CN116646228A - 快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜，该快速聚焦扫描偏转装置包括：第一电磁透镜，用于对入射电子束进行聚焦；样品台，用于放置待测样品；第一电极，位于第一电磁透镜与样品台之间，第一电极包括与第一电磁透镜同轴的第一电极孔；控制组件，用于向第一电极提供电信号，以对入射电子束进行偏转，以及使第一电极和样品台之间形成的电场对第一电磁透镜和样品台之间形成的电场进行补偿形成匀强电场。基于上述方案，本发明可以对入射电子束进行快速补偿聚焦，此外还可以通过控制组件对第一电极提供电信号形成匀强电场，因此不会由于待测样品较轻而导致待测样品漂浮、移动，进而避免了影响对于待测样品的探测。

Description

快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜

技术领域

本发明涉及扫描电子显微镜技术领域，尤其涉及快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜。

背景技术

扫描电子显微镜也被称为“微观相机”，是利用聚焦入射电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的一种常用的显微分析仪器，可用于在纳米至亚纳米级别的材料科学、纳米科技、医疗诊断等多个领域的研究与应用。

现有的扫描电镜或半导体检测设备常使用电磁透镜作为会聚物镜对入射电子束进行汇聚，使入射电子束最小束斑作用在样品平面进行观察。但因电磁透镜的磁轭软磁材料存在磁滞现象会导致响应速度较慢。若使用静电透镜虽然响应速度较快，但对于高能入射电子束来说存在耐压问题，结构设计难度较大。在一些场景中，由于待测样品较轻，扫描电子显微镜的探测系统中形成的静电场可能导致待测样品漂浮、移动，进而导致扫描电子显微镜的探测质量低。基于此，本申请人正向开发了一种快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜。

发明内容

为了解决现有技术方案中采用电磁透镜的聚焦系统在会聚电子束存在响应速度慢，若使用静电透镜的物镜时，在探测较轻待测样品容易导致待测样品漂浮、移动，进而导致探测质量低的问题，本发明提供了快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜。

第一方面，本发明提供了快速聚焦扫描偏转装置，包括：

第一电磁透镜，用于对入射电子束进行聚焦；

样品台，用于放置待测样品；

第一电极，位于所述第一电磁透镜与所述样品台之间，所述第一电极包括与所述第一电磁透镜同轴的第一电极孔；

控制组件，用于向所述第一电极提供电信号，以对所述入射电子束进行偏转，以及使所述第一电极和所述样品台之间形成的电场对所述第一电磁透镜和所述样品台之间形成的电场进行补偿形成匀强电场。

可选地，所述第一电磁透镜包括内极靴和外极靴，所述第一电极孔在所述样品台上的投影范围落在所述外极靴和/或所述内极靴的极靴口在所述样品台上的投影范围内。

可选地，所述第一电极设置于所述外极靴与所述样品台之间；所述第一电极在所述样品台上的投影长度大于或等于所述外极靴在所述样品台上的投影长度，且所述外极靴的外边缘在所述样品台上的投影范围落在所述第一电极的外边缘在所述样品台上的投影范围之内。

