CN105143866A - 扫描电子显微镜 - Google Patents

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CN105143866A
CN105143866A CN201480022147.9A CN201480022147A CN105143866A CN 105143866 A CN105143866 A CN 105143866A CN 201480022147 A CN201480022147 A CN 201480022147A CN 105143866 A CN105143866 A CN 105143866A
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scanning electron
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vacuum environment
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多夫·夏查尔
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B-NANO Ltd
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Abstract

一种适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜,所述扫描电子显微镜包括一位于维持在真空下的外壳里面之电子源,一设置在所述外壳开口的电子可穿透膜,所述电子可穿透膜隔开一在外壳里面维持在真空下的环境与一在外壳外面不是维持在真空下的环境,且所述电子可穿透膜没有电接地,以及至少一个没有接地的电极以操作为一个电子检测器。

Description

扫描电子显微镜
【申请相关资料】
本专利申请与在美国临时专利申请有关联，申请号是61/766,766，申请日是2013年2月20日，名称为“扫描电子显微镜”，它的揭露在此通过引用结合至本专利申请中，并根据37CFR1.78(a)(4)与(5)(i)要求优先权。
还参考下列专利公开和申请中的专利申请，其內容通过引用并入本本专利申请：
公布的PCT专利申请号WO2008/050321，名称为“一界面，一种用于观察在非真空环境物体内的物体的方法，以及一扫描电子显微镜”，并提出申请于2007年10月23日；
公布的PCT专利申请号WO2010/001399，名称为“一扫描电子显微镜，一个界面和一种用于观察在非真空环境物体内的物体的方法”，并提出申请于2009年7月2日；
公布的PCT专利申请号WO2012/007941，名称为“一真空装置和一扫描电子显微镜”，并提出申请于2009年9月24日；
中国专利申请号201210299149.5，名称为“电子显微镜成像的系统和方法”，并提出申请于2012年8月21日；以及
美国临时专利申请序列号61/655,567，名称为“改善横向分辨率的方法”，并提出申请于2012年6月5日。
【技术领域】
本发明一般涉及扫描电子显微镜。
【背景技术】
各种不同类型的扫描电子显微镜已为所知。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种改进的扫描电子显微镜。
因此，根据本发明的一个优选实施例，提供一种适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，所述扫描电子显微镜包括一位于维持在真空下的外壳里面之电子源,一设置在所述外壳开口的电子可穿透膜,所述电子可穿透膜隔开一在外壳里面维持在真空下的环境与一在外壳外面不是维持在真空下的环境,且所述电子可穿透膜没有电接地,以及至少一个没有接地的电极以操作为一个电子检测器。
根据本发明的另一个优选实施例，还提供一种适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，所述扫描电子显微镜包括一位于维持在真空下的外壳里面之电子源,一设置在所述外壳开口的电子可穿透膜,所述外壳隔开一在外壳里面维持在真空下的环境与一在外壳外面不是维持在真空下的环境,以及至少一个没有接地的电极以操作如为一个所述电子可穿透膜的支承物，并作用为一个电子检测器的一部分。
又根据本发明的另一个优选实施例，还提供一种适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，所述扫描电子显微镜包括一位于维持在真空下的外壳里面之电子源,一设置在所述外壳开口的电子可穿透膜,所述电子可穿透膜隔开一在外壳里面维持在真空下的环境与一在外壳外面不是维持在真空下的环境,第一没有接地的电极操作如为一个所述电子可穿透膜的支承物，并作用为一个电子检测器的一部分,第二没有接地的电极操作和一个样本支承物相关联，并作用为一个电子检测器的一部分,以及一气团,其大致位在所述第一电极与所述第二电极之间，且大致被维持在低于2大气压的正压力。
