CZ301784B6 - Detekcní systém pro prístroj s korpuskulárním paprskem a prístroj s korpuskulárním paprskem s takovým detekcním systémem - Google Patents

Abstract

Vynález se týká detekcního systému pro prístroj s korpuskulárním paprskem, zejména rastrovací elektronový mikroskop, s tercíkovou strukturou (5) usporádanou v dráze paprsku. Tercíková struktura (5) obsahuje centrální oblast (6), blízkou k optické ose (25) prístroje s korpuskulárním paprskem, z materiálu silne konvertujícího elektrony, a oblast (7) vzdálenou od optické osy (25), jakož i dukazní systém pro detekci konverzních elektronu emitovaných z oblasti (6) konvertující elektrony. Oblast (28) vzdálená od optické osy (25) je vytvorena jako pulkruh a oblast (29) blízká k optické ose (25) je vytvorena jako mustek, který spojuje konce této pulkruhové oblasti (28) vzdálené od optické osy (25).

Description

Detekční systém pro přístroj s korpuskulámím paprskem a přístroj s korpuskulárním paprskem s takovým detekčním systémem

Oblast techniky

Vynález se týká detekčního systému pro přístroj s korpuskulámím paprskem, zejména rastrovací elektronový mikroskop, s terčíkovou strukturou uspořádanou v dráze paprsku, přičemž terčíková struktura obsahuje centrální oblast, blízkou k optické ose přístroje s korpuskulámím paprskem, z materiálu silně konvertuj ícího elektrony, a oblast vzdálenou od optické osy, jakož i důkazní systém pro detekci konverzních elektronů emitovaných z oblasti konvertující elektrony, a přístroje s korpuskulámím paprskem s takovým detekčním systémem.

Dosavadní stav techniky

V přístrojích s korpuskulámím paprskem, jako jsou například rastrovací elektronové mikroskopy, existuje zpravidla úkol detekovat tvorbu obrazu částic, emitovaných z objektu ozářením fokusovaným svazkem primárních částic. Částice emitované z objektu lze rozdělit na dvě skupi20 ny, částice zpětně rozptýlené rozptylem na objektu částice a sekundární Částice, emitované excitaci objektu primárním svazkem korpuskulárního záření. Částice zpětně rozptýlené na objektu neboli korpuskule vykazují přitom téměř energii primárních korpuskulf na objektu, zatímco sekundární korpuskule, například sekundární elektrony, vykazují široké spektrum energie, vztaženo na jejích energii, v rozsahu několika eV zřetelně pod energií primárních korpuskuiámích částic.

Z EP 0 661 727 Al je znám rastrovací elektronový mikroskop s terčíkovou strukturou uspořádanou vně osy v dráze paprsku. Dále je v dráze paprsku upraveno magnetické a elektrostatické vychylovací pole, které působí vždy kolmo k optické ose a tato pole jsou uspořádána k sobě navzájem kolmo a ve smyslu Wienova filtru jsou vybuzena navzájem tak, aby se účinek magnetického pole a elektrostatického pole na svazek primárních elektronů právě vyrušil. Touto kombinací magnetického a elektrostatického pole se právě v protisměru vzhledem k primárnímu svazku elektronů šířené elektrony zpětného rozptylu a sekundární elektrony odchýlí od optické osy elektronového mikroskopu, takže dopadají na terčíkovou strukturu. Částice, dopadající na terčíkovou strukturu vytvářejí pak terciární částice, tj. konverzní elektrony, které mohou být následně dokázány pomocí scintilačního detektoru.

Aby se tímto detekčním systémem dokázaly pouze zpět rozptýlené elektrony, může se ve směru šířeni sekundárních elektronů z překrývajícího se magnetického a elektrostatického pole uspořá40 dat další, kolmo k optické ose orientované elektrostatické pole, kterým se má zajistit, aby sekundární elektrony vůbec nedospěly na konverzní elektrodu. Takové elektrostatické pole kolmé k optické ose se však může aplikovat bez podstatného ovlivnění primárního svazku jenom tehdy, jestliže sekundární elektrony vykazují také v oblasti tohoto vychylovacího pole jenom velmi malou energii oproti energii primárního svazku. U rastrovacích elektronových mikroskopů, u kterých se z preparátu emitované částice urychlují elektrostatickou Čočkou zpět do vodicí trubky paprsku elektronového mikroskopu, jak je například popsáno u systémů v patentech USA4 831 266, US-A4 926 054 a DE-A1 198 28 476.4, a také sekundární elektrony vykazují na základě tohoto urychlení ve vodicí trubce paprsku přibližně stejnou energii jako vykazují na tomto místě primární elektrony, není možné takovým způsobem potlačit sekundární elektrony bez podstatného ovlivnění primárního svazku.

Ve spisech US-A 5 900 629, US-A 5 872 358 a již zmíněném DE-A1 198 28 476 jsou popsány další rastrovací elektronové mikroskopy s konverzní clonou k nepřímému důkazu sekundárních

-1 CZ 301784 B6 elektronů a zpět rozptýlených elektronů. Oddělený důkaz sekundárních elektronů a zpět rozptýlených elektronů se v těchto patentech nediskutuje.

