Сканирующая система микроскопа

 

НИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

On ИСА

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (11) 572230

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 24.07.74 (21) 2048236/25 (23) Приоритет — (32) 24.07.73

2 (51) М. Кл.

Н 01 J 37/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (31) 382230 (33) США (53) УДК

537.533.35 (088.8) (43) Опубликовано 05.09.77, Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания 27.07.77 (72) Авторы Иностранцы изобретения Винчент Джон Коутис, Леонард Мелвин Вельтер н Джеймс Джей Гольд (США) Иностранная фир ма

"Американ Оптикал Корпорейшн" (США)(71) Заявитель (54) СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА МИКРОСКОПА

Изобретение относится к электронной микроскопии и может быть использовано для исключения влияния внешних электрических полей.

Известно устройство для защиты электронного микроскопа от воздействия внешних электрических полей путем их дополнительной экранировки (1). Недостаток такого устройства — большой расход дорогостоящего материала. Наиболее близким техническим решением к изобретению является сканирующая система электронного микроскопа, содержащая средство генерирования пучка заряженных частиц (электронов), систему отклонения пучка в двух направлениях, детектор частиц, эмиттированных образцом, и воспроизводящее устройство для формирования иэо бражения образца (2). Недостатком устройства является неудовлетворительная защита электронного микроскопа от воздействия внешних электрических полей.

Цель изобретения — коррекция искажения растра при сканировании, обусловленного влиянием внешних электрических полей.

Поставленная цель достигается применением генераторов сигналов коррекции, каждый из которых соединен с помощью синхронизируншсго устрс»2 ства с одной нз отклоняющих систем и включает в себя следящую систему и устройство переключения, отбирающие сигналы коррекции.

На фиг. 1 показана сканирующая система рас5 трового электронного микроскопа с автоэлектронной эмиссией.

Сканирующая система микроскопа содержит средство генерирования пучка заряженных частицавтоэлектронную пушку 1, которая испускает пучок электронов, фокусируемых в пятно на образце 2 посредством линз3. К пушке (игольчатому катоду) приложен отрицательный потенциал большой величины от источника напряжения 4, к линзам подводится ускоряющее напряжение от источни15 ка 5. В системе микроскопа поддерживается высокий вакуум (парциальные давления остаточных газов не превышают 10 мм рт. ст.).

Сфокусированный пучок направляется на образец системой отклонения пучка 6 Данные, характеризующие образец, получают при регистрации заряженных частиц, эмиттируемых образцом (вторичных электронов, отраженных электронов, фотонов, рентгеновских лучей, положительных ионов и т.д.) под действием падающего пучка. Детектор 7 (на25 пример сцинтиллятор) регистрирует эмиттированЭ

572230 ные часттщы. Он образует световой сигнал, преобразуемый фотоэлектронным умножителем 8 в электрический сигнал, который используется затем для модулирования интенсивности воспроизводящего устройства, формирующего изображение образца,— электронно-лучевой трубки 9.

Воспроизводящее устройство и система отклонения пучка 6 включаются посредством генератора развертки в устройстве управления синхронизацией и разверткой 10, имеющем секции развертки по вертикали 11 и горизонтали 12. Благодаря этому обеспечивается синхронизация движения пучка по. образцу и воспроизведения иэображения образца на экране электронно. лучевой трубки 9. Система отклонения пучка 6 содержит отклоняющие катушки, которые отклоняют пучок в двух взаимно перпендикулярных направлениях по поверхности образца.

Описанная система применяется для коррекции искажений частоты 50 гц и устранения помех, создаваемых силовой системой микроскопа. Коррекция искажений постоянной частоты достигается с помощью генераторов сигналов коррекции 13 и 14, соединенных с устройством управления синхронизацией и разверткой 10, При необходимости коррекции искажений на другой частоте для генераторов сигналов коррекции требуется отдельный источник.

На фиг.2 показано действие коррекции; на фиг. 3 — принципиальная схема генераторов сигналов коррекции.

