一种计量型扫描电子显微镜成像控制系统及扫描成像方法

摘要

一种计量型扫描电子显微镜成像控制系统及扫描成像方法，其控制器（1）产生控制二维柔性铰链扫描台（2）的X方向和Y方向的移动信号，经X向和Y向高压驱动器（7、8）的放大后，控制二维柔性铰链扫描台实现X方向的扫描运动和Y方向的步进移动。X方向激光传感器（3）和Y方向激光传感器（4）采集二维柔性铰链扫描台（2）的位置信号。在二维柔性铰链扫描台（2）逐点移动过程中，信号检测模块（6）完成来自二次电子探测器（5）的二次信号的模数转换，以及来自X方向及Y方向激光传感器（3、4）位置信息的锁存处理功能。通过上述基于扫描台移动方式的逐点扫描成像方法获得的扫描图像中的每个像素点都具有位置坐标信息，最终实现可溯源的，具有纳米级计量精度的扫描电子显微镜成像方法。

主权项

一种计量型扫描电子显微镜成像控制系统，其特征在于所述的控制系统由控制器（1）、二维柔性铰链扫描台（2）、X方向激光传感器（3）、Y方向激光传感器（4）、二次电子探测器（5）、信号检测模块（6）、X向高压驱动器（7）和Y向高压驱动器（8）组成；所述的控制器（1）产生控制二维柔性铰链扫描台（2）的X方向和Y方向的移动的控制信号，并处理来自信号检测模块（6）的信息数据；所述的二维柔性铰链扫描台用于实现X方向的扫描运动和Y方向的步进移动；所述的二次电子探测器（5）用于采集样品表面产生的二次电子信号；所述的X方向激光传感器（3）和Y方向激光传感器（4）用于采集二维柔性铰链扫描台（2）的位置信号；信号检测模块（6）完成二次电子信号的模数转换和来自X方向激光传感器（3）及Y方向激光传感器（4）位置信息的锁存处理功能；X方向激光传感器（3）、Y方向激光传感器（4）与二维柔性铰链扫描台（2）处于同一水平面内；所述两传感器相互垂直，布置在面对二维柔性铰链扫描台（2）的位置，且安装在固定的支架上，不与二维柔性铰链扫描台一起运动；二次电子探测器（5）固定安装在二维柔性铰链扫描台（2）的侧上方支架上，且不与二维柔性铰链扫描台一起运动；所述的二维柔性铰链扫描台（2）由柔性铰链机械结构本体、X向陶瓷致动器和Y向压电陶瓷致动器组成，柔性铰链机械结构本体、X向陶瓷致动器和Y向压电陶瓷致动器处于同一水平面；X向和Y向压电陶瓷致动器相互垂直镶嵌，安装在柔性铰链机械结构本体内部；X向、Y向压电陶瓷致动器由压电陶瓷堆组成，用于产生二维柔性铰链扫描台移动的驱动力；其中X向压电陶瓷致动器由2组压电陶瓷堆组成；所述的控制器（1）的X方向控制端口通过信号线XCT与X向高压驱动器（7）相连接；控制器（1）的Y方向控制端口通过信号线YCT与Y向高压驱动器（8）相连接；X向高压驱动器（7）的输出口通过X向高压线缆XHV与二维柔性铰链扫描台（2）的X向压电陶瓷致动器相连接；Y向高压驱动器（8）的输出口通过Y向高压线缆YHV与二维柔性铰链扫描台（2）的Y向压电陶瓷致动器相连接；所述的控制器（1）通过双向数据线DTBUS与信号检测模块（6）相连接；信号检测模块（6）的模数转换器的输入口通过信号线SED与二次电子探测器（5）的输出口连接；信号检测模块（6）的X向锁存器的输入口通过信号线XPL与X向激光传感器（3）的输出口相连接；信号检测模块（6）的Y向锁存器的输入口通过信号线YPL与Y向激光传感器（4）的输出口相连接。