更进一步又根据本发明的另一个优选实施例，还提供一种适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，所述扫描电子显微镜包括一位于维持在真空下的外壳里面之电子源,一设置在所述外壳开口的电子可穿透膜,所述电子可穿透膜隔开一在外壳里面维持在真空下的环境与一在外壳外面不是维持在真空下的环境,一电离气体产生器操作以在外壳外面的环境中提供一种离子化气体,以及至少一个没有接地的电极操作为一个电子检测器。
优选的是，所述扫描电子显微镜还包括一电离气体产生器操作以在外壳外面的环境中提供一种离子化气体。
根据本发明的一个优选实施例，所述离子化气体形成一等离子体(plasma)。
根据本发明的一个优选实施例，所述电离气体产生器包括一个射频(RF)线圈与一个电离化光源之中至少一者。此外，所述电离气体产生器包括一个加湿器。
优选的是，所述电离气体包括加湿的氦气。此外，加湿的氦气具有的相对湿度在20℃下至少是30％。更优选是，所述加湿的氦气具有的相对湿度在20℃下至少是50％。最优选是，加湿的氦气具有的相对湿度在20℃下至少是90％。
优选的是，所述至少一个没有接地电极形成用于所述电子可穿透膜的一支承部的一部分。
根据本发明的一个优选实施例，所述至少一个没有接地电极是和一样本支承物相关联。
根据本发明的一个优选实施例，所述至少一个没有接地的电极是连接到一个电流源与一个电压源之中至少一者。
优选的是，所述电子检测器包括一个电流放大器与至少一个源测量单元(SMU)之中至少一者。
根据本发明的一个优选实施例，所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜还包括至少一个没有接地的附加电极,其和一个样本支承物相关联，并作用为一个电子检测器的一部分。此外，所述至少一个没有接地的电极与所述至少一个没有接地的附加电极之中至少一者是连接到一个电流源与一个电压源之中至少一者。
优选的是，所述第一没有接地的电极与所述第二没有接地的电极之中至少一者是连接到一个电流源与一个电压源之中至少一者。
【附图说明】
自下文特举优选实施例，并配合所附图式，使得本发明更明显易懂，所附图式如下:
图1A，图1B，图1C，图1D，图1E和图1F是根据本发明的优选实施例所建构及操作之扫描电子显微镜的各种实施例的简化示意图；
图2A，图2B，图2C，图2D和图2E是图1A-1F中任何扫描电子显微镜使用的5种供选择之电极结构的简化示意图；
图3A和图3B是图1A-2E中任何扫描电子显微镜使用的两种供选择之样本座电极结构的简化示意图；和
图4A，图4B，图4C，图4D，图4E，图4F，图4G和图4H是上示出的各种类型扫描电子显微镜之实施例的各种不同的电连接的简化示意图。
【具体实施方式】
现请参考图1A，图1A是根据本发明的一优选实施例所建构及操作之扫描电子显微镜100的示意图。按照本发明的优选实施例，扫描电子显微镜100包括一个传统的扫描电子显微镜(SEM)镜筒102，它的一个例子是形成镜筒扫描电子显微镜的部件之SEM镜筒，而镜筒扫描电子显微镜可购自德国奥伯科亨的卡尔蔡司SMT(CarlZeissSMT)公司，沿SEM镜筒102的光轴106配置有光束孔104。SEM镜筒102通常是维持于真空。
真空界面108一般是以一个真空盒通过管道109耦接到真空泵(未示出)的形式，在所述SEM镜筒102的内部所述光束孔104与周围之间的界面形成有一个维持真空、可让光束穿透的膜110，其沿着光轴106与所述光束孔104对齐。
所述膜110最好是型号4104SN-BA的膜，可从美国宾州西切斯特的SPISupplies公司购得。根据本发明的优选实施例，所述膜110没有电接地。应该注意的是，所述膜110的厚度是在纳米范围内，并没有以实际尺寸示出。
按照本发明的优选实施例中，所述膜110是通过膜支承器112被支承在所述真空界面108上，膜支承器112通常是以一电导体诸如不锈钢形成的一有穿孔盘。所述膜支承器112密封在一个电绝缘体114的下面，一般也是以一有穿孔盘的形式。所述电绝缘体114密封地装设于所述真空界面108里面之面朝底的凸缘部分116上。
位于所述膜110下方并和其间隔相距可达500微米距离的样品，在这里标号为120，其位置是使得沿光轴106定向的电子束可撞击在其上。所述样品120最好是通过一个样本支承器122支持。所述样本支承器122最好是电导体形成，如不锈钢或铝，且没有接地。所述样本支承器122最好是在样品支架126上经由电绝缘体124支持，样品支架126可以是形成一个样品操纵器128的一部分。
最好是将气体例如氦气或氮气注入于膜110和样品120之间的空间，通常是藉由一个或多个供应导管130。
本发明的实施例之特别特征为加湿的氦气是经由一个或多个供应导管130将加湿氦气注入。最好是使至少99％的纯氦气通过加湿器140,例如美国密歇根州安阿伯MedArray公司所产的PDMSXA–2500,以供应加湿的氦气。优选是加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是30％。更优选是，所述加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是50％。最优选是，加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是90％。
