CZ309373B6 - Zařízení využívající svazky nabitých částic - Google Patents
Zařízení využívající svazky nabitých částic Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309373B6 CZ309373B6 CZ2022-7A CZ20227A CZ309373B6 CZ 309373 B6 CZ309373 B6 CZ 309373B6 CZ 20227 A CZ20227 A CZ 20227A CZ 309373 B6 CZ309373 B6 CZ 309373B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- light
- scintillator
- light guide
- incident
- emitted
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
- G01N23/2251—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident electron beams, e.g. scanning electron microscopy [SEM]
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/07—Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/40—Imaging
- G01N2223/418—Imaging electron microscope
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/50—Detectors
- G01N2223/505—Detectors scintillation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/50—Detectors
- G01N2223/507—Detectors secondary-emission detector
-
- 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
- H01J2237/2446—Position sensitive detectors
- H01J2237/24465—Sectored detectors, e.g. quadrants
-
- 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
- H01J2237/28—Scanning microscopes
- H01J2237/2809—Scanning microscopes characterised by the imaging problems involved
- H01J2237/281—Bottom of trenches or holes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Zařízení používá světlovod (11), který dokáže vylepšit efektivitu využití světla. Zařízení obsahuje detektor (16) obsahující scintilátor (10) nakonfigurovaný tak, aby vyzářil světlo při dopadu nabité částice, prvek (12) pro přijímání světla, a světlovod (11) nakonfigurovaný tak, aby vedl světlo vytvořené ze scintilátoru (10) do prvku (12) pro přijímání světla. Světlovod (11) obsahuje dopadovou plochu (11a), která směřuje k ploše (10em) pro vyzařování světla scintilátoru (10) a na níž dopadá světlo vyzařované scintilátorem (10), vyzařovací plochu (11b), která směřuje k prvku (12) pro přijímání světla a je nakonfigurovaná na vyzařování světla, a odraznou plochu (11c1), která směřuje k dopadové ploše (11a) a je nakloněná vzhledem k dopadové ploše (11a) tak, aby se světlo dopadající z dopadové plochy (11a) odráželo směrem k vyzařovací ploše (11b). Vyzařovací plocha (11b) je menší než dopadová plocha (11a).
Description
Zařízení využívající svazky nabitých částic
Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká zařízení využívajícího svazky nabitých částic a konkrétněji zařízení využívajícího svazky nabitých částic obsahující světlovod, který vede světlo do prvku přijímajícího světlo s vysokou účinností.
Dosavadní stav techniky
Patentová literatura
PTL 1: JP A 2015106530
PTL 2: US 7928383
PTL 3: JP A 2017183126
Nepatentová literatura
NPL 1: L. Reimer, Scanning Electron Microscopy (1998, Springer).
Zařízení využívající svazky nabitých částic, které detekuje nabité částice získané ozářením vzorku svazky nabitých částic, jako jsou elektronové svazky, obsahuje detektor, který detekuje nabité částice. Detektor například obsahuje prvek pro detekci náboje jako scintilátor, který zachytí sekundární nabitou částici vytvořenou ozářením vzorku svazkem nabitých částic a převede sekundární nabitou částici na světlo, prvek pro přijímání světla, který převádí světlo vyzařované prvkem pro detekci náboje na elektrický signál, a světlovod, který šíří světlo vyzařované prvkem pro detekci náboje do prvku pro přijímání světla.
Elektrický signál vydávaný prvkem pro přijímání světlaje obrazový signál nebo signál v podobě tvaru křivky.
V posledních letech byly navrženy různé detektory podle cíle detekce. Například v případě skenovacího elektronového mikroskopu používaného jako vyhodnocovací a měřicí zařízení polovodičového zařízení, protože se struktura polovodičového zařízení, jako je paměť, stává trojrozměrnou, existuje potřeba měřit rozměry dna otvorů a drážek na polovodičovém substrátu s vysokou přesností, aby se zvýšil výtěžek.
Při měření za použití skenovacího elektronového mikroskopuje svazkem nabitých částic, kterým se ozařuje vzorek, elektronový svazek, který se v tomto popisu označuje jako primární elektronový svazek. Sekundární nabitou částicí vytvořenou ozářením primárním elektronovým svazkem, je elektron, který se v tomto popisu označuje jako signální elektron. Když se vzorek ozáří primárním elektronovým svazkem, jsou signální elektrony mající různé typy energie vysílány v různých směrech v důsledku interakce mezi elektrony a vzorkem.
Obecně se signální elektrony zhruba klasifikují podle své energie, signální elektrony vyzařované s energií 50 eV nebo méně se označují jako sekundární elektrony a signální elektrony vyzařované s energií, která se blíží energii primárního elektronového svazku a je větší než 50 eV, se označují jako odražené elektrony. Například NPL 1 popisuje, že sekundární elektrony jsou citlivé na tvar povrchu a potenciál vzorku a j sou účinné při měření rozměrů struktury povrchu, j ako j e šířka vzorce struktury polovodičového zařízení. Nicméně sekundární elektrony nemohou unikat z otvorů a
- 1 CZ 309373 B6 drážek v důsledku toho, že jsou absorbovány bočními stěnami 3D struktury, jako jsou otvory a drážky, a nelze provádět detekci a měření.
Na druhou stranu PTL 1 popisuje, že odražený elektron obsahuje informace o složení nebo pevném tvaru vzorku, takže lze získat informace, jako je 3D struktura nebo rozdíl ve složení mezi povrchem a dnem. Protože odražený elektron má vysokou energii, může odražený elektron uniknout z otvoru a drážky přes boční stěnu, takže je možné provádět detekci a měření se signálem ze dna struktury otvoru a drážky.
Jak bylo popsáno výše, protože signální elektrony mají různé typy energie a jsou vysílány v různých směrech, jsou potřeba různé detektory v závislosti na energii signálních elektronů apod.
Například PTL 2 popisuje kruhový detektor a PTL 3 popisuje detektor obsahující světlovod opatřený ohnutou částí.
Podstata vynálezu
Aby bylo možné detekovat signální elektrony detektorem s vysokou efektivitou, je potřeba přijímat pomocí prvku pro detekci náboje co nejvíce sekundárních nabitých částic a účinně přenášet světlo vyzařované prvkem pro detekci náboje do prvku pro přijímání světla. V prvním případě je možné zvýšením plochy prvku pro detekci náboje přijímat více sekundárních nabitých částic. Co se týká přenosu světla, lze jej vylepšit zlepšením efektivity využití světla světlovodivého optického systému. Když se zvětší plocha prvku pro detekci náboje, plocha vyzařování světla prvku pro detekci náboje se rovněž zvětší. Na druhou stranu je s ohledem na plochu prvku pro přijímání světla prostor pro umístění detektoru omezený a velkoplošný prvek pro přijímání světla vhodný pro aplikace nebyl uveden do praktického používání, takže může být potřeba používat prvek pro přijímání světla mající malou plochu pro přijímání světla. V takovém případě je potřeba přijímat světlo vyzařované z velké plochy pro vyzařování světla prvku pro detekci náboje na malé ploše pro přijímání světla prvku pro přijímání světla.
Protože světlovody podle souvisejícího stavu techniky toto nezohledňují, světlovody nemají tvar pro sběr světla z velkoplošného povrchu pro vyzařování světla na maloplošný povrch pro přijímání světla. Kvůli tomu nastává problém, že světlo dopadající na světlovod z velkoplošného povrchu pro vyzařování světla uniká ze světlovodu před dosažením maloplošného povrchu pro přijímání světla, aniž by se šířilo světlovodem, a efektivita využití světla (poměr světla, které dojde k prvku pro přijímání světla, ke světlu, které je vyzařováno z prvku pro detekci náboje) je nízká.
Proto předkládaný vynález poskytuje zařízení využívající svazky nabitých částic, jež používá světlovod, který dokáže vylepšit efektivitu využití světla.
K vyřešení výše popsaných problémů je zařízením využívajícím svazky nabitých částic podle tohoto vynálezu zařízení využívající svazky nabitých částic obsahující: detektor nakonfigurovaný tak, aby detekoval alespoň jednu z nabité částice vyzářené ze vzorku na základě ozáření svazkem nabitých částic vyzářeným ze zdroje nabitých částic a z nabité částice vytvořené kolizí nabité částice vyzářené ze vzorku s jiným prvkem. Detektor obsahuje scintilátor nakonfigurovaný tak, aby vyzářil světlo při dopadu nabité částice, prvek pro přijímání světla nakonfigurovaný tak, aby přeměnil světlo na elektrický signál, a světlovod nakonfigurovaný tak, aby vedl světlo vytvořené ze scintilátoru do prvku pro přijímání světla. Světlovod obsahuje: dopadovou plochu, která směřuje k ploše pro vyzařování světla scintilátoru a na níž dopadá světlo vyzařované scintilátorem; vyzařovací plochu, která směřuje k prvku pro přijímání světla a je nakonfigurovaná na vyzařování světla; a odraznou plochu, která směřuje k dopadové ploše a je nakloněná vzhledem k dopadové ploše tak, aby se světlo dopadající z dopadové plochy odráželo směrem k vyzařovací ploše. Vyzařovací plocha je menší než dopadová plocha. Mezi dopadovou plochou a vyzařovací plochou
-2CZ 309373 B6 je uspořádána nakloněná plocha, která směřuje k odrazné ploše a je nakloněná vzhledem k dopadové ploše.
