電子ビームの制御を用いた電子顕微鏡の解像度向上

使用电子束控制提高电子显微镜的分辨率

基本信息

批准号：
12750410
负责人：
松田浩一
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750410/
关键词：
電子顕微鏡電子ビーム振動制御

项目摘要

電子ビームの位置を制御することにより、床振動等の外乱から電子顕微鏡画像への影響を抑制する。すなわち,外乱により生じる試料と電子ビーム間の相対変位を打ち消すように電子ビームの位置を制御する.外乱を検知するために試料室のそばに設置された加速度計、電子ビームの位置を動かすイメージシフトコイル、イメージシフトコイルヘの指令信号を与えるパソコンから,電子ビーム制御系は構成されている。最初に、電子顕微鏡を加振するための加振台を製作し、床外乱を模擬することを可能にした。加振台は縞鋼板製で,4点でコイルばねにより支持されており,電磁式のアクチュエータにより加振される.顕微鏡を加振台に設置した時のシステムの固有振動数は約2Hzになっている.次に、外乱を検知する加速度計出力と外乱による生じる試料変位との関係を表す伝達関数の数学モデルを作成した。顕微鏡の加振試験を実施し、加速度計出力とビデオ信号を測定した.ビデオ信号から試料の顕微鏡画像が生成され、その画像を用いて試料変位が最小2乗法の意味で最適に決定される。このようにして決定された試料変位と加速度計出力との関係から伝達関数モデルを決定した.なお、加振試験では試料としてマイクロスケールを採用している.次にイメージシフトコイルの校正を行った.適当な信号をイメージシフトコイルヘと送り,その時に生じる試料の画像を測定した.測定された画像から電子ビームの変位を先に述べた方法で決定し,この変位と入力信号との関係からイメージシフトコイルが校正された.外乱により生じる試料変位は加速度計出力から伝達関数を用いて決定される.一方で,先の校正試験結果を利用して,この試料変位を打ち消すような電子ビーム変位はイメージシフトコイルにより与えられる.以上のようにして設計された制御系の性能を調べるために加振試験を行い,システムの第2次固有振動数以下の周波数帯については良好な外乱抑制効果を確認することができた.

通过控制电子束的位置，抑制了诸如地板振动之类的干扰的影响，从而抑制了电子显微镜图像。换句话说，控制电子束的位置以取消样品和由干扰引起的电子束之间的相对位移。电子束控制系统由安装在样品室附近的加速度计组成，以检测干扰，一个移动电子束位置的图像移位线圈以及向图像移位线圈提供命令信号的计算机。首先，制造了一个振动表以激发电子显微镜，从而使地板的干扰进行了模拟。激发桌由条纹钢板制成，由线圈弹簧在四个点支撑，并由电磁执行器激发。当在激发表上安装显微镜时，系统的固有频率约为2Hz。接下来，创建了代表传递函数的数学模型，该模型代表了检测干扰和由干扰引起的样本位移之间的加速度计输出之间的关系。进行了显微镜激发测试以测量加速度计输出和视频信号。样品的显微镜图像是从视频信号产生的，并以最小二乘的意义确定样品位移。基于以这种方式确定的样品位移与加速度计输出确定的样品位移之间的关系确定。在激发测试中，将微观尺度用作样品。接下来，对图像移动线圈进行校准。将适当的信号发送到图像移位线圈和当时发生的样品的图像。使用上述方法从测量的图像确定电子束的位移，并根据该位移和输入信号之间的关系校准图像移位线圈。由干扰引起的样品位移使用加速度计输出的传输函数确定。另一方面，使用先前校准测试的结果，消除样品位移的电子束位移是由图像移位线圈给出的。为了研究以上述方式设计的控制系统的性能，进行了激发测试，并确认了低于系统的第二个固有频率的频段良好的干扰抑制效应。