UA97893C2 - Method of redundant measurements of linear dimensions of nano-objects - Google Patents

Method of redundant measurements of linear dimensions of nano-objects Download PDF

Info

Publication number
UA97893C2
UA97893C2 UAA201012212A UAA201012212A UA97893C2 UA 97893 C2 UA97893 C2 UA 97893C2 UA A201012212 A UAA201012212 A UA A201012212A UA A201012212 A UAA201012212 A UA A201012212A UA 97893 C2 UA97893 C2 UA 97893C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
length
image
nano
value
optical image
Prior art date
Application number
UAA201012212A
Other languages
Russian (ru)
Ukrainian (uk)
Inventor
Владислав Тимофеевич Кондратов
Original Assignee
Институт кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины filed Critical Институт кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины
Priority to UAA201012212A priority Critical patent/UA97893C2/en
Publication of UA97893C2 publication Critical patent/UA97893C2/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

The invention relates to measuring means for development of high-accuracy digital measuring devices for linear dimensions of nano-objects. The method of excess measurements of linear dimensions of nano-objects is in illumination of the image of the nano-object with flux of radiation with given powerand wavelengthwith narrow spectral band, formation of primary spatial optical image of nano-object, its optical amplificationtimes, optical-electronic appropriate conversion of spatial primary optical image to spatial discrete-analog signal. Its integration during a given time interval, amplificationtimes and analog-digital conversion of spatial discrete-analog signal to data massif, ordered remembering, reverse conversion of those data to increased in dimensions secondary optical image, additional formation on the screen of display and bringing into coincidence with the secondary optical image obtained of images of two linear normal to each other scales with respective numerical marks and determination of the value of length by numerical marks of scales or by coordinate grid with a priori normalized dimensions of square sides. First one sets the first normalized valueof coefficient of conversion of image, with lighting the length nano-measure, image of primary optical image of the length nano-measure as vertical strips with same thicknesses is amplifiedtimes with conversion to secondary image with normalized by value separation, in electronic way one changes the scale of the main marks of two linear normal to each other scales till the value of distancebetween adjacent marks of scales becomes equal to amplifiedtimes value of distancebetween parallel vertical strips of length nano-measure, i.e. to, with bringing into coincidence the origin with one of vertical strips of the secondary image of the length nano-measure, with dividing dimensions of squares of the coordinate grid obtained to ten partsand with artificial formation of an additional fine grid with normalized by values separation, one remembers the graphical image of scales with the main and additional coordinate grids obtained at the screen of the display, with replacement of the length nano-measure with another nano-measure with linear dimension with length, that is chosen from the condition that, in same way one transforms the primary optical image of the second nano-measure to secondary one at coefficient of conversion of image equal to, with determination of lengthof the secondary optical image of the second nano-measure, the value obtained for lengthoris remembered, one replaces the second length nano-measure by the nano-object under investigation with unknown length, in same way one determines the lengthof the secondary optical image of the object under investigation, the value of lengthorobtained is remembered, with determination of the second normalized valueof coefficient of amplification of the image, with determination of lengthof the secondary optical image of the nano-object under investigation, one replaces the nano-object under investigation with unknown lengthwith the second nano-measure, at new value of coefficient of conversionone determines the lengthof the secondary optical image of the nano-measure, on the real value of length of the nano-object under investigation one makes conclusion by an equation in numeric values given. The invention provides exclusion of systematic errors of measurement.

Description

початок координат з однією з вертикальних смуг вторинного образу наноміри, довжини, ділять розміри квадратів отриманої координатної сітки на десять частин о1) - ОДАНУ З Оки (АКА) у штучно утворюють додаткову дрібну сітку з нормованим за значенням кроком 'от)нмх (Ао)нм запам'ятовують отримане на екрані дисплея графічне зображення шкал з основною та додатковими координатними сітками, заміщають наноміру довжини, другою наномірою з лінійним розміром довжини 9, яка вибирається за умови, що По) 2 (30 1, аналогічним чином перетворюють первинний оптичний образ другої наноміри у вторинний при коефіцієнті перетворення зображення рівним З, визначають довжину Іо (о) З Зло) вторинного оптичного образу другої наноміри, отримане значення довжини М або М запам'ятовують, замінюють другу наноміру довжини досліджуваним нанооб'єктом невідомої довжини їх, визначають довжину І2 (2) З За їх) вторинного оптичного образу досліджуваного об'єкта аналогічно, отримане значення довжини Ма або М2 запам'ятовують, встановлюють друге нормоване значення Зп коефіцієнта підсилення зображення, визначають довжинуthe origin of the coordinates with one of the vertical bands of the secondary image of nanometers, length, divide the dimensions of the squares of the received coordinate grid into ten parts o1) - ODANU Z Oka (AKA) artificially form an additional fine grid with a value-normalized step 'ot)nmx (Ao)nm remember the graphic image of the scales with the main and additional coordinate grids received on the display screen, replace the nanometer of length with a second nanometer with a linear dimension of length 9, which is chosen on the condition that Po) 2 (30 1, similarly transform the primary optical image of the second nanometer into the secondary with the image conversion factor equal to З, determine the length Io (o) З Zlo) of the secondary optical image of the second nanometer, the obtained value of the length M or M is memorized, replace the second nanometer with the investigated nanoobject of unknown length, determine the length I2 ( 2) With their) secondary optical image of the object under investigation similarly, the obtained value of the length Ma or M2 is memorized, update the second normalized value Zp of the image amplification factor, determine the length

Із (Із) - Баг ХУ) вторинного оптичного образу досліджуваного нанооб'єкта, заміщують досліджуваний нанооб'єкт невідомої довжини їх другою наномірою, при новому значенні коефіцієнта перетворення Зла визначають довжину Іа Чіа) З Впг(о)) вторинного оптичного образу цієї наноміри, про дійсне значення довжини досліджуваного нанооб'єкта судять за наданим рівнянням числових значень. Винахід забезпечує виключення систематичних похибок вимірювання. 1 іFrom (Iz) - Bag ХУ) of the secondary optical image of the investigated nanoobject, the investigated nanoobject of unknown length is replaced by their second nanometer, at the new value of the conversion coefficient Zla, the length of the secondary optical image of this nanometer is determined. the actual value of the length of the investigated nanoobject is judged by the given equation of numerical values. The invention ensures the exclusion of systematic measurement errors. 1 and

З с- 2 гос ) 17 В и ІЙ ! чен | 000; ! ше іти ся |мсу| п чу, АWith c- 2 state) 17 V and IY! chen | 000; ! to go |msu| p chu, A

Дати ШЕ й ' че ї в м а "ж : за се Де б 15 тт екеяе| ГКGive SHE and 'che y in m a "zh: for se Where would 15 tt ekeyae| GK

І 4 ; Й ій в.з 36 4. г 5 пуд шАМО Івомі 105-And 4; Y ii v.z 36 4. g 5 pud shAMO Ivomi 105-

ЕЕ В й т шднEE V y t shdn

ЩЕ м ? з х г іWhat else? with x g and

Мак тт с - І7Mak tt s - I7

Рисунок. Функціональна схема цифрового нимірювача лінійних розмірів наноро'єктівDrawing. Functional diagram of a digital gauge of linear sizes of nanoprojectiles

Винахід належить до нанометрії і може бути використаний при створенні високоточних оптико-електронних засобів вимірювання лінійних розмірів нанооб'єктів з попереднім підсиленням оптичного зображення нанооб'єкта та його візуалізацією.The invention belongs to nanometry and can be used in the creation of high-precision optical-electronic means of measuring the linear dimensions of nanoobjects with preliminary amplification of the optical image of the nanoobject and its visualization.

Відомий спосіб вимірювання лінійних розмірів нанооб'єктів" (див., наприклад,A known method of measuring the linear dimensions of nanoobjects" (see, for example,

М.Н.Стриханов, Н.Н.Дегтяренко, В.В.Пилюгин и др. Опьт компьютерной визуализации наноструктур в НИЯУ МИФИ (рис. 14. Мзмерение расстояний и углов). Пер://5м- огпаї.согп/ехатріе/іпаех.піті), оснований на використанні програми інтерактивної візуалізації нанооб'єкта та визначенні найкоротшої відстані між атомами.M.N. Strykhanov, N.N. Degtyarenko, V.V. Pylyugin, and others. Review of computer visualization of nanostructures at the National Institute of Physics and Mathematics of the Russian Academy of Sciences (Fig. 14. Measurement of distances and angles). Per://5м-огпай.согп/ехатрие/ипаех.пити), based on the use of a program for interactive visualization of a nanoobject and determination of the shortest distance between atoms.

Відомому способу притаманні недостатньо висока точність вимірювання лінійних розмірів нанообєктів чи відстані між заданими ділянками (атомами), тому що в основу покладені методи прямих вимірювань, що дають результат вимірювання, приведений до виходу вимірювального каналу зі всіма похибками вимірювання. Крім того, відомий спосіб не направлений на зменшення чи виключення систематичних похибок вимірювання.The known method is characterized by insufficiently high accuracy of measuring the linear dimensions of nano-objects or the distance between given sections (atoms), because it is based on direct measurement methods that give the measurement result reduced to the output of the measuring channel with all measurement errors. In addition, the known method is not aimed at reducing or eliminating systematic measurement errors.

Відомий спосіб визначення лінійних розмірів нанооб'єктів (див. наприклад, А.Ю.Кузин,A known method of determining the linear dimensions of nanoobjects (see, for example, A.Yu. Kuzyn,

В.Н.Марютин, В.В.Календин. Методьй и средства измерений линейньх размеров в нанометровом диапазоне. пер://папо-Тесппоіоду. огу/папо-тейомуїу-діаразоп/те!оауЇ-і-зтедвіма- іхтегепіу-Іпеупуін-гаятегом-ум-папотеїго-мхот-аіар.піті), оснований на опроміненні зображення нанооб'єкта потоком оптичного чи жорсткого випромінювання заданої довжини хвилі з вузькою спектральною смугою або когерентним світлом, формуванні первинного просторового оптичного образу нанооб'єкта, оптико-електронному підсиленні його, перетворенні у вторинний оптичний образ з наступним визначенням його розмірів методом прямих вимірювань.V.N. Maryutyn, V.V. Kalendyn. Methods and means of measuring linear dimensions in the nanometer range. per://papo-Tesppoiodu. ogu/papo-teyomuiu-diarazop/te!oauYi-i-ztedvima-ihtegepiu-Ipeupuin-hayategom-um-papoteigo-mhot-aiar.piti), based on the irradiation of an image of a nanoobject with a stream of optical or hard radiation of a given wavelength with a narrow spectral band or coherent light, formation of the primary spatial optical image of a nanoobject, optical-electronic amplification of it, transformation into a secondary optical image with subsequent determination of its dimensions by the method of direct measurements.

Відомому способу також притаманні не достатньо висока точність вимірювання лінійних розмірів нанообєктів чи відстані між заданими ділянками (атомами), тому що в його основу також покладені методи прямих вимірювань, що забезпечують отримання результату вимірювання, приведеного до виходу вимірювального каналу. Крім того, він не забезпечує зменшення чи виключення систематичних похибок вимірювання, в тому числі похибки від зміни довжини оптичного шляху.The known method is also characterized by insufficiently high accuracy of measuring the linear dimensions of nano-objects or the distance between given sections (atoms), because it is also based on direct measurement methods that provide the result of measurement brought to the output of the measuring channel. In addition, it does not ensure the reduction or elimination of systematic measurement errors, including errors due to changes in the length of the optical path.

