Коллектор светового излучения

 

О П И С А Н И Е ÄÄes »v

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцкалистическик

Реслублик (6 f ) Допол н ител ьное к а вт. с вид-ву (22) Заявлено 21.05.81 (21) 3298540/18-21 (51) М. Кд.

3 с присоединением заявки ЭЙ (23) Приоритет

Н01 Х 37/28 Ьаударотаеииы1 комитет

СССР ло. делаи изобретеииф и открмтий

Опубликовано 15.12. 82. Бюллетень № 46 (5З) УДК 621.397. . 331. 1(088. 8) Дата опубликования описания 15.12.82 (72) Авторы изобретения

Г. В. Сапарин и С, К. Обыден

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьс кой: Революции,.

l и ордена Трудового Красного Знамени государйтвмщый университет им. М. В, Лом >носова (7l) Заявитель, (54) КОЛЛЕКТОР СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии и может быть использовано в устройствах анализа светового катодопюминесцентного излучения исследуемых объектов.

Известны коллекторы светового излучения, в которых производится разделение светового потока от точечного источника с помощью разветвляющихся световодов и зеркала 1) .

Недостатком таких коллекторов являет ся неоднозначность соотношения световых потоков на выходах коллектора и нера циоиальное использование фотоприемников из-за малого отношения сигнал/шум.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является коллектор светового излучения для растрового электронного микроскопа, содержащий со- ео бираюшее зеркало, в фокусе которого размещен исследуемый объект, световод с ответвлениями, приемный торец которого расположен в плоскости, перпендикуляр-

2 ной направлению полного светового потока, и фотоприемники P2) .

Этот коллектор содержит псчтуэллипсоидальное зеркало, которое собирает лучи и направляет их на приемный торец световода. Излучение на выходе такого кол- лектора имеет сложное пространственное распределение, поэтому трудно произвес ти оценку разделения светового потока на каждый из фотоприемников. Вследствие этого не обеспечивается правильная цвето передача изображения и необходимая точность анализа.

11елью изобретения является повышение точности анализа исследуемых объектов.

Указанная цель достигается тем, что в коллекторе светового излучения, содер жашем собирающее. зеркало, световод с бтветвпениями, приемный торец которого расположен в плоскости, перпендикулярной направлению полного светового потока, и фотоприемники, зеркало выполнено в форме парабопоида, ось которого совпадает с электронно-оптической осью, а торец

17 4 ции, определяемой соотношениями площадей секторов торца световода. Форма торца со стороны фотоприемника не играет принципиальной роли, так как предполагается, что весь световой поток каждого

I световода попадает на свой фотоприемник (фотоумножитель) .

Соотношение плошадей секторов приемного торца выбирается следукнцим обре)0 зом. Нытример, для трех фотоумножителей (ФЭУ) Ф<, Ф Ф, снабженных светофильт рами основных цветов с максимумами чувствительности на длинах волн P.,, .,, выбираются рабочие напряжения, со-

t5 ответствукиаие допустимому темновому току Е1, Е, Е». Определяйтся катодные чувствительности ФЭУ для длин вопи », Q Дк -3g, 3 и, соответственно, анодные чувствительности - С, «) .д, щ для выбранных напряжений. Тогда соотношения площадей секторов должны рав нуться соотношениям суммарных чувствительнск.тей ФЭУ !

3 0821 световода размещен в сечении параболойда, удаленном от его вершины на расстояние, не менее фокусного, и разделен на секторы по количеству ответвпсний световода, причем площади секторов обратно пропорциональны чувствительностям фотоприемников.

На фнг. 1 схематически представлено предлагаемое устройство, разрез, на фиг. 2то же, поперечный разрез.

