Видеоконтрольное устройство растрового электронного микроскопа с системой развертки изображения Советский патент 1986 года по МПК H01J37/302 

Изобретение относится к электрон- ; но-оптическому приборостроению и может бьи-ь использовано в видеоконт- рольщзпс устройствах (ВКУ) растровых электронных микроскопов (рэм).

Целью изобретения является рас-- ширение функциональных, возможностей за счет осуществления независимого поворота растров исследуемого поля и фрагмента на исследуемом образце. введением в устройство блока вращения растров и ряда функциональных . блоков, позволяющих избежать смещений геометрических центров растров поля и фрагмента изображений при их независимом повороте.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока вращения растров.

Устройство содержит отклоняющую систему 1 электронного зонда, детектор 2 излучения, генераторы 3 и 4 кадровой и строчной разверток, блок 5 вращения растров, первый 6 и второй 7 коммутаторы, блоки 8 и 9 формирования амплитуд кадровой и строчной разверток, блок 10 выбора режимов, первый 11 и второй 12 прерыватели видеосигнала, первую 13 и вторую 14 электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) , третий 15 и четвертый 16 коммутаторн, блок 17 задающих сигналов, причем генераторы ЗиЛ кадровой и строчной разверток подсоединены к отклоняющей системе второй-14 электронно-лучевой трубки, ко второму и первому входам блока 5 вращения растров и к первым сигнальным входам третьего 15 и четт вертого 16 коммутаторов соответственно, выходы указанных коммутаторов подключены к отклоняющей системе пер- вой 13 электронно-лучевой трубки, к третьему и четвертому входам блока 5 вращения растров подключены выходы первого 6 и второго 7 коммутаторов, к первым 6 и вторым 7 сигнальным входам коммутаторов подключены выходи синусных и косинусных состав ляющих

динен к сигнальным входам первого и второго 12 прерывателей видеосиг нала, выходы указанных прерывател подключены соответственно к катод

5 первой 13 и второй 14 электронно-л чевых трубок, первый выход блока выбора режимов подключен .к управл щим входам первого 6, второго 7, третьего 15 и четвертого 16 коммут

tO торов и управляющим входам формиро вателей 8 и 9 амплитуд кадровой и строчной разверток, второй и трети выходы подсоединены к управляющим входам второго 12, первого 11 прер

J5 вателей видеосигналов.

Блок 5 вращения растров содержи первый 18, второй 19, третий 20 и четвертый 21 перемножакидие цифроа логовые преобразователи ЦАП, кажды

которых имеет цифровые и аналог вые входы, и двухвходовые вычитающее 22 и суммирующее 23 устройс ва, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходам

25 блок 5 вращения растров, причем выходы первого 18 и второго 19 ЦАП подключены к входам вычитающего 22 устройства, выходы третьего 20 и четвертого 21 ЦАП - к входам сумми рующего 23 устройства, аналоговые входы второго 19 и четвертого 21, первого 18 и третьего 20 ЦАП-попар но объединены и являются первым и вторым входами блока 5 вращения растров, цифровые входы первого 18

35 и четвертого 21, второго 19 и трет го 20 ЦАПов также попарно объедине ны и являются третьим и четвертым входами блока 5 вращения растров. Устройство работает следующим

0 образом.

Электронный зонд электронно-оптической колонны микроскопа с помо отклоняющей системы 1 сканирует ис следуемый образец. Сигнал, образо ванный при взаимодействии зонда с образцом, усиливается детектором 2 излучений и преобразуется в видеосигнал, который поступает на входы первого 1.1 и второго 12 прерыва

30

углов поворота блока 17 задающих сиг- 50 телей видеосигнала и через них на

налов, первый и второй выходы блока 5 вращения растров подсоединены к сигнальным входам блоков 8 и 9 формирования амплитуд кадровой и строчной разверток соответственно, выходы блоков 8 и 9 формирования подключены к отклоняющей системе 1 электронного зонда, детектор 2 излучения подсоединен к сигнальным входам первого П и второго 12 прерывателей видеосигнала, выходы указанных прерывателей подключены соответственно к катодам

5 первой 13 и второй 14 электронно-лучевых трубок, первый выход блока 10 выбора режимов подключен .к управляющим входам первого 6, второго 7, третьего 15 и четвертого 16 коммутаO торов и управляющим входам формирователей 8 и 9 амплитуд кадровой и строчной разверток, второй и третий выходы подсоединены к управляющим входам второго 12, первого 11 преры5 вателей видеосигналов.