Найбільш близький за технічною суттю є спосіб вимірювання лінійних розмірів нанооб'єктів (див. Ю.А.Новиков, А.В.Раков, П.А.Тодуа. Нанотехнология и нанометрология.The closest in technical essence is the method of measuring the linear dimensions of nanoobjects (see Yu.A. Novikov, A.V. Rakov, P.A. Todua. Nanotechnology and nanometrology.

Зо пер:/Ллямум орі. гиЯгодіог/уо! 62/Л поміком.раї), оснований на опроміненні зображення нанооб'єкта потоком оптичного (чи жорсткого) випромінювання заданої потужності Фо та довжини хвилі хо з вузькою спектральною смугою або когерентним світлом і формуванні первинного просторового оптичного образу нанооб'єкта, оптичному підсиленні його у сп рази, оптико-електронному закономірному перетворенні просторового первинного оптичного образу у просторовий дискретно-аналоговий, сигнал, інтегруванні (експозиції) його протягом заданого проміжку часу о зі сек, де 3ч - частота зчитування сигналу, електронному підсиленні у 2 рази, закономірному аналого-дифровому перетворенні (з коефіцієнтом перетворення Кп) просторового дискретно-аналогового сигналу у масив даних (чисел), упорядкованому запам'ятовуванні отриманих даних (цифрових кодів), зворотному перетворенні (з коефіцієнтом перетворення ") цих даних у збільшений за розмірами вторинний оптичний образ (на екрані . . . Зп - КопКек дисплея) з загальним коефіцієнтом перетворення (чи підсилення) рівним 7" опе, на додатковому формуванні на екрані дисплея і суміщенні з отриманим вторинним оптичним образом зображень двох лінійних взаємно перпендикулярних шкал з відповідними числовими (оцифрованими) мітками, встановленими з кроком А, і зображенні відповідної їм кодокерованої координатної сітки зі змінюваними значеннями сторін квадратів З, визначенні лінійних розмірів вторинного оптичного образу нанооб'єкта шляхом встановлення курсору на початкову та кінцеву точки оптичного образу, найкоротша відстань між котрими є довжиною і підлягає визначенню, з подальшим визначенням значення довжини за числовими мітками шкал чи за координатною сіткою з апріорі пронормованими розмірами сторін квадратів.From trans:/Llyamum ori. гиЯгодиог/уо! 62/L pomikom.rai), based on the irradiation of the image of the nanoobject with a stream of optical (or hard) radiation of a given power Fo and wavelength ho with a narrow spectral band or coherent light and the formation of the primary spatial optical image of the nanoobject, its optical amplification in according to times, optical-electronic regular transformation of a spatial primary optical image into a spatial discrete-analog signal, its integration (exposure) during a given time interval o s s, where 3h is the signal reading frequency, electronic amplification by 2 times, regular analog-differential transformation (with the conversion factor Kp) of a spatial discrete-analog signal into an array of data (numbers), orderly memorization of the received data (digital codes), reverse transformation (with the conversion factor ") of this data into an enlarged secondary optical image (on the screen . . . Zp - KopKek of the display) with the general conversion factor (or sub gain) equal to 7" ope, on the additional formation on the display screen and combining with the received secondary optical image the images of two linear mutually perpendicular scales with the corresponding numerical (digitized) marks set with a step A, and the image of the corresponding code-controlled coordinate grid with changing side values of squares C, determining the linear dimensions of the secondary optical image of the nanoobject by placing the cursor on the initial and final points of the optical image, the shortest distance between which is the length and is subject to determination, with the subsequent determination of the length value by the numerical marks of the scales or by the coordinate grid with a priori normalized dimensions sides of squares.

Відомий спосіб не забезпечує високу точність вимірювання лінійних розмірів нанообєктів чи відстані між заданими його ділянками тому, що в його основу покладений метод прямих вимірювань, що дає результат вимірювання, приведений до виходу вимірювального каналу.The known method does not ensure high accuracy of measuring the linear dimensions of nanoobjects or the distance between its given sections, because it is based on the method of direct measurements, which gives a measurement result reduced to the output of the measuring channel.

Тому всі похибки, що обумовлені нестабільністю параметрів оптико-електронного каналу, впливають на кінцевий результат вимірювання. Крім того, відомий спосіб не забезпечує зменшення чи виключення основних та додаткових систематичних похибок вимірювання, в тому числі й похибки від зміни довжини оптичного шляху.Therefore, all errors caused by the instability of the parameters of the optical-electronic channel affect the final measurement result. In addition, the known method does not ensure the reduction or elimination of basic and additional systematic measurement errors, including errors due to changes in the length of the optical path.

В основу винаходу поставлена задача створення такого способу визначення лінійних розмірів нанооб'єктів, який забезпечував би автоматичне виключення основних та додаткових систематичних похибок вимірювання, обумовлених різною довжиною оптичного шляху, нестабільністю елементів оптико-електронного каналу, забрудненням та запотіванням оптичних елементів оптичних елементів каналу, впливом флуктуації довжини оптичного шляху із-за турбулентності повітря та флуктуацій інтенсивності потоку оптичного випромінювання.The invention is based on the task of creating such a method for determining the linear dimensions of nanoobjects, which would ensure the automatic exclusion of basic and additional systematic measurement errors caused by different lengths of the optical path, instability of the elements of the optical-electron channel, contamination and fogging of the optical elements of the optical elements of the channel, the influence fluctuations in the length of the optical path due to air turbulence and fluctuations in the intensity of the flow of optical radiation.

Поставлена технічна задача забезпечується тим, що спосіб надлишкових вимірювань лінійних розмірів нанооб'єктів, оснований на опроміненні зображення нанооб'єкта потоком оптичного (чи жорсткого) випромінювання заданої потужності 9 та довжини хвилі 79 з вузькою спектральною смугою або когерентним світлом і формуванні первинного просторового оптичного образу нанооб'єкта, оптичному підсиленні його у оп рази, оптико-електронному закономірному перетворенні просторового первинного оптичного образу у просторовий дискретно-аналоговий, сигнал, інтегруванні (експозиції) його протягом заданого проміжку часу р . . о з сек, де 33 - частота зчитування сигналу, електронному підсиленні у 2 рази, закономірному аналого-дифровому перетворенні (з коефіцієнтом перетворення Кп) просторового дискретно-аналогового сигналу у масив даних (цифрових кодів), упорядкованому запам'ятовуванні отриманих даних, зворотному перетворенні (з коефіцієнтом перетворення ") цих даних у збільшений за розмірами вторинний оптичний образ, (на,, екрані дисплею) з загальним коефіцієнтом перетворення (чи підсилення) рівним 7" опе, на додатковому формуванні на екрані дисплею і суміщенні з отриманим вторинним оптичним образом зображень двох лінійних взаємно перпендикулярних шкал з відповідними числовими (оцифрованими) мітками, встановленими з кроком "2, і зображенні відповідної їм координатної . . . Арі х Арі нин «. сітки з кодокерованими значеннями сторін квадратів (Ав о). визначенні лінійних розмірів вторинного оптичного образу нанооб'єктга шляхом встановлення курсору на початкову та кінцеву точки оптичного образу, найкоротша відстань між котрими є довжиною і підлягає визначенню, з подальшим зчитуванням координат точок і визначенням значення довжини за числовими мітками шкал чи за координатною сіткою в апріорі пронормованими розмірами сторін квадратів.The set technical task is ensured by the fact that the method of redundant measurements of the linear dimensions of nanoobjects is based on the irradiation of the image of the nanoobject with a stream of optical (or hard) radiation of a given power 9 and wavelength 79 with a narrow spectral band or coherent light and the formation of a primary spatial optical image nanoobject, its optical amplification in op times, optical-electronic regular transformation of a spatial primary optical image into a spatial discrete-analog signal, its integration (exposure) during a given time interval p. . o with sec, where 33 is the frequency of reading the signal, 2-fold electronic amplification, regular analog-to-differential transformation (with the conversion factor Kp) of the spatial discrete-analog signal into an array of data (digital codes), orderly memorization of the received data, inverse transformation (with the conversion factor ") of this data into an enlarged secondary optical image, (on,, the display screen) with a total conversion factor (or amplification) equal to 7" ope, on the additional formation on the display screen and combining with the obtained secondary optical image of the images two linear mutually perpendicular scales with corresponding numerical (digitized) labels set with a step of "2, and the image of the corresponding coordinate . . . Ari x Ari nin ". grid with code-controlled values of the sides of the squares (Av o). determination of the linear dimensions of the secondary optical image nanoobject by setting the cursor on the initial and final points of the optical image, the shortest distance between which is the length and is subject to determination, followed by reading the coordinates of the points and determining the value of the length according to the numerical marks of the scales or according to the coordinate grid in a priori normalized dimensions of the sides of the squares.

Від відомих запропонований спосіб відрізняється тим, що спочатку встановлюють перше нормоване значення "" коефіцієнта перетворення (чи підсилення) зображення, опромінюють наноміру довжини, зображення первинного оптичного образу наноміри довжини у виглядіThe proposed method differs from the known ones in that the first normalized value "" of the conversion (or amplification) coefficient of the image is first set, a nanometer of length is irradiated, the image of the primary optical image of a nanometer of length in the form

Зо вертикальних смуг рівної товщини (чи паралельних дифракційних смуг або у вигляді зображення нормованої, за розміром атомної структури тест-матеріалу наноміри) з нормованим за значенням кроком ба) смуг підсилюють у "п" рази і перетворюють у вторинний образ з нормованим за значенням кроком АН АН) З Бац АЮ смуг, електронним способом змінюють масштаб основних міток двох лінійних взаємно перпендикулярних шкал доти, доки значення відстані 79 між сусідніми мітками шкал стане рівною підсиленому у "" рази значенню відстаніFrom vertical bands of equal thickness (or parallel diffraction bands or in the form of an image normalized by the size of the atomic structure of the nanoscale test material) with a value-normalized step ba) the bands are amplified "n" times and converted into a secondary image with a value-normalized step AN AN) With Bats AYU strips, the scale of the main marks of two linear mutually perpendicular scales is electronically changed until the value of the distance 79 between the adjacent marks of the scales becomes equal to the value of the distance amplified by "" times

АКА) між паралельними вертикальними смугами наноміри довжини, тобто до (АНІ - За (А) , суміщують початок координат з однією з вертикальних смуг вторинного образу наноміри довжини (як правило знизу її лівого боку), ділять розміри квадратів отриманої координатної сітки на десять частин (Мої) 7 ОДАН) З Ок ПИ і штучно утворюють додаткову (дрібну) сітку з нормованим зазначенням кроком С'отінмх (АоіінмМ о запам'ятовують отримане на екрані дисплея графічне зображення шкал з основною та додатковими координатними сітками, заміщають наноміру довжини другою наномірою з лінійним розміром довжини 9, яка вибирається за г - .- - - умовою, що По) х (З ОА), аналогічним чином перетворюють первинний оптичний образ другої наноміри у вторинний при коефіцієнті перетворення (чи підсилення) зображення рівнимAKA) between parallel vertical strips of the nanometer of length, i.e. to (ANI - Za (A) ), combine the origin of the coordinates with one of the vertical strips of the secondary image of the nanometer of length (as a rule, from the bottom of its left side), divide the dimensions of the squares of the resulting coordinate grid into ten parts ( My) 7 ODAN) Z Ok PI and artificially form an additional (small) grid with a normalized indication with a step of S'otinmh (AoiinmM o remember the graphic image of the scales received on the display screen with the main and additional coordinate grids, replace the nanometer of length with a second nanometer with a linear with the size of the length 9, which is chosen according to the condition that Po) x (Z OA), similarly transform the primary optical image of the second nanometer into a secondary one with a conversion (or amplification) coefficient of the image equal to

