CZ2010731A3 - Scintilacní detekcní jednotka pro detekci zpetne odražených elektronu pro elektronové nebo iontové mikroskopy - Google Patents

Abstract

Scintilacní detekcní jednotka mající tubus (2) s podélnou osou (3) se skládá z tela (5) a alespon jedné soustavy (6) pro zpracování svetelného signálu tvorené fotodetektorem nebo fotodetektorem s predrazenými dalšími optickými cleny. Vstup (9) soustavy (6) je umísten v tesné blízkosti tela (5) scintilacní detekcní jednotky (1). Telo (5) je alespon cástecne tvoreno scintilacním materiálem a je alespon z cásti umísteno v tubusu (2) elektronového nebo iontového mikroskopu a je tvoreno alespon jedním dutým telesem (11, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4), které mají ve spodní podstave vytvoreny spodní otvory (12A, 12.1A, 12.2A, 12.3A, 12.4A) a v horní podstave horní otvory (12B, 12.1B, 12.2B, 12.3B, 12.4) pro pruchod primárního svazku nabitých cástic. Dutinou, spodními otvory (12A, 12.1A, 12.2A, 12.3A, 12.4A) a horními otvory (12B, 12.1B, 12.2B, 12.3B, 12.4B) prochází podélná osa (3). Výška (v) tela (5) scintilacní detekcní jednotky (1) ve smeru podélné osy (3) je vetší než jeden a pul násobek nejvetší šírky (š) merené ve smeru kolmém na podélnou osu (3) tubusu toho z dutých teles (11, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4), u nehož je tato šírka nejvetší. V prípade zarazení více dutých teles (11.1, 11.2, 11.3, 11.4) tvorících telo (5) je jeho výška (v) ve smeru podélné osy (3) dána souctem prumetu použitých teles (11.1, 11.2, 11.3, 11.4) na podélnou osu (3). Pokud se nekteré z prumetu prekrývají, do celkové výšky (v) se zapoctou pouze jednou. Povrchové vrstvy dutého telesa (11, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4) privrácené k podélné ose (3) jsou bud celé tvoreny aktivní scintilacní vrstvou (10), nebo jsou alespon cástecne aktivní scintilacní vrstvou (10) opatreny. Spodní konec

Description

(57) Anotace:

Scintilační detekční jednotka mající tubus (2) s podélnou osou (3) se skládá z těla (5) a alespoň jedné soustavy (6) pro zpracování světelného signálu tvořené foto detektorem nebo fotodetektorem s předřazenými dalšími optickými členy. Vstup (9) soustavy (6) je umístěn v těsné blízkosti těla(5) scintilační detekční jednotky (1). Tělo (5) jc alespoň částečně tvořeno scintilačním materiálem a jc alespoň z části umístěno v tubusu (2) elektronového nebo iontového mikroskopu a jc tvořeno alespoň jedním dutým tělesem (I 1. 1 1.1, 112. 11.3. 11.4), které mají ve spodní podstavě vytvořeny spodní otvory (12A. 12.ΙΑ. I2.2A. Ι2.3Λ, 12.4Λ) a v horní podstavě horní otvory (12B. 12.1B, 12.2B, 12.3B, 12.4) pro průchod primárního svazku nabitých částic. Dutinou, spodními otvory (12A. 12.ΙΑ. I2.2A. 12.3A. 12.4A) a horními otvory (12B. 12.1 B. 12.2B. 12.3B. 12.4B) prochází podélná osa (3). Výška (v) těla (5) scintilační detekční jednotky (1) ve směru podélné osy (3) je větší než jeden a půl násobek největší šířky (š) měřené ve směru kolmém na podélnou osu (3) tubusu toho z dutých těles (11. 11.1. 1 1.2. 1 1,3. 11.4). u něhož je tato šířka největší. V případě zařazení více dutých těles (11.1, 112. 11.3, 11.4) tvořících tělo (5) je jeho výška (v) ve směru podélné osy (3) dána součtem průmětů použitých těles (11.1, 112, 11.3. 1 1.4) na podélnou osu (3). Pokud se některé z průmětů překrývají, do celkové výšky (v) se započtou pouze jednou. Povrchové vrstvy dutého tělesa (11.11.1, 1 1.2. 11.3. 1 1.4) přivrácené k podélné ose (3) jsou buď celé tvořeny aktivní scintilační vrstvou (10), nebo jsou alespoň Částečně aktivní scintilační vrstvou (10) opatřeny. Spodní konec těla (5) scintilační detekční jednotky (1) leží nad zkoumaným preparátem (4).

• · · * · · · · * · • · · · · · · _· • · · ·· · · · · ·* • · · ··« ····· *« ······ · * * <· » · ·* ··· ··· 'ΖΟΧΟ Scintilační detekční jednotka pro detekci zpětně odražených elektronů pro elektronové nebo iontové mikroskopy

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká scintilační detekční jednotky pro detekci zpětně odražených elektronů, přičemž detekce probíhá alespoň částečně v tubusu elektronového nebo iontového mikroskopu.

Dosavadní stav techniky

Moderní aplikace elektronových mikroskopů vyžadují stále větší rozlišení. Jednou z možností, jak příznivě ovlivnit tento parametr, je zmenšení pracovní vzdálenosti (WD) mezi preparátem a objektivem.

Při příliš malé WD působí ale problém umístění některých detektorů a s ním spojené snížení úrovně detekovaného signálu, což se týká i detektoru zpětně odražených elektronů, dále jen detektoru BSE.

V nejčastějším případě má detektor BSE podobu terčíku ze scintilačního nebo polovodičového materiálu (např. US4700075), přičemž tento terčík je umístěn pod spodním pólovým nástavcem objektivu, tzn. mezi preparátem a objektivem. Tloušťka terčíku zde omezuje nejmenší dosažitelnou WD, jelikož zabraňuje většímu přiblížení preparátu k objektivu. Terčík musí být navíc opatřen otvorem pro průchod primárního svazku elektronů, což při malé vzdálenosti mezi preparátem a detektorem výrazně snižuje účinnost detekce. Nejvíce BSE totiž při téměř kolmém dopadu primárního svazku směřuje vzhůru do prostorového úhlu obklopujícího podélnou osu primárního svazku a pň malé vzdálenosti mezi preparátem a detektorem většina těchto elektronů proletí otvorem v terčíku, aniž je detektorem zaznamenána. Optimální úroveň signálu je dosažena až při středně velkých WD, kdy je oblast průniku prostorového úhlu s největší hustotou BSE s plochou detektoru největší.

Z těchto problémů vyplývá snaha umístit detektory, včetně BSE detektoru BSE, přímo do tubusu elektronového mikroskopu, jak je uvedeno například v článku autorů Jaksch, Steigerwald, Drexel a Bihr s názvem Instrumentation and Methods Advances in SEM and LEEM -New Detection Principles and Developments on the GEMINI SUPRA FE-SEM, zveřejněném v Microscopy and Microanalysis (2003), 9:106-107CD Cambridge University Press, nebo v podobném článku autorů H. Jaksch, J-P Vermeulen, který byl zveřejněn pod názvem New Developments in GEMINI® FESEM Technology jako publikace Carl Zeiss SMT Oberkochen, Germany. V této aplikaci má detektor BSE, který je umístěn v tubusu přístroje, rovněž podobu terčíku, přičemž jeho aktivní plocha, na niž dopadá převážná část detekovaných elektronů, je kolmá na optickou osu přístroje.

