Способ настройки детектора потенциального контраста для растрового электронного микроскопа

 

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии, в частности к методам оптимизации параметров детекторов потенциального контраста. Цель изобретения - повышение чувствительности детектора к изменению потенциального контраста, достигается путем корркции его передаточной характеристики. Сущность способа заключается в том, что выбираются оптимальные напряжения на электродах детектора. Для этого одновременно варьируют напряжение на анализирующем и отклоняющем электродах при поданном на образец высокочастотном сигнале малой амплитуды. Об оптимальности напряжений судят по достижении максимума отношения квадрата амплитуды переменной составляющей выходного сигнала детектора к амплитуде его постоянной составляющей. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (g))5 Н 01 3 37/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

j(21) 4450746/24-21 (22) 28.06,88

1 (46) 23.07.90. Бюл. Р 27 (71) Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов AH СССР (72) В.В.Казьмирук и И.С.Степанов (53) 621.385.833 (088.8) (56) Авторское снидетельство СССР

Л"- 1058006, кл. Н 01 J 37/26, 1982.

Дюков В.Г. Растровая электронная микроскопия поверхностного потенциального рельефа и ее применение—

Поверхность. Физика, Химия, Иеханика, 1982, Р 11, с.1-15. (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ДЕТЕКТОРА ПОТЕНЦИАЛЬНОГО КОНТРАСТА PJIH РАСТРОВОГО

ЭЛЕКТРО! ШОГО ИИКРОСКОПА (57) Изобретение относится к растроИзобретение относится к растровой электронной микроскопии, в частности к способам оптимизации параметров детекторов потенциального контраста °

Цель изобретения — повьппение чувствительности детектора к изменению потенциального контраста за счет коррекции его передаточной характеристики.

На фиг, 1 показана блок-схема устройства для реализации способа; на фиг.2 — эпюры наиболее характерных сигналов.

Детектор потенциального контраста содержит вытягивающий 1, анализирующий 2, отклоняющий 3 и антидинатронный 4 электроды, установленные по

„„SU,„, jl580455 А1

2 вой электронной микроскопии, в частности к методам оптимизации параметров детекторов потенциального контраста. Цель изобретения — повьппение чунстнительности детектора к изменению потенциального контраста, достигается путем коррекции его передаточной характеристики. Сущность способа заключается в том, что выбираются оптимальные напряжения на электродах детектора. Для этого одновременно варьируют напряжения на анализирую-. щем и отклоняющем электродах при псданном на образец высокочастотном сигнале малой амплитуды. Об оптимальности напряжений судят по достижении максимума отношения квадрата амплиту-.

Ф ды переменной составляющей выходного сигнала детектора к амплитуде его постоянной составляющей. 2 ил. („Л электронна-оптической оси 5 растрава- у

ro электронного микроскопа, снабженного отклоняющей системой 6, подключенной к одному из выходов генератора 7 развертак. исследуемый образец 8 электрически соединен с генератором

8 высокочастотного сигнала. Анализирующий 2 и отклоняющий 3 электроды соединены соответственно с усилителями 10 и 11 и гервым осциллографом а

12 (например, типа С1-92). Выходы генератора 7 разверток соединены с усилителями 10 и 11 и видеоконтрольным устройствам (ВКУ) 13. Детектор снабжен преобразователем 14 (типа

Знерхарта-Тронли), выход которого соединен с селектинным усилителем

1580455

15 и усипителем 16 постоянного тока, собранного на базе микросхемы

КР574УД2А, работающего в полосе частот 0-500 Гц. Селективный усили5 тель 15 соединен по выходу с аналоговым перемножителем 17, например, на основе микросхемы К521ПС1, соединенным с аналоговым. делителем 18, собранным по схеме делителя с переменной крутизной на основе двух микросхем двухканальных операционных !

1 усилителей КР574УД2А. Аналоговый целитель 18 соединен с входами ВКУ 13 и вторым осциллографом 19. На фиг.2 представлены строчный пилообразный сигнал 20 и кадровый сигнал 21 на выходе генератора 7 разверток, сигналы 22 и 23 соответственно после

1 силителей 10 и 11 в цепях анализирующего и отклоняющего электродов, сигнал 24 на выходе преобразователя

14, модулированный высокочастотным

Сигналом 10 кГц, сигнал 25 на выходе аналогового делителя 18, пропорцио- 25 нальный критериальному параметру и регистрируемый вторым осциллографом

19.

