CN118098914A - 电子探测装置和扫描电镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子探测装置和扫描电镜，电子探测装置包括：反射式能量分析器，包括沿电子束入射方向依次设置的第一控制电极和第二控制电极，第一控制电极用于与第二控制电极之间产生第一电场；第一探测器，设置在第二控制电极远离第一控制电极的一侧；第二探测器，设置在第一控制电极远离第二控制电极的一侧；导电屏蔽管，沿电子束入射方向贯穿第一控制电极和第二控制电极设置，用于屏蔽反射式能量分析器产生的电场，以允许电子束穿过并入射至目标样品；第一电场用于将二次电子引导至第一探测器。该电子探测装置可提高背散射电子和二次电子的分离度和收集效率。

Description

电子探测装置和扫描电镜

技术领域

本发明涉及扫描电镜技术领域，特别涉及一种电子探测装置和一种扫描电镜。

背景技术

扫描电镜利用聚焦的电子束对样品表面进行扫描成像表征分析，能够用于众多领域的样品表面或截面观察。电子束与样品作用将产生SE（Secondary Electron，二次电子）和BSE（Backscattered Electrons，背散射电子）等信号电子。其中二次电子的出射能量约在0-50eV，背散射电子出射能量约在50eV以上。

二次电子可反映关于样品的表面形貌信息，背散射电子可反映关于样品的成分和晶体结构等相关信息。同时，不同能量的背散射电子其携带的信息类型也有所区别。例如，在样品表面经完全弹性散射而产生的几乎没有能量损失的背散射电子不仅包含了成分信息，而且包含了表面形貌结构的信息。因此，对于扫描电镜的信号探测器，其目标是充分区分不同类型/不同能量的信号电子，提高不同类型/不同能量的信号电子的分离度，同时提高收集效率（收集尽可能多数量的信号电子），以提高信号分析能力和效率。

传统的探测器一般布局在扫描电镜的镜筒外的样品仓区域（例如，E-T探测器（Everhart-Thornley Detector，埃弗哈特-索恩利探测器）、插入式背散射探测器等），其所占空间会使得测样时的工作距离（即物镜下极靴与样品表面的距离）变得很大，导致分辨率降低；同时，受到空间布局的限制，尤其在较小工作距离下，导致探测器不便安装或安装精度达不到要求，且多数电子沿主光轴反向进入镜筒内，不能被镜筒外的探测器所收集到，导致收集效率降低。特别地，对于半导体型背散射探测器，1-3kV的低着陆电压工况下背散射电子能量低，存在探测器信号强度不足等问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种电子探测装置和扫描电镜，以提高背散射电子和二次电子的分离度和收集效率。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电子探测装置，所述电子探测装置包括：反射式能量分析器，包括沿电子束入射方向依次设置的第一控制电极和第二控制电极，所述第一控制电极用于与所述第二控制电极之间产生第一电场；第一探测器，设置在所述第二控制电极远离所述第一控制电极的一侧，用于接收所述电子束作用于目标样品产生的二次电子；第二探测器，设置在所述第一控制电极远离所述第二控制电极的一侧，用于接收所述电子束作用于所述目标样品产生的背散射电子；导电屏蔽管，沿所述电子束入射方向贯穿所述第一控制电极和所述第二控制电极设置，用于屏蔽所述反射式能量分析器产生的电场，以允许所述电子束穿过并入射至所述目标样品；其中，所述第一电场用于将所述二次电子引导至所述第一探测器。

另外，本发明实施例的电子探测装置还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述反射式能量分析器还包括：第三控制电极，所述第三控制电极沿电子束入射方向设置在所述第一控制电极远离所述第二控制电极的一侧，并被所述导电屏蔽管贯穿；其中，所述第二探测器设置在所述第三控制电极远离所述第一控制电极的一侧，所述第一控制电极还用于与所述第三控制电极之间产生第二电场，所述第二电场用于将所述背散射电子引导至所述第二探测器。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制电极采用轴对称结构，中心设有用于所述电子束穿过的通孔，所述通孔的中心线与对称轴重合，且所述第一控制电极由所述对称轴作为中心点，向四周延伸，延伸面为开口向下的曲面，所述曲面远离所述对称轴的一侧指向所述第一探测器，其中，所述对称轴为所述电子束入射方向所在的轴线；所述第二控制电极与所述第一控制电极的形状相同，并与所述第一控制电极共同限定有夹层，以使所述夹层内形成的所述第一电场引导所述二次电子偏转至所述第一探测器上，并被所述第一探测器接收。