Электронный луч 1 и отверстие 2 для

его прохода имеют ось, совпадающую с осью парабопоида, образующего собирающее зеркало 3. Исследуемый объект 4 размещен в фокусе зеркала 3. Позициямя

5 и 6 обозначены, соответственно, ход световых лучей и фокус зеркала. В сечении парабопоида за объектом установлен световод .с ответвлением 7. Со стороны приемного торца световода ответвления связаны обоймой 8, обрезуя круг, плоскость которого расположена в перпендикулярном к оси параболоида сечении и занимает всю его площадь. Торец световода разделен на сектора 9, площади ко. торых (g<, g,... g ) находятся в задайI И ной пропорции, а их сумма, Я;Дщ где В. — радиус круга.

Коллектор работает следующим образом.

Тонкий электронный луч 1 попадает на объект 4 и вызывает катодопюминесцентное излучение. Рюмер области выл вечивания в образце весьма мал (не более нескольких десятков микрон), поэтому источник можно считать точечным по отношению к размерам всей системы.

Объект 4 располагается таким образам,. чтобы точка падения электронного луча 1, совпадала с фокусом 6 параболоида. Световое излучение, выходящее из образца, отражеется от параболического зеркала, и, поскольку источник света находится в фокусе, отраженное излучение от пара«; болической поверхности зеркала представляет,собой параллельный пучок света.

Распределение светового потока в пучке симметрично относительно оси параболоида, которая совпадает в нашем случае с направлением оси электронного луча 1.

Ограженное световое излучение улавливается волоконными световодами 7. Световой поток, попадакяций в ответвление св товода с номером, пропарционелей его плошади S„m равен,)„. = о(„- В,где 3<<полный световой поток, идущий с образца Таким образом, производится разделение светового потока на Q-частей в пропор2s 5„:5 S =Pg„3+) ;дкр у . р„ )-1

Для получения цветных катодолюминесцентных иэображений можно использовать фотоумножители ФЭУ-106, обладакнцие

30 высокой ч.увствитепьностью в широкой области спектра, снабженные светофвтьтрами с максимумами полос пропускения не длинах волн g 450 нм, / -, =550нм, jL 610 нм. Такие характеристики светофильтров соответствуют колориметрическим координатам. При этом надо учесть зависимость относительной катодной чувстви- тельности от длины волны света: g<„O, 9, .) = 0,5, 3 = 0,4. В опучае использо40 вания одинаковых ФЭУ для трех каналов

3 „= Зд = Эд и для отношения площе 2. дей секторов имеем: с

= 0,4:0,8:1. Для ФЭУ-51 имеем соответственно «3yg = 0,95, ЭКд. = 0,65, 1к =

0,45 и „: 5>.. 5>= 0,5:0,7:1.

С помощью описанного коллектора в растровом электронном микроскопе типа

Стереоскан были получены цветные катодолюминесцентные снимки с различных

50 образцов в реальных цветах в обычном режиме и в режиме стробоскопии. В качестве объектов использовались как люми- нофоры, так и спабосветящиеся объекты биологического происхождения. Во всех случаях для коллектора эффективность сборе излучения составляла свьаае 90%, отношение сигнал/шум было не менее 20 при ускоряющем напряжении 20кВ и токе луча 10 А.

Формула изобретения

Коллектор светового излучения для растрового электронного микроскопа, со-, держаший собиракшее зеркало, световод с жъетвлениямк приемный торец которого расположен в плоскости, перпендикулярной направлению полного светового потока, s фотоприемники, о т л и ч а ю ш и и с я тем. что, с щйью повьппейия точности 10 анализа, зеркало выполнено в форме параболоида, ось которого совпадает с алекl вода размеаен в сечении парабалоида, . 1

17 6 удаленном Ьт его веуяпины на расстояние, не менее фокусного,- и разделен на сектора по количеству ответвлений световода, причем плошади секторов обратно ароаор- пйональны чувствительностям фдгопрвемников.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

<. нсвт е.,Ъоьсиюсъ F. "Raster eEek

РдгЬмоиН о " s",BEÚÎ, Ч.8, 8 2.33.

2. Патент Англии l4 1402700, кл. Н4 Р,-, опублик. 1975 (щютотип}.

ВН ИИПИ Заказ 9725/74 Тираж 76 l Подписное

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