Brevet FR2124540A1 — publié le 19720922

la présente invention concerne les analyses par faisceau de particules chargées, et plus précisément la transformation de signaux provenant d'un faisceau unique sous une forme assurant une présentation à faisceaux multiples de tels analyseurs. 5 le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 408 532 décrit un analyseur à faisceau électronique mettant en oeuvre plusieurs plaques de commande/dynodes placées entre une cathode et une cible formée d'une plaque plane. On constate qu'avec ce type de dispos-tif, il est souhaitable d'assurer une multiplication du faisceau 10 d'électrons à l'aide de dynodes, de manière à obtenir l'intensité nécessaire à la présentation, le dispositif de l'invention concerne un ensemble destiné à accroître l'intensité de la présentation d'un analyseur à faisceau de particules chargées, par augmentation du temps passé au niveau de chaque élément d'analyse, qui provoque 15 une augmentation de l'intensité moyenne et une réduction de la multiplication nécessaire des électrons pour une intensité donnée de la présentation. On obtient ce résultat sans accroître le temps total d'analyse, grâce à la couverture de la surface d'analyse par plusieurs faisceaux d'analyse fonctionnant simultanément. 20 Plus précisément, le dispositif de l'invention assure une transformation d'un signal unique d'image d'un faisceau d'analyse sous forme d'une présentation sur plusieurs faisceaux, l'augmentation de l'intensité de la présentation dans l'analyseur n'accroît pas l'intensité de arête du faisceau. 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente schématiquement'le fonctionnement du dispositif de l'invention ; 30 la figure 2 représenté schématiquement une plaque de modu lation d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention ; la figure 3 illustre schématiquement la technique de base utilisée selon l'invention pour transformer le fonctionnement à un seul faisceau en fonctionnement à plusieurs faisceaux ; 35 la figure 4 représente des exemples de formes d'onde de signaux d'images fournis par le dispositif de l'invention ; 72 04026 2 2124540 la figure 5 est un diagramme synoptique du circuit de l'invention; et la figure 6 est un schéma d'un mode de réalisation des circuits de commutation et de maintien du dispositif de l'invention. 5 Un analyseur à faisceau de particules chargées, qui peut être analyseur à faisceau d'électrons du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 408 532 ou dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 89 879, déposée le 6 novembre et 1970 par HAUT, comprend une cathode de surface / une cible de sur-10 face entre lesquelles sont disposées plusieurs plaques de commande de balayage. Des canaux destinés à des faisceaux d'électrons sont formés entre la cathode et la cible, les plaques de commande étant destinées à commander le balayage simultané de plusieurs faisceaux d'électrons dans ces canaux.Une plaque modulatrice est aussi pla-15 cée dans les canaux et comprend des électrodes séparées destinées à la commande de l'intensité de chacun des faisceaux électroniques. Des éléments de signaux d'images, concernant un faisceau unique de balayage, parviennent successivement à des circuits séparés de maintien pour chacun des faisceaux, et lorsque les signaux corres-20 pondant à un groupe d'éléments d'analyse ont été reçus par les circuits de maintien, ces signaux d'images parviennent simultanément aux électrodes correspondantes de commande à plaque modulatrice. De cette manière, il existe une modulation simultanée des faisceaux sous la commande des groupes successifs de signaux d'images arri-25 vant successivement. la figure 1 représente un mode de réalisation du dispositif de l'invention, la commande de balayage par faisceau peut être du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique précité, Ni0- 3 408 532, qui décrit des plaques de commande à dynode avec une 30 multiplication d'électrons, ou dans la demande de brevet précitée U° 89 879, dans laquelle les plaques de commande mettent en oeuvre une focalisation électrostatique. Des particules chargées, qui peuvent être des électrons ou des ions positifs ou négatifs, sont émises par la source 11 au-dessus de la surface recouverte par une 35 analyse prédéterminée. Pour faciliter la description, on considère dans la suite du présent mémoire que les particules chargées sont des électrons. 