根据本发明的一个实施例，所述第三控制电极、所述第一控制电极和所述第二控制电极为网状结构或孔状结构。

根据本发明的一个实施例，所述导电屏蔽管沿所述电子束入射方向所在的轴线对称设置。

根据本发明的一个实施例，所述导电屏蔽管靠近所述目标样品的部分采用设有开口的锥形结构。

根据本发明的一个实施例，所述电子探测装置还包括：第三探测器，设置在所述第一探测器远离所述第二控制电极的一侧，用于接收所述电子束作用于所述目标样品产生的背散射电子，其中，所述第三探测器接收到的背散射电子的出射角度小于所述第二探测器接收到的背散射电子的出射角度，且所述第三探测器、所述第二探测器和所述第一探测器采用中空环形结构，所述中空环形结构沿所述电子束入射方向所在的轴线对称。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种扫描电镜，所述扫描电镜包括：电子源，用于产生电子束；上述第一方面实施例所述的电子探测装置，用于探测所述电子束作用于目标样品产生的二次电子和背散射电子。

另外，本发明实施例的扫描电镜还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述扫描电镜还包括：电压管，具有容纳腔，所述容纳腔用于容纳所述电子探测装置；聚光镜，环绕在所述电压管周围，并位于所述电子源和所述电子探测装置之间，用于对所述电子束进行会聚；所述物镜，环绕在所述电压管周围，并位于所述电子探测装置和所述目标样品之间，用于将所述电子束聚焦到所述目标样品上；其中，所述电压管还用于在所述电子束到达电压管之前，对所述电子束进行加速，并在所述电子束经过所述电子探测装置后，通过所述电压管和所述物镜之间形成的减速电场，对所述电子束进行减速，以及对所述目标样品产生的二次电子和背散射电子进行反向加速。

根据本发明的一个实施例，所述电子探测装置还包括导电屏蔽管，所述导电屏蔽管沿所述电子束入射方向贯穿所述第一控制电极和所述第二控制电极设置，并沿所述电子束入射方向所在的轴线对称，所述导电屏蔽管与所述电压管同电位，用于屏蔽所述反射式能量分析器产生的电场，以允许所述电子束穿过并入射至所述目标样品。

根据本发明的一个实施例，所述物镜的电位为接地电位，所述目标样品的电位为接地电位或负电位，所述电压管的电位为正电位。

本发明实施例的电子探测装置和扫描电镜，通过将反射式能量分析器的第一控制电极和第二控制电极沿电子束入射方向依次设置，并将第一探测器设置在第二控制电极远离第一控制电极的一侧，将第二探测器设置在第一控制电极远离第二控制电极的一侧，进而可通过第一控制电极与第二控制电极之间产生的第一电场将二次电子引导至第一探测器，背散射电子自行运动至与第一探测器反方向的第二探测器。由此，通过引导二次电子相对背散射电子反向运动，并由相对设置的相应探测器接收，能够提高背散射电子和二次电子的分离度和收集效率，并且能够实现小工作距离下的高分辨BSE成像，提高低着陆电压条件下背散射电子的信号强度。

附图说明

图1是本发明一实施例的反射式能量分析器的结构示意图；

图2是本发明另一实施例的反射式能量分析器的结构示意图；

图3是本发明一实施例的二次电子和背散射电子的运动轨迹示意图；

图4是本发明一实施例的近轴二次电子和远轴二次电子的运动轨迹示意图；

图5是本发明另一实施例的电子探测装置的结构示意图；

图6是本发明一实施例的多电子轨迹示意图；

图7是本发明一实施例的第一控制电极电压和收集效率的关系示意图；

图8是本发明一实施例的扫描电镜的结构示意图；

图9是本发明一实施例的二次电子、高角度背散射电子和中/低角度背散射电子的轨迹示意图。

附图标记：

100、扫描电镜；

10、电子探测装置，20、目标样品，30、电子源，40、物镜，50、聚光镜，60、电压管；

101、反射式能量分析器，102、第一探测器，103、第二探测器，104、导电屏蔽管；

1011、第一控制电极，1012、第二控制电极，1013、第三控制电极。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提出一种电子探测装置。该装置设有沿电子束入射方向依次设置的第一控制电极和第二控制电极，以产生第一电场，通过第一电场引导二次电子相对背散射电子反向运动，将背散射电子和二次电子引导至相对的两探测器，以提高两电子的分离度和收集效率。

