26 Методи обробки сигналу

Для того, щоб подолати обмеження, пов'язані з контрастом, при передачі інформації та побудові зображення було розробле­но ряд методик обробки сигналу такі як: зворотного контрасту; диференційного підсилення; нелінійного підсилення; диферен­ціювання сигналу; змішування сигналу; Y-модуляцію та ін.. Зу­пинимось на деяких.

Зворотній контраст. У багатьох РЕМ є пристрій обертання контрасту. Воно досягається завдяки відніманню від певного фіксованого значення вхідного сигналу (S_ex). Причому воно по­винно відповідати максимальному сигналу (S_max). Таким чином вихідний сигнал буде визначатися наступним чином:

(2.10) У результаті такої процедури на екрані, див., рис 2.14, ділян­ки, що спостерігалися світлими та темними будуть зображатись темними та світлими відповідно.

Обертання контрасту використовують, коли природа сигналу від детектора така, що контраст має протилежний знак по відношенню до очікуваного, наприклад, якщо зразок використову­ється у якості детектора.

Диференційне підсилення. Однією з проблем, що часто зу­стрічається є випадок коли зразок дає слабкий вихідний сигнал, наприклад, якщо досліджуються контакти кремнію з алюмінієм. При переході від однієї компоненти до іншої не спостерігається чітка межа. У таких випадках використовують диференційне підсилення, суть якого можна зрозуміти з рисунку 2.15.

Диференціювання сигналу - це метод обробки, який до­зволяє підкреслити високочастотні компоненти на зразку та відповідно згладити низькочастотні. У цьому випадку вхідний сигнал диференціюється за часом (t) і на виході представлений як: Вихідний сигнал буде мати велике абсолютне

значення коли вхідний змінюється дуже швидко, наприклад, якщо досліджуються межі зерен. Величина вихідного сигналу залежить від напрямку зміни сигналу на вході. Операція диференціювання є ефективною лише в тому випадку, коли відношення сигнал/шум істотне.

Рисунок 2.15 -До пояснення диференцгйного підсилення [2] Позиція (а) відповідає сигналу, що створюється слабим вихі­дним контрастом. При обробці сигналу спочатку від нього від­німається постійний фіксований рівень, в результаті чого отри­муємо сигнал, наведений на позиції (б), а потім здійснюють лі­нійне підсилення (в). Недоліком метода є можливість отримання насичених сигналів або абсолютно білого, або абсолютно чор­ного, що призводить до часткової втрати інформації. Схеми диференційного підсилення можуть створювати задо­вільне зображення при рівнях вихідного контрасту 0,1 %. Рису­нок 2.16 ілюструє результат такого методу обробки .

Змішування сигналів. Кінцевий сигнал на екрані ЕПТ може представляти собою суму сигналів, наприклад, від двох детекто­рів. Можна скомбінувати їх таким чином, щоб вихідний сигнал визначався за співвідношенням:

(2.11) де Завдяки другому доданку контраст на краях (межі зерен, міжфазні межі, тощо) буде підсилений, а перший доданок відпо­відає за збереження загальної інформації про об'єкт.

Y-модуляція являє собою найбільш радикальне відхилення від принципів побудови зображення розглянутих у третьому питанні цього розділу.

Рисунок 2.17' — Схема утворення зображення у режимі Y-модуляції [2] 1,2-області сканування по зразку та по екрану ЕПТ; 3-положення гори­зонтальної строчки; 4-сигнал від попереднього сканування F(x,y,t) При формуванні зображення (рис. 2.17) на зразку розгортка по осям х та у здійснюється за допомогою відповідного генера­тора. На екрані ЕПТ положення точки по горизонталі визнача­ється горизонтальним положенням при скануванні впродовж лінії (розгортка за напрямком х здійснюється за допомогою од­ного і того ж генератора).

Положення по вертикалі на екрані визначається величиною сигналу у кожній конкретній точці.

На результуючому зображенні інтенсивність сигналу буде однаковою а воно саме істотним чином деформоване із-за відсу­тності однозначної відповідності між сітками на зразку та екрані. Рисунок 2.18 ілюструє результат обробки інформації за допомо­гою Y-модуляції. Цінність Y-модуляції полягає у тенденції під­силювання дрібномасштабної структури, яка може покращити видимість текстури поверхні зразка.