Предметный столик растрового электронного микроскопа

 

Изобретение относится к электровакуумным приборам и может быть использовано для управления положением объектов в растровом электронном микроскопе. Цель изобретения - повышение эффективности - достигается путем исключения вневакуумной части приводов механизмов перемещения объектодержателя и повышения стабильности его перемещения. Предметный столик растрового электронного микроскопа содержит дисковый объектодержатель 1, ось которого через шарикоподшипники 2 установлена на каретке 3, которая через шариковые направляющие 4 сопряжена с кареткой 5. В устройстве осуществляется жесткая синхронизация импульсов управления с работой основного генератора, что существенно повышает стабильность шаговых перемещений предметного столика. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 Н 01 Г 37/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4311983/24-21 (22) 30.09.87 (46) 15.11 .89.Бюл. М 42 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса и Сумское производственное объединение

"Электрон" (72) N.Ý,Àêÿëèñ и А.И.Феклистов (53) 621.385 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1018175, кл. Н 01,Т 37/20, 1983.

Проспект фирмы Can Cean, Cambridge Scanning Со Ltd, Saxon Nay, Bar

Hill. Graet Britain, 1984, р.4. (54) ПРЕДМЕТНЬ!Й СТОЛИК -РАСТРОВОГО

ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА (57) Изобретение относится к электровакуумным приборам и может быть использовано для управления положе2 нием объектов в растровом электронном микроскопе. Цель иэобретения— повьппение эффективности — достигается путем исключения вневакуумной части приводов механизмов перемещения объектодержателя и повышения стабильности его перемещения. Предметный столик растрового электронного микроскопа содержит дисковый объектодержатель 1, ось которого через шарикоподшипники 2 установлена на каретке 3, которая через париковые направляющие 4 соп, яжена с кареткой 5. В устройстве осуществляется жесткая синхронизация импульсов управления с работой основного генератора, что существенно повьппает стабильность щаговых перемещений предметного столика, 1 з.п. ф-лы,4 ил.

15723!

1 3

Изобретение относится к электрон1 нолучевых приборов и может быть использовано для управления положением

Г объектов в растровом электронном микроскопе.

Цель изобретения - повышение эффективности за счет исключения вневакуумной части приводов механизмов перемещения объектодержателя. 1О

Поставленная цель достигается также за счет повышения стабильности шаговых перемещений объектодержателя.

На фиг. I изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг,1; на фиг. 3 — схема разделения электродов пьезокерамических стержней на сегменте, их коммута1 ция, а также представлена схема блоков питания и управления, их соедине-20 ние между собой и подключенные к электродам пьезокерамических стержней; на фиг.4 — характерные осциллограммы напряжений источника импульсов.

Устройство содержит дисковый объектодержатель 1, ось которого через шарикоподшипники 2 установлена в каретке 3 (для перемещения по координате Х), которая через шариковые направляющие 4 сопряжена с кареткой

5 (для перемещения по координате

Y), в нижней части которой под углом 90 к первой паре направляющих установлена вторая пара шариковых направляющих 6, посредством которой она сопряжена с корпусом 7 столика, причем в верхней части каретки 3 установлен стержневой пьезокерамичес) кий элемент 8, который фрикционно 40 сопряжен с нижней частью объектодержателя. Нижняя сторона каретки 3 фрикционно сопряжена со вторым стержневым пьезокерамическим элементом 9, и размещена по направлению Х на верх- 45 ней части каретки 5, нижняя часть которой фрикционно сопряжена со стержневым пьезокерамическим элементом 10, установленным по направлению

Y в корпусе ?. Механизм вращения предметного столика состоит из каретки, пьезокерамического элемента и объектодержателя, механизм перемещения по координате Х состоит из каретки 5 пьезокерамического элемента и

55 каретки 3, а механизм перемещения по координате У вЂ” соответственно из корпуса 7, пьезокерамического элемента и каретки 5. На всех торцовых частях стержневых пьезокерамических элементах прикреплены постоянные магниты 11.

Один из электродов всех стержневых пьезокерамических элементов может быть разделен на равные четыре сегменты !2,13, 14 и 15, которые по диагонали электрически соединены между собой, и одна пара диагонально соединенных сегментов через переключатель

16 (направления перемещения) соединена с выходом электронного устройства

17 питания и управления приводом предметного столика, состоящего из последовательно соединенных между собой основного генератора переменного тока 18, двоичного счетчика 19,преобразователя кода 20, преобразователя код — амплитуда 21 и выходного каскада с трансформаторным выходом 22, а также из дополнительного генератора прямоугольных импульсов 23 (с управляемой частотой следования и регулируемой скважностью), выход которого соединен с входом установки нуля двоичного счетчика 19о

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении объектодержатель 1 и каретки 3 и 5 находятся в заторможенном состоянии под действием сил трения между фрикционно сопряженными поверхностями соответственных пар: пьезокерамического элемента 8 и объектодержателя, пьезокерамического элемента 9 и каретки 3, а также пьезокерамического элемента