按照本发明的一个优选实施例，在操作为第一电极的膜支承器112与操作为第二电极的样本支承器122之间所形成的气团被维持在低于2大气压的正压力下。
现请参考图1B,图1B是根据本发明的一优选实施例所建构及操作之扫描电子显微镜200的示意图。按照本发明的优选实施例，扫描电子显微镜200包括一个传统的SEM镜筒202，它的一个例子是形成镜筒扫描电子显微镜的部件之SEM镜筒，而镜筒扫描电子显微镜可购自德国奥伯科亨的卡尔蔡司SMT(CarlZeissSMT)公司，沿SEM镜筒202的光轴206配置有光束孔204，SEM镜筒202通常是维持于真空。
真空界面208一般是以一个真空盒通过管道209耦接到真空泵(未示出)的形式，在所述SEM镜筒202的内部所述光束孔204与周围之间的界面形成有一个维持真空、可让光束穿透的膜210，其沿着光轴206与所述光束孔204对齐。
所述膜210最好是型号4104SN-BA的膜，可从美国宾州西切斯特的SPISupplies公司购得。根据本发明的优选实施例，所述膜210没有电接地。应该注意的是，所述膜210的厚度是在纳米范围内，并没有以实际尺寸示出。
按照本发明的优选实施例中，所述膜210是通过膜支承器212被支承在所述真空界面208上，膜支承器通常是以一电导体诸如不锈钢形成的一有穿孔盘。所述膜支承器212密封在一个电绝缘体214的下面，一般也是以一有穿孔盘的形式。所述电绝缘体214密封地装设于所述真空界面208里面之面朝底的凸缘部分216上。
位于所述膜210下方并和其间隔相距可达500微米距离的样品，在这里标号为220，其位置使得沿光轴206定向的电子束可撞击在其上。所述样品220最好是通过一个样本支承器222支持。所述样本支承器222最好是电导体形成，如不锈钢或铝，且可能是接地或者可能是没有接地。所述样本支承器122最好是在样品支架226上经由电绝缘体224支持，样品支架可以是形成一个样品操纵器228的一部分。
最好是将气体例如氦气或氮气注入于膜210和样品220之间的空间，通常是藉由一个或多个供应导管230。按照本发明的优选实施例，射频(RF)线圈232最好是设置在导管230的周围，以电离通过其中的气体，从而产生等离子体(plasma)于膜210和样品220之间的空间。
本发明的实施例之特别特征为加湿的氦气是经由一个或多个供应导管230将加湿氦气注入。最好是使至少99％的纯氦气通过加湿器240,例如美国密歇根州安阿伯MedArray公司所产的PDMSXA–2500,以供应加湿的氦气。优选是加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是30％。更优选是，所述加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是50％。最优选是，加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是90％。
按照本发明的一个优选实施例，在操作为第一电极的膜支承器212与操作为第二电极的样本支承器222之间所形成的气团被维持在低于2大气压的正压力下。
现请参考图1C，图1C是根据本发明的一优选实施例所建构及操作之扫描电子显微镜300的示意图。按照本发明的优选实施例，扫描电子显微镜300包括一个传统的SEM镜筒302，它的一个例子是形成镜筒扫描电子显微镜的部件之SEM镜筒，而镜筒扫描电子显微镜可购自德国奥伯科亨的卡尔蔡司SMT(CarlZeissSMT)公司，沿SEM镜筒302的光轴306配置有光束孔304，SEM镜筒302通常是维持于真空。
真空界面308一般是以一个真空盒通过管道309耦接到真空泵(未示出)的形式，在所述SEM镜筒302的内部所述光束孔304与周围之间的界面形成有一个维持真空、可让光束穿透的膜310，其沿着光轴306与所述光束孔304对齐。
所述膜310最好是型号4104SN-BA的膜，可从美国宾州西切斯特的SPISupplies公司购得。根据本发明的优选实施例，所述膜310没有电接地。应该注意的是，所述膜310的厚度是在纳米范围内，并没有以实际尺寸示出。
按照本发明的优选实施例中，所述膜310是通过膜支承器312被支承在所述真空界面308上，膜支承器通常是以一电导体诸如不锈钢形成的一有穿孔盘。所述膜支承器312密封在一个电绝缘体314的下面，一般也是以一有穿孔盘的形式。所述电绝缘体314密封地装设于所述真空界面308里面之面朝底的凸缘部分316上。
位于所述膜310下方并和其间隔相距可达500微米距离的样品，在这里标号为320，，其位置使得沿光轴306定向的电子束可撞击在其上。所述样品320最好是通过一个样本支承器322支持。所述样本支承器322最好是电导体形成，如不锈钢或铝，且可能是接地或者可能是没有接地。所述样本支承器322最好是在样品支架326上经由电绝缘体324支持，样品支架可以是形成一个样品操纵器328的一部分。
