplies a signal corresponding to the inner radius Ri. At the beginning of the scanning, the signal corresponding to /? Is therefore also present at the output of the adder 16. The output of the adder 16 supplies the respective radius r. The reciprocal value - is then formed from this signal in the division element 17. In the present position of the switches 24 and 42, this signal is - via the integrator 18 - again to the

Additionsglied 16 zurückgeführt. Dadurch wird erreicht, daß die zeitliche Änderung des Radius /-umgekehrt zuAdder 16 fed back. This ensures that the change in radius over time is reversed

diesem verläuft. Der Kehrwert-entspricht gleichzeitig der zeitlichen Änderung des Winkels, also -Λ. Dieses Signal wird auf den Integrator 19 gegeben, dessen Ausgangswinkel den Winkel ψ darstellt. Erreicht das Ausgangssignal des Integrators 19 eine Größe, die einem Winkel ψ von 90° entspricht, so ändert der Komparator 21 seinen Ausgangszustand sprunghaft.this runs. The reciprocal value corresponds at the same time to the change in the angle over time, i.e. -Λ. This signal is sent to the integrator 19, the output angle of which represents the angle ψ. If the output signal of the integrator 19 reaches a size which corresponds to an angle ψ of 90 °, the comparator 21 changes its initial state abruptly.

', Dadurch wird einmal der Quadrantenzähler zur Zählung eines Quadranten angeregt und gleichzeitig über das Relais 38 der Integrator 19 kurzgeschlossen und damit wieder auf Null zurückgeführt. Dadurch ändert der Komparator 21 seinen Zustand erneut, und', This turns the quadrant counter into Counting a quadrant excited and at the same time short-circuited via the relay 38 of the integrator 19 and thus brought back to zero. As a result, the comparator 21 changes its state again, and

κι das Relais 38 öffnet sich wieder. Der φ-Wert für den nächsten Quadranten kann daher erzeugt werden.κι the relay 38 opens again. The φ value for the next quadrant can therefore be generated.

In dem Funktionsgenerator FG, der in Fig.4 beschrieben wird, werden aus dem Eingangssignal ψ, gesteuert durch den Quadrantenzähler 22, die für jedenIn the function generator FG, which is described in FIG. 4, are from the input signal ψ, controlled by the quadrant counter 22, for each

r, Quadranten entsprechenden Werte sin φ bzw. cos φ erzeugt. Die entsprechenden Signale werden auf je ein Multiplikationsglied 25 bzw. 26 gegeben. Am anderen Eingang dieser beiden Multiplikationsglieder liegt, vom Additionsglied 16 ausgehend, ein Signal entsprechendr, quadrant corresponding values sin φ and cos φ generated. The corresponding signals are given to a multiplier 25 and 26, respectively. At the other At the input of these two multiplication elements, starting from the addition element 16, there is a corresponding signal

2(i dem Radius r. Der Ausgang des Multiplikationsgliedes 25 liefert somit ein Signal entsprechend r ■ sin φ, der Ausgang des Multiplikationsgliedes 26 ein Signal entsprechend r ■ cos φ. Zu diesen Signalen werden in nachfolgenden Additionsgliedern 27 bzw. 28 von2 (i the radius r. The output of the multiplication element 25 thus supplies a signal corresponding to r ■ sin φ, the output of the multiplication element 26 a signal corresponding to r ■ cos φ. In subsequent addition elements 27 and 28 of

2Ί Stellpotentiometern ausgehende Signale 29 bzw. 30 zuaddiert, die einer linearen Verschiebung *o, yn des Mittelpunktes der Polarkoordinaten-Abrasterung entsprechen.
In dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel 2Ί signals 29 or 30 outputted to the control potentiometers, which correspond to a linear shift * o, yn of the center point of the polar coordinate scanning.
In the embodiment described so far

in ändert sich der Radius kontinuierlich, d. h., es wird ein spiralförmiger Weg abgerastert. Durch Umlegen des Schalters 24 in die andere Position wird die Rückführung des Kehrwertes - auf das Additionsglied 16in the radius changes continuously, i. i.e., it will be a rasterized spiral path. By moving the switch 24 to the other position, the return of the reciprocal value - on the addition element 16

j-, unterbrochen. An ihrer Stelle wird nach jedem voller Umlauf, d.h. nach 360°, vom Quadrantenzähler 2Ί ausgehend über einen Pulsgeber 23 ein Signa entsprechend Ar auf den Integrator 18 und über dieser auf das Additionsglied 16 gegeben. In diesem FaIj-, interrupted. Instead, after each full cycle, ie after 360 °, a signal corresponding to Ar is sent from the quadrant counter 2Ί , via a pulse generator 23, to the integrator 18 and via this to the adder 16. In this case

4(i werden konzentrische Kreise abgerastert, deren Radiu; sich sprunghaft von Kreis zu Kreis um 4rändert.4 (i concentric circles are scanned whose radiu; changes by 4 edges by leaps and bounds from circle to circle.

