Способ настройки детектора потенциального контраста для растрового электронного микроскопа Советский патент 1990 года по МПК H01J37/28 

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии, в частности к способам оптимизации параметров детекторов потенциального контраста.

Цель изобретения - повышение чувствительности детектора к изменению потенциального контраста за счет коррекции его передаточной характеристики .

На фиг.1 показана блок-схема устройства для реализации способа; на фиг.2 - эпюры наиболее характерных сигналов.

Детектор потенциального контраста содержит вытягивающий 1, анализирующий 2, отклоняющий 3 и антидинатрон- кый 4 электроды, установленные по

электронно-оптической оси 5 растрового электронного микроскопа, снабженного отклоняющей системой 6, подключенной к одному из выходов генератора 7 разверток. Исследуемый образец 8 электрически соединен с генератором 8 высокочастотного сигнала. Анализирующий 2 и отклоняющий 3 электроды соединены соответственно с усилителями 10 и 11 и первым осциллографом 12 (например, типа С1-92). Выходы генератора 7 разверток соединены с усилителями 10 и 11 и видеоконтрольным устройством (ВКУ) 13. Детектор снабжен преобразователем 14 (типа Эверхарта-Тронлн), выход которого соединен с селективным усилителем

сл

оо

4 СЛ 01

15 и усипителем 16 постоянного тока, собранного на базе микросхемы КР574УД2А, работающего в полосе частот 0-500 Гц. Селективный усилитель 15 соединен по выходу с аналоговым перемножителем 17, например, на основе микросхемы К521ПС1, соединен- РЫМ с аналоговым делителем 18, собранным по схеме делителя с перемеп- Чой крутизной на основе двух микросхем двухканапьных операционных усилителей КР574УД2А. Аналоговый делитель 18 соединен с входами ВКУ 1 и вторым осциллографом 19. На фиг.2 Представлены строчный пилообразный сигнал 20 и кадровый сигнал 21 на выходе генератора 7 разверток, сигналы 22 и 23 соответственно после Усилителей 10 и 11 в цепях анализирующего и отклоняющего электродов, сигнал 24 на выходе преобразователя 14, модулированный высокочастотным сигналом 10 кГц, сигнал 25 на выходе аналогового делителя 18, пропорциональный критериальному параметру и регистрируемый вторым осциллографом 19.

Сущность способа заключается а следующем.

Настройка детектора производится До измерений на реальных объектах И заключается в выборе оптимальных напряжений на всех электродах детектора, В качестве оптимальных принимаются также напряжения на электродах детектора, при которых становитс абсолютно максимальным параметр О, который определяется по выходному сигналу детектора, как

г, Ufc

Q L.-f

где dU« - амплитуда переменной составляющей выходного сигнала детектора, при малом по амплитуде изменении потенциала образцаj

А - амплитуда постоянной составляющей выходного сигнала детектора.

Указанный параметр Q пропорциона- лен отношению сигнал/шум в выбранной рабочей точке и, следовательно, обратно пропорционален минимально регистрируемому детектором изменению потенциала на образце. Он зависит от формы передаточной характеристики и количества обратно рассеянных, третичных и гЬоновых электронов, дающих

o

5

0

5

0

5

0

5

5

вклад в шумовую компоненту выходного сигнала детектора.

Соответствие между максимумом указанного критерия и соответствующими напряжениями на электродах определяется следующим образом. Вследствие того, что напряжения на электродах детектора при реализации способа изменяются синхронно с разворотом электронного луча в растр на экране ВКУ, существует однозначное соответствие между этими напряжениями и положением электронного луча на экране. Причем каждому напряжению на анализирующем электроде детектора, измеряемому с помощью первого осциллографа 12, соответствует горизонтальная координата луча на экране, а напряжению на отклоняющем электроде - вертикальная координата.

Результирующий преобразованный сигнал, пропорциональный параметру Q, подается с выхода аналогового делителя 18 на ВКУ в канал яркостной модуляции электронного луча. Максимуму предложенного критерия будет соответствовать центр пятна максимальной яркости на экране ВКУ, положение которого определяется визуально.

По горизонтальной координате центра пятна максимальной яркости свечения экрана определяется оптимальное напряжение на анализирующем электроде, а по вертикальной координате - на отклоняющем электроде.

Детектор потенциального контраста устанавливался под полюсным наконечником объективной линзы микроскопа МРЭМ-100.

Электронный пучок с помощью отклоняющей системы 6, управляемой генератором разверток, сканировал исследуемый образец 8. В качестве образца использовалась полированная торцовая поверхность латунного цилиндра диаметром 10 мм, на который подавалось синусоидальное напряжение частотой 10 кГц и амплитудой 100 мВ с генератора 9 (Г6-31). Кроме того, усиленный сигнал строчной развертки до уровней - 20 В - + 10 В усилителем 10,. сигнал кадровой развертки до уровней -20 В - О В усипителем 11 подавались соответственно на анализирующий электрод 2 и на отклоняющей электрод 3 детектора.

В результате проведенной настройки для используемого детектора величина сигнала, пропорционального критерию оптимальности, измеренная на выходе аналогового делителя, составила

2

Д к

54

ю-эв

при + 600 R на вытягивающем, -2,3 В на анализирующем, -4. В на отклоняющем и -15 В на антидинатронном электродах.

Формула изобретения

Способ настройки детектора потенциального контраста для растрового электронного микроскопа, содержащего вытягивающий, анализирующий, анти- динатронный и отклоняющие электроды,

включающий подачу на образец периодического высокочастотного сигнала, варьирование напряжения на анализирующем электроде и выбор оптимальных значений напряжений, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности детектора к изменению потенциального контраста за

счет коррекции его передаточной характеристики, одновременно с варьированием напряжения на анализирующем электроде осуществляют варьирование напряжения на отклоняющих электродах,

а .об оптимальности напряжений судят по достижении максимума отношения квадрата амплитуды переменной составляющей выходного сигнала детектора к амплитуде его постоянной составляю. Щей.

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии, в частности к методам оптимизации параметров детекторов потенциального контраста. Цель изобретения - повышение чувствительности детектора к изменению потенциального контраста, достигается путем корркции его передаточной характеристики. Сущность способа заключается в том, что выбираются оптимальные напряжения на электродах детектора. Для этого одновременно варьируют напряжение на анализирующем и отклоняющем электродах при поданном на образец высокочастотном сигнале малой амплитуды. Об оптимальности напряжений судят по достижении максимума отношения квадрата амплитуды переменной составляющей выходного сигнала детектора к амплитуде его постоянной составляющей. 2 ил.

Uc,S 2.51

0

-2.5

U, В 10

го

ад +ш

-2,3

Л

BxW

-3

W 20

АЛЛ

Л

22

/

п t

«Ј