V EP-A1 0917 178 je popsán další detekční systém pro rastrovací elektronový mikroskop. Tento detekční systém vykazuje clonu, které je opatřena scintilační vrstvou. Fotony emitované ostřelováním zpět rozptýlenými elektrony nebo sekundárními elektrony ze scintilační vrstvy se detekují detektorem. Také tímto systémem není možné oddělení signálů pocházejících od sekundárních elektronů a zpět rozptýlených elektronů.

ίο V EP-A1 0917 177 je popsán rastrovací elektronový mikroskop, který vykazuje posloupnost magnetického, elektrostatického a druhého magnetického vychylovacího pole pro prostorové oddělení sekundárních elektronů od primárních částic. Také zde není možná separace mezi signály způsobenými sekundárními elektrony a signály zpět rozptýlených elektronů.

Podstata vynálezu

Úkolem předkládaného vynálezu je vytvořit detekční systém, zejména pro přístroj s korpuskulárním paprskem, u kterého se mohou detekovat podle volby sekundární částice emitované z objektu nebo částice objektem zpět rozptýlené. Při tom má být detekční systém rovněž použitelný, jestliže se navzájem jenom málo liší kinetické energie primárních částic, sekundárních částic a zpět rozptýlených částic na místě detekce.

Uvedený úkol splňuje detekční systém pro přístroj s korpuskulámím paprskem, zejména rastro25 vací elektronový mikroskop, s terčíkovou strukturou uspořádanou v dráze paprsku, přičemž terčíková struktura obsahuje centrální oblast, blízkou k optické ose přístroje s korpuskulámím paprskem, z materiálu silně konvertujícího elektrony, a oblast vzdálenou od optické osy, jakož i důkazní systém pro detekci konverzních elektronů emitovaných z oblasti konvertující elektrony, podle vynálezu, jehož podstatou podle jednoho aspektu je, že oblast vzdálená od optické osy je vytvořena jako půlkruh a oblast blízká k optické ose je vytvořena jako můstek, který spojuje konce této půlkruhové oblasti vzdálené od optické osy.

Podle dalšího aspektu vynálezu je jeho podstatou to, že oblast vzdálená od optické osy je provedena z materiálu mírně konvertuj ícího elektrony.

Podle ještě dalšího aspektu vynálezu je jeho podstatou to, oblast vzdálená od optické osy je ve směru optické osy upravena v odstupu od oblasti blízké k optické ose.

Detekční systém podle vynálezu tedy má terčíkovou strukturu, která je v centrální oblasti blízké k optické ose, sousedící s optickou osou přístroje s korpuskulámím paprskem vytvořena z materiálu, který silně konvertuje elektrony, které jsou zachycovány v oblasti vzdálené od optické osy.

Oblast vzdálená od optické osy může být vzdálena od objektu dále oproti oblasti blízké k optické ose. Alternativně může být tato oblast vzdálená od optické osy realizována jako půlkruh a oblast blízká k optické ose jako konce můstku spojujícího tento půlkruh. Dále je možné, že oblast vzdálená od optické osy se skládá z materiálu konvertuj ícího elektrony jenom slabě.

Detekční systém podle vynálezu se s výhodou používá zejména v kombinaci s vychylovacím systémem z elektrostatického a magnetického vychylovacího pole, jejichž směry pole stojí k sobě navzájem kolmo a kolmo k optické ose přístroje s korpuskulámím paprskem. Obě vzájemně kolmá vychylovací pole mohou být vždy navzájem k sobě nastavena tak, že se účinky obou vychylovacích polí na primární svazek mší, současně se však z preparátu emitované nebo od něho zpět rozptýlené částice odvádějí pryč od optické osy přístroje s korpuskulámím paprskem na terčíkovou strukturu. Různě silnými vychylovacími poli lze podmínky nastavit tak, že se v ose

-2CZ 301784 B6 blízké oblasti terčíkové struktury silně konvertuj ící elektrony vyskytují jenom sekundární částice. V tomto případě relativně slabého vybuzení vychylovacích polí elektrony objektem zpět rozptýlené míjejí terčíkovou strukturu vzhledem ke své nepatrně vyšší energii v oblasti optické osy. Při silnějším vybuzení obou vychylovacích polí se potom také objektem rozptýlené Částice odvá5 dějí na oblast terčíkové struktury blízkou k optické ose a trefují se na ni. Při tomto silnějším vybuzení vychylovacích polí se však sekundární částice vychylovacími poli odchylují právě tak silně, že buď dopadají na terčíkovou strukturu v oblasti z materiálu jenom slabě konvertujícího elektrony, vzdálené od optické osy, nebo dopadají na terčíkovou strukturu v oblasti ležící dále od optické osy než oblast blízká k optické ose, a tudíž v oblastech, v nichž buď nejsou uvolňovány io žádné terciární korpuskule nebo tyto korpuskule jsou udržovány v odstupu od důkazního systému sloužícího pro důkaz částic emitovaných z terčíkové struktury.

