CZ2007685A3 - Ionizacní detektor environmentálního rastrovacíhoelektronového mikroskopu - Google Patents
Ionizacní detektor environmentálního rastrovacíhoelektronového mikroskopu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2007685A3 CZ2007685A3 CZ20070685A CZ2007685A CZ2007685A3 CZ 2007685 A3 CZ2007685 A3 CZ 2007685A3 CZ 20070685 A CZ20070685 A CZ 20070685A CZ 2007685 A CZ2007685 A CZ 2007685A CZ 2007685 A3 CZ2007685 A3 CZ 2007685A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- electrode
- sample
- detection electrode
- detector according
- electrons
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/2443—Scintillation detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/2444—Electron Multiplier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/24475—Scattered electron detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/2448—Secondary particle detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/2449—Detector devices with moving charges in electric or magnetic fields
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
- H01J2237/2602—Details
- H01J2237/2605—Details operating at elevated pressures, e.g. atmosphere
- H01J2237/2608—Details operating at elevated pressures, e.g. atmosphere with environmental specimen chamber
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Ionizacní detektor environmentálního rastrovacíhoelektronového mikroskopu je tvoren komorou (1) vzorku, jež je oddelena od pólového nástavce (4) mikroskopu clonou (2) pro pruchod svazku (3) primárních elektronu a v níž se nachází držák (6) vzorku aalespon jedna detekcní elektroda (7). Jeho plochádetekcní elektroda (7) obklopuje vzorek v podstate v rovine vzorku nebo pod ní, pricemž aktivní strana detekcní elektrody (7) je nasmerována proti svazku (3) príchozích primárních elektronu. Elektrostatické pole, které urcuje dráhy sekundárních elektronu, je modelováno separacními elektrodami, a toretardacní, odsávací a prstencovou elektrodou (8,9, 11).
Description
Oblast techniky
Vynález se týká ionizačního detektoru environmentálního rastrovacího elektronového mikroskopu, který je tvořen komorou vzorku, jež je oddělena od pólového nástavce mikroskopu clonami pro průchod svazku primárních elektronů a v níž se nachází držák vzorku a alespoň jedna detekční elektroda.
Dosavadní stav techniky
V rastrovacím elektronovém mikroskopu dopadá na zkoumaný vzorek úzký paprsek primárních elektronů o velké energii. Primární elektrony uvolňuji z povrchové vrstvy vzorku sekundární elektrony o podstatně nižší energii, které nesou informaci o jemné struktuře povrchu vzorku a v mikroskopu se detekují. Zčásti se primární elektrony vracejí z hloubi vzorku zpět, tyto se nazývají zpětně odražené elektrony. Zpětně odražené elektrony sice nesou informaci o vzorku, avšak informaci o jemné struktuře povrchu vzorku přinášenou sekundárními elektrony ovlivňují spíše negativně.
V běžných elektronových mikroskopech je vzorek umístěn a prohlížen v komoře vzorku v podmínkách vakua. Ve vakuu se nachází také celá dráha primárních elektronů od zdroje ke vzorku i kompletní dráha sekundárních elektronů od vzorku k čidlu detektoru. Při zkoumání vzorků obsahujících látky které se ve vakuu odpařují, nebo u izolačních vzorků, nastávají u běžných mikroskopů problémy. Ke změně, nebo ke zničení vzorku ve vakuu v důsledku vypařování dojde dříve, než je zachycen jeho obraz. Proto byly vyvinuty tzv. environmentální rastrovací elektronové mikroskopy umožňující zkoumat vzorky v plynném prostředí za tlaku bližšímu atmosférickému.
Environmentální mikroskopy jsou konstruovány tak, že svazek primárních elektronů převážnou část své dráhy od zdroje ke vzorku prochází tubusem při tlaku alespoň 10‘3 Pa. Před vstupem do komory vzorku je zařazena jedna, nebo více diferenciálně čerpaných komor s tlakem řádově jednotek až desítek Pa, zatímco v komoře vzorku je tlak řádově stovky až tisíce Pa. Svazek primárních elektronů prochází clonou mezi tubusem mikroskopu a komorou vzorku. Od tohoto místa až po vzorek dochází k významnému množství interakcí elektronů s plynným prostředím. Primární a • · • * « · · * · « · · • ·
- 2 zpětně odražené elektrony vyvolávají v plynném prostředí ionizaci atomů a molekul plynů jejímž produktem jsou další elektrony a kladné ionty. Obdobnou ionizaci vyvolávají i sekundární elektrony. V elektromagnetickém poli ionizačního detektoru je všem elektricky nabitým částicím dodávána další energie potřebná k udržení procesu ionizace plynů. Výsledkem je zesílení signálů pocházejících ze všech uvedených zdrojů, signály jsou elektrodou ionizačního detektoru detekovány a přispívají k tvorbě obrazu vzorku.
