Устройство автоматической фокусировки изображения в растровом электронном микроскопе Советский патент 1982 года по МПК H01J37/21 

1

Изобретение огиосигся к устройствем авгокГатики растровых элек1ронных микроскопов (РЭМ).

Иэвесгвд{Различные схемы и устройства автоматической фокусировки изображения в РЭМ, использующие те или иные критерии фокусировки 1.

Их недостатком является узкий диапазон работы разверток, в котором функционируют эти устройства.,д Наиболее близким по технической сущности к 1федлага«4ому является устройство автоматической фокусировки, содержащее систему формирования злектровного зонпа с дополнительной фокусиру- 5 юшей линзой и схему обратной связи, включающую последова тельнрсоедиве& иые детектор электронов, усгшитель, ок иас ерения и регулятор тока дополнительной линзы. БЛОК измерения включает по- 20 лосовой фильтр высоких частот (ВЧ) и измеритель мощности. Критерием наилучшей фокусировки служит максимальная величина указанной мощности.

Спектр видессигнала в РЭМ определяется длительностью кадра и числом строк в кадре. Число строк выб1фается из количества элементов разлохдашш. Современный микроскоп имеет широкий выбор времени длительности кадра и числа строк в кадре, что определяет изменение верхней граничной частоты спектра видеосигнала в широких пределах. Выделение полезного сигнала, управляющего работой системы автофокусировки, производится с помошыо избирательного полосового усилителя, а выбор резонансной частоты усилителя осуществляют возможно ближе к верхней граничной частоте спектра видеосигнала С 2.

Для работы системы автофокуснровки, построенной на этом пргащше, в широком диапазоне длительностей кадра при возможных наборах числа строк в кадре резонансный усйЕлитель необходимо вьшолнять перестраиваемым в широком диапазоне частот (ор десятков горц до десятков килогерц), что конструктивно вьшолнигь трудно, поэтому ограничиваются узким диапазоном работы развертки, для которого настроен усилитель.

Цель изобретения - расширение диапазона рабочих режимов по длительности развертки при исследовании объектов со значительным измененном рельефа поверхности.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве фокусировки изображения в РЭМ, содержащем систему формирования электронного зонда с дополнительной фокусирующей линзой и последовательно соединенные детектор электронов, усилитель, блок измерения и регулятор ток дополнительной линзы, блок измерения выполнен в виде последовательно соединенных множительного блока и интегратора, а между усилителем и множительным €локом паралельно подключена линия задержки.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Электронная пушка I, конденсорная система 2, формирующая линза 3, дополни тельная фокусирующая линза 4, растровая отклоняющая система 5 и исследуемый объект 6 расположены последовательно по ходу электронного зонда.

Детектор 7 электронов электрически соединен с усилителем 8, выход которого электрически соединен с линией 9 задержки и множительным блоком Ю, Линия 9 задержки се динена со вторым входом множительного блока IО, которы элек1рически соединен с входом интегратора 11, выход которого соединен с экстремальным регулятором 12 тока, а выход последнего соединен с дополнительной фокусирующей линз.ой 4, Индикатор 13 изображения соединен с усилителем 8.

Устройство работает следующим образом.. .

Электронная пушка I, ковденсорная , система 2, формирующая линза 3, растровая отклоняющая система 5 с по-, мощью электронного зонда обеспечивают поэлементное разложевд1е во времени изображения поверхности объекта 6 в виде потока вторичных электронов, в ко торых заключена информация о рельефе поверхности исследуемого объекта. Поток вторичных электронов преобразуется детектором 7 в аналоговый электрический сигнал.

Электрический сигнал с выхода детектора 7 поступает на вход предварительного усилителя 8, где он усиливается до уровня, необходимого для нормальной работы индикатора 13, с выхода предусили теля сигнал поступает также на один из входов множительного блока 10 и вход линии 9 задержки.

Линия 9 задержки, множительный блок 10 и интегратор II образуют аналоговое решающее устройство, которое вычисляет автокорреляционную функцию сигнала, поступающего с выхода предварительного усилителя 8.

ЕСЛИ электронное изображение сфокусировано, значение автокорреляционной функции, т.е. сигнал на выходе интегратора II, достигает максимального значения.

При расфокусировке изображения значение автокорреляционной функции уменьшается и выходное напряжение интегратора также уменьшается.

При движении первичного электонного зонда по строке различным точкам объекта соответствуют различные положения фокусировки, при этом на высоких выступах или глубоких впадинах поверхности объекта происходит дефокусировка изображения.

При дефокусировке, т.е. при отклонении выходного напряжения от максимального значения, на выходе экстремального регулятора 12 тока реализуется сигнал ошибки, который, являясь рабочим ТОК.01Л- дополнительной фокусирующей лиазы, устраняет дефокусировку электронного изображения.

Таким образом, предлагаемое выполнение системы автофокусировки изображения обеспечивает получение автокорреляционной функции видиосигнала, которая является его энергической характеристикой, описывающей скорость изменения сигнала без разложения на гармонические составляющие. Это обстоятельство при соотве1х;твующем выборе времени корреляции обеспечивает работу устройства автоматической фокусировки во всем диапазоне развертки растрового изображения., получаемого в РЭМ .

Использование предлагаемого устройства позволяет расширить ассортимент исследуемых объектов с более развитым и сложным рельефом, что обеспечивает получение информации, наиболее близкой к реальной.

Формула изобретения

Устройство автоматической фокусировки изображения в растровом электронном микроскопе, содержащее, систему

формирования электронного зонда с дополнительной фокусирующей линзой, последовательно соединенные детектор электронов, усилитель, блок измерения и регулятор тока дополнительной фокусирующей линзы, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих режимов по длительности развертки при исследовании объектов со значительным изменением рельефа поверхности, блок измерешга вьшолнен в

виде последовательно соединенных множительного блока и интегратора, а между усилителем и множительным блоком включена линия задержки.

Источники информации, принятые во внкмавие при экспергазе

Л. Патент Японии № 48-43953, кл.. 99 С ЗО9, опублик. 1976.

2. Патент Японии № 49-22575, кл. 99 С 309, опублик. 1974 (прототип),