Zařízením využívajícím svazky nabitých částic podle tohoto vynálezu je zařízení využívající svazky nabitých částic obsahující: detektor nakonfigurovaný tak, aby detekoval alespoň jednu z nabité částice vyzářené ze vzorku na základě ozáření svazkem nabitých částic vyzářeným ze zdroje nabitých částic a z nabité částice vytvořené kolizí nabité částice vyzářené ze vzorku s jiným prvkem. Detektor obsahuje scintilátor nakonfigurovaný tak, aby vyzářil světlo při dopadu nabité částice, prvek pro přijímání světla nakonfigurovaný tak, aby přeměnil světlo na elektrický signál, a světlo vod nakonfigurovaný tak, aby vedl světlo vytvořené ze scintilátorů do prvku pro přijímání světla. Světlovod obsahuje: dopadovou plochu, která směřuje k ploše pro vyzařování světla scintilátorů a na níž dopadá světlo vyzařované scintilátorem; vyzařovací plochu, která směřuje k prvku pro přijímání světla a je nakonfigurovaná na vyzařování světla; a odraznou plochu, která směřuje k dopadové ploše a je nakloněná vzhledem k dopadové ploše tak, aby se světlo dopadající z dopadové plochy odráželo směrem k vyzařovací ploše. Vyzařovací plocha je menší než dopadová plocha. Odrazná plocha je tvořena množinou ploch a pokrývá alespoň část plochy scintilátorů pro vyzařování světla.
Zařízením využívajícím svazky nabitých částic podle tohoto vynálezu je zařízení využívající svazky nabitých částic obsahující: detektor nakonfigurovaný tak, aby detekoval alespoň jednu z nabité částice vyzářené ze vzorku na základě ozáření svazkem nabitých částic vyzářeným ze zdroje nabitých částic a z nabité částice vytvořené kolizí nabité částice vyzářené ze vzorku s jiným prvkem. Detektor obsahuje scintilátor nakonfigurovaný tak, aby vyzářil světlo při dopadu nabité částice, prvek pro přijímání světla nakonfigurovaný tak, aby přeměnil světlo na elektrický signál, a světlovod nakonfigurovaný tak, aby vedl světlo vytvořené ze scintilátorů do prvku pro přijímání světla. Světlovod obsahuje: dopadovou plochu, která směřuje k ploše pro vyzařování světla scintilátorů a na níž dopadá světlo vyzařované scintilátorem; vyzařovací plochu, která směřuje k prvku pro přijímání světla a je nakonfigurovaná na vyzařování světla; a odraznou plochu, která směřuje k dopadové ploše a je nakloněná vzhledem k dopadové ploše tak, aby se světlo dopadající z dopadové plochy odráželo směrem k vyzařovací ploše; a horní plochu uspořádanou mezi odraznou plochou a vyzařovací plochou pod úhlem náklonu, který se liší od úhlu náklonu odrazné plochy. Vyzařovací plocha je menší než dopadová plocha. V příčném řezu zahrnujícím scintilátor, světlovod a prvek pro přijímání světlaje projekční délka odrazné plochy na plochu rovnoběžnou s dopadovou plochou větší než projekční délka horní plochy na plochu rovnoběžnou s dopadovou plochou.
Zařízením využívajícím svazky nabitých částic podle tohoto vynálezu je zařízení využívající svazky nabitých částic obsahující: detektor nakonfigurovaný tak, aby detekoval alespoň jednu z nabité částice vyzářené ze vzorku na základě ozáření svazkem nabitých částic vyzářeným ze zdroje nabitých částic a z nabité částice vytvořené kolizí nabité částice vyzářené ze vzorku s jiným prvkem. Detektor obsahuje scintilátor nakonfigurovaný tak, aby vyzářil světlo při dopadu nabité částice, prvek pro přijímání světla nakonfigurovaný tak, aby přeměnil světlo na elektrický signál, a světlovod nakonfigurovaný tak, aby vedl světlo vytvořené ze scintilátorů do prvku pro přijímání světla. Světlovod obsahuje: dopadovou plochu, která směřuje k ploše pro vyzařování světla scintilátorů a na níž dopadá světlo vyzařované scintilátorem; vyzařovací plochu, která směřuje k prvku pro přijímání světla a je nakonfigurovaná na vyzařování světla; a odraznou plochu, která směřuje k dopadové ploše a je nakloněná vzhledem k dopadové ploše tak, aby se světlo dopadající z dopadové plochy odráželo směrem k vyzařovací ploše. Vyzařovací plocha je menší než dopadová plocha. Plocha příčného řezu, když se provede řez světlovodem rovnoběžně s vyzařovací plochou, se zmenšuje s tím, jak se řez přibližuje k vyzařovací ploše.
Podle tohoto vynálezu je možné poskytnout zařízení využívající svazky nabitých částic, jež používá světlovod, který dokáže vylepšit efektivitu využití světla.
Problémy k řešení, konfigurace a účinky jiné, než byly popsány výše, budou objasněny pomocí popisu následujících provedení.
Objasnění výkresů
Obr. 1 je schéma konfigurace skenovacího elektronového mikroskopu podle prvního provedení, což je jedno provedení tohoto vynálezu.
Obr. 2 je perspektivní pohled na detektor znázorněný na obr. 1.
Obr. 3 je půdorysný pohled na detektor znázorněný na obr. 1 při pohledu shora.
Obr. 4 je pohled na spodek detektoru znázorněného na obr. 1 při pohledu zespodu.
Obr. 5 je pohled ze strany na detektor znázorněný na obr. 1.
Obr. 6 je pohled v řezu vedeném podél linie A-A’ na horním pohledu z obr. 2.
Obr. 7 je perspektivní pohled na detektor zvnějšku.
Obr. 8 je pohled v řezu vedeném podél linie B-B’ na obr. 7.
Obr. 9 je perspektivní pohled na detektor využívající světlovod, jehož odrazná plocha je tvořena jednou rovnou plochou.
Obr. 10 je pohled na horní stranu a spodní stranu detektoru znázorněného na obr. 9 při pohledu shora a zespodu.
Obr. lije pohled v řezu na detektor znázorněný na obr. 9 podél osy x.
Obr. 12 je schéma znázorňující výsledek výpočtu závislosti poměru efektivity využití světla na úhlu Ocl.
Obr. 13 je další pohled v řezu vedeném podél linie B-B’ na obr. 7.
Obr. 14 znázorňuje perspektivní pohled a pohled na přední stranu světlovodu při pohledu shora.
Obr. 15 znázorňuje perspektivní pohled a pohled na boční stranu světlovodu znázorněného na obr. 14 při pohledu zespodu.
Obr. 16 znázorňuje perspektivní pohled a pohled na přední stranu světlovodu při pohledu shora, když úhel 0c2 mezi dopadovou plochou 11a a odraznou plochou je 90 stupňů.
Obr. 17 znázorňuje perspektivní pohled a pohled na přední stranu světlovodu při pohledu shora, když se úhel 0c2 zmenšuje, dokud odrazná plocha llc2 a odrazná plocha 1 lc3 nedosáhne vyzařovací plochy 11b.
Obr. 18 je schéma znázorňující výsledek výpočtu závislosti poměru efektivity využití světla na úhlu 0c2.
Obr. 19 znázorňuje perspektivní pohled a pohled na přední stranu světlovodu při pohledu shora.
Obr. 20 znázorňuje perspektivní pohled a pohled na boční stranu světlovodu znázorněného na obr. 19 při pohledu zespodu.
-4CZ 309373 B6
Obr. 21 je pohled ze strany na světlovod, když se změní úhel Od.
Obr. 22 je schéma znázorňující výsledek výpočtu závislosti poměru efektivity využití světla na rozdílu úhlů (Od - Oc 1).
Obr. 23 je pohled ze strany na světlovod.
Obr. 24 je schéma znázorňující úpravu odrazné plochy světlovodu.
Obr. 25 je schéma konfigurace detektoru podle druhého provedení, což je další provedení tohoto vynálezu.
Obr. 26 je zvětšený pohled na scintilátor a světlovod tvořící detektor podle třetího provedení, což je další provedení tohoto vynálezu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Dále bude popsáno zařízení využívající svazky nabitých částic obsahující detektor, který využívá scintilátor jako prvek pro detekci náboje a světlovod mezi scintilátorem a prvkem pro přijímání světla, s odkazem na výkresy apod. Dále bude jako příklad zařízení využívajícího svazky nabitých částic popsán mikroskop, konkrétně skenovací elektronový mikroskop, nicméně se tento vynález na něj neomezuje. Například se jako zařízení využívající svazky nabitých částic rovněž používá skenovací iontový mikroskop používající iontový svazek. Není třeba zdůrazňovat, že tento vynález je rovněž aplikovatelný na měřicí zařízení, kontrolní zařízení, pozorovací zařízení apod. polovodičového vzoru, jež využívá skenovací elektronový mikroskop.
Scintilátor v tomto popisu označuje prvek, který vyzařuje světlo následkem dopadu nabitých částic. Scintilátor se v předkládaném popisu neomezuje na scintilátor představený v provedeních popisovaných v následujícím textu a může mít různé tvary a struktury.
První provedení
Obr. 1 je schéma konfigurace skenovacího elektronového mikroskopu podle prvního provedení, což je jedno provedení tohoto vynálezu. Jak je znázorněno na obr. 1, ve skenovacím elektronovém mikroskopu, který představuje aspekt zařízení využívajícího svazky nabitých částic, je uvnitř hlavy 1 elektronového mikroskopu, která představuje vakuové prostředí, umístěný zdroj 2 elektronů sloužící jako zdroj nabitých částic, a primární elektronový svazek (svazek nabitých částic) vyzařovaný ze zdroje 2 elektronů se pohybuje podél optické osy 3 primárního elektronového svazku. Primární elektronový svazek je konvergován na vzorek 8 objektivem obsahujícím cívku 5, vnější magnetickou trasu 6 a vnitřní magnetickou trasu 7 nakloněnou vzhledem k optické ose 3 primárního elektronového svazku. Vzorek 8 je vystaven působení záporného napětí, a primární elektronový svazek naráží do vzorku 8 s energií, která je menší než energie vygenerovaná zdrojem 2 elektronů. Signální elektron 9 vygenerovaný vzorkem 8 na základě ozáření primárním elektronovým svazkem postupuje hlavou 1 elektronového mikroskopu podle vyzařovací energie a vyzařovacích úhlů.