Důležitým úkolem při konstrukci účinných detektorů sekundárních elektronů pro environmentální rastrovací elektronové mikroskopy je schopnost separovat signály pocházející od sekundárních elektronů, od signálů pocházejících od zpětně odražených nebo primárních elektronů či jejich produktů.
Řešení těchto úkolů je předmětem celé řady patentových spisů. V patentu US 5 362 964 se popisuje elektroda integrovaná s apertumí clonou na vstupu svazku primárních elektronů do komory vzorku, umístěná nad kruhovou elektrodou z drátu, pod níž je umístěn vzorek. Sekundární elektrony emitované ze vzorku jsou detekovány touto kruhovou elektrodou z drátu, zatímco nežádoucí elektrony generované po srážce zpětně odražených elektronů s okolním prostředím jsou detekovány elektrodou integrovanou s aperturní clonou. Výsledkem však není pouze obraz tvořený sekundárními elektrony, ale obraz tvořený směsí sekundárních elektronů a zpětně odražených elektronů.
V patentové přihlášce USE003010913 se dosahuje urychleni sekundárních elektronů vystupujících ze vzorku rozdílem napětí mezi vzorkem a pólovým nástavcem pro vstup svazku primárních elektronů do komory vzorku. Tento pólový nástavec je. obklopen sekundární elektrodou s kladným potenciálem ve tvaru obráceného kužele. Na jejím vnitřním povrchu a prstencově kolem pólového nástavce jsou umístěny další pomocné elektrody, rovněž s kladným potenciálem. Mezi těmito elektrodami a pólovým nástavcem je tak vytvořen prostor s elektrickým polem pro řízení ionizačního procesu urychlených sekundárních elektronů, jehož výsledek zaznamenává primární detekční elektroda umístěná na „stropě“ komory vzorku v prostoru vymezeném sekundární elektrodou.
- 3 U environmentálních rastrovacích elektronových mikroskopů popsaných v uvedených spisech, jakož i u všech známých mikroskopů tohoto druhu, je detekční elektroda svou aktivní stranou odvrácena od příchozích primárních elektronů resp, natočena proti sekundárním elektronům vystupujícím ze vzorku. Přes všechna opatření navrhovaná v uvedených, ale i v dalších spisech, nelze zcela zabránit tomu, aby výsledný obraz byl ovlivněn zpětně odraženými elektrony a elektrony vyvolanými srážkami zpětně odražených elektronů.
Vynález si klade za úkol navrhnout komplexní řešení detektoru pro environmentální mikroskop, které by zajistilo vyšší kvalitu obrazu s možností detekce signálu vyvolaného sekundárními elektrony s minimálním příspěvkem ostatních signálů, u sekundárních elektronů možnost detekce elektronů v závislosti na jejich energii a směru šíření a možnost ovlivnění rekombinačního procesu sekundárních elektronů s kladnými ionty, který může negativně působit na velikost zesílení signálu sekundárních elektronů.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol řeší ionizační detektor environmentálního rastrovacího elektronového mikroskopu, který je tvořen komorou vzorku, jež je oddělena od pólového nástavce mikroskopu clonou pro průchod svazku primárních elektronů a v níž se nachází držák vzorku a alespoň jedna detekční elektroda. Podstata detektoru spočívá v tom, že plochá detekční elektroda obklopuje vzorek v podstatě v rovině vzorku nebo pod ní, přičemž aktivní strana detekční elektrody je nasměrována proti svazku příchozích primárních elektronů.
Za účelem obrácení dráhy sekundárních elektronů směrem k této elektrodě je s výhodou detekční elektrodě předřazena alespoň jedna s ní rovnoběžná retardační elektroda v podobě mřížky, na níž je nezávisle přivedeno řízené záporné napětí.
