CN101630622B - 混合相板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混合相板，本发明提供一种用于TEM的混合相板。根据本发明的相板类似于在其中安装Zernike相板的Boersch相板。结果，根据本发明的相板对于被散射到这样的程度以致它们从中央结构(15)外部穿过的电子而言类似于Boersch相板，而对于穿过中央结构的孔的被散射电子而言类似于Zernike相板。将本发明的相板与Zernike相板相比具有如下优点：对于散射在大角度上的电子，没有电子被箔吸收或散射，结果形成TEM的较好高分辨率性能。将本发明的相板与Boersch相板相比，对中央结构的小型化要求就不大苛刻了。

Description

混合相板

技术领域

本发明涉及用于粒子光学设备的相板(phase plate)，所述相板将由粒子束照射，所述相板包括对粒子不透明的中央结构，所述中央结构围绕用于穿过部分射束的通孔，所述中央结构被对粒子透明的区域围绕，所述中央结构被装备成在穿过通孔的部分射束和从中央结构外部穿过的部分射束之间造成相移。 

本发明还涉及使用这样的相板的方法。 

背景技术

在透射电子显微镜(TEM)中，由电子源产生的电子束被形成为平行电子束以照射样品。样品很薄以致部分电子穿过样品而部分电子在样品中被吸收。一些电子在样品中被散射以致它们以与它们进入样品的角度不同的角度离开样品，而另一些电子无散射地穿过样品。通过把样品成像到检测器比如荧光屏或CCD照相机上，强度变化结果形成图像平面。强度波动部分由于样品对电子的吸收，而部分由于被散射电子和未散射电子之间的干涉。当观测其中吸收很少电子的样品(例如低Z材料比如生物组织)时，后者的机制尤其重要。 

对于平行照射而言，由电子彼此干涉所产生的图像的对比度能够如下加以解释： 

平行照射能够在傅立叶(Fourier)空间中被描述为δ(G)分布，其中δ表示众所周知的狄拉克(Dirac)δ函数，该函数仅在G＝0处非零，而G表示空间频率。入射射束的散射由样本函数 

描述。紧接样本之后的射束Ψ₀(G)变成 

成像系统以及特别是TEM的物镜使这个波产生像差(aberrate)为 

其中χ(G)是取决于如散焦和球面像差的参数的像差函数。检测器处的强度等于Ψ(G)与其复共轭Ψ(G)^＊的卷积， 

I(G)＝Ψ(G)*Ψ^＊(G)          [3a] 

这能够写成 

因为在傅立叶空间中存在频率G和-G，以及由于 是实函数，所以 

能够用 

代替。 

类似地，由于χ(G)在G上是偶函数，所以χ(-G)能够用χ(G)代替。 

χ(G)＝χ(-G)           [5] 

强度的表达式简化为 

$[-2\mathrm{\πi\χ}\left(G\right)]---\left[6\right]$

因子sin[2πiχ(G)]称为对比度传递函数(CTF)： 

CTF(G)＝sin[2πiχ(G)]          [7] 

的二次项很小因而往往忽略。 

具有特定空间频率的物体将该射束散射在特定角度上，散射角度与空间频率成比例。对于低空间频率，散射角度接近为零并且对比度接近为零，原因在于χ(G)几乎为零因而CTF就几乎为零。对于较高的空间频率，对比度由于CTF的正负值而波动，这取决于空间频率。因为CTF对于低空间频率而言接近为零，所以在图像中不能分辨大结构。 

在1947年，Boersch描述了相板的引入会导致其中低空间频率示出最大值的CTF，因而能够成像大结构，参见“ die Kontraste vonAtomen im Elektronenmikroskop”，H.Boersch，Z.Naturforschung 2A(1947)，第615-633页。最近，这样的相板已被成功地引入到TEM中。 

