Растровый электронный микроскоп

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) Н 01 3 37/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3663601/24-21 (22) 21. 11.83 (46) 30,04. 85,Вюл. И 16 (72) В.1 .Клименко, В.-В,Патахин, В.А.Афендиков и А.А.Колпаков (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия Великой

Октябрьской социалистической революции

-(53) 621.385.833(088.8) (56) I.Ïàòåíò США У 3628012, кл. H 01 J 37/28, опублик. 1971.

2. Патент Японии Ó 57-6664, кл. Н 01 J 37/22, опублик. 1982 (прототип), (54)(57) ГАСтГОВЫй ЭЛККтроННЫй

МИКРОСКОП, содержащий внутри вакуумированной колонны электронно-оптическ ю систему и камеру объектов„а ) также систему визуализации изображения, включающую генератор возбужде.— ния, соединенный с объектодержателем, видеоконтрольное устройство, включающее последовательно соединенные детектор, видеоусилитель и

„„SU, 11 3370 А электронно-лучевую трубку, и систему сканирования, содержащую последовательно соединенные задающие генераторы развертки по двум взаимно перпендикулярным направлениям и соответствующие блоки питания отклоняющих систем микроскопа и электронно-лучевой трубки, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности анализа при стробоскопическом режиме работы, система визуализации изображениядополнительно содержит коммутатори последовательно соединенные формировательи счетчик строб-импульсов и блок синхронизации, при этом выходы блока синхронизации соединены с входами задающих генераторов, которые выполнены по схеме дискретно-цифровой развертки, коммутатор включен между детектором и видеоусилителем, а его дополнительный выход соединен с выходом формирователя строб-импульсов, вход которого соединен с выходом генератора возбуждения.

Рассматриваемой точке, обусловленное ненулевой скоростью сканиро смещения луча возникает погре иность формирования видеосигнала ствие между значением параметра быстропротекающего процесса и его увеличенным изображением, получаениям изображения при его визуальном наблюдении, а также к погрешностям измерения параметров нолей на поверхности исследуемого объекта, например, при исследовании в

РЭИ качества функционирования интегральных микросхем. целью изобретения является повы— шение точности анализа при стробоскопическом режиме работы РЗИ, . Указанная цель достигается тем, что в РЗИ, содержащем внутри вакуумированной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектов, а также систему визуализации изображения, включающую генератор возбуждения, соединенный с объектодержателем, .БКУ, включающее последовательно соединенные детектор, видеоусилитель и ЗЛТ„и систему сканирования, содержащую последовательно соединенные задающие генераторы развертки по двум взаимно перпендикулярным направлениям и соответствующие блоки питания отклоняющих систем микроскопа и ЭЛТ, система визуализации изображения дополнительно содержит коммутатор и последовательно соединенные формирователь и счетчик строб-импульсов н блок синхронизации. при этом выходы блока синхронизации соединены с вхо;., дами задающих генераторов, которые выполнены по схеме дискретно-цифровой развертки, а его дополнительный выход соединен с выходом форми.— рователя строб-импульсов, вход которого соединен с выходом генера— тора возбуждения.

На фиг.l показана структурная схема РЭИ; на фиг.2 — эпюры сигналов на различных участках схемы.

Растровый электронный микроскоп содержит вакуумированную колонну 1 и камеру 2 объектов. Система визуализации изображения содержит блоки 3 и ч питания отклоняющих систем микроскопа и ЗЛТ 5. Видеоконтрольное устройство 6 содержит видеоуси25

t I I 53370 3

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии и может быть использовано для визуализации вания поверхности объекта. Из-за увеличенных иэображений быстропротекающих процессов, например бегущих

5 поверхностных акустических волн, пу- и нарушается однозначное соответтем реализации стробоскопического режима. . Известен растровый электронный микроскоп (РЭИ), содержащий внУтРи мым в РЭИ. Это приводит к искайевакуумированной колонны электроннооптическую систему н камеру объектов, а также систему визуализации изображения, включающую видеоконтрольное. устройство (ВКУ) и систему сканирования (!). !

Известный РЭИ не позволяет осуществить стробоскопический режим в случае специально задаваемого быстропротекающего процесса на поверх20 ности образца.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является РЗИ, содержащий внутри вакуумированной колонны электронно-оптическую систему и камеру объектов, а такЖе систему визуализации иэображения, включающую генератор возбуждения, соединенный с объектодержателем, ВКУ, включающее последовательно соединенные детектор, видеоусилитель и электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), и систему сканирования, содержащую последовательно соединенные задающие генераторы развертки по двум взаимно перпендикулярным направле- 35 ниям и соответствующие блоки питания отклоняющих систем микроскопа и ЗЛТ Ы.

Стробоскопический режим работы

РЭИ заключается в том, что видео- . 40 сигнал в каждой точке поверхности объекта формируется выборками, состоящими из коротких повторяющихся через равные промежутки времени отсчетов (например, крат- 45 ных пеоиоду колебаний генератора возбуждения быстропротекающего процесса).