Nevýhodou tohoto a podobných řešení je to, že BSE jsou na ploše kolmé na optickou osu přístroje detekovány s malou efektivitou. Svazek BSE totiž po zaostření objektivem při cestě směrem vzhůru diverguje a navíc je také vychylován rastrovacími cívkami. Terčík přitom bývá z konstrukčních důvodů umístěn většinou až v oblasti, kde už elektrony po zaostření objektivem divergují velmi výrazně. Než se tedy BSE dostanou k terčíku, poměrně velké množství se jich „ztratí“ zachycením na jiných částech zařízení, což snižuje účinnost detekce. Detekují se pouze ty elektrony, jejichž trajektorie protíná plochu terčíku kolmou na optickou osu přístroje, tzn. v případě nenakloněného vzorku jsou detekovány pouze elektrony, které jsou emitované ze vzorku pod velkými úhly téměř kolmo na rovinu vzorku. Tato podmínka limituje úhlový a energetický rozsah detektoru. I v případě, kdy by se podařilo umístit terčík v tubusu poměrně nízko, dochází při tomto řešení ke ztrátám. U velmi nízko umístěného terčíku se ztrácejí BSE, které proletí otvorem v terčíku určeným pro průchod primárního svazku elektronů, přičemž těchto BSE je v dané oblasti poměrně hodně. Rovněž v případě terčíku, který by byl vůči optické ose přístroje nakloněn, je detekce málo efektivní ve srovnání s předkládaným vynálezem. Tento typ řešení navíc neumožňuje úhlově ani výškově separovat detekované elektrony. Dle výše uvedeného článku New Detection Principles and Developments on the GEMINI ·· ·<

• ♦ · ·· » ·*« · ·· • « · ♦ ·· • · · · ·· • · · « 49 · ♦ · · · ·

SUPRA FE-SEM je pro zachycení BSE emitovaných ze vzorku pod malými úhly, tzn. téměř tečně na jeho povrch, navržen další přídavný detektor, který ovšem už není umístěn vtubusu elektronového mikroskopu, nýbrž až v komoře, pod objektivem mikroskopu, což opět vede k nepříjemným prostorovým omezením, k nárůstu nejmenší dosažitelné WD a k s tím spojenému horšímu rozlišení. I při současném použití detektoru BSE pod objektivem a detektoru BSE terčíkového tvaru v tubusu dochází stále k velkým ztrátám, část emitovaných BSE není zachycena ani jedním z detektorů.

Existují i jiná řešení sdetektorem nebo detektory vtubusu mikroskopu, která jsou ale již od námi předkládaného vynálezu velmi vzdálená. Například v patentové přihlášce WO 201000837 A původce Slowko Witold a přihlašovatele POLITECHNIKA WROCLAWSKA je popisován detektor, především sekundárních elektronů (SE), který je určen pro fungování v nízkovakuovém režimu do tlaku 1000 Pa. Detekci SE napomáhá systém elektrod. Jednou z těchto elektrod je i rotačně symetrická anoda, na niž je přivedeno napětí, typicky kolem j[kV, a která je pokryta tenkou vrstvou scintilátoru, v níž dochází ke konverzi SE signálu na světlo. To je následně (případně ještě po průchodu světlovodem) detekováno fotodetektorem, často fotonásobičem. Tento princip detekce SE (anoda, scintilátor, světlovod, fotonásobič) je obecným, dlouho známým stavem techniky. Vynález Witolda Slowka se zaměřuje především na správné fungování celé sestavy - s clonami oddělujícími oblasti o různém tlaku a s elektrodami s vhodným napětím - v nízkovakuovém režimu.

Pro doplnění sestavy je v přihlášce WO 201000837 A popsán i detektor BSE, přičemž jde o obecně známý detektor Robinsonova typu, který se skládá ze scintilačního terčíku s otvorem pro průlet primárního svazku uprostřed, pokrytého vodivou vrstvou, a dále světlovodu a fotodetektoru.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody odstraňuje scintilační detekční jednotka pro detekci zpětně odražených elektronů pro elektronové nebo iontové mikroskopy mající tubus s podélnou osou. Scintilační detekční jednotka se skládá z těla a alespoň z jedné soustavy pro zpracování světelného signálu, která může být tvořena buď jen fotodetektorem nebo fotodetektorem s předřazenými dalšími optickými členy. Vstup této soustavy je umístěn v těsné blízkosti těla scintilační detekční jednotky. Tělo je alespoň částečně tvořeno scintilačním materiálem, je alespoň z části umístěno vtubusu elektronového nebo iontového mikroskopu a je tvořeno alespoň jedním dutým tělesem. Podstatou nového řešení je, že výška těla scintilační detekční jednotky měřená ve směru podélné osy je větší než jeden a půl násobek největší šířky měřené ve směru kolmém na podélnou osu toho z dutých těles, u něhož je tato šířka největší. V případě zařazení více dutých těles tvořících tělo je jeho výška ve směru podélné osy dána součtem průmětů použitých dutých těles na podélnou osu, přičemž v případě, že se některé z těchto průmětů překrývají, do celkové výšky se překrývající se úseky započtou pouze jednou. Ve spodní podstavě každého dutého tělesa jsou vytvořeny spodní otvory a v horní podstavě každého dutého tělesa jsou vytvořeny horní otvory pro průchod primárního svazku nabitých částic. Dutinou dutých těles, jejich spodními a horními otvory prochází podélná osa. Povrchové vrstvy dutého tělesa přivrácené k podélné ose jsou buď celé tvořeny aktivní scintilační vrstvou, nebo jsou povrchy těchto dutých těles alespoň částečně aktivní scintilační vrstvou opatřeny. Spodní konec těla scintilační detekční jednotky leží nad zkoumaným preparátem.

V jednom možném provedení jsou stěny dutých těles vakuově těsné v oblastech mimo spodní a horní otvory a tvoří součást vakuově těsného pláště kolem podélné osy, kterým prochází primární svazek elektronů.

Ke každému z dutých těles může být přiřazena více než jedna soustava pro zpracování světelného signálu.

Další možností je, že alespoň jedno z dutých těles je opatřeno drážkami, přičemž podélná osa každé z těchto drážek leží v rovině procházející podélnou osou tubusu Tyto drážky rozdělují příslušné duté těleso na několik segmentů a každému z těchto segmentů je přiřazena vlastní soustava pro zpracování světelného signálu. Je ·· ·· ·· * · · · · · · · t·· • · · · J · · · · ·· ··· · ··· ·t

5······ · v· ·· ·· ·* ··· ··· výhodné, je-li povrch drážek opatřen druhými reflexními vrstvami, které vykazují směrem k segmentům příslušného dutého tělesa reflektivitu alespoň 3Cj°/o ve spektrální oblasti, v níž vyzařuje scintilační materiál, který byl použit na příslušné duté těleso.

V dalším možném provedení je aktivní scintilační vrstva na povrchu alespoň jednoho z dutých těles osově symetrická vůči podélné ose.

Dutá tělesa mohou být rovněž od sebe alespoň částečně opticky odstíněna. Toto optické odstínění je například realizováno pomocí třetích reflexních vrstev, jejichž reflektivita je alespoň 3cj% ve spektrální oblasti, v níž vyzařuje scintilační materiál tělesa, k němuž je daná reflexní vrstva přivrácena.