Линии 15 на экране электронно-лучевой трубки представляют собой обычные строки развертки по горизонтали. Влияние внешних полей (электрических или магнитных) на пучок во время работы заключается в том, что они заставляют его отклоняться в горизонтальном или вертикальном направлении (чаще одновременно в обоих) . Когда пучок отклоняется, его положение и положение полученного с помощью развертки иэображения не соответствуют друг другу. Показанная на фиг. 2 волнистая линия является результатом отклонения пучка в горизонтальном направлении из — за влияния внеиН них полей. В этом случае развертка пучка по вертикали невозможна. Развертка по горизонтали заставляет пучок повторно следовать через одну и ту же линию на образце в горизонтальном направлении, а электронно-лучевая трубка 9 дает полнуюг картину; информация о том, что развертка пучка по вертикали невозможна, в ней отсутствует. Таким образом, электронно-лучевая трубка 9 показывает одну вертикальную линию 16, представляющую собой сигнал, обнаруженный во время развертки стационарной строки, Если допустить, что искажения по горизонтали нет, то строка 16 будет прямой, поскольку при отсутствии такого искажения пучок должен следовать по одному прямому пути слева направо на образце и образовывать повторяющийся сигнал в одном относительном положении по горизонтали. Этот сигнал воспроизводится в виде верти5

10 ется вертикально на экране электронно-лучевой трубки.

В предложенной системе смещение пучка корректируется интерферирующим внешним полем посредством создания сигнала выпрямления пучка, который передается соответствующим отклоняющим катушкам, При этом не обязательно создавать сигнал коррекции для каждой развертки пучка по горизонтали в полном вертикальном растре. Удобно разбить растр из 1200 строк на 24 группы развертки 17 на электронно-лучевой трубке 9. Соответственно, для каждой группы развертки с целью коррекции отклонения по горизонтали образуется функция смещения пучка влево или вправо. Образование функции смещения пучка во время его пересечения соответствующей группы развертки заставляет выпрямиться искаженную строку 16.

Генераторы сигналов коррекции (фиг. 3) по горизонтали 13 и вертикали 14 соответственно содержат регулируемые источники напряжения 18 и 19 соответственно. Эти источники — потенциометры, питаемые от источников тока 20 и 21, подключены к катушкам отклонения по вертикали и горизонтали отклоняющей системы 6 через пере. ключатели 22 и 23 и фильтры 24 и 25.

Переключатели 22 и 23 управляются с помощью следящих систем 26 и 27, реагирующих на работу устройства 10 управления синхронизацией и разверткой. Следящие системы 26 и 27 заставляют зо переключатели 22 и 23 повторно срабатывать в соответствии с частотой искажения, которое необходимо корректировать. Таким образом, для каждого цикла частоты поля помех для развертки пучка может применяться бесконечная коррекция, у причем каждая отдельная бесконечная коррекция производится в течение периода I/Т общего цикла искажающей частоты, Формула изобретения

Сканирующая система микроскопа, содержа4о средство HcðHpo < пучка заряженных тнц, систему отклонения пучка в двух направлениях, детектор частиц, эмиттированных образцом, и воспроизводящее устройство для формирования изображения образца, отличающаяся тем, 45 что, с целью коррекции искажения растра при сканировании, обусловленного влиянием внешних электрических полей, устройство содержит генераторы сигналов коррекции, каждый из которых соединен с помощью синхронизнрующего устройства с одной иэ отклоняющих систем и включает в себя следящую систему и устройство переключения, отбирающее сигналы коррекции, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1,"Рг incjpkåÈ ай<1 1есИиi< иев of

Ясо е и< ид electro Мi с о сору, о1. I, ed. М.A.Haуat., 1/аu Nogkга pcs "Hei uhой эсера иу", йеw- York 1974.

2. Патент CIIIA, кл. 315 — 31, N 3678333 от с ъ 071