Durch die veränderlichen Widerstände 39 und 40 is es möglich, die mittlere Umlaufzeit und auch der Abstand zwischen benachbarten Bahnen kontinuierliclThe variable resistors 39 and 40 make it possible to determine the mean cycle time and also the The distance between adjacent tracks is continuous

•r, zu ändern. Daneben war bisher bereits der innert Radius /?,, der äußere Radius R_a und die Mittelpunktlag« (xo.yo) einstellbar.• r, to change. In addition, the inner radius /? ,, the outer radius R _a and the center position « (xo.yo) could already be set.

Durch mehrere Umschaltkontakte 45 bis 48 sowie di< Stellpotentiometer 41 und 49 kann auch eine Kreisbahi mit einem einstellbaren Radius R ständig durchlaufet werden oder ein fester Ort durch Wahl e:inei bestimmten Radius R und eines bestimmten Winkels ς in Polarkoordinaten direkt angesteuert werden. A circular path with an adjustable radius R can be continuously traversed through several changeover contacts 45 to 48 as well as setting potentiometers 41 and 49, or a fixed location can be controlled directly by selecting a certain radius R and a certain angle ς in polar coordinates.

F i g. 4 zeigt eine vorteilhafte Schaltung des Funk tionsgenerators, in dem der eingegebene φ-Wert in dii entsprechenden sin- und cos-Wcrte umgesetzt wird, ς läuft dabei im Bogenmaß gerechnet zwischen Null umF i g. 4 shows an advantageous circuit of the function generator in which the entered φ value is converted into the corresponding sin and cos values , where ς runs in radians between zero

'j, also im ersten Quadranten. Das Eingangssignal win 'j, i.e. in the first quadrant. The input signal win

ho einmal direkt auf ein Kennlinienglied 50 gegeben um einmal über ein Subtraktionsglied 52 auf ein weitere Kennlinienglied 51, das identisch dem Kennliniengliei 50 aufgebaut ist. Die Kennlinien der beiden Kennli niengliedcr 50 bzw. 51 entsprechen dem sin im erste ho is given once directly to a characteristic element 50 and once via a subtraction element 52 to a further characteristic element 51, which is constructed identically to the characteristic element 50. The characteristics of the two characteristic elements 50 and 51 correspond to the sin in the first

μ Quadranten, dargestellt durch die ausgezogenen Linie 53, 54. Durch das vorgeschaltete Subtraktionsglied 5 wird im Kennlinienglied 51 die gestrichelte Linie 5 durchfahren, die dem cos ψ im ersten Quadranten nac μ quadrants, represented by the solid line 53, 54. Through the upstream subtraction element 5, the dashed line 5 is traversed in the characteristic element 51, which corresponds to the cos ψ in the first quadrant nac

der Beziehungthe relationship

i/o··. 7i / o ··. 7th

entspricht. Am Ausgang der Kennlinienglicdcr 50, 51 stehen somit der sin q· und der cos φ für den ersten Quadranten zur Verfügung. Über eine Logikschaltung werden daraus die sin q- bzw. cos q>-Werte für alle vier Quadranten gebildet. Für welchen Quadranten sie jeweils gebildet werden sollen, bestimmt der Quadrantcnzähler. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel zählt dieser binär, und zwar für den ersten Quadranten 01, für den zweiten Quadranten 10, für den dritten Quadranten 11 und für den vierten Quadranten 00 und fängt dann wieder von vorn an zu zählen. Die beiden vom Quadrantenzähler kommenden Signale werden jeweils auf die zwei Eingänge von vier unterschiedlichen UND-Gliedern gegeben. Die Ausgangssignale der Kennlinienglieder 50 bzw. 51 sind über die Arbeitskontakte von jeweils vier Relais mit dem positiven oder negativen Eingang zweier gleicher Verstärker verbunden, an deren Ausgängen dem sin bzw. dem cos von ψ entsprechende Ausgangssignale vorliegen. Die Relais 60 bis 67 können über die UND-Glieder 56 bis 59 geschaltet werden.is equivalent to. The sin q · and cos φ for the first quadrant are thus available at the output of the characteristic lines 50, 51. The sin q and cos q> be it via a logic circuit - values for all four quadrants formed. The quadrant counter determines for which quadrant they are to be formed. In the present exemplary embodiment, this counts in binary form, specifically for the first quadrant 01, for the second quadrant 10, for the third quadrant 11 and for the fourth quadrant 00 and then starts counting again from the beginning. The two signals coming from the quadrant counter are each given to the two inputs of four different AND gates. The output signals of the characteristic elements 50 and 51 are connected via the normally open contacts of four relays to the positive or negative input of two identical amplifiers, at the outputs of which there are output signals corresponding to the sin or cos of ψ. The relays 60 to 67 can be switched via the AND gates 56 to 59.

