JPS5910530B2 - Automatic brightness adjustment device for scanning electron microscope - Google Patents
Automatic brightness adjustment device for scanning electron microscopeInfo
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- JPS5910530B2 JPS5910530B2 JP52041883A JP4188377A JPS5910530B2 JP S5910530 B2 JPS5910530 B2 JP S5910530B2 JP 52041883 A JP52041883 A JP 52041883A JP 4188377 A JP4188377 A JP 4188377A JP S5910530 B2 JPS5910530 B2 JP S5910530B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は走査形電子顕微鏡の自動輝度調節装置ζζ関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an automatic brightness adjustment device ζζ for a scanning electron microscope.
走査形電子顕微鏡においては、ブラウン管上に表示され
る試料像の明るさは試料を照射する電子線の強度、試料
の形犬、試料を構成する物質の種類、検出器の感度等に
よって大巾に変化する。In a scanning electron microscope, the brightness of the sample image displayed on the cathode ray tube varies greatly depending on the intensity of the electron beam that irradiates the sample, the shape of the sample, the type of material that makes up the sample, the sensitivity of the detector, etc. Change.
したがって、像を適度の明るさで観察したり、写真撮影
を行なったりするためには、何らかの方法で明るさを調
節しなければならない。Therefore, in order to observe images with appropriate brightness or take photographs, the brightness must be adjusted in some way.
通常これは検出器の感度、増幅器の直流バイアス電圧を
変化させて行っている。Usually, this is done by changing the sensitivity of the detector and the DC bias voltage of the amplifier.
この調節はもちろん手動で行えるのであるが、操作が面
到なことと、目視で適正な明るさを判断することの困難
さから、自動化の要求は極めて高いものがある。Of course, this adjustment can be done manually, but there is an extremely high demand for automation due to the complicated operation and the difficulty of visually determining the appropriate brightness.
このような要求から従来試みられている実施例を第1図
に示す。FIG. 1 shows an embodiment that has been tried in the past in response to such requirements.
電子線1によって走査されている試料2から発生した二
次電子線は検出器3により検出され、増巾器4で増巾さ
れて、ブラウン管8に印加される。A secondary electron beam generated from a sample 2 being scanned by the electron beam 1 is detected by a detector 3, amplified by an amplifier 4, and applied to a cathode ray tube 8.
一方、増巾器4の出力は低域通過フィルタ5に導入され
てここで直流分のみがとり出され、サンプルホールド回
路6を通じて増巾器4のバイアス設定端子へ印加される
。On the other hand, the output of the amplifier 4 is introduced into a low-pass filter 5 where only the DC component is taken out and applied to the bias setting terminal of the amplifier 4 through a sample and hold circuit 6.
サンプルホールド回路6はスイッチ7を押している時の
み入力が出力へ伝達され、スイッチ7をはなすとその時
点の出力電圧を保持するようになっている。The sample and hold circuit 6 transmits the input to the output only when the switch 7 is pressed, and when the switch 7 is released, the output voltage at that point in time is held.
又、増巾器4、低域通過フィルタ5、サンプルホールド
回路6は、負帰還ループを構成しており、したがって、
増巾器4の入力電圧が変化しても、スイッチ7を押して
いる間は、増巾器4の出力電圧の直流レベルは一定に保
たれ、よって、ブラウン管8に表示されている試料像の
明るさも、一定に保たれる。Furthermore, the amplifier 4, low-pass filter 5, and sample-and-hold circuit 6 constitute a negative feedback loop, and therefore,
Even if the input voltage of the amplifier 4 changes, the DC level of the output voltage of the amplifier 4 is kept constant as long as the switch 7 is pressed, and therefore the brightness of the sample image displayed on the cathode ray tube 8 is Otherwise, it will remain constant.
この従来例で問題になるのは低域通過フィルタ5の特性
の設定である。The problem with this conventional example is the setting of the characteristics of the low-pass filter 5.
