Устройство управления током магнитной линзы электронного микроскопа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСГ 1 У 5 ЛИН ЗСЮ Н 01 У 37/14 ОМИТЕТ .СССРНИЙ И ОТНРЬ ЙНРЕТЕ (ТЮНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОМУ СВЩВТВЪСТВУ АРСТВЕННЫ М ИЭОБ(21) 3469293/18-21 матор, второй цифро-аналоговый пре- (22) 12.07,82 .обраэователь, регистр преобразова- (46) 23,10.83. Бюл. В 39 ния,делитель напряаения:и блок (72) В.П. Бочаров . . коммутации, вход которого соединен (53) 621.385833(088.8) . спервым выходом блока реверса тока, (56) 1. Патент Японии М 49-5662, а выходы - с первым и вторьм входакл. 99 С 303, опублик. 1974. ми блока параллельного обмена инфор 2. Патент ФРГ В 2149107, мацией, соединенного двухсторонней кл. Н 01 7 37/26, опублик. 1974 связью с эапоминающим блоком, а вы(прототип). ходами и входами параллельного кода- (54)(57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТО- соответственно с входами параллель- ЖОМ МАГНИТНОЙ ЛИНЗЫ ЭЛЕКТРОННОГО ного. кода регистра переноса и вхо- МИКРОСКОПА, содерхащее запоминающий дами первого цифро-аналогового пре блок, регистр переноса, соединенный , образователя, выход которого соедипервым входом через переключатель с нен с первым входом сумматора, соегенератором импульсов, вторьи и треть- диненного выходом с входом усилитеим входами - с блоком Реверса тока, ля мощности, а вторым входом " череза выходами параллельного кода - с делитель напрякения с выходом втовходами цифро-аналогового пресбра- рого цифро-аналогового преобразоваэователя, и усилитель мощности, под- теля, подключенного, входами к выхоключенный к обмотке линзы, о т л и- дам регистра преобразования, соедич а ю щ е е с я тем; что, с целью ненного первьвк входом с первьвю выповышения быстродействия управления, ,ходом переключателя, а вторым и ,оно дополнительно содерхит блок па- третьим входами - с вторым и третьим раллельного обмена информацией, сум- выходами блока реверса тока.Изобретение относится к электроннооптическому приборостроению, в частности к системам питания магнитных электронных линз электронйозондовых приборов для исследования и обработки объектов.Известно устройство для управления током магнитной линзы электронного микроскопа, содержащее запоминающее устройство (ЗУ), преобразователь тока линзы в код, схему срав нения (кодов ЗУ и преобразователя) и усилитель мощности,.соединенный с обмоткой линзы 1 .Недостатками данного устройства являются ограниченный диапазон ре гулировки тока линзы, определяемый только записанными в ЗУ величинами тока для определенных векторов и рабочих параметров электронного микроскопа (степень увеличения, режим работы, ускоряющее напряжение), отсутствие воэможности оперативного занесения в ЗУ режимов (величин токов), определенных в ходе работы. Это снижает производительность работы электронного микроскопа.Кроме того, данное устройство не позволяет производить корректировку режима работы линзы, вызываемую необходимостью устранения влияния долговременной нестабильности параметров электронной линзы (старение материала, климатические условия и т.д.) .Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 35 устройство управления током магнитной линзы электронного микроскопа, содержащее запоминающее устройство, регистр переноса, соединенный первым входом через переключатель с ге О нератором импульсов, вторым и третьим входами - с блоком реверса тока, а выходами параллельного кода - с входами цифро-аналогового преобраэоватепя (ЦАП), а также усилитель мощности, подключенный к обмотке линзы. Устройство обеспечивает воэможность более тонкой подстройкой тока линзы и устранения влияния долговременной нестабильности парамет, ров линзы за счет наличия в нем потенциометра, осуществляющего плав.ную подстройку тока в ряде малых диапазонов, на которые разбит весь диапазон изменения тока линзы (2 .Однако при этом снижается быстродействйе устройства: для установки необходимого режима требуется значительное время, так как настройку приходится производить в пределах всего диапазона изменения тока линзы.60Кроме того, данное устройство не обеспечивает возможность запоминания в процессе работы режимов работы линзы для их повторного использования, что снижает оперативность ра боты микроскопа, а следовательно, иего производительностьЦелью изобретения является повышение быстродействия управления током магнитной линзы электронногомикроскопа.