可选地，所述第一电极包括第一部分；所述第一部分围绕形成所述第一电极孔，所述第一部分平行于所述样品台。

可选地，所述第一电极还包括第二部分；所述第二部分环绕所述第一部分设置，所述第二部分位于所述外极靴的外侧，且平行于所述外极靴。

可选地，所述第一电极还包括第三部分；所述第三部分位于所述第一部分临近所述第一电极孔的侧边，且延伸至所述内极靴和所述外极靴之间的空间内。

可选地，还包括第二电极，所述第二电极位于所述第一电极的上方；所述第二电极包括与所述第一电磁透镜同轴的第二电极孔；所述第二电极接地且与所述外极靴的极靴口平齐。

可选地，所述第一电极的位置高于所述外极靴的最低位置，或者所述第一电极的位置与所述外极靴的最低位置齐平。

可选地，所述第一电极设有外极靴穿透孔；所述外极靴的末端低于所述第一电极的部分通过所述外极靴穿透孔穿入所述第一电极。

第二方面，本公开还提供了扫描电子显微镜，所述扫描电子显微镜包括如第一方面任一项所述的快速聚焦扫描偏转装置，还包括沿入射电子束的方向依次同轴设置的热场发射电子源、加速阳极和第二电磁透镜；所述热场发射电子源用于发射所述入射电子束；所述加速阳极用于加速所述入射电子束；所述第二电磁透镜用于会聚所述入射电子束；所述第一电磁透镜内部设置有至少一组偏转件，用于对所述入射电子束进行偏转；所述第二电磁透镜位于所述第一电磁透镜的上方或其内部；所述样品台上设置有多个用于放置不同所述待测样品的钉台，所述样品台底部设有高精度五轴机构，用于驱动所述样品台在五轴的任意坐标系下在预定距离范围内移动。

本发明提供了快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜，该快速聚焦扫描偏转装置包括第一电磁透镜、样品台、第一电极以及控制组件，其中，第一电极位于第一电磁透镜与样品台之间，第一电极包括与第一电磁透镜同轴的第一电极孔。入射电子束经过第一电磁透镜进行会聚，而后经过第一电极，通过控制组件调整第一电极上施加的电压，进而可以使入射电子束的速度达到快速聚焦的效果，相比于通过电磁透镜的方式聚焦，设置第一电极，由于不存在磁滞效应，因此聚焦效率更高，对入射电子束经第一电磁透镜后的聚焦效果进行快速补偿聚焦。控制组件还可以通过向第一电极提供电信号，使第一电极和样品台之间形成的电场对第一电磁透镜和样品台之间形成的电场进行补偿形成匀强电场，该匀强电场不会因待测样品较轻而导致待测样品漂浮、移动，进而解决了探测质量低的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；

图7为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种扫描电子显微镜结构示意图；

图9（a）为本公开实施例提供的一种第一电极结构示意图；

图9（b）为本公开实施例提供的又一种第一电极结构示意图。

附图标记

11、第一电磁透镜；12、第一电极；13、样品台；14、第二电极；111、极靴口；112、外极靴；113、内极靴；121、第一电极孔；122、第一部分；123、第二部分；124、第三部分；125、外极靴穿透孔；141、第二电极孔；81、偏转件；82、第二电磁透镜；83、探测器；84、热场发射电子源；85、加速阳极。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面结合附图对本发明实施例提供的快速聚焦扫描偏转装置、扫描电子显微镜进行示例性说明。

图1为本发明实施例提供的一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图，该快速聚焦扫描偏转装置至少包括第一电磁透镜11、第一电极12、样品台13和控制组件（图1中未示出），其中，第一电磁透镜11用于对入射电子束进行聚焦；样品台13用于放置待测样品；第一电极12位于第一电磁透镜11与样品台13之间，第一电极12包括与第一电磁透镜11同轴的第一电极孔121；控制组件，用于向第一电极12提供电信号，以对入射电子束进行偏转，以及使第一电极12和样品台13之间形成的电场对第一电磁透镜11和样品台13之间形成的电场进行补偿形成匀强电场。

示例性地，本发明实施例中的第一电磁透镜11是能够对入射电子束形成聚焦效果的功能性装置，第一电磁透镜11可以是若干个由软磁材料制成的、环绕励磁线圈的、沿入射电子束的光轴旋转对称的磁路，其原理是通电螺线圈产生磁场，并沿铁磁材料的磁路形成环形磁场以改变入射电子束的运动轨迹。电磁透镜的聚焦性能主要体现在靠近入射电子束附近内极靴和/或外极靴的间隔和形状设计，并通过控制施加在励磁线圈上电流的大小以实现不同位置处的入射电子束聚焦。第一电极12可以是一电极片，第一电极12可以连接控制组件，控制组件可以对第一电极12施加电压以使得第一电极12与样品台13之间形成电场。样品台13可以是用于放置待测样品的功能性装置，其可以连接控制组件以使得控制组件对其施加电信号，与第一电极12形成电场。控制组件可以是能够对第一电极12、样品台13施加电信号的功能性装置，在一些实施例中，其也可以对第一电磁透镜11施加电信号以控制第一电磁透镜11会聚入射电子束。本发明实施例中的入射电子束可以以一光轴为轴传播并轰击待测样品的表面产生背散射电子和二次电子等信号电子，其中，背散射电子和二次电子可以用于实现对于待测样品表面的成像。

