Способ визуализации магнитной доменной структуры и полей рассеяния микрообъектов в растровом электронном микроскопе

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ получения изображений в растровой электронной микроскопии. Суть изобретения состоит в сегментации магнитного контраста микрообъектов путем исключения из полного РЭМ-изображения во вторичных электронах вклада, обусловленного топографическим контрастом. При реализации способа в заданной плоскости интереса вблизи исследуемого объекта располагают зеркально гладкую (безрельефную) тонколистовую индикаторную пластину из токопроводящего немагнитного материала, имеющую электрический контакт с корпусом растрового электронного микроскопа (РЭМ), и по ее РЭМ-изображению судят о пространственном распределении поля источника. Техническим результатом является расширение возможностей растровой электронной микроскопии - визуализации статических пространственных микрораспределений магнитного поля, создаваемого вблизи поверхности магнитных материалов с доменной структурой, миниатюрных постоянных магнитов и магнитных элементов микроэлектромеханических систем (МЭМС). 2 ил.

 

Изобретение относится к методам исследования материалов, а именно к способам получения изображений магнитных полей микрообъектов в растровом электронном микроскопе.

Процесс формирования изображения в РЭМ, т.е. отображение области образца на экране монитора, происходит в результате взаимодействия электронного пучка, сфокусированного электронно-оптической системой РЭМ, с поверхностью образца. При этом происходит ряд явлений и возникают отраженные электроны больших энергий, низкоэнергетические вторичные электроны, оже-электроны, рентгеновское излучение и т.д. Все это несет информацию о природе объекта и может регистрироваться соответствующим детектором, преобразующим излучение в электрические сигналы, которые после усиления используются для управления яркостью на экране монитора [Дж. Гоулдстейн, X. Яковиц. Практическая растровая электронная микроскопия. Пер с англ. М.: Мир, 1978], [Физический энциклопедический словарь / под. ред. А.М. Прохоров. М.: Советская энциклопедия, 1983, с. 887-888].

Известен способ визуализации полей рассеяния магнитных микрообъектов, заключающийся в формировании изображения при нормальном падении электронного пучка на поверхность образца при энергии первичных электронов порядка нескольких кэВ. Недостатком известного способа является малый контраст получаемых изображений и значительный уровень шумовой неинформативной составляющей [A. Hubert, R. Schafer. Magnetic Domains. The Analysis of Magnetic Microstructures. Springer, 2009].

Также известен способ повышения контраста изображений путем наклона поверхности образца по отношению к оси электронного пучка. Недостатком способа является неопределенность в выборе оптимального угла наклона образца, значения которого подбираются эмпирически и которые различны для различных конкретных конструкций микроскопа [G.W. Kammlott. Observation of ferromagnetic domains with the scanning electron microscope // Journal of Applied Physics. 1971. V. 42. Р. 5156-5170].

Также известен способ наблюдения доменной структуры с помощью РЭМ, заключающийся в наклоне образца относительно оси X прямоугольной системы координат, в которой падающий электронный пучок параллелен оси Z, на некоторый относительно оси Y, которая перпендикулярна осям X и Z [Tsuno Katushige, Ueno Katsuyoshi. Observation of magnetic domains with scanning electron microscope // Japanese Patent JP 57172644]. Недостатком этого способа является его трудоемкость, обусловленная необходимостью эмпирического подбора оптимальных значений углов α и θ. Кроме того, наклон образца вызывает появление нежелательных перспективных искажений изображения объекта.

Также известен способ повышения качества РЭМ изображений путем размещения исследуемого образца в собственном магнитном поле конденсорной линзы РЭМ [L. Gignac, О. Wells. Method for SEM measurement of features using magnetically filtered low loss electron microscopy // US Patent 7767962]. Недостатком этого способа является возможное воздействие поля линзы на изучаемый объект. Кроме того, для реализации этого способа необходим специализированный тип РЭМ с так называемой погружной (immersion) конденсорной линзой, что ограничивает сферу его применения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ визуализации полей рассеяния магнитных объектов, заключающийся в формировании магнитного изображения во вторичных электронах при нормальной ориентации электронного пучка по отношению к поверхности образца при наличии диафрагмы, установленной асимметрично по отношению к оси детектора вторичных электронов, выбранный в качестве прототипа [G.A. Jones. On the qualityof type 1 magnetic contrast obtained in the scanning electron microscope // Physica Status Solidi (a). 1976. V. 36. Р. 647-657].