相板是一种这样的结构：其置于照射样品的射束在穿过样品后由所谓的物镜聚焦成斑点的平面。 

要注意的是，相板还可以置于的平面是物镜把射束聚焦成斑点的平面的像(image)。 

通常，照射射束是平行射束，于是射束被聚焦成斑点的平面是物镜的后焦平面。如果照射射束不是平行射束而是接近平行的射束，则该平面接近物镜的后焦平面或接近所述平面的像(image)。在相板的平面 内所有未散射电子被聚焦成一个点，而被散射电子被成像在其它位置。相板造成被散射电子和未散射电子之间的相移θ。因此，方程[2]被修改为 

因而方程[7]被修改为 

CTF(G)＝sin[2πiχ(G)+θ]             [9] 

通过选择θ＝π/2(或更一般地是：θ＝π/2+2nπ，其中n为整数)，这简化为 

CTF(G)＝cos[2πiχ(G)]                [10] 

从而把CTF的类正弦行为转换成类余弦行为。要注意的是，θ＝-π/2的相移也会造成CTF的类余弦行为。 

还要注意的是，对于除θ＝π/2+nπ以外的相移，也可能存在对比度的显著改善。 

对于更详细的公式推导，读者可参考“High-resolution electronmicroscopy”，J.C.H.Spence，3^rd edition(2003)，ISBN 0198509154，更具体地参考3.4段和第4章。 

在所谓的Boersch相板中，这样的相移是通过瞬时加速或减速未散射电子来产生。 

Boersch相板必须具有很小的直径以便允许(大多数)被散射电子穿过而不会被相板的物理结构截获这些被散射电子。在例如Hitachi(日立)的美国专利号US 5,814,815中描述了这样的相板的制造。 

已知的相板包括带有内电极的接地环状结构，因而类似于微型静电单透镜(Einzellens)。穿过相板的电子被瞬时加速或减速。通过适当选择内电极上的电压，电子的相移θ例如是正或负π/2。从微型透镜外部穿过的电子不会经历该相移。通过把相板定位在照射样品的射束被聚焦为点的平面内并使其以物镜的轴为中心，未散射电子经历该相移，而所有被散射的电子从相板外部穿过因而不经历该相移。 

已知相板的问题在于中央结构截获电子，从而阻挡散射在小角度上的电子。这些电子对于成像带有低空间频率的结构而言是必需的。因而大结构不能用这样的相板来成像。 

要注意的是，任何也穿过相板的被散射电子，因为它们散射在很小 角度上，所以它们将经历与未散射电子一样的相移因而不能与未散射电子干涉以形成高对比度的图像。 

已知相板的缺点在于大结构不能被成像，因为携带低空间分辨率的信息的被散射电子要么被相板的物理结构阻挡要么经历与未散射电子一样的相移。这使得很难导航至样品中感兴趣的各点或者很难在比如细胞之类的大特征中观测比如脂双层之类的高分辨率特征的位置。 

要注意的是，在Glaeser的国际申请WO2006/017252中描述了另一类型的Boersch相板。这个相板包括由接地环电极围绕的中央环电极。以此能够在轴上生成电场，从而加速或减速未散射电子，而接地电极作为屏蔽体以便被散射电子不会经历相移。同样存在对于美国专利号US 5,814,815的相板所提及的缺点。 

存在对一种能够用其成像大特征和小特征的相板的需求。 

为此，根据本发明的相板特征在于中央结构包括对粒子透明的箔(foil)，所述箔围绕中央通孔，所述箔被装备成在穿过通孔的部分射束和穿过箔的部分射束之间造成相移。 

当电子穿过诸如碳箔之类的箔时，它们经历由于箔的内电势引起的相移。 

在根据本发明的相板中，穿过中央孔的电子经历由于在中央结构中的电子的加速或减速而引起的相移。 

穿过中央结构的箔的电子经历由于箔的内电势引起的相移以及由于在中央结构中的电子的加速或减速而引起的相移。通过适当组合这两种相移，能够获得这些电子的组合相移，导致这些电子与未散射电子的相长干涉，结果形成大特征的高对比度。 

从中央结构外部穿过的电子不会经历相移，因而能够与未散射电子相长干涉。 

通过在相板的中央结构中结合箔，可以把未散射电子必须穿过的中央孔做得比已知Boersch相板的中央孔小很多。已知的Boersch相板的中央孔大约为1μm，而利用例如聚集离子束研磨能够在箔中钻出例如100nm或更小的孔。 