Блок 5 вращения растров содержит первый 18, второй 19, третий 20 и четвертый 21 перемножакидие цифроана- логовые преобразователи ЦАП, каждый

которых имеет цифровые и аналоговые входы, и двухвходовые вычитающее 22 и суммирующее 23 устройства, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами

5 блок 5 вращения растров, причем выходы первого 18 и второго 19 ЦАП подключены к входам вычитающего 22 устройства, выходы третьего 20 и четвертого 21 ЦАП - к входам суммирующего 23 устройства, аналоговые входы второго 19 и четвертого 21, первого 18 и третьего 20 ЦАП-попар- но объединены и являются первым и вторым входами блока 5 вращения растров, цифровые входы первого 18

5 и четвертого 21, второго 19 и третьего 20 ЦАПов также попарно объединены и являются третьим и четвертым входами блока 5 вращения растров. Устройство работает следующим

0 образом.

Электронный зонд электронно-оптической колонны микроскопа с помощью отклоняющей системы 1 сканирует исследуемый образец. Сигнал, образо ванный при взаимодействии зонда с образцом, усиливается детектором 2 излучений и преобразуется в видеосигнал, который поступает на входы первого 1.1 и второго 12 прерыва0

катоды первой 13 и второй 14 ЭЛТ. Пилообразные сцгналы с генератора 3 и 4 кадровой и строчной разверток поступают на отклоняющую систему второй 14 ЭЛТ и одновременно на первые входы коммутаторов отклоняющих сигналов и входы блока 5 вращения растров. Сигналы, пропорциональные синусам и косинусам выбранных углов поворота растра на поле образца в, и на его фрагменте ti поступают на входы коммутаторов первого 6 и второго 7, состояние которых определяеся сигналами с блока 10 выбора режима.

Обеспечивается несколько режимов работы.

В режиме нормального увеличения на выход коммутаторов первого 6 и второго 7 проходят сигналы, пропорциональные sin оС, и cosoi, , в блоке 5 вращения растров формируются напряжения кадровой и строчной разверток, в соответствии с выражением

3(tb-KU tlsin 06ч ) coefc :i,,lt)co5ottkU,(t 6inoo

20 сигналы с выхода генераторов 3 и 4 кадровой и строчной разверток, а первый 11 и второй 12 прерыватели видеосигнала пропускают видеосигнал с выхода детектора 2 на катоды пер где Oj(tl ( t токи кадровых и

строчных отклоняющих катушек колон-, ны РЭМ;

(JrW.Uvtt)- пилообразные напря- 25 вой 13 и второй 14 ЭЛТ. Таким образом, «рния генепятопоя на экранах первой 13 И второй 14 ЭЛТ

формируются одинаковые изображения образца, причем ориентация образца на экранах может изменяться.

В режиме сжатия и перемещения растра (режиме окна) с выхода генераторов 3 и 4 кадровой и строчной разверток поступают пилообразные сигналы повышенной частоты, но уменьшенные по амплитуде. На выход коммута- торов первого 6 и второго 7 проходят сигналы, пропорциональные sin

жения генераторов разверток;

k - коэффициент пропорциональности.

Формирование составляющих отклоняющих сигналов, пропорциональных синусам и косинусам углов поворота, осуществляется в перемножающих ЦАП первом 18, втором 19, третьем 20, четвертом 21 (фиг-.2). На аналоговые входы ЦАП первого 18 и третьего 20 подаются пилообразные сигналы с генератора 4 строчной развертки, а на аналоговые входы ЦАП второго 19 и четвертого 21 - с генератора 3 кадровой развертки. Сигнал, пропорциональный sin f( в виде двоичного кода подается на цифровые входы ЦАП первого 18 и .четвертого 21, а пропсф- циональный cos ci, - на цифровые ЦАП второго 19 и третьего 20. В перемножающих ЦАП происходит перемножение входного аналогового сигнала со значением кода на цифровых входах.