Scintilátor 10 sloužící jako prvek pro detekci náboje je umístěný uvnitř libovolného z prvků tvořících objektiv (u aktuálního provedení uvnitř vnější magnetické trasy 6). Když se signální elektron 9 srazí se scintilátorem 10, scintilátor 10 vyzáří světlo a světlo je vedeno do prvku 12 pro přijímání světla světlovodem 11. Scintilátor 10 je umístěný nad vnitřní magnetickou trasou 7 a pod deflektorem 4.
-5CZ 309373 B6
Scintilátorem 10 může být látka, která vyzařuje světlo v důsledku dopadu nabitých částic (signálních elektronů 9), například se může jednat o jediný krystal jako YAP (YA104: Ce) nebo YAG (Y3A15O12: Ce), a může se jednat o scintilátor využívající prášek jako yttrium, křemičitan, cerium (Y2SÍO5: Ce), polovodič (GaN, Si, SiC) apod. Příkladem polovodičového scintilátoru je vícevrstvá struktura tenkého filmu na bázi GaN, jako je scintilátor mající strukturu kvantové jímky, v níž jsou jako část vyzařující světlo na sebe naskládány InGaN a GaN. Nicméně se tento vynález neomezuje najeden typ scintilátoru.
Jako materiál světlovodu 11 se může použít polymethyl-metakrylátová pryskyřice (PMMA pryskyřice), pryskyřice z cykloolefmového polymeru (COP), oxid křemičitý, křemen apod. Nicméně tento vynález není omezen najeden materiál.
Prvek 12 pro přijímání světla je například tvořen trubicí fotonásobiče (PMT), fotodiodou nebo křemíkovým fotonásobičem (Si-PM). Nicméně se tento vynález neomezuje najeden typ prvku pro přijímání světla.
Světlo je vedeno vnitřkem světlovodu 11 a dostane se k prvku 12 pro přijímání světla. Světlo je převedeno na elektrický signál prvkem 12 pro přijímání světla a elektrický signál je přenášen výstupním kabelem 13 do obvodu 14 pro zpracování signálu umístěného mimo hlavu 1 elektronového mikroskopu. Elektrický signál je zesílen na elektrický signál mající velkou amplitudu zesilovacím obvodem 14a v obvodu 14 pro zpracování signálu, je zpracován aritmetickým obvodem 14b jako kontrast obrazu podle velikosti a frekvence elektrického signálu za jednotku času, a zobrazí se na monitoru 15 jako pixely mající předem stanovenou hodnotu odstupňování.
Signální elektron 9 je detekován, když deflektor 4 skenuje vzorek 8 pomocí primárního elektronového svazku, a zvětšený dvojrozměrný obraz povrchu vzorku se zobrazí na monitoru 15.
Aktuální provedení ilustruje případ, kdy sekundární nabitou částicí je signální elektron 9 a signální elektron 9 vyzářený ze vzorku 8 dosáhne scintilátoru 10, aniž by se srazil s jinými prvky. Nicméně signální elektron 9 se může srazit s jinými prvky, deskovými materiály apod. (neznázoměnými) a dosáhnout scintilátoru 10. Nabité částice po srážce s jinými prvky nebo deskovými materiály se mohou označovat jako terciární nabité částice. Nicméně aby se zjednodušil popis, částice vyzářená ze vzorku 8 se bude předtím, než dopadne na scintilátor 10 označovat jako sekundární nabitá částice, a podle aktuálního provedení se taková částice bude označovat jako signální elektron 9.
V aktuálním provedení se systém obsahující scintilátor 10, světlovod 11 a prvek 12 pro přijímání světla označuje jako detektor 16. Scintilátor 10 je podle předkládaného provedení umístěný uvnitř kteréhokoliv z prvků tvořících objektiv (v předkládaném provedení uvnitř vnější magnetické trasy 6), dále je umístěný pod deflektorem 4, a je umístěný v pozici, v níž je možné odražený elektron, tj. signální elektron 9 vyzářený ze vzorku 8 s energií, která se přibližuje energii primárního elektronového svazku, detekovat s vysokou efektivitou.
Odražený elektron obsahuje informace o složení nebo pevném tvaru vzorku, takže lze získat informace, jako je 3D struktura nebo rozdíl ve složení mezi povrchem a dnem. Protože odražený elektron má vysokou energii, může odražený elektron uniknout z otvoru a drážky přes boční stěnu, takže je možné provádět detekci a měření se signálem ze dna struktury otvoru a drážky. Nicméně protože odražené elektrony obecně generují méně elektronů než sekundární elektrony, vyžaduje se, aby se detekovalo co nejvíce odražených elektronů.
Zde je úhel vyzařování elektronů definovaný jako 90 stupňů ve směru podél optické osy 3 primárního elektronového svazku vzhledem k povrchu vzorku. Podle úhlu vyzařování odraženého elektronu je elektron odražený při úhlu vyzařování přibližně 90 stupňů definován jako odražený elektron s vysokým úhlem, elektron odražený při úhlu vyzařování přibližně 45 stupňů je definován
-6CZ 309373 B6 jako odražený elektron se středním úhlem a elektron odražený při úhlu vyzařování přibližně 0 stupňů je definován jako odražený elektron s nízkým úhlem.
Mezi odraženými elektrony je vyzařováno více odražených elektronů se středním úhlem ve srovnání s odraženými elektrony s vysokým úhlem a odraženými elektrony s nízkým úhlem. Jak je znázorněno na obr. 1, pozice scintilátoru 10 je pozice, v níž je možné odražený elektron pod středním úhlem nebo menším, letící v úhlu odkloněném od optické osy 3 primárního elektronového svazku, detekovat s vysokou efektivitou.
Detektor 16 bude popsán s odkazem na obr. 2 až 6. Obr. 2 je perspektivní pohled na detektor 16 a horní pohled na obr. 2 je pohled, na němž je světlovod 11 znázorněn jako průhledný podobně jako u skutečného světlovodu, aby byl vidět scintilátor 10 pod světlovodem. Spodní pohled z obr. 2 je perspektivní pohled na detektor 16 zvnějšku. Pro přehlednost je na obr. 2 definován ortogonální souřadnicový systém obsahující x, y, z.
Na detektoru 16 podle předkládaného provedení jsou scintilátory 10 (10a až IQd) a prvky 12 (12a až 12d) pro přijímání světla umístěny ve čtyřech směrech, jimiž jsou směry ±x a směry ±y. Tento stanovený počet se neomezuje na 4 a může být 1, 2, 8 nebo 16 a tento vynález není na stanovený počet omezen. Obecně se s tím, jak se stanovený počet zvyšuje, celková plocha scintilátoru 10 zvětšuje a počet prvků 12 pro přijímání světla se zvyšuje, takže je snazší detekovat velký počet signálních elektronů 9.
Mezi sousedícími scintilátory 10 je vytvořen otvor lis pro upevnění světlovodu 11 k elektronovému mikroskopu. Šance, že vyzářené světlo scintilátoru 10 trefí tuto pozici je malá a uspořádáním strukturního prvku v této pozici je možné snížit vliv strukturního prvku na efektivitu využití světla.
Světlovod 11 podle předkládaného provedení, který bude podrobně popsán níže, má uspořádání, v němž většina světla vyzářeného z určitého scintilátoru dosáhne prvku pro přijímání světla odpovídajícího scintilátoru. Například světlo vyzářené ze scintilátoru 10a dosáhne prvku 12a pro přijímání světla. Mezi sestavou scintilátorů 10a a prvkem 12a pro přijímání světlaje uspořádán světlovod 11. který šíří světlo vyzářené ze scintilátoru 10a do prvku 12a pro přijímání světla. Na obr. 2 se nacházejí tři další podobné sestavy obsahující sestavu scintilátoru 10b a prvku 12b pro přijímání světla, sestavu scintilátoru 10c a prvku 12c pro přijímání světla a sestavu scintilátoru IQd a prvku 12d pro přijímání světla.
Scintilátor 10a, prvek 12a pro přijímání světla a odpovídající tvar světlovodu 11 mohou být vyčleněny jako jeden detektor. Nicméně v předkládaném provedení má světlovod 11 stejný tvar ve čtyřech směrech a každý z uvedených čtyř tvarů individuálně šíří světlo ze scintilátoru 10 do odpovídajícího prvku 12 pro přijímání světla. Uvedené tvary světlovodu jsou spojeny spojovacími částmi lit. Spojovací část lit je prvek mající tloušťku 1 mm nebo více, aby se zlepšila strukturní pevnost.
Obr. 3 je půdorysný pohled znázorňující stejný detektor 16 při pohledu shora (ze strany směru z), obr. 4 je pohled na spodní stranu znázorňující stejný detektor 16 při pohledu zespodu (ze strany směru z) a obr. 5 je boční pohled znázorňující stejný detektor 16 při pohledu ze strany (ze strany směru y). Na všech uvedených pohledech je horním pohledem pohled, kdy je světlovod 11 průhledný podobně jako skutečný světlovod, a spodním pohledem je pohled zvnějšku.
Obr. 6 je pohled v řezu vedeném podél linie A-A’ na horním pohledu z obr. 2. Jak je znázorněno na obr. 6, plocha světlovodu směřující k ploše IQem pro vyzařování světla tvořící scintilátor 10 je dopadová plocha 11a. a světlo vyzařované scintilátorem 10 dopadá do světlovodu 11 hlavně z dopadové plochy 11a. Dopadová plocha 11a pokrývá alespoň část scintilátoru 10. Z hlediska efektivity využití světlaje žádoucí, aby dopadová plocha 11a pokrývala celý povrch scintilátoru 10. Vyzařovací plocha 11b je plocha směřující k prvku 12 pro přijímání světla, a světlo je
-7 CZ 309373 B6 vyzařováno z vyzařovací plochy 11b. Vyzařovací plocha 11b je menší než dopadová plocha 11a. To znamená, že plošná velikost vyzařovací plochy 11b je menší než plošná velikost dopadové plochy 11a.