要注意的是，物镜把未散射射束聚焦成具有50和200nm之间的典型直径的斑点，这取决于粒子源和相板之间的放大率。 

另一优点在于中央结构不必如此之小，因为也被散射穿过中央结构 的电子相对于未散射电子被相移。 

要注意的是，另一类型的相板即所谓的Zernike相板也使用带有类似小直径的孔的箔，因而能够把结构成像得与用根据本发明的相板所成像的那些一样大。Zernike相板由其中带有中央孔的薄箔组成。穿过箔的电子经历由于箔的内电势引起的相移，而穿过中央孔的电子不会经历相移。通过适当选择箔的厚度，该相移可以为Tr/2，因而发生所需的分辨率改善。在例如“Transmission electron microscopy with Zernikephase plate”，R.Danev等人，Ultramicroscopy 88(2001)，第243-252页中描述了这样的相板。 

Zernike相板的问题在于所有被散射电子必须穿过箔。在箔中发生这些电子的散射，导致图像的模糊和/或信噪比的恶化。一般地30％的电子被箔吸收或散射，从而使CTF与“理想”相板的相比减少至70％。这尤其影响了最高可获得的TEM分辨率，导致TEM的性能下降。 

这与根据本发明的相板形成对比，在本发明的相板中散射在大角度上的电子穿过中央结构的外部而不穿过箔。 

发明内容

在根据本发明的相板的一个实施例中箔为碳箔。 

把碳箔用于Zernike相板已经是众所周知的。其电导率和其透明度以及其机械属性使其成为这种应用所选择的材料。 

在根据本发明的相板的另一个实施例中，其中对于在相板的平面内并且穿过通孔的中心的至少一条线，所述线因而在两个相对侧与中央结构相交，所述至少一条线在一个方向上从距通孔的距离R₁到距离R₂与中央结构相交，而在另一个方向上从距通孔的距离R₃到距离R₄与中央结构相交，其中R₃≥R₂。 

在这个实施例中相板将在至少一个方向(线的方向)上阻挡散射在角度α上的粒子，但同时使散射在角度-α上的粒子穿过。这被称为单边带成像。因此，公式[4]的假设不能成立，代替公式[6]强度由下式给出： 

并且CTF变为 

CTF(G)＝2iexp[2πiχ(G)+θ]                [12] 

在“Discrimination of heavy and light components in electronmicroscopy using single-sideband holographic techniques”，K.H.Downing等人，Optik 42(1975)，No.2，第155-175页中描述了虚部(imaginary)CTF的影响，示出了为虚部的CTF意味着与所关心的空间频率对应的结构的偏移。然而，在图像平面内获取强度变化。 

在根据本发明的相板的又一实施例中，中央结构由两个半环状体形成，一个半环状体具有内径R₁和外径R₂，而另一个半环状体具有内径R₃和外径R₄，且其中R₃≥R₂，且通孔位于两个半环状体从其形成的两个环状体的中心点。 

在这个优选实施例中，相板被形成为使得对散射在角度α上的粒子的尽可能多的阻挡以偏转到角度-α上的粒子的未阻挡通路来补偿，并且还使得对于不同方向上的相同空间频率发生对于某些散射范围仅通过半数被散射粒子所导致的下降的CTF。这样由于缺失的空间频率和/或不同方向上的不同的缺失空间频率，使得在图像中所引入的赝像(artifact)最少。 

要注意的是，因为形成中央结构所用的两个半环状体必须接合在一起，所以对于有限的方向不能出现补偿，这将稍后在详细描述附图时示出。 

在本发明的一个方面中一种配有相板和配有物镜的粒子光学设备，所述粒子光学设备用粒子束照射样品，所述相板基本位于照射样品的射束被聚焦的平面内，其中所述相板是根据本发明的相板。 