30

40

cos ь; , в блоке 5 вращения растров формируются напряжения строчной и кадровой разверток в соответствии с выражением (1}, которые в блоках 8 и 9 формирования амплитуд суммируются с постоянным напряжением, перемещающим растр по образцу. Эти сигналы разверток поступают на отклоняющую 5 систему 1 зонда и через коммутаторы третий 15 и четвертый 16 отклоняющих сигналов на отклоняющую систему первой 13 ЭЛТ. Первый II и второй 12 прерыватели видеосигнала пропускают

таким образом, что на выходе получает-50 видеосигнал на катоды первой 13 и

ся сигнал

«.ь.,

ex

ex 7

-коэффициент пропорциональности;

-входной сигнал на аналоговом входе ЦАП;

N - десятичное число, соответствующее коду на цифровых входах.

Полученные таким образом составляюие с выхода ЦАП первого 18 и второго 19 вычитаются в вычитающем блоке 22 и подаются на блок формирования 8 амплитуд кадровой развертки,

а составляющие с выходов ЦАП третьего 20 и четвертого 21 складываются в сумматоре 23 и подаются на блок формирования 9 амплитуд строчной развертки. Далее эти сигналы без изменеНИИ поступают на отклоняющую систему 1 зонда и формируют на образце растр, повернутый на угол oi, . Коммутаторы третий 15 и четвертый 16 отклоняющих сигналов пропускают пилообразные

сигналы с выхода генераторов 3 и 4 кадровой и строчной разверток, а первый 11 и второй 12 прерыватели видеосигнала пропускают видеосигнал с выхода детектора 2 на катоды пер

30

cos ь; , в блоке 5 вращения растров формируются напряжения строчной и кадровой разверток в соответствии с выражением (1}, которые в блоках 8 и 9 формирования амплитуд суммируются с постоянным напряжением, перемещающим растр по образцу. Эти сигналы разверток поступают на отклоняющую систему 1 зонда и через коммутаторы третий 15 и четвертый 16 отклоняющих сигналов на отклоняющую систему первой 13 ЭЛТ. Первый II и второй 12 прерыватели видеосигнала пропускают

второй 14 ЭЛТ.

Таким образом, на образце формируется сжатый растр, ориентация и место положение которого могут изменяться. На экране первой 13 ЭЛТ наблюдается сжатый растр, аналогичный растру на образце, т.е. растр уменьшенных размеров, ориентация и местоположение

которого могут изменяться, а на экране второй 14 ЭЛТ - уменьшенный растр нормальной ориентации, но с поворотом изображения фрагмента на угол t(f ,

В режиме одновременного наблюдени поля образца и его фрагмента (двойное увеличение) коммутаторы первый 6 и второй 7 поочередно с частотой строк или кадров пропускают сигналы пропорциональные sinof, и соде/,, или siney(z и cos of .В блоке 5 вращени растра фо)мируются напряжения строчной и кадровой разверток в соответст ВИИ с выражением (l), но в которых с частотой коммутации изменяется аргумент oi . Эти напряжения поступают на формирователи 8 и 9 амплитуд, которые на время формирования растра на поле образца пропускают их без изменения, а на время формирования растра на фрагменте уменьшают их в определенное число раз и суммируют с постоянным напряжением пере- мещения фрагмента по образцу. С выходов формирователей 8 и 9 амплитуд сигналы поступают на отклоняющую систему 1 и, управляя зондом, формируют на образце два растра разных размеров, каждый из которых может быть повернут вокруг своей оси. На экране первой 13 ЭЛТ также формируют ся два растра: на время сканирования поля образца, коммутаторы третий 15 и четвертый 16 пропускают сигналы с выходов генераторов 3 и 4 кадровой и строчной разверток, а на время скадарования фрагмента - сигналы с выходов формирователей 8 и 9 амплитуд. Видеосигнал с выхода детектора 2 во время сканирования фрагмента прерьшается. На экране второй 14 ЭЛТ формируется изображение фрагмента, причем видеосигнал с выхода детектора 2 проходит на катод этой ЭЛТ только во время сканирования фрагмента и прерывается; во время сканирования поля образца. Таким образом, на экранах двух ЭЛТ можно наблюдать изображенное поля образца и его фрагмента с разными увеличениями, каждое из них может быть повернуто относительно своей оси иа углы (1 и c(g .