最好是将气体例如氦气或氮气注入于膜310和样品320之间的空间，通常是藉由一个或多个供应导管330。按照本发明的优选实施例，射频(RF)线圈332是设置于膜310和样品320之间空间的侧边，以电离位于其间的气体，从而产生等离子体(plasma)于膜310和样品320之间的空间。
本发明的实施例之特别特征为加湿的氦气是经由一个或多个供应导管330将加湿氦气注入。最好是使至少99％的纯氦气通过加湿器340,例如美国密歇根州安阿伯MedArray公司所产的PDMSXA–2500,以供应加湿的氦气。优选是加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是30％。更优选是，所述加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是50％。最优选是，加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是90％。
按照本发明的一个优选实施例，在操作为第一电极的膜支承器312与操作为第二电极的样本支承器322之间所形成的气团被维持在低于2大气压的正压力下。
现请参考图1D，图1D是根据本发明的一优选实施例所建构及操作之扫描电子显微镜400的示意图。按照本发明的优选实施例，扫描电子显微镜400包括一个传统的SEM镜筒402，它的一个例子是形成镜筒扫描电子显微镜的部件之SEM镜筒，而镜筒扫描电子显微镜可购自德国奥伯科亨的卡尔蔡司SMT(CarlZeissSMT)公司，沿SEM镜筒402的光轴406配置有光束孔404，SEM镜筒402通常是维持于真空。
真空界面408一般是以一个真空盒通过管道409耦接到真空泵(未示出)的形式，在所述SEM镜筒402的内部所述光束孔404与周围之间的界面形成有一个维持真空、可让光束穿透的膜410，其沿着光轴406与所述光束孔404对齐。
所述膜410最好是型号4104SN-BA的膜，可从美国宾州西切斯特的SPISupplies公司购得。根据本发明的优选实施例，所述膜410没有电接地。应该注意的是，所述膜410的厚度是在纳米范围内，并没有以实际尺寸示出。
按照本发明的优选实施例中，所述膜410是通过膜支承器412被支承在所述真空界面408上，膜支承器通常是以一电导体诸如不锈钢形成的一有穿孔盘。所述膜支承器412密封在一个电绝缘体414的下面，一般也是以一有穿孔盘的形式。所述电绝缘体414密封地装设于所述真空界面408里面之面朝底的凸缘部分416上。
位于所述膜410下方并和其间隔相距可达500微米距离的样品，在这里标号为420，其位置使得沿光轴406定向的电子束可撞击在其上。所述样品320最好是通过一个样本支承器422支持。所述样本支承器422最好是电导体形成，如不锈钢或铝，且可能是接地或者可能是没有接地。所述样本支承器422最好是在样品支架426上经由电绝缘体424支持，样品支架可以是形成一个样品操纵器428的一部分。
最好是将气体例如氦气或氮气注入于膜410和样品420之间的空间，通常是藉由一个或多个供应导管430。按照本发明的优选实施例，电离灯源434例如雷射灯或水银灯是设置于膜410和样品420之间空间的侧边，以电离位于其间的气体，从而产生等离子体(plasma)于膜410和样品420之间的空间。
本发明的实施例之特别特征为加湿的氦气是经由一个或多个供应导管430将加湿氦气注入。最好是使至少99％的纯氦气通过加湿器440,例如美国密歇根州安阿伯MedArray公司所产的PDMSXA–2500,以供应加湿的氦气。优选是加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是30％。更优选是，所述加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是50％。最优选是，加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是90％。
按照本发明的一个优选实施例，在操作为第一电极的膜支承器412与操作为第二电极的样本支承器422之间所形成的气团被维持在低于2大气压的正压力下。
现请参考图1E，图1E是根据本发明的一优选实施例所建构及操作之扫描电子显微镜500的示意图。按照本发明的优选实施例，扫描电子显微镜400包括一个传统的SEM镜筒502，它的一个例子是形成镜筒扫描电子显微镜的部件之SEM镜筒，而镜筒扫描电子显微镜可购自德国奥伯科亨的卡尔蔡司SMT(CarlZeissSMT)公司，沿SEM镜筒502的光轴506配置有光束孔504，SEM镜筒502通常是维持于真空。
真空界面508一般是以一个真空盒通过管道509耦接到真空泵(未示出)的形式，在所述SEM镜筒502的内部所述光束孔504与周围之间的界面形成有一个维持真空、可让光束穿透的膜510，其沿着光轴506与所述光束孔504对齐。
所述膜510最好是型号4104SN-BA的膜，可从美国宾州西切斯特的SPISupplies公司购得。根据本发明的优选实施例，所述膜510没有电接地。应该注意的是，所述膜510的厚度是在纳米范围内，并没有以实际尺寸示出。