Зп » визначають довжину Іо (о) - За По) вторинного оптичного образу другої наноміри шляхом наведення курсору на початкову та кінцеву точки зазначеного образу, найкоротша відстань між котрими є його довжиною і підлягає визначенню, зчитують один чи декілька (10-100) разів і обробляють координати цих точок, отримане значення довжини Моди М запам'ятовують, замінюють другу наноміру довжини досліджуваним нанооб'єктом невідомої довжини Їх, визначають довжину І2 02) З За) вторинного оптичного образу досліджуваного об'єкта шляхом наведення курсору на початкову та кінцеву точки вторинного оптичного образу досліджуваного об'єкта, відстань між котрими є його довжиною і підлягає визначенню, зчитують один чи декілька (10-100) разів і обробляють координати цих точок, отримане значення довжиниZp » determine the length Io (o) - Za Po) of the secondary optical image of the second nanometer by placing the cursor on the starting and ending points of the specified image, the shortest distance between which is its length and is subject to determination, read one or more (10-100) times and process the coordinates of these points, memorize the obtained value of the length of Mode M, replace the second nanometer of length with the investigated nanoobject of unknown length Their, determine the length I2 02) З За) of the secondary optical image of the object under investigation by placing the cursor on the starting and ending points of the secondary optical image of the object under study, the distance between which is its length and is subject to determination, read one or more (10-100) times and process the coordinates of these points, the obtained length value

Ме чи Маг запам'ятовують, встановлюють друге нормоване значення Зп коефіцієнта підсилення зображення, визначають довжину із (із) З Зла їх) вторинного оптичного образу досліджуваного нанооб'єкта шляхом наведення курсору на його початкову та кінцеву точки, зчитують один чи декілька (10-100) разів і обробляють координати цих точок, отримане значення відстані М чи Ма. запам'ятовують, заміщують досліджуваний нанооб'єкт невідомої довжини їх другою наномірою, при новому значенні коефіцієнта перетворення Зп визначають довжину 44) Зла(о)) вторинного оптичного образу цієї наноміри шляхом наведення курсору та зчитування один чи декілька (10-100) разів координат початку та кінця її образу, отримане значення довжини Ма чи Ма запам'ятовують, а про дійсне значення довжини досліджуваного нандрб'єкта, будямь за рівнянням числових значень х З МоMe or Mag are memorized, set the second normalized value Зп of the image amplification factor, determine the length from (from) ЗЗла them) of the secondary optical image of the investigated nanoobject by placing the cursor on its starting and ending points, read one or more (10- 100) times and process the coordinates of these points, the obtained value of the distance M or Ma. remember, replace the investigated nanoobject of unknown length with their second nanometer, at the new value of the conversion coefficient Zp, determine the length 44) Zla(o)) of the secondary optical image of this nanometer by pointing the cursor and reading one or more (10-100) coordinates the beginning and end of its image, the obtained value of the length of Ma or Ma is memorized, and the actual value of the length of the investigated nanoobject is determined by the equation of numerical values x Z Mo

Ма - М чи, при надвнюеті випадкових завад, за рівнянням числових значеньMa - M or, with the addition of random disturbances, according to the equation of numerical values

Мх - Мої) -----Moss - Mine) -----

Ма - МуMa - Mu

Ми Мо Мз . Ма Й . . . де ; ; і усереднені результати вимірювання довжин, що отримані при зчитуванні координат початку та кінця оптичного образу довжини 10-100 разів.We are Mo Mz. Ma J. . . where ; and the averaged length measurement results obtained by reading the coordinates of the beginning and end of the optical length image 10-100 times.

Спосіб відрізняється тим, що при формуванні вторинних оптичних образів другої наноміри і досліджуваного нанооб'єкта Одним із відомих методів забезпечують рівність між робою довжин оптичного шляху оп - 5 ; оп -32 ; оп - ЗІЗ І оп - 314 ; де ЩІ ; І2 ; ІЗ І 14 похибки встановлення заданої довжини оптичного шляху, тобто от) - Їопг) З Попа) З Попа) З оп) при 20. (Мп) - (Аг) - (Ав) - (Ам) - (А) - соплі або Ан) - (Аг) - (Ав) - (Аа) - 0The method differs in that during the formation of secondary optical images of the second nanometer and the investigated nanoobject, one of the known methods provides equality between the two lengths of the optical path op - 5; op-32; op - PPE and op - 314; where SHI ; I2; IZ I 14 errors of setting the specified length of the optical path, i.e. ot) - Iopg) Z Popa) Z Popa) Z op) at 20. (Мп) - (Аг) - (Ав) - (Ам) - (А) - nozzles or An) - (Ag) - (Av) - (Aa) - 0

На рисунку наведена функціональна схема цифрового вимірювача лінійних розмірів нанооб'єктів, де 1 - джерело оптичного випромінювання; 2 - точкова діафрагма-джерело; З - оптична система; 4 - предметний стіл; 5 - об'єкт дослідження; 6 - перший виконавчий механізм; 7 - конфокальна діафрагма; 8 - відеосенсор (прилад з зарядовим зв'язком або ПЗЗ-матриця); 9 - формувач напруги керування коефіцієнтом перетворення первинного оптичного образу у вторинний); 10 - другий виконавчий механізм; 11 - мікроконтролер; 12 - постійний запам'ятовуючий пристрій; 13 - оперативний запам'ятовуючий пристрій; 14 - цифровий відліковий пристрій; 15 - графічний дисплей; 16 - клавіатура; 17 - загальна шина.The figure shows a functional diagram of a digital meter of linear sizes of nano-objects, where 1 is a source of optical radiation; 2 - point diaphragm-source; C - optical system; 4 - subject table; 5 - research object; 6 - the first executive mechanism; 7 - confocal diaphragm; 8 - video sensor (device with charge connection or CCD matrix); 9 - voltage generator for controlling the conversion factor of the primary optical image into the secondary image); 10 - the second executive mechanism; 11 - microcontroller; 12 - non-volatile memory device; 13 - operational memory device; 14 - digital counter; 15 - graphic display; 16 - keyboard; 17 - common tire.

Суть запропонованого способу надлишкових вимірювань лінійних розмірів нанооб'єктаThe essence of the proposed method of redundant measurements of the linear dimensions of a nanoobject

Зо полягає в наступному.It consists in the following.

Запропонований спосіб визначення лінійних розмірів нанооб'єктів, оснований на опроміненні зображення нанооб'єкта потоком оптичного (чи жорсткого) випромінювання заданої потужності о та довжини хвилі 79 з вузькою спектральною смугою або когерентним світлом і формуванні первинного просторового оптичного образу нанооб'єкта.The proposed method of determining the linear dimensions of nanoobjects is based on the irradiation of the image of the nanoobject with a stream of optical (or hard) radiation of a given power and wavelength 79 with a narrow spectral band or coherent light and the formation of the primary spatial optical image of the nanoobject.

Використання того чи іншого опромінення залежить від способу створення зображення первинного оптичного образу наноміри довжини: у вигляді паралельних смуг рівної товщини; у вигляді паралельних дифракційних смуг чи у вигляді зображення нормованої за розміром атомної структури тест-матеріалу наноміри з нормованим за значенням кроком (х) смуг чи міжатомними відстанями. Все це пов'язано також з використанням того чи іншого мікроскопа (лазерного конфокального оптичного мікроскопа із скануванням, електронного мікроскопа чи іншого).The use of one or another irradiation depends on the method of creating an image of the primary optical image of a nanometer length: in the form of parallel strips of equal thickness; in the form of parallel diffraction bands or in the form of an image of the size-normalized atomic structure of the nanoscale test material with the value-normalized step (x) of the bands or interatomic distances. All this is also connected with the use of a particular microscope (laser confocal optical microscope with scanning, electron microscope or other).

Первинний, оптичний образу нанооб'єкта (досліджуваного чи наноміри довжини) оптично підсилюють у оп рази. Після цього здійснюють оптико-електронне закономірне перетворення підсиленого оптичного просторового образу у просторовий, дискретно-аналоговий сигнал. моя . к мThe primary, optical image of a nanoobject (under investigation or nanometers in length) is optically amplified in op times. After that, an optical-electronic regular transformation of the amplified optical spatial image into a spatial, discrete-analog signal is carried out. mine to m

Останній інтегрують протягом заданого проміжку часу 79 7 зі сек. Просторовий дискретно- аналоговий електричний сигнал підсилюють у Ке рази. Потім здійснюють закономірне аналого- цифрове перетворення (з коефіцієнтом перетворення Ка ) просторового дискретно-аналогового сигналу у масив даних (цифрових кодів). Отримані дані упорядковано запам'ятовують.The latter is integrated over a given time interval of 79 7 seconds. The spatial discrete-analog electrical signal is amplified by Ke times. Then a regular analog-to-digital conversion (with the conversion factor Ka) of the spatial discrete-to-analog signal into an array of data (digital codes) is carried out. The received data is memorized in an orderly manner.

Здійснюють зворотне перетворення (з коефіцієнтом перетворення ") отриманих даних у збільшений за розмірами вторинний оптичний образ (на, ркрані дисплею). Загальний коефіцієнтом перетворення (чи підсилення) стаєрівним "опе,The reverse conversion (with the conversion factor ") of the received data is carried out into a secondary optical image enlarged in size (on the display screen). The overall conversion (or amplification) factor becomes equal to "op,

Додатково формують на екрані дисплея і суміщують з отриманим вторинним оптичним образом зображення двох лінійних взаємно перпендикулярних шкал з відповідними числовими (оцифрованими) мітками, які встановлені з кроком 292. Одночасно на екрані дисплея (у інтерактивному просторі) формують зображення, Відповідної їм координатної сітки з - - їх : кодокерованими значеннями сторін квадратів 2/9,In addition, images of two linear mutually perpendicular scales with corresponding numerical (digitized) labels, which are set with step 292, are formed on the display screen and combined with the obtained secondary optical image. At the same time, images of the corresponding coordinate grid are formed on the display screen (in the interactive space) - them: code-controlled values of the sides of squares 2/9,

Визначення лінійних розмірів вторинного оптичного образу нанооб'єкта здійснюють шляхом встановлення курсору на початкову та кінцеву точки оптичного образу, найкоротша відстань між котрими є довжиною і підлягає визначенню, з подальшим зчитуванням координат точок і визначенням значення довжини за числовими мітками шкал або за координатною сіткою з апріорі пронормованими розмірами сторін квадратів.Determining the linear dimensions of the secondary optical image of a nanoobject is carried out by placing the cursor on the initial and final points of the optical image, the shortest distance between which is the length and is subject to determination, followed by reading the coordinates of the points and determining the value of the length according to the numerical marks of the scales or according to the coordinate grid with a priori normalized sizes of the sides of the squares.

Від відомих запропонований спосіб відрізняється тим, що спочатку встановлюють перше нормоване значення "7" коефіцієнта перетворення (чи підсилення) зображення. Опромінюють наноміру довжини. Зображення первинного оптичного образу наноміри довжини у вигляді паралельних смуг рівної товщини (чи паралельних дифракційних смуг або у вигляді зображення нормованої за розміром атомної структури .тест-матеріалу наноміри) з нормованим за значенням кроком М) смуг підсилюють у "п рази і перетворюють у вторинний образ з нормованим за значенням кроком АН ЦАН) З БацаАЮмО)Ю смуг.The proposed method differs from the known ones in that the first normalized value "7" of the conversion (or amplification) coefficient of the image is first set. Irradiate nanoscale length. The image of the primary optical image of a nanometer length in the form of parallel bands of equal thickness (or parallel diffraction bands or in the form of an image of the size-normalized atomic structure of the nanometer test material) with a value-normalized step M) of the bands is amplified "n times" and converted into a secondary image with a value-normalized step AN TSAN) Z BatsaАЮmО)Ю strips.

