SU1153370A1 - Растровый электронный микроскоп - Google Patents

Abstract

РАСТРОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, содержащий внутри вакуумированной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектов,а) также систему визуализации изображени , включакщую генератор возбуждени  , соедкненицЕЙ с объектодержателем , видеоконтрольное устройство, включающее последовательно соединенные детектор, видеоусилитель и электронно-лучевую трубку, и систему сканировани , содержащую последовательно соединенные задающие, генераторы развертки по двум взаимно перпендикул рным направлени м и соответствующие блоки питани  отклон ющих систем микроскопа и электронно-лучевой трубки, от л а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности анализа при стробоскопическом режиме работы, система визуализации изображени  дополнительно содержит коммутатор и последовательно соединенные формирователь и счетчик строб-импульсов и блок синхронизации , при этом выходы блока синхронизации соединены с входами СО задающих генераторов, которые выполнены по схеме дискретно-цифровой развертки, коммутатор включен между детектором и видеоусилителем, а его дополнительный выход соединен с выходом формировател  строб-импульсов , вход которого соединен с выходом генератора возбуждени . ел со OQ Nl

Description

Изобрет-ение относитс  к растровой электронной микроскопии и може быть использовано дл  визуализации увелнченжж изображений быстропро канэдих процессов, например бегущих поверхностных акустических волн, п тем реализации стробоскопического режима. Известен растровый электронный микроскоп (РЭМ), содержащий внутри вакуумированной колонны электронно оптическую систему и камеру объектов , а также систему визуализации изображени , включающую видеоконтрольное устройство (ВКУ) и систему сканировани  j. Извест1в 1й РЭМ не позвол ет осуществить стробоскопический режим в случае специально задаваемого быст протекающего процесса на поверхности образца. Наиболее близким к изобрете.нгео по технической сущности  вл етс  Р содержащий внутри вакуумированной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектов, а также систему визуализации изображени включашош генератор возбуждени , соединенный с объектодержателем, В включающее последовательно соединенные детектор, видеоусилитель и электронно-Лучевую трубку (ЭЛТ), и систему сканировани , содержащую последовательно соединенные задающие генераторы развертки по двум взаимно перпендикул рным направлени м и соответствунадие блоки питани  отклон кнцих систем микроскопа и ЭЛТ 21, Стробоскопический режим работы РЭМ заключаетс  в том, что видеосигнал в каждой точке поверхности объекта формируетс  выборками, СОСТОЯЩИМИ из коротких повтор мщикс  через равные промежутки времени отсчетов (например, кратных пеойоду колебаний генератора возбуждени  быстропротекающего процесса). Чиспо Отсчетов в выборке беретс  пор дка {О, исход  из услови  наделсного обнаружени  видеосигнала на фоне шумов. При таком количестве отсчетов, берущихс  в выборке из одной точки сканируемой поверхности, за врел  извлечени  выборки происходит значительное смещение луча из первоначального положени  в рассматриваемой точке, обусловленное ненулевой скоростью сканировани  поверхности объекта. Из-за смещени  луча возникает погрешность формировани  видеосигнала и нарушаетс  однозначное, соответствие между значением параметра быстропротекающего процесса и его увеличенным изображением, получаемым в РЭМ. Это приводит к иска  ени м изображени  при его визуальном наблюдении, а также к погрешност м измерени  параметров полей на поверхности исследуемого объекта , например, при исследовании в РЭМ качества функционировани  интегральных микросхем. Целью изобретени   вл етс  повышение точности анализа при стробоскопическом режиме работы РЭМ. Указанна  цель достигаетс  тем, что в РЭМ, содержащем внутри вакуумированной колонны электронно-оптическуто систему и камеру объектов, а также систему визуализации изображени , включающую генератор возбуждени , соединенный с объектодержателем , БКУ, включающее, последовательно соединенШ)1е детектор, видеоусилитель и ЭЛТ, и систему сканировани , содержащую последовательно соединенные задающие генераторы развертки по двум вааимно перпендикул рным направлени м и соответствующие блоки питани  отклон ющих систем микроскопа и ЭЛТ, система визуализации изображени  дополнительно содержит коммутатор и последовательно соединенные формирователь и счетчик строб-импульсов и блок синхронизации, при этом выходы блока синхронизации соединены с вхо.т дами задающих генераторов,которые ньтолнены по дискретно-цифровой развертки, а его дополнительный выход соединен с выходом формировател  строб-№ пульсов, вход которого -соединен с выходом генератора возбуодени . На фиг.1 показана структурна  схема РЭМ; на фиг.2 - эпюры сигналов на различных участках схемы. Растровый электронный микроскоп содержит вакуумированную колонну 1 и камеру 2 объектов. Система визуализации изображени  содержит блоки 3 и 4 питани  отклон ющих систем микроскопа и ЭЛТ 5. Видеоконтрольное устройство 6 содержит видеоуси3

литель 7, соединенный с детектором 8 через коммутатор 9. С объектодержателем камеры 2 соединен генератор 10 возбу щени , к выходу которого подключена цепь из последовательно соединенных формировател 

11и счетчика 12 строб-импульсов и блока 13 синхронизации цифровых задающих генераторов 14 и 15 развертки по двум взаимно перпендикул рным направлени м. Выходы задающих гене.раторов соединены с соответствукнчими блоками 3 и 4 питани  отклон ющих систем.