Ve všech formách provedení vynálezu se provádí vzájemné oddělování sekundárních částic a rozptýlených částic přísným prostorovým vymezením detekční oblasti terčíkové struktury ve směru kolmém k optické ose přístroje s korpuskulámím paprskem. Rozměry centrální oblasti terčíkové struktury blízké k optické ose na jedné straně a vzdálenost terčíkové struktury od optické osy se přitom volí tak, aby mohly zasáhnout konvertuj ící oblast terčíkové struktury buď jenom sekundární částice nebo jenom částice objektem zpět rozptýlené. K ose blízká oblast terčíkové struktury je k tomu konstruována ve formě můstku s úzkými hranami paralelně ke směru elektrostatického vychylovacího pole nebo jako úzký kroužek nebo výřez úzkého kroužku. Šířka můstku nebo šířka kroužku se přitom volí úměrně požadovanému rozlišení energie.

U jednoho výhodného příkladu provedení vynálezu jsou elektrostatické vychylovací pole a magnetické vychylovací pole vůči sobě navzájem posunuta ve směru optické osy přístroje s kor25 puskulámím paprskem.

U dalšího výhodného příkladu provedení vynálezu jsou upravena dvě magnetická vychylovací pole a jedno elektrostatické vychylovací pole. Touto kombinací celkem tří polí může vychylovací systém také současně sloužit pro nastavování svazku primárních částic na optickou osu objek30 tivu.

Elektrostatické pole a magnetické pole by měla být výhodně nastavitelná nezávisle na sobě, takže je zajištěn stupen volnosti nutný pro nastavování svazku primárních elektronů relativně k optické ose přístroje s korpuskulámím paprskem.

K důkazu částic emitovaných z terčíkové struktury je přirozeně upraven důkazní systém. Ten je s výhodou na potenciálu pozitivním vůči terčíkové struktuře, takže částice emitované z terčíkové struktury jsou urychlovány směrem na důkazní systém.

Důkaznímu systému je s výhodou předražena elektroda, například mřížková elektroda nebo děrovaná clona. Tato elektroda, která by měla být na pozitivním potenciálu oproti terčíkové struktuře, může přitom splňovat druhou funkci, totiž sloužit na jedné straně k odsávání částic emitovaných z terčíkové struktury a současně produkovat elektrostatické vychylovací pole.

Alternativně je také možná děrovaná clona na potenciálu terčíkové struktury s detektorem uspořádaným za ní, kterýžto detektor má kladný potenciál oproti terčíkové struktuře a děrované cloně. Produkované elektrostatické pole mezi detektorem a děrovanou clonou proniká potom děrovanou clonou a tento průnik tvoří pak elektrostatické vychylovací pole, které současně slouží také k odsávání částic emitovaných z terčíkové struktury.

Protože konverzní elektrony vystupují z terčíkové struktury s menší energií oproti primárnímu svazku, je již tímto relativně slabým elektrostatickým vychylovacím polem zajištěno účinné odsávání konverzních elektronů.

-3CZ 301784 B6

Přehled obrázků na výkresech

Podrobnosti vynálezu budou blíže vysvětleny prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje:

obr. 1 řez rastrovací elektronovým mikroskopem s detekčním systémem podle vynálezu, obr. 2 zvětšený dílčí řez rastrovacího elektronového mikroskopu s detekčním systémem podle io vynálezu podle obrázku 1, obr. 3 zvětšený dílčí řez rastrovacího elektronového mikroskopu s detekčním systémem podle vynálezu dalšího příkladu provedení, obr. 4 pohled na terčíkovou strukturu ve tvaru clony ze silně konvertujícího a slabě konvertujícího materiálu a obr. 5 pohled na terčíkovou strukturu s elektrony konvertující oblastí ve tvaru můstku

Příklady provedeni vynálezu

Na obrázku 1 znázorněný rastrovací elektronový mikroskop má základní konstrukci odpovídající rastrovacímu elektronovému mikroskopu v DE-A1 198 28 476. Generátor částic paprsku se skládá z katody 1 emitující Částice, extrakční elektrody 2 a anody 3. Je-li přístroj s korpuskulárním svazkem záření vytvořen jako rastrovací elektronový mikroskop, je katodou 1 s výhodou pole termických emitorů. Částice vystupující z katody I jsou uiychlovány rozdílem potenciálů který není na obrázku 1 znázorněn - mezi katodou 1 a anodou 3, na anodový potenciál.

Anoda 3 tvoří současně konec vodicí trubky 4 paprsku na straně zdroje. Tato vodicí trubka 4 paprsku z elektricky vodivého materiálu je vedena otvorem vyvrtaným v pólovém nástavci 9 kruhové magnetové cívky 10, která působí jako magnetická čočka objektivu a je vytvořena na konci směrem k objektu jako trubková elektroda. Za vodicí trubkou 4 paprsku je uspořádána takzvaná brzdicí elektroda 13, která společně s trubkovou elektrodou vodící trubky 4 paprsku tvoří elektrostatické zpožďovací zařízení. Trubková elektroda je společně s celou vodicí trubkou 4 paprsku na potenciálu anody, zatím co jednotlivá brzdicí elektroda 13 a preparát 12 jsou na potenciálu nižším oproti anodovému potenciálu, takže částice po výstupu z vodící trubky 4 paprsku jsou brzděny na požadovanou nižší energii.