在一些实施例中，若仅仅通过电磁透镜对入射电子束进行会聚，则由于电磁透镜的磁滞效应可能导致聚焦速率较低，使用者体验较差，本发明实施例中的第一电极12还可以对入射电子束进行快速聚焦，例如可以在对第一电极12原本施加的电压的基础上进行细微调整以对改变入射电子束的速度进而达到快速聚焦的效果。例如对第一电极12施加的电压可以是0~±10kV，则在对入射电子束进行快速聚焦的过程中可以对第一电极12进行0~±50V的调整，在改变第一电极12的电压后，对于入射电子束的加速或减速效果发生改变，入射电子束的聚焦点位置发生改变，进而达到快速聚焦的效果，相比于通过电磁透镜的方式聚焦，由于不存在磁滞效应，因此聚焦效率更高。在另一些场景中，使用者在对待测样品进行探测的过程中可能由于一些原因导致待测样品的位置发生改变，甚至是快速聚焦扫描偏转装置内部器件发生轻微移动，从而导致对于待测样品的聚焦失准，无法获取到待测样品的清晰的图像，此时也可以通过对第一电极12施加的电压进行细微调整以进行补偿聚焦，以更快的速率重新获得较为清晰的待测样品的图像。在另一些场景中，还可以通过控制组件控制第一电极12对入射电子束进行偏转，以使得入射电子束在不同的位置进行聚焦，进而实现对于待测样品的不同位置的探测。

本发明通过第一电磁透镜和第一电极联合使用，能够实现一种结构简单、响应速度快且不受束能量限制的聚焦系统，相比于现有的静电透镜聚焦系统，本发明不存在耐压问题，且可以降低结构设计难度。

第一电极12可以用于加速或减速入射电子束，但是在一些场景中，若待测样品较轻，例如纤维、羽毛等等（仅为举例说明），则有可能由于受到电场力的作用漂浮、偏移，影响对于待测样品的探测。基于上述问题，本发明实施例可以提供一种快速聚焦扫描偏转装置，如图1所示，在对待测样品进行探测时，控制组件可以向第一电极12和样品台13提供电信号，以使第一电极12和样品台13之间形成的电场对第一电磁透镜11与样品台13之间形成的电场进行补偿形成匀强电场。由于待测样品（未示出）所在的位置为平行电场（匀强电场），待测样品不会受到电场力的作用而产生漂浮或移动，因此待测样品可以更为平稳地放置在样品台13上，有利于对于待测样品的稳定探测。

在一些实施例中，第一电磁透镜11、第一电极12和样品台13之间的位置可以是相对固定的，在此前提下，本发明实施例可以通过电磁仿真模拟的方式确定对于样品台13和第一电极12施加的电压的大小，以使得样品台13与第一电极12之间形成一定的压差，进而形成匀强电场。例如第一电极12施加的电压为负压，则对于样品台13施加的电压也可以是负压，且对第一电极12施加的电压低于对样品台13施加的电压，则可以形成匀强电场。若对第一电极12施加的电压为正压，则对于样品台13施加的电压也可以是正压，且对于第一电极12施加的电压高于对样品台13施加的电压，也可以形成匀强电场。在一些实施例中，第一电极12与样品台13之间的压差可以小于或等于500V（电压单位：伏特）。