Електронним способом змінюють масштаб основних міток двох лінійних взаємно перпендикулярних шкал доти, доки значення відстані 9 між сусідніми мітками шкал стане рівною підсиленому у Зп рази значенню відстані АЮ) між паралельними вертикальними смугами наноміри довжини, тобто до (АНІ - За А)Electronically, the scale of the main marks of two linear mutually perpendicular scales is changed until the value of the distance 9 between adjacent marks of the scales becomes equal to the value of the distance АЮ) between parallel vertical strips of nanometer length, amplified by Зп times, that is, to (АНИ - Za A)

Суміщують початок координат штучної шкали з однією з вертикальних смуг вторинного образу наноміри довжини. Це здійснюють, як правило, знизу її лівого боку. Для підвищення точності відліку результатів вимірювання ділять розміри квадратів отриманої координатної сітки (Аз) - ОДА) - Ол АІІ , на десять частин, тобто ,Ї штучно створюють додаткову (дрібну) сітку з нормованим за значенням кроком отінмх(Аоінм Дісдя цього запам'ятовують отримане на екрані дисплею графічне зображення шкал з основною та додатковими координатними сітками.Combine the origin of the coordinates of the artificial scale with one of the vertical stripes of the secondary image of nanometer length. This is done, as a rule, from the bottom of its left side. To increase the accuracy of reading the measurement results, the dimensions of the squares of the obtained coordinate grid (Аз) - ODA) - Ол AII are divided into ten parts, i.e., an additional (small) grid is artificially created with a value-standardized step otinmh (Aoinm) on the display screen is a graphic image of scales with the main and additional coordinate grids.

Заміщають наноміру довжини, яку використовували для калібрування віртуальної шкали наReplace the nanometer of length used to calibrate the virtual scale by

Зо екрані дисплею, другою наномірою. Лінійний розмір довжини 9 другої наноміри вибирається за г - . умови, що По) х (3 ОДА, Вважаємо, що при вимірюваннях повинна використовуватися наноміра довжини, однорідна з нанооб'єктом. Це необхідно для урахування тотожних оптичних властивостей досліджуваного нанооб'єкта і наноміри довжини.From the display screen, the second nanometer. The linear size of the length 9 of the second nanometer is chosen by g - . conditions that Po) x (3 ODA, We believe that measurements should use a nanometer of length that is homogeneous with the nanoobject. This is necessary to take into account the identical optical properties of the investigated nanoobject and the nanometer of length.

Аналогічним чином перетворюють первинний оптичний образ другої наноміри довжини у вторинний при коефіцієнті перетворення (чи підсилення) потоку випромінювання рівним "7".In a similar way, the primary optical image of the second nanometer length is converted into a secondary one with a conversion (or amplification) coefficient of the radiation flux equal to "7".

Визначають довжину оЧо) - ЗаЩо)) вторинного оптичного образу другої наноміри шляхом наведення курсору на початкову (індекс «п») та кінцеву (індекс «п») точки зазначеного образу, найкоротша відстань між котрими є його довжиною і підлягає визначенню. Зчитують один чи декілька (1р-100) разів і обробляють координати цих точок. В результаті отримують числове значення " довжини наноміри.The length of the secondary optical image of the second nanometer is determined by pointing the cursor at the initial (index "n") and end (index "n") points of the specified image, the shortest distance between which is its length and is subject to determination. They read one or more (1r-100) times and process the coordinates of these points. As a result, the numerical value of the nanometer length is obtained.

Ї. При використанні за сенсор тільки лінійної ПЗЗ-матриці це значення може бути описано наступним чином; зкY. When using only a linear CCD matrix as a sensor, this value can be described as follows; exp

М -КеКотФое " Покц -КеКотФе По ку - ЗтпФе По) (1)M -KeKotFoe " Pokc -KeKotFe Po ku - ZtpFe Po) (1)

Ф. - Фо еск . м . Ї де г о - потік енергії випромінювання на одиницю довжини; сп - довжина оптичного шляху потоку оптичного випромінювання; є - коефіцієнт поглинання потужності потоку оптичного випромінювання; 72 7, або їх як - -F. - Pho esq. m. Y de g o - radiation energy flow per unit length; sp - the length of the optical path of the flow of optical radiation; is - power absorption coefficient of the flow of optical radiation; 72 7, or them as - -

М, - КеКотФое й "Ки По) - КеКотікКу ФеКіо) - З Фе (По) (2)M, - KeKotFoe and "Ki Po) - KeKotikKu FeKio) - Z Fe (Po) (2)

Фу - Фу - Фев. Поп) де - середнє (за 10-100 зчитувань) значення загального потоку енергії ; - середнє (за 10-100 зчитувань) значення довжини оптичного шляху.Phew - Phew - Feb. Pop) where is the average (for 10-100 readings) value of the total energy flow; - the average (for 10-100 readings) value of the length of the optical path.

Значення (1) і (2)запам'ятовуються.Values (1) and (2) are memorized.

Вважається, що за час вимірювань значення коефіцієнта оптичного поглинання постійно.It is assumed that during the measurement the value of the optical absorption coefficient is constant.

Може змінюватися тільки довжина оптичного шляху.Only the length of the optical path can be changed.

І. При використанні за відеосенсор прямокутної ПЗЗ-матриці, мають місце наступні три випадки: 1) при встановленні другої наноміри довжини паралельно (індекс «г» від слова «горизинтально») осі абсцис віртуальної шкали шляхом повороту предметного столу з об'єктом, результат вимірювання отримують у виглядіI. When using a rectangular CCD matrix as a video sensor, the following three cases occur: 1) when setting the second nanometer of length parallel (index "g" from the word "horizontal") to the abscissa axis of the virtual scale by rotating the object table with the object, the result measurements are obtained in the form

М - Мп - Мк - Зп ІФе) бо) (3) чи 0 оM - Mp - Mk - Zp IFe) bo) (3) or 0 o

М - Мп - Мк - Зт (Фе По) (4) де - неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини наноміри на вісь абсцис; 2) при розміщенні другої наноміри довжини паралельно (індекс «в» від слова «вертикально») осі ординат віртуальної шкали шляхом повороту предметного столу з об'єктом, результат вимірювання отримують у виглядіM - Mp - Mk - Zt (Fe Po) (4) where - unaveraged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the nanometer length on the abscissa axis; 2) when placing the second nanometer of length parallel (the index "v" from the word "vertical") to the ordinate axis of the virtual scale by rotating the object table with the object, the measurement result is obtained in the form

В УМ, У М я (Фе Іо) , (5) ке 1 поIn UM, In M i (Fe Io) , (5) ke 1 po

М - М вп -Мвк - Іти (Фе Мо) 6 нн (6) . М - М г. . . ни . де Мвп Мік вп і вк - неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини наноміри на вісь ординат; 3) при розміщенні нанооб'єкта під кутом ВД до осей координат (без повороту предметного столу), вим іM - M vp -Mvk - Ity (Fe Mo) 6 nn (6) . M - M g. . we where Mvp Mik vp and vk - unaveraged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the nanometer length on the ordinate axis; 3) when the nanoobject is placed at an angle of vertical direction to the coordinate axes (without rotating the stage), vim and

М - Мир Мр що (Мор - Мік) Я (Мувов -Мівкр) - ЗтіФе о) (7) чи 2 2M - Mir Mr that (Mor - Mik) I (Muvov -Mivkr) - ZtiFe o) (7) or 2 2

М - ММ гв ЯМ вр - Мет Мав) що (Мвт Кб - Зт (Фе) По) (8)M - MM gv YAM vr - Met Mav) that (Mvt Kb - Zt (Fe) Po) (8)

М . М . г. . . м де "і Мік тв Мак. неусереднені і усереднені числові значення проекції . . . . . М М М М початкової та кінцевої точок довжини наноміри на вісь абсцис; 87Р о вк впро ово. неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини наноміри на вісь ординат. --M. M. Mr. . m de "i Mik tv Mak. unaveraged and averaged numerical values of the projection . . . . . . . . . . . . . . . . . nanometers on the ordinate axis. --

Отримане значення довжини Му чи Му запам'ятовують.The obtained value of the length of Mu or Mu is memorized.

Замінюють другу наноміру довжини досліджуваним нанооб'єктом невідомої довжини їх,Replace the second nanometer length with the investigated nanoobject of unknown length,

Визначають довжину 22) З За їх) вторинного оптичного образу досліджуваного об'єкта шляхом наведення курсору на початкову та кінцеву точки вторинного оптичного образу досліджуваного об'єкта, відстань між котрими є його довжиною і підлягає визначенню. Зчитують один чи декілька (10-100) разів і обробляють координати цих точок. Отримане значення довжини М» досліджуваного нанооб'єкта запам'ятовують.The length of the secondary optical image of the object under investigation is determined by placing the cursor on the starting and ending points of the secondary optical image of the object under investigation, the distance between which is its length and is subject to determination. They read one or more (10-100) times and process the coordinates of these points. The obtained value of the length M" of the investigated nanoobject is memorized.

Зо Ї. При використанні за сенсор тількі лінійної ПЗЗ-матриці це значення може бути описано наступним чином: укWhen using only a linear CCD matrix as a sensor, this value can be described as follows: uk

Мо -КеКот (Фое Пхіку -КеКот Фе Пх ік - Зп (Фе) (9) й їх ПетяMo -KeKot (Foe Phiku -KeKot Fe Ph ik - Zp (Fe) (9) and their Petya

Мо - КеКоп (Фо)е пт» "Пкц - КеКотіФе) ПК у - ЗтіФе Їх) (10)Mo - KeKop (Fo)e pt» "Pkc - KeKotiFe) PC y - ZtiFe Their) (10)

Значення (9) і (10) запам'ятовують.Values (9) and (10) are memorized.