下面参考附图描述本发明实施例的电子探测装置和扫描电镜。

图1是本发明一实施例的电子探测装置的结构示意图。

如图1所示，电子探测装置10包括：反射式能量分析器101、第一探测器102、第二探测器103和导电屏蔽管104。反射式能量分析器101包括沿电子束入射方向依次设置的第一控制电极1011和第二控制电极1012，第一控制电极1011用于与第二控制电极1012之间产生第一电场；第一探测器102设置在第二控制电极1012远离第一控制电极1011的一侧，用于接收电子束作用于目标样品20产生的二次电子；第二探测器103设置在第一控制电极1011远离第二控制电极1012的一侧，用于接收电子束作用于目标样品20产生的背散射电子；导电屏蔽管104沿电子束入射方向贯穿第一控制电极1011和第二控制电极1012，用于屏蔽反射式能量分析器101产生的电场（可包括上述的第一电场），以允许电子束穿过并入射至目标样品20。其中，第一电场用于将二次电子引导至第一探测器102。

具体地，如图1所示，电子束由扫描电镜的电子源30产生，并沿入射方向运动作用于下方的目标样品20，产生向上运动的信号电子（包括二次电子和背散射电子）。电子探测装置10设置在电子源30和目标样品20之间，第二探测器103靠近电子源30设置，第一探测器102靠近目标样品20设置，且第一控制电极1011靠近第二探测器103设置，第二控制电极1012靠近第一探测器102设置。

在使用时，将第一控制电极1011和第二控制电极1012设置为异电位，从而在第一控制电极1011和第二控制电极1012之间产生第一电场。由于二次电子和背散射电子的能量不同，因此向上运动的信号电子中的二次电子和背散射电子可在第一电场的作用下被分离，其中能量较小的二次电子在第一电场的作用下被引导至下方的第一探测器102接收，能量较大的背散射电子可经过第一电场并运动至上方的第二探测器103接收。由此，通过将二次电子引导至相对背散射电子相反方向运动，可提高二次电子和背散射电子的分离度和收集效率。

需要说明的是，上述的异电位并不表示电位相反，而是电位不同，第一控制电极1011、第二控制电极1012均可以是正电位。并且，可通过调节第一控制电极1011的位压，改变通过的背散射电子的能量阈值，实现对背散射电子的能量分析。

在一些示例中，二次电子向上出射后，被反射式能量分析器101产生的第一电场折弯，向出射方向的反方向（即向下）运动，并可在第二控制电极1012的下方特定距离处形成会聚效应，从而被第一探测器102接收。背散射电子通过第一电场后，形成一定的发散角，并继续向上运动至第二探测器103处，被第二探测器103接收。

作为一个示例，第二探测器103可以是无能量滤网，也可以是有能量滤网，以选择性地令不同能量的背散射电子通过。

本发明实施例的电子探测装置10，通过反射式能量分析器101将二次电子引导至相对背散射电子相反的方向运动，其中二次电子向出射方向的反方向出第一电场，并继续沿出第一电场的方向运动，背散射电子沿出第一电场的方向运动，以较高的效率实现了对二次电子和背散射电子区分探测，并且具有较高的纯度。由于背散射电子和二次电子能以较高的收集效率和纯度区分探测，从而可提高成像信噪比。同时，由于背散射探测器（即第二探测器103）不再占据物镜和样品之间的空间，因此目标样品20可以在更小的工作距离（与物镜下端面的间距）下成像，从而可实现成像分辨率的提高。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，反射式能量分析器101还包括：第三控制电极1013，第三控制电极1013沿电子束入射方向设置在第一控制电极1011远离第二控制电极1012的一侧，并被导电屏蔽管104贯穿。

其中，第一控制电极1011位于第三控制电极1013和第二控制电极1012之间，第二探测器103设置在第三控制电极1013远离第一控制电极101的一侧，第一控制电极1011还用于与第三控制电极1013之间产生第二电场，第二电场用于将背散射电子引导至第二探测器103。

