Способ получения панорамного изображения в растровом электронном микроскопе

 

Изобретение относится к способам получения изображений в растровой электронной микроскопии. Техническим результатом является расширение возможности растрового электронного микроскопа, получение панорамного изображения объектов, находящихся вне зоны прямого взаимодействия с электронным пучком растрового электронного микроскопа. Суть изобретения состоит в использовании изменения траектории электронного пучка микроскопа путем формирования эффекта электронного зеркала у поверхности образца, расположенного под электронным пучком микроскопа, при воздействии на него электронным пучком при ускоряющем напряжении 20 кВ с последующим снижением ускоряющего напряжения до 1-10 кВ. 2 ил.

Изобретение относится к методам исследования материалов, а именно к способам получения изображений объектов в растровом электронном микроскопе.

Процесс формирования изображения в растровом электронном микроскопе (РЭМ), т.е. отображение области образца на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), происходит в результате взаимодействия электронного пучка, тонко сфокусированного электронно-оптической системой РЭМ, с поверхностью образца. При этом происходит ряд явлений и возникают отраженные электроны больших энергий, низкоэнергетические вторичные электроны, оже-электроны, рентгеновское излучение и т.д. Все это несет информацию о природе объекта и может регистрироваться соответствующим детектором, преобразующим излучение в электрические сигналы, которые после усиления используются для управления яркостью на экране ЭЛТ [Дж. Гоулдстейн, Х. Яковиц "Практическая растровая электронная микроскопия" Пер с англ. -М.: Мир, 1978, c.15, 115], ["Физический энциклопедический словарь" Гл. Редактор А. М. Прохоров. М.: "Советская энциклопедия", 1983, с.887-888].

Для визуализации электростатического "потенциального рельефа" и магнитных микрополей на поверхности объекта исследования служат зеркальные электронные микроскопы. Основным электронно-оптическим элементом прибора является электронное зеркало, причем одним из электродов служит сам объект, который находится под небольшим отрицательным потенциалом относительно катода пушки. Электронный пучок направляется в зеркало и отражается полем в непосредственной близости от поверхности объекта. Зеркало формирует на экране изображение "в отраженных пучках". Микрополя возле поверхности объекта перераспределяют электроны отраженных пучков, создавая контраст на изображении, визуализирующий эти микрополя. При этом исследуемый образец располагается непосредственно под электронным пучком зеркального микроскопа и для создания эффекта отражения электронов используется специальный источник отрицательного потенциала ["Физический энциклопедический словарь". Гл. редактор А.М. Прохоров. - М.: "Советская энциклопедия", 1983, с. 889].

Задачей настоящего изобретения является расширение возможностей растрового электронного микроскопа (РЭМ), а именно получение панорамного изображения объектов, находящихся вне зоны прямого взаимодействия с электронным пучком РЭМ, не применяя каких-либо дополнительных приспособлений и источников энергии. Это дает возможность исследовать образцы, которые закреплены в любом месте камеры объектов с помощью стоек-держателей, например, минералы, размеры которых превышают диапазоны перемещения столика образцов растрового электронного микроскопа. В этом состоит новый технический результат.

Технический результат достигается тем, что в стандартном растровом электронном микроскопе воздействуют электронным пучком при ускоряющем напряжении U1=20 кB на образец-мишень из диэлектрика или электрически изолированного от корпуса микроскопа проводника, при этом вокруг образца создается отрицательно заряженное электрическое поле. При уменьшении ускоряющего напряжения до U2=1-10 кВ электронный пучок отражается полем в непосредственной близости от образца, и отраженные электроны взаимодействуют со стенками камеры объектов РЭМ и находящимися там объектами исследования.

Способ осуществляется следующим образом: берут образец-диэлектрик (кристаллы алмазов, кварца, стекло и т.п.) или электрически изолированный от корпуса микроскопа образец-проводник (металлический шарик на стекле и т п.) и помещают его на столик образцов растрового электронного микроскопа; воздействуют на образец электронным пучком при ускоряющем напряжении U1=20 кВ, при этом вокруг образца создается отрицательно заряженное электрическое поле, уменьшают ускоряющее напряжение до U2, в зависимости от материала образца оно может иметь значение от 1 до 10 кВ, и возникает эффект электронного зеркала. В результате электрическое поле изменяет траекторию пучка электронов и отраженные на электронном зеркале электроны взаимодействуют со стенками камеры объектов РЭМ и находящимися там объектами исследования, вызывая все физические явления, которые возникают в РЭМ при взаимодействии электронного пучка с образцом. Используя, например, детектор вторичных электронов, получают панорамное изображение камеры объектов РЭМ (фиг.1) или изображение объекта исследования (фиг 2) в режиме топографического контраста. Изображения отличаются высоким разрешением, большой глубиной фокуса, устойчивостью.

Пример 1. В качестве образца-мишени берется кристаллик алмаза размером 2-3 мм и помещается на столик образцов в камере объектов растрового электронного микроскопа, а вне зоны прямого действия электронного пучка, минерал (кварц) с размерами 202030 мм. Включив ускоряющее напряжение 20 кВ и проведя все стандартные операции по формированию изображения в РЭМ, получают изображение объекта. Так как образец-мишень является диэлектриком, то под воздействием электронного пучка микроскопа вокруг него возникает отрицательно заряженное электрическое поле. Уменьшают ускоряющее напряжение до 10 кВ. При этом возникает эффект электронного зеркала и электроны пучка, изменив направление движения в результате отражения от электронного зеркала (электрического поля вокруг образца мишени), взаимодействуют со стенками камеры образцов микроскопа и объектами исследования, находящимися там. Результат этого взаимодействия фиксируется сцинтилляционным детектором микроскопа в виде панорамного изображения камеры объектов микроскопа и образца, находящегося в камере объектов. Двигая электронное зеркало посредством механизма перемещения столика образцов, можно направить пучок электронов практически в любую точку камеры объектов микроскопа.