І. При використанні за відеосенсор прямокутної ПЗЗ-матриці, мають місто наступні три випадки: 1) при встановленні досліджуваного нанооб'єкта паралельно осі абсцис віртуальної шкали шляхом повороту предуетцого столу з об'єктом, результат вимірювання отримують у виглядіI. When using a rectangular CCD-matrix as a video sensor, the following three cases apply: 1) when the investigated nanoobject is installed parallel to the abscissa axis of the virtual scale by turning the Preduet table with the object, the measurement result is obtained in the form

Мо - Мат - дк У ?пт Фенх) (11) чи у шоMo - Mat - dk In ?pt Fenkh) (11) or in sho

Ма - Мага - Мак - Зт (Фе) Їх) , (12) де Маг і Магк Маг і Мож . неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини досліджуваного нанооб'єкта на вісь абсцис;Ma - Maga - Mak - Zt (Fe) Their), (12) where Mag and Magk Mag and Mozh. unaveraged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the length of the investigated nanoobject on the abscissa axis;

2) при розміщенні досліджуваного нанооб'єкта паралельно осі ординат віртуальної шкали, за рахунок повороту предметного столу, результат вимірювання отримують у вигляді 2 - Мовп - Мовк -Зті ех) (13) чис о2) when the investigated nanoobject is placed parallel to the ordinate axis of the virtual scale, due to the rotation of the object table, the measurement result is obtained in the form of 2 - Movp - Movk - Zti ex) (13) number o

Ма - Мовп - Мовк - ЗтіФе) Їх) ,; (193Ma - Movp - Movk - ZtiFe) Their) ,; (193

Мовп : Мовк Меовп ї Мовк ПИ ї ї її т де і ; і - неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини досліджуваного нанооб'єкта на вісь ординат; 3) при розміщенні досліджуваного нанооб'єкта під кутом (3 до осей координат, - безMovp: Movk Meovp i Movk PI i i i i t de i ; and - unaveraged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the length of the investigated nanoobject on the ordinate axis; 3) when placing the investigated nanoobject at an angle (3 to the coordinate axes, - without

Щі келій : ; т вимірювання отримують у виглядіMore cells: ; t measurements are obtained in the form

Ма - Мав Я Мор - (М огпв -Магкв) У (Маовпв - Мовкр) -Зт (Фе (15) и ГЕ - - - - є? тан -- 5 - - -- 65 0 - - хMa - Mav Ya Mor - (M ogpv -Magkv) U (Maovpv - Movcr) -Zt (Fe (15) and GE - - - - is? tan -- 5 - - -- 65 0 - - x

Ма - Магв Я Мов - М огпв -Мхв) яті -Моаф) -Зт (ФЕН) (16) де Магов і Мо 28 і Мав. неусереднені і усереднені числові значення проекції - Н - Н ' Н . М гвпв Н М гвкр початкової та кінцевої точок довжини досліджуваного нанооб'єкта на вісь абсцис; і ; гвпр р 28р . неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини досліджуваного нанооб'єкта на вісь ординат.Ma - Magv Ya Mov - M ogpv -Mhv) yati -Moaf) -Zt (FEN) (16) de Magov and Mo 28 and Mav. unaveraged and averaged numerical values of the projection - Н - Н' Н. M гвпв Н M гвкр initial and final points of the length of the investigated nanoobject on the abscissa axis; and hvpr r 28 unaveraged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the length of the investigated nanoobject on the ordinate axis.

Отримані значення (11)-(16) запам'ятовують. вThe obtained values (11)-(16) are memorized. in

Встановлюють друге нормоване значення пг коефіцієнта підсилення зображення.Set the second normalized value pg of the image gain coefficient.

Визначають довжину Іза) З Зло й) вторинного оптичного образу досліджуваного нанооб'єкта шляхом наведення курсору на його початкову та кінцеву точки. Зчитують один чи декілька (10- 100) разів і обробляють координати цих точок, отримане значення відстані Мз запам'ятовують.The length of the secondary optical image of the investigated nanoobject is determined by placing the cursor on its starting and ending points. They read one or more times (10-100) and process the coordinates of these points, the obtained value of the distance Mz is memorized.

Ї. При використанні за сенсор тільки лінійної ПЗЗ-матриці це значення може бути описано наступнимчином: укY. When using only a linear CCD matrix as a sensor, this value can be described as follows: uk

Ма -КеКопо(Фо)е 7272 Пку - КеКопафе Їх Ку - ЗпаФеЇЇх) 7) чи якMa -KeKopo(Fo)e 7272 Pku - KeKopafe Their Ku - ZpaFeYIh) 7) or how

Ма -КеКолг(Фо)е "275 ПХ ку З КеКотіФе) їх и 7 Зпо(Фе НІХ) (18)Ma -KeKolg(Fo)e "275 PX ku Z KeKotiFe) them and 7 Zpo(Fe NIH) (18)

Отримані значення (17) і (18) запам'ятовують.The obtained values (17) and (18) are memorized.

І. При використанні за відеосенсор прямокутної ПЗЗ-матриці, мають місто наступні три випадки: 1) при розміщенні досліджуваного нанооб'єкта паралельно осі абсцис віртуальної шкалиI. When using a rectangular CCD matrix as a video sensor, the following three cases apply: 1) when placing the investigated nanoobject parallel to the abscissa axis of the virtual scale

Ма -5 МГП -Магк - Фе ї (1 9) чис щоMa -5 MHP -Magk - Fe i (1 9) chis what

Ма - Мага - Магк - Зп (Фе) Пх) , (20)Ma - Maga - Magk - Zp (Fe) Ph) , (20)

Маг ї Магк Маг Мзгк ПИ ї ї т т де і ; - неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини досліджуваного нанооб'єкта на вісь абсцис. 2) при розміщенні дослі ваного нанооб'єкта паралельно осі ординат віртуальної шкалиMag i Magk Mag Mzgk PI i i t t de i ; - unaveraged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the length of the investigated nanoobject on the abscissa axis. 2) when the inserted nanoobject is placed parallel to the ordinate axis of the virtual scale

М Ов - Мавк - Зп? ІФ. НИ (21) чис шоM Ov - Mavk - Zp? IF WE (21) cis sho

Ма - Мавпа - Мавк - Заг (Фе Х) , (22) зо Мзвп о; Мзвк Мзвп ; Мзвк ПІ : : - - де і ; і - неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини досліджуваного нанооб'єкта на вісь ординат.Ma - Mawpa - Mavk - Zag (Fe X) , (22) from Mzvp o; Mzvk Mzvp; Mzvk PI : : - - where and ; and - unaveraged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the length of the investigated nanoobject on the ordinate axis.

З) при-резміщен ь ні і в ! ід'кутом р до осей координат, -C) pri-rezmishchen no and in ! by the angle p to the coordinate axes, -

Ма - Мав З Мов - (М агов -Магкв) З (Мзвов - Мавкв) - ЗпдоіФе НІХ) (23) чи г | 2 2 і- гі слині Є УчMa - Mav Z Mov - (M agov -Magkv) Z (Mzvov - Mavkv) - ZpdoiFe NIH) (23) or r | 2 2 i-th saliva Yes Uch

Ма - Мав З Мр - (Мате -Макв) я (Мото -Мзафр) - Зп» Фе НІХ) (24)Ma - Mav Z Mr - (Mate -Makv) I (Moto -Mzafr) - Zp» Fe NIH) (24)

М М . г. . . м де Зв Зп?ро бро; Мб. неусереднені і усереднені числові значення проекції - Н - Н ' Н . М впр Н М звкр початкової та кінцевої точок довжини досліджуваного нанооб'єкта на вісь абсцис; іM. M. Mr. . m de Zv Zp?ro bro; Mb. unaveraged and averaged numerical values of the projection - Н - Н' Н. M vpr Н M zvkr of the initial and final points of the length of the investigated nanoobject on the abscissa axis; and

Мавпа Мавюо- не ще . . щі . . . усереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини досліджуваного нанооб'єкта на вісь ординат.Monkey Mavuo - not yet. . more . . averaged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the length of the investigated nanoobject on the ordinate axis.

Заміщують досліджуваний нанооб'єкт невідомої довжини х другою наномірою довжиною 9.The investigated nanoobject of unknown length x is replaced by a second nanometer of length 9.

При новому значенні коефіцієнта перетворення Кл2 визначають довжину Іа -Клгіо вторинного оптичного образу цієї наноміри шляхом наведення курсору та зчитування один чи декілька (10- 100) разів координат початку та кінця її образу, отримане значення довжини "7 запам'ятовують.With the new value of the conversion coefficient Kl2, the length Ia -Klgio of the secondary optical image of this nanometer is determined by pointing the cursor and reading one or more times (10-100) the coordinates of the beginning and end of its image, the obtained length value "7 is memorized.

Ї. При використанні за сенсор тільки лінійної ПЗЗ-матриці це значення може бути описано наступнимзчином: жкЯ. When using only a linear CCD matrix as a sensor, this value can be described in the following way:

Ма -КеКопгіФо)е "ож, -КеКопо (Фе По )Кло - Зп2Фе о) (25) -чи як ниMa -KeKopgiFo)e "oz, -KeKopo (Fe Po )Klo - Zp2Fe o) (25) -or how we

Ма - КеКопо(Фозе 275 Доуку - КеКопг (Фе) Поки - Зпа(Фе) (о) (26)Ma - KeKopo(Foze 275 Douku - KeKopg (Fe) Poki - Zpa(Fe) (o) (26)

Отримані значення (25) і (26) запам'ятовують.The obtained values (25) and (26) are memorized.

І. При використанні за відеосенсор прямокутної ПЗЗ-матриці, мають місце наступні три випадки: 1) при розміщенні вторинного оптичного образу другої наноміри паралельно осі абсцис віртуальної шкали 4 - Мага -Мдак- Зп? ІФе) По) (27) чис -I. When using a rectangular CCD matrix as a video sensor, the following three cases occur: 1) when placing the secondary optical image of the second nanometer parallel to the abscissa axis of the virtual scale 4 - Maga -Mdak - Zp? Ife) Po) (27) number -

Ма т Маг -Мак- Зп? (Фе) (По) ,; (28) де Магп о; Маг Мото; Мао - неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини досліджуваного нанооб'єкта на вісь абсцис; 2) при розміщенні вторинного оптичного образу другої наноміри паралельно осі ординат віртуальної шкали 4 - Мавп -Мавк - Зп2 ІФе) По) (29) чис -Ma t Mag -Mak- Zp? (Fe) (Po) ,; (28) de Magp o; Mage Moto; Mao - unaveraged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the length of the investigated nanoobject on the abscissa axis; 2) when placing the secondary optical image of the second nanometer parallel to the ordinate axis of the virtual scale 4 - Mavp - Mavk - Zp2 IFe) Po) (29) number -

Ма т Мавп -Мавк - Зп? (Фе) По) , (30) де Мавп р МавкоМавп | Мавко- неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини досліджуваного нанооб'єкта на вісь ординат; 3) при розміщенні вторинного оптичного образу другої наноміри під кутом В до осей ший МиMa t Mavp - Mavk - Zp? (Fe) Po) , (30) de Mavp r MavkoMavp | Mavko - unaveraged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the length of the investigated nanoobject on the ordinate axis; 3) when placing the secondary optical image of the second nanometer at an angle B to the My axis

Ма - Мав Мав що УМ агпв - Матв)" (М авов -Мавв)" - Зп» (Фе) (о) (31)Ma - Mav Mav that UM agpv - Matv)" (M avov -Mavv)" - Zp" (Fe) (o) (31)

ЗИ оре Ії8- - ее ---о шкZY ore Ii8- - ee ---o shk

Ма - (Мав я (Мов) - (Мате -Махв) г ху Мар - Здо (Фе ЦІ) (32)Ma - (Mav I (Mov) - (Mate -Mahv) g hu Mar - Zdo (Fe TSI) (32)

М М г. . . щі де Сатро; або ато Мажкб о. неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини вторинного оптичного образу другої наноміри на вісь - М авпр : М авкр М авпр 1 М авкв - ПИ ї ї її абсцис; і неусереднені і усереднені числові значення проекції початкової та кінцевої точок довжини вторинного оптичного образу другої наноміри на вісь ординат.M M g. . schi de Satro; or ato Majkb o. unaveraged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the length of the secondary optical image of the second nanometer on the axis - M avpr : M avkr M avpr 1 M avkv - PI and its abscissa; and unaveraged and averaged numerical values of the projection of the initial and final points of the length of the secondary optical image of the second nanometer on the ordinate axis.

