Коллектор светового излучения Советский патент 1982 года по МПК H01J37/28 

,(54) КОЛЛЕКТОР СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

1

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии и может быть использовано в устройствах анализа светового катодопюминесцентного излучения исследуемых объектов.

Известны коллекторы светового излучения, в которых производится разделение светового потока от точечного источника с помощью разветвляющихся светово- ,д дов и зеркала l3

Недостатком таких коллекторов является неоднозначность соотношения световых потоков на выходах коллектора и нера-г циональное использование фотоприемнвков jj из-за малого отношения сигнал/шум.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущкослъ является коллектор светового излучения для растрового электронного микроскопа, содержащий со- 20 биракндее зеркало, в фокусе которого размешен исследуемый объект, световод с ответвлениями, приемный торец которого расположен в ттоскоста, перпендикуляр. ной направлению полного светового потока, и фотоприемники С 2 .

Этот коллектор содержит попуэллипсоидальное зеркало, которое собирает лучи и направляет их на приемный торец световода. Излучение на выходе такого коплектора имеет сложное пространственное распределение, поэтому трудно произвести оценку разделения светового потока на кансдый из (})отоприемников. Вследствие этого не обеспечивается правильная цветопередача изображеьшя и необходимая точность анализа.,

Целью изобретения является повьпиение точности анализа исследуемых объектов.

Указанная цель достигается тем, что в коллекторе светового излучения, содержащем собирающее зеркешо, световод с сугветвленйями, приемный торец которого расположен в плоскости, перпендикулярной направлению полного светового потока, и фотоприемники, зеркало выполнено в форме параболоида, ось которого совпадает с электронно-оптической осью, а торец 3 .682 световода размещен в сечении параболоида, удаленном от его вершины на расстоя ние, не менее фокусного, и разделен на секторы по коггачеству ответвлогай световода, причем площади секторов обратно пропорциональны чувствительиостям фотоприемников. На фиг. 1 схематически представлено предлагаемое устройство, разрез, на фиг. 2 то же, поперечный разрез. Электронный луч 1 и отверстие 2 дпя его прохода имеют ось, совпадающую с осью парабопоида, образующего собирающее зеркало 3. Исследуемый объект 4 размещен в фокусе зеркала 3. Позшшямт 5 и 6 обозначены, соответственно, ход световых лучей и фокус зеркала. В сечении параболоида за объектом установлен световод с ответвлением 7. Со стороны приемного торца световода ответвления связаны обоймой 8, образуя круг, плоскость которого расположена в перпендикулярном к, оси параболоида сечении и занимает всю его площадь. Торец световода разделен на сектора 9, площади ко. торых (Si, SjLi- SH ) находятся в заданной пропоршга, а их сумма где R - радиус круга.- iКоллектор работает следующим образом. Тонкий электронный луч 1 попадает на объект 4 и вызывает катодопюминесцентное излучение. Размер области выс вечивания в образце весьма мал (не более нескольких десятков микрон), поэтому источник можно считать точечньп по отнощению к размерам всей системы. Объект 4 располагается таким образ им, чтобы точка падения электронного луча 1 совпадала с фокусом 6 параболоида. Световое излучение, выходящее из образца, отражается от параболического зеркала, и, поскольку источник света находится в фокусе, отраженное излучение от параболической поверхности зеркала представ ляет собой параллельный пучок света. Распределение светового потока в пучке симметрично относительно оси параболоида, которая совпадает в нащем случае с направлением оси электронного луча 1. Отраженное световое излучение улавливается волоконными световодами 7. Световой поток, попадаюитй в ответвление све товод)а с номером , пропорШюнален его площади S-i и равен Oi 0o(5i. полный световой поток, идущий с образца Таким образом, производится.разделение светового потока на Vt-частей в пропорции, определяемой соотношениями площадей секторов торца световода. Форма торца со стороны фотоприемника не играет принципиальной роли, так как предполагается, что весь световой поток каждого световода попадает на свой фотоприемник (фотоумножитель). Соотношение площадей секторов приемного торца выбирается следуквшсм образом. Например, для трех фотоумножителей (ФЭУ) Ф, ф,, ф, снабженных светофильтрами основных цветов с максимумами чувствительности на длинах волн | , Д, , У выбираются рабочие напряжения, со- ответствукядие допустимсллу темновому току EJ, , EI. Огфеделяйтся-катодные чувствительности ФЭУ для длин волн Д,., л, Я OKI -ki соответствен ли . l)r но, анодные чувствительности Q- , JQJ выбранных напряжений. Тогда соотношения плсацадей секторов должны рав- нмться соотношенияпм суммарных чувствительностей ФЭУj 5,.SxSvPK,3c,;)-r-OKi3c,iT (к,Эа,г1 Дпя псмтучения цветных катодсяноминесцентных изображений можно использовать фотоумножители ФЭУ-1 Об, обладающие высокой чувствительностью в широкой области спектра, снабженные светофильтрами с максимумами полос пропускания ца длинах волн )l.;, 450 нм, Я./.| 550нм, 610 нм. Такие характеристики светофготьтров соответствуют колориметрическим координатам. При этом надо учесть завв симсють относительной катодной чувствительности от длины волны света: Э 6,9, ; 1 0,5, 3fe. 0,4. В случае использо вания одинаковых ФЭУ для трех каналов (з й-2. -о г Д отношения площадей секторов имеем: 9-f в. в з 0,4:0,8:1. Для ФЭУ-51 имеем соответственно 0,95, Зк4 0,65, t),t- 0,45 и : i- 5э 0,5:0,7:1. С помощью описанного коллектора в растровом электронном микроскопе типа Стереоскан были получены цветные катодолюминесцентные снимки с различных образцов в реальных цветах в обычном и в режиме стробоскопии. В качестве объектов использовались как люлданофоры, так и слабосветяпшеся объекты биологического происхождения. Во всех случаях для коллектора эффективность сбора излучения составляла свьппе 9О%, отношение сигнал/шум было не менее 2О при ускорякяаем напряжении 20кВ и токе луча .