Ve vývrtu pólového nástavce 9 Čočky objektivu ve výšce štěrbiny pólového nástavce 9 je ještě uspořádán vychylovací systém 11, kterým je primární elektronový paprsek fokusovaný na preparát }2 odchylován pólovým nástavcem 9 kolmo k optické ose 25 znázorněné čerchovaně pro orastrování preparátu 12. Alternativně k zobrazení na obrázku 1 může být vodicí trubka 4 paprsku také ukončena na výšce štěrbiny pólového nástavce 9 a brzdicí elektroda 13 je usporá45 dána také přibližně ve výšce štěrbiny pólového nástavce 9. Zpomalení primárních částic na požadovanou energii dopadu se provádí již uvnitř objektivu, takže magnetické pole čočky objektivu a elektrostatické zpožďovací pole se prostorově překrývají.

Mezi anodou 3 a pólovým nástavcem 9 je uspořádán uvnitř vodicí trubky 4 paprsku vícenásobný vychylovací systém, který se skládá ze dvou sériově za sebou zapojených magnetických bipolárních polí Bl, B2 a jednoho dalšího transverzálního elektrického bipolámího pole E. Směry pole jak u obou magnetických bipolámích polí Bl, B2 tak i u transverzálního elektrického bipolámího pole E jsou všechny uspořádány kolmo k optické ose 25, přičemž opět směry obou magnetických bipolámích polí Bl, B2 jsou kolmé ke směru elektrostatického bipolámího pole E. U příkladu

-4CZ 301784 B6 provedení zobrazeného na obrázku 1 jsou dále obě magnetická bipolámí pole Bl, B2 situována vzájemně antiparalelně a následují za sebou. Intenzity všech tří bipolámích polí Bl. B2. E jsou nastavitelné navzájem nezávisle. Elektrostatický dipól je přitom uspořádán na straně magnetických dipólů.

Mezi anodou 3 a elektrostatickým bipolámím polem E je dále umístěn detekční systém podle vynálezu. Tento detekční systém obsahuje v zásadě terčíkovou strukturu 5, která je na jedné straně umístěna mimo optickou osu 25 a v řezu je převážně ve tvaru písmene Z. Terčíková struktura 5 má oblast 7 vzdálenou od optické osy 25 v radiálním směru, na níž je terčíková io struktura 5 umístěna uvnitř trubky 4 vedoucí paprsek. V mezioblasti 8 je terčíková struktura 5 vytvořena jako kužel, takže v této mezioblasti 8 probíhají plochy řezu terčíkové struktury 5 v rovině obsahující optickou osu 25 buď paralelně k optické ose 25 nebo se sklonem k optické ose

25, přičemž sklon se zvolí tak, aby odstup terčíkové struktury 5 od optické osy 25 byl ve směru šíření svazku primárních elektronů 17 menší. Na konci mezioblasti 8 má terčíková struktura 5 odstup 22 od optické osy 25 pro průnik primárních elektronů 17. Dále terčíková struktura 5 obsahuje centrální, s optickou osou 25 sousedící oblast 6 z materiálu konvertujícího elektrony, tedy z materiálu, který emituje ostřelováním částicemi s relativně vysokým stupněm účinnosti konverzní elektrony. Jako materiály pro tuto elektrony konvertující oblast přicházejí v úvahu kovy s vysokým atomovým číslem, jako zlato, měď a platina. Povrch v této oblasti sousedící s optickou osou 25 je přitom kolmý k optické ose 25. Terčíková struktura 5 je na potenciálu vodicí trubky 4 paprsku. Konverzní elektrony emitované z terčíkové struktury 5 jsou prokazatelné vhodným důkazním systémem. Jako důkazní systém slouží přitom v provedení podle obrázku 1 fotonásobič 15 s předraženým scintilátorem 16. Důkazní systém má oproti vodicí trubce 4 paprsku pozitivní potenciál.

Vzdálenost mezi hranou oblasti 6 konvertuj ící elektrony terčíkové struktury 5, přivrácenou k optické ose 25, a optickou osou 25 činí cca 0,2 až 3 mm. Důkazní systém sám, tvořený elektrodou 14, fotonásobiěem 15 a scintilátorem 16, je umístěn vně vodicí trubky 4 paprsku za otvorem 26 ve stěně vodicí trubky 4 paprsku. Poloha otvoru 26 je přitom zvolena tak, aby otvor 26 ležel ve směru šíření sekundárních elektronů a zpět rozptýlených elektronů bezprostředně před rovinou oblasti 6 konvertuj ící elektrony, takže okraj otvoru 26 na straně zdroje leží v rovině oblasti 6 konvertuj ící elektrony. Průměr otvoru 26 respektive délka jeho hrany činí přitom 2 až 8 mm.

