СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ В РАСТРОВОМ ОПТИЧЕСКОМ МИКРОСКОПЕ Российский патент 1994 года по МПК G02B21/00 

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано при разработке конструкции растровых оптических микроскопов (РОМ).

Известен способ формирования излучения в РОМ, в котором предлагают использование рекомбинационного излучения полупроводниковых монокристаллов, возбуждаемых электронным лучом (катодолюминесценция).

Преимуществом данного способа является электронное управление законом сканирования и достаточно широкий диапазон длин волн, в котором возбуждают зондирующее излучение.

Недостатки способа - потребность в использовании источников высокого напряжения, быстрая деградация полупроводниковых монокристаллов с излучателем, низкая оптическая однородность полупроводниковых монокристаллов с гексагональной кристаллической структурой, что приводит к неоднородности (низкой контрастности) получаемого изображения.

Наиболее близким к данному является способ формирования изображения, реализованный в РОМ, в котором в качестве источника излучения используют электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) с монокристаллическим экраном.

В РОМ двумерный растр формируют путем электронного сканирования монокристаллического экрана ЭЛТ на основе иттрий-алюминиевого граната, содержащим в качестве активатора 8% церия.

Основным недостатком такого способа формирования изображения является недостаточное качество изображения объекта сканирования, заключающееся в понижении контрастности изображения и разрешающей способности устройства как следствия способа фокусировки излучения от объекта сканирования, так как при регистрации по способу, предложенному в прототипе, регистрируют зекальную и диффузную составляющие отраженного сигнала, а также люминесцентное свечение, возбуждаемое в объекте сканирования зондирующим излучением. Кроме того, искажении угловых размеров изображения объекта сканирования исключает возможность проведения количественных измерений на изображении исследуемого объекта.

Целью изображения является повышение качества изображения в РОМ, использующих в качестве источника излучения ЭЛТ. Это достигается тем, что объект сканирования освещают излучением ЭЛТ по избранному закону сканирования, ограничивают спектральный состав излучения от объекта сканирования диапазоном длин волн, соответствующих основной полосе излучения ЭЛТ, путем введения в оптический тракт регистрации оптического фильтра, регистрируют зеркальную составляющую излучения, отраженную от объекта сканирования, для чего осуществляют регистрацию отраженного излучения только в интервале углов 90 ±10^о, преобразуют оптический сигнал от объектива сканирования в электрический с помощью фотоприемного устройства, согласуют линейные соотношения размеров растров ЭЛТ зондирующего излучения и видеоконтрольного устройства в целях устранения искажения угловых размеров изображения, усиливают электрический сигнал с помощью усилителя и преобразуют его в управляющий сигнал отклоняющих систем ЭЛТ видеоконтрольного устройства.

На чертеже приведена структурная схема РОМ-1, в котором реализован предлагаемый способ.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - ЭЛТ зондирующего излучения, 2 - фокусирующая оптическая система, 3 - объект сканирования, 4 - оптический фильтр, 5 - фотоэлектрический умножитель (ФЭУ), 6 - предварительный усилитель ФЭУ, 7 - управляющий блок, 8 - согласующий усилитель, 9 - усилитель мощности отклоняющей системы ЭЛТ, 10 - отклоняющая система ЭЛТ зондирующего излучения, 11 - отклоняющая система ЭЛТ видеоконтрольного устройства (ВКУ), 12 - ЭЛТ ВКУ, 13 - предварительный усилитель цепи фотоответа, 14 - видеоусилитель.

Источником сканирующего излучения в РОМ-1 служит ЭЛТ с монокристаллическим экраном из иттрий-алюминиевого граната (ИАГ), содержащего в качестве активатора 3% церия. Излучение от ЭЛТ с помощью оптической системы 2 фокусируют на объект сканирования 3. Управление сканирующим излучением осуществляют путем формирования управляющего сигнала заданной формы на отклоняющей системе ЭЛТ 10.

В режиме анализа отраженного от объекта сканирования излучения в оптический тракт РОМ-1 помещают полосовой оптический фильтр 4 с полосой пропускания с максимумом около 0,54 мкм (соответствует максимуму в спектре излучения ЭЛТ на основе ИАГ с активатором 3% церия). Оптическая система РОМ-1 фокусирует на фоточувствительную площадку ФЭУ 5 излучение, отраженное только под углами 90± 10^о (зеркальную составляющую отраженного излучения). Электрический сигнал ФЭУ после предварительного усиления с помощью предварительного усилителя 6 подают на управляющий блок 7 с последующей выработкой управляющих сигналов в усилителях мощности 9 отклоняющих систем ЭЛТ 11 видеоконтрольного устройства ВКУ 12. Управляющие сигналы отклоняющих систем ЭЛТ зондирующего излучения и ВКУ согласуют с помощью согласующего усилителя 8.

В фотоответном режиме (режиме визуализации наведенного фототока) фотоэлектрический сигнал от объекта сканирования после предварительного усиления с помощью предварительного усилителя 13 подают на видеоусилитель 14 и затем на управляющий блок для выработки управляющих сигналов систем управления ЭЛТ ВКУ. Управляющие сигналы отклоняющих систем ЭЛТ зондирующего излучения и ВКУ согласуют с помощью согласующего усилителя.

Основные технические характеристики РОМ-1: длина волны сканирующего светового зонда 0,540 мкм; разрешающая способность (при уровне контраста не менее 50%) не менее 1,0 мкм; увеличение дискретное и плавное, до 500 крат; время сканирования строки, 32, 6,4, 25 мс; количество строк разложения в кадре 256, 512, 1024; рабочее расстояние от объектива до исследуемого объекта на предметном столике не менее 90 мм; исполнение прибора - настольное.

Состав изделия: блок микроскопа 410х470х760 мм, масса 16 кг, блок управления 280х470х620 мм, масса 10 кг.

Совокупность предложенных действий позволяет повысить контрастность изображения исследуемого с помощью РОМ объекта за счет исключения диффузно рассеянной и люминесцентной составляющих излучений, устранить искажение угловых размеров изображения исследуемого с помощью РОМ объекта, что дает возможность проведения количественных измерений на изображении.

Использование: оптоэлектроника и может быть использовано при испытаниях изделий оптоэлектроники. Сущность изобретения: способ включает в себя освещение объекта сканирования, ограничение спектрального состава излучения от объекта сканирования, регистрацию отраженного излучения в пределах углов 90± 10^° , преобразование оптического сигнала в электрический, согласование линейных соотношений - размеров растров ЭЛТ зондирующего излучения и видеоконтрольного устройства, усиление электрического сигнала и преобразование его в управляющий сигнал отклоняющих систем ЭЛТ видеоконтрольного устройства. 1 ил.

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ В РАСТРОВОМ ОПТИЧЕСКОМ МИКРОСКОПЕ, при котором исследуемый объект освещают сканирующим излучением электронно-лучевой трубки, регистрируют излучение от объекта сканирования с помощью фотоприемника, усиливают и преобразовывают электрический сигнал в оптический, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображения, отраженное от объекта сканирования излучение регистрируют под углами (90 ± 10)^o, ограничивают спектральный состав излучения от объекта сканирования диапазоном длин волн, соответствующим основной полосе излучения электронно-лучевой трубки, путем введения в оптический тракт регистрации оптического фильтра и согласуют линейные соотношения размеров растров электронно-лучевых трубок зондирующего излучения и видеоконтрольного устройства.