K eliminaci elektronů zpětně odražených od kovových částí komory vzorku může být retardační elektrodě předřazena odsávací elektroda, na níž je přivedeno kladné nebo záporné napětí, umístěná v bezprostřední blízkosti pólového nástavce mikroskopu.
- 4 Ve výhodném provedení je tato odsávací elektroda tvořena vodivou vrstvou na spodní straně děleného scintilačního monokrystalu, v němž je clonou s otvorem o malém průměru vytvořen průchod pro svazek primárních elektronů.
K posílení účinků retardační elektrody je výhodné instalovat prstencovou elektrodu obklopující vzorek, jejíž poloha vůči vzorku je stavitelná a na níž je přivedeno řízené kladné nebo záporné napětí.
Držák vzorku může být tvořen válcovou elektrodou s možností uzemnění nebo připojení řízeného kladného nebo záporného napětí.
Signál pocházející od sekundárních elektronů detekovaný na detekční elektrodě může být v určitých případech zesílen prodloužením délky dráhy elektronů v plynném prostředí. Pro tento účel je držák vzorku obklopen magnetickým obvodem umožňujícím vytvořit v okolí vzorku magnetické pole s proměnnou intenzitou, otevřené do komory vzorku.
Detekční elektroda může být konstruována jako dělená, a to dělená na kruhové r výseče z nichž každá je napojena na samostatný vyhodnocovací obvod anebo dělená na mezikruží. To u sekundárních elektronů dává možnost jejich detekce v závislosti na energii a směru šíření.
Poloha detekční elektrody vůči rovině vzorku může být nastavitelná.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále objasněn pomocí výkresu, na němž obr. 1 představuje schematicky příkladné provedení ionizačního detektoru environmentálního rastrovacího elektronového mikroskopu, ve kterém držák vzorku není opatřen magnetickým obvodem, zatímco součástí provedení podle obr. 2 tento magnetický obvod je.
Příklady provedení vynálezu
Ionizační detektor environmentálního rastrovacího elektronového mikroskopu je tvořen komorou 1 vzorku, která je oddělena clonou 2 pro průchod svazku 1 primárních elektronů od pólového nástavce 4 mikroskopu. Součástí nástavce 4 je i diferenciálně
- 5 čerpaná komora 5. V komoře 1 vzorku se nachází válcový držák 6 vzorku, který obklopuje plochá detekční elektroda 7 realizovaná jako rotačně symetrická se středem symetrie ve středu držáku 6 vzorku, Rovina této detekční elektrody 7 se nachází v podstatě v rovině nebo v jiném provedení pod rovinou vzorku. Přitom aktivní strana detekční elektrody 7 je nasměrována proti svazku 3 příchozích primárních elektronů.
Za účelem obrácení dráhy sekundárních elektronů směrem na detekční elektrodu 7 jsou detekční elektrodě 7 předřazeny ve smyslu toku primárních elektronů s ní rovnoběžné retardační elektrody 8 v podobě mřížek, na něž je nezávisle přivedeno řízené záporné napětí, V popisovaných příkladech je retardační elektrodě 8 předřazena odsávací elektroda 9, na níž je přivedeno kladné napětí. Ta je umístěná v bezprostřední blízkosti pólového nástavce 4 mikroskopu. Slouží k eliminaci elektronů zpětně odražených od kovových částí komory 1 vzorku. Je provedena jako vodivá vrstva na spodní straně děleného scintilačního monokrystalu 13, v němž je clona 2 pro průchod svazku 3 primárních elektronů. K posílení účinků retardační elektrody 8 je dále kolem vzorku instalována prstencová elektroda 11, jejíž svislá poloha vůči vzorku je stavitelná a na níž je přivedeno řízené kladné nebo záporné napětí. Držák 6 vzorku je tvořen válcovou elektrodou s možností uzemnění nebo připojení řízeného kladného nebo záporného napětí. Detekční elektroda 7 může být konstruována jako dělená;
v příkladných provedeních je dělená na soustředná mezikruží, z nichž každé je připojeno na zvláštní předzesilovač detektoru. V jiném provedení přichází v úvahu dělení detekční elektrody na kruhové výseče, z nichž každá je rovněž připojena na samostatný předzesilovač detektoru.