Указанная цель достигается тем,что устройство управления током магнитной линзы электронного микроскопа,содержащее запоминающий блок, регистрпереноса, соединенный первым входомчерез переключатель с генераторомимпульсов, вторым и третьим входа- .ми - с блоком реверса тока, а выходами параллельного кода - с входамиЦАП, и усилитель мощности, подключенный к обмотке линзы,. дополнительно содержит блок параллельного обмена информацией, сумматор, второйЦАП, регистр преобразования, делительнапряжения и блок коммутации, входкоторогосоединен с первым выходомблока реверса тока, а выходы - спервым и вторым входами блока параллельного обмена информацией, соединенного двухсторонней связью с запоминающим блоком, а выходами и входами параллельного кода - соответственно с входами параллельного кодарегистра переноса и входами первогоЦАП, выход которого соединен с первым входом сумматора, соединенноговыходом с входом усилителя мощности,а вторым входом - через делитель напряжения с выходом второго ЦАП, подключенного входами к выходам регистра преобразования, соединенного первым входом с первым выходом переклю"чателя, а вторым и третьим входами -с вторым и третьим выходами блокареверса тока,На чертеже показана схема устрой-. ства.Устройство управления током магнитной линзы электронного микроскопа содержит генератор 1 импульсов, соединенный выходом с входом переключателя 2, один выход которогб соединен с первым входом регистра 3 переноса, а второй - с первым входом реверса 4 преобразования. Второй и третий входы регистра 4 соединены с вторым и третьим выходами блока 5 реверса тока, включающего источник б напряжения и переключатель 7. Первый выход блока 5 реверса тока (выход источника б напряжения) соединен с входом блока 8 коммутации, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами блока 9 параллельного обмена информацией (например, устройство параллельного обмена иэ состава ЭВМ фЭлектроника 60), соединенного также двухсторонней связью с запоминающим блоком 10, а выходамии входами параллель- ного кода - соответственно с входамии выходами параллельного кода регистра 3, второй и третий входы которого соединены с вторым и третьимвыходами блока 5 реверса тока, авыходы параллельного кода - с входами первого ЦАП 11Последний должен быть прецизионным и иметь нестабильность меньше, чем предъявляетсяк току линзы, т.е. порядка 10 6 за3 мин. Для обеспечения этого требования его ключи выполняются на герконах, резисторы берутся высокостабильные, а источник опорного напря"жения термостатирован. Число разрядов ЦАП 11 определяется максимальным значением тока )ц, которыйможет быть установлен в линзе и величиной дискреты тока аЭ (наименьшего приращения тока), необходимойдля компенсации долговременной нестабильности магнитного потока лин"зы (старение материалов, климатические изменения и т.д.),Выход первого ЦАП 11 соединен спервым входом сумматора 12, соединенного выходом через усилитель 13мощности с обмоткой линзы 14, а вторым входом через делитель 15 напряжения - с выходом второго ЦАП 16.(Число разрядов ЦАП 16 определяетсяделейием величины тока И на минимальные значения тока Й, котороеоказывает влияние на качество изображения объекта в электронном микроскопе, при этом учитывается такжевлияние делителя 15 напряжения, ко"торый ослабляет сигнал с выходаЦАП 16 в 100-1000 раз). Входы ЦАП 16соединены с выходами регистра 4 преобразования.Устройство работает следующим об. -разом.Переключатель 2 устанавливаюттак, что последовательность импульсов с генератора 1 импульсов поступает на первый вход регистра 3 переноса, преобразующий эту последовательность импульсов в параллельныйкод, в свою очередь поступающий навход ЦАП 11 и преобразующийся в аналоговое напряжение, которое черезсумматор 12 подается через усилитель13 мощности на обмотку линзы 14, врезультате чего по обмотке протекает ток.