Электронно-зондовое устройство Советский патент 1991 года по МПК H01J37/20 

Изобретение относится к электронно- зондовой технике и может быть использовано для исследования слоистых материалов, в том числе полупроводниковых структур и композиционных материалов, в микроэлектротехнике, металлургии и машиностроении.

Целью изобретения является повышение точности измерений и сокращение времени анализа при определении гетерограниц образца за счет уменьшения ошибок при измерении интенсивности аналитических линий вблизи этих границ.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - схема нуль-индикатора; на фиг, 3 - , схема одного из вариантов электромеханического преобразователя (ЭМП) угла поворота.

Электронно-зондовое устройство содержит составной корпус (фиг. 1), включающий неподвижную часть 1 и вращающуюся э относительно нее вокруг электрон но-оптической оси часть 2. С этой частью взаимодействует соответствующий привод 3. В неподвижной части расположены электронно-оптическая система 4, отклоняющая система 5 и столик 6 объектов. Во вращающейся части 2 друг против друга установлены два спектрометра 7 и 8 рентгеновского или катодолюминесцентного излучения. ЭМП 9 имеет передаточный механизм 10 и потенциометры 11с подвижными контактами. Генератор развертки 12 через потенциометры соединен с выводами отклоняющей системой 5, а также с управляющим входом нуль- индикатора 13, первый и второй входы которого соединены с выходами спектрометров 7 и 8.

Схема нуль-индикатора (фиг. 2) включает две ветви, каждая из которых состоит из последовательно соединенных импульсного усилителя 14(15), одноканального амплитудного анализатора 16(17) и интегратора

о

00 00

CJ

о

CJ

18(19). Выходы интеграторов соединены через сумматор 20 с соответствующими входами электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 21, отклоняющие пластины которой являются управляющим входом ноль-индикатора и соединены с выходом генератора развертки 12.

ЭМП 9 (фиг. 3) содержит вращающийся элемент 22 передаточного механизма с четырьмя подвижными контактами 23, взаи- модейстующими с потенциометрами 24, включенными по мостовой схеме. Входы 25 ЭМП соединены с генератором развертки 12, а его выходы - с отклоняющей системой 5 по соответствующим каналам отклонения по Х,У координатам.

Устройство работает следующим образом.

На столик 6 объектов в неподвижной части 1 корпуса помещают образец для исследования. Электронно-оптическая система 4 формирует электронный пучок и фокусирует его на образец.

Включают генератор разверток 12, с которого подается напряжение пилообразной формы на ЭМП 9. Здесь происходит перерас- пределение напряжения. Часть напряжения (тока) с ЭМП подается на отклоняющую систему 5. Последняя отклоняет электронный пучок вдоль оси, проходя щей через спектрометры 7,8. При этом направление сканирова- ния меняется в пределах 45°. При облучении образца возбуждается рентгеновское излучение. Рентгеновские кванты регистрируются парно-симметричными спектрометрами, на выходе которых появляются импульсы с ча- стотой следования, прямо пропорциональной интенсивности рентгеновских квантов. Эти импульсы поступают на первый и второй входы нуль-индикатора 13, где они усиливаются, дискриминируются и интегрируются. Сигнал с сумматора 20 поступает на ЭЛТ нуль-интегратора. При этом на один из выходов сумматора 20 сигнал может подаваться со знаком минус. В это время с помощью привода 3 поворачивают вращающуюся часть 2 корпуса вместе со спектрометрами 7,8.

В результате действия ЭМП это приводит к изменению направления сканирования электронного пучка при сохранении направления сканирования вдоль оси, проходящей че- рез спектрометры 7,8. Таким образом обеспечивается постоянство совпадения направления сканирования с осью парно-симметричных рентгеновских спектрометров.

Если сканирующий электронный пучок пересекает гетерофазную границу на образце, то на экране ЭЛТ 21 нуль-индикатора появляется вместо прямой светящейся линии линия со ступенькой или изломом, что свидетельствует о наличии гетерограницы.

Далее оператор поворачивает вращающую часть корпуса до тех пор, пока на экране ЭЛТ 21 наблюдаемая ступенька /излом/ не будет иметь максимального значения по амплитуде, Это свидетельствует о том, что вращающаяся часть установлена в такое положение, когда ось спектрометров 7,8 расположена перпендикулярно гетерогранице. По расстоянию от центра экрана до ступеньки на прямой линии определяется расстояние до гетерограницы с учетом масштаба увеличения изображения и определения центра отсчета путем изменения направления сканирования на 45°.

Таким образом, благодаря изменению направления развертки электронного зонда относительно границы неоднородности (граница раздела фаз, границы в слоистых и гетерогенных материалах, полупроводниковых структурах и т.д.) и одновременной регистрации носителей сигналов вторичных явлений, например рентгеновских квантов, парно-симметричными спектрометрами, ось которых должна совпадать с направлением сканирования зонда, и обработки электрических сигналов в логическом блоке повышается точность измерений положения границы раздела. При этом время определения характеристических параметров исследуемого объекта, например химического состава вблизи границы раздела, сокращается в 3-5 раз.

Формула изобретения Электронно-зондовое устройство, содержащее составной корпус, выполненный с возможностью вращения одной части относительно другой вокруг электронно-оптической оси, два расположенных друг против друга спектрометра, установленных во вращающейся части корпуса, электронно-оптическую и отклоняющую системы, расположенные в другой части корпуса, а также генератор развертки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и сокращения времени анализа, оно снабжено электромеханическим преобразователем угла поворота вращающейся части корпуса, выполненным с подвижными контактами потенциометров, и нуль-индикатором, при этом выходы генератора развертки соединены через потенциометры с выводами отклоняющейся системы и управляющим входом нуль-индикатора, первый и второй входы которого соединены с выходами спектрометров.

ITS

I

Импульсы от

спектрометра 7

2Вх

Ш

Импульсы от спектрометра 8

Фиг 2

от генератора развертка 12

Изобретение относится к электронно- зондовой технике и может быть использовано для исследования слоистых материалов. Целью изобретения является повышение точности измерений и сокращение времени анализа при определении гетерограниц образца за счет уменьшения ошибок при измерении интенсивности аналитических линий вблизи этих границ. Устройство содержит составной корпус, включающий неподвижную часть и вращающуюся относительно нее вокруг электронно-оптической оси часть. В неподвижной части расположены электронно-оптическая и отклоняющая системы. Во вращающейся части друг против друга установлены два спектрометра. Устройство снабжено электромеханическим преобразователем угла поворота вращающейся части с подвижными .юнтактами потенциометров, а также нуль- индикатором, входы которого соединены с выходом генератора развертки и выходами спектрометров. Обеспечивается постоянство совпадения направления сканирования с осью расположения спектрометров. 3 ил. сл С

Редактор Т. Орловская

Заказ 3712Тираж 308Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5