Světlovod 11 má odraznou plochu llcl, která směřuje k dopadové ploše 11a a je nakloněná v úhlu Del. Dále může být úhel Del označován jako úhel Del odrazné plochy. Odrazná plocha llcl ie nakloněná tak, aby odrážela světlo dopadající z dopadové plochy 11a směrem k vyzařovací ploše 11b. Světlo vyzařované z plochy IQem pro vyzařování světla scintilátoru 10 dopadá do světlovodu 11 z dopadové plochy 11a. a je odráženo odraznou plochou llcl. Aby se odrazilo velké množství světlak vyzařovací ploše 11b světlovodu, pokrývá odrazná plocha llcl většinu plochy IQem pro vyzařování světla scintilátoru 10. Díky použití odrazné plochy llcl se zlepší efektivita využití světla (množství světla, které dosáhne prvku 12 pro přijímání světla/množství světla vyzářené scintilátorem 10).
Jak je znázorněno na horním pohledu obr. 2 a horním pohledu obr. 3, je odrazná plocha tvořena množinou ploch. Konkrétně je scintilátor 10 kompletně pokrytý třemi odraznými plochami (llcl až 1 lc3) a světlo vyzařované ze scintilátoru 10 je odráženo směrem k vyzařovací ploše 11b těmito odraznými plochami (llcl až llc3). aby bylo světlo využito efektivně. Efektivitu využití světlaje možné dále zlepšit použitím odrazných ploch (llcl až 1 lc3) tvořených množinou povrchů.
Protože odrazná plocha llcl odráží světlo šířící se z části dopadové plochy 11a v blízkosti prvku 12 pro přijímání světla, ze třech odrazných ploch (llcl až 1 lc3) je odrazná plocha llcl důležitou odraznou plochou, s jejíž pomocí většina odraženého světla dosáhne prvku 12 pro přijímání světla. Proto je velice důležité optimalizovat úhel Del odrazné plochy llcl, aby se maximalizovala efektivita využití světla.
Optimalizace úhlu Del bude popsána s odkazem na obr. 7 až 13. Aby se tento problém zjednodušil, zkoumá se struktura mající pouze odraznou plochu llcl. Obr. 7 je perspektivní pohled na detektor zvnějšku. Obr. 8 je pohled v řezu vedeném podél linie B-B’ na obr. 7. Optimalizace se provádí pomocí výpočtu efektivity využití světla, když se úhel Del postupně snižuje ze 45 stupňů za pomoci simulace sledování světelných paprsků při udržování tloušťky tc světlovodu konstantní.
Při zkoumání podle obr. 7 je materiálem světlovodu 11 PMMA pryskyřice, a odrazná plocha llcl, boční plocha Hel a boční plocha lle2 jsou hliníkové plochy vytvořené pomocí depozice hliníku. Kov nanesený na odraznou plochu llcl. boční plochu Hel a boční plochu He2 jako odrazný materiál se neomezuje na hliník a může se jednat o stříbro apod. Způsob nanášení odrazného materiálu, jako je hliník, na plochu není omezen na depozici z plynné fáze, a může se upevnit odrazný materiál v podobě filmu. Příslušný způsob není nijak zvlášť omezen.
V předkládaném provedení je světlovod vytvořen za použití odrazné plochy tvořené množinou ploch, ale odrazná plocha může být tvořena jednou plochou. Obr. 9 znázorňuje detektor využívající světlovod, jehož odrazná plocha je tvořena jednou rovnou plochou. Horní pohled na obr. 9 je pohled, na němž j e světlovod 11 znázorněn j ako průhledný podobně j ako u skutečného světlovodu, aby byl vidět scintilátor 10 pod světlovodem. Spodní pohled z obr. 9 je perspektivní pohled na detektor 16 zvnějšku. Pro přehlednost je na obr. 9 definovaný ortogonální souřadnicový systém obsahující x, y, z se středem detektoru 16 jako počátkem. Prvky 12 (12a až 12d) pro přijímání světla jsou umístěny ve směru osy x a ve směru osy y. Horní pohled na obr. 10 je pohled na horní stranu detektoru 16 při pohledu shora (ze strany směru z) a spodní pohled na obr. 10 je pohled na spodní stranu detektoru 16 při pohledu zespodu (ze strany směru z). Obr. lije pohled v řezu na detektor 16 znázorněný na obr. 9 podél osy x. Jak je znázorněno na spodním pohledu obr. 9 a horním pohledu obr. 10, je odrazná plocha llcl jedna rovná plocha. I v tomto případě je možné dosáhnout jiných účinků než účinku přetvoření odrazné plochy na plochu s více ploškami nebo do tvaru zakřivené plochy jako u předkládaného provedení.
-8CZ 309373 B6
Protože je předem zjištěno, že horní plocha llf. která směřuje k dopadové ploše 11a a je v podstatě rovnoběžná s dopadovou plochou 11a. jak je znázorněno na obr. 7, vykazuje malou změnu efektivity i jako hliníková plocha, není horní plocha llf provedena jako hliníková plocha, ale plocha z PMMA pryskyřice. I když j e horní plocha llf provedena j ako hliníková plocha, j e světlo odráženo směrem k dopadové ploše 11a. protože horní plocha llf je rovnoběžná s dopadovou plochou Ha. Proto, i když je horní plocha llf vytvořena jako hliníková plocha, efektivita využití světla se výrazně nezlepší.
Pohled v horní části obr. 8 j e pohled v příčném řezu, když úhel 0c 1 j e 42 stupňů, a v tomto příčném řezu odrazná plocha 1 lei částečně pokrývá scintilátor 10. Protože je vnější tvar scintilátoru 10 pravoúhlý a hloubkový směr je zcela pokrytý odraznou plochou llcl. je poměr pokrytí vyjádřen jako dc/Lsc za použití délky Lsc scintilátoru a projekční délky dc na plochu (nebo plochu IQem pro vyzařování světla scintilátoru) rovnoběžnou s dopadovou plochou odrazné plochy llcl. Když se úhel θοΐ zmenšuje, poměr dc/Lsc se přibližuje 1, a když odrazná plocha llcl kompletně zakryje scintilátor 10 v tomto příčném řezu, dc/Lsc se rovná 1. Když se úhel Ocl dále sníží, dc/Lsc překročí 1. Podle tohoto popisu se, jak je znázorněno v horní části obr. 8, i když odrazná plocha 11c nepokrývá spodní nakloněnou plochu lid, v případě, kdy jsou odrazná plocha 11c a spodní nakloněná plocha lid v podstatě rovnoběžné, předpokládá, že odrazná plocha a spodní nakloněná plocha směrují k sobě.
Pohled v prostřední části obr. 8 je pohled v příčném řezu, když úhel θοΐ je 25 stupňů, a v tomto příčném řezu odrazná plocha llcl pokrývá scintilátor 10 kompletně. Pohled ve spodní části obr. 8 je pohled v příčném řezu, když úhel Ocl je 18 stupňů, a znázorňuje případ, kdy odrazná plocha llcl dosahuje k vyzařovací ploše 11b.
Obr. 12 je schéma znázorňující výsledek výpočtu závislosti poměru efektivity využití světla na úhlu Ocl. Horizontální osa udává úhel Ocl a vertikální osa udává poměr efektivity využití světla standardizovaný podle efektivity optického využití, když je úhel Ocl 45 stupňů. Na tomto výsledku je vidět, že když se úhel Ocl zmenšuje, efektivita využití světla se zvyšuje. Příčina tohoto výsledku bude popsána s odkazem na horní pohled obr. 13 a spodní pohled obr. 13. Jak je znázorněno na horním pohledu obr. 13, když je přítomna horní plocha llf, která je v podstatě rovnoběžná s dopadovou plochou 11a. světelný paprsek Ray72 dopadající na horní plochu llf projde horní plochou llf a je vyzářen mimo světlovod 11, a stane se z něj ztracené světlo, které nedosáhne prvku 12a pro přijímání světla. Proto je důležité umístit odraznou plochu llcl tak, aby odrazná plocha llcl pokrývala scintilátor 10a a odrážela světlo k vyzařovací ploše 11b odraznou plochou. Dále, protože světlo šířící se v šikmém směru jako světelný paprsek Ray75 na spodním pohledu z obr. 13 uniká z horní plochy llf, která nesměřuje ke scintilátoru 10a, je žádoucí, aby odrazná plocha llcl dosahovala k vyzařovací ploše 11b, a celá plocha proti dopadové ploše 11a byla nakloněná jako odrazná plocha, aby odrážela světlo k vyzařovací ploše 11b. Při použití nakloněné odrazné plochy, odrazná plocha llcl odrazí například světelný paprsek Ray71, světelný paprsek Ray73 a světelný paprsek Ray74 na vyzařovací plochu 11b, což se projeví zlepšením efektivity využití světla.
Horní plocha llf je plocha z PMMA pryskyřice. Nicméně, i když je horní plocha llf hliníková plocha, protože je horní plocha llf rovnoběžná s dopadovou plochou 11a. většina dopadajícího světla není odražena k vyzařovací ploše 11b a stane se rozptýleným světlem, což vede ke ztrátě světla. Proto, i když je horní plocha llf hliníková plocha, efektivita využití světla se zlepší zmenšením úhlu θοΐ odrazné plochy.