Одновременно со Второго или третьего выхода блока 5 реверса тока (путем изменения положения его переключателя 7) на второй или третий входрегистра 3 подается сигнал, которыйвызывает увеличение или уменьшениезначения параллельного кода на выходе регистра 3, что в свою очередьвызывает увеличение или уменьшениеаналогового напряжения на выходепервого ЦАП 11, а следовательно,и возрастание или уменьшение тока вобмотке линзы 14. Эту операцию проводят до тех пор, пока в обмотке неустановится оптимальный ток, с точкизрения наилучшего качества изображения объекта, которое может бытьдостигнуто Затем генератор 1 импульсон с помощью переключателя 2подключается к первому входу регистра 4, на второй или на третий входыкоторого подается сигнал со второго или третьего входов блока 5 реверса тока. Этот сигнал вызывает увеличение или уменьшение значенияпараллельного кода на выходе регистра 4 и, соответственно, аналоговогонапряжения на выходе второго ЦАП 16,которое поступает через делитель 15напряжения, ослабляющий его в 1001000 раз, на вход сумматора 12 (ослабление сигнапа обусловлено необходимостью снижения требований кнестабильности ЦАП 16 и устраняетнеобходимость передавать через данный ЦАП сигналы на уровне единицмикровольт, что представляет значительные трудности; это позволяеттакже испольэовать в ЦАП 16 стандартную микросхему), В сумматоре 12этот сигнал складывается с сигналомот перзого ЦАП 11 и поступает в обмотку линзы 14. При этом изменениезнака тока на выходе блока 5 реверсатока с помощью переключателя 7 осуществляют до тех пор, пока в обмотке линзы не установится оптимальный,с точки зрения наилучшего качестваизображения объекта, ток. З 5 В результате описанных операцийв линзе устанавливается оптимальныйток для какого-либо вектора рабочихпараметров электронного микроскопа(степень увеличения, ускоряющее напряжение и т,д.).Для того, чтобы при возвращениик этому режиму пользователю электронного микроскопа не приходилось повторять весь процесс настройки, пос-ле установки оптимального тока в линзе, с первого выхода блока 8 коммутации (путем замыкания его первогопереключателя) на первый вход блокаподается сигнал, в результате которого сигнал с выхода регистра 3 переноса через блок 9 параллельногообмена поступает в запоминающий блок10, где и запоминается. При необходимости повторения какого-либо режима работы линзы для получения в 55 обмотке линзы 14 необходимого токас второго выхода блока 8 коммутации(путем замыкания его второго переключателя) подается сигнал, под действием которого через блок 9 параллель ного обмена из запоминающего блока10 на входы регистра 3 переноса подается код напряжения, который былна входе запомйнающего блока на этапе предварительной установки тока вобмотке линзы 14. Для установки тре1050009 Составитель В, ГаврюшинРедактор И. Николайчук Техред т,Маточка Корректор О, Билак Тираж 703 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 8439/51 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 буемого режима тока линзы далее не"обходимо только осуществить подстрой.ку тока в обмотке линзы 14 в маломдиапазоне через цепь блок 5 реверса - регистр 4 - ЦАЛ 16 - делитель15 напряжения - сумматор 12 - усилитель 13 мощности и, таким образом,значительно сокращается время установки и перестройки режима работылинзы. Это, в свою очередь, позволяет значительно повысить производительность электронного микроскопа.При этом повышается также качествоисследований, так как при перестрой".ке режима работы элементов электронно"оптической системы объект мень"шеЕ время накодится под облучениеМэлектронным пучком. Кроме того, устройство позволяетиспольэовать органы управления режиМом одной линзы электронного микроскопа для настройки режимов всехостальных его линз путем введенйялишь переключателя обмоток и упростить систему управления электронного микроскопа в целом.Предлагаемое устройство может 10 быть широко использовано в устройствах питания обмоток электроннооптической системы где оно позволяетэа счет уменьшения времени установкирежима линз электроннооптической 5 системы микроскопа повысить производительность электронного микрос"копа.