Чиспо отсчетов в выборке берется порядка !О, всходя из усло — 5О вия надежного обнаружения видеосигнала на фоне шумов.

При таком количестве отсчетов ° берущихся в выборке из одной точки сканируемой поверхности, за 55 время извлечения выборки происходит значительное смещение лу.— ча из первоначального положения в внжной микроструктуры блоки 3 и 4 обеспечивают синхронное сканирование электронного луча по поверхности исследуемого объекта в камере

2 и по экрану ЭЛТ 5 ВКУ 6. Видео— сигнал, содержащий информацию об исследуемой микроструктуре, формируется детектором 8 усиливается ви— деоусилителем .7 и подается на модулятор ЭЛТ 5 В результате на экране трубки формируется увеличенное изображение исследуемой микроструктуры, ° причем увеличение равно отношению линейных размеров сканируемых участков на экране ЭЛТ и на поверхности образца.

В стробоскопическом режиме исследования движущейся микроструктуры или быстропротекающего процесСа генератор 10 возбуждения периодически изменяет физические условия на поверхности объекта, например формирует бегущие поверхностные акустические .волны (эпюра 16 ). Дпя "остановки" движения изображения быстропротекающего процесса и его фиксации на экране кинескопа в прототипе

1 вырабатываются импульсы синхрониза— ции строчной развертки эпюра 18) от генератора 10 возбуждения и осу-ществляется стробоскопический режим работы РЭМ.

Для повышения точности анализа в предложенном устройстве. осуществляется остановка луча в каждой точке поверхности исследуемого образца, из которой берется выборка значения параметра исследуемого процесса. Это достигается следующим образом. Формирователь ll стооб-импульсов формирует короткие стробирующие импульсы 17 от каждого периода исследуемого процесса. Стробирующие импульсы подсчитырает счетчик !2.

При работе. счетчика !2 строб-импульсов в режиме счета электронный луч на поверхности объекта находится

Ф в неподвижном фиксированном состоянии, определяемом формой пилообразноступенчатого развертывающего сигнала 20, формируемого цифровым задающим генератором 14 развертки. В момент времени t,„ êîëè÷åñòâî отсчетов в выборке сигнала нз данной точки будет равно заданному значению п.

В этот момент заканчивается счет импульсов н счетчиком 12 осуществляется формирование импульса 19 синхронизации генераторов 14 и 15.

3 1153370 4 литель 7, соединенный с детектором 8 через коммутатор 9. С объектодержателем камеры 2 соединен генератор !О возбуждения, к выходу которого подключена цепь из последовательно соединенных формирователя

11 и счетчика 12 строб-импульсов и блока 13 синхронизации цифровых задающих генераторов 14 и 15 развертки по двум взаимно перпендику- fO лярным направлениям. Выходы задающих генераторов соединены с соответствующими блоками Э и 4 питания отклоняющих систем.

На фиг,2 показаны: эпюра 16 — нз— менения физических услов .й на повер— хности объекта; впюра !7 — стробирующие импульсы, вырабатываемые фор— мирователем 11; эпюра .18 — импульсы синхронизации строчной раэверт— ки; эпюра 19 — импульсы синхронизации задающего генератора 14; эпюра

20 — пилообразно-ступенчатый им.пульс напряжения развертки.

В устройстве. колонна l ВКУ 6, 25 блоки 3 и 4 питания могут быть использованы из серийных микроскопов типа МРЗИ-200 и ИРЗМ-100. Формирователь 11 строб-.импульсов, счетчик

12 строб-импульсов, коммутатор 9 могут быть выполнены на интегральных микросхемах серии 50 типа К500

ЛМ 101, К500 ИЕ !Э6. Блок 13 синхронизации может быть выполнен иэ интегральных микросхем серии 500 типа 155 ИЕ-2, 155 ЛАЗ. Цифровые зада35 ющие генераторы !4 и 15 развертки могут быть выполнены по одинаковой cxpNp. состоящей иэ сетки точных сопротивлений типа R-2R и

4Q ключевых элементов, например, на интегральных коммутаторах типа 101

КТ ll или использованы из серийных растровых электронных микроскопов с цифровой разверткой.

В качестве генератора 10 возбуждения может быть использован тот или иной серийный генератор. Например, если на поверхности образца воз— буждаются поверхностные акустические волны то генератор возбуждения представляет собой стандартный генератор сигналов высокой частоты типа Г4-116, Г4-!19А или ГЗ вЂ” 19.

Устройство работает следующим образом .

Для получения увеличенного изображения в режиме исследования непод1153370

В результате осуществляется скачкообразное перемещение электронного луча в следующую точку сканируемой поверхности за .счет формирования очередной ступеньки пилообразно .ступенчатого сигнала 20.

Поскольку электронный луч в каждой точке исследуемой, поверхносВНИНПИ Заказ 2513/42

Тираж 679 Подписное

Филиал ППП."Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ти во время извлечения выборки находится в неподвижном состоянии, то погрещность формирования сигнала выборки эа счет взаимного

5 смещения луча и исследуемого процесса в данном РЭИ отсутствует. Это позволяет повысить точность анализа

;на 20-307..