Про дійсне значення довжини досліджуваного нанооб'єкта судять за рівнянням числових значень щ щThe actual value of the length of the investigated nanoobject is judged by the equation of the numerical values of sh sh

Кекопіфу тю Мене ук КеКопо (Фо) ооо ку -КеКот(Фо)е ее у обо у -М - 01 -одік од Й 4 1017 КеКопоіФозе т По ку -КеКотіФоре те ПоїкуKekopifu tyu Mene uk KeKopo (Fo) ooo ku -KeKot(Fo)e ee u obo u -M - 01 -odik od J 4 1017 KeKopoiFoze t Po ku -KeKotiFore te Poiku

Копг Їх) - Кот Їх) По - Погретв котки я Пот) тс -Kopg Their) - Cat Their) Po - Pogretv kaltka i Pot) ts -

Копг о) - Кот (о) до) , (33) - Ма - Мо лягти т, (34)Kopg o) - Cat (o) to), (33) - Ma - Mo lie down, (34)

Як видно з рівнянь (33) і (34) числових значень, результат вимірювання не залежить від потужності потоку оптичного випромінювання, від коефіцієнта поглинання, довжини оптичного шляху, від абсолютних значень коефіцієнтів оптичного підсилення, електронного підсилення і цифро-аналогового перетворення.As can be seen from equations (33) and (34) of the numerical values, the measurement result does not depend on the power of the optical radiation flow, on the absorption coefficient, the length of the optical path, on the absolute values of the coefficients of optical amplification, electronic amplification and digital-to-analog conversion.

Особливістю запропонованого способу є те, що кінцевий результат отриманий приведеним до входу оптико-електронного каналу, тобто має розмірність у нанометрах, як й наноміра. Як видно з (33) і (34), похибка вимірювання залежить, в основному, від похибки наноміри довжини, що використовується.The peculiarity of the proposed method is that the final result is obtained reduced to the input of the optical-electronic channel, that is, it has a dimension in nanometers, just like a nanometer. As can be seen from (33) and (34), the measurement error depends mainly on the error of the length nanometer used.

При формуванні вторинних оптичних образів другої наноміри і досліджуваного нанооб'єкта рівність між собою довжин оптичного шляху Їоп ЖАН, Їоп З А , Їоп З Аз ;і Їоп 7 Яд ,де щі , А , Аз і Ля похибки встановлення заданої довжини оптичного шляху, забезпечують одним із відомих методів таким чином, щоб Пот) - Попг) - Мопз) - Попа) - Чоп) при (Ан) - (Аг) - (Ав) - (А) - (А) - сопеї або (Ан) - (Аг) - (Ав) - (Аа) 0 До відомих методів можна віднести: метод, пов'язаний з фіксацією положення фокусу (у конфокальній мікроскопії) і переміщенням тільки предметного столу вздовж вертикальної осі; метод вирівнювання довжини оптичного шляху за рахунок введення додаткового шляху, тобто методом «сірого клина»; метод, оснований на зміні рдного з парціальних коефіцієнтів підсилення, що складають загальний коефіцієнт 77 сопел перетворення первинного оптичного образу у вторинний, в залежності від зміни висоти досліджуваного нанооб'єкта відносно висоти другої наноміри тощо.When forming secondary optical images of the second nanometer and the investigated nanoobject, the equality of the lengths of the optical path Iop ZHAN, Iop ZA , Iop Z Az ; and Iop 7 Yad , where , A , Az and Lya are the errors of establishing the given length of the optical path, ensure one of the known methods in such a way that Pot) - Popg) - Mopz) - Popa) - Chop) at (An) - (Ag) - (Av) - (A) - (A) - sopei or (An) - ( Аг) - (Ав) - (Аа) 0 Known methods include: the method associated with fixing the focus position (in confocal microscopy) and moving only the object table along the vertical axis; the method of equalizing the length of the optical path due to the introduction of an additional path, i.e. the "gray wedge" method; a method based on the change of the first of the partial gain coefficients, which make up the total coefficient of 77 nozzles of the transformation of the primary optical image into the secondary one, depending on the change in the height of the investigated nanoobject relative to the height of the second nanometer, etc.

При наявності випадкових завад різної фізичної природи, що вносять випадкову складову похибки в кінцевий результат вимірювання, здійснюється по 10-100 зчитувань координат початкової та кінцевої точок з наступною статистичною обробкою отриманих результатів (див. парні номери формул). По отриманих результатах визначають середні значення вимірювальних довжин та їх невизначеність. Отримані усереднені результати багатократних вимірювань довжин також обробляють за рівнянням числових значень (34).In the presence of random disturbances of a different physical nature, which introduce a random component of error into the final measurement result, 10-100 readings of the coordinates of the initial and final points are carried out, followed by statistical processing of the obtained results (see even numbered formulas). Based on the obtained results, the average values of the measuring lengths and their uncertainty are determined. The obtained averaged results of multiple length measurements are also processed according to the equation of numerical values (34).

Таким чином, запропонований спосіб визначення лінійних розмірів нанооб'єктів забезпечує автоматичне виключення основних та додаткових систематичних похибок вимірювання, обумовлених довгостроковою нестабільністю елементів оптико-електронного каналу, забрудненням та запотіванням оптичних елементів оптичних елементів каналу, що збільшуєThus, the proposed method of determining the linear dimensions of nano-objects ensures the automatic exclusion of the main and additional systematic measurement errors due to the long-term instability of the elements of the optical-electron channel, contamination and fogging of the optical elements of the optical elements of the channel, which increases

Зо коефіцієнт поглинання, впливом зміни довжини оптичного шляху та флуктуацій інтенсивності потоку оптичного випромінювання.З absorption coefficient, due to the influence of changes in the length of the optical path and fluctuations in the intensity of the flow of optical radiation.

Пояснемо суть запропонованого способу визначення лінійних розмірів нанооб'єктів на прикладі роботи цифрового вимірювача лінійних розмірів нанооб'єктів, структурна схема якого наведена на рисунку. В прикладі за оптичну систему використовується оптична система конфокального мікроскопа.We will explain the essence of the proposed method of determining the linear dimensions of nanoobjects using the example of the operation of a digital meter of the linear dimensions of nanoobjects, the structural diagram of which is shown in the figure. In the example, the optical system of a confocal microscope is used.

За допомогою джерела оптичного випромінювання 1 формується потік оптичного випромінювання заданої довжини хвилі в інфрачервоному чи ультрафіолетовому діапазоні. Цей потік проходить через точкову діафрагму-джерело 2 і, через оптичну систему З надходить на нанооб'єкт (наноміру чи досліджуваний нанооб'єкт)у і опромінює його. Слід зауважити, що оптична система включає в собі напівпрозоре дзеркало ППЗ та систему лінз СЛ, коефіцієнт оптичного підсилення якої може бути змінений на нормоване значення за допомогою вихідного сигналу з формувача напруги 9.Using the source of optical radiation 1, a stream of optical radiation of a given wavelength in the infrared or ultraviolet range is formed. This flow passes through the point diaphragm-source 2 and, through the optical system C, enters the nanoobject (nanoscale or the nanoobject under study) and irradiates it. It should be noted that the optical system includes a translucent PPZ mirror and a SL lens system, the optical amplification factor of which can be changed to a normalized value using the output signal from the voltage generator 9.

Відбитий від нанооб'єкта потік оптичного випромінювання у вигляді первинного оптичного образу нанооб'єкта зворотно проходить через оптичну систему 3, підсилюється у Коп рази, відбивається від напівпрозорого дзеркала НПЗ і через конфокальну діафрагму 7 надходить на вхід відеосенсора 8. За допомогою останнього здійснюється перетворення, а потім у цифровий, що являє собою масив даних (кодів чисел). Масив даних надходить на паралельний порт «А» мікроконтролера 11. За заданою програмою здійснюється цифрове підсилення цифрового образу. Отриманий масив даних з виходу порту «ЕР» надходить на графічний дисплей, де перетворюється у вторинний, підсилений у " рази, оптичний образ нанооб'єкта.The stream of optical radiation reflected from the nanoobject in the form of the primary optical image of the nanoobject passes back through the optical system 3, is amplified several times, is reflected from the semi-transparent mirror of the refinery and enters the input of the video sensor 8 through the confocal diaphragm 7. With the help of the last conversion, and then into a digital one, which is an array of data (number codes). The data array is sent to the parallel port "A" of the microcontroller 11. According to the given program, digital amplification of the digital image is carried out. The received array of data from the output of the "ER" port is sent to the graphic display, where it is transformed into a secondary optical image of the nanoobject, amplified by " times.

За допомогою сигналу з виходу формувача 9 напруги керування коефіцієнтом перетворення первинного оптичного образу у вторинний здійснюється встановлення заданого значення коефіцієнта перетворення оптико-електронного каналу - Зі чи Зла, Вихідний сигнал залежить від коду числа, що надходить на цифровий вхід формувача 9 з виходу порту «С» мікроконтролера 11. Результат вимірювання відображається на цифровому відліковому пристрої 14, що підключений до порту «ЮО» мікроконтролера 11. Керування роботою цифрового вимірювача здійснюється за допомогою клавіатури 16, яка, через загальну шину 17, підключена до паралельного порту «В» мікроконтролера 11. Для запам'ятовування великого масиву постійних та оперативних даних використовуються постійний запам'ятовуючий пристрій 12 та оперативний запам'ятовуючий пристрій 13. Керування предметним столом 4 здійснюється по команді з мікроконтролера 11, що подається у вигляді кодів чисел на входи першого 6 і другого 10 виконавчих механізмів. За допомогою першого виконавчого механізму б здійснюється переміщення предметного столу 4 по вертикалі та його кругове переміщення. За допомогою другого виконавчого механізму 10 здійснюється переміщення предметного столу 4 по горизонталі.With the help of the signal from the output of the voltage generator 9, the control of the conversion factor of the primary optical image into the secondary one is used to set the given value of the conversion factor of the optical-electronic channel - Z or Zla. The output signal depends on the code of the number received at the digital input of the generator 9 from the output of port "C » of the microcontroller 11. The measurement result is displayed on the digital counter 14 connected to the "YO" port of the microcontroller 11. The operation of the digital meter is controlled using the keyboard 16, which, through the common bus 17, is connected to the parallel port "B" of the microcontroller 11. To memorize a large array of permanent and operational data, a permanent storage device 12 and an operational storage device 13 are used. The stage 4 is controlled by a command from the microcontroller 11, which is supplied in the form of number codes to the inputs of the first 6 and the second 10 executive mechanisms With the help of the first executive mechanism b, the subject table 4 is moved vertically and its circular movement is carried out. With the help of the second executive mechanism 10, the subject table 4 is moved horizontally.

Робота цифрового вимірювача лінійних розмірів нанооб'єктів складається з чотирьох тактів вимірювання довжин нанооб'єктів та одного такту обчислення результатів надлишкових вимірювань.The operation of the digital meter of the linear dimensions of nanoobjects consists of four cycles of measuring the lengths of nanoobjects and one cycle of calculating the results of redundant measurements.

Після натиску кнопки «пуск» на клавіатурі на екрані графічного дисплею 15 з'являється зображення двох лінійних взаємно перпендикулярних шкал з відповідними числовими (оцифрованими) мітками, встановленими з кроком До, а також зображення відповідної їм координатної сітки з кодокерованими значеннями сторін квадратів.After pressing the "start" button on the keyboard, an image of two linear mutually perpendicular scales with corresponding numerical (digitized) labels, set with a step of To, as well as an image of the corresponding coordinate grid with code-controlled values of the sides of the squares appears on the screen of the graphic display 15.

По команді з мікроконтролера 11 предметний стіл 4 встановлюється по центру оптичної обі.According to the command from the microcontroller 11, the object table 4 is set in the center of the optical obj.

