Электронно-зондовое устройство Советский патент 1984 года по МПК H01J37/26 

Изобретение относится к электрон но- и ионно-зондовым устройствам с неподвижным или сканируемым зондом и может быть использовано в таких приборах, как просвечивающие и раст ровые электронные микроскопы, рентгеновские микроанализаторы, аналити ческие параметры которых зависят от внешних механических воздействий. Внешние возмущающие силы вызывают вибрацию источника (эмиттера) заряженных частиц и держателя исследуем го образца в устройстве, что приводит к взаимному смещению зонда и ис следуемой области образца, т.е. к ухудшению аналитических параметров прибора. Известны электронно-зондовые устройства, которые снабжены пассивной защитой от вибраций с помощью амортизаторов, состоящих из упругих и демпфируклцих элементов 1 . Однако в области низких частот эти амортизаторы малоэффективны. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является элек ронно-зондовое устройство, содержаще Kopnyq и «расположенные внутри него источник заряженных частиц, системы фокусировки, отклонения и коррекции положения зонда, а также держатель образца. В известном устройстве для повышения точности положения зонда относительно элементов поверхности образ ца использованы датчики сигналов индикации положения зонда, располо женные непосредственно у образца, и схема сервопривода с дополнительной отклоняющей системой. Управление положением зонда относительно элементов поверхности образца связано с си налами позиционирования зависящими от положения датчиков сигналов С21. Известно устройство с датчиками положения не может быть использовано для стабилизации положения зонда относительно образца в условиях действия на прибор внещних возмущакяцих сил, что снижает стабильность положе ния зонда и разрешающую способность Целью изобретения является повышение стабильности положения зонда и разрешающей способности при наличии вибраций. Указанная цель достигается тем, что в электронно-зондовом устройстве содержащем корпус и расположенные внутри него источник заряженных частиц, системы фокусировки, отклонения и коррекции положения зонда, а также держатель образца, система коррекции снабжена вибродатчиками, установленными на корпусе и электрически связанными с системой отклонения зонда. На чертеже изображена блок-схема предложенного устройства на примере растрового электронного микроскопа. Микроскоп состоит из вакуумногерметичного корпуса 1, оперативного стола 2 -с вакуумной системой и видео контрольного устройства. В колонне размещены источник 3 заряженных частиц с катодом (эмиттером) 4, систе- . ма 5 фокусировки, система 6 отклонения, служащая для сканирования эледстронного зфнда 7 по поверхности образца 8 и отклонения зонда относительно исследуемой области образца, механизм 9 перемещения образца, заканчивающийся держателем 10 образца. Видеоконтрольное устройство содег жит блок 11 генераторов кадровой и строчной разверток, электроннолучевую трубку 12 с отклоняющей системой 13 и видеоусилитель 14. На оперативном столе 2 установлены на амортизаторах 15 корпус и вибродатчики. 16, связанные электрически через блок 17 усиления и преобразования . с блоком 18 смесителя. Вибродатчики, например пьезоэлектрические,расположены перпендикулярно к другу и воспринимают компоненты возмущающей силы, характерг зующие ее направление. Электроны, эмиттируемые катодом 4, формируются в пучок электронно- опти-. ческой системой, проходят область действия системы 6 отклонения и фоку сируются системой 5 на поверхности образца 8. При взаимодействии электронов зонда 7 с материалом образца 8 образуются вторичные, отраженные и поглощенные электроны, которые (например, поглощенные электроны) используются для формирования полезного электрического сигнала, несущего информацию об образце. Полезный сигнал усиливается .э видеоусилителе 14 и подается на мрдулятор электроннолучевой трубки i2, на экране которой реализуется модулированное по яркости изрбраже ние поверхности образца 8 при синхронном сканировании зонда 7 по его поверхности. 3.1 Действие внешних возмущающих сил (например, вибраций пола помещения) ,на корпус 1 микроскопа ослабляется системой амортизаторов 15. Ввиду большой чувствительности к вибрациям катода 4 источника 3 и пониженной жесткости кинематической цепи механизма 9 перемещения образца от корпуса прибора до держателя 10 образ,ца 8 происходят взаимные колебания зонда 7 и образца. При работе с боль шими увеличениями (порядка 50.000) это приводит к заметному ухудшению разрешающей способности прибора. Направление смещения не всегда совпада ет с направлением возмущанлцей силы. Электрические сигналы, пропорциональные механическим колебаниям, вырабатываются в вибродатчиках 16 и по даются на вход блока 17 усиления и преобразования. В блоке 1 производя обработку исходных электрических дан ных сигналов таким образом, что на обмотки катушек отклоняющей системы подаются управляющие токи, под дейст 64 вием которых зонд -7, проходя область отклоняющей системы 6, испытывает отклонение, стабилизирующее его положение относительно исследуемой области образца в условиях взаимных колебаний катода 4 и образца 8. Изменение параметров электрических сигналов (соотношение амплитуд сигналов от отдельных вибродатчиков) производят в блоке 17 в период монтажа и настройки прибора при ризуальном контроле резкости изображения на экране электронно-лучевой трубки t2. При необходимости в блоке 17 , возможно использование частотных полосовых электрических фильтров с целью преобразования частотной характеристики управляющих сигналов. . Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает высокое разрешение при неблагоприятных условиях работы прибора, например в производственных помещениях, и характеризуется повьш1енной стабильностью положения электронного зонда.

ЭЛЕКТРОННО-ЗОНДОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус и расположенные внутри него источник заряженных частиц, системы фокусировки, отклонения и коррекции положения зонда, а также держатель образца, отличающееся тем, что, с целью повьшения стабильности положения зонда и разрешающей способности при наличии вибраций, система коррекции положения зонда снабжена вибродатчиками, установленными на корпусе и электрически связанными с системой отклонения зонда.