Optimalizace úhlu θοΐ odrazné plochy je popsána výše. Uspořádání znázorněné na obr. 7 a 8 představuje optický systém, v němž světlo vyzářené z velkoplošné plochy IQem pro vyzařování světla dosahuje malé plochy povrchu pro přijímání světla prvku 12 pro přijímání světla za použití světlovodu JJ.· Zde je popsána optimalizace nej důležitější odrazné plochy llcl. která odráží světlo šířící se z části dopadové plochy 11a v blízkosti prvku 12 pro přijímání světla v tomto optickém systému.
-9CZ 309373 B6
Odrazná plocha 1 lei pokrývá scintilátor 10 a představuje plochu, která je nakloněná vzhledem k dopadové ploše 11a, aby odrážela světlo dopadající z dopadové plochy 11a směrem k vyzařovací ploše 11b, aby se dosáhlo účinku zlepšení efektivity využití světla. Odrazná plocha 1 lei pokrývá alespoň část scintilátorů 10. jak je znázorněno v pohledu v horní části obr. 8, aby bylo dosaženo uvedeného účinku.
Dále, jak je znázorněno v pohledu v prostřední části obr. 8, v příčném řezu (například v příčném řezu B-B’), který zahrnuje scintilátor 10. světlovod 11 a prvek 12 pro přiiímání světla, když odrazná plocha 1 lei pokrývá celý scintilátor 10, dosažení uvedeného účinku se dále zvýší.
Dále, jak je znázorněno v pohledu ve spodní části obr. 8, v příčném řezu, který zahrnuje scintilátor 10, světlovod 11 a prvek 12 pro přijímání světla, odrazná plocha 1 lei dosahuje k vyzařovací ploše 11b, takže se efektivita využití světla maximalizuje. Nicméně u skutečného světlovodu, jak je znázorněno v pohledu ve spodní části obr. 8, když je spojovací část mezi vyzařovací plochou 11b a odraznou plochou 11c 1 vytvořena v ostrém úhlu, může spojovací část prasknout nebo se odštípnout. Aby k tomu nedocházelo, jak je znázorněno na spodním pohledu obr. 2, spodním pohledu obr. 3 a obr. 6, je mezi vyzařovací plochou 11b a odraznou plochou 1 lei uspořádána malá horní plocha llf. Proto je ve skutečnosti strukturou, která maximalizuje efektivitu využití světla, struktura opatřená malou horní plochou llf.
Jinými slovy, co se týká struktury z obr. 6, v příčném řezu, který zahrnuje scintilátor 10. světlovod 11 a prvek 12 pro přijímání světla, je možné konstatovat, že projekční délka dc odrazné plochy 1 lei na plochu rovnoběžnou s dopadovou plochou 11a (nebo plochou IQe pro vyzařování světla scintilátorů) je větší než délka du horní plochy llf. a toto uspořádání zlepšuje efektivitu využití světla. Protože délka du horní plochy Uf je přibližně 0,5 mm až 3 mm, což je délka potřebná k tomu, aby se zabránilo prasknutí nebo odštípnutí horní plochy llf, je ve skutečnosti možné konstatovat, že uspořádání, v němž délkaduhorní plochy llf činí 3 mm nebo méně, maximalizuje efektivitu využití světla. V aktuálním provedení může být horní plocha llf nastavena jako plocha rovnoběžná s dopadovou plochou 11a. Nicméně může být horní plocha llf nastavena jako nakloněná plocha. V tomto případě může být délkou du horní plochy llf projekční délka horní plochy llf na plochu rovnoběžnou s dopadovou plochou 11a (nebo plochou IQem vyzařuj ící světlo scintilátorů), a tato projekční délka může činit přibližně 0,5 mm až 3 mm.
Další struktura, která brání prasknutí nebo odštípnutí světlovodu 11. je spodní plocha lig znázorněná na spodním pohledu obr. 2, spodním pohledu obr. 3 a obr. 6. Podobně j ako horní plocha llf je spodní plocha lig rovněž plocha použitá k tomu, aby bránila přímému spojení odrazné plochy 1 lei a dopadové plochy 11a a vytvoření části v ostrém úhlu. Spodní plocha lig je plocha, která je připojena ke koncové části odrazné plochy 11c 1 na straně protilehlé k vyzařovací ploše 11b, a je uspořádaná v úhlu (úhlu rovnoběžném s dopadovou plochou 11a na obr. 6) odlišném od odrazné plochy llcl. V aktuálním provedení jsou spodní plocha lig a horní plocha llf rovné plochy rovnoběžné s dopadovou plochou 11a. Nicméně se tento vynález nato neomezuje a může se jednat například o zakřivenou plochu.
Dále bude popsaná odrazná plocha llc2 a odrazná plocha llc3.
Odrazná plocha llcl ie plocha, která odráží světlo šířící se z části dopadové plochy 11a v blízkosti prvku 12 pro přijímání světla směrem k vyzařovací ploše 11b. Naopak odrazná plocha llc2 a odrazná plocha 1 lc3 jsou plochy, jež odrážejí světlo vyzařované z jednoho konce scintilátorů 10 směrem k vyzařovací ploše 11b. Proto se sklon odrazné plochy llc2 a odrazné plochy 1 lc3 liší od sklonu odrazné plochy llcl.
Odrazná plocha llc2 a odrazná plocha 1 lc3 odpovídající scintilátorů 10a a prvek 12a pro přijímání světla na horním pohledu obr. 2 budou popsány jako příklad. Odrazná plocha llc2 a odrazná plocha 1 lc3 jsou nakloněny tak, že odrážejí světlo vyzařované z koncové části scintilátorů 10a
-10 CZ 309373 B6 směrem k prvku 12a pro přijímání světla. Světelný paprsek Ray21 a světelný paprsek Ray22 v horním pohledu obr. 2 jsou příklady světelných paprsků, jež jsou vyzařovány z koncové části scintilátoru 10a a jsou odráženy odraznou plochou llc2 a odraznou plochou 1 lc3 k prvku 12a pro přijímání světla.
Budou popsány normálové směry odrazné plochy llc2 a odrazné plochy 1 lc3 odpovídající scintilátoru 10a a prvku 12a pro přijímání světla. Aby bylo světlo vyzařované z koncové části scintilátoru odráženo ve směru ±y k prvku 12a přijímajícímu světlo, je potřeba odrážet světlo tak, aby se směr šíření světla rovněž změnil na směr y. Světelný paprsek Ray21 a světelný paprsek Ray22 jsou odraženy tak, aby se změnil směr jejich šíření do směru +y, respektive -y.
Když u je jednotkový vektor z pozice, kde je světlo odráženo, do pozice, kam světlo dopadá, a v je jednotkový vektor z pozice, kde světlo je odráženo, do pozice, kde je světlo vyzařováno, jelikož normálová linie odrazné plochy je poloviční vektor (u + v)/|u + v| jednotkových vektorů u a v, aby se světlo odráželo ve směru y, potřebuje normálová linie rovněž složku ve směru y. To znamená, že protože jednotkový vektor v obsahuje složku y, normálová linie rovněž obsahuje složku ve směru y. Normálová linie odrazné plochy 1 lei obsahuje nulové složky ve směru y, ale normálové linie odrazné plochy llc2 a odrazné plochy 1 lc3 složku ve směru y obsahují. Jinými slovy jsou normálové linie odrazné plochy llc2 a odrazné plochy 1 lc3 kolmé k vyzařovací ploše 11b a dopadové ploše 11a a maj í normálovou složku ve směru k rovné ploše (ploše x-z na horním pohledu z obr. 2) obsahující střed vyzařovací plochy 11b.
Vztah mezi strukturami odrazné plochy llc2 a odrazné plochy 1 lc3 a efektivitou využití světla bude popsán s odkazem na obr. 14 až 17. Obr. 7 znázorňuje čtyři sestavy scintilátoru 10, prvku 12 pro přijímání světla a světlovodu 11. který šíří světlo mezi nimi, a v rámci tohoto zkoumání se efektivita využití světla počítá pro jednu z těchto sestav. Obr. 14 až 17 znázorňují výpočtový model získaný odříznutím scintilátoru 10a, prvku 12a pro přijímání světla a příslušného světlovodu 11 od čtyř sestav znázorněných na obr. 7. Tento model má tvar pro maximalizaci efektivity využití světla vzhledem k úhlu Ocl a má tvar, u nějž se odrazná plocha 1 lei rozprostírá až k vyzařovací ploše 11b.
Obr. 14 a 15 představují světlovody 11 mající stejný tvar, horní pohled obr. 14 je perspektivní pohled shora, a spodní pohled obr. 14 je pohled na přední stranu v pohledu zepředu (ve směru x). Horní pohled obr. 15 je perspektivní pohled zespodu, a spodní pohled obr. 15 znázorňuje boční pohled při pohledu z jedné strany (ze strany směru y). Pro struktury odrazné plochy llc2 a odrazné plochy 1 lc3 se zkoumá vliv na efektivitu tak, že se mění struktura, přičemž se mění úhel 0c2 mezi dopadovou plochou 11a a odraznou plochou v pohledu zepředu. Když úhel 0c2 činí 90 stupňů, odraznou plochou 11c je pouze odrazná plocha 1 lei, jak je znázorněná v perspektivním pohledu a pohledu zepředu vyobrazených na horním pohledu a spodním pohledu obr. 16. Efektivita využití světla se počítá tak, že se snižuje úhel 0c2, dokud odrazná plocha llc2 a odrazná plocha 1 lc3 nedosáhnou vyzařovací plochy 11b, jak je znázorněno v perspektivním pohledu a pohledu zepředu vyobrazených na horním pohledu a spodním pohledu obr. 17.
Ve zkoumání na obr. 14 až 17 je materiálem světlovodu 11 PMMA pryskyřice a odrazná plocha 1 lei až odrazná plocha llc3. boční plocha Hel a boční plocha lle2jsou hliníkové plochy získané metodou depozice hliníku.