图2为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；在一些实施例中，第一电磁透镜11包括内极靴113和外极靴112，第一电极孔121在样品台13上的投影范围落在外极靴112和/或内极靴113的极靴口121在样品台13上的投影范围内。

示例性地，以第一电磁透镜11为形成轴向聚焦磁场的电磁透镜为例，第一电磁透镜11的外极靴112可以形成极靴口111，第一电极12可以包括第一电极孔121，极靴口111和第一电极孔121至少可以用于透过入射电子束，因此极靴口111和/或第一电极孔121的直径（若极靴口111和/或第一电极孔121为矩形，则为宽度）可以大于或等于入射电子束的传播直径。在一些实施例中，极靴口111和/或第一电极孔121还可以用于透过入射电子束作用在待测样品表面后产生的背散射电子和/或二次电子，因此极靴口111和/或第一电极孔121的直径（或宽度）还可以大于或等于背散射电子和/或二次电子的传播直径。

示例性地，控制组件可以基于指令分别且至少向第一电磁透镜11施加特定的电流，向第一电极12施加特定的电压，第一电磁透镜11可以对入射电子束进行会聚，第一电极12可以对入射电子束进行加速或减速，以对入射电子束进行进一步的会聚，实现快速补偿聚焦。同时，第一电极12与样品台13之间形成的电场对第一电磁透镜11和样品台13之间形成的电场补偿形成匀强电场。

在一些实施例中，第一电极12与第一电磁透镜11之间形成的电场基于第一电极孔121形成漏电场，例如图1中向下弯曲的电场线，该电场线可以对待测样品产生力的作用，且极靴口111越大，漏电场越明显，因此极靴口111的直径（或宽度）可以尽量小。例如入射电子束的传播直径是4mm（长度单位：毫米），极靴口111的直径（或宽度）一般大于4mm，例如5mm等等，即在保证入射电子束能够穿过极靴口111的前提下极靴口111尽量小，以减少漏电场，例如极靴口111的直径（或宽度）可以是入射电子束的传播直径与开口补偿值（一常数）的和。

在一些实施例中，第一电极孔121在样品台13上的投影范围可以落在极靴口111在样品台13上的投影范围内。即极靴口111的直径（或宽度）可以大于或等于第一电极孔121的直径（或宽度），由此可以进一步避免第一电磁透镜11与第一电极12之间形成的电场漏到待测样品表面。

继续参阅图2，在一些实施例中，第一电极12设置于外极靴112与样品台13之间；第一电极12在样品台13上的投影长度大于或等于外极靴112在样品台13上的投影长度，且外极靴112的外边缘在样品台13上的投影范围落在第一电极12的外边缘在样品台13上的投影范围之内。

示例性地，第一电磁透镜11可以包括外极靴112和内极靴113，在此不再对外极靴112和内极靴113做出过多赘述。第一电极12的外边缘在样品台13上的投影长度可以是L1，外极靴112的外边缘在样品台13上的投影长度可以是L2，若L1<L2，则第一电磁透镜11与第一电极12之间形成的电场可能由于第一电极12无法有效对外极靴112形成阻挡而漏到待测样品表面，若L1>L2，则由于第一电极12可以对外极靴112形成有效的阻挡，避免第一电磁透镜11与第一电极12之间形成的电场漏到待测样品表面。基于上述设置，本发明实施例可以有效避免第一电磁透镜11与第一电极12之间形成的电场漏到待测样品表面，进而可以避免灰尘等粒子受到电场力的作用落到待测样品的表面污染待测样品。

继续参阅图2，在一些实施例中，第一电极12包括第一部分122；第一部分122围绕形成第一电极孔121，第一部分122平行于样品台13。

参照上述图1对应的实施例，可以对第一电极12的第一部分122施加特定的电压，以形成匀强电场。基于平行于样品台13设置的第一部分122，也可以占用更少的空间，以使得第一电磁透镜11与样品台13之间的距离可以更小，进而提高待测样品探测的成像的清晰度。

