Коллектор светового излучения

 

КОЛЛЕКТОР СВЕТОВОГО ЙЗЛУЧЕЙИЯ для растровогоэлектронного микроскопа , содержащий°Ьобиракцее зеркаJiOt в одном из фокусов которого расположен обКектодержатель, а в другом - входной торец фотоприолиика , о тли ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повьшения точности анализа и чувствительности коллектора, зеркало образовано усеченными фофокусными полуэллипсоидами, большие оси которых лежат в одной плоскости, :Проходяцей через общий фокус и пер пендикулярной электронно-оптической оси, а углы между секущими полуплоскостями , ограниченны ш линиями, 9 совпадахщими с электронно-оптической осью, обратно пропорционгшьнн величинам чувствителькостей фотОприемников .

СОЮЗ СОЙЕТСНИХ

«ЦЮ«

РЕСПУБЛИК

ЩП . Н 01 i. 37 244

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«А В ТОРС«О МЫ СИИДВТВЬОТВУ (2Ц 3493293/18-21: (22) 23 ° 09.82 (46).30.12 ° 83. Вюл, Ф 48 (72) Г.В.Сапарин, С.К.Обыцен и С.И.Попов (71) Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. М.В.Ломоносова (53) 621.385.833 (088..8) (56) 1. Saparin G.V., Spivak G.×.

Deretopnent of Methods in the

ВЕМ.and its аррИсаМопэ..ВЕОО, v 8.,, 1975,. р. 245. 254.

2.. Патент Англии В 1402700; кл. H 4 F, опублик. 1975 (прототип) .

,(54) (57) KOJNEKTOP СВЕТОВОГО ЯЭЛУЧЕ. ЙИЯ для растрового электронного микроскопа, ссдержащий собираищее зеркало> в сднсм иэ фокусов которого расположен обЪектсдержатель, а в другом ". вхсдной торец фотоприемника, отличающийс ятем, -что, с целью повваиения точности ана, лиза и чувствительности каплектора,,зеркало образовано усеченными ФоФокусныни полуэллипсоидами, боиьмиЕ

:оси которых лежат в сдной плоскости, прохсдяцей через общий фокус и пер-

-::::. пендикулярной электронно-оптической оси, а углы между секущими полуплоскостями, ограниченными линиями, :совпадакщими с электронно-оптической .осью, обратно пропорциональна величинам чувствительностей фотоприемниковв .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ

SU.„À

1064347

Изобретение относится к растровой электронной микроскопии и предназначено для разделения светового потока катодолюминесцентного излучения на.произвольное число частей с целью проведения последукщего коло.— риметрического и спектрального анализа.

Известен к оллек тор для растрового электронного микроскопа (РЭМ), содержащий собиракщее зеркало и фотоприемник. В данном коллекторе для разделения светового потока использован несимметричный световод, вхсдной: торец которого расположен в одном из фокусов зеркала (.13.

Недостатками укаэанного устройства являются неопределенность соотношения световых потоков на выходе коллектора и нерациональное использование фотоприемников с различными спектральными чуствительнос тями .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является коллектор светового излучения для РЭИ, ссдержащий собиракщее зеркало, в одном из фокусов которого расположен объектодержатель, а в другсик— входной торец фотоприемника. Фото- ° приемник снабжен световодом, который разветвляется на три части и обеспечивает разделение светового потока (27.

Недостатком данного коллектора является то, что, поскольку на выхоlac коллектора излучение имеет слож" ное пространственно-угловое распределение, практически невозможно определить долю светового потока, достигакщую каждого фотоумножителя (ФЭУ) после прохождения световода.

Это не позволяет добиться максимальной точности колориметрического анализа объектов и высокой чувствительности.

Цель изобретения — повышение точности анализа и чувствительности коллектора.

Укаэанная цель достигается тем, что в коллекторе светового излучения для РЭМ, содержащем собиракщее зеркало, в одном иэ фокусов которого расположен объектсдержатель, а в другом — входной торец фотоприемника, зеркало образовано усеченньии софокусньми полуэллипсоидами, большие оси которых лежат в сдной плоскости, проходящей через общий фокус и перпендикулярной электронно-оптической оси, а углы между секущими полуплоскостями, ограниченныии линйями, совпадающими с электронно-.оптической осью, обратно пропорциональя-.. ны величиннй чувствительностей фотоприемников .

На фиг. 1 приведен вид зеркала со стороны отражакщих поверхностей; на фиг. 2 — сечение одной иэ секций коллектора и один из фотоприемников.

