Устройство для термоакустической дефектоскопии приповерхностных слоев твердых тел Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 G01N25/72 

Изобретение относится к электрон- мо-зондовцм приборам для исследования микроструктур, в частности к йлектронно-зондовой технике неразру- Юающего контроля приповерхностных слоев полупроводников микроструктур, Н предназначено для визуализации термоупругих неоднородяостей в образце. I Целью изобретения является повыше те точности контроля за счет однозначности интерпретации полученного Изображения и повышение чувствитель- йости контроля. ; На чертеже показана блок-схема |гфедлагаемого устройства.

Устройство состоит из электронно- оптической системы 1 растрового элек ipoHHoro мшсроскоп а (РЭМ) формирующей зонд 2, сканир тощий по объекту 3, пьезоэлектрического датчика 4, дерйса теля 5, приемника теплового излучения в виде коллектора-отражателя 6 и пирометра 7, зарядово-чувстви- i- тельных усилителей 8 и 9 операцион- ;ного усилителя-сумматора 10 и видео- :контрольного устройства (ВКУ) 11.

Предлагаемое устройство работает :еледующим образом. ; При взаимодействии электронного зонда 2 с объектом 3 в последнем (в |пределах объема взаимодействия) про- исходат локальный разогрев, изменяю- |щийся от точки к точке в зависимости 1от локальньгх характеристик (теплоем- |кости, теНЛОпроводное та, плотности, iупругости и др.) облучаемого участка Часть тепла собирается коллектором- отражателем 6 (например, параболоидо вращения или эллипсоидом) и регистри руется пирометром 7. Повышение температуры локального участка объекта даже на десятые- доли градуса регистрируется пирометром по сопутствующем увеличению теплового излучения от объекта и зависит только от теплоемкости и теплопроводности (т.е. от тепловых свойств) облучаемого участка. Одновременно в зоне облучения локального участка объекта возника- ют тепловые возмущения, которые генерируют термоупругие деформации, несущие информацию как о тепловых

5

о 5

5 5 0

0

свойствах, так н об упругих неодно- родностях микроструктуры объекта. Эти механические деформации распространяются через объект и регистрируются пьезоэлектрическим датчиком 4, который смонтирован на держателе 5 объекта.

Сигналы с двух датчиков Д и 7 усиливаются двумя зарядово-чувствитель- ными усилителями 8 и 9, а затем обрабатываются (например, суммируются или вычитаются) и усиливаются в сумматоре 10, после чего видеосигнал поступает на экран ВКУ 11.

Предлагаемое устройство для термоакустической дефектоскопии объектов позволяет дополнить возможности тра,циционных режимов РЭМ и получать при этом новую информацию о микроструктуре различных объектовJ позволяет исследовать термические и упругие свойства образцов, недоступные для других режимов РЭМ.

Формула изобретения

1.Устройство для термоакустической дефектоскопии приповерхностных слоев твердых тел, содержащее электронно-оптическую систему со скани- руюпщм зондом, держатель твердого тела с пьезоэлектрическим датчиком

и видеоконтрольное устройство, о т- личающее ся тем, что, с целью повышения точности контроля за счет однозначности интерпретации полученного изображения, оно дополнительно содержит приемник теплового излучения и операционный усилитель- сумматор, причем первый вход операционного усилителя-сумматора соединен с выходом пьезоэлектрического датчика, второй его вход - с приемником теплового излучения, а выход - с видеоконтрольным устройством.

2.Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что, с целью повьшения чувствительности контроля, пьезоэлектрический датчик и приемник теплового излучения соединены с операционным усилителем-сумматором через зарядово-чувствительные усилители.

Изобретение относится к элект- ронно-зондовым приборам для исследования микроструктур, в частности к электронно-зондовой технике неразрушающего контроля приповерхностных слоев полупроводников микроструктур, и предназначено для визуализации термоупругих неоднородностей в образце. Цель - повышение точности контроля при термоакустической дефектоскопии. Устройство содержит электронно- оптическую систему растрового электронного микроскопа, формирующую электронный зонд, сканирующий по объекту, пьезоэлектрический датчик, держатель объектов, коллектор-отражатель теплового излучения, пирометр, зарядовочувствительные усилители,„операционный усилитель и дисплей, соединенные между собой. Устройство снабжено каналом регистрации теплового излучения, содержащим приемник теплового излучения и усилительный тракт, соединенные последовательно, сумматор, первый вход которого соединен с выходом канала регистрации термоупругих колебаний, второй вход которого соединен с выходом канала регистрации тепловых излучений, а выход его соединен с входом видеоконтрольного устройства. КажДый канал регистрации содержит зарядово- чувствительные усилители, входы которых соединены с приемниками термоупругих колебаний и тепловых излуче- НИИ соответственно, а выходы - с входами сумматора. Устройство обеспечивает высокий уровень контраста изображения за счет отказа от стро- бирования электронного зонда, и следовательно, относительно больщой велиг чины отношения сигнал/шум} однозначность интерпретации изображения за счет применения детектора непосредственно теплового излучения. Устройст- .во существенно дополняет возможности традиционных методов растворовой электронной микроскопии, т.к. позволяет исследовать термические и упругие свойства образца, недоступные для других режимов РЭМ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с S (Л 4 О N5 ;о ю го