具体地，参见图2，导电屏蔽管104沿电子束入射方向依次贯穿第三控制电极1013、第一控制电极1011和第二控制电极1012，用于屏蔽反射式能量分析器101产生的电场（包括上述的第一电场和第二电场）。可将第三控制电极1013和第二控制电极1012设置为同电位，第一控制电极1011和第三控制电极1013设置为异电位，从而在第一控制电极1011和第二控制电极1012之间产生第一电场，在第三控制电极1013和第一控制电极1011之间产生第二电场。由于二次电子和背散射电子的能量不同，因此向上运动的信号电子中的二次电子和背散射电子可在第一电场和第二电场的作用下被分离，其中能量较小的二次电子在下方第一电场的作用下被引导至下方的第一探测器102接收，能量较大的背散射电子可经过第一电场并进入第二电场，在第二电场的作用下被引导至上方的第二探测器103接收。由此，通过将二次电子和背散射电子引导至相反方向运动，可提高二次电子和背散射电子的分离度和收集效率。

在一些示例中，如图3所示，二次电子向上出射后，被反射式能量分析器101产生的第一电场折弯，向出射方向的反方向（即向下）运动，并可在第二控制电极1012的下方特定距离处形成会聚效应，从而被第一探测器102接收。背散射电子通过第一电场后，形成一定的发散角，并继续向上运动，进入第二电场；背散射电子在第二电场的作用下形成更大的发散角，并继续沿出第二电场的方向运动至第二探测器103处，被第二探测器103接收。

由此，该电子探测装置10，通过反射式能量分析器101将二次电子和背散射电子引导至向彼此相反的方向运动，其中二次电子向出射方向的反方向出第一电场，并继续沿出第一电场的方向运动，背散射电子以一定的发散角出第二电场后，继续沿出第二电场的方向运动，以相对图1所示实施例更高的效率对二次电子和背散射电子实现了区分探测，并且具有更高的纯度。

在本发明的一些实施例中，参见图1、图2、图3，第一控制电极1011采用轴对称结构，中心设有用于电子束穿过的通孔，通孔的中心线与对称轴重合，且第一控制电极1011由对称轴作为中心点，向四周延伸，延伸面为开口向下的曲面（该曲面的截面形状可以是抛物线形状、圆弧形状、贝塞尔曲线形状等），曲面远离对称轴的一端指向第一探测器102，其中，对称轴为电子束入射方向所在的轴线；第二控制电极1012与第一控制电极1011的形状相同，并与第一控制电极1011共同限定有夹层，以使夹层内形成的第一电场引导二次电子偏转至第一探测器102上，并被第一探测器102接收。

具体地，参见图2、图3，第三控制电极1013、第一控制电极1011和第二控制电极1012均可采用轴对称结构，对称轴均为电子束入射方向所在的轴线。第三控制电极1013可以是一平直的板式结构，如一圆环平板；第二控制电极1012和第一控制电极1011与对称轴共面的截面可以呈近似M型结构，且近似M型结构的开口面向第一探测器102。可使能量较低的二次电子在第一电场的作用下沿图3所示的二次电子轨迹运动至第一探测器102，能量较高的背散射电子穿过第一电场，并在第二电场的作用下沿图3所示的背散射电子轨迹运动至第二探测器103。由此，可提高二次电子和背散射电子的分离度。

在本发明的一些实施例中，第三控制电极1013、第一控制电极1011和第二控制电极1012为网状结构或孔状结构。

在该实施例中，网状结构或孔状结构的第三控制电极1013、第一控制电极1011和第二控制电极1012，在产生第一电场和第二电场的同时，可以令大部分二次电子和背散射电子通过。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，导电屏蔽管104沿电子束入射方向所在的轴线对称（即与第三控制电极1013、第一控制电极1011和第二控制电极1012同对称轴）设置，可与扫描电镜的电压管同电位（如均为正电位）。