在一些实施例中，第一电极12还包括第二部分123；第二部分123环绕第一部分122设置，第二部分123位于外极靴112的外侧，且平行于外极靴112。

示例性地，第一电极12一般安装在外极靴112上，在第一电极12的第二部分123与外极靴112相互平行设置的前提下，可以通过结构简单的器件（例如螺杆）较为容易地将第一电极12安装在第一电极12上，且由于固定件结构简单，物料成本较低。而若第一电极12与外极靴112安装位置处不平行，则需要某些特定结构的固定件将第一电极12固定至外极靴112，安装难度较高，且由于需要结构复杂的固定件，也会增加物料成本。

图3为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；在一些实施例中，第一电极12还包括第三部分124；第三部分124位于第一部分122临近第一电极孔121的侧边，且延伸至内极靴113和外极靴112之间的空间内。

示例性地，图3中的第一电磁透镜11可以是半轴向聚焦磁场型电磁透镜，在一些场景中，本发明实施例中的第一电极12还可以用于对入射电子束进行偏转、对入射电子束进行加速或减速。若第一电极12形成的电场位于第一电磁透镜11形成的磁场后方，即入射电子束先经过第一电磁透镜11的汇聚作用再受到第一电极12的作用进行偏转、加速或减速，在此场景下有可能存在一定的球差或色差，影响对于待测样品探测的成像效果。基于上述问题，本发明实施例中的第一电极12包括第三部分124，第三部分124延伸至内极靴113和外极靴112之间的空间内，将第一电极12形成的电场与第一电磁透镜11形成的磁场重合，形成电场与磁场的耦合，基于上述设置，若第一电极12用于加速入射电子束则可以有效减小球差和色差、提高系统分辨性能，提升对于待测样品探测的成像的清晰度。

图4为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；在一些实施例中，还包括第二电极14，第二电极14位于第一电极12的上方；第二电极14包括与第一电磁透镜11同轴的第二电极孔141；第二电极接地且与外极靴112的极靴口111平齐。

示例性地，图4中的第一电磁透镜11可以形成半轴向聚焦磁场，第二电极14可以接地，基于上述设置可以将第一电磁透镜11的磁场和电场区分开，进而避免电磁场耦合且对中不理想时增大快速聚焦扫描偏转装置的像差，提升成像效果。

图5为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；在一些实施例中，第一电极12的位置高于外极靴112的最低位置，或者第一电极12的位置与外极靴112的最低位置齐平。

示例性地，图5中的第一电磁透镜11可以形成半浸没式聚焦磁场，第一电极12可以设置在内极靴113和外极靴112之间，第一电极12与样品台13之间的距离可以是L3，外极靴112与样品台13之间的距离可以是L4，L3可以大于或等于L4。如此设置，可以进一步缩短第一电磁透镜11与样品台13之间的距离，进而提升快速聚焦扫描偏转装置的分辨性能，提升成像清晰度。

图6为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；在一些实施例中，第一电极12设有外极靴穿透孔125；外极靴112的末端低于第一电极12的部分通过外极靴穿透孔125穿入第一电极12。

示例性地，在图6对应的场景中，由于第一电极12设置在内极靴113与外极靴112之间，且外极靴112与样品台13之间的距离小于或等于第一电极12与样品台13之间的距离，因此第一电极12无法向远离第一电极孔121的方向延伸，而是会被外极靴112阻挡，若例如图5中设置为较小的第一电极12，则外极靴112与样品台13之间形成电场，可能导致灰尘等粒子落在待测样品表面污染待测样品。基于上述问题，第一电极12还可以包括外极靴穿透孔125，外极靴112的末端低于第一电极12的部分可以穿入外极靴穿透孔125，其中，外极靴112中低于第一电极12的部分可以是指外极靴112中低于第一电极12或与第一电极12处于同一高度的部分。如此设置，第一电极12可以处在第一电磁透镜11外极靴112和样品台13之间，对样品台13形成屏蔽作用，防止灰尘等颗粒落在待测样品表面，也可以防止在待测样品上方形成漏电场。