«
V provedení podle obr. 2 je ještě navíc k zesílení detekovaného signálu sekundárních elektronů dopadajících na detekční elektrodu 7 držák 3 vzorku obklopen magnetickým obvodem 12 s řízenou intenzitou elektromagnetického pole otevřeného do komory 1 vzorku.
Světelný signál ze scintilačního monokrystalu se vede k vyhodnoceni světlovody
13. Šipkami je znázorněno čerpání vzduchu z diferenciálně čerpané komory 5 a z komory 1 vzorku. Elektrody 7, 8, 9,11 a držák § vzorku jsou připojeny na samostatné • · I ·· · ···· ♦♦· · I ···!·« · ♦ · · · • * · ♦ · * · zdroje V napětí, odsávací elektrodě 9 je předřazen předzesilovaó A. V důsledku dopadu svazku 3 primárních elektronů na vzorek dochází k emisi elektronů Θ ze vzorku. Jsou to jednak zpětně odražené elektrony Θ, jednak sekundární elektrony Θ. Jejich nárazem na atomy nebo molekuly G plynu dochází k ionizaci a vznikají další elektrony Θ a kladné ionty Φ, jak je naznačeno na obou obrázcích. Pokud je zapnut magnetický obvod - viz obr. 2 - dochází ke spirálovému tvarování dráhy sekundárních elektronů Θ, tím se jejich dráha prodlužuje a ionizační efekt posiluje.
Detekční elektroda 7 je připojena na kladný potenciál plovoucího zdroje s volitelnou úrovní kladného napětí řádově stovek voltů a na předzesilovaó A detektoru, jenž vyhodnocuje změny proudového toku touto elektrodou 7. Změny proudového toku jsou základní proměnnou ve funkci jasové modulace obrazu. Detekční elektroda 7 může být konstruována jako dělená, a to na kruhové výseče nebo na soustředná mezikruží s různým průměrem. V případě dělení na kruhové výseče lze studovat rozložení signálu sekundárních elektronů Θ dle prostorového úhlu a v případě soustředných mezikruží více elektrod s různým průměrem - lze současně nebo samostatně zaznamenat energiově separované signály elektronů.
Elektrostatické pole v komoře 1 vzorku spoluvytvářejí separační elektrody, které lze dělit na elektrody retardační, odsávací a prstencovou 8, 9 a 11, viz obr. 1. Z důvodu minimalizace vlivu sekundárních elektronů § vznikajících po dopadu zpětně odražených elektronů na kovové části mikroskopu na detekovaný signál, je vhodné elektrody 8,9 a· 11 pokrýt minimálně 50pm vrstvou uhlíku. Prstencová elektroda 11 je umístěna mezi detekční elektrodou £ a vzorkem a není s nimi vodivě spojena. Poloha prstencové elektrody 11 může být libovolně měněna v ose Z, což umožňuje její nastaveni do pozic nad rovinou vzorku, v rovině vzorku nebo pod rovinou vzorku. Kladné nebo záporné napětí - řádově jednotky až desítky voltů - je na elektrodu 11 přivedeno z nezávislého zdroje napětí. Retardační elektroda^ může být tvořena jednou nebo dvěma mřížkami, které jsou umístěny v prostoru mezi vzorkem a pólovým nástavcem 4 objektivu mikroskopu. Retardační elektroda 8 je vodivě izolována od země mikroskopu i od ostatních elektrod a je na ni přivedeno záporné napětí v řádu jednotek až desítek voltů.
*
V konfiguraci detektoru na obr. 1, je odsávací elektroda 2 realizována tenkou vodivou vrstvou nanesenou na povrch děleného scintilačniho monokrystalu 10, který je současně použit jako tlak omezující clona diferenciálně čerpané komory 5 a jako součást scintilátorově-fotonásobičové varianty detektorů zpětně odražených elektronů. Odsávací elektrodu 9 lze však realizovat i jako samostatnou vodivě oddělenou elektrodu umístěnou nad retardační elektrodou 8 a velmi těsně pod pólovým nástavcem 4, případně pod diferenciálně čerpanou 5 komorou mikroskopu. Tato elektroda 8 je připojena na zdroj kladného či záporného napětí v řádu jednotek až desítek voltů.