Недостатком прототипа является значительный уровень шумовой неинформативной составляющей изображения, возникающей за счет механизма топографического контраста, основанного на взаимодействии вторичных электронов с неровностями рельефа образца, не связанными с его магнитными свойствами. В зависимости от характера рельефа поверхности образца вклад топографического контраста может быть сопоставим с вкладом магнитного контраста или превышать его, что затрудняет или делает невозможным процесс магнитной визуализации.

Целью настоящего изобретения является разработка способа улучшения контраста изображения микрообъектов - доменной структуры магнитных материалов, рабочих полей элементов микроэлектромеханических систем (МЭМС), магнитных головок, ленточных и карточных магнитных носителей информации при их наблюдении в режиме вторичных электронов на растровом электронном микроскопе.

Технический результат повышения контрастности магнитных изображений достигается тем, что в способе визуализации двумерных распределений магнитного поля, включающем формирование изображения во вторичных электронах в РЭМ в заданной плоскости наблюдения, располагают зеркально гладкую тонколистовую индикаторную пластину из токопроводящего немагнитного материала и по ее РЭМ изображению судят о распределении поля источника.

Достижимость поставленной цели и пояснение сути предлагаемого изобретения иллюстрируется микрофотографиями Фиг. 1 и Фиг. 2.

На Фиг. 1 представлено изображение квадрупольной магнитной системы, образованной четырьмя дисковыми (диаметр 500 мкм) постоянными магнитами с чередующейся полярностью, полученное согласно прототипу.

На Фиг. 2 представлено изображение квадрупольной магнитной системы, образованной четырьмя дисковыми (диаметр 500 мкм) постоянными магнитами с чередующейся полярностью, полученное, когда образец полностью закрыт экраном из алюминиевой фольги толщиной 5 мкм.

Таким образом экспериментально подтверждена работоспособность предлагаемого способа.

Способ визуализации пространственных распределений магнитного поля, заключающийся в формировании изображения поля источника во вторичных электронах в растровом микроскопе, отличающийся тем, что в заданной плоскости интереса вблизи исследуемого объекта располагают зеркально гладкую (безрельефную) тонколистовую индикаторную пластину из токопроводящего немагнитного материала, имеющую электрический контакт с корпусом РЭМ, и по ее РЭМ изображению судят о пространственном распределении поля источника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой сверхчувствительный интеллектуальный магнитометрический датчик (МИ датчик) с расширенным диапазоном рабочих температур области.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в магнитной навигации, в частности, для определения углов пространственной ориентации летательных аппаратов (ЛА).

Изобретение относится к судовым средствам магнитной защиты надводного или подводного объекта. Маневренный стенд для измерения и настройки магнитного поля надводного или подводного объекта включает измерительные датчики магнитного поля, устройства определения их координат для передачи сигналов с датчиков на стенд или надводный или подводный объект.

Изобретение относится к феррозондовым навигационным магнитометрам. Цифровой феррозондовый магнитометр содержит задающий генератор, выход которого соединен с входом логического блока управления, первый выход которого соединен с входом формирователя синусоиды, выход которого соединен с первыми входами трех феррозондов, выходы которых соединены с входами трех избирательных усилителей, первые выходы которых соединены с первыми входами трех устройств выборки-хранения, первые выходы которых соединены со вторыми входами трех феррозондов, а вторые входы соединены со вторым выходом логического блока управления, третий выход которого соединен со вторыми входами аналого-цифровых преобразователей, дополнительно в него введены три суммирующих усилителя и три устройства выборки-хранения квадратурного напряжения, первые входы которых соединены с четвертым выходом логического блока управления, вторые входы соединены со вторыми выходами избирательных усилителей, а выходы соединены со вторыми входами суммирующих усилителей, выходы которых соединены с первыми входами аналого-цифровых преобразователей, а первые входы соединены с вторыми выходами устройств выборки хранения.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой феррозондовый магнитометр и способ измерения компонент индукции магнитного поля при помощи векторной компенсации и может использоваться в точных измерениях компонент индукции магнитного поля.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при исследовании физической природы так называемого магнитного трения и его связи с магнитной восприимчивостью ферромагнетика, помещенного в изменяющееся внешнее магнитное поле.

Изобретение относится к физике ферромагнетиков и может быть использовано при исследовании магнитной восприимчивости ферромагнетиков в широком диапазоне намагниченности, включая область глубокого насыщения, в частности, при исследовании эффекта динамического аномального намагничивания под действием магнитной вязкости ферромагнетиков.