すなわち、一画面走査時間中には、増巾器4のバイアス
電圧は変動してはならないから、低域通過フィルタの時
定数は一画面走査時間よりも充分長くなければならない
。That is, since the bias voltage of the amplifier 4 must not fluctuate during one screen scanning time, the time constant of the low-pass filter must be sufficiently longer than one screen scanning time.
ところが、走査形電子顕微鏡においては、一画面走査時
間は一般には数十ミリ秒から数十秒まで可変であるので
、全ての一画面走査時間において使用可能にするために
は、低域通過フィルタ5の時定数を百秒以上に設定しな
ければならず、そうすると、増巾器4の入力信号の変化
がバイアス設定端子まで帰還されて出力電圧の直流レベ
ルが一定値に落つくまでに数十秒かかることになり、実
用にはならない。However, in a scanning electron microscope, the scanning time for one screen is generally variable from several tens of milliseconds to several tens of seconds, so in order to be usable for all the scanning times for one screen, a low-pass filter 5 is required. The time constant must be set to 100 seconds or more, and if this is done, it will take several tens of seconds for the change in the input signal of the amplifier 4 to be fed back to the bias setting terminal and for the DC level of the output voltage to drop to a constant value. Therefore, it is not practical.
そのために、通常は低域通過フィルタ5の時定数を数秒
から士数秒に設定し、一画面走査時間を早くしておいて
から、スイッチ7を押すか、あるいはスイッチIを押す
と自動的に一画面走査時間が早くなるように連動機構を
設けるかのいずれかの方法がとられる。For this purpose, the time constant of the low-pass filter 5 is usually set from a few seconds to several seconds to speed up the scanning time for one screen, and then when the switch 7 or the switch I is pressed, the time constant is automatically set. Either method may be used, such as providing an interlocking mechanism to speed up the screen scanning time.
しかし、いずれにしても、試料を移動したり、画像のコ
ントラストを変えるために検出器3の感度を変えたりす
る毎にスイッチ7を押すという手動操作を行なわねばな
らず、本当の自動化にはならない。However, in any case, manual operations must be performed by pressing the switch 7 each time the sample is moved or the sensitivity of the detector 3 is changed to change the contrast of the image, so it is not true automation. .
尚、第1図において、9および10はXおよびY軸偏向
走査電源である。In FIG. 1, 9 and 10 are X- and Y-axis deflection scanning power supplies.
本発明の目的は走査時間の長、短に無関係6こ明るさの
調節を自動的に行ない得る走査形電子顕微鏡の自動輝度
調節装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an automatic brightness adjustment device for a scanning electron microscope that can automatically adjust the brightness regardless of whether the scanning time is long or short.
第2図は本発明の一実施例を示す。FIG. 2 shows an embodiment of the invention.
増巾器4の出力電圧は積分器11により一画面走査時間
の間積分される。The output voltage of the amplifier 4 is integrated by an integrator 11 during one screen scanning time.
一画面走査が終了すると、積分器11の出力電圧は帰線
時間中の短かい一定時間だけ、バイアス電圧発生器12
に伝達され、積分器11の出力電圧に比例した電圧値だ
けバイアス電圧発生器12の出力電圧が変化し、増巾器
4のバイアス電圧が変化して増巾器4の出力電圧の直流
分が変化する。When one screen scan is completed, the output voltage of the integrator 11 is applied to the bias voltage generator 12 for a short fixed period during the retrace time.
The output voltage of the bias voltage generator 12 changes by a voltage value proportional to the output voltage of the integrator 11, the bias voltage of the amplifier 4 changes, and the DC component of the output voltage of the amplifier 4 changes. Change.
積分器11は、その出力をバイアス電圧発生器12に一
定時間伝達し終ると、次の画面走査が始まる前にリセッ
トされる。After the integrator 11 finishes transmitting its output to the bias voltage generator 12 for a certain period of time, it is reset before the next screen scan begins.
