Пристрій для калібрування растрового електронного мікроскопа

Реферат: UA 80685 U UA 80685 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі вимірювальної техніки і призначена для калібрування растрових електронних мікроскопів. Відомі інтегровані пристрої калібрування растрових електронних мікроскопів Hitachi серії 9000 [1] та JEOL серії JSM [2], що мають в своєму складі блоки, які дозволяють проводити попереднє автоматизоване калібрування. Пристрої дають можливість мінімізувати суб'єктивні похибки при калібруванні. Недоліком пристроїв є те, що апріорна інформація про вимірювальний сигнал, який відповідає стандартному зразку, не використовується, що збільшує неінформативні складові невизначеності калібрування. Найбільш близьким по технічній суті до пропонованої корисної моделі є інтегровані програмні пристрої, які реалізують методику за ГОСТ Р 8.636-2007 [3], узятий як найближчий аналог, що містить блок нормалізації вимірювального сигналу, блок визначення точок вигину вимірювального сигналу, блок визначення контрольних точок вимірювального сигналу, блок визначення відстаней між контрольними точками вимірювального сигналу, блок оцінювання метрологічних характеристик та блок перевірки паралельності встановлення стандартного зразка рядковій розгортці растрового електронного мікроскопа, причому вихід блока нормалізації вимірювального сигналу з'єднаний зі входом блока визначення точок вигину вимірювального сигналу, вихід якого з'єднаний зі входом блока визначення контрольних точок вимірювального сигналу, вихід якого з'єднаний зі входом блока визначення відстаней між контрольними точками вимірювального сигналу, вихід якого з'єднаний зі входом блока перевірки паралельності встановлення стандартного зразка рядковій розгортці растрового електронного мікроскопа та входом блока оцінювання метрологічних характеристик. Недоліком пристроїв є низька точність (-10 %). Задачею корисної моделі є удосконалення пристрою ВВК-331М, шляхом введення додаткових блоків обробки вимірювального сигналу, що забезпечує підвищення точності калібрування, за рахунок використання апріорної інформації про вимірюваний сигнал растрового електронного мікроскопа. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для калібрування растрового електронного мікроскопа, який містить блок нормалізації вимірювального сигналу, блок визначення точок вигину вимірювального сигналу, блок визначення контрольних точок вимірювального сигналу, блок визначення відстаней між контрольними точками вимірювального сигналу, блок оцінювання метрологічних характеристик та блок перевірки паралельності встановлення стандартного зразка рядковій розгортці растрового електронного мікроскопа, новим є те, що додатково містить фільтр Калмана, блок подвійного диференціювання, блок апроксимації функціями Хевісайда, блок мінімізації похибок апроксимації, причому вихід блока нормалізації вимірювального сигналу з'єднаний зі входом фільтра Калмана, вихід якого з'єднаний зі входом блока апроксимації функціями Хевісайда та входом блока подвійного диференціювання, вихід якого з'єднаний зі входом блока визначення точок вигину вимірювального сигналу, вихід якого з'єднаний зі входом блока визначення контрольних точок вимірювального сигналу та блока апроксимації функціями Хевісайда, вихід якого з'єднаний зі входом блока мінімізації похибок апроксимації, вихід якого з'єднаний зі входом блока визначення відстаней між контрольними точками вимірювального сигналу, вихід якого з'єднаний зі входом блока перевірки паралельності встановлення стандартного зразка рядковій розгортці растрового електронного мікроскопа та входом блока оцінювання метрологічних характеристик, вихід блока визначення контрольних точок вимірювального сигналу з'єднаний зі входом блока апроксимації функціями Хевісайда. На фіг. представлена структурна схема пропонованого пристрою для калібрування растрового електронного мікроскопа. Пристрій для калібрування растрового електронного мікроскопа містить блок нормалізації вимірювального сигналу 1, фільтр Калмана 2, блок подвійного диференціювання 3, блок визначення точок вигину вимірювального сигналу 4, блок визначення контрольних точок вимірювального сигналу 5, блок апроксимації функціями Хевісайда 6, блок мінімізації похибок апроксимації 7, блок визначення відстаней між контрольними точками вимірювального сигналу 8, блок оцінювання метрологічних характеристик 9, блок перевірки паралельності встановлення стандартного зразка рядковій розгортці растрового електронного мікроскопа 10. При цьому вихід блока нормалізації вимірювального сигналу 1 з'єднаний зі входом фільтра Калмана 2, вихід якого з'єднаний зі входом блока апроксимації функціями Хевісайда 6 та входом блока подвійного диференціювання 3, вихід якого з'єднаний зі входом блока визначення точок вигину вимірювального сигналу 4, вихід якого з'єднаний зі входом блока визначення контрольних точок вимірювального сигналу 5 та блока апроксимації функціями Хевісайда 6, вихід якого з'єднаний 1 UA 80685 U 5 10 15 20 25 30 35 40 зі входом блока мінімізації похибок апроксимації 7, вихід якого з'єднаний зі входом блока визначення відстаней між контрольними точками