На фиг,2 показаны: эпюра 16 - изменени  физических условкй на поверхности объекта; эшора 17 - стробирующие импульсы, вырабатываемые формирователем II; эпюра 18 - импульсы синхронизации строчной развертки; эпюра 19 - импульсы синхронизации задающего генератора 14; эпюра 20 - пилообразно-ступенчатый импульс напр жени  ч азвертки.

В устройстве.колонна I, ВКУ 6, блоки 3 и 4 питани  могут быть использованы из серийных микроскопов типа МРЭМ-200 и МРЭМ-100, Формирователь 11 стробгимпульсов, счетчик

12строб-импульсов, коммутатор 9 могут быть выполнены на интегральных микросхемах серии 50 типа К500 ЛМ 101, К500 ИЕ 136. Блок 3 синхронизации может быть выполнен из интегральных микросхем серии 500 типа 155 , 155 ЛАЗ. Цифровые задающие генераторы 14 и 15 развертки могут быть выполнены по одинаковой схеме, состо щей из сетки точи х сопротивлений типа R-2R и ключевых элементов, например, на интегральных коммутаторах типа 101 КТ 1Г или использованы из серийных растровых электронных микроскопов

С цифровой разверткой.

В качестве генератора 0 возбуждени  может быть использован тот или иной серийный генератор. Например, если на поверхности образца возбуждаютс  поверхностные акустическиё волнь{| то генератор возбуждени  представл ет собой стандартный генератор сигначов высокой частоты типа Г4-116, Г4-119А или ГЗ-19.

Устройство работае.т следующим образом .

Дл  получени  увеличенного изображени  в режиме исследовани  непод533704

вижной микроструктуры блоки 3 и 4 обеспечивают синхронное сканирование электронного луча по поверхности исследуемого объекта в камере 5- 2 и по экрану ЭЛТ 5 ВКУ 6. Видеосигнал , содержащий информацию об исследуемой микроструктуре, формируетс  детектором 8. усиливаетс  видеоусилителем 7 и подаетс  на модуIQ л тор ЭЛТ 5. В результате на экране трубки формируетс  увеличенное изображение исследуемой микроструктуры, причем увеличение равно отношению

линейных размеров сканируемых участJC ков на экране ЭЛТ и на поверхности образца.

В стробоскопическом режиме исследовани  движущейс  микроструктуры или быстропротекающего процесса генератор 10 возбуждени  периодически измен ет (| 1зические услови  на поверхности объекта, например формирует бегущие поверхностные акустические шолны (эпюра 16). Дл  остановки движени  изображени  быстропротекающего процесса и его фиксации на экране кинескопа в прототипе |выраЬатываютс  импульсы синхронизаIции строчной развертки (эпюра 18) от генератора 10 возбуждени  и осуществл етс  стробоскопический pejKHM работы РЭМ.

Дл  повышени  точности анализа в предложенном устройстве, осуществл етс  остановка луча в каждой точ35 ке поверхности исследуемого образца , из которой беретс  выборка значени  параметра исследуемого процесса . Это достигаетс  следующим образом . Формирователь 1I стооб-им40 пульсов формирует короткие стробирующие . импульсы 17 от каждого периода исследуемого процесса. Стробируюпще импульсы подсчитывает счетчик 12 При работе счетчика 12 строб-импуль5 сов в режиме счета электронный луч на поверхности объекта находитс  в неподвижном фиксированном состо нии , определ емом формой пилообразноступенчатого развертывающего сигнала 20, формируемого цифровым задающим генератором 14 развертки. В момент времени t,., количество отсчетов в выборке сигнала из данчой точки будет равно заданному значению п. 5 В этот момент заканчиваетс  счет импульсов и счетчиком 12 осуществл етс  формирование импульса 19 синхронизации генераторов 14 и 15.

В результате, осуществл етс  скачкообразное перемещение электронного луча в следующую точку сканируемой поверхности за счет формировани  очередной ступеньки пилообразногступе .нчатого сигнала 20.

Поскольку электроннь й луч в каждой точке исследуемой поверхности во врем  извлечени  выборки находитс  в неподвижном состо нии , то погрешность формировани  сигнала выборки за счет взаимного смещени  луча и исследуемого процесса в данном РЭМ отсутствует. Это позвол ет повысить точность анализа |на 20-30%.

Claims (1)

1. РАСТРОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, содержащей внутри вакуумированной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектов,а5 также систему визуализации изображения, включающую генератор возбуждения , соединенный с объектодержателем, видеоконтрольное устройство, включающее последовательно соединенные детектор, видеоусилитель и электронно-лучевую трубку, и систему сканирования, содержащую последовательно соединенные задающие генераторы развертки по двум взаимно перпендикулярным направлениям и соответствующие блоки питания отклоняющих систем микроскопа и электронно-лучевой трубки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа при стробоскопическом режиме работы, система визуализации изображения дополнительно содержит коммутатор и последовательно соединенные формирователь и счетчик строб-импульсов и блок синхронизации, при этом выходы блока синхронизации соединены с входами задающих генераторов, которые выполнены по схеме дискретно-цифровой развертки, коммутатор включен между детектором и видеоусилителем, а его дополнительный выход соединен с выходом формирователя строб-импульсов , вход которого соединен с выходом генератора возбуждения.

   SU. .. 1153370