ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Детекторы из "Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ том 1" Для того чтобы сформировать изображение в РЭМ, нужно использовать соответствующий детектор для преобразования интересующего нас излучения, выходящего с образца, в электрический сигнал, который после прохождения усилителя модулирует интенсивность на экранах ЭЛТ для наблюдения и фотографирования. Из гл. 3 известно, что существуют различные сигналы вторичные электроны, отраженные электроны, рентгеновское излучение, катодолюминесцентное излучение, ток на образец или поглощенный ток и в ряде типов полупроводниковых образцов наведенный ток. В данной главе мы рассмотрим детекторы электронов и катодолюминесценции. Детекторы рентгеновского излучения будут рассмотрены в гл. 5. [c.123] Любую детекторную систему характеризуют три важных параметра 1) угол по отношению к поверхности образца, под которым детектор принимает интересующий нас сигнал (угол приема или угол выхода сигнала) 2) телесный угол, в котором детектор принимает сигнал (телесный угол сбора Q = A r , где А — площадь детектора, а г — расстояние от точки падения пучка на образец до детектора), и 3) эффективность преобразования, или процент попадающего на детектор излучения, которое создает сигнал на его выходе. [c.123] Покидающие образец электроны состоят из двух классов с сильно различающимися свойствами 1) вторичные электроны, которые эмиттируются со средней энергией 3—5 эВ, и 2) отраженные электроны, которые вылетают нз образца с распределением по энергиям, перекрывающим диапазон 0 о, где Ей — энергия падающего пучка. [c.124] С усилением 10 —10 . Это усиление получается с очень малым уровнем шума в широкой полосе пропускания. Для того чтобы использовать сигнал низкоэнергетическнх вторичных электронов, сцинтиллятор покрывают тонким (10—50 нм) слоем алюминия и на него для ускорения подают положительный потенциал + 10 кВ. Отметим, что при типичных энергиях пучка, например 20 кэВ, большая часть отраженных электронов может возбудить сцинтиллятор без подачи высокого напряжения смеш,ения. Чтобы устранить воздействие напряжения 10 кВ на падающий пучок, что может привести к появлению астигматизма, сцинтиллятор окружают цилиндром Фарадея, потенциал которого близок к земле выпрямителя. Для того чтобы электроны могли попадать на сцинтиллятор, в цилиндре Фарадея имеется отверстие, затянутое сеткой. Для улучшения сбора вторичных электронов на цилиндр Фарадея может подаваться потенциал порядка -ЬЗОО В. Такое напряжение не приведет к существенному искажению падающего пучка. Для исключения вклада вторичных электронов на цилиндр Фарадея подается потенциал —50 В или со сцинтиллятора снимается высокое напряжение. [c.125] Обычно число отраженных электронов, испускаемых образцом, в 2—5 раз больше числа вторичных электронов. Отраженные электроны несут также много полезной информации о составе объекта, его топографии, кристаллической структуре и т. п. Для более полного использования сигнала отраженных электронов был разработан ряд детекторов со сцинтилляторами [28, 80]. [c.127] Другой вариант состоит в замене одного большого сцинтиллятора (рис. 4.19, а) набором сцинтилляционных детекторов (рис. 4.19,6), каждый из которых связан своим световодом с фотоэлектронным умножителем [82]. С помощью оптического переключения сигналы от этих детекторов могут использоваться раздельно (при этом получается асимметричное детектирование) и в сумме (эквивалент большого детектора) или разности. Возможность использования таких смешанных сигналов будет обсуждаться позднее. [c.128] К полюсному наконечнику, как показано на рис. 4.19, в. Вторичные электроны, испускаемые этой мишенью, собираются стандартным детектором Эверхарта — Торнли, на который подано положительное напряжение смещения. Для того чтобы исключить вторичные электроны, создаваемые непосредственно на образце, над ним помещается сетка, на которую подается напряжение смещения. Так как коэффициент вторичной электронной эмиссии возрастает при уменьшении энергии падающих электронов, сигнал от детектора с преобразованием меняется при изменении энергии противоположным образом по сравнению с сигналом со сцинтиллятора, непосредственно бомбардирующегося отраженными электронами. [c.129] Необходимо отметить несколько важных особенностей твердотельных детекторов. [c.130] Иллюстрация входящих и выходящих из образца токов. [c.132] Кобр сопротивление образца — сопротивление входного резистора 3 — поглощенный ток — падение напряжения на входном резисторе. [c.133] Для того чтобы использовать сигнал поглощенного тока, ток образца должен пройти по пути на заземление через усилитель тока. Обычно встречаются два типа усилителей тока, как показано на рис. 4.23. В первом типе в цепь тока последовательно с образцом устанавливается большое сопротивление, на котором создается достаточное для усиления напряжение (рис 4.23, а). Для того чтобы создать на сопротивлении падение напряжения в 1 в для токов в 10 —10 А, должно использоваться сопротивление в 10 —10 ° Ом или более. Такое сопротивление трудно создать между образцом и землей с учетом других возможных утечек в области образец — столик. В более современном втором типе усилителя поглощенного тока (рис. 4.23, (5) ток образца поступает на виртуальную землю операционного усилителя, чем снимается проблема создания большого сопротивления между образцом и землей. Усилитель такого типа может работать с токами образца менее 10 А при сохранении адекватной ширины полосы для пропускания высокочастотных компонент изображения [89]. [c.133] Образец располагается в одном из фокусов, а свет собирается в другом фокусе, откуда поступает иа фотоумножитель. [c.134] Эллиптическое зеркало, которое окружает образец, препятствует эффективному сбору любых эмиттированных электронов. В такой ситуации полезно использовать сигнал поглощенного тока для получения электронного изображения, так как на него не оказывает воздействия наличие зеркала, и сигнал зависит лишь от выхода отраженных и вторичных электронов с образца. [c.134] Вернуться к основной статье