Растровый электронный микроскоп

 

О П И С А" Й- И Е гожа говютеких

СО 4иапистич@ских

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.08.74 (21) 2051389/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.08.76. Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования описания 15.12,76

Кл.

01 J 37!26

)осударственный номнтет

Совета Мпннстров СССР оо делам нзооретеннй н открмтнй

УДК 621 385.833

088.8) {72) Авторы изобретения

В. А. Кобыляков, В. Н. Капличный, В. Л. Бозаджиев, Э. А. Шуляк, Г. Д. Кисель, В. С. Гурин, В. А. Безлюдный и И. С. Лялько (71) Заявитель (54) РАСТРОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

Изобретение относится к электронной микроскопии и может быть использовано при разработке растровых электронных микроскопов, Известен электронный микроскоп 11 просвечивающего типа, в котором для повышения чувствительности и разрешения в качестве преобразователя электронно — оптического изображения в электрические сигналы использован сцинтиллятор с ФЭУ, расположенный за неподвижной сканирующей диафрагмой по ходу электронного луча.

Недостатком такого электронного микроскопа является низкая разрешающая способность.

Ближайшим прототипом данного изобретения является растровый электронный микроскоп 12), который содержит электронную пушку, электронно — оптическую систему, столик для объектов, неподвижную диафрагму, датчик электронов и видеоконтрольное устройство, состоящее из видеоусилителя, приемной электронно — лучевой трубки, генератора разверток приемной трубки и источников питания.

Однако и этот микроскоп имеет недостатки: низкое разрешение и слабую чувствительность при малой интенсивности электронов.

Целью изобретения является повышение раэрешающей способности микроскопа. Достижение потавленной цели осуществлено тем, что микроскоп снабжен дополнительной электронно — оптической системой формирования и увеличения изображения и отклоняющей системой, которые расположено: под объектом перед диафрагмой по ходу электронного луча, и дискретно — аналоговым устройством. вход которого соединен с датчиком электронов, а выход — со входом индикаторного блока видео1О контрольного устройства.

На чертеже изображена схема электронного микроскопа.

Схема включает в себя электронную пушку 1, д электронно — оптическую систему 2, электронный зонд 3, отклоняющую систему 4, исследуемый объект 5, расположенный на столике, объективную линзу 6, отклоняющую систему 7, промежуточную линзу 8, проекционную линзу 9, элемент электронного изображения 10, неподвижную диафрагму 11, плоскость регистрации 12, в которой размещена неподвижная диафрагма 11,датчик электронов 13, импульсный усилитель 14 аналогового устройства, формирователь 15 аналогового устройства„интег б ральный усилитель 16, индикаторный блок 17 ви524258 деоконтрольного устройства, генераторы разверток 18.

Линзы 6, 8, 9 и отклоняющая система 7 образуют электронно- оптическую систему, предназначенную для формирования и увеличения изображения соответствующего участка объекта, Выход датчика электронов 13 электрически соединен со входом аналогового устройства (им— пульсным усилителем 14), выход (интегральный усилитель 16) которого электрически соединен со входом индикаторного блока 17 видеоконтрольного устройства (с модулятором приемной трубки), соединенного электрически с генератором развертки 18,который электрически соединен с отклоняющими системами 4 и 7.

Растровый электронный микроскоп работает следующим образом.

На исследуемый объект 5 электронно — оптической системы 2 направляется и фокусируется электронный зонд 3, который с помощью отклоняющей системы 4 сканирует по поверхности исследуемого объекта 5. Электронный зонд 3, попав на объект 5, проходит его (по пути взаимодействуя с ним) или отражается, если объект расположен наклонно к оптической оси микроскопа. Прошедшие или отраженные под малым углом (2 4o) к оптической оси и поверхности объекта электроны несут информацию об исследуемом объекте 5. Они попадают в поле линзы 6, которая формирует и увеличивает первичноеизображениев электронных лучах (аналогично просвечивающему электронному микроскопу) .

