Электронный микроскоп

 

ОВИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик м 843025

Ф ( (61),П;ополнительное к авт. саид-ву-. (22) Заявлено 21. 09,79 (21) 2819874/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет (G l ) NL. Кл.

H 0l J 37/26

Гваудврстввнный комитет

СССР йо делам нзвбрвтвннй н открытий

Опубликовано 30.06. 81 Бюллетень р1 24 (53} УДК 621 ° 385. .833(088.8) Дата опубликования описания 30.06.81 (72) Авторы изобретения

И. Ф. Анаскин, Е. В. Агеев и П.,А. Стоянов

j (71) Заявитель (54). ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

Изобретение относится к электронной микроскопии и может быть использовано при разработке просвечивающих электронных микроскопов, в том числе и с растровыми приставками.

Известен просвечивающий электронный микроскоп, содержащий осветительную систему, объективную линзу, столик объектов, устройства наблюдения и регистрации изображения 11 .

Однако этот микроскоп обладает недостаточно высокой разрешающей способностью, не позволяющей производить исследования структур на ато15 марком уровне. Зарегистрированное на фотопластинке изображение анализиру.ется на оптическом анализаторе вне этого микроскопа, после чего производится соответствующая фокусировка его.Наличие промежуточной ступени анализа изображения (на фотопластинке) .дает дополнительные ошибки, ухудшающие разрешение.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электронный микроскоп, содержащий осветительную систему, объективную линзу, отклоняющую систему, систему формирования и увеличения изображения, диафрагму и датчик электронов, подключенный к блоку обработки сигнала, выход которого соединен с генератором pasвертки.

Разрешающая способность известного микроскопа находится на высоком уровне за счет наличия в нем электронно-оптической системы формирования н увеличения изображения со второй отклоняющей системой, позволяющих производить анализ изображения непосредственно в самом микроскопе И), Однако входящая в состав микроскопа диафрагма, представляющая диск с одним осевым отверстием,не может обеспечить высокое разрешение так как при требуемом для этой цели ма843025 4 лом диаметре отверстия диафрагмы снижается уровень сигнала на выходе датчика электронов из-за уменьшения количества электронов, проходящих в единицу времени через это отверстие.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности электронного микроскопа.

Укаэанная цель достигается тем, что в электронном микроскопе, содер- 10 жащем осветительную систему, объективную линзу, отклоняющую систему, систему формирования и увеличения изображения, диафрагму и датчик электронов, подключенный к блоку обработки сигнала, выход которого соединен с генератором развертки, в диафрагме

I выполнены сквозные отверстия, равномерно расположенные по линии -направ.. ления сканирования в количестве про- >О

1 ) порциональном уровню сигнала датчика и обратно пропорциональном квадрату диаметра отверстий.

На фиг. 1 приведена схема электронного микроскопа; на фиг. 2 и 3 — ва" рианты выполнения отверстий в диафрагме.

Электронный микроскоп содержит расположенные по его оптической оси осветительную систему 1, формирующую электронный луч 2, столик 3 объектов

) объективную линзу 4, подключенную к источнику 5 питания, отклоняющую систему 6 с генератором 7 развертки, за которой расположена дополнительная система 8 формирования и увеличения изображения, состоящая из нескольких линз, неподвижная диафрагма 9 со сквозными отверстиями 10 одинакового диаметра„ равномерно расположенными по линии, совпадающей с направлением сканирования изображения. В качестве диафрагмы 9 могут быть использованы микроканальные пластины и стекловолоконные диски. За неподвижной диафрагмой 9 расположен датчик 11 электронов, содержащий сцинтиллятор и.фотоэлектронный умножитель. Выход датчика 11 электронов соединен со вхо-, дом блока 12 обработки сигнала, выход 5О которого и генератор 7 развертки: электрически соединены общими. цепями синхронизации.

Электронный микроскоп работает следующим образом.