在该实施例中，导电屏蔽管104维持电子束路径上的等势区，以避免反射式能量分析器101产生的电场对电子束的影响。

在本发明的一些实施例中，导电屏蔽管104靠近目标样品20的部分采用设有开口的锥形结构。其中，锥形结构的外表面具有反射作用，并可镀有提高反射效率的金属，用于对入射至锥形外表面的信号电子进行反射，反射出的信号电子部分可进入反射式能量分析器101被探测，可减少电子从中心孔漏过，提高电子收集效率。

作为一个示例，导电屏蔽管104靠近电子源30的部分可以为中空圆柱结构，该圆柱结构的直径可根据需要设置。例如，增大该直径，能够使入射电子束由上到下通过导电屏蔽管104的时候更不容易被遮挡，从而降低该结构装配和合轴难度。其中，锥角顶端开口的直径可小于2mm，以减少进入导电屏蔽管104的信号电子，提高进入反射式能量分析器101的信号电子，从而可提高电子收集效率。

具体地，二次电子和背散射电子以小角度入射到锥形结构的外表面，并具有较大概率发生弹性散射或非弹性散射，散射角沿锥面反射方向或接近锥面反射角的方向。以二次电子为例，如图4所示，近轴二次电子被锥形结构的外表面散射后进入第一电场，远轴二次电子直接进入第一电场。

由此，通过将导电屏蔽管104靠近目标样品20的部分设置成锥形结构，在同样的导电屏蔽管104管内径下，锥形结构减小了管最下端的孔径，减少了从导电屏蔽管104管内部漏过的信号电子，让更多的信号电子（二次电子和背散射电子）与锥形结构的外表面碰撞，使得碰撞后的信号电子弹射到反射式能量分析器101中，从而提高信号电子的收集效率，缓解信号电子收集效率随扫描电流大小变化引起的中央黑洞效应。

在该实施例中，第一探测器102、第二探测器103可采用中空环形结构，该中空环形结构可沿电子束入射方向所在的轴线对称。其中空直径可较大，不影响入射的电子束即可，无需进行精确对中。

特别地，由于本发明采用的电子探测装置10的结构，能够让接收二次电子的第一探测器102的中心孔径设置的更大，从而令高角度的背散射电子通过，避免现有技术中，为了尽可能多的接收二次电子，会缩小第一探测器102的中心孔径，当缩小孔径时，也会相应的接收到高角度的背散射电子的影响，从而第一探测器102所接收到的信号数据掺杂了二次电子和背散射电子，从而降低了二次电子接收数据的纯度，从而给后期的数据分析及图像成型带来错误。

对于第一探测器102而言，其中心开孔较大时，可以使更大角度范围内的信号电子进入反射式能量分析器101（即进入反射式能量分析器101的信号电子更多），并在反射式能量分析器101作用下分别被第一探测器102和第二探测器103接收，提高了信号电子的收集效率和收集纯度。而相关技术中具有镜筒内同轴探测器的扫描电镜，为了保证收集效率，其探测器中心孔很小，中心孔小要求探测器与主光轴（即电子束入射方向所在轴线）精确对中，增加了装配调试难度。基于此，本发明的结构相较于相关技术，可提高探测器对信号电子的收集效率和信号电子的收集纯度，且无需对探测器进行精确对中，降低装配和对中难度。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，电子探测装置10还包括第三探测器105。第三探测器105设置在第一探测器102远离第二控制电极1012的一侧，用于接收电子束作用于目标样品20产生的背散射电子，其中，第三探测器105接收到的背散射电子的出射角度小于第二探测器103接收到的背散射电子的出射角度。

具体地，第三探测器105可用于接收中角度和低角度的背散射电子，第二探测器103可用于接收高角度的背散射电子，第一探测器102用于接收经第一电场反向的二次电子，各电子的运动轨迹如图6所示。

在该实施例中，参见图5、图6，第三探测器105与第二探测器103、第一探测器102一样，也可采用中空环形结构，该中空环形结构也可沿电子束入射方向所在的轴线对称，其中心开孔大小可根据需要设置，避免影响二次电子和高角度背散射电子的收集。

