Растровый электронный микроскоп

О П И С А Н И Е п)682967ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик.08.79. Бюллетень32ния описания 30.08.79 Опубликовано Дата опублик о делам изобретении и открытийюков, М. И. Коломейцев и Н. Н. Седов рудового Красного Знамени институимени Серго Орджоникидзе аявите осковскии ордена управлен(54) РАСТРОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП Изобретение относи 1 ся к области электронно-оптического приборостроения.Растровый электронный микроскоп(РЭМ) позволяет наблюдать структуру потенциального рельефа на поверхности твердых тел. Наиболее полным информативным количественным отображением потенциального рельефа является картина эквипотснци алей,Известны растровые электронные микроскопы для измерения потенциального рельефа на поверхности твердых тел 111, содержащие электронно-оптическую часть, видео- контрольный блок и коллектор вторичных электронов с узкополосным энергетическим анализатором. В данном РЭМ изображение серии эквипотенци алей получается путем многократного экспонирования одного кадра со ступенчатым сдвигом вручную положения области пропускания анализатора по энергиям, а точность построения картины эквипотенциалей очень низка (2 - 3 эВ) и ограничивается полушириной максимума кривой энергетического распределения медленных вторичных электронов.Наиболее близким к изобретению техническим решением является РЭМ 2, содержащий электронно-оптическую часть, видеоконтрольный блок, коллектор вторичных электронов, снабженный энергетическим 2) Авторы изобретения С. И. Гавриков, В анализатором, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), пластины вертикального отклонения которой соединены через усилитель с выходом коллектора, генератор пилообразного напряжения, соединенный с управляющим электродом анализатора и с пластинами горизонтального отклонения трубки, включенный на вход видеоконтрольного блока фоторегистратор, фоточувствительная поверхность которого ориентирована на экран ЭЛТ, и расположенный между ними трафарет, выполненный в виде непрозрачного экрана с набором прорезей, ориентированным вдоль направления горизонтально го отклонения луча в трубке.Принцип действия такого РЭМ основанна регистрации сдвига кривых задержки спектра вторичных электронов, эмиттированных различными точками поверхности объекта, имеющей потенциальный рельеф.С помощью данного устройства получают картины эквипотенциалей с минимальной разностью потенциалов в 0,2 В между соседними четко различными эквипотенциаля миНедостатками известного устройства являются дискретный характер получаемых на нем изображений эквипотенциалей и недостаточно высокая точность измерений, ко торая зависит от толщины линии, представ50 55 60 65 3ляющей собой осциллограмму кривой задержки спектра вторичных электронов, и угла наклона последней на экране ЭЛТ, а также от стабильности ее формы для различных,урчдн объекта. Толщина линии зависит; восновном, от соотношения сигналшум напр",ТЖения, поступающего с выхода коллектора через усилитель на пластины вертикального отклонения ЭЛТ, и частот ои полосы пропускания видеотракта.Цель изобретения - повышение точности измерения потенциала на поверхности твердого тела.Указанная цель достигается тем, по в предлагаемом РЭМ пластины горизонтального отклонения ЭЛТ соединены с цепью строчной развертки видеоконтрольного олока, набор прорезей трафарета ориентирован вдоль направления вертикального огклонения луча ЭЛТ.Сущность изобретения поясняется черте. жом, где: 1 - электронно-оптическая часть РЭМ, 2 - отклоняющие катушки, 3 - впдеоконтрольный блок, 4 - объект, 5 - коллектор вторичных электронов, 6 - энергетический анализатор, 7 - детектор, б - усилитель, 9 - электронно-лучевая трубка, 10 - фоторегистратор, 11 - трафарет, 12 - оптическая линза, 13 - полупрозра иный детектор.РЭМ работает следующим образом.