Способ получения изображения в растровом электронном микроскопе Советский патент 1986 года по МПК H01J37/28 

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии, в частности к способам получения изображения . в растровом электронном микроскопе (РЭМ) в режиме электронной эмис сии.

При работе РЭМ в режиме вторичной электронной эмиссии электрический сигнал образуют четыре основных составляющих потока медленных электронов: вторичные электроны (ВЭ.1), -образованные падающим на объект электронным пучком, вторичные электроны . (ВЭ2), образованные выходящим из образца потоком быстрых неупруго отраженных электронов (НОЭ), третичные электроны (БЭЗ), образованные потоком НОЭ на стенках камеры объектов РЭМ, и фоновые электроны (), образованные падающим первичным электронным пучком на апертурной диафрагме и в канале объективной линзы, Наиме«ьшу|а область выхода имеют ВЭ1, поэтому 1})ормирование электрического сигнала, пропорционального потоку ВЭ1 позволяет реализовать максимальную разрешающую способность РЭМ, При этом вторичные электроны ВЭ2, третичные и фоновые электроны дают вклад в шумовую компоненту сигнала.

Цель изобретения - повьппение разрешающей способности за счет по- вьппения отнощения сигнал-шум.

На фиг, 1 показана блок-схема формирования электрических сигналов; на фиг, 2 - эшэры управляющих и обрабатываемых сигналов.

Блок-схема содержит пучок 1 первичных электронов, отклоняющую систему 2, исследуемый объект 3,камеру 4 объектов изолированную от корпуса прибора пластину 5, задерживающую сетку 6, детектор 7 вторичных электронов на основе комбинации сцинтиллятор-фотоэлектрон ный умножитель (ФЭУ), синхронные детекторы (СД) 8 и 9 типа У2-8, дифференциальные усилителя (ДУ) tO и 11 на основе операционных усилителей 140УД8, регулируемый усилитель 12 синхрогенератор 13,

Сущность способа заключается в следующем,

Попадая в детекторное устройство, быстрые НОЭ и медленные электроны образуют суммарный электрический сигнал:

,(e+8,-bS,+s,+84), . (1)

где I - ток пучка первичных электронов;Kg - коэффициент преобразования

детектора;

- коэффициент неупругого отражения;

( коэффициенты вторичной эмиссии для ВЭ1-ВЭ4 соответственно.

Количество НОЭ, попадающих на детектор, весьма незначительно (менее 1%) и в дальнейшем может не -учиты- ; ваться,

Сигнал вторичной эмиссии можно записать в виде

(8,-t-Sj), (2) Этот сигнал будет на выходе детектора в том случае, если задержать третичные и фоновые электроны, подавая на пластину 5 (фиг, 1) положительньй потенциал порядка 50В,

Количество образуемых в РЭМ вторичных, третичных и фоновых электронов связано между собой соотношением

((.+8), (3)

где oi - коэффициент пропорциональности.

Вычитая из суммарного электричес- кого сигнала сигнал вторичной эмис- сии, имеем

Sg -8вз- Кз1э(8,+54), (4)

Усиливая разность (Sj. - Sg,) в 2 ра- за и вычитая ее из сигнала вторичной

,, .

эмиссии, получим

S-K- 1а Sg „

,0 о

(5)

Таким образом, электрический 40 сигнал на выходе будет пропорционален потоку ВЭ1,

Способ реализуется следующим образом.

Электронный пучок 1 с помощью 45 отклоняющей системы 2 сканирует исследуемый объект 3,

Последовательность обработки сигналов поясняется для одного периода строчной развертки (фиг, 2, эпюра 14) 50 при сканировании пучка поперек идеально резкой границы (эпюра,15), На выходах синхрогенератора 13 выраба-: тываются сигналы 16 - 18, подаваемые соответственно на пластину 5 и опор- 55 ные входы СД8 и СД9,

В течение первого такта на пластину 5 подается отдельное напряжение порядка 20В, создающее вытягивающее

31

поле между пластиной 5 и сеткой 6. На опорный вход СД8 поступает открывающее напряжение, а на опорный вход СД9 - запирающее. В результате на выходе детектора 7 появляется суммарный электрический сигнал 19 медленгг,. ных электронов, который поступает через открытый СД8 на инвентирующий вход ДУЮ.

В течение второго такта на пластину 5 с синхрогенератора 13 подается положительный потенциал порядка 50В, создающий между пластиной 5 и сеткой 6 поле, задерживающее третичные и фоновые электроны, на опорный вход СД8 подается запирающее напряжение, а на опорный вход СД9, - открывающее В результате на выходе детектора 7 появляется сигнал 20 вторичной эмиссии, поступающей через открытый СД9 на неинвертирующие входы ДУЮ и ДУ11 На выходе ДУ 10 появляется сигнал 21 разности между суммарным сигналом 19 медленных электронов и сигналом вторичной эмиссии 20, пропорциональный числу третичных и фоновых электронов. Сигнал 21 подается на регулируемый усилитель 12 и далее на инв ртирую- щий вход ДУ 11. На выходе ДУ 11 появляется сигнал 22 разности между сигналом вторичной эмиссии и сигналом третичных и -фоновых электроновJ пропорциональный количеству ВЭ1.

24854

Настройка блок-схемы осуществляет- ся регулировкой коэффициента передачи регулируемого усилителя 12 до получения наиболее резкого изображения.

5

Формула изобретения

Способ получения изображения в растровом электронном микроскопе,

10 включающий облучение объекта сфоку- сйрбванролм пучком первичных электронов, импульсное формирование электрического сигнала, пропорционального потоку медленных вторичных электроJ5 нов, и отображение этого сигнала на экране видеоконтрольного блока,отличающийся тем, что, с целью повьппения разрешающей способности за счет повьшения .отношения

20 сигнал-шум, импульсное формирование электрического сигнала осуществляют за два такта, во время первого формируют первый электрический сигнал, пропорциональный суммарному потоку .

25 медленных электронов, во время второго - второй электрический сигнал, пропорциональный потоку медленных электронов за вычетом третичных и фоновых электронов, вычитают второй

3Q сигнал из первого, усиливают полученный разностный сигнал до получения максимально .. резкого изображения и вычитают его из второго сигнала.

lit

15 16 17

19 18

20 21

гг

inrr

ППП

ПП

ТШП

Изобретение относится к спосо- ,бам получения изображения в растровом электронном микроскопе (РЭМ) в режиме вторичной электронной эмиссии. Цель изобретения - повышение разрешающей способности, достигается за счет повышения отношения сигнал - шум. Устройство, реализующее способ, содержит элемент, формирующий пучок 1 первичных электронов, отклоняющую систему 2, исследуемый объект 3, камеру 4 объектов, пластину 5, изолированную от корпуса задерживающую сетку 6, детектор 7 вторичных электронов на осн ове комбинации сцинтил- лятор - фотоумножитель, си.нхронные детекторы 8 и 9, дифференциальные усилители 10 и 11, регулируемый усилитель 12, синхрогенератор 13. Последовательность операций, выполняемых в РЭМ по данному способу, поясняется по временным диаграммам в описании изобретения. 2 ил. с (Л ю ю 4: 00 сд

Составитель В. Гаврюшин Редактор О. Колесникова Техред И.Попович Еорретор Г. Решетник

Заказ 1956/51Тираж 643Подписное

ВНИЙПИ Государствнггого комитета СССР

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

Фил:иал ППП Патент,, г. Ужгород, ул. Проектная, 4