Dutá tělesa mohou být tvořena scintilačním materiálem, jehož součástí je aktivní scintilační vrstva a/nebo substrátem ze světlovodného materiálu, na jehož vnitřní povrch je nanesená vrstva scintilačního materiálu tvořící aktivní scintilační vrstvu. Scintilační materiály a/nebo substráty a/nebo vrstvy scintilačního materiálu mohou být alespoň u dvou z dutých těles různé.

V případě, kdy je duté těleso tvořeno scintilační materiálem, jehož součástí je aktivní scintilační vrstva, jsou jeho povrchy přivrácené k podélné ose tubusu s výhodou leštěné.

Další variantou je, že aktivní scintilační vrstva je ze strany přivrácené k podélné ose opatřena elektricky vodivou vrstvou nebo elektricky vodivou mřížkou pro odvod povrchového náboje.

V dalším provedení je alespoň část stěn alespoň jednoho dutého tělesa odvrácených od podélné osy pokryta první reflexní vrstvou s reflektivitou optimalizovanou pro vlnovou délku emise scintilačního materiálu použitého pro toto duté těleso. Tato první reflexní vrstva má třetí otvory v oblastech orientovaných proti vstupu každé ze soustav pro zpracování světelného signálu.

·· ·· ·* ·· · « • · · · · · · * · * · · · · · 4>

• ·· · · · · ·»· · k| _Λ ···»··· ·a β ·· ·· ·· ·· ««« «aa

Jinou variantou je, že alespoň část stěn alespoň jednoho dutého tělesa odvrácených od podélné osy je těsně obalena dielektrickou reflexní vrstvou s reflektivitou optimalizovanou pro vlnovou délku emise scintilačního materiálu použitého pro toto duté těleso. Tato dielektrická reflexní vrstva má druhé otvory v oblastech orientovaných proti vstupu každé ze soustav pro zpracování světelného signálu.

Alespoň část stěn alespoň jednoho dutého tělesa odvrácených od podélné osy může být také vyleštěna.

Je možné také provedení, kdy je alespoň část stěn alespoň jednoho dutého tělesa odvrácených od podélné osy je obklopena reflexním materiálem s reflektivitou alespoň 30% ve spektrální oblasti, v níž vyzařuje daný scintilační materiál. Mezi stěnami příslušného dutého tělesa odvrácenými od podélné osy a reflexním materiálem je v tomto případě mezera vyplněná aktuálním prostředím v tubusu, typicky vakuem nebo zředěným plynem. Tento reflexní materiál má první otvory v oblastech orientovaných proti vstupu každé ze soustav pro zpracování světelného signálu. Reflexní materiál je s výhodou na bázi dielektrických vrstev.

V oblastech orientovaných proti vstupu každé ze soustav pro zpracování světelného signálu je vnější povrch příslušejícího dutého tělesa s výhodou matovaný.

Pro předkládaný vynález je, na rozdíl od známých řešení uvedených v dosavadním stavu techniky, zásadní fakt, že výška těla scintilační detekční jednotky měřená ve směru podélné osy tubusu je větší než jeden a půl násobek největší šířky těla scintilační jednotky měřené ve směru na tuto osu kolmém. Díky tomu je možné účinně detekovat i ty BSE, které detektory terčíkovitého typu, které nevyhovují popsaným geometrickým parametrům, vůbec nezaznamenají.

Pokud se jedná o WO 201000837 A, předkládané řešení se od tohoto řešení zásadně liší, neboť se nezabývá nízkovakuovým režimem ani detekcí SE. K detekci proto není potřebná žádná anoda, nýbrž pouze duté těleso/dutá tělesa ze scintilačního materiálu, na něž není přiváděno žádné napětí. Velmi podstatné jsou pak geometrické parametry daného dutého tělesa. Detekce BSE tak, jak je zmíněna

I * v » · · · 4 ·· ·♦ ·♦ ·· ♦·» ··* ve WO 201000837 A, pouze umísťuje známý Robinsonův detektor na spodní část objektivu, přičemž podobně jako u řešení navrženého v patentu US4700075 či v článku Jaksch, J-P Vermeulen: New Developments in GEMINI® FESEM Technology, je největší část detekovaných BSE zachycena na ploše terčíku kolmé k optické ose přístroje, s čímž se pojí všechny nevýhody, které již byly zmíněny u komentáře k patentu US4700075 a k článku Jaksch, J-P Vermeulen: New Developments in GEMINI® FESEM Technology.

Hlavní princip vynálezu spočívá v nově navrženém tvaru těla detektoru, které je od prostoru nad preparátem a nejčastěji až od objektivu směrem vzhůru tvořeno dutými tělesy s aktivními vrstvami pro detekci BSE na stěnách přivrácených k podélné ose tubusu, přičemž součet průmětů těchto těles na podélnou osu tubusu je nejméně jeden a půlkrát větší než největší šířka nejširšího z použitých těles měřená v rovině na podélnou osu tubusu kolmé. V případě, že se u některých dutých těles jejich průměty na podélnou osu tubusu překrývají, do součtu průmětů se tyto překrývající se úseky započtou pouze jednou. Nejširším tělesem se přitom myslí to, které má tento parametr největší. Znamená to, že detekční plocha obklopující osu tubusu ve směru vzhůru je poměrně velká, a proto je možné detekovat BSE v poměrně dlouhém úseku podél této osy, což představuje velkou výhodu ve srovnání se scintilačními detektory ve tvaru terčíku či disku. Na dutinu těla detekční jednotky dopadne v tomto dlouhém úseku podél osy tubusu v různých výškách velké množství BSE - jde o ty BSE, které by jinak před dopadem na scintilační terčík s hlavní detekční plochou kolmou na osu přístroje umístěný ve větší výšce nad objektivem skončily nevyužité na jiných částech zařízení. Navržené řešení umožňuje zachytit na dutině těla detekční jednotky i tyto BSE, které by jinak zůstaly nevyužité, například ty, které opouštějí preparát pod menšími úhly vůči rovině preparátu - je-li preparát nenakloněný a leží-li v rovině kolmé na optickou osu přístroje - nebo BSE s menšími energiemi. V případě nízko umístěného terčíku zase v důsledku průletu BSE otvorem, který je nutný pro průchod primárního svazku, dochází k výraznějším ztrátám BSE, které opouštějí preparát pod velkými úhly vůči rovině nenakloněného preparátu a kterých je procentuálně nejvíce. Navíc je umístění terčíku nízko nad objektivem konstrukčně problematické.

U předkládaného řešení je tedy celková výtěžnost díky zvolené geometrii těla detekční jednotky podstatně větší než u všech známých doposud používaných zařízení, a to i u zařízení, kde by byla použita konfigurace s terčíkem, který není kolmý na osu tubusu, poněvadž aktivní oblast při stěnách dutého tělesa s navrhovanými parametry je vždy větší a/nebo výhodněji umístěná než u řešení terčíkového typu.

Další výhodou navrhovaného řešení je velký energetický a úhlový rozsah detekční jednotky. Navíc je možné takto navržené tělo detekční jednotky s výhodou použít jako součást vakuově těsného pláště, kterým prochází primární svazek elektronů. Ideální je, jsou-li vakuově těsné už vnitřní stěny použitých dutých těles, ale může stačit i to, když bude těsnit jen některá z materiálových vrstev, které jsou na daná tělesa použity. Složitější uspořádání těla detektoru pak navíc umožňují i výškovou a/nebo úhlovou separaci zachycených elektronů.

Pro výrobu těla předkládané detekční jednotky lze s výhodou zvolit scintilační materiály.