Ф

Сущность способа заключается в следующем.

Настройка детектора производится до измерений на реальных объектах и заключается в выборе оптимальных напряжений на всех электродах детектора. В качестве оптимальных принимаются также напряжения на электро35 дах детектора, при которых становится абсолютно максимальчым параметр О, который определяется по выходному

4 сигналу детектора, как

У

8V () .й

А где dU, — амплитуда переменной составляющей выходного сигнала детектора при малом по амплитуде изменении потенциала образца;

A — амплитуда постоянной составляющей выходного сигнала детектора. указанный параметр g пропорционален отношению сигнал/шум в выбранной рабочей точке и, следовательно, обратно пропорционален минимально реГистрируемому детектором изменению

5с

Потенциала на образце, Он зависит от формы передаточной характеристики и количества обратно рассеянных, третичных и фоновых электронов, дающих вклад в шумовую компоненту выходного сигнала детектора.

Соответствие между максимумом указанного критерия и соответствующими напряжениями на электродах определяется следующим образом. Вследствие того, что напряжения на электродах детектора при реализации способа изменяются синхронно с разворотом электронного луча в растр на экране

ВКУ, существует однозначное соответствие между этими напряжениями и положением электронного луча на экране.

Причем каждому напряжению на анализирующем электроде детектора, измеряемому с помощью первого осциллограАа 1?, соответствует горизонтальная координата луча на экране, а напряжению на отклоняющем электроде — вертикальная координата.

Результирующий преобразованный сигнал, пропорциональный параметру подается с выхода аналогового делителя 18 на ВКУ в канал яркостной модуляции электронного луча. Иаксимуму предложенного критерия будет соответствовать центр пятна максимальной яркости на экране ВКУ, положение которого определяется визуально.

По горизонтальной координате центра пятна максимальной яркости свечения экрана определяется оптимальное напряжение на анализирующем электроде, а по вертикальной координате— на отклоняющем электроде.

Детектор потенциального контраста устанавливался под полюсным наконеч-. ником объективной линзы микроскопа

ИРЭИ-100.

Электронный пучок с помощью отклоняющей системы б, управляемой генератором разверток, сканировал исследуемый образец 8. В качестве образца использовалась полированная торцовая поверхность латунного цилиндра диаметром 10 мм, на который подавалось синусоидальное напряжение частотой 10 кГц и амплитудой 100 мВ с генератора 9 (Гб-31). Кроме того, усиленный сигнал строчной развертки до уровней — 20  — + 10 В усилителем 10, сигнал кацровой развертки до уровней -20  — 0 В усилителем

11 подавались соответственно на анализирующий электрод 2 и на отклоняющей электрод 3 детектора.

В результате проведенной настройки для используемого детектора ве1580 >55 личина сигнала, пропорционального критерию оптимальности, измеренная на выходе аналогового делителя, составила

dUк 3

0 = — — --- = 54 . 10 В

МаКС при + 600 В на вытягивающем, -2,3 В на анализирующем, -4. В на отклоняющем и -15 В на антидинатронном электродах.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ настройки детектора потенциального контраста для растрового электронного микроскопа, содержащего вытягивавщий, анализирующий, антидинатронный и отклоняющие электроды, вклв глюший пода гу на образец периодического высокочастотного сигнала, варьиронание напряжения на анализи5 рувшем электроде и выбор оптимальных значений напряжений, о т л и ч а в шийся тем, что, с целью повышения чувствительности детектора к изменению потенциального контраста за счет коррекции его передаточной характеристики, одновременно с варьированием напряжения на анализирующем электроде осуществляют варьирование напряжения на отклоняющих электродах, а,об оптимальности напряжений судят по достижении максимума отношения квадрата амплитуды переменной составляющей выходного сигнала детектора к амплитуде его постоянной составляю20 . щей. !

1500455

Редактор Л.Зайцева

Заказ 2017 Тираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

ЦуЯ 90

Составитель В.Гаврюшин

Техред И.Ходанич Корректор H.Пожо