Лазерный проекционный микроскоп

Номер патента: 1728736

Авторы: Бакиев, Валиев, Кряжев

ZIP архив

Текст

(9 6 01 й 21/55 ЕТЕНИ ЦИОННЫЙ МИКтоввя электроника, е системы, микроедицина, металлоетения; устройство ент лазера, объекконтроля, непрозй экран, Экран та круга, хорда коческую ось на расадиус поля зрения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Специализированное конструкторское бюро с опытным производством Отдела теп-. лофизики АН УЗССР(56) Беляев В, П. и др. Установка визуального контроля ИС с лазерным проектором. - Электронная промышленность, 1976, т, 53, вып. 5, с. 39-40.Земсков К. И, и др. Исследование основных характеристик лазерного проекционного микроскопа. - Квантовая электроника, 1976, т. 3, М 1, с. 35-43; Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к лазерным проекционным системам, и может быть использовано для визуального контроля объектов микроэлектроники, биологии, медицины, металлографии.Известен лазерный проекционный микроскоп для визуального контроля, предназначенный для проверки качества ИС и содержащий активный элемент лазера, по одну сторону которого вдоль оптической оси установлен объектив, вблизи фокальной плоскости которого помещен наблюдаемый объект, а по другую сторону- проекционная система, содержащая сферическое зеркало.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является лазерный . проекционный микроскоп, содержащий ак-.тивный элемент лазера, по одну сторону,которого вдоль его оптической оси расположен обьектив, вблизи фокальной(54) ЛАЗЕРНЫЙ ПРОЕК РОСКОП(57) Использование: кван лазерные проекционны электроника, биология,м графия. Сущность изобр содержит активный элем тив, систему визуального рачный неотражающи выполнен в виде сегмен торого заведена за опти стояние, превышающее р объектива. 2 ил. плоскости которого помещен наблюдаемый объект, а по другую - система визуального контроля.Укаэанные устучзть изображенияших экранах сяркостью.Однако для них характерна относительно низкая информативность иэображения объекта на экране. Это обусловлено тем, что отраженный от поверхности объекта свет (несущий информацию от поверхности наблюдаемого объекта и усиленный по яркости при прохождении через рабочую среду активного элемента лазера) состоит из света, претерпевающего прямое отражение, и света, претерпевающего диффузное рассеянное отражение.Прямое отражение происходит преимущественно от плоских участков поверхности объектов. В случае объектов микроэлектроройства позволяют полмалых обьектов на боль- достаточно большойники, получаемых методом планарной технологии, прямое отражение происходит отучастков, подвергнутых однородной обработке (травление, осакдение). Диффузноерассеянное отражение происходит от неоднородных участков-краев, ступенек. Припрямом отражении энергия (интенсивность)излучения значительно больше, чем придиффузном рассеянном, и первое излучение "забивает" второе, В результате изображение на экране оказываетсямалоинформативным.Целью изобретения является повыше, ние информативности изображения путемреализации метода темного поля, т. е. путем 15исключения прямого отражения,На фиг. 1 приведена схема лазерногопроекционного микроскопа; на фиг. 2 - видэкрана.Микроскоп содержит активный элемент 201 лазера, по одну сторону которого вдольоптической оси расположен объектив 2,вблизи фокальной плоскости которого помещен наблюдаемый объект 3, а по другуюсторону - система 4 визуального контроля. 25Вблизи объектива 2 расположен экран 5,плоскость - 6 располокения объекта 3, оптически сопряженная ей плоскость 7 иэобракения,Экран 5 может быть расположен с любой стороны объектива 2, однако технически удобнее располагать его со стороныактивного элемента 1 лазера. Экран 5 выполнен непрозрачным и неотражающим ипредставляет собой сегмент круга, хорда 35которого заведена за оптическую ось нарасстояние Ха, превышающее радиус полязрения объектива гпСистема 4 визуального контроля можетпредставлять собой проекционную оптическую систему с экраном, телеприемник свыводом иэображения на экран телевизора.Экран 5 может быть выполнен с воэможностью поворота вокруг оптической осимикроскопа. 45Расстояние Х, на которое край экрана5 заведен за оптическую ось, превышающеерадиус поля зрения объектива гп, выбрано,исходя из условия, что излучение, зеркальноотраженное от поверхности объекта, располокенного в плоскости 6, не попадает послесвоего обратного происхождения через объектив 2 в рабочую среду активного элемента1 лазера и, в конечном счете, в системувизуального контроля. 55Рассмотрим луч, участвующий в построении изображения в плоскости 7 в точке скоординатой К. Из объектива 2 этот луч выходит из точки с координатой Хл под углома к оптической оси в плоскости ХОЕ,где а=ыведено А жно сразющее вели ЬьЛ=Тогда1 2 ХхА = - хл-- 1.