Objasnění výkresů

Příklady provedení scintilační detekční jednotky pro detekci zpětně odražených elektronů pro elektronové nebo iontové mikroskopy jsou schematicky naznačeny na přiložených výkresech.

Na obr.1 je uveden příklad scintilační detekční jednotky, jejíž tělo je tvořeno pouze jedním dutým tělesem, spolu se schematickým zakreslením některých trajektorií BSE směřujících od preparátu na tělo detektoru.

Na obr. 2 je znázorněno složitější uspořádání scintilační detekční jednotky, jejíž tělo je v tomto případě tvořeno třemi dutými tělesy, z nichž jedno je pro ukázku opticky odstíněno od ostatních.

Svislý řez jiným tvarem těla detektoru, který není osově symetrický, je znázorněn na obr. 3.

I • * > · ··

Na obr. 4 je znázorněno tělo detektoru částečně vyčnívající z tubusu.

Na obr. 5 je vodorovný řez dutým tělesem rozděleným drážkami na segmenty.

Na obr. 6 je jako příklad nesymetrického dutého tělesa uveden jeden z vodorovných řezů dutým tělesem

Na obr. 7 je příklad řezu aktivní scintilační vrstvou, která je osově symetrická kolem podélné osy.

Na obr. 8a až 8c jsou příklady vodorovného řezu dutým tělesem, u něhož jsou v různých kombinacích aplikovány vodivé či dielektrické reflexní vrstvy a/nebo reflexní materiál.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad detekční scintilační jednotky 1, jejíž tělo 5 je tvořené jediným dutým tělesem H, které je celé uloženo v tubusu 2, je znázorněn na obr.1. Toto duté těleso 11 je v tomto speciálním případě umístěno symetricky kolem podélné osy 3 tubusu 2. Symetrické umístění přitom ale není podmínkou. Duté těleso 11 je v tomto případě totožné s tělem 5 scintilační detekční jednotky 1 a jeho konec leží nad zkoumaným preparátem 4. Duté těleso 11 je ve směru průchodu elektronů od preparátu 4 opatřeno dolním otvorem 12A a horním otvorem 12B, kterými prochází podélná osa

3. Je zde dodržena podmínka, že výška v dutého tělesa 11 měřená ve směru podélné osy 3 je větší než jeden a půl násobek jeho největší šířky š ve směru kolmém na tuto podélnou osu 3. Zobrazený řez je zvolen tak, aby v něm byla patrná právě tato největší šířka, tzn. ve všech ostatních svislých řezech by byla šířka stejná nebo menší. V těsné blízkosti dutého tělesa 11 je umístěna svým vstupem 9 soustava 6 pro zpracování světelného signálu, která může být tvořena fotodetektorem nebo fotodetektorem s předřazenými dalšími optickými prvky, což není pro zjednodušení na výkrese vyznačeno. Vstupem 9 může být například vstupní okénko fotodetektoru nebo vstupní plocha prvního optického prvku. Fotodetektorem může být například fotonásobič typu PMT, fotodioda libovolného typu atd. Předřazeným optickým prvkem může být například světlovod, optické vlákno, čočka nebo jiný díl z opticky vhodného materiálu nebo jejich kombinace, a to i s mezerami mezi jednotlivými prvky. Toto platí i pro soustavy 6 zakreslené v jiných obrázcích. V uvedeném příkladě je duté těleso 11 opatřeno na stěně odvrácené od podélné osy 3 reflexním materiálem 17 s reflektivitou alespoň 30% ve spektrální oblasti, v níž vyzařuje daný scintilační materiál. Mezi stěnami dutého tělesa 11 odvrácenými od podélné osy 3 a reflexním materiálem 17 je mezera vyplněná aktuálním prostředím v tubusu 2, typicky vakuem nebo zředěným plynem. Reflexní materiál 17 zde má první otvor 18.1 vytvořený v oblasti orientované proti vstupu 9 soustavy 6 pro zpracování světelného signálu. Je vyznačena rovněž aktivní scintilační vrstva 10 a elektricky vodivá vrstva 13 na povrchu přivráceném k podélné ose 3. Aktivní scintilační vrstva 10 a elektricky vodivá vrstva 13 jsou pro přehlednost znázorněny pouze schématicky, jejich tloušťky nejsou v reálném měřítku. V obrázku je také zakreslena ukázka některých trajektorií 19 BSE směřujících od zkoumaného preparátu 4 na scintilační detekční jednotku 1. Vyznačení je pouze schématické. Trajektorie 19 jsou ovlivněny polem objektivu a rastrovacích cívek. Umístění těchto prvků je osobám znalým oboru zřejmé, proto pro jednoduchost nejsou vyznačeny. Po průchodu mezi pólovými nástavci objektivu jsou BSE zaostřeny směrem k podélné ose 3 tubusu 2, následně divergují a mohou být také ovlivněny polem rastrovacích cívek. Objektiv v důsledku sférické a chromatické vady neostří všechny BSE do jednoho místa. V obrázku je z důvodu jednoduchosti zakreslen pouze vliv vady sférické, tzn. nejsou zahrnuty odlišné energie jednotlivých BSE. Divergující BSE po průchodu objektivem, popř. i rastrovacími cívkami, dopadají pod různými úhly a v různých výškách na stěny těla 5 scintilační detekční jednotky 1, které je zde totožné s dutým tělesem 11.

Je zřejmé, že na svislé stěny dutého tělesa 11 dopadne velké množství elektronů. Další část elektronů pak dopadne na vodorovné stěny v okolí horního otvoru 12B. Výtěžnost takto navrženého detektoru je tedy mnohem větší než u řešení na bázi terčíku.

Princip fungování zařízení dle obr. 1 je následující: Tubusem 2 elektronového nebo iontového mikroskopu se šíří směrem dolů svazek primárních elektronů, které i »» * · • · · · · • · · po dopadu na preparát 4 způsobí mj. emisi BSE. Tyto BSE se šíří s různými energiemi a pod různými úhly od preparátu 4 směrem vzhůru. Velká část z nich dopadne na stěny dutého tělesa 11 a poté projde elektricky vodivou vrstvou 13 na jejich povrchu. Tato elektricky vodivá vrstva 13 je určena k odvodu povrchového náboje a může být např. z materiálu ITO, C, AI nebo lze použít jiné kovy apod. Místo elektricky vodivé vrstvy 13 může být k odvodu povrchového náboje využito i elektricky vodivé mřížky 14, viz obr.2. BSE prošlé elektricky vodivou vrstvou 13 následně vybudí v aktivní scintilační vrstvě 10, která se pod touto elektricky vodivou vrstvou 13 nachází, emisi světla. Aktivní scintilační vrstvou 10 se přitom rozumí buď vrstva práškového, plastického aj. scintilátoru, nebo vrstva při povrchu scintilačního krystalu, např. YAG:Ce, YAP:Ce, BGO, YSO aj., kterou elektrony proniknou, než se zabrzdí. Vzniklé světlo se pak šíří buď jenom scintilačním materiálem, a to v případě samostatně použitého krystalu, popř. plastického scintilátoru, nebo i substrátem, na kterém je scintilační materiál nanesen, pokud je takový substrát použit, přičemž tento substrát musí být dostatečně propustný pro vlnové délky emitovaného světla. Pro vedení světla je výhodné, je-li alespoň kolem části těla 5 scintilační detekční jednotky 1 zvnějšku umístěn reflexní materiál 17, ideálně s mezerou, kde tato mezera je vyplněna aktuálním prostředím v tubusu 2, obvykle vakuem nebo zředěným plynem. Konfigurace s mezerou umožňuje jednak využít totálního odrazu na stěnách scintilátoru a/nebo substrátu, jejichž povrchy jsou pro tento účel s výhodou leštěné, a jednak zachytit i ty paprsky, které podmínku totálního odrazu nesplňují. Reflexní materiál 17 přitom může být buď vodivý, nebo na bázi dielektrických vrstev. Jsou ale možné i jiné konfigurace s reflexními vrstvami, jak je dále znázorněno např. na obr. 8b a 8c.x V reflexní wstvě^lZ je vytvořen první otvor 18.1, kterým vychází světlo do oblasti orientované proti vstupu 9 soustavy 6 pro zpracování světelného signálu. V případě použití více soustav 6 pro zpracování světelného signálu musí být použit adekvátní počet prvních otvorů 18.1. Horní otvory 12B a spodní otvory 12A pro průchod primárního svazku elektronů zůstávají zachovány i v případě použití reflexního kter$ je v této oblasti přerušen#. Na stěně krystalu nebo substrátu, která je orientována ke vstupu 9 soustavy 6_pro zpracování světelného signálu, je s výhodou vytvořena matovaná plocha, která umožní maximální výstup světla. Světlo šířící se popsaným způsobem je následně zachyceno soustavou 6 pro zpracování světelného signálu, z níž se po dalším elektronickém zpracování získá obraz jednotlivých bodů na preparátu 4. V soustavě 6 pro zpracování světelného signálu přitom světlo

