Растровый электронный микроскоп Советский патент 1976 года по МПК H01J37/26 

1

Изобретение относится к электронной микроскопии и может быть использовано при разработке растровых электронных микроскопов.

Известен электронный микроскоп просвечивающего типа, в котором для повьпиения чувствительности и разрешения в качестве преобразователя электронно - оптического изображения в электрические сигналы использован сцинтиллятор с ФЭУ, расположенный за неподвижной сканирующей диафрагмой по ходу электронного луча.

Недостатком такого электронного микроскопа является низкая разрешающая способность.

Ближайшим прототипом данного изобретения .является растровый электронный микроскоп 2 который содержит электронную пушку, электронно-оптическую систему, столик для объектов, неподвижную диафрагму, датчик электронов и видеоконтрольное устройство, состоящее из видгоусилитедя , приемной электронно-лучевой трубки, генератора разверток приемной трубки и источников питания.

Однако и этот микроскоп имеет недостатки: низкое разрешение и слабую чувствительность при малой интенсивности электронов.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности микроскопа. Достижение поставленной дели осуществлено тем, что микроскоп снабжен дополнительной электронно-оптической системой формирования и увеличения изображения и отклоняющей системой, которые расположена; под объектом леред диафрагмой по ходу электронного луча, и дискретно-аналоговым устройством, вход которого соединен с датчиком электронов, а выход - со входом индикаторного блока видеоконтрольного устройства.

На чертеже изображена схема электронного микроскопа.

Схема включает в себя электронную пушку 1, электронно-оптическую систему 2 , электронный зовд 3, отклоняющую систему 4, исследуемый объект 5, расположенньш на столике, объективную линзу 6, отклоняющую систему 7, промежуточную линзу 8, проекш1онную линзу 9, элемент электронного изображения 10, неподвижную диафрагму 11, плоскость регистрации 12, в которой размещена неподвижная диафрагма 11, датчик электронов 13, импульсный усилитель 14 аналогового устройства, формирователь 15 аналогового устройства, интегральный усилитель 16, индикаторный блок 17 нидеоконтрольного устройства, генераторы разверток 18. Линзы 6, 8, 9 и отклоняющая система 7 образуют электронно-оптическую систему, предназначенную для формирования и увеличения изображения соответствующего участка объекта. Выход датчика электронов 13 электрически соединен со входом аналогового устройства (импульсным усилителем 14), выход (интегральный усилитель 16) которого электрически соединен со входом индикаторного блока 17 видеоконтрольного устройства (с модулятором приемной трубки), соединенного электрически с генератором развертки 18,которьш электрически соединен с отклоняющими системами 4 и 7. Растровый электронный микроскоп работает следующим образом. На исследуемый объект 5 электронно-оптической системы 2 направляется и фокусируется электронный зонд 3, которьш с помощью отклоняющей системы 4 сканирует по поверхности исследуемого объекта 5. Электронный зонд 3, попав на объект 5, проходит его (по пути взаимодействуя с ним) или отражается, если объект расположен наклонно к оптической оси микроскопа. Прощедгпие или отраженные под малым углом () к оптической оси и поверхности объекта электроны несут информацию об исследуемом объекте 5. Они попадают в поле линзы 6. которая формирует и увеличивает первичное изображение в электронных лучах (аналогично просвечивающему электронному микроскопу) . Сформированное линзой 6 первичное изображение сканируется системой 7 синхронно со сканированием, пpoвoдиIvlым отклоняющей системой 4, но сканирование происходит в противоположных направлениях как по строкам, так и по кадру. Промежуточной 8 и проекционной 9 линзами формируется конечное электронное изображение, которое раскладывается на элементь электронного изображения в плоскости регистрации 12 с помощью повторного сканирования, осуществляемого отклоняющей системой 7, относительно неподвижной диафрагмы 11. Величина элементов элекронно- го изображения определяется диаметром неподви)- ной диафрагмы 11 и общим увеличением линз Э.О.С расположенных под объектом по ходу электронного луча. Электроны, прощедпше через диафрагму 11, попадают на датчик 13, работающий в режиме счета электронов и преобразовьшающий последние в электрические импульсы, частота которых пропорциональна количеству электронов, приходящихся на элемент изображения в плоскости регистрации 12. Полученнъю таким образом электрические импульсы подаются на вход аналогового устройства, т.е. на вход импульсного усилителя 14, который усиливает и направляет их на вход формирователя 15, где они преобраззтотся в стандартные по форме и амплитуде импульсы без изменения частоты следования, другими словами,формирователь 15 сохраняет частотную модуляцию, обусловленную элементами электронного изображакия. Затем стандартные импульсы направляются в интегральный усилитель 16, которьш преобразовывает последние в аналоговый сигнал (напряжение), амплитуда которого пропорциональна частоте стандартных импульсов. Аналоговый сигнал (напряжение) поступает на вход индикаторного блока 17 видеокошрольного устройства, который формирует конечное изображение той точки исследуемого объекта, где произопшо взаимодействие электронного зонда 3 с иследуемым объектом 5. Индикаторньш блок 17 видеоконтрольного устройства с помощью генератора разверток 18 и отклоняющих систем 4, 7 формирует изображение исследуемого объекта 5 синхронно с двойным сканированием : зонда 3 по объекту 5 и электронного изображения относительно неподвижной диафрагмы И. Благодаря применению дополнительной электронно-оптической системы, расположенной под объектом по ходу электронного луча, и диафрагмы 11 возможно разложение электронного изображения на мелкие элементы, что позволяет повысить разрешающую способность микроскопа, так как она в этом случае определяется разрешением электронно-оптической системы, построенной по аналогии с электронной оптикой просвечивающих микроскопов. Поскольку увеличение разрешения электронно-оптической системы и размер сканирующей диафрагмы 11 при высокой чувствительности датчика 13 () позволяет настроить систему на самое высокое разрешение, то разрешение всего прибора может достигнуть уровня современных просвечивающих электронных микроскопов. Применение аналогового устройства позволяет получать изображение на экране инадикаторного блока видеоконтрольного устройства от очень малой интенсивности прошедших или отраженных электронов (Ю---Ю- а/см). Формула изобретения Растровый электронный микроскоп, содержащий электронно-оптическую систему, ожлоняющую систему, столик объектов, неподвижную диафрагму, датчик электронов и вндеоконтрольное устройство, с и здикаторным блоком, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, он снабжен дополнительной электроннооптической системой формирования и увеличения изображения и отклоняющей системой, которые расположены под объектом перед диафрагмой по ходу электронного луча, и дискретно-аналоговым устройством,вхоя которого соединен с датчиком электронов, а выход - со входом индикаторного блока видеоконтрольного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авт. св. СССР, кл. Н 01137/26 № 399937, 29.11.71, опубл. 14.02.74 г.

2.Техническое описание устройства электронного микроскопа Автоскоп фирмы ЕТЕС 1970

(прототип).