Důkazní systém tedy obsahuje elektrodu 14. která je provedena buď jako mřížková elektroda nebo jako děrovaná elektroda, popřípadě děrovaná clona, a je na pozitivním potenciálu oproti vodicí trubce 4 paprsku. Tato elektroda 14 tvoří přitom na jedné straně elektrostatické odsávací pole pro konverzní elektrony emitované z oblasti 6 konvertující elektrony terčíkové struktury 5, a současně tato elektroda 14 vytváří spolu s vodicí trubkou 4 paprsku elektrostatické bipolámí pole E. Tato elektroda 14, provedená jako mřížková elektroda, leží přitom na napětí mezi +10 V a +1000 V oproti vodicí trubce 4 paprsku a terčíkové struktuře 5. Scintilátor 16 spolu s fotonásobičem 15 mají napětí +9 kV až +12 kV oproti této mřížkové elektrodě 14. Bipolámí pole vytvořené mezi mřížkovou elektrodou 14 a vodicí trubkou 4 paprsku proniká přitom otvorem 26 vodicí trubky 4 paprsku, Čímž se dosáhne toho, že elektrostatické pole E je silně lokalizováno uvnitř vodicí trubky 4 paprsku a konverzní elektrony, které jsou vytvářeny na jiném místě než v oblasti

6 konvertující elektrony, nejsou odsávány směrem k fotonásobiěi 15 a scintilátoru 16 důkazního systému.

Sériové uspořádání elektrostatického bipolámího pole E a obou dalších magnetických bipolárních polí Bl, B2 splňují u tohoto uspořádání dvojí funkci: na jedné straně slouží toto bipolámí pole E k oddělování z preparátu 12 emitovaných sekundárních elektronů a rozptýlených elektronů od svazku primárních elektronů 17 a současně toto bipolámí pole E slouží k tomu, aby nastavovalo svazek primárních elektronů 17 relativně k optické ose 25, která je definovaná optickou osou objektivu, tvořeného pólovým nástavcem 9 a magnetovou cívkou 10. Svazek primárních elektronů 17 (na obrázku 1 znázorněno plnou čarou) vstupující do elektrostatického bipolámího

-5CZ 301784 B6 pole E se nejprve odchýlí elektrostatickým bipolámím polem E, prvním magnetickým bipolámím polem Bl se přichýlí zpět k optické ose 25 definované objektivem, tvořeným pólovým nástavcem 9 a magnetovou cívkou 10, a druhým magnetickým bipolámím polem B2 se co do směru usměrní tak, aby svazek primárních elektronů T7 po výstupu z druhého magnetického bipolámího pole B2 probíhal v optické ose 25 objektivu 9.

Bombardováním primárními částicemi z preparátu 12 uvolněné sekundární elektrony a na preparátu 12 rozptýlené primární elektrony (elektrony zpětného rozptylu) jsou rozdílem potenciálů mezi vodicí trubkou 4 paprsku a elektrodou 13 urychlovány zpět do vodicí trubky 4 paprsku, ío Protože při Četných aplikacích jak v biologii tak také v polovodičových studiích je energie primárních elektronů v oblastí preparátu 12 podstatně menší než energie primárních elektronů uvnitř vodicí trubky 4 paprsku, mají jak sekundární elektrony, tak i na preparátu 12 zpět rozptýlené elektrony uvnitř vodicí trubky 4 paprsku energii, která téměř odpovídá energii primárních elektronů. Energie zpět rozptýlených elektronů je přitom stejně jako předtím vyšší než energie sekundárních elektronů. Při rozdílu potenciálů například 15 kV mezi katodou i a anodou 3 a rozdílu potenciálu 1 keV mezi katodou 1 a brzdicí elektrodou 13 mají primární elektrony uvnitř vodicí trubky 4 paprsku energii 16 keV a jsou zabrzděny mezi výstupem z vodicí trubky 4 paprsku a brzdicí elektrodou 13 na 1 kV. Primární elektrony dopadají potom s energií 1 keV na preparát 12. Elektrony rozptýlené zpět od preparátu 12 zaznamenávají jen velmi malou ztrátu energie a jsou tudíž urychlovány mezi brzdicí elektrodou 13 a opětovným vstupem do vodicí trubky 4 paprsku na skoro 16 keV. Sekundární elektrony vystupující z preparátu 12 mají naproti tomu velmi malou kinetickou energii několika elektronvoltů, potom se však urychlují mezi brzdicí elektrodou 13. a opětovným vstupem do vodicí trubky 4 paprsku na energii cca 15 keV.

Další průběh sekundárních elektronů uvnitř vodicí trubky 4 paprsku je znázorněn na obrázku 1 čárkovaně jako průběh dráhy 18. Sekundární elektrony získávají na základě svého opačného směru pohybu vůči primárním elektronům 17 v obou magnetických bipolárních polích Bl, B2 odchylku, která je opačná k příslušnému odchýlení svazku primárních elektronů 17. Protože však směr síly elektrostatického bipolámího pole E je nezávislý na směru pohybu, a sekundární elek30 trony a zpět rozptýlené elektrony vstupují pod opačným sklonem vůči primárnímu svazku do elektrostatického bipolámího pole E, dochází elektrostatickým bipolámím polem E k separaci sekundárních elektronů a rozptýlených elektronů od průběhu dráhy primárních elektronů 17. Tyto zpět se pohybující elektrony se odchylují elektrostatickým bipolámím polem E na oblast 6 terčíkové struktury 5 konvertuj ící elektrony a vytvářejí konverzní elektrony, které jsou mřížko35 vou elektrodou 14 a tím vzniklým potenciálem odsávány k důkaznímu systému tvořenému fotonásobičem 15 a scintilátorem 16. Tyto konverzní elektrony 19 jsou naznačeny na obrázku 1 tečkované.