dopadá buď přímo na fotodetektor, tedy na fotonásobič, fotodiodu apod., anebo, v případě, že je třeba fotodetektor umístit dále od těla 5 scintilační detekční jednotky 1, je světlo k tomuto fotodetektoru přivedeno např. světlovodem či jinými optickými prvky. Signál z fotodetektoru je dále elektronicky zpracován, přičemž konečný výstup, obsahující informace o daném místě preparátu, je obvykle na monitoru počítače. Podobným způsobem probíhá získávání informací o dalších bodech na preparátu primární svazek se vychyluje ve 2 směrech, obvykle na sebe navzájem kolmých, dokud nepřerastruje vybranou oblast na preparátu 4. Z každého místa dopadu je přitom výše popsaným způsobem získán signál, takže ve výsledku se získá informace o celé přerastrované oblasti preparátu 4.

Provedení dle obr. 1 je ideálním příkladem, kdy duté těleso 11 může s výhodou tvořit část vakuově těsného pláště kolem primárního svazku elektronů.

V dalších provedeních vynálezu jsou základní principy šíření elektronů a světla stejné jako v nejjednodušším provedení dle obr. 1. Rovněž příklady vhodných scintilačních a vodivých materiálů jsou i ve složitějších provedeních shodné s těmi, které již byly vyjmenovány zde. Proto bude v popise dále zmíněno pouze to, čím se fungování složitějších realizací liší od fungování nejjednoduššího uspořádání znázorněného na obr. 1, které zde bylo právě popsáno.

U všech obrázků platí, že tloušťky zakreslených vrstev neodpovídají reálnému měřítku, jsou zobrazeny pouze schématicky, aby bylo zřejmé jejich vzájemné prostorové uspořádání. Rovněž tvar aktivní scintilační vrstvy 10 je pro přehlednost znázorněn pouze schématicky. V reálu se např. v případě použití scintilačního krystalu ve tvaru dutého válce dle obr. 1, umístěného symetricky podél podélné osy 3, tloušťka aktivní scintilační vrstvy 10, v níž dochází k emisi světla, podél svislých stěn směrem vzhůru poněkud zužuje, protože vysoko nad objektivem už BSE dopadají na povrch téměř tečně, takže ve směru kolmém na povrch stěn už pronikají méně hluboko do materiálu. Obdobně je to s tvarem aktivní scintilační vrstvy 10 i u jiných tvarů dutých těles. Na obrázcích pro přehlednost nejsou zakresleny ani různé povrchové úpravy jako je leštění, matování atd.

• ·I • ·i • ·· · •* •i

Jeden z příkladů složitější realizace scintilační detekční jednotky 1 je uveden schematicky na obr.2. Zde je tělo 5 tvořeno třemi dutými tělesy, která jsou všechna umístěna uvnitř tubusu 2 a v jejichž těsné blízkosti jsou umístěny soustavy 6 pro zpracování světelného signálu. Pro zjednodušení zde nejsou vyznačeny jejich vstupy 9 a všechny jsou označeny stejným vztahovým číslem 6. Tělo 5 je zde tvořeno prvním dutým tělesem 11.1 s jednou soustavou 6 pro zpracování světelného signálu, druhým dutým tělesem 11.2 se dvěma soustavami 6 pro zpracování světelného signálu a třetím dutým tělesem 11,3 se dvěma soustavami 6 pro zpracování světelného signálu. Přitom toto zobrazení zachycuje jen uspořádání v tomto svislém řezu, další soustavy 6 mohou být rozmístěny kolem dokola podélné osy 3 tak, že nejsou v tomto řezu patrné. V jiných řezech může rovněž zařízení vykazovat menší míru symetrie. Obr. 2 také zachycuje jen jedno z mnoha možných uspořádání jednotlivých prvků, soustav 6 přivedených ke každému z dutých těles 11.1, 11.2 a

11,3 i samotných těchto dutých těles 11.1, 11.2 a 11.3 může být totiž ve skutečnosti libovolně mnoho. V obr. 2 je vyznačen spodní otvor 12.1A a horní otvor 12.1B prvního dutého tělesa 11.1, spodní otvor 12.2A a horní otvor 12.2B druhého dutého tělesa 11.2 a spodní otvor 12.3A a horní otvor 12.3B třetího dutého tělesa 11.3. Uspořádání zde uvedených dutých těles 11.1, 11.2 a 11.3 může být samozřejmě různě přeházené. První duté těleso 11.1 a třetí duté těleso 11,3 jsou v tomto příkladném uspořádání opatřeny reflexním materiálem 17, který může být jak vodivý, tak dielektrický, odděleným mezerou od dutých těles 11.1 a 11.3. Reflexní materiál 17 je přitom opatřen prvními otvory 18.1 situovanými proti vstupu jim příslušejících soustav 6 pro zpracování světelného signálu. I v případě použití reflexního materiálu 17 musejí být zachovány spodní otvory 12.1 A. 12.2A a 12.3A a horní otvory 12.1B, 12.2B a 12.3B pro průchod primárního svazku elektronů. Jak vyplývá z obr.2, výška v těla 5 měřená ve směru podélné osy 3, která zde představuje prostý součet průmětů prvního až třetího dutého tělesa 11.1, 11.2 a 11.3 na podélnou osu_3, je větší než jeden a půl násobek největší šířky š měřené kolmo na podélnou osu 3 toho dutého tělesa, u něhož je tento parametr největší, přičemž v tomto příkladném uspořádání jsou největší šířky všech těles 11.1, 11.2 a 11.3 v zakresleném řezu stejné. Na obr. 2 je také znázorněn příklad optického odstínění prvního dutého tělesa 11,1 reflexní vrstvou 20. Tato reflexní vrstva 20 odráží část světla zpět do prvního dutého tělesa 11.1, přičemž výhodné je, aby odražená část byla co největší, tzn. aby tato reflexní vrstva 20 měla co největší reflektivitu ve spektrální oblasti, v níž emituje ·· ·♦ ·* ·Ι ..