Obr. 18 znázorňuje výsledek výpočtu efektivity využití světla. Horizontální osa udává úhel 0c2 a vertikální osa udává poměr efektivity využití světla standardizovaný podle efektivity optického využití, když úhel 0c2 je 90 stupňů. Na tomto výsledku je vidět, že když se úhel zmenšuje, efektivita se zvyšuje. To znamená, že efektivita využití světlaje maximalizovaná, když odrazná plocha llc2 a odrazná plocha 1 lc3 dosahují k vyzařovací ploše 11b (jako u tvaru znázorněného na obr. 17). Také je vidět, že se efektivita využití světla prudce zlepší, když úhel činí 40 stupňů nebo méně.
-11 CZ 309373 B6
Proto není odrazná plocha světlovodu 11 tvořena jednou odraznou plochou, ale je tvořena množinou odrazných ploch majících různé směry sklonu podle pozice scintilátoru 10, čímž se dosáhne účinku zlepšení efektivity využití světla.
Přitom je normálová linie odrazné plochy, která odráží světlo vyzařované z koncové části scintilátoru 10a k prvku 12a pro přijímání světla, kolmá k vyzařovací ploše 11b a dopadové ploše 11a a má normálovou složku směrem k rovné ploše obsahující střed vyzařovací plochy 11b. Uhel 0c2 mezi dopadovou plochou 11a a odraznou plochou při pohledu na odraznou plochu llc2 a odraznou plochu 1 lc3 zepředu je zmenšený, čímž je dosaženo účinku zlepšení efektivity využití světla, a účinku prudkého zlepšení efektivity je dosaženo, když je úhel 0c2 menší než 40 stupňů. Dále se efektivita maximalizuje, když se úhel 0c2 zmenší tak, aby odrazná plocha llc2 a odrazná plocha 1 lc3 dosáhly k vyzařovací ploše 11b.
Nicméně ve skutečnosti, když jsou odrazná plocha llc2 a odrazná plocha 1 lc3 připojeny k vyzařovací ploše lib, spojovací část má ostrý úhel a dochází k prasknutí nebo odštípnutí. Proto, jak je znázorněno na obr. 2 a 3, je mezi odraznou plochou llc2 a odraznou plochou 1 lc3 a vyzařovací plochou 11b uspořádána horní plocha llf, aby se zmírnilo nebezpečí prasknutí nebo odštípnutí. Proto je ve skutečnosti možné konstatovat, že struktura, v níž odrazná plocha llc2 a odrazná plocha 1 lc3 dosahují k horní ploše llf. je strukturou, v níž je maximalizovaná efektivita pomocí odrazné plochy llc2 a odrazné plochy llc3.
Když je použita kombinace množiny scintilátorů 10 a prvků 12 pro přijímání světla, jak je znázorněna na obr. 2 a 7, kombinace vyzařovací plochy 11b a dopadové plochy 11a popsaná v popisech k obr. 14 až 17 odpovídá nejbližší kombinaci, jak je popsaná s odkazem na obr. 2 nebo 7, nebo se vztahuje k vyzařovací ploše 11b a dopadové ploše 11a světlovodu 11 odpovídajícího jedné sestavě scintilátoru 10 a prvku 12 pro přijímání světla.
Dále bude popsána spodní nakloněná plocha lid znázorněná na obr. 4 až 6. Spodní nakloněná plocha lid je plocha, která dále odráží světlo odražené hlavně odraznými plochami 1 lei až llc3. je umístěná mezi dopadovou plochou 11a a vyzařovací plochou 11b a směřuje k odrazné ploše llcl. Na obr. 6 jsou světelný paprsek Ray2 a světelný paprsek Ray3 příklady paprsků odražených spodní nakloněnou plochou lid, jež dosáhly prvku 12 pro přijímání světla. Každý ze světelných paprsků dosáhne prvku 12 pro přijímání světla, přičemž opakuje odraz mezi odraznou plochou llcl a spodní nakloněnou plochou lid, takže se světlo šíří normální světlo vodivou deskou (plochou deskou z PMMA).
Důvodem, proč se objevuje taková trasa šíření světelného paprsku, je, že světlovod na obr. 6 má uspořádání, v němž odrazná plocha llcl zhruba dosahuje k vyzařovací ploše 11b, a nastavením spodní nakloněné plochy lid na vhodný úhel náklonu je možné pseudo způsobem nasimulovat pravoúhlou rovnoběžnostěnovou desku světlovodu tvořenou dvěma horními a spodními rovnými plochami a světlo může dosáhnout prvku 12 pro přijímání světla při opakování odrazu.
Obecná deska světlovodu je pravoúhlý rovnoběžnostěn, takže světlo dopadající z určité boční plochy je vedeno k boční ploše směřující k uvedené určité boční ploše při opakování celkového odrazu na horní ploše a spodní ploše, a je vyzářeno z boční plochy směřující k dopadové ploše. Na druhou stranu podle předkládaného provedení, protože světlo nedopadá z boční plochy pravoúhlého rovnoběžnostěnu, za použití odrazné plochy llcl jako hliníkové plochy, je světlo, které má projít odraznou plochou llcl bez úplného odrazu, rovněž odraženo kovovou plochou. Totéž platí pro spodní nakloněnou plochu lid. Když se použije spodní nakloněná plocha lid tvořená hliníkovou plochou namísto spodní nakloněné plochy lid tvořené pryskyřičným povrchem, světlo, které nemůže být úplně odraženo, které prochází plochou a které se ztrácí, je možné omezit, čímž se zlepší efektivita využití světla. Podle výpočtu, u světlovodu 11 majícího strukturu znázorněnou na obr. 6, když spodní nakloněnou plochu lid tvoří hliníková plocha, efektivita využití světla se zlepší o 5 až 10 % ve srovnání s případem pryskyřičné plochy. Proto se použitím spodní nakloněné plochy lid tvořené hliníkovou plochou dosáhne účinku zlepšení
-12 CZ 309373 B6 efektivity využití světla. V následujícím zkoumání předkládaného provedení je spodní nakloněná plocha lid tvořena hliníkovou plochou.
Tvar spodní nakloněné plochy lid je optimalizován změnou úhlu Od na obr. 6 a výpočtem efektivity. Tato optimalizace bude popsána s odkazem na obr. 19 až 23. Horní pohled obr. 2 znázorňuje čtyři sestavy scintilátoru 10, prvku 12 pro přijímání světla a světlovodu 11, který šíří světlo mezi nimi. Nicméně při tomto zkoumání se efektivita využití světla počítá pro jednu z těchto sestav. Obr. 19 až 23 znázorňují výpočtový model získaný odříznutím scintilátoru 10a. prvku 12a pro přijímání světla a příslušného světlovodu od čtyř sestav znázorněných na horním pohledu obr. 2. Tento model má takový tvar, aby tvar světlovodu nevykazoval ostrý úhel, a tím předcházel prasknutí nebo odštípnutí a maximalizoval efektivitu využití světla vzhledem k úhlu Oc 1 a úhlu 0c2, a má tvar, v němž odrazná plocha Hel, odrazná plocha llc2 a odrazná plocha 1 lc3 vedou k horní ploše 1 If.
V rámci překládaného zkoumání je materiálem světlovodu 11 PMMA pryskyřice, tři odrazné plochy (Hel to llc3). boční plocha Hel a boční plocha lle2 jsou hliníkové plochy získané metodou depozice hliníku, a horní plocha 1 If je rovněž hliníková plocha. To znamená, že plochy jiné než dopadová plocha 11a a vyzařovací plocha 11b jsou hliníkové plochy. Protože je horní plocha llf umístěna v pozici, v níž je připojena k vyzařovací ploše lib, a v pozici, v níž nesměřuje k dopadové ploše 11a, a světlo dopadající na horní plochu llf dopadá na horní plochu llf pod šikmým úhlem vzhledem k horní ploše llf, dokud se světlo může odrážet, světlo se šíří směrem k vyzařovací ploše 11b. Proto se používá hliníková plocha, aby světlo dopadající na horní plochu llf pod úhlem menším, než je úhel úplného odrazu, se rovněž mohlo odrážet.
Obr. 19 a 20 představují světlovody 11 mající stejný tvar, horní pohled obr. 19 je perspektivní pohled shora a spodní pohled obr. 19 je pohled na přední stranu v pohledu zepředu (ve směru x). Horní pohled obr. 20 je perspektivní pohled zespodu a spodní pohled obr. 20 znázorňuje boční pohled při pohledu z jedné strany (ze strany směru y). Efektivita využití světla se počítá pomocí změny úhlu Od znázorněného na spodním pohledu obr. 20. Horní pohled obr. 21 je pohled ze strany na světlovod 11, když se úhel Od přibližuje úhlu Ocl odrazné plochy llcl. Spodní pohled obr. 21 je pohled ze strany na světlovod 11, když se úhel Od podle předkládaného zkoumání zvětší. Protože je pozice vyzařovací plochy 11b pevná, když se úhel Od zvětší, dopadová plocha 11a se zvětší.
Výsledek zkoumání je znázorněn na obr. 22. Horizontální osa udává relativní úhel Od vzhledem k úhlu Ocl. To znamená, že je uveden rozdíl úhlů (Od - Ocl). Vertikální osa udává poměr efektivity využití světla standardizovaný podle efektivity využití světla, když rozdíl úhlů (Od - Ocl) je 38 stupňů. Kdyžje rozdíl úhlů (Od - Ocl) nula, jsou odrazná plocha 1 lei a spodní nakloněná plocha lid rovnoběžné. Kdyžje rozdíl úhlů (Od - Ocl) kladný, úhel Od je větší než úhel Ocl, a spodní nakloněná plocha lid má sklon větší než sklon odrazné plochy llcl.