Таким образом, можно исследовать, например, минералы, размеры которых превышают диапазоны перемещения столика образцов растрового электронного микроскопа. Исследование подобных образцов в РЭМ стандартным способом потребовало бы их разрушения.

Формула изобретения

Способ получения панорамного изображения в растровом электронном микроскопе, заключающийся в том, что воздействуют электронным пучком микроскопа при ускоряющем напряжении 20 кВ на расположенный в камере образцов образец-мишень из диэлектрика или изолированного от корпуса микроскопа проводника для создания вокруг него отрицательно заряженного электрического поля, снижают ускоряющее напряжение до 1-10 кВ и используют изменение траектории электронного пучка для визуализации объектов исследования, находящихся в камере образцов микроскопа вне зоны прямого действия электронного пучка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к исследованию материалов, подвергающихся воздействию радиации

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию, к устройствам, обеспечивающим транспортировку и установку зондов и образцов в позиции измерения и функционального воздействия

Изобретение относится к электронным приборам, предназначенным для исследования физических свойств поверхностей твердых тел при сверхнизких температурах с разрешающей способностью порядка размеров атома

Изобретение относится к микроскопии и может быть использовано в растровой электронной и оптической микроскопии, а также в электроннои ионнолучевой литографии

Изобретение относится к электронной микроскопии и может быть использовано при исследованиях свойств и поверхности при низких температурах

Изобретение относится к области электроннолучевой техники и может быть использовано в растровой электронной микроскопии

Изобретение относится к электронной микроскопии и может быть использовано для локального количественного контроля и анализа параметров сверхбольших интегральных схем при их изгртовлении„ Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности о Устройство содержит зондовую карту 5, в которой установлено кольцо 6 с зондирующими иглами 7„ Подъемник выполнен в виде кольцевого элемента 9 с гофрированными стенками, наполненного жидкостью или газом, соединенного с терморегулирующим элементом 10„Элемент 9 может быть выполнен в виде полого кольца из материала, обладающего термомеханической памятью, стенки которого имеют по крайней мере один гофр

Изобретение относится к сканирующей туннельной спектроскопии и может быть использовано в зондовых микроскопах и приборах на их основе

Изобретение относится к области научного приборостроения и может быть использовано при выпуске просвечивающих электронных микроскопов

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию и предназначено для замкнутого цикла производства новых изделий наноэлектроники

Изобретение относится к микробиологии и может применяться при профилактике инфекционных болезней

Изобретение относится к вакуумной технике и предназначено для проведения операций по перемещению объектов внутри вакуумных систем

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию и предназначено для замкнутого цикла производства новых изделий наноэлектроники

Изобретение относится к области калибровки просвечивающих электронных микроскопов (ПЭМ) при измерениях в нано- и субнанометровом диапазонах. Тестовый объект выполнен в виде держателя образцов с несколькими местами крепления исследуемых объектов, в одном из которых расположена эталонная структура, выполненная в виде тонкого поперечного среза кремниевой структуры с периодической рельефной поверхностью, имеющей известное межплоскостное расстояние и известные размеры трапециевидных элементов рельефа. Техническим результатом является повышение точности калибровки ПЭМ, обеспечивающее повышение точности измерений с помощью ПЭМ длин отрезков, характеризующих профиль элемента рельефа в широком диапазоне длин (0.3-2000 нм), а также одновременное определение масштабного коэффициента ПЭМ по двум осям и степени линейности и ортогональности этих осей. 9 ил.

Изобретение относится к системам электронно-ионной оптики и предназначено для изучения структуры вещества путем просвечивания его мощным потоком заряженных частиц. Высокочастотный электронно-ионный микроскоп состоит из вакуумной камеры и находящихся в ней источника заряженных частиц, исследуемого объекта, апертурной диафрагмы, флуоресцирующего экрана. Снаружи вакуумной камеры расположена система контуров с током, соединенная в высокочастотным генератором тока, создающая высокочастотное аксиально-симметричное магнитное поле, обладающее эффектом двойной фокусировки и одновременно индуцирующее электрическое поле, ускоряющее поток заряженных частиц. Вакуумная камера имеет вид участка кольцевой трубы на торцах которого расположены источник заряженных частиц и флуоресцирующий экран. Высокочастотное магнитное поле выполняет одновременно функции ускорителя, объектива и проектора заряженных частиц. Технический эффект заключается в увеличении энергии потока заряженных частиц, светосилы, разрешающей способности и толщины исследуемого объекта при снижении габаритов системы. 2 ил.

Способ визуализации ротационного искривления решетки нанотонких кристаллов включает получение электронно-микроскопического изображения нанотонкого кристалла в светлом и темном поле, получение электронограммы от кристалла, микродифракционное исследование, анализ картины изгибных экстинкционных контуров, присутствующих на электронно-микроскопическом изображении кристалла, расчет углов поворота решетки кристалла вокруг [001]. Заявленный способ визуализации ротационного искривления решетки нанотонкого кристалла позволяет на основании экспериментальных данных, полученных при исследовании реальной структуры нанотонкого кристалла, построить двумерный геометрический объект - поверхность искривления решетки для выбранного кристаллографического направления. Простота и наглядность заявляемого способа позволяют визуализировать ротационное искривление решетки нанотонкого кристалла и визуализировать изменение геометрии решетки нанотонких кристаллов от евклидовой к римановой. 10 ил., 4 табл.
Наверх