Für den ersten und zweiten Quadranten wird im folgenden die Wirkungsweise des Funktionsgenerators erläutert: Für den ersten Quadranten liefert der Quadrantenzähler die Signale 0 und 1. Da das UND-Glied 56 entsprechend diesen Signalen mit einen negierten Eingang ausgestattet ist, liefert es ein Ausgangssignal, das die Relais 60 und 61 betätigt. Dadurch ist der Ausgang des Kennlinicnglicdes 50 mit dem positiven Eingang des Verstärkers 70 und der Ausgang des Kennliniengliedes 51 mit dem positiven Eingang des Verstärkers 71 verbunden. Am Ausgang dieser Verstärker entstehen somit Signale, die den Kennlinien 53 bzw. 55, also genau dem sin und dem cos im ersten Quadrante entsprechen. Für den zweiten Quadranten liefert der Quadrantenzähler die Signale 1 undO. Diesmal ist der andere Eingang des UND-Gliedes 57 negiert, so daß beim Vorliegen dieser Signale das UND-Glied 57 ein Ausgangssignal zum Schließen der Relais 62 bzw. 63 liefert. Dadurch wird das Ausgangssignal des Kennliniengliedes 51 an den positiven Eingang des Verstärkers 70 gelegt, d. h., es wird für den sin die Kennlinie 55 durchfahren, was dem sin im zweiten Quadranten entspricht. Der Ausgang des Kennliniengliedes 50 wird über das Relais 62 an den negativen Eingang des Verstärkers 71 gelegt. Dadurch entsteht am Ausgang dieses Verstärkers 71 eine Kennlinie, die eine Spiegelung der Kennlinie 53 an der Zeitachse darstellt, also genau dem geforderten cos im zweiten Quadranten. Für den dritten und vierten Quadranten ergeben sich auf ähnliche Weise die entsprechenden sin- bzw.cos-Werte.The function of the function generator is described below for the first and second quadrants explained: The quadrant counter supplies the signals 0 and 1 for the first quadrant AND gate 56 is equipped with a negated input corresponding to these signals, it delivers a Output signal that actuates relays 60 and 61. As a result, the output of the characteristic curve 50 is also included the positive input of the amplifier 70 and the output of the characteristic element 51 with the positive Input of amplifier 71 connected. At the output of this amplifier there are thus signals that the Characteristic curves 53 and 55, i.e. exactly correspond to sin and cos in the first quadrant. For the second The quadrant counter supplies signals 1 and 0 to the quadrants. This time the other input is the AND gate 57 negated, so that when these signals are present, the AND gate 57 provides an output signal to close the Relay 62 or 63 supplies. As a result, the output signal of the characteristic element 51 is positive Input of amplifier 70, d. This means that the characteristic curve 55 is passed through for the sin, which corresponds to the sin im corresponds to the second quadrant. The output of the characteristic member 50 is via the relay 62 to the negative input of the amplifier 71 applied. This creates a at the output of this amplifier 71 Characteristic curve that mirrors characteristic curve 53 on the time axis, i.e. exactly the required cos im second quadrant. The results for the third and fourth quadrants are similar corresponding sin or cos values.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde das Beugungsbild durch ein Ablenksystem 8 unterhalb des Objektes in Polarkoordinaten über den Detektor 6 geführt. Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich aber auch mit einer Einrichtung ohne dieses Ablenksystem 8 durchführen. Dabei wird das Ablenksystem 3 für die Objektrasterung zusätzlich derart erregt, daß der einfallende Elektronenstrahl 2 auf Kegelmänteln um den zu durchstrahlenden Objektbereich rotiert.In the exemplary embodiments described so far, the diffraction image was generated by a deflection system 8 guided below the object in polar coordinates via the detector 6. The method according to the invention but can also be carried out with a device without this deflection system 8. This is where the deflection system 3 additionally excited for the object scanning that the incident electron beam 2 on cone shells rotates around the object area to be irradiated.

Die Erfindung ist nicht nur bei Durchstrahlungs-Raster-Elektronenmikroskopen, sondern auch bei Ionenmikroskopen dieser Art anwendbar.The invention is not only applicable to transmission scanning electron microscopes, but also applicable to ion microscopes of this type.

2 MIaU /cic2 MIaU / cic

Claims

Patent claims:

1. Method for the pictorial representation of a diffraction image in a transmission scanning corpuscular beam microscope, in which the diffraction image sweeps over a stationary detector by means of a deflection system in the form of a grid, thereby characterized in that the deflection system is excited in such a way that the rasterization is in polar coordinates at an angular velocity