Фотоэлектрический микроскоп
Союз Советских
Социаиистичвскйх
Республик
ОП ИСАНИ И
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
G 01 0 3/06 (23) Прис)ритет. - (32) 02. 11. 76
I (31) MP 061с/195566 (331 ГДР
3Ьсударстваниый кемитвт
CCCP
lie аелзи иэабрвтеннй н открытий (53) УДК 535 .82(088.8) (43) Опубликовано15. 04. 82.,Бюллетень № 14 (45) Дата опубликования описания 18.04,82
° 1
1 ! ностранное предприя
"Феб Карл-Цейс-Ена" (ГДР) (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИИКРОСКОП!
Изобретение касается фотоэлектрического микроскопа для,определения фотометрической середины оптически активной структуры с перемещаемой относительно структуры параллельной щелью, ширина которой по меньшей мере равна ширине структуры, с расположенным сзади щели фотоэлектрическим приемником и включенным последовательно дискриминатором для обработки созданных структурой сигналов.
При автоматическом определении положения штриховых меток, например штрихов масштаба, в качестве нулевых индикаторов используются фотоэлектрические микроскопы.
Известен целый ряд микроскопов подобного рода, которые посредством измерения светового потока, определяют фотометрическую середину штриха или структуры. При этом решается следующее интегральное уравнение, опреде2 ляющее фотометрическую середину штриха: х х „„ х .E0 S (x)dx=E0 S I(x)dx, (1) х
И где У(х) - коэффициент пропускания используемого здесь штриха, например, при способе в проходящем свете с темным штрихом на светлом ос-. новании; х - светоэлектрический центр S тяжести штриха;
Ео - принятая постоянная в плоскости штриха сила освещенности;
Х -qcx k - область определения штри4Xs+4 ха.
При использовании отраженного света в уравнение (1) вводится для (х) по смыслу коэффициент отражения.
В известном статическом способе, названном светоэлектрическим симмет. ричным способом с двумя фотоприемни92037 ками, для определения фотометрической штриховой метки проводится интегрирование посредством нахождения падающего на частичную щель светового потока
4 q ) dA = $ E C(x)dA (2) оФ ад о 1 и сравнения его со световыми потоками, падающими на частичные щели А„ 1в и А2 t2>.
Недостаток этого светоэлектрического микроскопа заключается в том, что из-за различного старения или дрейфа обоих объединенных в диффе ренциальную схему фотоприемников временная стабильность нулевой точки во многих случаях применения явля. ется слишком плохой.
Сравнение световых потоков прово- рр дится также в светоэлектрическом сим- метричном способе только с одним фотоприемником. Кроме того, что эти микроскопы с вибропреобразователем требуют более высоких аппаратурных 2э затрат, чем указанный тип, необходима неподвижная штриховая сетка,вследствие чего необходимое время иэмере . ния значительно возрастает (или иээа допущенных ошибок измерения и ско- Зв рости штриховой метки установленная высокая частота вибропреобразовате" ля). При помощи растрового микроскопа с осциллирующими оптическими или механическими элементами сделана по-. пытка определить фотометрическую середину штриха посредством выделения гармонической составляющей высшего порядка. При этом получается всегда только приблизительное вычисление и определяется не светоэлектрический, . а поверхностный центр тяжести (и этот тоже приближенно) распределения Ео ь (х) 2).
43
Цель изобретения заключается в проведении соответствующего определению измерения фотометрической сеI редины оптически активной структуры, . например штриховой метки, не требующего объемного, сложного решения по аппаратуре.
Поставленная цель достигается тем,, . что в фотоэлектрическом микроскопе для определения фотометрической середины оптически активной структуры
Я с перемещаемой относительно .структуры параллельной щелью, ширина которой по меньшей мере равна ширине
6 ф структуры с расположенным сзади щели фотоэлектрическим приемником и включе ыи последовательно дискриминатором, так что даже штрихам, содержащим дефекты, сопоставляется однозначное положение, сигнал, полученный фотопрйемником при относительном перемещении параллельной щели и структуры, подается непосредственно на первый вход дискриминатора, между вторым входом дискриминатора и фотоэлектрическим приемником вкЛючена схема образования среднего значения, образующая среднее значение из созданных структурой в фотоэлектрическом приемнике максимального и минимального значений и,таким образом включает порог срабатывания дискриминатора на это значение.
