Brevet FR2010485A1 — publié le 19700220

la présente invention a essentiellement pour objet un microscope électronique stéréoscopique à balayage caractérisé en ce que l'image stéréoscopique de la surface de l'échantillon est observée directement sur un tube cathodique ou quelque autre moyen 5 de visualisation convenable. Pour observer l'image stéréoscopique avec un microscope classique à faisceau explorateur d'électrons, l'échantillon est avant tout disposé suivant un angle choisi et son image sur le tube cathodique est photographiée par une caméra incorporée. Cet 10 échantillon est ensuite incliné suivant un petit angle et une photographie du même champ est prise. En regardant en même temps ces deux photographies, chacune avec un oeil, et dans tin viseur stéréoscopique il est possible d'observer l'image stéréoscopique. Cependant dans cette disposition, il n'est pas possible d'obtenir 15 une image stéréoscopique directement sur le tube cathodique tout en balayant ou explorant l'échantillon avec un faisceau d'électrons. Des photographies répétées et fastidieuses sont absolument nécessaires avant qu'on puisse obtenir une image stéréoscopique convenable. C'est pourquoi il est absolument impossible d'observer 20 l'image stéréoscopique quand on déplace l'échantillon et recherche le champ désiré. En outre, avec une observation à deux dimensions telle qu'elle est possible à l'aide du microscope électronique classique, il est impossible de choisir un angle de convergence ( la différence de l'angle d'inclinaison de l'échantillon qui 25 _ est changé entre deux expositions successives ) fournissant l'effet stéréoscopique le plus favorable, étant donné que ledit angle dépend du relief de la surface de l'échantillon. Le but de la présente invention concerne un nouveau microscope électronique stéréoscopique où. l'image stéréoscopique de la 30 surface de l'échantillon peut être directement observée sur un tube cathodique. lie microscope électronique stéréoscopique suivant l'invention est capable de choisir ou de sélectionner aisément un angle de convergence fournissant l'effet stéréoscopique le plus favorable 35 selon l'échantillon qui est exploré. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: 40 -la figure 1 montre un shéma bloc d'un microscope électronique 69 16913 2 2010485 gtéréoscopique conforme à l'invention -la figure 2 représente les signaux de courant appliqués à l'appareil de déviation du faisceau électronique et la forme des signaux de tensios de polarisation appliqués aux dëux tubes 5 cathodiques représentés sur la figure 1. —les figures 3 et 4 illustrent les conditions de "balayage ou d'exploration du faisceau électronique de la figure 1. -la figure 5 représente un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel un tube cathodique seulement est utilisé 10 -la figure 6 représente le volet formant obturateur utilisé dans l'ensemble représenté sur la figure 5. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 1, la colonne ou le tube 1 comprend une chambre 2 dans laquelle sont logés une cathode 3» un cylindre de Wehnelt 4 , une anode 5, un 15 dispositif de lentilles électroniques formant condenseur 6 pour focaliser le faisceau d'électrons produit dans la chambre 2 sur l'échantillon 7, un compartiment 9 pour échantillons contenant un support 8 d'échantillon, et deux dispositifs déflecteur 10 et 11 situés entre le condenseur 6 et le compartiment 9» les déflecteurs 20 10 ont pour but d&igniller ou de diriger l'axe du faisceau ,cL*électrons incident sur la surface de l'échantillon: l'ensemble des déflecteurs 10 sera appelé dans la description qui suit appareil commutateur d'orientation « Les déflecteurs 11 sont utilisés pour le balayage ou l'exploration et seront appelés par 25 la suite appareil déflecteur d'exploration. Située à une certaine distance du faisceau électronique d'exploration, l'alimentation 13 applique, une impulsion de déclenchement au circuit 14. En conséquence, les polarités ou le sens du courant fourni à l'appareil déflecteur 10*d'orientation du faisceau électronique par l'inter-30 médiaire d'un amplificateur 15 sont inversés , ce qui a pour effet de changer le sens du courant comme il apparaît sur la figure 2 (A). Dans cette figure , on remarque qu'à la fin de périodes de temps d'exploration prédéterminées, teUssque 0-t.j , ètc*, l'axe du faisceau électronique 12 est changé en direction par 35 ledit appareil déflecteur 10, et ce d'une manière apparaissant particulièrement clairement sur les