CN204086373U - 一种用于测量扫描电子显微镜电子束电流的装置 - Google Patents
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Abstract
该发明一种用于测量扫描电子显微镜电子束电流的装置，涉及电子技术领域，具体涉及一种测量扫描电镜电子束电流的测量装置。该装置包括：一个带有栅网的法拉第杯、贯穿有两个电极的扫描电子显微镜的样品室隔板、高灵敏度的电流表，各部分之间采用镀有陶瓷的导线连接；首先连接好电路后，将样品室隔板安装于样品室上，保证样品室密闭性；扫描电子显微镜发射的电子束入射到法拉第杯内，法拉第杯吸收电子，电流通过镀有陶瓷的导线经过样品室隔板的电极流到高敏度的电流表，通过电流表测出电流的大小，从而实现发明目的。具有作简单、方便，能够用于精确测量扫描电子显微镜电子束电流的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种测量扫描电镜电子束电流的测量装置。
背景技术
在高分辨率扫描电子显微镜的相关应用中，扫描电子显微镜电子束的参数指标对于表征扫描电子显微镜的工作性能具有重要意义，特别是电子束的电流大小和束斑尺寸。电子束的电流值将影响电子束的亮度，电子束的束斑尺寸将决定扫描电镜的成像分辨率。因此准确测量电子束电流值是十分有必要的。测量电子束电流可以使用内外壁绝缘的法拉第杯作为收集电子注的装置，再用一个数字万用表连接法拉第杯，就可以测得电子束的电流。而要测量扫描电镜的电子束电流就比较困难，这里需要解决几个问题，其一，需要制作一个用于扫描电子显微镜电子束的收集装置，即法拉第杯；其二，由于扫描电镜成像分辨率较高，电子束的电流很小，因此需要一个灵敏度极高的数字万用表作为测量电流的工具；其三，由于扫描电镜是工作在真空环境下的，因此法拉第杯与数字万用表的连线问题也是一个难点。目前用于收集电子束的法拉第杯结构简单，但大多都没有考虑到电子束打在法拉第杯底产生的二次电子发射等问题，这将会造成一定的测量误差。
扫描电镜的成像原理主要是利用电子束打到样品表面时产生的二次电子来成像，用普通的法拉第杯测电子束电流就会因为丢失一部分二次电子造成测量结果的不准确。为此考虑设计一种带有栅网的法拉第杯作为电子束的接受装置，同时对扫描电镜的真空样品室进行改造以便法拉第杯与数字万用表能用导线进行连接。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种操作简单、方便，能够用于精确测量扫描电子显微镜电子束电流的装置。
本实用新型的技术方案为一种用于测量扫描电子显微镜电子束电流的装置，该装置包括：一个带有栅网的法拉第杯、贯穿有两个电极的扫描电子显微镜的样品室隔板、高灵敏度的电流表，各部分之间采用镀有陶瓷的导线连接；首先连接好电路后，将样品室隔板安装于样品室上，保证样品室密闭性；扫描电子显微镜发射的电子束入射到法拉第杯内，法拉第杯吸收电子，电流通过镀有陶瓷的导线经过样品室隔板的电极流到高敏度的电流表，通过电流表测出电流的大小，从而实现发明目的。因而本发明包括：设置于扫描电子显微镜样品室内的法拉第杯，贯穿有两个电极的扫描电子显微镜样品室隔板，高灵敏度电流表，法拉第杯与样品室隔板上的电极通过镀有陶瓷的导线连接，样品室隔板上的电极与电流表通过镀有陶瓷的导线连接。
其中所述法拉第杯包括：金属杯体、从下至上依次设置于杯体内的绝缘层、金属电极层和两层金属栅网层，其中金属电极层、两层金属栅网层、金属杯体各引出一电极。
所述样品室隔板的两个电极与金属隔板之间采用陶瓷作为绝缘材料。
本实用新型采用以上技术方案所能达到的有益效果是：设置有两层金属栅网的法拉第杯能够尽可能全部接收扫描电镜电子束的所有电子；样品室内的真空环境只能镀有陶瓷的导线有效的避免了装置总的短路现象，具有作简单、方便，能够用于精确测量扫描电子显微镜电子束电流的效果。
附图说明
图1为扫描电子显微镜结构示意图；
图2为真空样品室内法拉第杯连线图；
图3为真空样品室隔板结构图；
图4为带有栅网的法拉第杯结构示意图；
图5为实际测得扫描电子显微镜电子束电流曲线图。
图中：1.样品室隔板，2.法拉第杯，3.真空样品室，1-1.金属隔板，1-2金属电极，1-3.陶瓷套管，1-4.金属底座，2-1.第一层金属栅网层，2-2.第二层金属栅网层，2-3金属电极层，2-4绝缘层。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
参照图2所示的带有栅网的法拉第杯结构示意图加工该法拉第杯。加入栅网目的在于拦截电子束因为打在法拉第杯内极板上而产生的二次电子，从而提高测量的准确度。
加工镀有陶瓷电极的样品室隔板。样品室隔板宽76mm，高140mm，陶瓷电极底座外径60mm，内径25mm，陶瓷电极长43mm，直径1.5mm，陶瓷套管长40mm，直径8mm。
具体操作步骤如下：
(1)参照图3所示的测量系统连线图连接法拉第杯、陶瓷电极和数字万用表；
(2)打开扫描电镜，对电子枪、电子束通道以及样品室抽真空；
(3)适当调节聚光镜参数和物镜参数，以能看清法拉第杯栅网为准；
(4)改用局部扫描方式扫描法拉第杯栅网，使用较大的扫描速度；
(5)使用数字万用表测量陶瓷电极两端电流，测得的电流值即为扫描电镜电子束电流。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
本实验采用了中科科仪的KYKY-EM3200型扫描电子显微镜，得到的最终数据需要预先设定的参数有：电子束加速电压30KV，放大倍率18X，亮度-1.2，对比度60，物镜585，工作距离8.0mm，聚光镜调节范围450-600。
Claims (3)
1.一种用于测量扫描电子显微镜电子束电流的装置，该装置包括：设置于扫描电子显微镜样品室内的法拉第杯，贯穿有两个电极的扫描电子显微镜样品室隔板，高灵敏度电流表，法拉第杯与样品室隔板上的电极通过镀有陶瓷的导线连接，样品室隔板上的电极与电流表通过镀有陶瓷的导线连接。
2.如权利要求1所述的一种用于测量扫描电子显微镜电子束电流的装置，其特征在于所述法拉第杯包括：金属杯体、从下至上依次设置于杯体内的绝缘层、金属电极层和两层金属栅网层，其中金属电极层、两层金属栅网层、金属杯体各引出一电极。
3.如权利要求1所述的一种用于测量扫描电子显微镜电子束电流的装置，其特征在于所述样品室隔板的两个电极与金属隔板之间采用陶瓷作为绝缘材料。
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| CN111722263B (zh) * | 2020-06-15 | 2022-08-23 | 电子科技大学 | 一种用于大功率电子束束斑测量的法拉第杯设计 |
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