V nejjednodušším případě, kdy není zapojena elektroda detekční a prstencová 7,11 a retardační elektroda 8 není přítomna, lze spojit odsávací elektrodu 8 s předzesilovačem A a zdrojem kladného napětí V a vytvořit tak základní variantu ionizačního detektoru, v literatuře popsanou jako environmentai secondary detector (ESD).
Držák 6 vzorku je umístěn ve středu rotační symetrie detektorového systému a je tvořen válcovou elektrodou. Ta může být vodivě spojena se zemí mikroskopu ,a plnit funkci zemnícího systému vzorku, nebo může být plovoucí a pak ji lze připojit na kladné nebo záporné napětí zdroje. Součástí držáku £ vzorku je také otevřený magnetický obvod 12 vytvářející směrované elektromagnetické pole s dostatečnou intenzitou, viz obr.2.
Detektor je vybaven výše popsaným systémem elektrod jejichž schématické rozmístění je na obr.1. V závislostí na konkrétní konfiguraci detektoru nemusí být všechny elektrody použity a lišit se mohou i velikosti či polarity napětí na ně přivedené.
V základní konfiguraci využívá detektor pouze elektrodu detekční 7, prstencovou 11 a odsávací 9, přičemž odsávací elektroda 2 nahrazuje pro tento případ funkci retardační elektrody 8. Po dopadu svazku 3 primárních elektronů na vzorek, jsou ze vzorku emitovány signálnijelektrony O v celém energiovém spektru až do energie primárních elektronů.
Vysoko energiové zpětně odražené elektrony šířící se velkou rychlostí po přímých drahách směrem od vzorku v prostorovém úhlu 0 až 180 sr nemohou dopadnout na detekční elektrodu 7 vzhledem k její poloze a nemohou být přitaženy ani
» * 4 | • · | < | V | « | « | ||
• » | » | ♦ | 4 | 4 | • | • | |
« 4 | «44* · | 4 | « | 4 | • « | 4 | |
4 · | « | 4 | 4 | 4 | t | • | 4 |
4 | 4 1 4 | 4 | 1 | • | • | 4 |
elektrostatickým polem detekční elektrody Z na níž je přivedeno kladné napětí v řádu stovek voltů. Tím je vyloučena přítomnost zpětně odražených elektronů v detekovaném signálu. Zpětně odražené elektrony proto pokračují po přímých drahách směrem ke scintilačnímu monokrystalu 10, jako základnímu prvku scintilátorově-fotonásobičové varianty detektoru zpětně odražených elektronů. Díky této konfiguraci je výhodné kombinovat popisovaný detektor s detektorem zpětně odražených elektronů.
Nízkoenergiové sekundární elektrony Θ s energií do 50eV vystupující ze vzorku v prostorovém úhlu 0 až 180 sr, jsou odkláněny elektrostatickým polem odsávací elektrody 9, na níž je záporné napětí, a prstencové elektrody 11, na níž je kladné napětí, směrem do prostoru nad detekční elektrodou 7.
V případě, že na prstencovou elektrodu 11 bude přivedeno záporné napětí, může být elektroda 11 použita k řízení rekombinačních procesů mezi elektrony a kladnými ionty ©.tím, že bude zachycovat kladné ionty ®a redukovat tím jejich počet. To se pozitivně projeví v úrovni detekovaného signálu.
Sekundární elektrony Θ nacházející se v prostoru nad detekční elektrodou 7 jsou přitaženy silným elektrostatickým polem této elektrody 7. Výsledný tvar dráhy sekundárních elektronů Θ je závislý na jejich energii a na intenzitě elektrostatických polí elektrod detektoru. V závislosti na nich může být jejich dráha prodloužena nebo zkrácena. Díky tomuto efektu je možné detekované elektrony energiově filtrovat. Elektrony jejichž energie je větší než požadovaná se pohybují po málo zakřivených drahách a dopadnou tak na vzdálenější segment detekční elektrody 7, tj. segment s větším průměrem, nebo na ni nedopadnou vůbec. Naopak elektrony s požadovanou energií jsou fokusovány na vnitřní segment detekční elektrody 7, tj. segment s menším průměrem.