这个方面描述了根据本发明的相板应当被放置的位置。 

在根据本发明的设备的一个实施例中，在工作时，对于透射经过箔的粒子，由箔以及中央结构所引起的组合相移导致基本上θ＝n·π的相移θ，其中n为整数。 

通过选择未散射电子和穿过箔的被散射电子之间的相差等于n·π，相关联的空间频率范围的CTF变成1或-1，对应于最佳的正或负对比度。 

要注意的是，在低空间频率处的对比度的增加是通过把正弦变为余弦而引起的，如之前所讨论的。最佳增益出现在相移θ＝π/2+n·π处，而且可以在其它相移处获得对比度的显著增加。因此，即使当箔的相移不会完全地抵消由中央结构的电场所引起的相移时，也能够实现CTF 的显著增加。 

在根据本发明的设备的又一个实施例中，在工作时，对于透射经过箔的粒子，由箔以及中央结构所引起的组合相移导致基本上θ＝0的相移θ。 

在这个实施例中，未散射电子经历的相移等于由箔所引起的相移但符号相反。穿过箔的电子因而没有经历净相移以致能够出现与未散射电子(其经历了相移)的相长干涉。 

在根据本发明的设备的另一个实施例中，所述设备被装备成以可变的放大率把物镜的后焦平面成像到相板上。 

通过选择把后焦平面成像到相板上所用的放大率，设备的用户可以选择哪些粒子被相板的物理结构截获或影响。因为所截获的电子不能对图像有贡献，所以与这些被阻挡电子对应的空间分辨率的CTF被降低，对应于CTF中CTF示出不同的行为的带(band)。就空间频率而言的这个带的位置能够被调整，例如使得所述带以CTF的零点为中心。 

在本发明的一个方面中一种利用配有用于照射样品的物镜和相板的粒子光学设备来形成图像的方法，所述粒子光学设备被装备成将物镜形成焦点的平面成像到相板上，其特征在于： 

●所述粒子光学设备配有根据本发明的相板；和 

●所述粒子光学设备被装备成以可变的放大率把物镜形成焦点的平面成像到相板上， 

并且所述方法包括： 

●确定期望的图像的较低空间频率范围，所述较低空间频率范围由透射经过箔的粒子与穿过通孔的粒子的干涉引起， 

●确定期望的图像的较高空间频率范围，所述较高空间频率范围由在中央结构周围透射的粒子与穿过通孔的粒子的干涉引起，和 

●调节把后焦平面成像到相板上所用的放大率，使得与所述较低和较高空间频率范围对应的粒子不被中央结构截获。 

通过调节放大率以使得粒子的截获以及空间信息的最终损失出现在不大感兴趣的频率范围内，能够获取如下图像：其中例如大细节被成像以便确定小细节的位置，而中间大小的细节不大看得见。 

而且，尽管对比度不管怎样降低并且因此由于截获引起的CTF变化的影响也被降低，这种方法能够用来使中央结构截获粒子的带以CTF的零点为中心。要注意的是，CTF示出零点的位置与例如样本到后焦平面的距离即所谓的散焦距离有关。

在根据本发明的方法的一个实施例中，确定较低空间频率范围和确定较高空间频率范围采用如下形式：确定中心空间频率，所述较低空间频率范围和所述较高空间频率范围以所述中心空间频率为中心。 

在这个实施例中，空间频率通过使它们以期望的空间频率为中心来选择。 

附图说明

现在借助于图来阐述本发明，其中相同的数字指代相应的特征。 

为此： 

图1A和1B示意性示出了现有技术Boersch相板， 

图2A和2B示意性示出了现有技术Zernike相板， 

图3A和3B示意性示出了根据本发明的相板， 

图4A和4B示意性示出了TEM在没有相板和带有相板情况下的CTF， 

图4C和4D示意性示出了不同情形下的示例性CTF曲线， 

图5A、5B、5C和5D示意性示出了散焦对CTF的影响， 

图6示意性示出了根据本发明的相板的优选实施例， 

图7示意性示出了配有根据本发明的相板的TEM。 

具体实施方式

图1A和1B示意性示出了如在例如美国专利号5,814,815中描述的现有技术Boersch相板。 

所示以圆柱体形式的中央结构带有沿其轴11的孔，孔的内部示出了绕圆柱体的轴布置的三个环形电极12A、12B和13。中间电极13与两个外电极12A和12B绝缘，而两个外电极12A和12B被彼此电连接。包括圆柱体的表面14A、14B和15的导电外表面由导电表面形成，外电极12A、12B是所述导电外表面的一部分。 