figures 3 et 4. En outre, les deux signaux de tension représentés sur les figures 2(B) et 2(C) sont fournis par le circuit 14 en passant par les amplificateurs 16a et 16b aux grilles des tubes cathodiques 17a et 17b 40 respectivement.Afin de synchroniser le balayage ou l'exploration 69 16913 des tubes cathodiques avec le balayage ou l'exploration du faisceau électronique, un signal venant de l'alimentation 13 est envoyé aux dispositifs déflecteurs 18a et 18b desdits tubes cathodiques. Etant donné ce qui précède, un champ ou une trame s'affiche sur 5 les tubes cathodiques seulement lorsque la ^olarité de la tension appliquée aux grilles respectives des tubes cathodiques est positive0 On décrira le fonctionnement du dispositif selon l'invention à partir du point ou l!a::e du faisceau électronique 12 est dévié comme on le voit en 12a sur la figure 1 ( c'est-à-dire, lorsque 10 que le courant appliqué à l'appareil 10 déflecteur commutateur est positif ou pendant le laps de temps 0-t^ montré sur la figure 2 . Dans ces conditions , la surface de l'échantillon est balayée ou explorée comme on le voit sur la figure 3, et pendant ce temps seulement la trame est affichée sur le tube cathodique 17a, étant 15 donné que les polarités des signaux de tension 2 (B) et 2 (G) sont respectivement positives et négatives.Au même moment, les électrons secondaires 19 libérés de la surface &e l'échantillon sont détectés par un détecteur 20 et amplifiés convenablement par un amplificateur 21. Le signal amplifié qui en résulte est ensuite 20 appliqué simultanément à chaque grille de tube cathodique et à ce moment l'image apparaît sur l'écran du tube cathodique 17a. Bien que le signal soit également appliqué à la grille du tube cathodique 17b, aucune image apparaît sur l'écran de ce tube, étant donné que la polarité de tension qui y est appliquée est 25 négative et que par conséquent la trame n'est pas affichée„ Dés que le premier champ d'exploration a été balayé, la polarité du signal de sortie du circuit 14 s'inverse. En d'autres termes, au début du balayage du deuxième champ d'exploration, c'est-à-dire du temps à » 2 (A) et 2 (B) deviennent négatives et 2 (C) 30 devient positif. Il en résulte que la direction de l'axe du faisceau change pour prendre la position 12b, et au même moment, l'affichage ou l'image du tube cathodique 17a est remplacée par celle du tube cathodique 17b, de sorte que l'image apparaît maintenant sur le dernier tube cathodique précité au lieu d'apparaître 35 sur le premier. Par conséquent, l'image dont le centre coïncid^avec l'axe du faisceau 12a est toujours affichée sur le tute cathodique 17a et est également toujours affichée sur le tube cathodique 17b si l'on considère l'axe 12b. La séquence ci-dessus se repète avec 40 chaque balayage ou exploration et, par conséquent, 1*image affichés BAD ORIGINAL 201 ■ o. 69 16913 4 2010485 respectivement sur chaque tubè cathodique et que l'on observe pas? an système optique comprenant des viseurs réfléchissants 22 (a, b) st 23 (a, b), avec les deux yeux séparément et Indépendamment, ;orrse:pGnd à cslle observée en plaçant les yeux droit ©t gauche 5 A-ss^c îilvéiaeiii Ihie triant"? l'cpé-aiion qai vient d3ôtx-e décrite et pen^'-^t lanu-r-llo "a commué»tior ae 'arcdait à la •j'i.n de chaque 10 balayage du champ d1explorâtion,peut être apportée par le fait qu'il est possible d'incorporer une commutî-.tion de balayage en une chaine unique. En outre, étant donné que l'angle formé par la convergence des azes 12a et 12b du faisceau et montré en yê sur la figure 1f 15 dépend entièrement de la valeur crete du train à1 impulsions appliqué à l'appareil déflecteur 10 par l'amplificateur 15, il est possible de choisir rân angle de convergence produisant l'effet stéréoscopique le plus favorable3 puisque le gain dudit amplifica--teur peut être ajusté „ 20 la,. f-L^ure 5 représents oue version aiodifiée ds la figure 1 s Il apparaît dans cette figure qu'uiyseul tube cathodique est utilisé. Cependant , dans ce cas, il est nécessaire que le tube comporte im Icran iuni d'un revêtement ou d'une couche de phosphore preseirbaiit uae faible persistance. Un volet formant obturateur 2® 25 aOi. preïid u£.3 ï>z.sjzz.:. prinoi-j*a1-3 III aj^ani deux orifices de visé© 26a et 26>. aine-5- qu'un volet formant obturateur 27 relié à une platine ou analogue 28 en métal par une tige ou une barre 29» ladite barre de liaison étant montés &u.e lad„*ûe plaque principale 25 fanon ?