制御回路13は積分器11の出力のバイアス電圧発生器
12への伝達と、積分器11のリセット動作をコントロ
ールするための回路である。The control circuit 13 is a circuit for controlling the transmission of the output of the integrator 11 to the bias voltage generator 12 and the reset operation of the integrator 11.
第2図においては、増巾器4、積分器11、バイアス電
圧発生器12が一種の負帰還ループを構成しており、こ
の負帰還ループには、低域通過フィルタのような、信号
伝達を遅延させる要素は含まれていないので、負帰還動
作は帰線時間中の短かい時間に完了する。In FIG. 2, the amplifier 4, the integrator 11, and the bias voltage generator 12 constitute a kind of negative feedback loop, and this negative feedback loop includes a signal transmission device such as a low-pass filter. Since no delay element is included, the negative feedback operation is completed in a short time during the retrace time.
今、負帰還ループの利得GをG=−1に設定すれば、増
巾器4の入力電圧が変動した場合、出力電圧の直流レベ
ルを一定値に落ちつかせるために要する時間は一画面走
査時間と同等である。Now, if the gain G of the negative feedback loop is set to G = -1, when the input voltage of the amplifier 4 fluctuates, the time required to settle the DC level of the output voltage to a constant value is one screen scanning time. is equivalent to
又、負帰還ループが正常に動作する利得Gの範囲はO>
G>−2であるので、G一−1に設定しておいて、仮り
にGの値が多少変動することがあっても、動作が不安定
になる心配はないので、G−1、すなわち、最適値に設
定することができる。Also, the range of gain G in which the negative feedback loop operates normally is O>
Since G>-2, set it to G-1, and even if the value of G fluctuates a little, there is no need to worry about the operation becoming unstable, so set it to G-1, i.e. , can be set to the optimal value.
第3図は第2図の積分器11、バイアス電圧発生器12
、制御回路13の、より具体的な一実施例である。Figure 3 shows the integrator 11 and bias voltage generator 12 in Figure 2.
, is a more specific embodiment of the control circuit 13.
積分器11は入力抵抗18、増巾器20、積分コンデン
サ19およびスイッチ14からなっている。The integrator 11 consists of an input resistor 18, an amplifier 20, an integrating capacitor 19 and a switch 14.
バイアス電圧発生器12はスイッチ15、入力抵抗16
、増巾器21、積分コンデンサ17からなっている。The bias voltage generator 12 includes a switch 15 and an input resistor 16.
, an amplifier 21, and an integrating capacitor 17.
制御回路13は単安定マルチバイブレータ22 .23
からなっていて、スイッチ14.15はそれぞれ単安定
マルチバイブレーク22 .23によって関閉されるよ
うになっている。The control circuit 13 includes a monostable multivibrator 22. 23
The switches 14, 15 each consist of a monostable multi-bi break 22. It is closed by 23.
Y軸偏向走査電源10のY軸偏向走査信号が第4図aで
あるとし、増巾器4の出力電圧が第4図eであるとする
と、この電圧は一画面の走査中積分器11により時間漬
分される(第4図f参照)。Assuming that the Y-axis deflection scanning signal of the Y-axis deflection scanning power source 10 is as shown in FIG. 4a, and the output voltage of the amplifier 4 is as shown in FIG. 4e, this voltage is It is time-soaked (see Figure 4f).
その一画面の走査が終了すると、Y軸偏向走査電源10
からの帰線消去信号(第4図b参照)が制御回路13に
入力される。When the scanning of one screen is completed, the Y-axis deflection scanning power supply 10
A blanking signal (see FIG. 4b) from the control circuit 13 is input to the control circuit 13.
かくして、単安定マルチバイブレーク22がスイッチ1
5を一定時間閉じ(第4図C参照)、これにより積分回
路で構成されているバイアス電圧発生器12の出力電圧
は積分器11の出力電圧に比例した電圧値だけ変化する
(第4図g参照)。Thus, monostable multi-by-break 22 switches to switch 1
5 is closed for a certain period of time (see Figure 4, C), and as a result, the output voltage of the bias voltage generator 12, which is composed of an integrating circuit, changes by a voltage value proportional to the output voltage of the integrator 11 (see Figure 4, G). reference).