两个辐条(spoke)16A、16B从相板延伸以保持相板。辐条的外部示出了连接到圆柱体的导电外表面上的导电层。至少一个辐条示出了与外层绝缘的内导电轨(track)17，该内导电轨电连接到中间电极13。要注意的是，仅带有一个辐条的相板以及带有多于两个辐条的相板都是已知的。 

通过对中间电极施加电压，未散射射束(穿过孔)的电子会比从圆柱体外部行进的电子行进得更慢或更快(这取决于中间电极的电压)。这等效于射束的未散射部分相对于射束的被散射部分经历相移，因为射 束的被散射部分不受中间电极的电压影响。 

实际的相移取决于电子的能量和中间电极上的电压。通过适当选择电压，实现π/2或-π/2的相移。 

导电外层围绕圆柱体以便造成未散射电子和被散射电子之间的均匀相移，而与被散射电子被散射的角度无关，因而与被散射电子偏离圆柱体多远无关。导电层把中间电极13的作用局限于未散射射束，并且防止由于中间电极13上的电压引起的圆柱体外部的电场。因此，从圆柱体外部穿过的任何电子不会经历相移。 

图2A和2B示意性示出了现有技术Zernike相板。 

碳箔22附着到载体21，比如标准铂开口。碳箔示出了用于穿过未散射电子的开口23。所有其它电子，即：所有对图像有贡献的被散射电子，穿过箔。穿过箔后这些电子经历相移。实际的相移取决于电子能量和箔的厚度。通过适当选择该厚度，实现π/2的相移。 

要注意的是，与由Boersch相板引起的相移相反，由Zernike相板引起的相移不能被调整。因此，Zernike相板可以示出对于200keV电子束而不是对于300keV射束所需的最佳相移。 

还要注意的是，Zernike相板一般30％或更多的电子被箔吸收或散射，从而使CTF减少了30％或更多。这尤其影响受信噪比限制的TEM的高分辨率性能。 

图3A和3B示意性示出了根据本发明的相板。 

图3A和图3B可以认为是分别来源于图1A和图1B。碳箔30粘附于中央结构，所述箔示出通孔31。穿过通孔的电子经历因由中间电极13引起的场所致的例如-π/2的相移。穿过箔(并且不被中央结构阻止)的电子经历因箔所致的π/2的相移以及由中间电极引起的场所致的-π/2的相移。这些电子的净相移因而为零。从中央结构外部穿过的电子也经历相移0，如前面所讨论的。因此，为所有被散射电子相对于未散射电子提供了π/2的相移差。 

图4A、4B、4C和4D示意性示出了不同情形下的示例性CTF曲线。 

图4A示出了常规TEM(即没有相板的TEM)的示例性CTF曲线401以及配有理想相板的相同TEM的示例性CTF曲线402。在理想相板下，认为相板不会截获被散射电子并且不会引入附加散射。 

CTF是空间频率的函数，这里以每纳米线数(line per nanometer) 表示。CTF函数的包络403由系统参数控制，所述系统参数比如物镜的球面像差系数和色像差系数、射束的能量扩展(the energy spread of thebeam)、张角等等。 

要注意的是，这些曲线因此能够对不同的TEM而不同。如图5A和5B所示的，这些曲线还会因不同的散焦距离而变化，所述散焦距离即样本/物体和物镜的物平面之间的距离。 

如从图4A中的曲线401显而易见的，在没有相板的常规TEM中空间频率低于每纳米2线的CTF很低，因此大于0.5nm的结构不会被成像有良好的对比度。对于每纳米2到4线之间的空间频率，出现第一个最优值，后面是空间频率大于每纳米5线的CTF的振荡行为。 