Prodloužení drah sekundárních elektronů Θ při zachování krátké pracovní vzdálenosti vzorku od pólového nástavce 4 mikroskopu umožňuje maximalizovat efekt lavinového násobení sekundárních elektronů Θ v prostoru mezi vzorkem a detekční elektrodou 7. Současně je minimalizován rozptyl primárních elektronů na jejich krátké dráze od pólového nástavce 4 směrem ke vzorku.
« · • «
- 9 Přivedení záporného napětí na vzorek může dále zvýšit detekční účinnost tohoto detektoru. Nízko energiové sekundární elektrony Θ s energii kolem 5eV nemají dostatečnou energii pro ionizační proces, díky kterému vzniká po interakci sekundárního elektronu s molekulou nebo atomem plynu další elektron a kladný iont & Záporný potenciál na vzorku umožní zvýšit energii těchto nízkoenergiových elektronů, optimalizovat ionizační proces a zvýšit počet detekovatelných sekundárních elektronů Θ. Detektor je proto schopen detekovat energiové selektivní signál sekundárních elektronů Θ s velmi vysokou účinností.
Detektor ve variantě s retardační elektrodou 8 je optimalizovaná varianta detektoru umožňující minimalizovat vliv sekundárních elektronů Θ vznikajících po dopadu zpětně odražených elektronů na kovové části mikroskopu nebo detektorů a elektronů vznikajících jako výsledek interakce zpětně odražených elektronů s molekulami a atomy plynu v detekovaném signálu. Vysoko energiové zpětně odražené elektrony nejsou ovlivněny elektrostatickým polem retardační elektrody 8 na níž je přivedeno záporné napětí. Tyto elektrony mřížkou procházejí a dopadají na scintilační monokrystal 10 na jehož povrchu je tenká vodivá vrstva odsávací elektrody s kladným napětím. Sekundární elektrony Θ, které vzniknou po dopadu zpětně odražených elektronů na kovové části mikroskopu nebo elektrod, jsou přitaženy odsávací elektrodou 9 a nemohou dopadnout na elektrodu detekční 7. Zpětně odražené elektrony jejichž energie je snížena po průchodu prostředím vysokého tlaku komory 1 vzorku mikroskopu a elektrostatickým polem retardační mřížky, produkují v oblasti nad retardační elektrodou 8 zvýšené množství sekundárních elektronů Θ. Tyto elektrony vznikají v důsledku interakce zpětně odražených elektronů s molekulami a atomy plynů a jejich přítomnost v detekovaném signálu je nežádoucí. Proto jsou zachyceny elektrostatickým polem odsávací elektrody 9, jejíž účinnost je umocněna elektrostatickým polem retardační elektrody 8, na níž je přivedeno záporné napětí. Elektrostatické pole retardační elektrody 8 také přitahuje vznikající kladné ionty Φ jejichž přítomnost snižuje množství detekovatelných sekundárních elektronů § v detektoru. Detekce sekundárních
- 10 elektronů Θ probíhá stejným způsobem jako bylo popsáno v případě detektoru bez retardační elektrody 8.
Detekovaný signál sekundárních elektronů Θ dopadajících na detekční elektrodu 7 muže být ještě zesílen účinky elektromagnetického pole z otevřeného magnetického obvodu 12, viz obr.2. Elektromagnetické pole s dostatečnou intenzitou způsobuje spirálový pohyb sekundárních elektronů Θ, jejichž vektor rychlosti svírá s vektorem magnetické indukce nenulový, v ideálním případě pravý úhel. Díky tomu je dráha sekundárních elektronů Θ směrem od vzorku k detekční elektrodě Z ještě více prodloužena. Prodloužení dráhy elektronů má za následek zvýšení počtu srážek elektronů s molekulami a atomy plynů a tím i zvýšení účinnosti lavinového násobení elektronů dopadajících na detekční elektrodu Z*
Claims (10)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Ionizační detektor environmentálního rastrovacího elektronového mikroskopu, který je tvořen komorou (1) vzorku, jež je oddělena od pólového nástavce (4) mikroskopu clonou (2) pro průchod svazku (3) primárních elektronů a v niž se nachází držák (6) vzorku a alespoň jedna detekční elektroda (7), vyznačující se tím, že plochá detekční elektroda (7) obklopuje vzorek v podstatě v rovině vzorku nebo pod ní, přičemž aktivní strana detekční elektrody (7) je nasměrována proti svazku (3) příchozích primárních elektronů..