次にスイッチ15が開くと同時に単安定マルチバイブレ
ーク23によりスイッチ14が一定時間閉じ、これによ
り積分器11の積分コンデンサ19の電荷が放電し、積
分器11の出力電圧は零になる。Next, at the same time as the switch 15 is opened, the switch 14 is closed for a certain period of time by the monostable multi-by-break 23, so that the charge in the integrating capacitor 19 of the integrator 11 is discharged, and the output voltage of the integrator 11 becomes zero.
次の画面走査では、増巾器4のバイアス電圧は出力電圧
の一画面走査時間中の平均値が零になるように、変化し
ているので、次の一画面走査が終った時点での積分器1
1の出力電圧は零になっており、したがって、バイアス
電圧発生器12の出力電圧は変化せず、何らかの原因で
増巾器4の入力電圧が変化するまでこの状態が保持され
、したがって、ブラウン管8に表示されている試料像の
明るさが一定に保たれる。In the next screen scan, the bias voltage of the amplifier 4 changes so that the average value of the output voltage during one screen scan time becomes zero, so the integral at the end of the next screen scan Vessel 1
The output voltage of the amplifier 4 is zero, so the output voltage of the bias voltage generator 12 does not change, and this state is maintained until the input voltage of the amplifier 4 changes for some reason. The brightness of the sample image displayed on the screen is kept constant.
以上述べたように、上記実施例では、一画面走査時間中
に増巾器4の出力電圧の平均値、すなわちブラウン管8
に表示されている試料像の平均の明るさが最適値からど
れだけずれているかが検出され、次の画面走査が始まる
までの短い時間中ζこ増巾器4の出力電圧の平均値を零
にするようなバイアス電圧の補正動作が完了する。As described above, in the above embodiment, the average value of the output voltage of the amplifier 4 during one screen scanning time, that is, the average value of the output voltage of the cathode ray tube 8
The deviation of the average brightness of the sample image displayed on the screen from the optimum value is detected, and the average value of the output voltage of the amplifier 4 is set to zero during a short period of time until the next screen scan starts. The bias voltage correction operation is completed.
仮に、負帰還ループの利得が−1から多少ずれていたと
しても、バイアス電圧の補正が完了するまでにはせいぜ
い数回の画面走査を必要とするだけである。Even if the gain of the negative feedback loop deviates from -1 to some extent, it will take at most several screen scans to complete the correction of the bias voltage.
又、バイアス電圧発生器12の出力電圧は一画面走査中
は変化しないので、一画面走査時間が数百秒かかる場合
でも何ら問題なく使用できる。Furthermore, since the output voltage of the bias voltage generator 12 does not change during one screen scan, it can be used without any problem even if one screen scan takes several hundred seconds.
以上述べたように、上記実施例によれば、(1)手動操
作は全く不要である、(2)試料像の明るさが一定値に
落着くのに要する時間は一画面走査時間と同等ないし数
倍ときわめて短い、(3)一画面走査時間が長い場合で
も何ら問題なく適用できるという効果が奏せられる。As described above, according to the above embodiment, (1) manual operation is not required at all, (2) the time required for the brightness of the sample image to settle to a constant value is equivalent to the time required to scan one screen. (3) It can be applied without any problems even when the scanning time for one screen is long.
尚、積分器11の、一画面走査終了時点での出力電圧は
同じ入力電圧に対しても、一画面走査時間によって変化
するので、一画面走査時間が伺段階にも切換えられる場
合には、積分器4はその積分感度を一画面走査時間に対
応して切換えてやらなければならない。Note that the output voltage of the integrator 11 at the end of one screen scan changes depending on the one screen scan time even for the same input voltage. The device 4 must change its integral sensitivity in accordance with the scanning time of one screen.