作为一个示例，第二探测器103、第一探测器102和第三探测器105可为闪烁体+光导管+光电倍增管型探测器、闪烁体+光子探测器、半导体型探测器中的任意一者。

下面结合图7，通过一个示例说明本发明电子探测装置10对电子的收集效率：

以第一控制电极1011的电压为-3KV至3KV，工作距离为1mm，着陆电压为1kV为例，分别获取二次电子收集效率、背散射电子收集效率、二次收集背散射、背散射收集二次、中低角背散射收集效率。如图7所示，在小距离工作下，通过第三控制电极1013、第一控制电极1011和第二控制电极1012对背散射电子和二次电子分离，再分别对背散射电子和二次电子进行收集，能够对二次电子的收集效率达到百分之七十以上，对背散射电子的收集效率达到百分之三十五以上。

对应上述实施例的电子探测装置，本发明还提出一种扫描电镜。

图8是本发明一实施例的扫描电镜的结构示意图。

如图8所示，扫描电镜100包括：电子源30和上述的电子探测装置10。电子源30用于产生电子束；电子探测装置10用于探测目标样品20在电子束的作用下产生的二次电子和背散射电子。

作为一个示例，电子源30的发射方式可以是热发射式、热场发射式、或冷场发射式中的一者。

本发明实施例的扫描电镜100，通过配备的电子探测装置10，能够提高背散射电子和二次电子的分离度和收集效率。

在本发明的一些实施例中，如图8所示，扫描电镜100还包括：物镜40、聚光镜50和电压管60。电压管60具有容纳腔，容纳腔用于容纳电子探测装置10（即电子探测装置10设置在扫描电镜100的镜筒内）。聚光镜50环绕在电压管60周围，并位于电子源30和电子探测装置10之间，用于对电子束进行会聚；物镜40环绕在电压管60周围，并位于电子探测装置10和目标样品20之间，用于将电子束聚焦到目标样品20上。

在该实施例中，电压管60用于在电子束在进入电压管60之前，对电子束进行加速，并在电子束经过电子探测装置10后，通过电压管60和物镜40之间形成的减速电场，对电子束进行减速，其中，减速电场还对目标样品20产生的信号电子进行反向加速。

作为一个示例，聚光镜50和物镜40可以是磁透镜、电透镜或者电磁复合透镜中的一者。

在本发明的一些实施例中，如图9所示，电子探测装置10还包括导电屏蔽管104，导电屏蔽管104沿电子束入射方向贯穿所述第三控制电极1013、第一控制电极1011和第二控制电极1012设置，并沿电子束入射方向所在的轴线对称，导电屏蔽管104与电压管60同电位，用于屏蔽反射式能量分析器101产生的电场，以允许电子束不受干扰地穿过并入射至目标样品20。

在本发明的一些实施例中，物镜40的电位为接地电位，目标样品20的电位为接地电位或负电位，电压管60的电位为正电位，使得物镜40和目标样品20之间产生电场，目标样品20和电压管60之间也产生电场。两电场均产生在电压管60的末端，可实现电压管60在通过上述减速电场反向加速目标样品20产生的二次电子和背散射电子的同时，通过上述与目标样品20产生的两电场加速目标样品20产生的二次电子和背散射电子。

需要说明的是，物镜40具有较低的球差和色差，从而可以极大提升在低着陆电压下的分辨率。同时，对从目标样品20表面出发的信号电子而言，该高压管（即电压管60）末端的电场能够起到加速作用，令信号电子沿光轴加速运动，信号电子的方向与电子源30产生的电子束的方向相反，使信号电子到达电子探测装置10的时候具有很高的能量，从而提高信号强度。

下面结合图9说明本发明扫描电镜100的工作过程：

电子源30产生电子束并通过导电屏蔽管104入射到目标样品20表面。目标样品20产生同向行进的二次电子和背散射电子。中/低角度的背散射电子被第三探测器105探测到，二次电子和高角度背散射电子穿过第三探测器105的中心孔洞继续前进。一部分二次电子和高角度背散射电子由导电屏蔽管104的锥形结构外表面反射进入反射式能量分析器101，一部分二次电子和高角度背散射电子直接进入反射式能量分析器101。反射式能量分析器101将二次电子和高角度背散射电子分离，第一探测器102接收分离出的二次电子，第二探测器103接收分离出的高角度背散射电子。