图7为本发明实施例提供的又一种快速聚焦扫描偏转装置结构示意图；示例性地，图7中的第一电磁透镜11的外极靴112和内极靴113可以形成完全浸没式磁场，第一电极12形成的电场可以与第一电磁透镜11的磁场相互耦合达到较佳的成像效果。第一电极12可以用于偏转入射电子束，可以实现大场偏转扫描。

在一些实施例中，控制组件用于向第一电极12和样品台13提供电信号，以使第一电极12和样品台13之间形成的电场与第一电磁透镜11与样品台13之间形成的电场对入射电子束逐级加速或减速。

示例性地，可以继续参阅图1-图7中任一实施例，本发明实施例中的第一电极12还可以用于加速或减速入射电子束。若对第一电极12和样品台13施加相同大小的正电压则可以对入射电子束进行加速。若对第一电极12和样品台13施加相同大小的负电压则可以对入射电子束进行减速。若对第一电极12和样品台13施加负电压，且第一电极12的电压高于样品台13的电压，则可以对入射电子束进行逐级减速。若对第一电极12和样品台13施加正电压，且第一电极12的电压低于样品台13的电压，则可以对入射电子束进行逐级加速。通过对于入射电子束的逐级加速或减速，可以防止入射电子束加速或减速过快进而影响对于待测样品探测的成像效果。

图8为本发明实施例提供的一种扫描电子显微镜结构示意图；扫描电子显微镜包括如上述快速聚焦扫描偏转装置实施例任一项的快速聚焦扫描偏转装置，还包括沿入射电子束的方向依次同轴设置的热场发射电子源84、加速阳极85和第二电磁透镜82；热场发射电子源84用于发射入射电子束；加速阳极85用于加速入射电子束；第二电磁透镜82用于会聚入射电子束；第一电磁透镜11内部设置有至少一组偏转件81，用于对入射电子束进行偏转；第二电磁透镜82位于第一电磁透镜11的上方或其内部。样品台13上设置有多个用于放置不同待测样品的钉台（未示出），样品台底部设有高精度五轴机构（未示出），用于驱动样品台在五轴的任意坐标系下在预定距离范围内移动。

示例性地，偏转件81可以设置在第一电磁透镜11的内部，且与第一电磁透镜11同轴设置，偏转件81高于第一电极12，偏转件81可以是电磁偏转件。第二电磁透镜82可以设置在第一电磁透镜11的上方。在一些实施例中，第二电磁透镜82也可以设置在第一电磁透镜11的内部，第二电磁透镜82与第一电磁透镜11同轴设置。第二电磁透镜82可以用于对入射电子束进行初步会聚。第一电磁透镜11上方可以设置与入射电子束同轴的探测器83，或者在待测样品上方设置侧向离轴探测器83，探测器83可以接收入射电子束作用在待测样品上产生的信号电子以对待测样品进行探测。

第一电极12和偏转件81均可以基于施加于自身的电压对入射电子束进行偏转，不同高度的第一电极12或偏转件81可以用于实现不同偏转角度的偏转扫描，因此本发明实施例提供的扫描电子显微镜可以实现不同视场的扫描。

在上述实施例中仅以一组偏转件81为例，本发明还可以在电磁透镜的中心通孔内设置更多组偏转件81，在设置的多组偏转件81中，可以均为电磁偏转件，也可以均为静电偏转件，也可以电磁偏转件与静电偏转件混合设置，在此不作限定。

需要说明的是，本发明中未对第二电磁透镜82进行结构的展开描述。第二电磁透镜82也可以包括外极靴和内极靴。本发明实施例以及各附图中，仅简易示出第一电磁透镜11的外极靴112和第一电磁透镜11的内极靴113，并未对第二电磁透镜82的外极靴和第二电磁透镜82的内极靴进行展示。