在带有相板的TEM中CTF示出了低空间频率的最大值，后面是与没有相板时所示的行为类似的但处于不同的空间频率的振荡行为。因而通过带有相板的TEM来良好地成像大结构。 

图4B示出了配有Boersch相板的TEM的示例性CTF，该相板截获与低于0.9nm^-1的空间频率对应的所有电子。图4B能够认为是来源于图4A，然而，相板的中央结构截获散射在小角度上的电子，这对应于带阻404。 

要注意的是，散射在极小角度上的电子不被相板截获而是穿过中央孔。然而，因为这些电子经历与未散射电子相同的相移，所以这些电子与未散射电子的干涉导致CTF基本为零。因此，中央结构的内孔的大小不重要，而只有中央结构的外直径是重要的。 

图4C示出配有Zernike相板的TEM的示例性CTF。图4C能够认为是来源于图4A，然而，CTF由于箔的吸收和散射而降低了30％，如先前所讨论的。而且，对于低于每纳米0.2线的空间频率，CTF下降至低值，原因在于对于这些散射角度而言被散射电子和未散射电子都穿过箔中的孔，以致在这样低空间分辨率的这两者之间没有发生相移并且对于这些低空间频率而言CTF表现为类正弦函数。 

图4D示出了根据本发明的相板的示例性CTF曲线。图4D能够认为是来源于图4B和4C。代表电子被中央结构截获的范围的带阻从接近零的频率范围移到例如每纳米3-4线的频率范围。未散射电子经历因由中央结构引起的场所致的-π/2的相移。对于代表上至(在这个示例中)每纳米3线的空间频率的被散射电子，根据本发明的相板表现为Zernike 相板，因而示出了如图4C所示的CTF。 

对于大于每纳米4线的空间频率，相板示出了与Boersch相板的行为类似的行为，因而示出如图4B所示的CTF。 

要注意的是，在大于每纳米4线的空间频率范围内没有像Zernike相板的情况那样出现由于电子吸收或散射引起的CTF的减少。 

还要注意的是，阻带可以位于例如CTF的第一个零值附近，其结果是反正仅阻挡CTF接近零的空间频率。 

图5A、5B、5C和5D示意性示出了散焦对CTF的影响。 

图5A、5B、5C和5D能够认为是分别来源于图4A、4B、4C和4D；然而，引入小散焦。如本领域技术人员所已知的，这会导致不同的CTF。这些曲线示出了低空间频率与大CTF对应的扩展频率范围。换言之：CTF的第一个零点出现在较高空间频率。由中央结构阻挡的空间频率的范围位于其它空间频率处，因为CTF示出了其在另一频率处的第一个零点。这能够通过使用具有另一尺寸的相板或者通过使用TEM的后焦平面和相板所位于的平面之间的不同放大率来完成。 

图6示意性示出了根据本发明的相板的优选实施例。 

图6示出了相板的俯视图，即从物镜的位置观看的视图。非透明结构610围绕透明箔611，该箔示出了用于穿过未散射离子束的孔612。非透明部分被形成以使得除了小角度613之外，在角度614A上阻挡在R1和R2之间的距离上被散射的电子，而在其余角度614B上阻挡在R3和R4之间的距离上散射的电子。此外，R3被选择成等于R2。结果在任何方向上，除了角度613内的方向之外，在R1和R4之间的距离上被散射的半数电子被截获而半数被透射。如先前所讨论的，讨论公式[11]和[12]，这就导致在半数电子被阻挡的频率上的虚部CTF。 

要注意的是，在所示的示例中，已调整这些参数以使得被散射射束和未散射射束之间的相移正好为π/2。要谈及的是，不同于该准确值的相移也会增大CTF。还要注意的是，出于类似的原因，穿过箔的粒子和从中央结构外部穿过的粒子之间的相移不必相等。 