需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种电子探测装置，其特征在于，包括：

反射式能量分析器，包括沿电子束入射方向依次设置的第一控制电极和第二控制电极，所述第一控制电极用于与所述第二控制电极之间产生第一电场；

第一探测器，设置在所述第二控制电极远离所述第一控制电极的一侧，用于接收所述电子束作用于目标样品产生的二次电子；

第二探测器，设置在所述第一控制电极远离所述第二控制电极的一侧，用于接收所述电子束作用于所述目标样品产生的背散射电子；

导电屏蔽管，沿所述电子束入射方向贯穿所述第一控制电极和所述第二控制电极设置，用于屏蔽所述反射式能量分析器产生的电场，以允许所述电子束穿过并入射至所述目标样品；

其中，所述第一电场用于将所述二次电子引导至所述第一探测器。

2.根据权利要求1所述的电子探测装置，其特征在于，所述反射式能量分析器还包括：第三控制电极，所述第三控制电极沿电子束入射方向设置在所述第一控制电极远离所述第二控制电极的一侧，并被所述导电屏蔽管贯穿；

其中，所述第二探测器设置在所述第三控制电极远离所述第一控制电极的一侧，所述第一控制电极还用于与所述第三控制电极之间产生第二电场，所述第二电场用于将所述背散射电子引导至所述第二探测器。

3.根据权利要求2所述的电子探测装置，其特征在于，

所述第一控制电极采用轴对称结构，中心设有用于所述电子束穿过的通孔，所述通孔的中心线与对称轴重合，且所述第一控制电极由所述对称轴作为中心点，向四周延伸，延伸面为开口向下的曲面，所述曲面远离所述对称轴的一侧指向所述第一探测器，其中，所述对称轴为所述电子束入射方向所在的轴线；

所述第二控制电极与所述第一控制电极的形状相同，并与所述第一控制电极共同限定有夹层，以使所述夹层内形成的所述第一电场引导所述二次电子偏转至所述第一探测器上，并被所述第一探测器接收。

4.根据权利要求2或3所述的电子探测装置，其特征在于，所述第三控制电极、所述第一控制电极和所述第二控制电极为网状结构或孔状结构。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的电子探测装置，其特征在于，所述导电屏蔽管沿所述电子束入射方向所在的轴线对称设置。

6.根据权利要求5所述的电子探测装置，其特征在于，所述导电屏蔽管靠近所述目标样品的部分采用设有开口的锥形结构。

7.根据权利要求6所述的电子探测装置，其特征在于，还包括：

第三探测器，设置在所述第一探测器远离所述第二控制电极的一侧，用于接收所述电子束作用于所述目标样品产生的背散射电子，其中，所述第三探测器接收到的背散射电子的出射角度小于所述第二探测器接收到的背散射电子的出射角度，且所述第三探测器、所述第二探测器和所述第一探测器采用中空环形结构，所述中空环形结构沿所述电子束入射方向所在的轴线对称。

8.一种扫描电镜，其特征在于，包括：

电子源，用于产生电子束；

如权利要求1-7中任一项所述的电子探测装置，用于探测所述电子束作用于目标样品产生的二次电子和背散射电子。

9.根据权利要求8所述的扫描电镜，其特征在于，还包括：

电压管，具有容纳腔，所述容纳腔用于容纳所述电子探测装置；

聚光镜，环绕在所述电压管周围，并位于所述电子源和所述电子探测装置之间，用于对所述电子束进行会聚；

物镜，环绕在所述电压管周围，并位于所述电子探测装置和所述目标样品之间，用于将所述电子束聚焦到所述目标样品上；

其中，所述电压管还用于在所述电子束到达所述电子探测装置之前，对所述电子束进行加速，并在所述电子束经过所述电子探测装置后，通过所述电压管和所述物镜之间形成的减速电场，对所述电子束进行减速，以及对所述目标样品产生的二次电子和背散射电子进行反向加速。

10.根据权利要求9所述的扫描电镜，其特征在于，所述电子探测装置还包括导电屏蔽管，所述导电屏蔽管沿所述电子束入射方向贯穿所述第一控制电极和所述第二控制电极设置，并沿所述电子束入射方向所在的轴线对称，所述导电屏蔽管与所述电压管同电位，用于屏蔽所述反射式能量分析器产生的电场，以允许所述电子束穿过并入射至所述目标样品。

11.根据权利要求9或10所述的扫描电镜，其特征在于，所述物镜的电位为接地电位，所述目标样品的电位为接地电位或负电位，所述电压管的电位为正电位。