Separace zpět rozptýlených elektronů a sekundárních elektronů při uspořádání podle obrázku 1 je blíže objasněna pomocí obrázku 2. Při tom jsou na obrázku 2 znázorněny elektrony 20 zpět rozptýlené jako čárkovaná čára a sekundární elektrony 21 jako tečkovaná čára. Na základě jejích menší kinetické energie prodělávají uvnitř magnetických bipolárních polí Bl, B2 větší odchylku než zpět rozptýlené elektrony 20. Účinek elektrostatického bipolámího pole E na zpět rozptýlené elektrony 20 a sekundární elektrony 21 je naproti tomu identický. Podle vybuzení obou magne45 tických bipolárních polí Bl, B2 je v důsledku toho odchylka, kterou prodělávají zpět rozptýlené elektrony 20 a sekundární elektrony 21, rozdílná. Při relativně silném vybuzení obou magnetických bipolárních polí Bl, B2 se dosáhne toho, aby zpět rozptýlené elektrony 20 dopadaly na elektrony konvertuj ící oblast 6 terčíkové struktury 5. Na základě jejich silnější výchylky míjejí sekundární elektrony 20 oblast 6 konvertuj ící elektrony a trefují se v periferní oblasti 7 na terči50 kovou strukturu 5. Protože tato periferní oblast 7 není oblastí konvertuj ící elektrony, nebo když se přece jen konverzní elektrony vyskytnou v nepatrném rozsahu, vzhledem k tomu, že v této oblasti neexistuje elektrostatické odsávací pole, nedosáhnou důkazního systému, budou při tomto nastavení magnetických bipolárních polí Bl, B2 výlučně dokazovány konverzní elektrony, které byly uvolněny ze zpět rozptýlených elektronů.

-6CZ 301784 B6

Při slabším vybuzení magnetických bipolámích polí Bl, B2 a z toho plynoucího slabšího odchýlení sekundárních elektronů 21 a zpět rozptýlených elektronů 20 lze dosáhnout toho, aby sekundární elektrony 21 dopadaly na elektrony konvertující oblast 6 terčíkové struktury 5. Na základě slabší odchylky zpět rozptýlených elektronů 20 míjejí tyto terčíkovou strukturu 5 v ose blízké oblasti 22, takže v tomto případě jsou dokazovány jenom konverzní elektrony, které byly uvolněny ze sekundárních elektronů 2T

Na obrázku 3 znázorněný příklad provedení se liší od příkladu provedení znázorněného na io obrázku 1 jenom oblastí v něm znázorněnou a odpovídá jinak příkladu provedení podle obrázku 1. U tohoto příkladu provedení je na jedné straně zaměněno poradí tří bipolámích polí, přičemž v příkladu provedení podle obrázku 3 se vytváří elektrostatické bipolámí pole E mezi oběma magnetickými bipolámími polí Bl, B2. Prostorová poloha elektrostatického bipolámího vychylovacího pole E vzhledem k poloze terčíkové struktury 5 odpovídá přitom poloze v prikla15 du provedení podle obrázku 1. Tím leží první magnetické bipolámí pole Bl ve směru šíření svazku primárních elektronů 17 viděno před terčíkovou strukturou 5 nebo v její výšce - ve směru šíření primárního elektronového svazku. Současně jsou přitom obě magnetická bipolámí pole Bl, B2 uspořádána navzájem paralelně. Separace sekundárních elektronů 21 a zpět rozptýlených elektronů 20 se provádí v tomto příkladu provedení úplně analogicky jako u dříve popsaného příkladu provedení. Ovsem u tohoto příkladu provedení je separace sekundárních elektronů 21 a zpět rozptýlených elektronů 20 oproti příkladu provedení podle obrázků 1 a 2 značně zesílena, protože na energii závislá změna směru uvnitř magnetických bipolámích polí Bl, B2 je na základě paralelního uspořádání obou magnetických bipolámích polí Bl, B2 zesílena.

Na rozdíl od příkladu provedení podle obrázku 1 je u příkladu provedení podle obrázku 3 upuštěno od mřížkové elektrody 14. Elektrody pro elektrostatické vychylovací bipolámí pole E jsou tím tvořeny přímo scintilačním detektorem, sestávajícím z fotonásobiče 15 a scintilátoru 16, a vnější stěnou vodící trubky 4 paprsku a pole vytvořené mezi těmito elektrodami proniká otvorem 26 vodicí trubky 4 paprsku. Tento další rozdíl není však nutně vázán na změněné poradí vychy30 lovacích polí. Spíše je rovněž myslitelné, i při poradí vychylovacích polí, jak to odpovídá příkladu provedení podle obrázku 3, předem umístit navíc mřížkovou, elektrodu mezi scintilační detektor, tvořený fotonásobičem 15 a scintilátorem 16, a otvor ve vodicí trubce 4 svazku, nebo při poradí vychylovacích polí - jak odpovídá příkladu provedení podle obrázku 1 - upustit od mřížkové elektrody 14, Dále může být i u obou forem provedení výhodná i ještě jedna přídavná elektroda 27 uvnitř vodicí trubky 4 paprsku, která je vzhledem k optické ose 25 protilehlá ke kladné odsávací elektrodě. Taková přídavná elektroda 27 je na obrázku 3 znázorněna čárkovaně.