Формулаизобретенир

1, Видеоконтрольное устройство растрового электронного микроскопа

ю 5 20 25

5

30

35

0

5

с системой развертки изображения, содержащее первую и вторую электронно-лучевые трубки с отклоняющими системами, генераторы кадровой и строчной разверток, выходы которых подключены к отклоняющей системе второй трубки, отклоняющую систему электронного зонда, блоки формирования амплитуд кадровой и строчной разверток, выходы которых подсоединены к отклоняющей системе электронного зонда, первый и второй прерыватели видеосигналов, выходы которых подключены к катодам первой и второй электронно-лучевых трубок соответственно, детектор излучения, выход которого подключен к сигнальным входам - первого и второго прерывателей видеосигналов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения независимых поворотов поля и фрагмента изображения на исследуемом образце, в него дополнительно, введены блок вращения растров, блок задающих сигналов, блок выбора режимов, первый, второй, третий и четвёртый коммутаторы, причем первый и второй входы блока вращения растров подключены к генераторам кадровой и строчной разверток, третий,и четвертый выходы блока вращения - к выходам первого и второго коммутаторов соответственно, а первый и второй выходы блока вращения подключены к сигнальным уходам формирователей амплитуд кадровой и строчной разверток, первые и вторые сигнальные входы первого и второго коммутаторов подключены к первым и вторым выходам синусных и косинусных составляющих углов поворота блока задающих сигналов, первые сигнальные входы третьего и четвертого коммутаторов подсоединены к выходам генераторов кадровой и строчной разверток, их вторые сигнальные входы подключены к выходам формирователей амплитуд кадровой и строчной разверток, а выходы - к отклоняющей системе первой электронно-лучевой трубки, первый выход блока выбора режимов подключен к управляющим входам первого, второго. Третьего и четвертого коммутаторов } и управляющим входом формирователей амплитуд кадровой и строчной разверток, второй выход - к управляющему входу второго прерывателя видеосигналов, третий выход - к управляющему входу первого прерьюа- теля видеосигналов.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что блок вращения растров выполнен в виде первого j второго, третьего и четвертого перемножающих цифроаналоговых преобразователей, каждый из которых имеет цифровые и аналоговые входы, и двух- входовых вычитающего и суммирующего блоков, выходы которых являются первым и вторым выходами-блока, причем яыходы первого и второго цифроанало

говых преобразователей подключены к входам вычитающего блока, выходы третьего и четвертого цифроан алого- вых преобразователей подключены к .входам суммирующего блока, аналоговые входы второго и четвёртого, первого и третьего цифроаналоговых преобразователей попарно объединены и являются пе рвым и вторым входами блока, цифровые входы первого и четвертого, второго и третьего цифроаналоговых преобразователей также пояар- но объединены и являются третьим и четвертым входами блока.

Т I I гТ

22

Составитель А.Пердев Редактор Л.Кастран Техред з.Палий Корректор А Тяско

Зак аз 1134/58 Тираж 644 Подписное ВНЮТТИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д.4/5

Филиал ПШ1 Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4

л л л л /

tTTTT

23

ф m ф Л л

(JJug.Z

Изобретение относится к электронно-оптическому приборостроению и может быть использовано в видео- контрольньпс установках растровых электронных микроскопов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит систему 1 электронного зонда, детектор 2, генераторы 3 и 4 кадровой и строчной разверток, блок 5 вращения растров, коммутаторы 6, 7, 15 и 16, блоки 8 и 9 формирования амплитуд кадровой и строчной разверток, блок 10 выбора режима, прерыватели 11 и 12 видеосигнала, электронно-лучевые трубки 13 и 14 и блок 17 задающих сигналов. Введение в устройство коммутаторов , блока вращения растров, блока задающих сигналов и блока выбора режима и их связи с элементами устройства позволило наблюдать ра экранах электронно-лучевых трубок изображение поля образца и его фрагментов с разными увеличениями, каждое из которых может быть повернуто относительно своей оси на определенные углы. В описании приведена функ- . циональная схема блока вращения растров. 1 з.п.ф-лы 2 ил. (Л ю 00 4 IND ел