Efektivita je na vrcholu, kdyžje rozdíl úhlů (Od - Ocl) mezi přibližně 2 stupni a 8 stupni. Kdyžje rozdíl úhlů (Od - Ocl) přibližně 20 stupňů nebo více, téměř žádný světelný paprsek, jako je světelný paprsek Ray2 a světelný paprsek Ray3, znázorněné na obr. 6, nedosáhne prvku 12 pro přijímání světla při opakování odrazu mezi odraznou plochou llcl a spodní nakloněnou plochou lid, takže je poměr efektivity využití světla přibližně E Má se za to, že se poměr efektivity využití světla zlepšuje, protože počet světelných paprsků, jež dosáhnou prvku 12 pro přijímání světla opakováním odrazu, se zvyšuje s tím, jak se odrazná plocha llcl a spodní nakloněná plocha lid blíží rovnoběžnosti, ale na obr. 22 se poměr efektivity snižuje, když je rozdíl úhlů (Od - Ocl) 2 stupně nebo méně.
Příčina snížení poměru efektivity, kdyžje rozdíl úhlů (Od - Ocl) 2 stupně nebo méně, bude popsána s odkazem na obr. 23. Jak bylo uvedeno výše, když se odrazná plocha llcl a spodní nakloněná plocha lid blíží k rovnoběžnosti, počet světelných paprsků (světelný paprsek Ray91 na obr. 23), jež dosáhnou prvku 12 pro přijímání světla opakováním odrazu, se zvyšuje. Na druhou stranu, ačkoliv to závisí na typu scintilátoru 10. scintilátor 10 obecně vyzařuje světlo ze všech ploch, na
-13 CZ 309373 B6 nichž není uložen kov jako hliník metodou depozice z plynné fáze. Proto je světlo vyzařováno nejen z plochy IQem pro vyzařování světla směřující k dopadové ploše 11a. ale také z boční plochy IQems scintilátoru 10. Poměr množství Ip vyzářeného světla z plochy IQem pro vyzařování světla k množství Is vyzářeného světla z boční plochy IQems se mění podle poměru velikosti plochy IQem pro vyzařování světla k velikosti boční plochy IQems.
Zde, protože scintilátor 10 vyzařuje světlo nejen z plochy IQem pro vyzařování světla, ale také z boční plochy IQems. bude popsána definice plochy IQem vyzařující světlo podle tohoto vynálezu. Za účelem zachycování signálních elektronů 9 má světlovod 11 podle tohoto vynálezu uspořádání, v němž se světlo vyzařované z velkoplošné plochy scintilátoru 10 shromažďuje na vyzařovací ploše 11b. Proto se jako plocha pro vyzařování světla ve scintilátoru 10 z ploch scintilátoru 10 směřujících ke kterékoliv ploše světlovodu 11 označuje plocha, která vyzařuje světlo a má největší velikost plochy, nebo plocha, která vyzařuje světlo rovnoběžně s plochou, jež zachycuje letící signální elektrony 9. Vlastnosti plochy pro vyzařování světla jsou vlastnosti plochy IQem pro vyzařování světla znázorněné na obr. 2 až 22.
Ve scintilátoru 10 je plocha IQem pro vyzařování světla definovaná jako plocha, která má největší velikost plochy a směřuje ke světlovodu 11. a toto neplatí jen pro případ jediného scintilátoru 10. Například scintilátor 10a znázorněný na obr. 2 je jeden pravoúhlý rovnoběžnostěnný scintilátor, ale scintilátor 10a může být na ploše x-y rozdělený a tvořen množinou scintilátorů. I v tom případě je velikost plochy rovnoběžné s plochou x-y (dopadové plochy 11a) každého scintilátoru větší než velikost ostatních ploch. Nicméně když počet rozdělení překročí určitou úroveň, může být velikost boční plochy větší než velikost plochy rovnoběžné s plochou x-y, a v tom případě se jako plocha vyzařující světlo může označovat plocha, která vyzařuje světlo rovnoběžně s plochou, která zachycuje letící signální elektrony 9.
V předkládaném provedení má scintilátor 10 tvar pravoúhlého rovnoběžnostěnu. Nicméně se jeho tvar na to neomezuje, lze uvažovat o různých tvarech, jako je krychle nebo válec, a tento vynález není tvarem scintilátoru omezen.
Tento vynález zahrnuje dopadovou plochu 11a, na níž dopadá světlo vyzařované ze scintilátoru 10, a dopadající světlo je z dopadové plochy 11a vedeno na vyzařovací plochu 11b odraznými plochami (11c 1 až 1 lc3) apod. Proto má bez ohledu na tvar plochy IQem pro vyzařování světla vzhledem k dopadové ploše 11a světlovod 11 funkci soustřeďování světla dopadajícího do světlovodu 11 z dopadové plochy 11a na vyzařovací plochu 11b.
Například v případě, kdy má scintilátor 10 vícevrstvou strukturu tenkého filmu na bázi GaN, vnější tvar je válcový, výška je 0,5 mm, a průměr kruhu je 9 mm, podle simulace Ip : Is = 1 : 1.1 když se zavede technika vytvoření struktury vzorce, jako je pyramida nebo kužel uvnitř scintilátoru za účelem zlepšení vyzařované množství Ip světla vyzařovaného z plochy IQem pro vyzařování světla difrakcí nebo rozptylem, Ip : Is = 7 : 3.
Proto je také důležité využívat světlo z boční plochy IQems. Jeden příklad představuje světelný paprsek Ray92 znázorněný na obr. 23, což je světelný paprsek, v němž je světlo vyzařováno z boční plochy IQems. dopadá do světlovodu 11 z dopadové plochy 11a. je odražen odraznou plochou llcl a dosáhne vyzařovací plochy 11b.
Protože v předkládaném zkoumání jsou pozice vyzařovací plochy 11b a scintilátoru 10 pevné, když se úhel Qd zmenší, koncová část dopadové plochy 11a připojená ke spodní nakloněné ploše lid se přiblíží k boční ploše IQems scintilátoru. Když se koncová část dopadové plochy 11a přiblíží k boční ploše IQems, plocha pro světlo vyzařované z boční plochy IQems, jež má dopadat do světlovodu 11. se sníží, takže světlo vyzařované z boční plochy IQems nelze využít a efektivita využití světla se snižuje. Proto, když se úhel Qd sníží, počet světelných paprsků (Ray91), jež opakují odraz, se zvýší. Na druhou stranu je to vykoupeno tím, že se světlo vyzářené z boční plochy IQems a dopadajícího do světlovodu 11 snižuje. Má se za to, že příčinou toho, proč se efektivita
-14 CZ 309373 B6 využití světla prudce sníží, když je rozdíl úhlů dva stupně nebo méně, ve výsledku uvedeném na obr. 23 je, že světlo vyzářené z boční plochy IQems a dopadajícího do světlovodu 11 začne výrazně klesat.
Spodní nakloněná plocha lid je popsána výše. Uspořádání znázorněné na obr. 19 a 21 představuje optický systém, v němž světlo vyzářené z velkoplošné plochy IQem pro vyzařování světla a světlo vyzářené z boční plochy IQems dosahuje malé plochy pro přijímání světla prvku 12 pro přijímání světla za použití světlovodu 11. Teď bude popsána optimalizace spodní nakloněné plochy lid v tomto optickém systému.
Když je rozdíl úhlů mezi odraznou plochou 1 lei a spodní nakloněnou plochou lid přibližně 20 stupňů nebo méně, dosáhne se účinku zlepšení efektivity využití světla. Na základě toho se v předkládaném popisu případ, v němž rozdíl úhlů mezi odraznou plochou 11c 1 a spodní nakloněnou plochou 1 Id je 20 stupňů nebo méně, označuje jako případ, kdy jsou odrazná plocha 1 lei a spodní nakloněná plocha lid v podstatě rovnoběžné. Spodní nakloněná plocha lid je výhodně v podstatě rovnoběžná alespoň s částí odrazné plochy llcl. Když je odrazná plocha tvořena množinou ploch, je výhodné, když je spodní nakloněná plocha lid v podstatě rovnoběžná s jednou z uvedené množiny ploch.
Dále, když je rozdíl úhlů mezi odraznou plochou llcl a spodní nakloněnou plochou lid nastaven mezi dvěma stupni a osmi stupni, efektivita využití světla se maximalizuje. Proto je výhodnější, když bude rozdíl úhlů mezi odraznou plochou llcl a spodní nakloněnou plochou lid činit dva stupně nebo více a osm stupňů nebo méně.
Mezi boční plochou IQems scintilátorů 10 a koncovou částí dopadové plochy 11a je nastavena určitá vzdálenost, a na základě jiného hlediska je úhel Od spodní nakloněné plochy lid vzhledem k dopadové ploše větší než úhel Oc 1 odrazné plochy llcl vzhledem k dopadové ploše 11a, takže světlo vyzařované z boční plochy IQems může dopadat do světlovodu 11 a dosáhne se účinku zlepšení efektivity využití světla.
Podle předkládaného provedení je k povrchu světlovodu 11 uchycen hliník, aby se vytvořila odrazná plocha (hliníkový povrch), ale odrazný materiál se neomezuje na hliník. Odrazná plocha je výhodně plocha obsahující odrazivý materiál vyrobený z kovu. Jako odrazivý materiál se vedle hliníku může používat například stříbro, vícevrstvá odrazivá fólie apod. Způsob uchycení odrazivého materiálu ke světlovodu 11 se neomezuje na depozici z plynné fáze a existují různé způsoby jako upevnění. Tento vynález se na tyto způsoby neomezuje.
V uspořádání optického systému znázorněném podle předkládaného provedení, tj. optického systému obsahujícího velkoplošnou plochu pro vyzařování světla, plochu pro přijímání světla (v předkládaném provedení je úhel mezi plochou pro vyzařování světla a plochou pro přijímání světla přibližně 90 stupňů), která není rovnoběžná s plochou pro vyzařování světla nebo k ní směřuje, a světlovod mající malou tloušťku ve srovnání s velikostí plochy pro vyzařování světla, protože je světlo vyzařováno ze scintilátorů ve všech směrech, světlo není nezbytně úplně odráženo odraznou plochou světlovodu. Proto je lepší uchytit odrazivý materiál jako hliník k povrchu světlovodu v co největší možné míře, aby se zvýšilo množství světla odraženého na vyzařovací plochu.
