CN217466746U - 环状电子探测器及扫描电子显微镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种环状电子探测器，包括环状栅网、环状闪烁体和光导体；所述环状栅网包括栅网主体和圆形框架，所述栅网主体设置有栅网中心孔，所述栅网主体的边缘固定于所述圆形框架；所述环状闪烁体位于所述环状栅网的上部，与所述圆形框架连接，所述环状闪烁体包括闪烁体主体和开设在所述闪烁体主体上的闪烁体中心孔；所述光导体包括环状光导部和从所述环状光导部向一侧延伸的延伸部，所述环状光导部上开设有光导体中心孔；所述光导体中心孔与所述闪烁体中心孔以及所述栅网中心孔上下贯通。本实用新型提供的环状电子探测器能够对探测更大范围的信号电子，并且可以将二次电子信号剥离，实现对背散射电子信号的单独探测。
Description
技术领域
本实用新型涉及扫描电子显微镜技术领域，特别是涉及一种环状电子探测器及具有该环状电子探测器的扫描电子显微镜。
背景技术
扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，缩写为SEM)，简称扫描电镜，是利用聚焦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。
不同的物理信号要用不同类型的探测系统，大致可以分为三大类，即电子探测器、阴极荧光探测器和X射线探测器。电子信号通过电子探测器进行探测，目前常用的电子探测器包括同轴电子探测器和侧向电子探测器。同轴电子探测器安装在样品台上方，用于探测二次电子和背散射电子的混合信号。侧向电子探测器安装在样品台的一侧，包括闪烁体和光导体，闪烁体一端加工成半球壳形，其前侧设置栅网，另一端与光导体连接，并在半球壳形的接收端上喷镀几百埃厚的铝膜作为反光层，既可阻挡杂散光的干扰，又可作为高电压电极加6-10KV正高压，吸引和加速进入栅网的电子，栅网上加250-500V正偏压，吸引二次电子，增大检测有效立体角，但由于其位于样品台的一侧，只能通过栅网吸引一侧的二次电子，而另一侧的二次电子无法得到利用。
实用新型内容
本实用新型的目的至少在于提供一种环状电子探测器及具有该环状电子探测器的扫描电子显微镜，该环状电子探测器能够使二次电子信号得到更充分的利用，并可单独用于背散射电子的探测。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
第一方面，本实用新型提供一种环状电子探测器，包括环状栅网、环状闪烁体和光导体；所述环状栅网包括栅网主体和圆形框架，所述栅网主体设置有栅网中心孔，所述栅网主体的边缘固定于所述圆形框架；所述环状闪烁体位于所述环状栅网的上部，与所述圆形框架连接，所述环状闪烁体包括闪烁体主体和开设在所述闪烁体主体上的闪烁体中心孔；所述光导体包括环状光导部和从所述环状光导部向一侧延伸的延伸部，所述环状光导部上开设有光导体中心孔；所述光导体中心孔与所述闪烁体中心孔以及所述栅网中心孔上下贯通。
可选地，所述栅网主体呈半球壳形。
可选地，所述闪烁体主体的信号电子接收面覆有导电层。
可选地，所述导电层为铝膜。
可选地，所述环状闪烁体通过绝缘座与所述环状栅网连接。
第二方面，本实用新型提供一种扫描电子显微镜，包括镜筒、样品台和前述任一种环状电子探测器，所述环状电子探测器安装在所述镜筒和所述样品台之间。
本实用新型提供的环状电子探测器能够对探测更大范围的信号电子，并且可以将二次电子信号剥离，实现对背散射电子信号的单独探测。
根据下文结合附图对本实用新型的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是本实用新型一个实施例中，环状电子探测器的分解结构示意图。
附图标记：
1-环状栅网，11-栅网主体，12-圆形框架，13-栅网中心孔，2-环状闪烁体，21-闪烁体主体，22-闪烁体中心孔，3-光导体，31-环状光导部，32-延伸部，33-光导体中心孔，4-绝缘座，5-样品台，6-入射电子束
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
扫描电子显微镜主要包括以下几个组成部分：
电子光学系统，该系统包括电子枪和透镜系统。电子枪的作用是产生电子照明源。透镜系统的作用是，(1)把虚光源的尺寸从几十微米缩小到5nm(或更小)，并且从几十微米到几个纳米间连续可变，(2)控制电子束的开角，可以在10-2～10-3rad范围内可变，(3)所形成的聚焦电子束可以在样品的表面上作光栅状扫描，且扫描角度范围可变，为了获得上述扫描电子束，透镜系统通常包括电磁透镜、扫描线圈和光阑，电磁透镜用于电子束的聚焦，扫描线圈的作用是使电子束偏转，并在样品表面做有规则的扫动，光阑的作用包括过滤电子束中的远轴电子，以及调节图像景深。
机械系统，该系统包括支撑部分和样品室。样品室中有样品台，四壁一般备有数个窗口，除安装电子探测器外，还能同时安装其它探测器和谱仪。
真空系统，真空系统在电子光学仪器中十分重要，这是因为电子束只能在真空下产生和操纵。常用的高真空系统有干泵系统、涡轮分子泵系统和离子泵系统三种。
信号的收集、处理和显示系统，扫描电子显微镜电子枪发射出的电子束经过聚焦后会聚成点光源，点光源在加速电压下形成高能电子束，高能电子束经由电磁透镜被聚焦成直径微小的光点,在透过最后一级带有扫描线圈的电磁透镜后,电子束以光栅状扫描的方式逐点轰击到样品表面,同时激发出不同深度的物理信号。物理信号会被不同信号探测器接收,通过放大器同步传送到电脑显示屏,形成实时成像记录。样品在入射电子束的作用下会产生各种物理信号，有俄歇电子(Au E)、二次电子(SE)、背散射电子(BSE)、X射线(特征X射线、连续X射线)、阴极荧光(CL)、吸收电子(AE)和透射电子，不同的物理信号要用不同类型的探测系统。大致可以分为三大类，即电子探测器、阴极荧光探测器和X射线探测器。