В соответствии с приведе2Ь 1 ыми услови- -- - Хв+Хл х Х удовлетворяющих условию у уу- -2 ХбХд,Поэта-ХПоскольку Хб-г, г, где г бражения поверхности объект 7, то должно выполняться услг га(Х - Х)/Ь, Ь - расстояние от главной плоскости объектива 2 до плоскости изображения 7. Очевидно, что луч, обратный рассматриваемому, при зеркальном отражении от обьекта 3 и после прохождения через объектив 2 через точку с координатой Х должен быть закрыт экраном, так как в противном случае нарушается условие освещения по методу темного поля. Поэтому должны выполняться условия У Х; Х Х,. Матрица прохождения луча через объектив к объекту, зеркального отражения от него и распространение обратно к объективу имеет вид 1 а 1 а 10 1- - 2 а 01 01 - 1 1 11 где а - расстояние от объектива до плоскости 6 объекта; т - фокусное расстояние объектива. Луч, пересекающий входную плоскость в точке Х под углом а к оптической оси, после прохождения через оптическую систему, описываемую матрицей с параметрами Л, В, С, О, на выходе имеет координату Х и угол наклона а, связанные с входными параметрами луча соотношением (".1) ") (")т. е. Х = Ах+ Ва. Как было в = 1 - 2 ай и В = 2 а. Поэтому мо написать соотношение, связыва чины Х и Хд Х = 1 ---- ) Х -- . 1 2 а 2 а 2 ахЬ ЬВеличины а и Ь связаны соотношениемпоскольку отношение радиуса объекта крадиусу его изображения равно а/Ь.Соотношение выведено для распространения луча в плоскости ХОЕ (оптическаяось системы совпадает с осью ОЕ). Но для 5произвольной плоскости, параллельнойплоскости ХОЕ и находящейся от нее нарасстоянии Ьу, должно выполняться то жесамое неравенство, поскольку любой луч,выходящий из точки (Х 0, О, Е) объекта, приходит в соответствующую точку (Хц, О, Ец)изображения. Это относится и к лучам, попадающим в объектив в точку с координатой(Хл, Лу, Е). Но для таких лучей все уравнения записываются таким же образом,.как и 15для лучей, распространяющихся в плоскости (ХОЕ). Поэтому соотношение должно выполняться для диафрагмы и всех значенийЛуб(-г, гд, где гл - радиус объектива.Микроскоп работает следующим образом.Часть излучения, генерируемого активным элементом 1 лазера, проходит мимоэкрана 5 и через объектив 2 попадает наповерхность наблюдаемого объекта 3. (Другая часть этого излучения, попавшая на поверхность экрана 5, в работе микроскопа неучаствует; поскольку экран выполнен непрозрачным и неотражающим).Отраженное от объекта 3 излучение, несущее информацию о поверхности этогообъекта, состоит из двух составляющих:зеркально отраженного и диффузно рассеянного. Расположение экрана таким образом, чтобы его край был заведен на 35расстояние, превышающее радиус полязрения объектива 2 за плоскость, проходящую через оптическую ось, позволяет исключить попадание зеркально отраженногоизлучения в рабочую среду активного элемента 1 лазера,Благодаря этому в рабочую среду активного элемента 1 возвращается (снова проходя через объектив 2 и мимо экрана 5) толькодиффузно рассеянное излучение. При прохождении этого излучения через активныйэлемент лазера происходит его усиление по яркости. Это усиленное излучение, несущеинформацию о поверхности наблюдаемого объекта 3, и воспринимается системой 4 визуального контроля,Таким образом, в микроскопе осуществлен метод темного поля: информацию о поверхности наблюдаемого объекта несет только диффузно рассеянное излучение. Введение экрана позволило исключить из работы зеркально отраженное излучение, Этим самым обеспечивается повышение информативности изображения, так как становятся видимыми объекты, неразличимые .при обычном методе освещения,Работоспособность микроскопа в режиме темного поля однозначно сохраняется при любом расположении экрана 5 относительно оптической оси при фиксированном расстоянии от оси.до края диафрагмы, При повороте диафрагмы изменяется лишь геометрия освещения обьекта, что дает возможность получения более полной информации об объекте;Микроскоп пригоден для исследования большого класса объектов, как в стационар. ном, так и в динамическом режиме, когдс объект подвержен внешнему воздействию например при лазерной обработке или пр наблюдении за подвижными объектами (жи вые биологические ткани, потоки и др.). Ф о р мул а и зоб рете н ия Лазерный проекционный микроскоп, содержащий активный элемент лазера, по одну сторону которого на оптической оси установлен объектив, а по другую - система визуального контроля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения информативности изображения, объектив снабжен непрозрачным неотражающим экраном, выполненным в виде сегмента круга, установленного так, что геометрический центр круга совмещен с оптической осью устройства, а хорда круга находится от геометрического центра круга на расстоянии, превышающем радиус поля зрения объектива.1728736 Составитель С.Голубевактор М.Янкович Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова гарина, 10 роизводствен но-изда ьский комбинат "Патент", г, Ужгоро Заказ 1402 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5

Смотреть

Заявка

4765460, 07.12.1989

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО С ОПЫТНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ ОТДЕЛА ТЕПЛОФИЗИКИ АН УЗССР

БАКИЕВ АХМАДЖОН МУХТОРОВИЧ, ВАЛИЕВ СЕРГЕЙ ХАТАМОВИЧ, КРЯЖЕВ НИКОЛАЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01N 21/55

Метки: лазерный, микроскоп, проекционный

Опубликовано: 23.04.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1728736-lazernyjj-proekcionnyjj-mikroskop.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Лазерный проекционный микроскоп</a>

Похожие патенты