_ · * T · · ·· · *···· ···· «· * ♦ · * · · ··«· « . , . ·····« «.

scintilátor použitý na první duté těleso 11.1. Tak je zaručeno, že signál přijímaný soustavou 6 pro zpracování světelného signálu příslušnou prvnímu dutému tělesu 11.1 odpovídá převážně jen elektronům dopadlým na první duté těleso 11.1 a umožňuje tak jejich selektivní, výškově separovanou, detekci. Podobně může být odstíněno i druhé a třetí duté těleso 11.2 a 11.3 či další případně zařazená tělesa. Je také možné tuto reflexní vrstvu 20 nenanášet přímo na dané duté těleso 11.1, 11.2 a

11.3 či další, ale na přídavný díl, který bude mezi příslušná dutá tělesa 11.1, 11.2 a

11.3 vsunut. Na obr. 2 jsou dále vyznačeny elektricky vodivé vrstvy 13 a elektricky vodivá mřížka 14 na stěnách dutých těles 11.1, 11.2 a 11.3 přivrácených k podélné ose 3. Vztahové čáry jsou pro přehlednost vedeny pouze k vrstvám napravo od podélné osy 3, s ohledem na to, že uspořádání elektricky vodivých vrstev 13 a elektricky vodivých mřížek 14 nalevo od podélné osy 3 je v tomto uspořádání osově symetrické podél podélné osy 3. Jde pouze o jedno z mnoha příkladných uspořádání těchto elektricky vodivých vrstev 13 a elektricky vodivých mřížek 14, v jiných uspořádáních se mohou na tělesech vyskytovat v jiných kombinacích. Zařazení elektricky vodivé mřížky 14 může být výhodnější pro detekci elektronů s nižší energií, je ale technologicky náročnější.

Na obr. 2 jsou také vyznačeny aktivní scintilační vrstvy 10, rovněž pro přehlednost pouze v oblasti napravo od podélné osy 3, přičemž také aktivní vrstva 10 je v tomto uspořádání osově symetrická podle podélné osy 3. Pro větší přehlednost zde nejsou vyznačeny vstupy 9 soustavipro zpracování světelného signálu^.

V podobném typu uspořádání více dutých těles nad sebou je samozřejmě možné použít na různých dutých tělesech v různých kombinacích kromě reflexního materiálu 17 odděleného mezerou i první reflexní vrstvu 15, a to jak vodivou, tak dielektrickou, přímo nanesenou alespoň na část stěn daného dutého tělesa 11.1,

11.2, 11.3 odvrácených od podélné osy 3, popř. dielektrickou reflexní vrstvu 16 např. ve formě folie, která alespoň část stěn daného dutého tělesa 11.1, 11.2 a 11.3 odvrácených od podélné osy 3 těsně obaluje. Zároveň je možné i uspořádání, v němž se průměty dutých těles umístěných nad sebou částečně překrývají. V tomto případě se do výšky těla detektoru měřené ve směru podélné osy 3 ty části průmětů těles 11.1, 11.2, 11.3 na osu 3, které se překrývají, započítávají pouze jednou. Tělesa 11.1,11,2 a 11.3 mohou být zhotovena z různých materiálů.

• · • «···· · · • · · · · ·♦ ·· ·· ··<

Výhodou uspořádání dutých těles 11.1, 11.2 a 11.3 nad sebou je možnost odděleně detekovat BSE, které dopadají do různých výškových oblastí.

Obr. 3 znázorňuje další možný tvar dutého tělesa, označeného zde jako čtvrté duté těleso 11.4 , které je vzhledem k podélné ose 3 nesymetrické. Čtvrté duté těleso

11,4 je zde zobrazeno ve svislém řezu, v němž je jeho šířka měřená kolmo na podélnou osu 3 největší. Jak je zobr.3 vidět, opět je zde splněna podmínka, že výška v těla 5 měřená ve směru podélné osy 3 je větší než jeden a půl násobek největší šířky š tělesa tvořícího tělo 5 měřené ve směru kolmém na tuto podélnou osu 3. Schematicky zakreslena je aktivní scintilační vrstva 10 a též elektricky vodivá mřížka 14. Na jejím místě může být i elektricky vodivá vrstva 13. Pro názornost zde nejsou zakresleny možné vrstvy či obaly jako je první reflexní vrstva 15, dielektrická reflexní vrstva 16 nebo reflexní materiál 17 a vynechána je rovněž soustava 6 pro zpracování světelného signálu. V případě, že by se zařadila např. dvě dutá tělesa podobného typu, jako je duté těleso 11.4 znázorněné na obr. 3, těsně nad sebe, šlo by o příklad varianty, v níž se průměty těles na podélnou osu 3 částečně překrývají.

Na obr. 4 je uveden příklad provedení scintilační detekční jednotky 1, kde tělo 5 vyčnívá ztubusu 2. Tělo 5 je zde totožné se třetím dutým tělesem 11.3 a je opatřeno dvěma soustavami 6 pro zpracování světelného signálu. Jedná se jen o jedno z mnoha možných uspořádání, i v konfiguraci s tělem 5 vyčnívajícím z tubusu 2 je samozřejmě možné použít různé další tvary, materiály a kombinace dutých těles, různé konfigurace soustav 6 pro zpracování světelného signálu i různé kombinace vrstev a materiálů jako je první reflexní vrstva 15, dielektrická reflexní vrstva 16 nebo reflexní materiál 12, jakož i elektricky vodivých vrstev 13 či elektricky vodivých mřížek 14. Opět pro zjednodušení obrázku nejsou vyznačeny vstupy 9 soustav 6 pro zpracování světelného signálu.

Na obr. 5 je zakreslen vodorovný řez druhým dutým tělesem 11.2 z obr.2, které je drážkami 7 rozděleno na dva segmenty, přičemž ke každému z nich je přiřazena jedna soustava 6 pro zpracování světelného signálu. Soustavy 6 pro zpracování světelného signálu v obr. 5 přitom nejsou totožné se soustavami zakreslenými ve svislém řezu v obr. 2. Drážky 7 jsou opatřeny druhými reflexními vrstvami 8 s reflektivitou alespoň 30%, ale lépe vyšší, v oblasti, ve které vyzařuje scintilátor použitý na druhé duté těleso 11.2, které zajišťují optické odstínění ** ·· *··· • ♦ ♦ · *· * • »·«· · · i· • ·· ··· · ··· · * · · · · ·* ·· “· *· ·· segmentů. Tloušťka těchto vrstev je opět znázorněna pouze schématicky. Drážky 7 mohou být případně druhou reflexní vrstvou 8 i zcela vyplněny. Druhá reflexní vrstva 8 odráží zpět světlo do segmentu, který s ní sousedí. Toto uspořádání je pouze jedním z mnoha. Druhé reflexní vrstvy 8 nejsou podmínkou. S výhodou lze uplatnit rozdělení na vyšší počet segmentů, než je znázorněno, přičemž ke každému z nich je přiřazena aspoň jedna soustava 6 pro zpracování světelného signálu.

Toto uspořádání umožňuje selektivně detekovat BSE letící v určitém úhlovém rozmezí a v kombinaci s uspořádáním dle obr. 2 umožňuje i současnou výškovou a úhlovou separaci detekovaných BSE.

