Техническое описание электронного микроскопа РЭМ-102

1.2 Техническое описание объекта исследования

Микроскоп РЭМ-102 предназначен для исследования топографии и контраста по составу поверхности объектов в твёрдой фазе [11].

Область применения: материаловедение, биология, геология, металлургия, микроэлектроника, технология машиностроения, химия, и др.

По условиям эксплуатации микроскоп относится к исполнению УХЛ категории 4.1 по ГОСТ 15150-69 [ 12 ] для работы при температуре (20±5)  ⁰С и для эксплуатации в нерабочем состоянии (хранение и транспортировка при перерывах в работе) при температуре до минус 50 ⁰С.  

 Технические данные.Основные технические данные растрового электронного микроскопа РЭМ – 102 приведены в таблице 1.2.1.

Таблица 1.2.1

Разрешающая способность в режиме ВЭ, nm, не хуже		5
Диапазон регулировки увеличения, крат, не менее		10-30000
Диапазон регулировки ускоряющего напряжения kV		0.2-40000
Диапазон  перемещения стола объектов, nm
По оси X		100+-1
По оси Y		100+-1
По оси Z		50+-1
Диаметр шлюзуемого объекта		100
Нелинейные искажения на экране видеомонитора, %, не хуже		10
Функциональные возможности и режимы работы ВКУ:
Число накоплений в точке	16,64,128,256,512,1024,2048,4096
Число разложений,  точек	256*256,512*512,1024*1024
Дополнительное увеличение выбранного участка, крат		1-10
Отображение на экране ВМ буквенно-цифровой информации в виде
Символьного (информационного) поля		да
Служебных надписей		да

Продолжение таблицы 1.2.1

Индикация линейных размеров объектов на экране ВМ	да
Запись изображения в формате 512*512 точек	до 4 страниц
Максимальная потребляемая мощность, kV, не более	2,0
Общая масса микроскопа без ЗИП и упаковки, kg, не более	1000

Устройство и работа составных частей микроскопа.

Конструктивно микроскоп состоит из:

·  стенда микроскопа с колонной и вакуумной системой;

·  выносного пульта ручного управления вакуумной системой;

·  выносного  пульта управления шаговыми двигателями механизма перемещения объектов;

·  видеоконтрольного устройства;

·  устройства вычислительного;

·  шкафа распределительного;

·  шкафа высоковольтного питания;

·  системы откачки;

Основной составной частью электронного микроскопа является колонна, внутри которой и происходит формирование электронного зонда, его ускорение, фокусировка, разворот в растр прямоугольной формы, падение зонда на объект исследования сбор вторичных и отражённых электронов.

Колонна микроскопа, приведенная на рисунке 1.2.1, состоит из следующих составных частей:

·  стенда микроскопа 1;

·  источника электронов 8;

·  блока конденсорного 7;

Источник электронов представляет собой электронную пушку, предназначенную для формирования первичного электронного пучка, и состоящую из катода, управляющего электрода и анода, на который через высоковольтный ввод подаётся ускоряющее напряжение.

Конденсорный блок представляет собой систему конденсорных линз электромагнитного типа, которые обеспечивают промежуточное уменьшение кроссовера электронной пушки и тем самым регулируют размер и интенсивность электронного зонда на поверхности объекта.

Шлюзовой механизм расположен между конденсорным блоком и объективной линзой и предназначен для разделения откачки верхнего объёма колонны (источника электронов и конденсорного блока) от камеры объектов, что бывает необходимо при смене катода или исследуемого объекта. Привод апертурной диафрагмы предназначен для установки сменных диафрагм на оптическую ось колонны  без нарушения вакуума.

Объективная линза предназначена для формирования конечного размера электронного зонда на поверхности исследуемого объекта.

Детектор вторичных электронов (ВЭ) представляет собой детектор Эверхарта-Торнли (сцинтиллятор – светопровод - ФЭУ) и предназначен для сбора вторичных электронов с поверхности объекта исследования и формирования сигнала, характеризующего топографию объекта.

Шлюзовой механизм объектов предназначен для смены объектов без нарушения вакуума в камере объектов микроскопа.

Механизм перемещения объектов предназначен для перемещения в камере предметного столика с объектом по координатам X, Y, Z, наклона  его относительно оси Х, а также вращения относительно оси Y. 

Для детектирования, обработки и визуализации сигналов, возникающих в процессе сканирования объекта электронным зондом, предназначено видеоконтрольное устройство (ВКУ). Структурная схема ВКУ включает модули, каналы, платы:

·  устройство управления;

·  формирователь растра;

·  преобразователь растра;

·  усилитель растровой отклоняющей системы (РОС);

·  устройство перемещения и динамической фокусировки;

·  видеоусилитель;

·  нормализатор видеосигнала;

·  АЦП видеосигнала;

·  ЦАП линз;

·  ЦАП юстировки;

·  пульт и схема управления пультом;

·  интерфейс ОЗУ;

·  устройство фоторегистрирующее;

·  устройство управления фотомонитором;

·  ОЗУ графики;

·  ОЗУ изображения;

·  адаптеры интерфейса и связи;

·  канал ускоряющего напряжения;

·  канал накала катода;

·  канал питания детектора;