U příkladů provedení popsaných na základě obrázků 1 až 3 je terčíková struktura 5 vždy vytvořena s průřezem ve tvaru písmene Z. Tím se tvoří v periferní, od optické osy 25 oddálené oblasti terčíkové struktury 5 lapač elektronů, který zajišťuje, aby se konverzní elektrony v oblasti 7 terčíkové struktury 5 vzdálené od osy nedostaly k důkaznímu systému. Tím je možná účinná separace signálů produkovaných zpět rozptýlenými elektrony 20 a signálů produkovaných sekundárními elektrony 21, odstup ve směru optické osy 25 mezi oblastí 7 ose vzdálené a oblastí 6 k ose blízké, tj. elektrony konvertující oblastí 6, by měl být zvolen tak velký, aby v oblasti 7 vzdálené od osy nebylo elektrostatické odsávací pole prokazatelné nebo sotva prokazatelné, takže konverzní elektrony v této oblasti 7 případně produkované se nedokážou. Podle geometrie vodicí trubky 4 paprsku však k tomu účelu postačují vzdálenosti 1 mm nebo větší ve směru optické osy 25.

V příkladu provedení znázorněném na obrázku 4 je naproti tomu terčíková struktura 5 vytvořena jako rovinná clona. Tato clona tvořící terčíkovou strukturu 5 má uprostřed otvor 22 a na ni v radiálním směru navazující elektrony konvertující oblast 23, která sestává z materiálu konvertujícího elektrony. V periferní oblasti 24 sestává clona tvořící terčíkovou strukturu 5 z materiálu nekonvertuj ícího elektrony.

Poněvadž však v principu každý materiál - i když s různými stupni účinnosti při ostřelování elektrony s vysokou energií produkuje konverzní elektrony, je možná s takovou rovinnou clonou jenom horší separace signálů vytvářených zpět rozptýlenými elektrony 20 a signálů vytvářených sekundárními elektrony 2L

V příkladu provedení znázorněném na obrázku 5 je pro terčíkovou strukturu 5 zkonstruována jako nosič oblast 28 ve tvaru půlkruhu, vzdálená od optické osy 25, na které je uchycena terčíková struktura 5 na vodicí trubce 4 svazku. Oba konce oblasti 28 jsou spojeny můstkem 29 z mateio riálu silně konvertujícího elektrony. U této formy provedení se konverzní elektrony vytvářejí a dokazují jen částí zpět rozptýlených elektronů 20 nebo sekundárních elektronů 21, které dopadnou na můstek 29.

Šířka k optické ose 25 blízké, elektrony konvertující oblasti 6,29 a její vzdálenost od optické osy ís 25 je přirozeně v závislosti na ostatních konstrukčních parametrech elektronového mikroskopu a požadovaném rozlišení energie dimenzována tak, aby buďto jenom sekundární elektrony 2i nebo jenom elektrony 20 zpět rozptýlené, nebo dokonce vždy jenom vybraná část z nich, dopadaly na oblasti 6,29 konvertující elektrony.

Detekční systém podle vynálezu může být také uspořádán v oblasti elektronového mikroskopu, v níž by stejně bylo zapotřebí clony, například tlakové stupňové clony. V tomto případě se může terčíková struktura vytvořit jako rovinná nebo kónická clona a současně může převzít funkci tlakové stupňové clony.

U příkladů provedení znázorněných na základě obrázků 1 a 3 je použit jako důkazní systém pro konverzní elektrony scintilační detektor skládající se z fotonásobiče s předřazenou scintilační vrstvou. Je však též možné, upravit místo fotonásobiče s předřazenou scintilační vrstvou celoplošnou elektrodu. Důkaz konverzních elektronů se pak může jednoduše provádět prostřednictvím elektrodového proudu popřípadě s vhodným zesílením.

U popsaných příkladů provedení na základě obrázků jsou elektrostatické pole a obě magnetická pole uspořádána vždy tak, že jsou navzájem posunuta podél optické osy 25. Pro oddělování sekundárních elektronů 2_1_ a elektronů 20 zpět rozptýlených od sebe navzájem a pro odchylování jak sekundárních elektronů 21 tak zpět rozptýlených elektronů 20 od optické osy 25 postačí však v principu jediné elektrostatické bipolámí pole E a jediné magnetické bipolámí pole. Tato obě pole se mohou také ve smyslu Wienova filtru vzájemně překrývat. Avšak u této zjednodušené formy provedení už neexistuje možnost nastavovat dopadající svazek primárních elektronů relativně k optické ose 25, definované objektivem tvořeným pólovým nástavcem 9 a magnetovou cívkou JO.