电子光学系统一般位于样品室上方的镜筒内，信号探测器通常位于样品室或镜筒内，电子枪、透镜系统及信号探测器等与外部电源连接，真空系统为镜筒和样品室提供真空环境。
本实用新型提供来一种环状电子探测器，安装在样品台上方，通过相互配合的环状闪烁体和环状栅网，吸引两侧的信号电子，以提升信噪比，并且可以利用环状栅网对二次电子和背散射电子进行分离，单独进行探测。
图1示出本实用新型环状电子探测器的一个实施例，其中，该环状电子探测器包括环状栅网1、环状闪烁体2和光导体3。
环状栅网1包括栅网主体11和圆形框架12，栅网主体11包括栅网中心孔13，即其在垂直方向上的投影为环状网的形式，其边缘固定在圆形框架12上。栅网主体11通过电导线(图中未示出)与电源(图中未示出)连通加电，对信号电子进行吸引。本实施例中，栅网主体11整体呈半球壳形，可以在更大范围内吸引信号电子。
环状闪烁体2位于环状栅网1的上部，与环状栅网1的圆形框架12连接。环状闪烁体2包括闪烁体主体21和开设在闪烁体主体21上的闪烁体中心孔22。本实施例中闪烁体主体21为圆盘状，面向栅网主体11的面为接收面，该接收面上可覆有导电层，例如喷镀铝膜，该导电层可通过电源(图中未示出)加电，以起到更好的吸引和加速电子的作用。在覆有导电层的情况下，为避免导电层与栅网主体11之间出现短路的情况，可在环状栅网1和环状闪烁体2之间增设绝缘座4，环状闪烁体2通过绝缘座4与环状栅网1连接。绝缘座4的具体形状与结构，本实用新型不做具体限定，例如可以为环形垫或多个间隔的弧形垫，环状闪烁体2与绝缘座4之间，以及绝缘座4与环状栅网1之间可采用例如胶粘或螺栓连接的方式进行连接。
光导体3包括环状光导部31和从环状光导部31向一侧延伸的延伸部32，环状光导部31上开设有光导体中心孔33，光导体中心孔33与闪烁体中心孔22以及栅网中心孔13上下贯通，供入射电子束6经此向放置在样品台5上的样品入射。环状光导部31位于环状闪烁体3的上部，通过例如胶粘的方式与环状闪烁体3连接。延伸部32向一侧延伸，与电子探测系统中的其他组件，例如光电倍增器连接。
本实用新型提供的上述环状电子探测器在使用时，安装在扫描电子显微镜的镜筒(图中未示出)和样品台5之间，环状栅网1加+200V～+500V的正电压，例如+300V的电压，则至少大部分的二次电子将会被环状栅网1吸引，打击在环状闪烁体2的接收面上产生光信号，光信号沿光导体3传播至光电倍增器进行放大，然后再经视频放大器进一步放大后作为调制信号转换为在阴极射线管荧光屏上显示的样品表面形貌扫描图像，供观察和照相记录。
如在环状栅网1加-200V～-500V的负电压，例如-300V的电压，则至少大部分的二次电子会被排斥在环状栅网1之外，而由于背散射电子能量远大于二次电子，因而速度也远大于二次电子，受到电场影响较小，从而能够为探测器接收到，实现了二次电子信号与背散射电子信号的分离。
本实用新型提供的上述实施例能够对探测更大范围的信号电子，并且可以将二次电子信号剥离，实现对背散射电子信号的单独探测。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种环状电子探测器，其特征在于，包括环状栅网、环状闪烁体和光导体；所述环状栅网包括栅网主体和圆形框架，所述栅网主体设置有栅网中心孔，所述栅网主体的边缘固定于所述圆形框架；所述环状闪烁体位于所述环状栅网的上部，与所述圆形框架连接，所述环状闪烁体包括闪烁体主体和开设在所述闪烁体主体上的闪烁体中心孔；所述光导体包括环状光导部和从所述环状光导部向一侧延伸的延伸部，所述环状光导部上开设有光导体中心孔；所述光导体中心孔与所述闪烁体中心孔以及所述栅网中心孔上下贯通。
2.根据权利要求1所述的环状电子探测器，其特征在于，所述栅网主体呈半球壳形。
3.根据权利要求1所述的环状电子探测器，其特征在于，所述闪烁体主体的信号电子接收面覆有导电层。
4.根据权利要求3所述的环状电子探测器，其特征在于，所述导电层为铝膜。
5.根据权利要求3或4所述的环状电子探测器，其特征在于，所述环状闪烁体通过绝缘座与所述环状栅网连接。
6.一种扫描电子显微镜，包括镜筒和样品台，其特征在于，还包括根据权利要求1-5任一所述的环状电子探测器，所述环状电子探测器安装在所述镜筒和所述样品台之间。
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| CN202221051117.9U CN217466746U (zh) | 2022-05-05 | 2022-05-05 | 环状电子探测器及扫描电子显微镜 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116285985A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-06-23 | 浙江祺跃科技有限公司 | 一种二次电子探测器闪烁体及其制备方法和应用 |
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2022
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| CN116285985A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-06-23 | 浙江祺跃科技有限公司 | 一种二次电子探测器闪烁体及其制备方法和应用 |
| CN116285985B (zh) * | 2023-03-21 | 2024-04-19 | 浙江祺跃科技有限公司 | 一种二次电子探测器闪烁体及其制备方法和应用 |
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