Pro jednoduchost není opět zakreslena elektricky vodivá vrstva 13 či elektricky vodivá mřížka 14, ani další vrstvy jako je první reflexní vrstva 15 či dielektrická reflexní vrstva 16 a reflexní materiál 17, ani různé povrchové úpravy jako je leštění, matování atd..

Na obr. 6 je jako příklad nesymetrického dutého tělesa uveden příklad jednoho z vodorovných řezů čtvrtým dutým tělesem 11.4 zobr.3, přičemž aktivní scintilační vrstva 10 příslušná tomuto čtvrtému dutému tělesu 11.4 může vykazovat podobnou nesymetrii jako vnitřní povrch tělesa.

Na obr. 7 je příklad řezu aktivní scintilační vrstvou 10, která je osově symetrická kolem podélné osy 3. Osově symetrické scintilační vrstvy 10 mohou mít samozřejmě i jiné průřezy a mohou být i rotačně symetrické, tedy s vodorovným řezem ve tvaru mezikruží.

Na obr. 8a je příklad vodorovného řezu základním dutým tělesem 11, který ukazuje jednu z možností vzájemného uspořádání vrstev. Tento obrázek ukazuje ve vodorovném řezu stejné uspořádání vrstev, jaké bylo zobrazeno na obr. 1 v řezu svislém. Těleso 11 je v tomto příkladném uspořádání opatřeno elektricky vodivou vrstvou 13 na vnitřním povrchu a vnějším reflexním materiálem 17 odděleným mezerou. Vyznačena je také aktivní scintilační vrstva 10. Elektricky vodivá vrstva 13 může být nahrazena elektricky vodivou mřížkou 14. První otvor 18.1 v reflexním materiálu 17 je orientován směrem ke vstupu 9 soustavy 6 pro zpracování ·· ·♦ ·· «i ·* • · · · · · ···· ····· ♦··· ·· • ·· · · · · ··· · ·· ······ « ·· ·· ·· ·· * ·»· ··· světelného signálu. Tvar prvního otvoru 18.1 znázorněný na obr. 8 je pouze jedním z mnoha možných.

V některých případech může být ale vhodné mezeru vynechat, zejména je-li to nutné z rozměrových důvodů a je-li reflektivita reflexního materiálu velmi vysoká, a použít první reflexní vrstvu 15 nanesenou přímo na stěny substrátu či scintilátoru odvrácené od podélné osy 3 anebo ještě alternativně tyto stěny těsně obalit dielektrickou reflexní vrstvou 16, obvykle ve formě fólie, jak je dále zachyceno na obrázcích 8b a 8c. Jedná se o varianty odlišné od příkladu znázorněného ve svislém řezu na obr. 1.

Na obr. 8b je zachyceno uspořádání vrstev v tělese 11 těsně obaleném dielektrickou reflexní vrstvou 16 kolem stěn odvrácených od podélné osy 3, přičemž vyznačen je také druhý otvor 18.2 v dielektrické reflexní vrstvě 16, který je orientován směrem ke vstupu 9 soustavy 6 pro zpracování světelného signálu. Rovněž je vyznačena elektricky vodivá vrstva 13 na vnitřním povrchu.

Na obr. 8c je zachyceno uspořádání vrstev v tělese 11 pokrytém první reflexní vrstvou 15 kolem stěn odvrácených od podélné osy 3, přičemž vyznačen je také třetí otvor 18.3 v první reflexní vrstvě 15, který je orientován směrem ke vstupu 9 soustavy 6 pro zpracování světelného signálu. Pro ilustraci jedné zmožných kombinací je tentokrát místo elektricky vodivé vrstvy 13 na vnitřním povrchu použita elektricky vodivá mřížka 14.

Je třeba zdůraznit, že uspořádání vrstev dle obr. 8a, 8b a 8c může být v případě použití více dutých těles aplikováno na jednotlivých dutých tělesech v různých kombinacích. Přítomnost reflexního materiálu 17, dielektrické reflexní vrstvy 16 či první reflexní vrstvy 15 není pro fungování vynálezu nezbytná, i když zlepšuje jeho účinnost. Rovněž není nezbytné, aby tyto reflexní díly zcela obklopovaly použitá dutá tělesa. V obr. 8a-c je pro přehlednost vynechán tubus 2 i další prvky, které pro zobrazení uspořádání vrstev nejsou podstatné.

Průmyslová využitelnost

Předkládaný vynález umožňuje sestrojit scintilační detekční jednotku pro detekci BSE v elektronových a iontových mikroskopech, která má velký energetický a úhlový rozsah i velkou celkovou účinnost a navíc umožňuje výškovou a úhlovou separaci detekovaných elektronů. Kromě toho je také možné s výhodou použít uspořádání, kde tělo jednotky tvoří součást vakuově těsného pláště kolem primárního svazku elektronů.

Claims (18)

1. 2.0 AO -72,4 PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Scintilační detekční jednotka pro detekci zpětně odražených elektronů pro elektronové nebo iontové mikroskopy mající tubus (2) s podélnou osou (3), přičemž tato scintilační detekční jednotka (1) se skládá z těla (5) a alespoň jedné soustavy (6) pro zpracování světelného signálu tvořené fotodetektorem nebo fotodetektorem s předřazenými dalšími optickými členy , kde vstup (9) této soustavy (6) je umístěn v těsné blízkosti těla (5) scintilační detekční jednotky a kde tělo (5) je alespoň částečně tvořeno scintilačním materiálem, přičemž tělo (5) scintilační detekční jednotky (1) je alespoň z části umístěno v tubusu (2) elektronového nebo iontového mikroskopu a je tvořeno alespoň jedním dutým tělesem (11.11.1.11.2.11.3.11.4) , kde ve spodní podstavě každého dutého tělesa (11, 11.1,11.2,11.3, 11.4) jsou vytvořeny spodní otvory (12A, 12.1A, 12.2A, 12.3A, 12.4A) a v horní podstavě každého dutého tělesa (11.11.1.11.2.11.3.11.4) jsou vytvořeny horní otvory (12B,12.1B,12.2B,12.3B,12.4) pro průchod primárního svazku nabitých částic, přičemž dutinou, spodními otvory (12A, 12.1A, 12.2A, 12.3A, 12.4A) a horními otvory (12B,12.1B,12.2B,12.3B,12.4B) prochází podélná osa (3), vyznačující se tím, že výška (v) těla (5) scintilační detekční jednotky (1) měřená ve směru podélné osy (3) je větší než jeden a půl násobek největší šířky (š) měřené ve směru kolmém na podélnou osu (3) tubusu toho z dutých těles (11,11.1,11.2,11.3. 11.4), u něhož je tato šířka největší, přičemž v případě zařazení více dutých těles (11.1,11.2,11.3, 11.4) tvořících tělo (5) je jeho výška (v) ve směru podélné osy (3) dána součtem průmětů použitých těles (11.1,11.2,11.3, 11.4) na podélnou osu (3), přičemž v případě, že se některé z těchto průmětů překrývají, do celkové výšky (v) se překrývající se úseky započtou pouze jednou a kde povrchové vrstvy dutého tělesa (11,11.1,11.2,11.3, 11.4) přivrácené k podélné ose (3) jsou buď celé tvořeny aktivní scintilační vrstvou (10), nebo jsou povrchy dutých těles (11,11.1,11.2,11.3, 11.4) alespoň částečně aktivní scintilační vrstvou (10) opatřeny, přičemž spodní konec těla (5) scintilační detekční jednotky (1) leží nad zkoumaným preparátem (4).