Сформпрованный осветительной системой 1 электронный луч 2 освещает исследуемый объект, расположенный на столике 3 объектов. Объективная линза 4 и дополнительная система 8 формирования и увеличения изображения, формируют увеличенное изображение объекта в плоскости диафрагмы 9. Анализируемые участки сформированного изображения сканируются последовательно относительно всех отверстий

10 диафрагмы 9 с помощью отклоняющей системы 6, подключенной к генератору 7 развертки. Сканирование анализируемых участков изображения относительно отверстий производится с постоянной скоростью, обусловленной расположением отверстий, находящих- ся на одинаковом расстоянии, по линии, совпадающей с направлением сканирования. При этом в зависимости от расположения отверстий оно производится по прямой линии или по окружности

При сканировании электронное изображение раскладывается на элементы, величина которых определяется диаметром отверстий 10 в диафрагме 9 и общим увеличением электронно-оптический системы. Так как разрешающая способность электронного микроскопа улучшается с уменьшением диаметра диафрагмы 9 при. постоянном увеличении его электронно-оптической системы, диаметр отверстий диафрагмы 9 выполняется, исходя из предельной разрешающей способности микроскопа (приведенное значение) с учетом его увеличения N., т.е с3=сР.М.

Электроны, прошедшие отверстия

10 диафрагмы 9, попадают на датчик

11, который формирует аналоговый сигнал (ток i) пропорциональный количеству электронов, приходящихся на элемент изображения в плоскости ди- афрагмы 9. При этом аналоговый сигнал для всех пространственных структур изображения, имеющих пространственный период гармонических решеток (на которые мбжет быть разложено изображение), кратный расстоянию между отверстиями диафрагмы, приобретает максимальное значение, так как пропорционален числу отверстий диафрагмы и и площади отверстия.

Таким образом, число отверстий выбирается из соотношения и ж ki/d где k — - коэффициент пропорциональности, определяющий чувствительность датчика электронов.

8430

Формула изобретения

Полученный аналоговый сигнал по-! дается на вход блока 12 обработки сигнала, в котором сигнал усиливается и анализируется пр частотам анализатором, представляющим набор электрических фильтров, работающих на определенном диапазоне частот ° Аналиэируемый спектр частот исследуемого объекта, отображенный на экране индикатора, позволяет точно определить 10 разрешающую способность микроскопа, фокусировку изображения, астигматизм, сферическую аберрацию, причем получаемый спектр частот более удобен для обработки вследствие увеличения 15 амплитуды сигнала и уменьшения шумового фона за счет изменения соотношения сигнал/шум, пропорционального величине ï. Сигнал с выхода анализатора блока 12 обработки сигнала 20 даее поступает на исполнительное устройство, формирующее сигнал управления Соединение блока 12 обработки с генератором 7 развертки обеспечивает синхронную со сканированием обработку изображения объекта.

Вследствие повышения величины суммарного сигнала на выходе датчика электронов электронного микроскопа возможно. разложение электронного изоб1ц ражения объекта на элементы, соот ветствующие предельному разрешению современных просвечивающих электронных микроскопов (0,1 нм). Анализ и коррекция изображения непосредствен- 35

25 6 но в самом микроскопе позволяет не

„только повысить его разрешение, но и способствуют повышению процента выхода фотоснимков электронного изображения объекта с гарантированным разрешением.

Электронный микроскоп, содержащий осветительную систему, объективную линзу, отклоняющую систему, систему формирования и увеличения изображения, диафрагму и датчик электронов, подключенный к блоку обработки сигнала, выход которого соединен с генератором развертки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности микроскопа, в диафрагме выполнены. сквозные отверстия, равномерно расположенные по линии направления сканирования, в количестве, пропорциональном уровню сигнала датчика и обратно пропорциональном квадрату диаметра отверстий..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хоке П. Электронная оптика и

И ll электронная микроскопия. М., Мир

1974, с. 21.

2. Авторское свидетельство СССР

11 524258, кл. H Ol J 37/26, 1975 (прототип).

Фиг./

gus. Р

Составитель В.. Гаврюшин

Редактор Л. Лежнина Техред А.Ач Корректор M. Шароши

Заказ 5139 71 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4