Среднее значение определяется или из растущего и падающего фронтов полученного фотоприемником электрического выходного сигнала или иэ числа предыдущих выходных сигналов. Если пренебречь ошибкой формы штриха или структуры, среднее значение может быть образовано также из предыдущего импульса. В растровом микроскопе среднее значение выводится иэ периодического сканирующего сигнала.
На чертеже изображена упрощенная форма случая, когда с помощью статического светоэлектрического микроскопа требуется определить положение светлой штриховой метки на темном основании, .Основанием может быть, например, часть системы измерения пути для суп. порта измерительного прибора или станка, или оно может представлять собой носитель. структуры при определении положения структуры, которые находят применение при изготовлении полупроводниковых элементов.
В примере осуществления изобретения отражающая штриховая метка I oc"" вещается с помощью не представленной системы освещения в отраженном свете и отображается через объектив 2 в параллельной щели 3. Для функциониро"вания способа необходимо, чтобы ширина параллельной щели 3 была по меньшей мере равна ширине штриха. Расположенный сзади щели фотоэлектрический приемник 4 при относительном перемещении в направлении Х штриховой метки 3 и щели 3 выдает пропорциональный прошедшему, через щель световому потоку электрический выходной
5 920376 . 6 сигнал в форме импульса напряжения О. нение может происходить посредством
Этот импульс напряжения поступает нескольких импульсов при замене клюна вход компаратора 5. Одновременно ча достаточно высокоомным сопротивконденсатор С„ заряжается до макси- лением. При этом время усреднения ап мального.значения напряжения. Затем s ределяется постоянной времени R» С последовательно включенные конден- . Изобретение может быть применейо саторы С и С, на выходе заряжаются для всех известных способов фотодо разницы между максимальным и ми электрического определения середины нимальным напряжением, так что, ес- штриха. ли С, 7С и С С, на выходе этой 1о схемы образования среднего значения получается искомое среднее значение, Формула. изобретения . которое служит для установления дорога срабатывания компаратора 5. фотоэлектрический микроскоп для
На чертеже также изображены xa-. 15 определения фотометрической середины рактеристики напряжения в точках Д, оптически активной структуры с пере8 и С,как функции ординат (штриха, . мещаемой отйосительно структуры па° Прохождение нуля сигнала на .выхо- . раллельной щелью, ширина которой по де компаратора 5 происходит тогда,. меньшей мере равна ширине структуры, когда фотометрическая середина кар je с расположенным сзади щели фотоэлекттины штриха совпадает с правым Краем рическим приемником и включенным пощели (для изображенного случая). Че- следовательно дискриминатором, на рез .соответствующее последующее.уси- первый вход которого подается полу" ление (не изображено) и выпрямление ченный фотоприемником сигнал, о те точке может быть получен ртрица- .2s л и ч а ю шийся .тем, что между тельный скачок напряжения как сим фотоэлектрическим приемником и втометричный сигнал. Он может быть ис- рым входом дискриминатора включена пользован для изображения сигнала . схема образования среднего .значения, или обработки в другом месте. . - которая образует среднее значение
После обработки симметричного сиг- зз из созданных структурой в фотоэлектнала в точке Х может быть восста-. рическом приемнике максимального и
0 новлено исходное состояние (с за минимального значений и, таким обра" держкой) посредством приведения в зом, включает порог срабатывания дисдействие ключей 8, S<, S >.. При: криминатора на это значение. этом напряжение пропускания диода
О обеспечивает небольшое положитель- Источники информации, ное смещение от В к Д, так что отри- принятые во внимание при экспертизе, цательный импульс в 0 может всегда 1. "Feingeratetechnik",, 1960, означать переход фотометрической., И 10, с. 430, 431. середины через ось микроскопа. Устра - щ 2. "OptikÌ 21/1964, с. 606. !
