Диодный микроскоп Советский патент 1985 года по МПК H01J37/26 

;о со

Изобретение относится к микроскопии и может быть использоваио для анализа проводящих микрообъектов.

Цель изобретеиия - повышение точности анализа при упрощении конструкции за счет формирования видеосигнала путем его сравнивания с сигналом, формируемым с тестового объекта и исключения сложной электроннооптической системы для создания зондирующего излучения.

На чертеже показана схема микроскопа.

Система формирования зондирующего излучения содержит два острийных зонда 1 и 2. Объектодержатель 3 снабжен тестовой пластиной 4, над которой расположен первый зонд 1. Второй зонд 2 расположен над объектом 5. Зонды жестко связаны между собой и с механизмом 6 их перемещения.

Объект 5 и тестовая пластина 4 установлены на объектодержателе 3 через изолирующие элементы 7. Острийные зонды соединены с блоком 8 питания, а тестовая пластина и объект с усилителем 9, выход которого соединен с блоком 10 сравнения и далее с индикаторным блоком 11. Выходы генератора 12 развертки соединены с индикаторным блоком 11 и блоком 13 питания механизма 6, которые вместе с объектодержателем установлены на плите 14.

Микроскоп работает следующим образом.

На зонды 1 и 2 с блока 8 питания подают постоянное стабилизированное смещение относительно объекта 5, установленного на объектодержателе 3. Под действием этого смещения между вторым зондом 2 и объектом начинает течь ток, вызванный полевой эмиссией. Этот ток пропорционален расстоянию от острия зонда 2 до поверхности участка микрообъекта, находящегося непосредственно под острием. При перемещении зондов в плоскости, параллельной плоскости объектодержателя 3 с помощью механизма 6 перемещения, который управляется сигналом, подаваемым с выхода генератора 12, осуществляют сканирование поверхности объекта. Одновременно с этим первый зонд 1, жестко связанный с зондом 2, перемещается над периферийной частью объектодержателя 3, где установлена тестовая пластина 4. Поверхность этой пластины обработана таким образом, чтобы щероховатость ее рабочей (зондируемой) поверхности была менее щероховатости (топологического рельефа) регистрируемого микроскопом объекта. Это условие обеспечивает величину переменной составляющей сигнала, снимаемого с пластины 4, менее амплитуды щума основного видеосигнала, снимаемого с объекта. Кроме того, использование острия зонда 1 с радиусом больщим, чем радиус рабочего второго зонда 2, также позволяет снизить щумовую составляющую опорного (нормирующего) сигнала за счет

уменьшения влияния топологии тестовой пластины на переменную составляющую сигнала. Поскольку изменение тока диода острие - пластина при прочих равных условиях определяется и радиусом закругления острия, то чем больше радиус закругления острия, тем меньще зависимость изменения тока диода от изменения межэлектродного расстояния последнего. От этого же параметра пропорционально зависит и амплитуда опорного (нормирующего) сигнала, что также в свою очередь позволяет увеличить отнощение сигнал/шум последнего. Расположение рабочей поверхности тестовой пластины 4 в плоскости, параллельной 5 плоскости перемещения зондов обеспечивает стабилизацию постоянной составляющей опорного сигнала, и, тем самым, повышает точность нормировки видеосигнала.

Ток, протекающий между зондом 1 и тестовой пластиной 4, поступает на вход 0 усилителя 9 и далее на первый вход блока 10 сравнения, на второй вход которого поступает основной видеосигнал. В указанном блоке видеосигнал нормируется по величине сигнала, снимаемого с тестовой 5 пластины 4, который используют в качестве опорного. При этом компенсируются неточности воспроизведения элементов топологии, обусловленные вибрациями, так как за счет жесткой механической связи между собой обоих зондов, а также взаимной механической фиксации тестовой пластины 4 и объекта 5 а объектодержателе 3, вибрации вызывают пропорциональное изменение опорного сигнала и видеосигнала. Пропорциональность изменения этих сигналов обеспечивается пропорциональностью 5 величин изменения расстояний между остриями зондов и объектодержателем 3 при воздействии на них вибраций.

При этом расстояние между осями зондов больше, чем их максимальное перемещение, что обеспечивает исключение искажения изображения объекта на периферийной части растра при работе на малых увеличениях. Для этой же цели используется тестовая пластина, площадь которой не менее площади максимального растра, при одинаковой с ним форме. С выхода блока 10 видеосигнал поступает на вход индикаторного блока 11, который синхронизирован с приводом механизма б через задающий генератор развертки.

Формула изобретения

Диодный микроскоп, содержащий систему формирования зондирующего излучения, Объектодержатель с механизмом перемещения, а также схему формирования видеосигнала, включающую генератор развертки и последовательно соединенные усилитель и индикаторный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа при упрощении конструкции, объектодержатель снабжен тестовой пластиной, а схема формирования видеосигнала - блоком сравнения, включенным между усилителем и индикаторным блоком, при этом система формирования зондирующего излучения выполнена в виде двух осесимметричных электрически изолированных один от другого острийных зондов, которые жестко связаны между собой и ориентированы перпендикулярно к плоскости перемещения объектодержателя, причем радиус острия первого зонда, расположенного над тестовой пластиной, больше радиуса острия второго зонда, а расстояние между их осями не менее максимальной относительной величины перемещения объектодержателя.

2. Микроскоп по п. 1, отличающийся тем, что тестовая пластина выполнена из монокристалла, например кремния или поваренной соли, скол которого обращен к острию первого зонда.

Изобретение относится к области микроскопии и может быть использовано для анализа проводящих микрообъектов. Цель изобретения - повышение точности анализа при упрощении конструкции. При перемещении между зондом 2 и объектом 5 течет ток, пропорциональный расстоянию острие зонда - поверхность участка объекта, чем осуществляется сканирование объекта. Зонд 1, жестко соединенный с зондом 2, перемещается над тестовой пластиной 4, выполненной из монокристалла, например, кремния, скол которой обращен к острию зонда, шероховатость поверхности которой меньше чем у объекта. Радиус острия у зонда 1 больше, чем у зонда 2, а расстояние между их осями не менее максимальной относительной величины переме1цения объектодержателя 3. Ток, протекающий между зондом 1 и тестовой пластиной 4,поступает на вход усилителя 9, затем на первый вход блока 10 сравнения, на второй вход которого поступает основной видеосигнал с тестовой пластины 4. С выхода блока 10 видеосигi нал поступает на вход индикаторного блока 11, который синхронизирован с приводом (Л механизма 6 через задающий генератор 12 развертки, з.п.. ф-лы 1 ил.