これは第4図の抵抗18又は積分コンデンサ19の値を
一画面走査時間の切換と連動して切換えることで簡単に
実現できる。This can be easily realized by changing the value of the resistor 18 or the integrating capacitor 19 shown in FIG. 4 in conjunction with changing the one-screen scanning time.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、前述
した本発明の目的が達成されるから、その実用上の効果
は甚大である。As is clear from the above description, according to the present invention, the above-mentioned objects of the present invention are achieved, and the practical effects thereof are enormous.
第1図は、従来の走査形電子顕微鏡の輝度調節装置のブ
ロック図、第2図は本発明の一実施例を示す走査形電子
顕微鏡の自動輝度調節装置のブロック図、第3図は第2
図中の一部分の一具体例回路図、第4図は第2図および
第3図の動作説明のための波形図である。
1・・・・・・電子ビーム、2・・・・・・試料、3・
・・・・・二次電子検出器、4・・・・・・増巾器、8
・・・・・・ブラウン管、11・・・・・・積分器、1
2・・・・・バイアス電圧発生器、13・・・・・・制
御回路。
68FIG. 1 is a block diagram of a conventional brightness adjustment device for a scanning electron microscope, FIG. 2 is a block diagram of an automatic brightness adjustment device for a scanning electron microscope showing an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a specific example circuit diagram of a portion in the figure, and is a waveform diagram for explaining the operation of FIGS. 2 and 3. 1... Electron beam, 2... Sample, 3.
...Secondary electron detector, 4...Mampler, 8
... Braun tube, 11 ... Integrator, 1
2...Bias voltage generator, 13...Control circuit. 68
Claims (1)
ら得られる情報信号にもとづいて上記試料の走査領域の
像をブラウン管上に表示するように構成された走査形電
子顕微鏡において、上記像の平均の明るさを検出するよ
うに上記晴報信号を予かじめ定められた走査時間にわた
って積分する積分器と、予かしめ定められた走査の終了
時点での該積分器の出力に比例して変化する信号を発生
し、かつ次の予かしめ定められた走査時間中その信号を
保持する手段とを備え、該手段の出力信号を利用して上
記平均の明るさを一定に保つように構成したことを特徴
とする走査形電子顕微鏡の自動輝度調節装置。 2 上記積分器の感度を予かしめ定められた走査時間の
切換と連動して切換えるように構成された特許請求の範
囲第1項に記載の走査形電子顕微鏡の自動輝度調節装置
。[Scope of Claims] 1. A scanning electron microscope configured to display an image of a scanning area of a sample on a cathode ray tube based on information signals obtained from the sample by scanning the sample with an electron beam, an integrator that integrates the clear signal over a predetermined scanning time to detect the average brightness of the image; and an integrator that is proportional to the output of the integrator at the end of the predetermined scan. and means for generating a signal that changes during the next predetermined scan period, and maintaining the average brightness constant using the output signal of the means. An automatic brightness adjustment device for a scanning electron microscope characterized by the following features: 2. The automatic brightness adjustment device for a scanning electron microscope according to claim 1, which is configured to switch the sensitivity of the integrator in conjunction with switching of a predetermined scanning time.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52041883A JPS5910530B2 (en) | 1977-04-11 | 1977-04-11 | Automatic brightness adjustment device for scanning electron microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52041883A JPS5910530B2 (en) | 1977-04-11 | 1977-04-11 | Automatic brightness adjustment device for scanning electron microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53126256A JPS53126256A (en) | 1978-11-04 |
| JPS5910530B2 true JPS5910530B2 (en) | 1984-03-09 |
Family
ID=12620665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52041883A Expired JPS5910530B2 (en) | 1977-04-11 | 1977-04-11 | Automatic brightness adjustment device for scanning electron microscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5910530B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57168459A (en) * | 1981-04-10 | 1982-10-16 | Hitachi Ltd | Scanning electron microscope and similar device |
-
1977
- 1977-04-11 JP JP52041883A patent/JPS5910530B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53126256A (en) | 1978-11-04 |
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