按照本发明的优选实施例中，所述膜510是通过膜支承器512被支承在所述真空界面508上，膜支承器通常是以一电导体诸如不锈钢形成的一有穿孔盘。所述膜支承器512密封在一个电绝缘体514的下面，一般也是以一有穿孔盘的形式。所述电绝缘体514密封地装设于所述真空界面508里面之面朝底的凸缘部分516上。
位于所述膜510下方并和其间隔相距可达500微米距离的样品，在这里标号为520，其位置使得沿光轴506定向的电子可束撞击在其上。所述样品520最好是通过一个样本支承器522支持。所述样本支承器522最好是电导体形成，如不锈钢或铝，且可能是接地或者可能是没有接地。所述样本支承器522最好是在样品支架526上经由电绝缘体524支持，样品支架可以是形成一个样品操纵器528的一部分。
最好是将气体例如氦气或氮气注入于膜510和样品520之间的空间，通常是藉由一个或多个供应导管530。按照本发明的优选实施例，电离灯源534例如雷射灯或水银灯是导向一电离光束穿过所述真空界面508以及所述膜510，以电离位于膜510和样品520之间的气体，从而产生等离子体(plasma)于膜510和样品520之间的空间。
本发明的实施例之特别特征为加湿的氦气是经由一个或多个供应导管430将加湿氦气注入。最好是使至少99％的纯氦气通过加湿器440,例如美国密歇根州安阿伯MedArray公司所产的PDMSXA–2500,以供应加湿的氦气。优选是加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是30％。更优选是，所述加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是50％。最优选是，加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是90％。
按照本发明的一个优选实施例，在操作为第一电极的膜支承器412与操作为第二电极的样本支承器422之间所形成的气团被维持在低于2的大气(正)压力。
现请参考图1F，图1F是根据本发明的一优选实施例所建构及操作之扫描电子显微镜600的示意图。按照本发明的优选实施例，扫描电子显微镜600包括一个传统的SEM镜筒602，它的一个例子是形成镜筒扫描电子显微镜的部件之SEM镜筒，而镜筒扫描电子显微镜可购自德国奥伯科亨的卡尔蔡司SMT(CarlZeissSMT)公司，沿SEM镜筒602的光轴606配置有光束孔604，SEM镜筒602通常是维持于真空。
真空界面608一般是以一个真空盒通过管道609耦接到真空泵(未示出)的形式，在所述SEM镜筒602的内部所述光束孔604与周围之间的界面形成有一个维持真空、可让光束穿透的膜610，其沿着光轴606与所述光束孔604对齐。
所述膜610最好是型号4104SN-BA的膜，可从美国宾州西切斯特的SPISupplies公司购得。根据本发明的优选实施例，膜610没有电接地。应该注意的是，膜610的厚度是在纳米范围内，并没有以实际尺寸示出。
按照本发明的优选实施例中，所述膜610是通过膜支承器612被支承在所述真空界面608上，膜支承器通常是以一电导体诸如不锈钢形成的一有穿孔盘。所述膜支承器612密封在一个电绝缘体614的下面，一般也是以一有穿孔盘的形式。所述电绝缘体614密封地装设于所述真空界面608里面之面朝底的凸缘部分616上。
位于所述膜610下方并和其间隔相距可达500微米距离的样品，在这里标号为620，其位置使得沿光轴606定向的电子束可撞击在其上。所述样品520最好是通过一个样本支承器622支持。所述样本支承器622最好是电导体形成，如不锈钢或铝，且可能是接地或者可能是没有接地。所述样本支承器622最好是在样品支架626上经由电绝缘体624支持，样品支架可以是形成一个样品操纵器628的一部分。
最好是将气体例如氦气或氮气注入于膜610和样品620之间的空间，通常是藉由一个或多个供应导管630。按照本发明的优选实施例，电子束源634导向一电子束，最好是具有1-10千电子伏的能量，穿过所述真空界面608以及所述膜610，以电离位于膜610和样品620之间的气体，从而产生等离子体(plasma)于膜610和样品620之间的空间。
本发明的实施例之特别特征为加湿的氦气是经由一个或多个供应导管630将加湿氦气注入。最好是使至少99％的纯氦气通过加湿器640,例如美国密歇根州安阿伯MedArray公司所产的PDMSXA–2500,以供应加湿的氦气。优选是加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是30％。更优选是，所述加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是50％。最优选加湿的氦气之相对湿度为在20℃下至少是90％。
按照本发明的一个优选实施例，在操作为第一电极的膜支承器612与操作为第二电极的样本支承器622之间所形成的气团被维持在低于2大气压的正压力下。
现请参考图2A-图2E,其为图1A-1F中任何扫描电子显微镜使用的5种供选择之电极结构的简化示意图。
