Коллектор светового излучения

О П И С А Н И Е 11982117ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцкалисткческииРеслублик(22) Заявлено 21.05.81 (21) 3298540/18-21 (51) М. Кд.3 с присоединением заявки ЭЙ(23)Приоритет Н 01 Х 37/28 1 Ьаударотааиа 1 комитет СССР ло делам изобретеии 9 и открмтий(5 З) УДК 621,397, ,3311(088.8) Дата опубликования описания 15,12,82(72) Авторы изобретения Г. В. Сапарин и С, К. Обыден. Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской:Революции,:и ордена Трудового Красного Знамени государйтвмщыйуниверситет им. М. В, Ломоносова,(54) КОЛЛЕКТОР СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1Изобретение относится к растровой электронной микроскопии и может быть использовано в устройствах анализа светового катодопюминесцентного излучения исследуемых объектов.5 Известны коллекторы светового излучения, в которых производится разделениесветового потока от точечного источника с помощью разветвляющихся световодов и зеркала 1 1,Недостатком таких коллекторов является неоднозначность соотношения световыхпотоков на выходах коллектора и нерациоиальное использование фотоприемниковиз-за малого отношения сигнал/шум,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности является коллекторсветового излучения для растровогоэлектронного микроскопа, содержащий собираюшее зеркало, в фокусе которого раз.мешен исследуемый объект, световод сответвлениями, приемный торец которогорасположен в плоскости, перпендикуляр-2ной направлению полного светового потока, и фотоприемники 21 .Этот коллектор содержит псщуэллипсоидальное зеркало, которое собирает лучи и направляет их на приемный торец свето. вода. Излучение на выходе такого кол-лектора имеет сложное пространственное распределение, поэтому трудно произвес ти оценку разделения светового потока на каждый из фотоприемников. Вследствие этого не обеспечивается правильная цвето передача изображения и необходимая точность анализа.11 елью изобретения является повышение точности анализа исследуемых объектов.Указанная цель достигается тем, что в коллекторе светового излучения, содер жашем собирающее. зеркало, световод с бтветвпениями, приемный торец которого расположен в плоскости, перпендикулярной направлению полного светового потока, и фотоприемники, зеркало выполнено в форме парабопоида, ось которого совпадает с электронно-оптической осью, а торец17 4ции, определяемой соотношениями площадей секторов торца световода. Форма торца со стороны фотоприемника не играетпринципиальной роли, так квк предполагается, что весь световой поток каждогосветовода попадает нв свой фотоприемник(фотоумножитель) .Соотношение плошадей секторов приемного торца выбирается следукнцим обре 10 зом. Например, для трех фотоумножителей(ФЭУ) Ф,1, Ф Ф, снабженных светофильтрами основных цветов с максимумамичувствительности на длинах волн .(.,выбираются рабочие напряжения, со-%15 ответствукицие допустимому темновомутоку Е 1, Е, Е. Огфеделяотся катодныечувствительности ФЭУ для длин вопи ,) с ,с а,сно, вноднье чувствительности -с;, )с д20,3 с для выбранных напряжений. Тогда соотношения площадей секторов должны рввнуться соотношениям суммарных чувствительностей ФЭУДля получения цветных катодолюминесцентных иэображений можно испольэовать фотоумножители ФЭУ, обладвкнцие 30 высокой ч.увствитепьностью в широкойобласти спектра, снабженные светофкпьтрами с максимумами полос пропусквния на длинах волн )= 450 нм, 3-,=550 нм, .у 610 нм. Такие характеристики светофильтров соответствуют колориметрическим координатам, При этом надо учесть зависимость относительной катодной чувстви. тельности от длины волны света:0,9, ,.к = 0,5, 3 = 0,4. В случае использования одинаковых ФЭУ для трех каналов 3 = Зс, = Эа и дпя отношения плоше 1 2.дей секторов имеем: ; с;= 0,4:0,8:1, Для ФЭУимеем соответственно Эс = 0,95,ЭКд = 0,65, 1 с= =0,45 и : 52: 5= 0,5:0,7:1.С помощью описанного коллектора врастровом электронном микроскопе типа "Стереоскан были получены цветные квтодолюминесцентные снимки с разпичных 50образцов в реальных цветах в обычном режиме и в режиме стробоскопии. В качестве объектов испопьзовались как люми- нофоры, так и спабосветяшиеся объекты биологического происхождения, Во всех случаях для коллектора эффективность сбора излучения составлялв свьаае 90%, отношение сигнал/шум было не менее 20 при ускоряющем напряжении 20 кВ и токе луча 10 А. 3 9821световода размещен в сечении парвболойдв, удаленном от его вершины на расстояние, не менее фокусного, и разделеннв секторы по копичеству ответвпснийсветоводв, причем площади секторов обратно пропорциональны чувствительностямфотоприемников,На фнг. 1 схематически представленопредлагаемое устройство, разрез, нв фиг. 2то же, поперечный разрез.Электронный луч 1 и отверстие 2 дляего прохода имеют ось, совпадающую сосью парвбопоида, образующего собирающее зеркало 3. Исследуемый объект 4размещен в фокусе зеркала 3. Поэициямй5 и 6 обозначены, соответственно, ходсветовых лучей и фокус зер 1 свла. В сечении парабопоида за объектом установленсветовод с ответвлением 7. Со стороныприемного торца световодв ответвлениясвязаны обоймой 8, образуя круг, плоскость которого расположена в перпендикулярном к оси пвраболоида сечении изанимает всю его плошадь. Торец световода разделен на сектора 9, плошади которых Ы бу "6) находятся в задайИной пропоипщ а их суммагде В. - радиус круга., 1:1Коллектор работает следующим образом.Тонкий электронный луч 1 попадаетна объект 4 и вызывает катодопюминесцентное излучение. Размер области выФвечивания в образце весьма мал (не более нескольких десятков микрон), поэтому источник можно считать точечным поотношению к размерам всей системы.Объект 4 располагается таким образам,чтобы точка падения электронного луча 1,совпадала с фокусом 6 параболоида. Световое излучение, выходящее из образца,отражается от парабопического зеркала,и, поскольку источник света находитсяв фокусе, отраженное излучение от пара,болической поверхности зеркала представляет,собой параллельный пучок света.Распределение светового потока в пучкесимметрично относительно оси пврабопоида, которая совпадает в нашем случае снаправлением оси электронного луча 1.Огрвжеиное световое излучение улавливается волоконными световодами 7, Световой поток, попадакпций в ответвление свтовода с номером , пропорционалей егоплошади Ьи равен 3:3(6 РВЗ,где Западный световой поток, идущий с образцаТаким образом, производится разделениесветового потока на И-частей в пропор 25 Вгхь-РсДс:ОкаУ; (КЗО)