- 2. Detektor podle nároku 1, vyznačující se tím, že detekční elektrodě (7) je předřazena alespoň jedna s ní rovnoběžná retardační elektroda (8) která má podobu mřížky, na níž je nezávisle přivedeno řízené záporné napětí.
- 3. Detektor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že retardační elektrodě (8) je předřazena odsávací elektroda (9), na níž je přivedeno kladné nebo záporné napětí, umístěná v bezprostřední blízkosti pólového nástavce (4) mikroskopu.
- 4. Detektor podle nároku 3, vyznačující se tím, že odsávací elektroda (9) tvoří vodivou vrstvu na spodní straně děleného scintilačního monokrystalu. (10), v němž je proveden průchod pro svazekr^rimámích elektronůJ2)J*.; ·;,%*. * n < w»
- 5. Detektor podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že je opatřen prstencovou elektrodu (11) obklopující vzorek, jejíž poloha vůči vzorku je stavitelná a na niž je ' i. -i přivedeno řízené kladné nebo záporné napětí.
- 6. Detektor podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že držák (6) vzorku je tvořen válcovou elektrodou s možností uzemnění nebo připojení řízeného kladného nebo záporného napětí.• · ·
- 7. Detektor podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že držák (6) vzorku je obklopen magnetickým obvodem (12) s řízenou intenzitou elektromagnetického pole otevřeného do komory (1) vzorku.
- 8. Detektor podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že detekční elektroda (7) je konstruována jako dělená na kruhové výseče z nichž každá je napojena na samostatný vyhodnocovací obvod.
- 9. Detektor podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že detekční elektroda (7) je konstruována jako dělená na mezikruží z nichž každé je napojeno na samostatný vyhodnocovací obvod.
- 10. Detektor podle nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že poloha detekční elektrody (7) vzhledem k rovině vzorku je nastavitelná.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20070685A CZ2007685A3 (cs) | 2007-10-04 | 2007-10-04 | Ionizacní detektor environmentálního rastrovacíhoelektronového mikroskopu |
EP08835573A EP2195822B1 (en) | 2007-10-04 | 2008-09-24 | Ionisation detector for environmental scanning electron microscope |
AT08835573T ATE535007T1 (de) | 2007-10-04 | 2008-09-24 | Ionisationsdetektor für ein environmental scanning electron microscope |
PCT/CZ2008/000113 WO2009043317A2 (en) | 2007-10-04 | 2008-09-24 | Ionisation detector for environmental scanning electron microscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20070685A CZ2007685A3 (cs) | 2007-10-04 | 2007-10-04 | Ionizacní detektor environmentálního rastrovacíhoelektronového mikroskopu |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ299864B6 CZ299864B6 (cs) | 2008-12-17 |
CZ2007685A3 true CZ2007685A3 (cs) | 2008-12-17 |
Family
ID=40139430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ20070685A CZ2007685A3 (cs) | 2007-10-04 | 2007-10-04 | Ionizacní detektor environmentálního rastrovacíhoelektronového mikroskopu |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2195822B1 (cs) |
AT (1) | ATE535007T1 (cs) |
CZ (1) | CZ2007685A3 (cs) |
WO (1) | WO2009043317A2 (cs) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5352262B2 (ja) * | 2009-02-06 | 2013-11-27 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
DE102010026169B4 (de) * | 2010-07-06 | 2014-09-04 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Partikelstrahlsystem |
CZ307557B6 (cs) * | 2010-10-07 | 2018-12-05 | Tescan Orsay Holding, A.S. | Scintilační detekční jednotka pro detekci zpětně odražených elektronů pro elektronové nebo iontové mikroskopy |