72 04026 3 2124540 TJne source 14 de tension est montée entre la source 11 d'électrons et la cible 15 de manière à accélérer le courant d'électrons. Entre la source 11 et la cible 15 sont disposées une plaque 16 de modulation et des plaques 17 à 20 de commande d'ana-5 lyse. La plaque 16 et les plaques 17 à 20 comportent des orifices 22 qui les traversent, les orifices correspondants des plaques successives étant placés les uns en face des autres, si bien que chaque jeu d'orifices disposés en face forme un canal à faisceau électronique, entre 1? source 11 et la cible 15. Un circuit 10 associé 23-26 de commutation à bascule est monté entre chaque paire d'électrodes 17a, 17J>-20a, 20b, respectivement, les électrodes de chaque paire étant isolées les unes des autres. Dans le cas de la figure 1, les électrodes a (représentées par une partie blanche) ont des potentiels tels qu'ils dirigent les électrons dans 15 les orifices formés, alors que les électrodes b (représentées sous forme tachetée) ont des potentiels tels qu'elles empêchent le passage des électrons dans les orifices associés. Le brevet et la demande de brevet précités décrivent en détail une telle disposition qu'on ne décrit pas à nouveau dans le présent mémoire. Dans les con-20 ditions de commutation représentées sur la figure 1 à titre illus-tratif, les quatre faisceaux voisins 28a-28d passent jusqu'à la cible 15, le passage des électrons de tous les canaux restants étant empêché. Il faut noter qu'en commandant de façons diverses les bascules 23 à 26, les quatre faisceaux peuvent balayer .1 toute la 25 surface recouverte par les canaux, de manière régulière ou au hasard. Chacun des faisceaux a une intensité modulée par des signaux d'images fournis aux électrodes 16a de la plaque 16 par les circuits 35 de commutation d'images, la structure de la plaque 16 apparaît en détail sur la figure 2. Les électrodes 16a sont sous 30 forme de rubans longitudinaux placés sur le substrat diélectrique, les premier et cinquième, second et sixième, troisième et septième et quatrième et huitième rubans étant associés entre eux et aux circuits de commutation. Ainsi, les groupes successifs" de signaux d'images, lors de leur apparition dans le dessin dé balayage d'en-35 trée, sont utilisés pour la commande simultanée de chacun des. faisceaux. On décrit en détail cette opération en référence aux figures 3 à 6, dans la suite du présent mémoire. 72 04026 4 2124540 Il faut noter que l'analyse à quatre faisceaux représentée sur la figure 1 n'est qu'un exemple de l'un des nombreux dessins à faisceaux multiples qu'on peut utiliser. On peut obtenir un nombre plus grand ou plus petit de faisceaux simultanés en utilisant 5 diverses autres combinaisons de plaques d'analyse avec évidemment des connexions différentes pour les électrodes de la plaque 16 de manière qu'elles commandent le nombre particulier de faisceaux utilisés. On se réfère maintenant à la figure 5 qui est un diagramme 10 synoptique du circuit de base utilisé pour l'analyseur de l'invention. Les signaux d'images à présenter ou à mettre en mémoire sur la plaque constituant la cible proviennent d'une source 40 de signaux d'images aux commutateurs 41 d'échantillonnage. Les signaux d'images peuvent'par exemple être utilisés dans une présentation 15 par télévision. Ces signaux de synchronisation de la présentation d'images parviennent à un dispositif 42 de commande en multiplex. Le dispositif 42 fournit un signal de commande de chacun des commutateurs 41 successivement, cet échantillonnage étantréalisé en synchronisation avec les signaux d'images. Le nombre de commuta-20 teurs d'échantillonnage correspond au nombre de faisceaux d'analyse à utiliser (ce nombre est égal à 4 dans l'exemple représenté sur la figure 1). les sorties des commutateurs 4-1 sont reliées successivement aux circuits séparés de maintien 45 correspondants, où lesinfor-25 mations binaires d'images sont retenues séparément, lorsqu'un groupe de signaux d'images, comprenant un tel signal pour chacun des faisceaux, est maintenu par les circuits 45 (c'ést-à-dire lorsque le dernier commutateur ou/nlemeest commandé), les circuits 47 de lecture d'image sont commandés par. ce dernier signal de manière à 30 fournir une lecture simultanée de tous les signaux des circuits 45 à la plaque 50. le dispositif 42 fournit aussi des signaux de commande des circuits 52 d'entraînement (qui peuvent comprendre des bascules 23 à 26 de la figure 1), ces circuits fournissant les signaux de 35 commande destinés au balayage des plaques 17 à 20. les figures 3 et 4 illustrent la création de signaux de faisceaux multiples à partir d'un signal unique. Sur la ligne H de 72 04026 5 2124540 la figure 4 qui correspond aux signaux d'entrée d'images, on a représenté les variations de l'amplitude d'un exemple de signal d'image en fonction de la base de temps T d'un dessin d'analyse. Les colonnes 1 à 12 de la figure 4 représentent chacune une varia-5 tion élémentaire de la position dans le dessin de balayage du signal d'entrée. .Ainsi,après le commencement de l'analyse, les informations binaires d'images représentées sur la figure 4 apparaissant au cours des espaces élémentaires 1 à 4 parviennent successivement par l'intermédiaire du commutateur 41 (figure 3) aux 10 circuits de maintien 45a à 45d, respectivement. Ces signaux notés G-1 à G4 sont modulés simultanément sur les quatre faisceaux destinés à former la présentation, par les circuits 47 (décrits en référence à la figure 5) - Ceci se produit dans les quatre positions suivantes du faisceau, c'est-à-dire les positions 5 à 8 de la 15 figure 4. La même opération se répète pour les positions 9 à- 12, etc. Ainsi, il est clair qu'à l'aide du fonctionnement à multiples faisceaux de l'invention, les signaux d'images représentant chaque, information élémentaire