Изобретение относится к системам магнитно-импедансной томографии. Система содержит систему возбуждения, имеющую несколько катушек возбуждения для генерирования магнитного поля возбуждения с целью наведения вихревых токов в исследуемом объеме, измерительную систему, имеющую несколько измерительных катушек для измерения полей, сгенерированных наведенными вихревыми токами, при этом измерительные катушки расположены в объемной (3D) геометрической компоновке, и устройство реконструкции, предназначенное для приема измерительных данных из измерительной системы и реконструкции изображения объекта в исследуемом объеме по измеренным данным.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство для определения параметров магнитного поля и может применяться для определения коэффициента ослабления модуля индукции магнитного поля в экранируемых рабочих объемах, а также в объемах с активной компенсацией геомагнитного поля.

Изобретение относится к сенсорному устройству с сенсором и устройством для сигнальной обработки. Технический результат - надежное распознавание манипулирования с магнитом.

Изобретение предназначено для исследования структуры аксиально-симметричных магнитных полей. Устройство конструктивно представляет собой серию коаксиальных измерительных катушек, расположенных на малом расстоянии друг от друга. Указанные измерительные катушки соединены последовательно. Для проведения измерений бифилярный отвод от каждого из указанных последовательных соединений между катушками соединяют с измерительным прибором. Разность сигналов со смежных измерительных катушек позволяет определить величину напряженности магнитного поля, соответствующую данному расстоянию от центра измерительной системы. Технический результат заключается в обеспечении возможности получения данных о пространственной структуре исследуемого магнитного поля. 2 ил.