Электронный зонд, формируемый в колонне электронно-оптической части 1, отклоняется с помощью катушек 2 и генераторов строчной и кадровой разверток блока 3 так, что он выписывает на изучаемой поверхности объекта 4 растр. Эмиттированные вторичные электроны собираются входными электродами коллектора 5 и, ускорившись, проходят через анализатор 6. Анализатор 6 действует как пороговый, т. е. пропускает электроны с энергией, превышающей определенное значение. Высота порога устанавливается на необходимом уровне подачей на управляющий электрод анализатора постоянного напряжения относительно объекта. Так как медленная компонента вторичных электронов обладает определенным спектром с полушириной максимума около 3 эВ, то количество прошедших анализатор электронов в определенном диапазоне (около 1 В) зависит линейно от разности потенциалов между управляющим электродом анализатора и эмиттирующим микроучастком образца.В процессе работы РЭМ на входе детектора 7 вырабатывается сигнал, соответствующий эмиссионной способности различных точек объекта. Напряжение, вырабатываемое усилителем 8, пропорциональное детектируемому сигналу, подается на пластины вертикального отклонения ЭЛТ 9 и обеспечивает модуляцию отклонения электронного луча на экране ЭЛТ в соответствии со значением потенциала в данной точке объ 5 1 О 15 20 25 30 35 40 -1 д екта. Фоторегистратор 10 улавливает световой сигнал, перенесенный с экрана ЭЛТ в плоскость трафарета 11 с помощью оптической линзы 12. В случае отсутствия потенциального рельефа на поверхности однородного объекта на экране ЭЛТ за каждый период строчной развертки будет вычерчиваться горизонтальная линия, которая может целиком просвечивать через одну из щелей трафарета. При наличии потенциального рельефа на экране ЭЛТ вычерчивается зависимость потенциала от координаты па поверхности объекта вдоль линии сканирования, и фоторегистратор улавливает прерывистый сигнал от разных щелей трафарета, вырабатывая тем самым видеосигнал картины эквипотенциалей.В данном устройстве за счет изменения принципа оптоэлектронного формирования видеосигнала для построения эквипотенциалей необходимая частотная полоса пропускания видеотракта может быть уменьшена на несколько порядков, что позволяет при том же соотношении сигнал/шум повысить коэффициент усиления и достигнуть более высокой точности построения эквипотенциалей.Устройство может дополнительно содержать полупрозрачный детектор 13, расположенный в коллекторе вторичных электронов между анализатором и образцом и подключенный на вход регулировки усиления усилителя, Полупрозрачный детектор позволяет регистрировать относительный ток вторичных электронов до попадания их в анализатор и путем регулировки коэффициента усиления усилителя достигнуть постоянных значений амплитуды и угла наклона кривой задержки на экране ЭЛТ. Таким образом исключается влияние микрогеометрии поверхности объекта на точность построения эвипотенциалей, Описанное устройство при использовании дополнительного полупрозрачного детектора обеспечивает построение эквипотенциалей, а следовательно, и измерение потенциала на поверхности твердого тела с точностью 0,01 В.Ф о р м ул а изобретения1. Растровый электронный микроскоп, содержащий электронно-оптическую часть, видеоконтрольный блок, коллектор вторичных электронов, снабженный энергетическим анализатором, электронно-лучевую трубку, пластины вертикального отклонения которой соединены через усилитель с выходом коллектора, включенный на вход видео- контрольного блока фоторегистратор, фоточувствительная поверхность которого ориентирована на экран электронно-лучевой трубки, и расположенный между ними фоторегистратор - экран, выполненный в виде непрозрачного экрана с набором прорезей, отличающийся тем, что, с целью682967 Составитель В. Вдовин Редактор И. Шубина Техред А, Камышникова Корректор Т. Добровольская Заказ 2008/15 Изд. М 492 Тираж 923 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 повышения точности измерения потенциала на поверхности твердого тела, пластины горизонтального отклонения электронно-лучевой трубки соединены с цепью строчной развертки видеоконтрольного блока, при этом набор прорезей трафарета ориентирован вдоль направления вертикального отклонения луча электронно-лучевой трубки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Дюков В. Г Роу Э. И., Спивак Г, ВСаговаев А. А. Приборы и техника эксперн 5 мента, 1974,5, с, 200.2. Авторское свидетельство ССС Р517080, кл. Н 013 37/26, 1974, (прототип,