转到图2A，可以看出一个维持真空、可让光束穿透的膜包括导电外围膜支承框架700，通常是硅或不锈钢制成，在其上黏接一个相对薄的膜部702，优选是以氮化硅，硅，碳，或聚合物，优选的厚度为小于100纳米，更优选的厚度为介于2-50纳米。这种膜支承框架700与一个薄膜部702的一个示例是型号4104SN-BA30纳米的氮化硅膜，可从美国宾州西切斯特的SPISupplies公司购得。
所述膜支承框架700是密封地附着于导电膜支承物704，所述导电膜支承物又密封地安装在一个导电绝缘盘706的下方。所述绝缘盘706是密封地附着于真空界面710的凸缘部708的下侧，所述真空界面710优选是形成有密封环712以提高凸缘部708和绝缘盘706之间的密封。
转到图2B，可以看出一个维持真空、可让光束穿透的膜包括导电外围膜支承框架720，通常是硅或不锈钢制成，在其上黏接一个相对薄的膜部722，优选是以氮化硅，硅，碳，或聚合物制成，优选的厚度为小于100纳米，更优选的厚度为介于2-50纳米。这种膜支承框架720与一个薄膜部722的一个示例是型号4104SN-BA30纳米的氮化硅膜，可从美国宾州西切斯特的SPISupplies公司有购得。
所述膜支承框架720是密封地附着于导电绝缘盘726，所述绝缘盘726是密封地附着于真空界面730的凸缘部728的下侧，所述真空界面730优选是形成有密封环732以提高凸缘部728和绝缘盘726之间的密封。
转到图2C,可以看出一个维持真空、可让光束穿透的膜包括导电外围膜支承框架740，通常是硅或不锈钢制成，在其上黏接一个相对薄的膜部742，优选是以氮化硅，硅，碳，或聚合物制成，优选的厚度为小于100纳米，更优选的厚度为介于2-50纳米。这种膜支承框架740与一个薄膜部742的一个示例是型号4104SN-BA30纳米的氮化硅膜，可从美国宾州西切斯特的SPISupplies公司购得。
所述膜支承框架740是密封地附着于导电膜支承物744，所述导电膜支承物又密封地安装在一个电绝缘盘746的下方。所述绝缘盘746是密封地附着于真空界面750的凸缘部748的下侧，所述真空界面750优选是形成有密封环752以提高凸缘部748和绝缘盘746之间的密封。
此实施例区别于图2A的实施例为另外提供有一个导电盘754和一个绝缘盘756，所述导电盘754粘附至所述绝缘盘756的下方,所述绝缘盘又粘附到所述导电膜支承物744的下方。
转到图2D,可以看出一个维持真空、可让光束穿透的膜包括导电外围膜支承框架760，通常是硅或不锈钢制成，在其上黏接一个相对薄的膜部762，优选是以氮化硅，硅，碳，或聚合物制成，优选的厚度为小于100纳米，更优选的厚度为介于2-50纳米。这种膜支承框架760与一个薄膜部762的一个示例是型号4104SN-BA30纳米的氮化硅膜，可从美国宾州西切斯特的SPISupplies公司购得。
所述膜支承框架760是密封地附着于膜支承物764，所述膜支承物又密封地安装在一个电绝缘盘766的下方。所述绝缘盘746是密封地附着于真空界面770的凸缘部768的下侧，所述真空界面770优选是形成有密封环772以提高凸缘部768和绝缘盘766之间的密封。
此实施例区别于图2A的实施例为所述膜支承框架760和所述导电膜支承物764可具导电性或可不具有导电性，并另外提供导电层774附着所述膜支承框架760和所述膜支持物764的下方。
转到图2E,可以看出一个维持真空、可让光束穿透的膜包括导电外围膜支承框架780，通常是硅或不锈钢制成，在其上黏接一个相对薄的膜部782，优选是以氮化硅，硅，碳，或聚合物制成，优选的厚度为小于100纳米，更优选的厚度为介于2-50纳米。这种膜支承框架780与一个薄膜部782的一个示例是型号4104SN-BA30纳米的氮化硅膜，可从美国宾州西切斯特的SPISupplies公司有购得。
所述膜支承框架780是密封地附着于膜支承物784，所述膜支承物又密封地安装在一个电绝缘盘786的下方。所述绝缘盘786是密封地附着于真空界面790的凸缘部788的下侧，所述真空界面786优选是形成有密封环792以提高凸缘部788和绝缘盘786之间的密封。
此实施例区别于图2D的实施例为所述膜支承框架780和所述膜支承物784为具导电性，并另外提供绝缘层794插置于导电层795和膜支承框架780和支承物784之间。在此配置中,导电层795不必是连续的，并可以配置成，例如，如图所示相互电绝缘的扇形体796，797，798和799。绝缘层794是在这里看到是具有大致圆盘状结构。
现在参考图3A和3B，图3A和3B是图1A-2E中任何扫描电子显微镜使用的两种供选择之样本座电极结构的简化示意图。
转到图3A，可以看出，样品座包括一个样本架台基部组件800，其大致包括一个圆形基部802和一个与其一体形成的圆筒形式侧壁804。所述基部组件800优选为电导体所制成，如铝或不锈钢，并且最好是安装在一个样品操纵器806上。
最好是有一个电绝缘盘808设置在圆形基部802上，优选是在电绝缘盘的上方设置一个圆盘810，它是由一导电材料所形成，通常是铝或不锈钢。样品812可以被放置于所述圆盘810上，从而让至少一个电子束入射到所述样品812上。