JP6440128B2 (ja) | 2014-09-24 | 2018-12-19 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | エネルギー弁別電子検出器及びそれを用いた走査電子顕微鏡 |
EP3176808B1 (en) | 2015-12-03 | 2019-10-16 | Carl Zeiss Microscopy Ltd. | Method for detecting charged particles and particle beam device for carrying out the method |
DE102016116765B3 (de) * | 2016-09-07 | 2018-02-22 | Specs Surface Nano Analysis Gmbh | Vorrichtung mit teilchenoptischer Linsenwirkung zur Untersuchung einer nicht gasförmigen Probe in einer gasförmigen Umgebung, Elektronen- und/oder ionenoptisches System sowie Verfahren zum Untersuchen |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR850001390B1 (ko) * | 1980-07-31 | 1985-09-24 | 니혼 덴시 가부시끼 가이샤 | 2차 전자 검출장치 |
US4785182A (en) | 1987-05-21 | 1988-11-15 | Electroscan Corporation | Secondary electron detector for use in a gaseous atmosphere |
JPH06168695A (ja) * | 1992-11-30 | 1994-06-14 | Nikon Corp | 荷電粒子顕微鏡 |
US5362964A (en) | 1993-07-30 | 1994-11-08 | Electroscan Corporation | Environmental scanning electron microscope |
US5412211A (en) * | 1993-07-30 | 1995-05-02 | Electroscan Corporation | Environmental scanning electron microscope |
US5485008A (en) | 1994-06-23 | 1996-01-16 | University Of Maryland, College Park | Low magnification gas limiting aperture assembly for electron microscopy devices |
CZ284288B6 (cs) * | 1997-03-13 | 1998-10-14 | Preciosa, A. S. | Detekční systém rastrovacího elektronového mikroskopu |
DE69821467T2 (de) * | 1997-12-08 | 2004-07-22 | Fei Co., Hillsboro | Rasterelektronenmikroskop unter kontrollierter umgebung mit einem magnetfeld zur erhöhten sekundärelektronenerfassung |
WO2001041180A1 (de) | 1999-11-29 | 2001-06-07 | Leo Elektronenmikroskopie Gmbh | Detektor für ein rasterelektronenmikroskop mit variablem druck und rasterelektronenmikroskop mit einem solchen detektor |
US7531812B2 (en) * | 2003-10-27 | 2009-05-12 | Politechnika Wroclawska | Method and system for the directional detection of electrons in a scanning electron microscope |
JP4636897B2 (ja) | 2005-02-18 | 2011-02-23 | 株式会社日立ハイテクサイエンスシステムズ | 走査電子顕微鏡 |
-
2007
- 2007-10-04 CZ CZ20070685A patent/CZ2007685A3/cs unknown
-
2008
- 2008-09-24 AT AT08835573T patent/ATE535007T1/de active
- 2008-09-24 WO PCT/CZ2008/000113 patent/WO2009043317A2/en active Application Filing
- 2008-09-24 EP EP08835573A patent/EP2195822B1/en not_active Not-in-force
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009043317A2 (en) | 2009-04-09 |
CZ299864B6 (cs) | 2008-12-17 |
ATE535007T1 (de) | 2011-12-15 |
WO2009043317A3 (en) | 2009-06-11 |
EP2195822A2 (en) | 2010-06-16 |
EP2195822B1 (en) | 2011-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8222600B2 (en) | Charged particle detection system and method | |
US8097848B2 (en) | Scanning electron microscope | |
US7541580B2 (en) | Detector for charged particle beam instrument | |
US7417235B2 (en) | Particle detector for secondary ions and direct and or indirect secondary electrons | |
US9214313B2 (en) | Ion source with independent power supplies | |
JP5075375B2 (ja) | 走査電子顕微鏡 | |
JP4176159B2 (ja) | 改善された2次電子検出のための磁界を用いた環境制御型sem | |
JP6736756B2 (ja) | 荷電粒子線装置 | |
CZ2007685A3 (cs) | Ionizacní detektor environmentálního rastrovacíhoelektronového mikroskopu | |
WO2012021652A2 (en) | Charged particle detector | |
US7531812B2 (en) | Method and system for the directional detection of electrons in a scanning electron microscope | |
JP4740422B2 (ja) | 荷電粒子検出器、集束イオンビーム・システム、イオン−電子変換器および正または負に荷電した粒子を検出する方法 | |
CN108352284B (zh) | 宽场大气压扫描电子显微镜 | |
US8859992B2 (en) | Charged particle beam devices | |
JP5774269B2 (ja) | マルチステージ・ガス・カスケード増幅器 | |
JP4749573B2 (ja) | 粒子線装置の検知系およびこの種の検知系を備えた粒子線装置 | |
CZ20041139A3 (cs) | Detektor sekundárních elektronu |