U popsaných příkladů provedení na základě obrázků 1 až 3 je důkazní systém uspořádán vždy za otvorem ve vodicí trubce 4 paprsku. Alternativně může být vodicí trubka 4 paprsku v tomto úseku zcela přerušena, takže vodicí trubka 4 paprsku se skládá ze dvou částí trubky, které mají ve směru optické osy 25 od sebe vzájemný odstup.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY
2. 2. Detekční systém pro přístroj s korpuskulámím paprskem, zejména rastrovací elektronový

   15 mikroskop, s terčíkovou strukturou (5) uspořádanou v dráze paprsku, přičemž terčíková struktura (5) obsahuje centrální oblast (6, 23, 29), blízkou k optické ose (25) přístroje s korpuskulámím paprskem, z materiálu silně konvertuj ícího elektrony, a oblast (7, 24, 28) vzdálenou od optické osy (25), jakož i důkazní systém pro detekci konverzních elektronů emitovaných z oblasti (6,23,29) konvertující elektrony, přičemž terčíková struktura (5) je vytvořena jako rovinná

   20 clona, vyznačující se tím, že oblast (24) vzdálená od optické osy (25) je provedena z materiálu mírně konvertuj ícího elektrony.
3. 3. Detekční systém pro přístroj s korpuskulámím paprskem, zejména rastrovací elektronový mikroskop, s terčíkovou strukturou (5) uspořádanou v dráze paprsku, přičemž terčíková struktura

   25 (5) obsahuje centrální oblast (6, 23, 29), blízkou k optické ose (25) přístroje s korpuskulámím paprskem, z materiálu silně konvertuj ícího elektrony, která je uspořádána nad mezilehlou oblastí na oblasti (7, 24, 28) vzdálené od optické osy (25), jakož i důkazní systém pro detekci konverzních elektronů emitovaných z oblasti (6, 23, 29) konvertuj ící elektrony, vyznačující se t í m, že oblast (7) vzdálená od optické osy (25) je ve směru optické osy (25) upravena v odstu30 pu od oblasti (6) blízké k optické ose (25).
4. 4. Přístroj s korpuskulámím paprskem s detekčním systémem podle jednoho z nároků 1 až 3.
5. 5. Přístroj s korpuskulámím paprskem podle nároku 4, vyznačující se tím, že před

   35 detekčním systémem je ve směru částic vystupujících z preparátu (12) předřazen vychylovací systém z elektrostatického vychylovacího pole (E) a magnetického vychylovacího pole (Bl, B2), přičemž elektrostatické vychylovací pole (E) a magnetické vychylovací pole (Bl, B2) jsou uspořádána kolmo vůči sobě navzájem.

   40

   5 1. Detekční systém pro přístroj s korpuskulámím paprskem, zejména rastrovací elektronový mikroskop, s terčíkovou strukturou (5) uspořádanou v dráze paprsku, přičemž terčíková struktura (5) obsahuje centrální oblast (6, 23, 29), blízkou k optické ose (25) přístroje s korpuskulámím paprskem, z materiálu silně konvertujícího elektrony, a oblast (7, 24, 28) vzdálenou od optické osy (25), jakož i důkazní systém pro detekci konverzních elektronů emitovaných z oblasti io (6,23,29) konvertuj ící elektrony, vyznačující se tím, že oblast (28) vzdálená od optické osy (25) je vytvořena jako půlkruh a oblast (29) blízká k optické ose (25) je vytvořena jako můstek, který spojuje konce této půlkruhové oblasti (28) vzdálené od optické osy (25).
6. 6. Přístroj s korpuskulámím paprskem podle nároku 5, vyznačující se tím, že elektrostatické vychylovací pole (E) a magnetické vychylovací pole (Bl, B2) jsou vytvořena ve směru optické osy (25) přístroje s korpuskulámím paprskem přesazené vůči sobě navzájem.
7. 7. Přístroj s korpuskulámím paprskem podle nároku 6, vyznačující se tím, že jsou

   45 upravena dvě magnetická vychylovací pole (Bl, B2) a jedno elektrostatické vychylovací pole (E).
8. 8. Přístroj s korpuskulámím paprskem podle jednoho z nároků 5-7, vyznačující se tím, že důkazní systém pro detekci emitovaných částic z oblasti (6, 23, 29) konvertuj ící elek50 trony terčíkové struktuiy (5) má oproti terčíkové struktuře (5) kladný potenciál.
9. 9. Přístroj s korpuskulámím paprskem podle nároku 8, vyznačující se tím, že důkazní systém obsahuje elektrodu, s výhodou mřížkovou elektrodu (14), nebo děrovanou clonu.

   -9CZ 301784 B6
10. 10. Přístroj s korpuskulámím paprskem podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že důkazní systém je uspořádán vně vodicí trubky (4) paprsku za otvorem (26) provedeným ve stěně vodicí trubky (4) paprsku nebo v oblasti přerušení vodicí trubky (4) paprsku.
11. 11. Přístroj s korpuskulámím paprskem podle jednoho z nároků 5-10, vyznačující se tím, že elektrostatické vychylovací pole (E) a magnetické/magnetická pole (Bl, B2) jsou nastavitelná nezávisle na sobě.

    io
12. 12. Přístroj s korpuskulámím paprskem podle jednoho z nároků 5-11, vyznačující se tím, že terčíková struktura (5) je na potenciálu vodicí trubky (4) paprsku.