10 и каретки 5, а двоичный счетчик

19 также находится в заторможенном состоянии, .При поступлении от дополнительного генератора переднего фронта прямоугольного импульса (фиг.4,.осц. 24) начинается счет импульсов (осцил.25), поступающих на счетный вход от основного генератора 18, На выходах трех разрядов двоичного счетчика 19 появляются импульсы (фиг.4, осц.26, 27,28), которые поступают на преобразователь кода 20, для формирования ступенчатого синусоидного сигнала (фиг..4, осц. 29,30,31) созместно с преобразователем код — амплитуда

2! на выходе которого получается сигнал ступенчатой формы (осц.32), огибающая которого близка к синусоидальной форме. Форма генерируемого сигнала приближается к синусоидальной (фиг.4, осц.33} при увеличении

5 157231 количества разрядов двоичного счетчика. Частоту основного генератора

F „ определяют по формуле (1) 5 где И вЂ” количество разрядов двоичного счетчика;

F — рабочая частота пьезокерами1 ческого элемента. 10

Сигнал ступенчатой формы (близкой к синусоидальной) поступает на конечный усилитель 22 с трансформаторным выходом, с которого поступает на сегменты 13,14 или 12,15 в зависимости 15 от положения переключателя (направления перемещения) 16, под действием которого в стержневых пьезокерамических элементах возбуждаются продольные и изгибные колебания, результирующие колебания которых на рабочих концах пьезокерамических элементов имеет эллипсообразную форму, Под действием этих колебаний, например между рабочим концом стерж- 25 невого пьезокерамического элемента

8 и фрикционно с.ним сопряженного цилиндрического объектодержателя 1, последний осуществляет вращательное движечие в ту или другую сторону, s 30 зависимости от направления траектории эллипсообразных результирующих колебаний .на рабочем конце пьезоэлемента, который в свою очередь зависит от положения переключателя 16 (направления перемещения). Величина осуществляемых перемещений и частота их повторения регулируется путем установки длительности прямоугольного импульса на выходе блока 23, так как 40 величина отдельных шаговых перемещений H определяется по формуле . l

1 и Ц д2

8 = — — — ---ь (г)

2 Ы

8 б ряжение от устройства 17 питания поступает на соответствующие пьезокерамические элементы 9 и 10, а постоянный фрикционный контакт между пьезоэлементами и перемещаемыми объектами осуществляется при помощи постоянных магнитов 11, упруго закрепленных на торцах стержневых пьезоэлементов в непосредственной близости от поверхностей перемещаемых объектов (соответственно объектодержателя и кареток).

Создание вибродвижущей силы непосредственно в направляющих предметного столика, находящегося в вакууме, управляемой дистанционно при помощи электронного блока питания и управления, позволяет исключить виевакуумную механическую часть предметного столика, что существенно упрощает герметизацию предметного столика. Формирование питающего и управляющего напряжения при помощи элементов вычислительной техники позволяет осуществить жесткую синхронизацию импульсов управления с работой основного генератора, что существенно повышает стабильность щаговых микроперемещений предметного столика.

Формула изобретения

Предметный столик растрового электронного микроскопа, содержащий корпус, механизм вращения и механизмы перемещения по координатам Х и У, снабженные каретками, дисковый объектодержатель, ось которого установлена на подшипниках в каретке механизма перемещения по координате Х,которая установлена с возможностью линейного перемещения по первой паре шариковых направляющих относительно кагде Ч вЂ” координата перемещений; — длительность импульса .возбуждения; — время.

Величина шага, определенная выражением (2), справедлива, когда продолжительность импульса возбуждения позволяет достичь установившегося режима колебаний стержневого пьезокерамического элемента.

Аналогично происходит направление перемещения кареток по координатам Х и Y. Только в этом случае нап45

55 ретки механизма перемещения по координате У, снабженной второй парой шариковых направляющих, ортогональной первой паре и установленной с возможностью линейного перемещения относительно корпуса, причем механизмы перемещения соединены с приводами, о тл и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения зффективйости, каждый из приводов выполнен в вице стержневого пьезокерамического элемента с двумя электродами, причем

r.=ðâûé из элементов установлен на каретке механизма перемещения по координате Х, фрикционно соединен с

l 523318

1 дисковым объектодержателем и ориенти;рован в направлении секущей дисково; го объектодержателя, второй установ лен на каретке механизма перемещения

iso координате У, фрикционно соединен с кареткой механизма перемещения по координате Х и ориентирован вдоль ее направляющих, а третий установлен на корпусе, фрикционно соединен с ка- 1О реткой механизма перемещения по координате Y и ориентирован вдоль ее направляющих, при этом электроды стержневых пьезокерамических элементов снабжены клеммами для подключения к генератору. прямоугольных электрических импульсов.

2, Столик по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что один электрод каждого из стержневых пьезокерамических элементов подключен к общей шине, а другой электрод разделен на четыре равные электроизолированные части, которые по диагонали электрически попарно соединены между собой, причем одна из пар электродов снабжена клеммами для подключения к фазовому выходу генератора прямоугольных импульсов.

1522318

2$

76

87

Ю

РУ

И

Л

Составитель Д.Рау

Редактор М.Недолуженко Техред Л.Олийнык . Корректор Т,Малец

Заказ 6973/52 Тираж 696 Подписное

ВЩИПИ Государственного комитета по изобре-.ениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101