[发明专利]一种扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除系统及方法

说明书

本发明涉及一种扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除系统及方法。该消除方法采用的主动降噪技术能够实时检测外界引入的干扰信号，当干扰信号中存在与工频信号不一致的干扰信号时，利用嵌入式系统内置的信号发生器发出与干扰信号频率相同、传播方向相同、且相位相差180°的干涉波，叠加干涉波以及干扰信号，以消除干扰信号。本发明能够实时消除真空腔室内的干扰信号，在提高图像信噪比、改善图像质量的同时，不影响扫描电镜使用寿命和工作效率。

技术领域

本发明涉及电磁干扰消除领域，特别是涉及一种扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除系统及方法。

背景技术

扫描电子显微镜(以下简称扫描电镜)应用领域越来越广泛，为了在扫描电镜中能原位观测多场环境的试样变化，通常会在扫描电镜中加入多种特殊的设备和仪器来达到目的，如力学拉伸台、高温加热器、蠕变测试系统等。这些设备都是通过各种电缆与扫描电镜腔体外部的控制器进行连接，有传感器信号线、功率控制线等。扫描电镜工作时，与外界相连接的电缆会把外部相关的仪器或设备控制器中的电磁干扰和传输过程中所受到的干扰带入电镜，进而干扰扫描电镜的成像，降低图像信噪比，主要表现在扫描图片上出现水波纹、干扰条纹和图片斑点等，且成像距离越远越容易受到电磁的干扰。目前主要采用的解决方法是：(1)增加从试样上发出的信号量，如采用更高亮度的电子枪、提高加速电压、增大光阑孔径等；(2)增长采集照片的扫描时间，让电子束在每个扫描点上停留的时间适当延长，从而增加该点的信息量，提高信噪比，改善图像质量。但这些方法都是在被动地接受外部的干扰信号后，以损伤扫描电镜使用寿命或降低工作效率为代价提高图像信噪比而改善图像质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除系统及方法，以解决被动接受外部的干扰信号以改善图像质量的技术方案导致损伤扫描电镜使用寿命或降低工作效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除系统，包括：扫描电镜腔室、内部工频采集模块、外部信号采集模块、嵌入式系统以及信号放大器；

所述嵌入式系统分别与所述内部工频采集模块、所述外部信号采集模块和所述信号放大器电性连接；所述内部工频采集模块的传感器放置在所述扫描电镜腔室中，所述外部信号采集模块的传感器放置在外接设备中，所述信号放大器的输出端放置在所述扫描电镜腔室中；

将所述内部工频采集模块采集的工频信号和所述外部信号采集模块将采集到的干扰信号传输至所述嵌入式系统，所述嵌入式系统分析所述工频信号以及所述干扰信号，若所述干扰信号中存在与所述工频信号不一致的干扰信号，输出与所述干扰信号频率相同、传播方向相同且相位相差180°的次级源信号，经过所述信号放大器放大后发出，在所述扫描电镜腔室内生成干扰信号源的干涉波，叠加所述干涉波以及所述与所述工频信号不一致的干扰信号；所述干涉波用于消除所述与所述工频信号不一致的干扰信号。

一种扫描电子显微镜真空腔室内电磁干扰消除方法，包括：

获取内部工频采集模块采集的工频信号以及外部信号采集模块将采集到的干扰信号；

判断所述干扰信号中是否存在与所述工频信号不一致的干扰信号，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示为所述干扰信号中存在与所述工频信号不一致的干扰信号，输出与所述干扰信号频率相同、传播方向相同且相位相差180°的次级源信号；

根据所述次级源信号在扫描电镜腔室内生成干扰信号源的干涉波，并叠加所述干涉波以及所述与所述工频信号不一致的干扰信号。

可选的，所述获取内部工频采集模块采集的工频信号以及外部信号采集模块将采集到的干扰信号之后，还包括：

将所述工频信号作为误差信号e(n)，将所述干扰信号作为参考信号x(n)。

可选的，所述次级源信号为：