Электронно-оптическая ось 1 РЭМ пересекает поверхность объекта 2 и является осью отверстия 3 для прохождения электронного луча. Точка падения луча совпадает с общим фокусом 4 полуэллипсоидов 5. Световое

10 излучение 6 взаимодействует с отражакщими эллиптическими поверхностями 7, имекщими вторые фокусы 8, в которых расположены фотоприемники 9 °

Устройство работает следукщим

15 образом.

Тонкий электронный луч попадает на объект 2 через отверстие 3 и вызывает световое катодолюминесцентное излучение. Размер области высвечивания в образце очень мал (десятки микрон), поэтому источник можно счи тать точечным по -отношению к размерам всей системы. Объект расположен таким образом, чтобы точка падения

25 электронного луча на него совпала с общим фокусом 4 полуэллиптических отражакщих поверхностей 7. Поток световрго излучения 6 отражается от поверхностей 7 и собирается во вторых фокусах 8 полуэллипсоидов 5.

Вблизи вторых фокусов 8 расположены фотоприемники 9, торцы которых перпендикулярны направлению светового .луча с максимальной интенсивнсстью

35 на выходе. Это направление Определяется лучом, выходящим из объекта нормально к поверхности. Конструктивно коллектор выполнен в виде секций, которые представляют из себя параллелепипеды с плоскостями в фо т40 ме полуэллипсоидов 5 и усеченные полуплоскостйми р -О, Я -О. к О.углы между этими плоскостями равны о . ц ги . составляют в сумме 360О. Эти полуплоскости ограничены. одной и той же

45 прямой, которая совпадает с -электронно-оптической осью 1. Поскольку угло. вое распределение интенсивности излучения иэ объекта осесимметрично относительно этой оси, на каждую

50 секцию будет попадать световой поток> пропорциональный углу между секущими ее плоскостями. В данном случае представлен коллектор, содержащий секции и делящий световой поток на

55 три части в пропорции, определяемой значениями углов о(, р и у .

Аналогичньм образом можно разделять поток на произвольное число частей в заданной пропорции.

60 Применение коллектора для получения цветных катодолюминесцентных изображений в F3M предусматривает следукщий порядок выбора соотношений углов между секущими плоскостями.

65 Пусть имеются три фотоприемника, 106434 7

t Фиар

I ,l

1

I

1

7 ис. снабженных светофильтрами основных цветов с максимумами чувствительности на длинах волн Л,, 3 и Л3 „

Для каждого ФЭУ выбираются рабочие напряжения E„, Е > и Е>, соответствукщие допустимому .темновому току.

Определяются катодные чувствительности Фэу для каждых длин воли JK1t

Эк и Э . Соответственно определяютК2 ся анодные чувствительности 3 е, 3у и 3п> для выбранных напряжений. 10

Тогда искомые углы должны быть обратЯ но пропорциональны суммарньм чувст-, Вительностям ФЭУ 0, p3: - к1 А,„.! ": (к age (к3. Раз)Так, например, в предлагаемом кол- 15 лекторе удобно использовать ФЭУ- 68, обладакщие высокой чувствительностью в широкой области спектра, снабжЕнные светофильтрами с максимумами полос пропускания на длинах волн . 20

3<=450 нм, А2 = 550 нм, By 610 нм.

Такие характерйстики;светофильтров соответствуют колориметрическим координатам R,:G, В. При этом надо учесть зависимость относительной катодной чувствительности от длины волны света Эк,, 3q . В случае использования одйнаковых ФЭУ-68 для г трех каналов.;. Уд„"- 3 3 и для отношения углов имеет а4p:g

=0,5:0,7: l. Откудао 80, Р 115

) =165 °

С помсиаью предлагаемого устройства в РЭМ Стереоскан получены цветные катодолюминесцентные иэображения различных образцов в реальных цветах в обычном режиме стробоскопии. которйй отличается. малой интексив ностью сигнала. В качестве объектов используют лквеинофоры, полупровсщники, а также слабосвет щиеся объекты биологического происхождения.

3а счет отсутствия световодов потери снижены до 26 и определяются только отражением на зеркальных поверхностях, ограниченной аппертурой ФЭУ и диаметром отверстия 3. Отнсиаение сигнал/шум было меньше 20 для всех фотоприемников при ускоряки ум напряжении 20 кВ и токе луча 10 А.

ВНИИГИ Заказ 10540/53

Тираж 703 Подписное

Филиал ППП "Патент", I

r. Ужгород, ул. Проектная, 4