图7示意性示出了配有根据本发明的相板的TEM。 

图7示出了粒子源701，其沿光轴700产生粒子束，比如电子束。这些粒子具有80-300keV的典型能量，尽管可以使用更高能量例如400keV-1MeV或更低能量例如50keV。粒子束由聚束器系统702操控以 形成射到样品703上的平行射束，所述样品用样品固定器704进行定位。样品固定器能够相对于光轴定位样品并且可以在与光轴垂直的平面内移动样品并且使样品相对于所述轴倾斜。物镜705形成放大的样品图像。物镜后面是放大系统706，例如一对(doublet)透镜。相板707置于与物镜的后焦平面共轭的平面，所述共轭平面位于放大系统和投射系统709之间。放大系统因而能够以可变的放大率形成后焦平面的像。该相板用操控器708来定位，允许相板以光轴为中心。投射系统在检测器710上形成放大的样品图像，从而揭示例如0.1nm的样品细节。检测器可以采用荧光屏或例如CCD照相机的形式。在例如荧光屏的情况下，能够经由玻璃窗711观看该屏。 

要注意的是，通过适当设置放大系统706的放大率，能够调整CTF中由相板所截获的粒子的阻带。 

Claims (10)

1.一种用于粒子光学设备的相板，所述相板待由粒子束照射，所述相板包括对粒子不透明的中央结构，所述中央结构围绕用于穿过部分射束的通孔，所述中央结构被对粒子透明的区域围绕，所述中央结构被装备成在穿过通孔的部分射束和从中央结构外部穿过的部分射束之间造成相移；

其特征在于：

所述中央结构包括对粒子透明的箔，所述箔围绕中央通孔，所述箔被装备成在穿过通孔的部分射束和穿过箔的部分射束之间造成相移。

2.如权利要求1所述的相板，其中所述箔是碳箔。

3.如权利要求1或2所述的相板，其中对于在相板的平面内并且穿过通孔的中心的至少一条线，所述线因而在两个相对侧与中央结构相交，所述至少一条线在一个方向上从距通孔的距离R₁到距离R₂与中央结构相交，而在另一个方向上从距通孔的距离R₃到距离R₄与中央结构相交，且其中R₃≥R₂。

4.如权利要求3所述的相板，其中所述中央结构由两个半环状体形成，一个半环状体具有内径R₁和外径R₂，而另一个半环状体具有内径R₃和外径R₄，且其中R₃≥R₂，且通孔位于两个环状体的中心点，所述两个半环状体从两个环状体形成。

5.配有相板和配有物镜的粒子光学设备，所述粒子光学设备用粒子束照射样品，所述相板基本位于照射样品的射束被聚焦的平面内，其中所述相板是根据前述权利要求中任一项所述的相板。

6.如权利要求5所述的粒子光学设备，其中在工作时对于透射经过箔的粒子，由箔以及中央结构中的电势所引起的组合相移导致θ＝nπ的相移θ，其中n为整数。

7.如权利要求6所述的粒子光学设备，其中在工作时由箔以及中央结构中的电势所引起的组合相移导致θ＝0的相移θ。

8.如权利要求5-7中任一项所述的粒子光学设备，其中所述设备被装备成以可变的放大率把物镜的后焦平面成像到相板上。

9.利用配有用于照射样品的物镜和相板的粒子光学设备来形成图像的方法，所述粒子光学设备被装备成将物镜形成焦点的平面成像到相板上，其特征在于：

●所述粒子光学设备配有根据权利要求1-4中任一项所述的相板；和

●所述粒子光学设备被装备成以可变的放大率把物镜形成焦点的平面成像到相板上，

并且所述方法包括：

●确定期望的图像的较低空间频率范围，所述较低空间频率范围由透射经过箔的粒子与穿过通孔的粒子的干涉引起，

●确定期望的图像的较高空间频率范围，所述较高空间频率范围由在中央结构周围透射的粒子与穿过通孔的粒子的干涉引起，和

●调节把后焦平面成像到相板上所用的放大率，使得与所述较低和较高空间频率范围对应的粒子不被中央结构截获。

10.如权利要求9所述的方法，其中确定较低空间频率范围和确定较高空间频率范围采用如下形式：确定中心空间频率，所述较低空间频率范围和所述较高空间频率范围以所述中心空间频率为中心。

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