转到图3B，可以看出，样品座类似于图3A的实施例包括一个样本架台基部组件820，其大致包括一个圆形基部822和一个与其一体形成的圆筒形式侧壁824。所述基部组件820优选为电导体所制成，如铝或不锈钢，并且最好是安装在一个样品操纵器826上。
最好是有一个电绝缘盘828设置在圆形基部822上，优选是在电绝缘盘828的上方设置一个圆盘830，它是由一导电材料所形成，通常是铝或不锈钢。样品832可以被放置于所述圆盘830上，从让而至少一个电子束入射到所述样品832上。
此图3B的实施例区别于图3A的实施例为另外提供的一个导电多孔盘834，其安装于所述基部组件820上，并通过一个电绝缘环836电绝缘所述基部组件820。
现在参考图4A，图4B，图4C，图4D，图4E，图4F，图4G和图4H,其为上示出的各种类型扫描电子显微镜之实施例的各种不同电连接的简化示意图。
现转到图4A，可以看出，膜支承器900的结构类似于图2C中所示，样品座902的结构类似于图3A中所示。可以看出，导电盘810(图3A)操作如为一个电极，并耦合到电压源904。也可以看出，所述带孔的盘754(图2C)操作如为一个附加的电极，并耦合到地。所述带孔的盘744操作如为一个输出电极，并通过一个电流放大器906耦合到检测电路(未示出)。
现转到图4B，可以看出，膜支承器910的结构类似于图2C中所示，样品座912的结构类似于图3A中所示。可以看出，导电盘810(图3A)操作如为一个电极，并耦合到电流源914。也可以看出，所述带孔的盘754(图2C)操作如为一个附加的电极，并耦合到地。所述带孔的盘744操作如为一个输出电极，并通过一个电流放大器916耦合到检测电路(未示出)。
现转到图4C，可以看出，膜支承器920的结构类似于图2C中所示，样品座922的结构类似于图3A中所示。可以看出，导电盘810(图3A)是浮接的，既未接地，又没有耦合到电压源或电流源。也可以看出，所述带孔的盘754(图2C)操作如为一个电极，并耦合到地。所述带孔的盘744操作如为一个输出电极，并通过一个电流放大器916耦合到检测电路(未示出)。
现转到图4D，可以看出，膜支承器930的结构类似于图2C中所示，样品座932的结构类似于图3A中所示。可以看出，所述带孔的盘744(图2C)操作如为一个电极，并耦合到电压源934。也可以看出，所述带孔的盘754(图2C)操作如为一个附加的电极，并耦合到地。导电盘810(图3A)操作如为一个输出电极，并通过一个电流放大器936耦合到检测电路(未示出)。
现转到图4E，可以看出，膜支承器940的结构类似于图2C中所示，样品座942的结构类似于图3A中所示。可以看出，所述带孔的盘744(图2C)操作如为一个电极，并耦合到电流源944。也可以看出，所述带孔的盘754(图2C)操作如为一个附加的电极，并耦合到地。导电盘810(图3A)操作如为一个输出电极，并通过一个电流放大器946耦合到检测电路(未示出)。
现转到图4F，可以看出，膜支承器950的结构类似于图2C中所示，样品座952的结构类似于图3A中所示。可以看出，所述带孔的盘744(图2C)是浮接的，既未接地，又没有耦合到电压源或电流源。也可以看出，所述带孔的盘754(图2C)操作如为一个电极，并耦合到地。导电盘810(图3A)操作如为一个输出电极，并通过一个电流放大器956耦合到检测电路(未示出)。
现转到图4G，可以看出，膜支承器960的结构类似于图2C中所示，样品座962的结构类似于图3A中所示。可以看出，导电盘810(图3A)是浮接的，既未接地，又没有耦合到电压源或电流源。也可以看出，所述带孔的盘754(图2C)操作如为一个电极，并耦合到地。所述带孔的盘744操作如为一个输出电极，并通过一个源量测单元(SMU)964耦合到检测电路(未示出)。
现转到图4H，可以看出，膜支承器970的结构类似于图2E中所示，样品座972的结构类似于图3B中所示。可以看出，导电盘830(图3B)操作如为一个电极，并通过一个源量测单元(SMU)974耦合到检测电路(未示出)。也可以看出，每一扇形体796，797，798和799(图2E)操作如为一个附加电极，并通过一个单独的源量测单元(SMU)耦合到检测电路(未示出)。如图4H所示,所述扇形体796是耦合到源量测单元(SMU)978,而所述扇形体797是耦合到源量测单元(SMU)980。所述扇形体798和所述扇形体799各自耦合到一个不同的源量测单元(SMU)(未示出)。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (19)

1.一种适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜,其特征在于，所述扫描电子显微镜包括:
一电子源,其位于维持在真空下的外壳里面；
一电子可穿透膜,其设置在所述外壳的开口,所述电子可穿透膜隔开一在外壳里面维持在真空下的环境与一在外壳外面不是维持在真空下的环境，且所述电子可穿透膜没有电接地；以及
至少一个未接地电极,其操作为一个电子检测器。
2.一种适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜,其特征在于，所述扫描电子显微镜包括:
一电子源,其位于维持在真空下的外壳里面；
一电子可穿透膜,其设置在所述外壳的开口,所述电子可穿透膜隔开一在外壳里面维持在真空下的环境与一在外壳外面不是维持在真空下的环境；以及
至少一个未接地电极,其操作为所述电子可穿透膜的一个支承物，并作用为一个电子检测器的一部分。
3.一种适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜,其特征在于，所述扫描电子显微镜包括:
一电子源,其位于维持在真空下的外壳里面；
一电子可穿透膜,其设置在所述外壳的开口,所述电子可穿透膜隔开一在外壳里面维持在真空下的环境与一在外壳外面不是维持在真空下的环境；
一第一未接地电极,其操作为所述电子可穿透膜的一个支承物，并作用为一个电子检测器的一部分；
一第二未接地电极,其操作和一样本支承物相关联，并作用为一个电子检测器的一部分；以及
一气团,其大致位在所述第一电极与所述第二电极之间，且大致被维持在低于2大气压的正压力。
4.一种适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜,其特征在于，所述扫描电子显微镜包括:
一电子源,其位于维持在真空下的外壳里面；
一电子可穿透膜,其设置在所述外壳的开口,所述电子可穿透膜隔开一在外壳里面维持在真空下的环境与一在外壳外面不是维持在真空下的环境；
一电离气体产生器，其操作以在外壳外面的环境中提供一种离子化气体；以及
至少一个未接地电极,其操作为一个电子检测器。
5.根据权利要求1-3的任一所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述扫描电子显微镜还包括一电离气体产生器操作以在外壳外面的环境中提供一种离子化气体。
6.根据权利要求4或权利要求5所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述离子化气体形成一等离子体(plasma)。
7.根据权利要求4或权利要求5所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述电离气体产生器包括一个射频(RF)线圈与一个电离化光源之中至少一者。
8.根据权利要求4或权利要求5所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述电离气体产生器包括一个加湿器。
9.根据权利要求4或权利要求5所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述电离气体包括加湿的氦气。
10.根据权利要求9所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述加湿的氦气具有的相对湿度在20℃下至少是30％。
11.根据权利要求9所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述加湿的氦气具有的相对湿度在20℃下至少是50％。
12.根据权利要求9所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述加湿的氦气具有的相对湿度在20℃下至少是90％。
13.根据权利要求1所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述至少一个未接地电极形成用于所述电子可穿透膜的一支承部的一部分。
14.根据权利要求1所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述至少一个未接地电极是和一样本支承物相关联。
15.根据权利要求1或权利要求4所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述至少一个未接地的电极是连接到一个电流源与一个电压源之中至少一者。
16.根据权利要求1或权利要求4所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述电子检测器包括一个电流放大器与至少一个源测量单元(SMU)之中至少一者。
17.根据权利要求2所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述扫描电子显微镜还包括至少一个未接地的附加电极,其和一样本支承物相关联，并作用为一个电子检测器的一部分。
18.根据权利要求17所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述至少一个未接地的电极与所述至少一个未接地的附加电极之中至少一者是连接到一个电流源与一个电压源之中至少一者。
19.根据权利要求3所述适用于非真空环境成像样品的扫描电子显微镜，其特征在于，所述第一未接地的电极与所述第二未接地的电极之中至少一者是连接到一个电流源与一个电压源之中至少一者。
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