Після цього встановлюється перше значення Зп коефіцієнта перетворення оптико- електронного каналу. Відомим способом на підкладку предметного столу 4 встановлюють першу зразкову міру довжини. На екрані графічного дисплея 15 отримують вторинний оптичний образ наноміри довжини у вигляді паралельних смуг рівної товщини з нормованим за значенням кроком.After that, the first value Zp of the conversion factor of the optical-electronic channel is set. In a known way, the first exemplary measure of length is set on the substrate of the object table 4. On the screen of the graphic display 15, a secondary optical image of nanometer length is obtained in the form of parallel strips of equal thickness with a value-normalized step.

Встановлюють зазначені смуги рівної товщини паралельно вертикальним лініям координатної сітки. Це здійснюють шляхом повороту предметного столу з першою наномірою.Set the indicated strips of equal thickness parallel to the vertical lines of the coordinate grid. This is done by turning the stage with the first nanometer.

Потім автоматично чи оператором суміщають між собою вертикальні лінії від першої наноміри з лініями координатної сітки.Then, automatically or by an operator, the vertical lines from the first nanometer are combined with the lines of the coordinate grid.

Електронним способом змінюють масштаб основних міток двох лінійних взаємно перпендикулярних шкал доти, доки значення відстані Ао між сусідніми мітками шкал стане рівною підсиленому у Зп рази значенню відстані А) між паралельними вертикальними смугами першої наноміри довжини, тобто до 1) 7 Зті4Ібн)).Electronically, the scale of the main marks of two linear, mutually perpendicular scales is changed until the value of the distance Ao between adjacent marks of the scales becomes equal to the value of the distance A) between parallel vertical stripes of the first nanometer length multiplied by Зп times, i.e. up to 1) 7 Zti4Ibn)).

По команді з мікроконтролера 11 суміщають початок координат з однією з вертикальнихAccording to the command from the microcontroller 11, the origin of the coordinates is combined with one of the vertical ones

Зо смуг вторинного образу наноміри довжини (як правило знизу її, лівого боку), Ділять розміри квадратів отриманої координатної сітки на десять частин 013 7 ОДА) З ОК пі АК тобто штучно ворюють додаткову (дрібну) сітку з нормованим за значенням кроком (АІознмих (Міст)нмFrom the bands of the secondary image of nanometer length (as a rule, from the bottom of it, on the left side), the dimensions of the squares of the obtained coordinate grid are divided into ten parts 013 7 ODA) From OK pi AK, that is, an additional (small) grid is artificially created with a step normalized by value (AIoznmykh (Mist ) nm

Отримане на екрані дисплея графічне зображення шкал з основною та додатковими координатними сітками запам'ятовують в оперативному запам'ятовуючому пристрої 13.The graphic image of the scales with the main and additional coordinate grids received on the display screen is stored in the operational memory device 13.

Заміщають наноміру довжини другою наномірою з лінійним розміром довжини іо,The nanometer length is replaced by a second nanometer with a linear length dimension io,

Визначають довжину вторинного оптичного образу другої наноміри шляхом наведення курсору на початкову та кінцеву точки її оптичного образу, відстань між котрими є довжиною наноміри і підлягають визначенню. Зчитують і обробляють координати цих точок. Обчислюють та запам'ятовують отриманий результат (1) в оперативному запам'ятовуючому пристрої 13.The length of the secondary optical image of the second nanometer is determined by placing the cursor on the starting and ending points of its optical image, the distance between which is the length of the nanometer and is subject to determination. The coordinates of these points are read and processed. The obtained result (1) is calculated and stored in the operational memory device 13.

У другому такті замінюють другу наноміру довжини досліджуваним нанооб'єктом невідомої довжини Їх, Це здійснюється, наприклад, шляхом переміщення предметного столу 4 таким чином, щоб на екрані графічного дисплею ми побачили досліджуваний нанооб'єкт 5.In the second step, the second nanometer of length is replaced by the investigated nanoobject of unknown length. This is done, for example, by moving the object table 4 in such a way that we see the investigated nanoobject 5 on the screen of the graphic display.

Визначають довжину вторинного оптичного образу досліджуваного об'єкта шляхом наведення курсору на початкову та кінцеву точки вторинного оптичного образу досліджуваного нанооб'єкта, відстань між котрими є його довжиною і підлягає визначенню. Зчитують і обробляють координати цих точок. Отримане значення довжини (5) досліджуваного нанооб'єкта запам'ятовують в оперативному запам'ятовуючому пристрої 13.The length of the secondary optical image of the investigated object is determined by placing the cursor on the initial and final points of the secondary optical image of the investigated nanoobject, the distance between which is its length and is subject to determination. The coordinates of these points are read and processed. The obtained value of the length (5) of the investigated nanoobject is stored in the operational memory device 13.

У третьому такті, по команді з мікроконтролера 11, встановлюється нове значення коефіцієнта Зп перетворення оптико-електронного каналу. Визначають довжину вторинного оптичного образу досліджуваного нанооб'єкта вже при новому значенні Зп коефіцієнта перетворення. Отримане значення довжини (9) запам'ятовують в оперативному запам'ятовуючому пристрої 13.In the third cycle, according to the command from the microcontroller 11, a new value of the conversion factor Zp of the optical-electronic channel is set. The length of the secondary optical image of the investigated nanoobject is determined already at the new value Zn of the conversion coefficient. The obtained length value (9) is stored in the operational memory device 13.

У четвертому такті заміщають досліджуваний нанооб'єкт другою наномірою з лінійним розміром довжини іо шляхом відповідного переміщення предметного столу 4 вздовж осі абсцис.In the fourth step, the investigated nanoobject is replaced by a second nanometer with a linear dimension of length io by corresponding movement of the object table 4 along the abscissa axis.

Визначають довжину вторинного оптичного образу другої наноміри при новому значенні коефіцієнта Зп перетворення оптико-електронного каналу. Наводять курсор на початкову та кінцеву точки її оптичного образу. Натискують кнопку «зчитування» на клавіатурі 16 і зчитують координати цих точок. Обчислюють та запам'ятовують отриманий результат (13) в оперативному запам'ятовуючому пристрої 13.Determine the length of the secondary optical image of the second nanometer at the new value of the coefficient Zp of the conversion of the optical-electronic channel. Place the cursor on the starting and ending points of its optical image. Press the "read" button on the keyboard 16 and read the coordinates of these points. The obtained result (13) is calculated and stored in the operational memory device 13.

У пятому такті результати проміжних вимірювань обробляють за рівнянням числових значень (33). Отриманий результат запам'ятовують в постійному запам'ятовуючому пристрої 12.In the fifth cycle, the results of intermediate measurements are processed according to the equation of numerical values (33). The obtained result is stored in the permanent memory device 12.

У цифровому вимірювачі лінійних розмірів нанооб'єктів існує також режим вимірювання при наявності випадкових завад різної фізичної природи, що вносять випадкову складову похибки в кінцевий результат вимірювання. Для цього по команді «вимірювання при завадах», що надається натиском на відповідну кнопку клавіатури 16, виконується програма вимірювання, за якою в кожному такті здійснюють по 10-100 вимірювань. По отриманих результатах визначають середні значення довжин в кожному такті та їх невизначеність. Отримані усереднені результати багатократних вимірювань довжин обробляють за рівнянням числових значень (34).In the digital meter of the linear dimensions of nano-objects, there is also a mode of measurement in the presence of random disturbances of a different physical nature, which introduce a random component of error into the final measurement result. For this purpose, a measurement program is executed according to which 10-100 measurements are carried out in each cycle according to the command "measurement in case of disturbances", which is given by pressing the corresponding button of the keyboard 16. Based on the obtained results, the average values of the lengths in each measure and their uncertainty are determined. The obtained averaged results of multiple length measurements are processed according to the equation of numerical values (34).

Для забезпечення рівності між собою довжин оптичного шляху при кожному такті вимірювання використана оптична система З конфокального мікроскопа з високоточною фіксацією положення фокусної плями. Шляхом переміщення предметного столу 4 вздовж вертикальної осі до фокусованої оптичної плями. Тим самим здійснюється вирівнювання довжини оптичного шляху від нанооб'єкта до відеосенсора 8.To ensure the equality of optical path lengths at each measuring cycle, an optical system of a confocal microscope with high-precision fixation of the position of the focal spot was used. By moving the stage 4 along the vertical axis to the focused optical spot. Thus, the length of the optical path from the nanoobject to the video sensor 8 is equalized.

Таким чином, запропонований спосіб вимірювання лінійних розмірів нанооб'єктів забезпечує вирішення поставленої технічної задачі.Thus, the proposed method of measuring the linear dimensions of nanoobjects provides a solution to the technical problem.