图9（a）为本公开实施例提供的一种第一电极结构示意图；第一电极12的材料可以为金属（例如是铜、铝或其他），其形状可以是相对于入射电子束轴旋转对称的两块平行电极板（如图9（a））或便于安装适配的两块任意形状的旋转对称结构，也可以是一块与第一电磁透镜11的内极靴113或外极靴112形成的旋转对称结构。图9（b）为本公开实施例提供的又一种第一电极结构示意图；第一电极12可以由若干个分布在同一圆柱面上的互不相连的金属电极组成（如图9（b）），其尺寸排布和电压分布符合特定规律，每瓣电极通过焊接导线的方式连接到外部的电压驱动，电压驱动可提供四路电压范围在±5V-±200V之间的任意稳定电压输出，使电极上的电压分布符合二极偏转场规律，可在圆形中心开口内部产生近似均匀的二极偏转电场，单独使用或与第一电磁透镜11内的偏转件81配合使用以实现大范围的镜前入射电子束扫描偏转。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，包括：

第一电磁透镜，用于对入射电子束进行聚焦；

样品台，用于放置待测样品；

第一电极，位于所述第一电磁透镜与所述样品台之间，所述第一电极包括与所述第一电磁透镜同轴的第一电极孔；

控制组件，用于向所述第一电极提供电信号，以对所述入射电子束进行偏转，以及使所述第一电极和所述样品台之间形成的电场对所述第一电磁透镜和所述样品台之间形成的电场进行补偿形成匀强电场。

2.根据权利要求1所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电磁透镜包括内极靴和外极靴，所述第一电极孔在所述样品台上的投影范围落在所述外极靴和/或所述内极靴的极靴口在所述样品台上的投影范围内。

3.根据权利要求2所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极设置于所述外极靴与所述样品台之间；所述第一电极在所述样品台上的投影长度大于或等于所述外极靴在所述样品台上的投影长度，且所述外极靴的外边缘在所述样品台上的投影范围落在所述第一电极的外边缘在所述样品台上的投影范围之内。

4.根据权利要求2所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极包括第一部分；所述第一部分围绕形成所述第一电极孔，所述第一部分平行于所述样品台。

5.根据权利要求4所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极还包括第二部分；所述第二部分环绕所述第一部分设置，所述第二部分位于所述外极靴的外侧，且平行于所述外极靴。

6.根据权利要求4所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极还包括第三部分；所述第三部分位于所述第一部分临近所述第一电极孔的侧边，且延伸至所述内极靴和所述外极靴之间的空间内。

7.根据权利要求2所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，还包括第二电极，所述第二电极位于所述第一电极的上方；所述第二电极包括与所述第一电磁透镜同轴的第二电极孔；所述第二电极接地且与所述外极靴的极靴口平齐。

8.根据权利要求2所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极的位置高于所述外极靴的最低位置，或者所述第一电极的位置与所述外极靴的最低位置齐平。

9.根据权利要求8所述的快速聚焦扫描偏转装置，其特征在于，所述第一电极设有外极靴穿透孔；所述外极靴的末端低于所述第一电极的部分通过所述外极靴穿透孔穿入所述第一电极。

10.扫描电子显微镜，其特征在于，所述扫描电子显微镜包括如权利要求1-9任一项所述的快速聚焦扫描偏转装置，还包括沿入射电子束的方向依次同轴设置的热场发射电子源、加速阳极和第二电磁透镜；所述热场发射电子源用于发射所述入射电子束；所述加速阳极用于加速所述入射电子束；所述第二电磁透镜用于会聚所述入射电子束；所述第一电磁透镜内部设置有至少一组偏转件，用于对所述入射电子束进行偏转；所述第二电磁透镜位于所述第一电磁透镜的上方或其内部；所述样品台上设置有多个用于放置不同所述待测样品的钉台，所述样品台底部设有高精度五轴机构，用于驱动所述样品台在五轴的任意坐标系下在预定距离范围内移动。