   • *4 • ·* * 4 • r • · 4 • 4 4 • · 9 · 4 · • 4 « 4 ·· • 4 «« 4 4 4 44 • 4 • •4 4 • 4 * 4 4 • • » 4

   2. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 vyznačující se tím, že stěny dutých těles (11,11.1,11.2,11.3. 11.4) jsou vakuově těsné v oblastech mimo spodní otvory (12A, 12.1 A, 12.2A, 12.3A,12.4A) a horní otvory (12B,12.1B,12.2B,12.3B,12.4B) a tvoří součást vakuově těsného pláště kolem podélné osy (3), kterým prochází primární svazek elektronů.
2. 3. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 nebo 2 vyznačující se tím, že ke každému zdutých těles (11.1,11.2,11.3, 11.4) je přiřazena alespoň jedna soustava (6) pro zpracování světelného signálu.
3. 4. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 nebo kteréhokoli z nároků následujících vyznačující se tím, že alespoň jedno z dutých těles (11,11.1,11.2,11.3, 11.4) je opatřeno drážkami (7), kde podélná osa těchto drážek leží v rovině procházející podélnou osou (3), kde tyto drážky (7) rozdělují příslušné duté těleso (11,11.1,11.2,11.3, 11.4) na několik segmentů a kde každému z těchto segmentů je přiřazena vlastní soustava (6) pro zpracování světelného signálu.
4. 5. Scintilační detekční jednotka podle nároku 4 vyznačující se tím, že povrch drážek (7) je opatřen druhými reflexními vrstvami (8), které vykazují směrem k segmentům příslušného dutého tělesa (11,11.1,11.2,11.3, 11.4). reflektivitu alespoň 30|% ve spektrální oblasti, v níž vyzařuje scintilační materiál, který byl použit na příslušné duté těleso
5. 6.
6. 7.

   (11,11.1,11.2,11.3, 11.4).

   Scintilační detekční jednotka podle nároku—1—nebo- kteréhokoli z následujících nároků^vyznačující se tím, že aktivní scintilační vrstva (10) na povrchu alespoň jednoho z dutých těles (11, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4) je osově symetrická vůči podélné ose (3).

   Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 nebe-, kteréhokoli z -Rásleduj+eíeh nároků ^vyznačující se tím, že dutá tělesa (11, 11.1, 11.2,

   11.3, 11.4) jsou od sebe alespoň částečně opticky odstíněna.

   Scintilační detekční jednotka podle nároku 7 vyznačující se tím, že optické odstínění je realizováno pomocí třetích reflexních vrstev (20), jejichž reflektivita je alespoň 3θ|% ve spektrální oblasti, v níž vyzařuje scintilační materiál tělesa, k němuž je daná třetí reflexní vrstva (20) přivrácena.
7. 8.

   ·<4« • « • »··« • »· * • ·· · ·· ··
8. 9. Scintilační detekční jednotka podle nároku—1—nebe kteréhokoli λαΐ &

   z následujících nároku^ vyznačující se tím, že dutá tělesa (11,

   11.1,11.2,11.3, 11.4) jsou tvořena scintilačním materiálem, jehož součástí je aktivní scintilační vrstva (10) a/nebo substrátem ze světlovodného materiálu, na jehož vnitřní povrch je nanesená vrstva scintilačního materiálu tvořící aktivní scintilační vrstvu (10).
9. 10. Scintilační detekční jednotka podle nároku 9 vyznačující se tím, že scintilační materiály a/nebo substráty a/nebo vrstvy scintilačního materiálu jsou alespoň u dvou z dutých těles (11,11.1,11.2,11.3, 11.4) různé.
10. 11. Scintilační detekční jednotka podle -nároku 1 nebo kteréhokoli z nároků A ÁO následujících vyznačující se tím, že v případě, kdy je duté těleso (11,

    11.1,11.2,11.3, 11.4) tvořeno scintilační materiálem, jehož součástí je aktivní scintilační vrstva (10), jsou jeho povrchy přivrácené k podélné ose (3) tubusu leštěné.
11. 12. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 nebo- kteréhokoli z nároků /t ocž. náolodujícíGh, vyznačující se tím, že aktivní scintilační vrstva (10) je ze strany přivrácené k podélné ose (3) opatřena elektricky vodivou vrstvou (13) pro odvod povrchového náboje. y|
12. 13. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků X až

    11, vyznačující se tím, že aktivní scintilační vrstva (10) je ze strany přivrácené k podélné ose (3) opatřena elektricky vodivou mřížkou (14) pro odvod povrchového náboje.
13. 14. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 nebo kteréhokoli z nároků /0.¾. AS následujících, vyznačující se tím, že alespoň část stěn alespoň jednoho dutého tělesa (11,11.1,11.2,11.3, 11.4) odvrácených od podélné osy (3) je pokryta první reflexní vrstvou (15) s reflektivitou optimalizovanou pro vlnovou délku emise scintilačního materiálu použitého pro toto duté těleso (11, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4), přičemž tato první reflexní vrstva (15) je opatřena třetími otvory (18.3) v oblastech orientovaných proti vstupu (9) každé ze soustav (6) pro zpracování světelného signálu .
14. 15. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 nebe kteréhokoli z nároků následujících·, vyznačující se tím, že alespoň část stěn alespoň jednoho dutého tělesa (11,11.1,11.2,11.3, 11.4) odvrácených od podélné osy (3) je těsně obalena dielektrickou reflexní vrstvou (16) s reflektivitou

    ·· • «* « ·* • • ·· • · • ·· • • ··· « • • · • • • • · • · • >· · · « < • • · » * • • • ·» «· <··

    optimalizovanou pro vlnovou délku emise scintilačního materiálu použitého pro toto duté těleso (11, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4), přičemž tato dielektrická reflexní vrstva (16) je opatřena druhými otvory (18.2) v oblastech orientovaných proti vstupu (9) každé ze soustav (6) pro zpracování světelného signálu.
15. 16. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 nebo kteréhokoli z nároků následujících·, vyznačující se tím, že alespoň část stěn alespoň jednoho dutého tělesa (11,11.1,11.2,11.3, 11.4) odvrácených od podélné osy (3) je vyleštěna.
16. 17. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 nebo kteréhokoli z nároků následujících, vyznačující se tím, že alespoň část stěn alespoň jednoho dutého tělesa (11, 11.1,11.2,11.3, 11.4) odvrácených od podélné osy (3) je obklopena reflexním materiálem (17) s reflektivitou alespoň 30% ve spektrální oblasti, v níž vyzařuje daný scintilační materiál, přičemž mezi stěnami příslušného dutého tělesa (11, 11.1,11.2,11.3, 11.4) odvrácenými od podélné osy (3) a reflexním materiálem (17) je mezera vyplněná aktuálním prostředím v tubusu (2), typicky vakuem nebo zředěným plynem, a kde dále tento reflexní materiál (17) má první otvory (18.1) v oblastech orientovaných proti vstupu (9) každé ze soustav (6) pro zpracování světelného signálu.
17. 18. Scintilační detekční jednotka podle nároku 17 vyznačující se tím, že reflexní materiál (17) je na bázi dielektrických vrstev.
18. 19. Scintilační detekční jednotka podle nároku 1 nebo kteréhokoli z nároků následujících vyznačující se tím, že v oblastech orientovaných proti vstupu (9) každé ze soustav (6) pro zpracování světelného signálu je vnější povrch příslušejícího dutého tělesa (11,11.1,11.2,11.3, 11.4) matovaný.