вимірювального сигналу 8, вихід якого з'єднаний зі входом блока перевірки паралельності встановлення стандартного зразка рядковій розгортці растрового електронного мікроскопа 10 та входом блока оцінювання метрологічних характеристик 9, вихід блока визначення контрольних точок вимірювального сигналу 5 з'єднаний зі входом блока апроксимації функціями Хевісайда 6. Блоки 1-10 реалізовані на базі електронно-обчислювальної машини. Пристрій для калібрування растрового електронного мікроскопа працює в такий спосіб. На вхід блока нормалізації вимірювального сигналу 1, в якому відбувається усунення лінійного тренду, обумовленого можливою непаралельністю вертикальної осі зображення відносно перпендикуляра до поверхні міри після позиціонування міри, надходить цифровий вимірювальний сигнал X. 3 виходу блока нормалізації вимірювального сигналу 1, сигнал надходить на фільтр Калмана 2, в якому відбувається згладжування сигналу без викривлення його форми в контрольних точках. З виходу фільтра Калмана 2, сигнал надходить на блок подвійного диференціювання 3, в якому відбувається подвійне диференціювання за традиційною різницевою схемою, та на блок апроксимації функціями Хевісайда 6, в якому відбувається апроксимація у відповідності до схеми вимірювального сигналу [3]. З виходу фільтра блока подвійного диференціювання 3, сигнал надходить на блок визначення точок вигину вимірювального сигналу 4, в якому відбувається визначення координат точок вигину за віссю абсцис. З виходу блока визначення точок вигину вимірювального сигналу 4, сигнал надходить на блок визначення контрольних точок вимірювального сигналу 5, в якому відбувається визначення координат контрольних точок за віссю абсцис, та на блок апроксимації функціями Хевісайда 6. З виходу блока визначення контрольних точок вимірювального сигналу 5, сигнал надходить на блок апроксимації функціями Хевісайда 6. З виходу блока апроксимації функціями Хевісайда 6, сигнал надходить на блок мінімізації похибок апроксимації 7, в якому відбувається корегування координат контрольних точок за віссю абсцис, з використанням підходів дисперсійного аналізу. З виходу блока мінімізації похибок апроксимації 7, сигнал надходить на блок визначення відстаней між контрольними точками вимірювального сигналу 8, в якому відбувається обчислення відстаней між контрольними точками, виходячи з їх координат за віссю абсцис. З виходу блока визначення відстаней між контрольними точками вимірювального сигналу 8, сигнал надходить на блок перевірки паралельності встановлення стандартного зразка рядковій розгортці растрового електронного мікроскопа 10, в якому відбувається перевірка симетричності періоду вимірювального сигналу, та на блок оцінювання метрологічних характеристик 9, в якому відбувається обчислення масштабного коефіцієнта т та ефективного радіуса електронного зонда d. Таким чином, пропонований пристрій може бути використаний для підвищення точності калібрування растрових електронних мікроскопів, шляхом мінімізації похибки спричиненої неінформативними складовим вимірювального сигналу та суб'єктивною похибкою. Джерела інформації: 1. http://www.hitachi.com-Internet-представництво фірми HITACHI. 2. http://www.jeol.com-Internet-представництво фірми JEOL. 3. Государственная система обеспечения единства измерений. Микроскопы электронные растровые. Методика калибровки: ГООСТ 8.636-2007. - [действующий от 2007-10-20]. - М.: Стандартинформ, 2008. Национальный стандарт РФ. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Пристрій для калібрування растрового електронного мікроскопа, який містить блок нормалізації вимірювального сигналу, блок визначення точок вигину вимірювального сигналу, блок визначення контрольних точок вимірювального сигналу, блок визначення відстаней між контрольними точками вимірювального сигналу, блок оцінювання метрологічних характеристик та блок перевірки паралельності встановлення стандартного зразка рядковій розгортці растрового електронного мікроскопа, який відрізняється тим, що додатково містить фільтр Калмана, блок подвійного диференціювання, блок апроксимації функціями Хевісайда, блок мінімізації похибок апроксимації, причому вихід блока нормалізації вимірювального сигналу з'єднаний зі входом фільтра Калмана, вихід якого з'єднаний зі входом блока апроксимації функціями Хевісайда та входом блока подвійного диференціювання, вихід якого з'єднаний зі входом блока визначення точок вигину вимірювального сигналу, вихід якого з'єднаний зі входом блока визначення контрольних точок вимірювального сигналу та блока апроксимації функціями Хевісайда, вихід якого з'єднаний зі входом блока мінімізації похибок апроксимації, вихід якого 2 UA 80685 U 5 з'єднаний зі входом блока визначення відстаней між контрольними точками вимірювального сигналу, вихід якого з'єднаний зі входом блока перевірки паралельності встановлення стандартного зразка рядковій розгортці растрового електронного мікроскопа та входом блока оцінювання метрологічних характеристик, вихід блока визначення контрольних точок вимірювального сигналу з'єднаний зі входом блока апроксимації функціями Хевісайда. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3