d'images commandent la cible pendant un temps bien supérieur à un faisceau unique d'analyse (dans le cas 20 représenté, le temps est quatre fois plus long). On se réfère maintenant à la figure 6 qui représente un circuit qu'on peut utiliser pour la transformation d'un faisceau unique en plusieurs faisceaux. Les signaux d'images parviennent simultanément auxjtransistors 41a à 41d à effet de champ, qui cons-25 tituent les commutateurs 41 d'échantillonnage. Les signaux de synchronisation d'images parviennent au compteur 60 qui divise par quatre et qui fournit des signaux binaires codés suivant un dessin à quatre chiffres. Le signal fourni par le compteur 60 est décodé par un décodeur 61 qui peut comprendre un circuit logique de dé-30 clenchement fournissant des impulsions successives de commande à chacun des transistors 41a à 4ld. Ainsi, des informations binaires successives d'images passent de chacun des transistors à effet de champ à un amplificateur associé 44a-44d et à un condensateur associé 45a-45d de mise en mémoire qui conserve les signaux reçus 35 d'images. Ces derniers parviennent à un transistor à effet de. champ 46a à 46d puis à un amplificateur associé et à des condensateurs associés de maintien 47a-47d. Les transistors 46a-46d fonc- 72 04026 6 2124540 tionnent comme des commutateurs commandés simultanément par un quatrième signal fourni par le décodeur 61, c'est-à-dire par le signal qui commande le dernier des signaux d'images de chaque groupe (fourni au transistor 41d). Ainsi, les signaux préalable-5 ment mis en mémoire sont simultanément lus par les circuits 47 et dirigés vers les électrodes de la plaque 16. le signal synchrone fourni par le compteur 60 est utilisé pour la commande des circuits 65 de commande de "balayage qui, comme décrit précédemment, fournissent à leur tour les signaux de commande des circuits 52 assu-10 rant la commande du balayage des plaques 17 à 20. Il est évident qu'une présentation peut comprendre beaucoup plus de canaux que le mode de réalisation décrit qui n'en comprend que 64. On obtient un tel dispositif à grand nombre de canaux de la manière décrite dans le présent mémoire. De plus, comme on l'a 15 vu, on peut réaliser la transformation d'un nombre de canaux différent de celui décrit, en utilisant une combinaison différente de plaques de commande et avec des connexions différentes des électrodes de la plaque de modulation. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et repré-20 sentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. 72 04026 7 2124540 REinaroxcATioKS 1. Analyseur par faisceau de particules chargées, du type qui comprend une source de particules chargées, une cible et plusieurs organes de commande placés entre la source et la cible de 5 manière à commander simultanément plusieurs faisceaux de particules chargées, entre la source et la cible, les organes de commande comportant plusieurs orifices alignés qui délimitent des canaux pour les faisceaux de particules, l'analyseur étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de modulation des signaux d'images 10 concernant un faisceau unique d'analyse desdits plusieurs faisceaux et comprenant un organe modulateur placé entre la cathode et la cible et comportant des orifices alignés avec les orifices des organes de commande et correspondant à chacun des canaux, l'organe de modulation ayant, de plus, une électrode de commande de modulation de 15 chacun des faisceaux, un circuit de maintien d'images associé à chacune des électrodes de commande de modulation, un dispositif d'introduction consécutive de chacun des signaux des groupes de signaux d'images successivement dans les circuits de maintien correspondant, un dispositif destiné à fournir simultanément un signal 20 d'images à partir de chacun des circuits de maintien à une électrode correspondante de commande de modulation, lorsque les circuits de maintien ont reçu tous les signaux d'un groupe de signaux d'images. 2. Analyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes de commande de modulation sont disposées par groupes 25 de rubans, des électrodes correspondantes de chaque groupe étant associées les unes aux autres. 3. Analyseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des rubans couvre une ligne desdits orifices. 4. Analyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce 30 que le dispositif destiné à fournir successivement chacun des signaux aux circuits de maintien comprend un commutateur d'échantillonnage relié à chacun des circuits de maintien et un dispositif de commande successive de chacun des commutateurs d'échantillonnage. 5. Analyseur selon la revendication 4, caractérisé en ce 35 que le dispositif destiné à fournir un signal d'imagesà partir des circuits de maintien comprend des commutateurs électroniques associés aux électrodes correspondantes de commande de modulation, 72 04026 8 2124540 les commutateurs étant simultanément commandés par le dispositif de commande du dernier des commutateurs d'échantillonnage à être commandé. 6. Analyseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules chargées sont des électrons.