Сформированное линзой б первичное изображение сканируется системой 7 синхронно со сканированием, проводимым отклоняющей системой 4, но сканирование происходит в противоположных направлениях как по строкам, так и по кадру.

Промежуточной 8 и проекционной 9 линзами формируется конечное электронное изображение, которое раскладывается на элементы электронного изображения в плоскости регистрации 12 с помощью повторного сканирования, осуществляемого отклоняющей системой 7, относительно неподвиж— ной диафрагмы 11. Величина элементов элекронно— го изображения определяется диаметром неподвия— ной диафрагмы 11 и общим увеличением линз Э.О.С,, расположенных под объектом по ходу электронно— го луча.

Электроны, прошедшие через диафрагму 11, попадают на датчик 13,работающий в режиме счета электронов и преобразовывающий последние в электрические импульсы, частота которых пропорциональна количеству электронов, приходящихся на элемент изображения в плоскости регистрации 12, Полученные таким образом электрические импульсы подаются на вход аналогового устройства, т.е. на вход импульсного усилителя 14, который усиливает и направляет их на вход формирователя15, где. они преобразуются в стандартные по форме и амплитуде импульсы без изменения частоты следования, другими словами, формирователь 15 сохраняет частотную модуляцию, обусловленную

5 элементами электронного изображения.

Затем стандартные импульсы направляются в интегральный усилитель 16, который преобразовывает последние в аналоговый сигнал (напряжение), 10 амплитуда которого пропорциональна частоте стандартных импульсов, Аналоговый сигнал (напряжение) поступает на вход индикаторного блока 17 видеоконтрольного устройства, который формирует конечное изображение той точки исследуемого

15 объекта, где произошло взаимодействие электронного зонда 3 с иследуемым объектом 5. Индикаторный блок 17 видеоконтрольного устройства с помо щью генератора разверток 18 и отклоняющих сис— тем 4, 7 формирует изображение исследуемого объек20 та 5 синхронно с двойным сканированием: зонда 3 по объекту 5 и электронного изображения относи— тельно неподвижной диафрагмы 11.

Благодаря применению дополнительной элект25 ронно — оптической системы, расположенной под объектом по ходу электронного луча, и диафрагмы 11 возможно разложение электронного изображения на мелкие элементы, что позволяет повысить разрешающую способность микроскопа, так как

30 она в этом случае определяется разрешением электронно — оптической системы, построенной по аналогии с электронной оптикой просвечивающих микроскопов. Поскольку увеличение разрешения элек35 тронно — оптической системы и размер сканирующей диафрагмы 11при высокой чувствительности датчика 13 (10 а/см ) позволяетнастроить систему на самое высокое разрешение, то разрешение всего прибора может достигнуть уровня современных

40 просвечивающих электронных микроскопов. Применение аналогового устройства позволяет получать изображение на экране инадикаторного блока видеоконтрольного устройства от очень малой интенсивности прошедших или отраженных электронов (10- " — 10 a/cM2), 45

Формула изобретения

Растровый электронный микроскоп, содержа50 щии электронно — оптическую систему, отклоняющую систему, столик объектов, неподвижную диафрагму, датчик электронов и видеоконтрольное устройство, с и дикаторным блоком, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения разрешающей слов

55 собности, он снабжен дополнительной электронно— оптической системой формирования и увеличения изображения и отклоняющей системой, которые рас— положены под объектом перед диафрагмой по ходу электронного луча, и дискретно — аналоговым устрой—

524258

Составитель В. Калин

Техред .Н. Андрейчук Корректор Б. Югас

Редактор Н. Вирко

Заказ 5000/378

Тираж 977 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ством,вход которого соединен с датчиком электро— нов, а выход- со входом индикаторного блока видеоконтрольного устройства.

Йсточники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. СССР, кл. Н 01J37/26 Р 399937, 29.11.71, опубл. 14.02.74 г.

2. Техническое описание устройства электронного микроскопа "Автоскоп" фирмы ЕТЕС 1970

5 (прототип)