Claims (2)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 Спосіб надлишкових вимірювань лінійних розмірів нанооб'єктів, оснований на опроміненні зображення нанооб'єкта, потоком оптичного або жорсткого випромінювання заданої потужності о та довжини хвилі 79 з вузькою спектральною смугою або когерентним світлом тієї ж потужності, формуванні первинного просторового оптичного образу нанооб'єкта, оптичному підсиленні його у п рази, оптико-електронному закономірному перетворенні просторового Зо первинного оптичного образу у просторовий, дискретно -аналоговий сигнал, інтегруванні його . к протягом заданого проміжку часу 797 зч сек, де 3 - частота зчитування сигналу, електронному підсиленні у Ке рази, закономірному аналого-дифровому перетворенні з коефіцієнтом перетворення Кп просторового дискретно-аналогового сигналу у масив даних, упорядкованому запам'ятовуванні отриманих даних, зворотному перетворенні з коефіцієнтом 35 перетворення З цих даних у збільшений за розмірами вторинний оптичний образ на екрані .. . . Зп - Копкекц дисплея з загальним коефіцієнтом перетворення або підсилення, рівним ; додатковому формуванні на екрані дисплея і суміщенні з отриманим вторинним оптичним образом зображень двох лінійних взаємно перпендикулярних шкал з відповідними числовими мітками, встановленими з кроком о, і зображенні відповідної їм координатної сітки з . . Аої х Арі - ох с. 40 кодокерованими значеннями сторін квадратів (Ло ої). визначенні лінійних розмірів вторинного оптичного образу нанооб'єкта шляхом встановлення курсора на початкову та кінцеву точки оптичного образу, найкоротша відстань між якими є довжиною і підлягає визначенню, з подальшим зчитуванням координат точок і визначенням значення довжини за числовими мітками шкал або за координатною сіткою з апріорі пронормованими розмірами 45 сторін квадратів, який відрізняється тим, що спочатку встановлюють перше нормоване значення "п коефіцієнта перетворення або підсилення зображення, опромінюють наноміру довжини, зображення первинного оптичного образу наноміри довжини у вигляді вертикальних смуг рівної товщини або паралельних дифракційних смуг, або у вигляді зображення нормованої за розміром атомної структури тест-матеріалу наноміри з нормованим за значенням кроком 50 ба) смуг, підсилюють у "7" рази і перетворюють у вторинний образ з нормованим за значенням кроком А Ану З ЗацАЮ, електронним способом змінюють масштаб основних міток двох лінійних взаємно перпендикулярних шкал доти, доки значення відстані Ао між сусідніми мітками шкал стане рівним підсиленому у Зп рази значенню відстані А) між паралельними вертикальними смугами наноміри довжини, тобто до (Аіої) - ОМАНУ - ОКА 55 суміщують початок координат з однією з вертикальних смуг вторинного образу наноміри довжини як правило днизу Її лівого ФКУ, ділять розміри квадратів отриманої координатної сітки на десять частин (Аот) З ОД(АНУ З Оки АКАОЇ штучно утворюють додаткову дрібну сітку з нормованим за значенням кроком отінмхіАсі)нМ запам'ятовують отримане на екрані дисплея графічне зображення шкал з основною та додатковими координатними сітками, заміщають наноміру довжини другою наномірою з лінійним розміром довжини 2, яка г - . - вибирається за умови, що По) (З 1оАН) аналогічним чином перетворюють первинний оптичний образ другої наноміри у вторинний при коефідієнті перетворення або підсилення зображення, який дорівнює З, визначають довжину Іо о) - Злі Йо) вторинного оптичного образу другої наноміри шляхом наведення курсора на початкову та кінцеву точки зазначеного образу, найкоротша відстань між якими є його довжиною і підлягає визначенню, зчитують один або декілька від 10 до 100 разів і обробляють координати цих точок, отримане значення довжини Му або Мі запам'ятовують, замінюють другу наноміру довжини досліджуваним нанооб'єктом невідомої довжини їх, визначають довжину 22) З Зм їх) вторинного оптичного образу досліджуваного об'єкта шляхом наведення курсора на початкову та кінцеву точки вторинного оптичного образу досліджуваного об'єкта, відстань між якими є його довжиною і підлягає визначенню, зчитують один або декілька від 10 до100 разів і обробляють координати цих точок, отримане значення довжини Ма ди Ме запам'ятовують, встановлюють друге нормоване значення Зп коефіцієнта підсилення зображення, визначають довжину Із (8) - Заг Х)) вторинного оптичного образу досліджуваного нанооб'єкта шляхом наведення курсора на його початкову та кінцеву точки, зчитують один або декілька від 10 до 100 разів і обробляють координати цих точок, отримане значення відстані Мз або Мз запам'ятовують, заміщують досліджуваний нанооб'єкт невідомої довжини їх другою наномірою, при новому значенні коефіцієнта перетворення Зпг визначають довжину Іа Фа) - Зла (о) вторинного оптичного образу цієї наноміри шляхом наведення курсора та зчитування один або декілька від 10 до 100 разів координат початку та кінця її образу, отримане значення довжини Ма чи Ма запам'ятовують, а про дійсне значення довжини досліджуваного нанооб'єкта судять за дівняунямчисювих значень х 01 МА - М або, при, кдявмості випадкових завад, за рівнянням числових значень х - М017/---- Ма - Мі ,де Мі, Ма, Мз | Ма - усереднені результати вимірювання довжин, що отримані при зчитуванні координат початку та кінця оптичного образу довжини від 10 до 100 разів.FORMULA OF THE INVENTION 25 The method of redundant measurements of the linear dimensions of nanoobjects is based on the irradiation of an image of a nanoobject with a stream of optical or hard radiation of a given power o and wavelength 79 with a narrow spectral band or coherent light of the same power, forming the primary spatial optical image of nanoobjects object, its optical amplification in p times, optical-electronic regular transformation of the spatial ZO of the primary optical image into a spatial, discrete-analog signal, its integration. k during a given time interval of 797 zch sec, where 3 is the frequency of reading the signal, electronic amplification in Ke times, regular analog-to-differential transformation with the conversion factor Kp of the spatial discrete-analog signal into a data array, orderly memorization of the received data, inverse transformation with by a conversion factor of 35 From these data into an enlarged secondary optical image on the screen .. . . Зп - Display coefficient with a general conversion or amplification factor equal to ; additional formation on the display screen and combining with the received secondary optical image images of two linear mutually perpendicular scales with corresponding numerical labels set with a step o, and the image of the corresponding coordinate grid with . . Aoi x Ari - oh s. 40 code-controlled values of the sides of the squares (Lo oi). determining the linear dimensions of the secondary optical image of the nanoobject by placing the cursor on the initial and final points of the optical image, the shortest distance between which is the length and is subject to determination, followed by reading the coordinates of the points and determining the value of the length according to the numerical marks of the scales or according to the coordinate grid with a priori normalized with the dimensions of 45 square sides, which differs in that the first normalized value "n of the conversion coefficient or image amplification is first set, a nanometer of length is irradiated, the image of the primary optical image of a nanometer of length in the form of vertical strips of equal thickness or parallel diffraction strips, or in the form of an image normalized by the size of the atomic structure of the test material is nanometers with a value-normalized step of 50 ba) bands, amplified by "7" times and converted into a secondary image with a value-normalized step A Ana Z ZatsAYU, electronically changing the scale of the main labels of two linear mutually perp endicular scales until the value of the distance Ao between adjacent scale marks becomes equal to the value of the distance A) between the parallel vertical strips of the nanometer length, i.e. to (Аиой) - ОМАНУ - ОКА 55 align the origin of the coordinates with one of the vertical strips of the secondary image of the nanometer lengths, as a rule, of the bottom of Her left FKU, divide the dimensions of the squares of the received coordinate grid into ten parts (Aot) WITH OD(ANU WITH Oka Akaoi artificially form an additional fine grid with a value-normalized step otinmhiAsi)nM remember the graphic image of the scales received on the display screen with the main and additional coordinate grids, replace the nanometer of length with a second nanometer with a linear dimension of length 2, which is r - . - is chosen under the condition that Po) (Z 1oAN) similarly transform the primary optical image of the second nanometer into a secondary one with a conversion or image amplification coefficient equal to Z, determine the length of the secondary optical image of the second nanometer by pointing the cursor on the initial and final points of the specified image, the shortest distance between which is its length and is subject to determination, read one or more from 10 to 100 times and process the coordinates of these points, the obtained value of the length Mu or Mi is memorized, replace the second nanometer of length with the investigated nanoob object of unknown length, determine the length 22) of the secondary optical image of the object under investigation by placing the cursor on the starting and ending points of the secondary optical image of the object under investigation, the distance between which is its length and is subject to determination, read one or several from 10 to 100 times and process the coordinates of these points, the obtained value of the length of Ma and Me remember, set the second normalized value Зп of the image amplification factor, determine the length Из (8) - Заг Х)) of the secondary optical image of the investigated nanoobject by placing the cursor on its initial and final points, read one or more times from 10 to 100 and process the coordinates of these points, memorize the obtained value of the Mz or Mz distance, replace the investigated nanoobject of unknown length with their second nanometer, at the new value of the conversion coefficient Zpg, determine the length Ia Fa) - Zla (o) of the secondary optical image of this nanometer by pointing cursor and reading one or more from 10 to 100 times the coordinates of the beginning and end of its image, the obtained value of the length of Ma or Ma is memorized, and the actual value of the length of the investigated nanoobject is judged by the number of integer values x 01 MA - M or, at kdyavmnost of random disturbances, according to the equation of numerical values x - M017/---- Ma - Mi, where Mi, Ma, Mz | Ma - the averaged results of measuring lengths obtained by reading the coordinates of the beginning and end of the optical image of length from 10 to 100 times. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при формуванні вторинних оптичних образів другої наноміри і досліджуваного нанооб'єкта одним із відомих методів забезпечують рівність між собою довжин оптичного шляху п, оп 2, оп ЗВ, | соп М де СП, 72, 78 роя - похибки встановлення заданої довжини оптичного шляху, тобто Пот) - МПопг) - Чопа) - Чопа) - Чоп) при (Ан) - (Аг) - (Ав) - (Аа) - (А) - сопві або 1) - Аг) - (Аз) - (Ал) - 02. The method according to claim 1, which differs in that during the formation of secondary optical images of the second nanometer and the investigated nanoobject, one of the known methods ensures the equality of the optical path lengths n, op 2, op ЗВ, | sop M de SP, 72, 78 roya - errors of setting the given length of the optical path, i.e. Pot) - MPopg) - Chopa) - Chopa) - Chop) at (An) - (Ag) - (Av) - (Aa) - ( A) - snot or 1) - Ag) - (Az) - (Al) - 0 . Ст ри-їка й КО -у З т р. гоЄ у ит 8 ТІ 14 ! с | 000 ' Й ; і щі ГУ! ' а хо Чи. аТмсм рі А А ! их С | я и споді ЕКО ія Й оно г Ак носи аАя ке : Кг Я НВ ефе «и ті ЖІ; 1 12.3 16 пи ши | О1-- сн и Я КАМІ ІКОМІ ГУ ! Кок і ; ; с 0-55 0. ; І7 Рисунок, Функціональна схема цифрового вимірювача лінійних розмірів нанооб'єктів. St ry-yka and KO -u Z tr r. goE u it 8 TI 14 ! with | 000 'Y; and more GU! ' and ho Chi. aTmsm ri A A ! their C | I and spodi EKO iya Y ono g Ak nosy aAya ke : Kg I NV efe "and ti ŽI; 1 12.3 16 pi shi | O1-- sleep I KAMI IKOMI GU ! Kok and ; ; with 0-55 0. ; I7 Figure, Functional diagram of a digital meter of linear sizes of nano-objects
UAA201012212A 2010-10-15 2010-10-15 Method of redundant measurements of linear dimensions of nano-objects UA97893C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201012212A UA97893C2 (en) 2010-10-15 2010-10-15 Method of redundant measurements of linear dimensions of nano-objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201012212A UA97893C2 (en) 2010-10-15 2010-10-15 Method of redundant measurements of linear dimensions of nano-objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA97893C2 true UA97893C2 (en) 2012-03-26

Family

ID=52293350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201012212A UA97893C2 (en) 2010-10-15 2010-10-15 Method of redundant measurements of linear dimensions of nano-objects

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA97893C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113267143A (en) * 2021-06-30 2021-08-17 三一建筑机器人(西安)研究院有限公司 Side die identification method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113267143A (en) * 2021-06-30 2021-08-17 三一建筑机器人(西安)研究院有限公司 Side die identification method
CN113267143B (en) * 2021-06-30 2023-08-29 三一建筑机器人(西安)研究院有限公司 Side mold identification method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102098034B1 (en) Inspection device, inspection method and manufacturing method
KR101882633B1 (en) Method for three-dimensionally measuring a 3d aerial image of a lithography mask
Alcock et al. The Diamond-NOM: A non-contact profiler capable of characterizing optical figure error with sub-nanometre repeatability
JP5661194B2 (en) Metrology method and apparatus, lithography system and device manufacturing method
TW392071B (en) Patterned wafer inspection method and apparatus therefor
TW434716B (en) Position detection technique, device, semiconductor substrate and exposure mask
CN109416507B (en) Optical system and method for correcting mask defect using the same
Berujon et al. X-ray optics and beam characterization using random modulation: experiments
CN102498441A (en) Metrology method and apparatus, lithographic system, and lithographic processing cell
CN106796900A (en) Check gauging target and its design
TW201245704A (en) Substrate inspection apparatus and mask inspection apparatus
US20120084044A1 (en) Method And Apparatus For The Determination Of Laser Correcting Tool Parameters
KR20180136550A (en) Method and apparatus for generating illumination radiation
US10459347B2 (en) Inspection method, inspection apparatus and illumination method and apparatus
WO2016183874A1 (en) Digital phase shift point diffraction interferometer and optical system wave aberration measuring method
JP5279280B2 (en) Shape measuring device
US12105415B2 (en) Method, apparatus and computer program for analyzing and/or processing of a mask for lithography
Uhlén et al. Ronchi test for characterization of X-ray nanofocusing optics and beamlines
UA97893C2 (en) Method of redundant measurements of linear dimensions of nano-objects
CN110927116A (en) Method, device and system for measuring mark structure
JP2012008078A (en) Defect inspecting device
CN110567391B (en) Computer image measuring system and measuring method
US11892769B2 (en) Method for detecting an object structure and apparatus for carrying out the method
WO2006119748A1 (en) Method for determining the absolute thickness of non-transparent and transparent specimens by using confocal metrology
Wang et al. Surface Reconstruction of Microscale Objects Based on Grid-Patterned Structured-Light Measurements