Изобретение относится к средствам для ориентации инвалидов по зрению. Способ информирования инвалидов о прибывающих на остановку транспортных средствах общего пользования состоит в размещении на транспортных средствах общего пользования радиомодулей, пультов водителей и звукоизлучателей и размещении на инвалидах носимых абонентских устройств, при этом абонентское устройство инвалида автоматически передает в радиоэфир сигнал запроса, после чего радиомодуль каждого транспортного средства, находящегося в данный момент в зоне действия абонентского устройства, по получении сигнала запроса передает в радиоэфир ответ на полученный сигнал запроса, абонентское устройство поочередно получает и запоминает полученные ответы от всех радиомодулей, находящихся в данный момент в зоне действия этого абонентского устройства, и автоматически направляет сигнал запроса на передачу информации радиомодулю транспортного средства, который по получении этого сигнала запроса на передачу информации передает в радиоэфир сообщение о транспортном средстве, на котором он установлен, а абонентское устройство воспроизводит полученную от этого радиомодуля информацию в виде звуковых повторяющихся сообщений, затем радиомодуль выбранного инвалидом транспортного средства передает на пульт водителя сигнал для водителя и подает команду на установленный на транспортном средстве звукоизлучатель, который воспроизводит звуковой сигнал ориентирования, по которому инвалид определяет необходимое направление движения к открытой двери транспортного средства. Сигнал запроса абонентского устройства содержит его персональные данные, радиомодуль каждого транспортного средства передает в радиоэфир ответ со случайной задержкой, а носимое абонентское устройство автоматически направляет сигнал запроса тому радиомодулю транспортного средства, ответ от которого был получен первым. При отсутствии необходимости инвалида в этом транспортном средстве его абонентское устройство по команде инвалида направляет сигнал запроса на передачу информации радиомодулю транспортного средства, ответ от которого был получен вторым. Поочередные по командам инвалида передачи сигналов запросов на все радиомодули, находящиеся в данный момент в зоне действия абонентского устройства, осуществляют до тех пор, пока инвалидом не будет сделан выбор необходимого ему транспортного средства, после чего абонентское устройство по команде инвалида подает в радиоэфир сигнал о посадке, после приема которого радиомодуль выбранного инвалидом транспортного средства передает на пульт водителя сигнал для водителя, при этом на пульте водителя по получении этого сигнала отображается информация о посадке инвалида, а после открытия дверей транспортного средства радиомодуль автоматически передает в радиоэфир принимаемое и воспроизводимое абонентским устройством инвалида разрешение на посадку в транспортное средство. Система для реализации способа содержит установленные на каждом транспортном средстве радиомодуль, пульт водителя и звукоизлучатель и носимые абонентские устройства, находящихся на руках у инвалидов, при этом каждый из радиомодулей включает блок формирования, хранения и передачи информации, блок приема, обработки и хранения информации, блок хранения и передачи звукового сигнала ориентирования, радиоантенну и приемопередатчик, а каждое носимое абонентское устройство включает в себя блок приема, обработки и хранения информации, блок преобразования полученной цифровой информации в аналоговые речевые сообщения и их хранения, блок формирования и передачи сигнала запроса на подачу звукового сигнала ориентирования, средства воспроизведения речевой информации, блок тактильного воздействия, радиоантенну и приемопередатчик. Радиомодуль дополнительно имеет блок хранения и передачи сигнала на пульт водителя, который снабжен блоком приема сигналов радиомодуля и блоком отображения информации. Использование изобретения позволяет повысить информированность инвалидов по зрению при их передвижении по городской территории. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к средствам информирования и ориентации инвалидов по зрению при их передвижении по городской территории. Способ состоит в размещении на стационарных объектах стационарных радиоинформаторов и размещении на инвалидах носимых абонентских устройств, автоматической передаче носимым абонентским устройством в радиоэфир сигнала запроса, по получении которого каждый стационарный радиоинформатор, находящийся в данный момент в зоне действия абонентского устройства, передает в радиоэфир ответ, содержащий его персональные данные, а абонентское устройство поочередно получает и запоминает полученные ответы от всех стационарных радиоинформаторов, находящихся в данный момент в зоне действия этого абонентского устройства, и автоматически направляет сигнал запроса на передачу информации стационарному радиоинформатору, который по получении этого сигнала запроса передает в радиоэфир сообщение о стационарном объекте, на котором он установлен, а абонентское устройство воспроизводит полученную от этого стационарного радиоинформатора информацию в виде звуковых повторяющихся сообщений. При этом стационарный радиоинформатор стационарного объекта подает звуковой сигнал ориентирования, по которому инвалид определяет необходимое направление движения к выбранному им стационарному объекту. Сигнал запроса абонентского устройства содержит его персональные данные. Каждый стационарный радиоинформатор передает в радиоэфир ответ со случайной задержкой, а абонентское устройство автоматически направляет сигнал запроса тому стационарному радиоинформатору, ответ от которого был получен первым, при этом при отсутствии необходимости инвалида в этом стационарном объекте его абонентское устройство по команде инвалида направляет сигнал запроса на передачу информации стационарному радиоинформатору, ответ от которого был получен вторым. Поочередные по командам инвалида передачи сигналов запросов на все стационарные радиоинформаторы, находящиеся в данный момент в зоне действия абонентского устройства, осуществляют до тех пор, пока инвалидом не будет сделан выбор необходимого ему стационарного объекта, после чего абонентское устройство по команде инвалида передает в радиоэфир сигнал выбора стационарного радиоинформатора. В системе информирования и ориентирования инвалидов для реализации способа стационарные радиоинформаторы установлены на стационарных объектах и имеются носимые абонентские устройства. Каждый из стационарных радиоинформаторов включает блок хранения сжатых звуковых файлов, блок формирования, обработки и хранения информации, блок приема от абонентских устройств сигналов запроса, сигналов разрешения на передачу информации и сигналов вызова, блок формирования звукового сигнала ориентирования, радиоантенну и приемопередатчик, а каждое носимое абонентское устройство включает средства тактильного воздействия, блок обработки и хранения информации, блок формирования передаваемых стационарным радиоинформатором сигналов запроса, сигналов разрешения на передачу информации, сигналов вызова и сигнала выбора стационарного радиоинформатора, блок преобразования полученной от стационарных радиоинформатора цифровой информации в аналоговое речевое сообщение, средства воспроизведения речевой информации, радиоантенну и приемопередатчик. Использование изобретения позволяет расширить арсенал средств информирования и ориентации инвалидов по зрению. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой двухпроводной дифференциальный магнитоимпедансный датчик. Датчик содержит два магнитоимпедансных детектора, изготовленных по бескаркасной намоточной технологии, т.е. детектирующие катушки детекторов намотаны непосредственно на сами магнитоимпедансные проводники со слоем защитной маски каждый. Детектирующие катушки детекторов включены встречно, при этом магнитоимпедансный проводник одного из детекторов не возбуждается, а замкнут сам на себя. Техническим результатом является повышение амплитуды выходного сигнала сенсора, уменьшение температурной зависимости выходного сигнала, увеличение точности измерений и расширение пределов измерительной шкалы. 5 ил.
Наверх