* "ocuvoir t>ivo+er librement autour d'un point 30 30 formant pivot . Deux enroulements ou bobinages 31a et 31b servent à faire basculer le volet 27 vers Iearrière et vers l'avant à partir d'un orifice de visée vers l'autre orifice suivant l'excitation desdits bobinages ( voir figure 6 ). Cet ensemble obturation se -trouve place entre le tube cathodique 17 et l'oeil de l9observâteuro 35 En outre, cet ensemble d'obturation 24 est électriquement relie à un circuit de déclenchement 14 î«a5? un amplificateur 16, ce qui a pour effet de faire basculer ledit volet d'obturation d'une façon synchrone et sui\ant la direction de X'aze du faisceauo "3n .supposant donc que le volet 29 est positionné comme on 0 le voit sur la figure 6, et quo .l'axe du faisceau est dévié comme „ BAD ORIGINAL 69 16913 5 2010485 on le voit en 12a sur la figure 1, l'image sur l'écran du tube cathodique 17 sera seulement visible par l'oeil gauche de l'observateur, étant donné que la figure 6 représente une vue du volet d'obturation suivant le côté du tube cathodique. En 5 d'autres termes, l'image correspondant à l'axe du faisceau 12a sera visible par l'oeil gauche. Dés que l'image correspondant à l'axe 12b apparaît sur l'écran, le volet 27 bascule, libère l'orifice 26a, et permet à ladite image d'être vue par l'oeil droit de l'observateur. fO • En répétant l'opération précédente d'une façon suffisamment rapide, de manière que l'Impression de l'image sur le système optique de l'oeil n'ait pas; le temps de disparaître ( persistance rétinienne), une image stéréoscopique sera visible sur l'écran du tube cathodique. 15 Suivant la disposition qui vient d'être décrite précédemment, il est possible d'observer une image'stéréoscopique sur l'écran du tube cathodique ou tous autres moyens convenables de visualisation, immédiatement après que l'échantillon a été placé sur son support. Par conséquent, il est également possible d'observer 20 l'image stéréoscopique d'un échantillon qu'on aurait pu déplacer pendant le cours de l'observation. En outre, il est possible de choisir rapidement un angle de convergence fournissant l'effet stéréoscopique le plus favorable durant le cours de l'observation à trois dimensions* 25 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes "de réalisations décrits et représentés qui n'onlrété donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon 30 l'esprit de l'invention. 69 16913 6 2010485 R 3LX E_îT PIQATIOJSTS 1- Microscope électronique stéréoscopique à balayage caractérisé en ce qu'il comprend un système de lentilles électroniques formant condenseur pour focaliser un faisceau d'électrons produits par une source, un dispositif déflecteur pour balayer ledit faisceau 5 d'électrons qui est focalisé sur la surface d'un échantillon, une alimentation ou source d^fcuissance pour faire dévier ledit dispositif déflecteur, un détecteur pour détecter les électrons secondaires libérés par la surface de l'échantillon, des moyens d'affichage ou de visualisation équipés d'un dispositif déflecteur . 10 synchronisé avec ledit premier déflecteur précité, le signal émanant dudit détecteur représentant une image sur l'écran dudit dispositif de visualisation, et tin dispositif déflecteur commutâteur d'orientation disposé au voisinage dudit condenseur qui provoque le changement mutuel et répété de l'angle d'incidence 15 et du faisceau d'électrons par rapport à l'échantillon et suivant le signal appliqué audit premier dispositif déflecteur. 2- Microscope électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un volet d'obturation est placé entre ledit dispositif de visualisation et l'oeil de l'observateur, ledit 20 volet fonctionnant de façon synchrone avec les excitations du dispositif déflecteur d'orientation, les images respectives correspondant aux angles incidents du faisceau d'électrons permettant ainsi une observation à trois dimensions par l'oeil de l'observateur. 3- Microscope électronique suivant la revendication 1 ou 2 25 caractérisé en ce qu'on incorpore deux dispositifs, de visualisation sur lesquels les images respectives correspondant aux angles incidents dudit faisceau d'électrorssont affichées indépendamment. 4- Appareil suivant l'une des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce que le gain de l'amplificateur amplifiant le 30 signal appliqué au dispositif déflecteur d'orientation peut être ajusté à volonté, de façon à le rendre apte à choisir l'angle de convergence présentant l'effet stéréoscopique le plus favorable au cours de l'observation à trois dimensions.