Устройство автоматической фокусировки изображения в растровом электронном микроскопе

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii942189 (6 l ) Допол н и тел ьное к а вт. с вид- ву (22) Заявлено 17.1 L.80.(2I ) 3004432/4.8-2l

4 с присоединением заявки ¹ (23) Нриоритет

Опубликовано 07.07.82,Бюллетень №25

Дата опубликования описания 09,07.82. (51)М. Кл.

Н ОМ 37/23.

1Ъеударетиннмй квинтет

CCCP ае делам кзебретеикй н вткритий (53) УДК621,385.

° 833(088.8) (72) Авторы изобретения

В;Г. Веприк, М.П, Давиденко, B.Н. Капличный.

Г.Д. Кисель, B.K. Остапов и П.A. Павленко (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ФОКУСИРОВКИ

ИЗОБРАЖЕНИЯ В РАСТРОВОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОНЕ

Изобретение относится к устройствам автоматики растровых электронных ми кроскопов (РЭМ) .

Известны -различные схемы и устройства автоматической фокусировки изображения в РЭМ, испольэ щие те или иные

S критерии фокусировки L3 .

Их недостатком является узкий диапазон работы развергок, в котором функционируют эти устройства.

<о Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устрой ство автоматической фокусировки, содержащее систему формирования электронного зонда с дополнительной фокусирующей линзой и схему обратной связи, включающую последовательно coegsaea ные детектор электронов, усилитель, блок измерении и регулятор тока дополнительной линзы. Блок измерения включает цо- 20 лосовой фильтр высоких частот (ВЧ) и измеритель мощности. Критерием наилучшей фокусировки служит максимальная величина указанной мощносттт.

Спектр видеосигнала в РЭМ определяется длительностью кадра и числом строк в кадре. Число строк выбирается из количества элементов разложения. Современный микроскоп имеет широкий выбор времени длительности кадра и числа строк в кадре, что определяет изменение верхней граничной частоты спектра видеосигнала в широких пределах. Выделение полезного сигнала, управляющего работой системы автофокусировки, производится с помощью избирательного полосового усилителя, а выбор резонансной частоты усилителя осуществляют,возможно ближе к верхней:граничной частоте спектра видеосигнала 5 23.

Для работы системы автофокусиГовки, построенной на этом птинципе, в широком диапазоне длительностей кадра при возможных наборах числа строк в кадре резонансный усилитель необходимо выполнять, пврестраиваемым в широком диапазоне частот (ог десятков герц до десятков килогерц), что конструктивно выпол2 189 ф

1О

15 тора 11, достигает максимального зна20

3 94 нить трудно, поэтому ограничиваются узким диапазоном работы развертки, для которого настроен усилитель.

Бель изобретения — расширение диапазона рабочих режимов по длительнос- . ти развертки при исследовании объектов со значительным изменением рельефа поверхности.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве фокусировки изображения в

РЭМ содержащем систему формирования электронного зонда с дополнительной фокусирующей линзой и последовательно соединенные детектор электронов, усилитель, блок измерения и регулятор тока дополнительной линзы, блок измерения выполнен в виде последовательно соединенных множительного блока и интегратора, а между усилителем и множительным .блоком паралельно подключена линия задержки.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Электронная пушка 1, конденсорная система 2, формирующая линза 3, дополнительная фокусирующая линза 4, растровая отклоняющая система 5 и исследуемый объект 8 расположены последовательно по ходу электронного зонда.

Детектор 7 электронов электрически соединен с усилителем 8, выход которого электрически соединен с. линией 9 задержки и множительным блоком 10, Линия" 9 задержки соединена со вторым входом множительного блока 10 который электрически соединен с входом интегратора 11, выход которого соединен с экстремальным регулятором 12 тока, а выход последнего соединен с дополнительной фокусирующей линзой 4, Индикатор 13 изображения соединен с усилителем 8.

Устройство работает следующим образом.

Электронная пушка 1, конденсорная: система 2, формирующая линза 3, растровая отклоняющая система 5 с по-, мощью электронного зонда обеспечивают поэлементное разложение во времени изображения поверхности объекта 6 в виде потока вторичных электронов, в которых заключена информация о рельефе поверхности исследуемого объекта. Поток вторичных электронов преобразуется детектором 7 в аналоговый электрический сигнал.

Электрический сигнал с выхода детектора 7 поступает на вход предварительного усилителя 8, где он усиливается до уровня, необходимого для нор мальной работы индикатора 13, с выхода предусилителя сигнал поступает также на один из входов множительного блока 10 и вход линии 9 задержки.

Линия 9 задержки, множительный блок 10 и интегратор 11 образуют аналоговое решающее устройство, которое вычисляет автокорреляционную функцию сигнала, поступающего с выхода предварительного усилителя 8.

Если электронное иэображение сфокусировано, значение автокорреляционной функции, т.е, сигнал на выходе интеграчения.

При расфокусировке изображения значение автокорреляционной функции уменьшается и выходное напряжение интегратора также уменьшается.

При движении первичного электонного зонда по строке различным точкам объекта соответствуют различные положения фокусировки, при этом на высоких выступах или глубоких впадинах поверхности объекта происходит дефокусировка изображения, .

При дефокусировке, т.е, при отклонении выходного напряжения от максимального значения, на выходе экстремального регулятора 12 тока реализуется сигнал ошибки, который, являясь рабочим током дополнительной фокусирующей линзы, устраняет дефокусировку электронного изображения.

Таким образом, предлагаемое выполнение системы автофокусировки изображения обеспечивает получение автокорреляционной функции видиосигнала, которая является его энергической характеристикой, описывающей скорость изменения сигнала без разложения на гармонические составляющие. Это обстоятельство при соответствующем выборе времени корреляции обеспе ывает работу ус тройс тва автоматической фокусировки во всем диапазоне развертки растрового изображения, получаемого в РЭМ .

Использование предлагаемого устройства позволяет расширить ассортимент исследуемых объектов с более развитым и сложным рельефом, что обеспечивает получение информации, наиболее близкой к реальной.

Формула изобре тения

Устройство автоматической фокусировки изображения в растровом электроныом микроскопе, содержащее систему

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии % 48-43953, кл.. 99 С 309, опублик. 1976.

10 2. Патент Японии Ию 49-22575, кл. 99 С 309, опублик. 1974 (прототип).

Сос тави тель .В. Гаврюшин

Техред, М.Надь .

Корректор Л, Вокшан

Редактор И. Тыкей

Подписное

Заказ 4856/48 Тираж 761

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская набережная, д. 4/5;

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 942189 6 формирования электронного зонда с до- виде последовательно соединенных мнополнительной фокусирующей линзой, по- жительного блока и интегратора, а межследовательно соединенные детектор элек- ду усилителем и множительным блоком тронов, усилитель, блок измерения и ре- включена линия задержки. гулятор тока дополнительной фокусирующей линзы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона рабочих режимов по длительности развертки при исследовании объектов со значительным изменением рельефа поверхности, блок измерения выполнен в