用于扫描质子微探针的数字扫描图像监示仪

    一、概述

    国内外的扫描电子探针和扫描质子探针通常采用存储示波器进行实时图像监督，它功能单一，不能记录和保存图像，而且得到的图像清晰度和分辨率也不够理想。

    本数字扫描图像监示仪是为上海原子核研究所最新建成的‘扫描质子微探针”(简称SPM}实验装t特殊设计的川，可实时监督扫描图像，替代存储示波器的工 作。我们利用微机的现有资源，对硬件和软件进行了专门的设计。在SPM靶室上方虽然有两个显微镜，可分别观察样品的前像和后像，由于阿n量级的质子束很难 在样品表面精确定位，还必需配备续祖寸扫描监侧系统。为了更准确选择样品扫描区域，确保图像不失真，我们研制了专用接口电路，并铂软件实现了多种功能可供 选择。它不仅能显示被扫描的几十一几百娜的微小范围内样品表面的X射线荧光、二次电子或其它二次射线的强度的二维分布图，而且还可显示不同强度层次的扫描 图像。从而能实时观察到清晰度最高的图像。本仪器还可以通过能量窗的设置观察同一样品中不同元素的分布情况，并可跟踪样品的移动，选择最佳测试位置。在监 侧过程中，还可将感兴趣的图像随时存放在微机的内存中，或者存放在磁盘上作长期保存。被存图像可以在实验过程中随时调回，以便与其它实验图像作比较。该仪 器图像更新速度快，有20个单键作为功能选择键使用，操作简便。

    二、图像获取工作原理

    SPM将一束高能质子通过一组四重磁四极透镜聚焦成闰n量级的束斑，并且经偏转扫描线圈使了‘n级质子束在样品表面随机扫描。每当探测器接收到来自样品表 面的特征X射线时，必须通过获取X, Y扫描电压值，将束斑的确切位置记录下来[2]。因为不灯n质子束在样品表面是连续的随机扫描.所以获取X,y扫描电压值应该同时进行，才能保证图形不失 真。此外，为了防止信号堆积，X射线的计数率一般低于1 kc/s。根据以上几个特点，硬件数据获取接口主要由二路A/D转换器和二组采样保持器组成(见图1)。被探测到的信号经放大后，通过单道输出去触发二组 采样保持器，使当前点的X, Y电压值采样保持下来。为了避免信号位置失真，采样保持器将触发脉冲经延迟5 μs后再去触发二路A/D转换器，分别对采样保持的X, Y电压值进行A/D转换。A/D转换过程约需100 μs，为了留有余地，所以将采样电压保持时间设计为500μs，此时的最高采样速率约2000个//s扫描点，满足实际使用要求。当二路A/D转换分别将 X, Y采样保持电压转换成数值后，经软件处理，这两个值就构成一个坐标点显示在相应的屏幕位置上，得到用点阵法显示的平面分布图。屏幕图形采用280 x 192点阵。实际图像的点阵最大时为256×1920