V případě světlovodu podle předkládaného provedení se efektivita využití světla zlepší nejvíce, když se odrazivý materiál uchytí na tři odrazné plochy (llcl až 1 lc3) a efektivita využití světla se zlepší sekundárně, když se odrazivý materiál uchytí k boční ploše Hel a boční ploše lle2. Dále, když se odrazivý materiál uchytí k spodní nakloněné ploše lid, efektivita využití světla se zlepší o 5 až 10 %. V případě světlovodu podle předkládaného provedení se účinku zlepšení efektivity využití světla dosáhne vhodným uchycením odrazivého materiálu k povrchu.
Dále je ve scintilátorů 10 podle předkládaného provedení znázorněného na obr. 6 kovový odrazivý povrch uchycen k ploše IQbs (ploše scintilátorů 10 na straně protilehlé k ploše IQem pro vyzařování
-15 CZ 309373 B6 světla) na straně protilehlé k ploše směřující k dopadové ploše 11a světlovodu 11. Konkrétně je plocha IQbs plochou, na níž je nanesen hliník depozicí z plynné fáze. Poté, co je světelný paprsek Ray3 vyzářen ze scintilátoru 10, je světelný paprsek Ray3 odražen plochou IQbs a dosáhne prvku 12 pro přijímání světla. Tímto způsobem se vzhledem k tomu, že zde existuje trasa světelného paprsku, na níž je světlo odraženo plochou IQbs a dosáhne prvku 12 pro přijímání světla, díky uchycení odrazivého materiálu k ploše IQbs, dosáhne účinku zlepšení efektivity využití světla.
V předkládaném provedení je odrazivý materiál uchycen ke třem plochám, jimiž jsou odrazné plochy (1 lei až llc3). boční plocha Hel a boční plocha lle2. a spodní nakloněná plocha lid a plocha IQbs scintilátoru a část, kde se světlo vyzařované ze scintilátoru 10 šíří do prvku 12 pro přijímání světla, jsou pokryty odrazivým materiálem. Odrazivý materiál není uchycen k dopadové ploše 11a. ale hliník sloužící jako odrazivý materiál je uchycen k ploše IQbs rovnoběžné s dopadovou plochou 11a. Navíc k ploše připojené k vyzařovací ploše 11b a spojovací části lit ie zde použita plocha, která odráží světlo unikající ven opět do světlovodu 11. V souladu s tím se dosáhne účinku zlepšení efektivity využití světla.
Tento skenovací elektronový mikroskop představuje jeden příklad uspořádání, aleje možné použít i jiná uspořádání, pokud elektronový mikroskop obsahuje scintilátor 10. světlovod 11 a prvek 12 pro přijímání světla. Pro zjednodušení je znázorněn pouze jeden detektor, ale je možné použít množinu detektorů. Detektor pro detekci odrazených elektronů a detektor pro detekci sekundárních elektronů mohou být nainstalovány zvlášť a může být použita množina detektorů, jež rozlišují a detekují úhel azimutu a výškový úhel. Při používání těchto detektorů odděleně lze z obrazu získat informace o tvaru povrchu, složení, 3D struktuře apod. vzorku 8 na základě rozlišení a detekování signálních elektronů 9 v závislosti na energii a úhlu. Jako způsob rozlišování energie existuje způsob založený na změně množství vyzařovaného světla nebo vlnové délky vyzařovaného světla scintilátoru 10 podle energie odražených elektronů a detekování signálního elektronu. Při tomto způsobu je možné díky aplikaci vynálezu jakožto světlovodu 11 majícího vysokou efektivitu využití světla zvýšit rozlišení energie.
Modifikace
Jedna modifikace bude popsána s odkazem na obr. 24. Ve výše popsaném provedení je tvar odrazné plochy kombinací rovných ploch. Nicméně se tvar odrazné plochy na toto neomezuje a je možné použít různé tvary. Jeden pohled na obr. 24, na němž je tvarem odrazné plochy rovná plocha, znázorňuje světlovod vyobrazený na horním pohledu obr. 19. Když je tvarem odrazné plochy zakřivená plocha, je obtížné správně definovat odraznou plochu 1 lei až odraznou plochu llc3. ale odrazné plochy je možné zhruba definovat, jak je znázorněno v perspektivním pohledu na obr. 24, podle směru vedení kolmice k ploše. Lze říci, že zakřivená plocha má tvar, v němž je množina odrazných ploch majících odlišné směry sklonu plynule spojena. Bez ohledu na to, zda odrazná plocha je rovná plocha nebo zakřivená plocha, odraznou plochou je odrazná plocha, která je nakloněná vzhledem k dopadové ploše.
V optickém systému, v němž světlo vyzařované z velkoplošné plochy IQem pro vyzařování světla dosahuje maloplošné plochy pro přijímání světla prvku 12 pro přijímání světla za použití světlovodu 11. bez ohledu na to, zda odrazná plocha je rovná plocha nebo zakřivená plocha, se plocha průřezu, když se světlovod odřízne rovnoběžně s vyzařovací plochou lib, zmenšuje s tím, jak se příčný řez přibližuje vyzařovací ploše. Obr. 24 znázorňuje pohledy v příčném řezu na světlovod odříznutý v pozicích 0,5 mm, 1,0 mm a 2,0 mm od vyzařovací plochy. Průřez je vystínovaná plocha a je vidět, že se plocha průřezu zmenšuje s tím, jak se průřez přibližuje k vyzařovací ploše 11b. Při použití světlovodu 11 majícího takový tvar může světlo vyzářené z velkoplošné plochy IQem pro vyzařování světla efektivně dosáhnout malé plochy pro přijímání světla prvku 12 pro přijímání světla.
Jak bylo popsáno výše, podle aktuálního provedení je možné poskytnout zařízení využívající svazky nabitých částic, jež používá světlovod, který dokáže vylepšit efektivitu využití světla.
-16 CZ 309373 B6
Druhé provedení
Obr. 25 je schéma konfigurace detektoru podle druhého provedení, což je další provedení tohoto vynálezu. Toto provedení se liší od prvního provedení v tom, že je použit obvod 14 pro zpracování signálu, který pro každý prvek pro přijímání světla zpracovává elektrické signály vydávané ze čtyř prvků 12 pro přijímání světla detekčního systému 16 vysokou rychlostí. Ostatní uspořádání jsou stejná jako v případě prvního provedení. Níže jsou stejné součásti jako u prvního provedení označeny stejnými vztahovými značkami a popis překrývající se s prvním provedením bude vypuštěn.
Jak je znázorněno na obr. 25, prvky 12 (12a až 12d) pro přijímání světla a zesilovací obvody 14a (14a-l až 14a-4) jsou jednotlivě spojeny výstupním kabelem 13. Amplituda elektrického signálu se jednotlivě zesiluje a elektrický signál je zpracováván aritmetickými obvody 14b (14b-l až 14b4) a zobrazuje se na monitoru 15 jako pixely mající předem stanovenou hodnotu odstupňování. Toto uspořádání představuje příklad, v němž je aritmetický obvod 14b paralelizovaný a zpracování signálu se provádí pro každý prvek 12 pro přijímání světla, aby se zvýšila rychlost. Díky tomu, že jsou zesilovací obvody 14a použity individuálně, je možné upravit faktor zesílení pro každý obvod a elektrický signál adekvátně zesílit. Proto se díky použití samostatného zesilovacího obvodu 14a a aritmetického obvodu 14b, jež odpovídají prvku 12 pro přijímání světla, dosáhne účinku adekvátního zesílení elektrického signálu individuálně a provedení zpracování pň vysoké rychlosti.
Nicméně se uspořádání na toto neomezuje a ke zpracování signálu za použití časového rozdělení může být použit přepínač (volič), který volí signály z prvků (12a až 12d) pro přijímání světla, jednoho nebo dvou zesilovacích obvodů 14a a aritmetického obvodu 14b. Minimální fiinkcí požadovanou od obvodu 14 pro zpracování signálu podle předkládaného provedení je individuální zpracování elektrických signálů z prvků 12 (12a až 12d) pro přijímání světla.
V detektoru 16 podle výše popsaného prvního provedení jsou scintilátory 10 (10a až IQd) a prvky 12 (12a až 12d) pro přijímání světla uspořádány ve čtyřech směrech. Díky jednotlivému zpracování elektrických signálů získaných prvkem 12 pro přijímání signálu je v tomto uspořádání možné rozlišovat elektrické signály ve čtyřech směrech. To znamená, že je vždy jasné, v jakém směru letí signální elektron 9 vyzářený ze vzorku 8 podél osy z a dosáhne scintilátoru 10. Například v případě, kdy se pozoruje válec, když se obraz vytváří na základě elektrických signálů získaných čtyřsměrovými scintilátory 10 (10a až IQd). se získá válcovitý obraz pozorovaný z každého směru a na obrazu se objeví stín válce odpovídající příslušnému směru. Výška válce se může odhadnout na základě délky stínu. Přitom světlovod 11 není jen opatřen množinou sestav scintilátoru 10 a prvku 12 pro přijímání světla, ale také potřebuje zajistit, aby se světlo vyzářené z určitého scintilátoru dostalo do prvku pro přijímání světla odpovídajícího scintilátoru.
Světlovod 11 má uspořádání, v němž se většina světla vyzařovaného ze scintilátoru šíří do odpovídajícího prvku pro přijímání světla. Uvedeným uspořádáním je optický systém, v němž se světlo vyzařované scintilátory 10a. 10b. 10c. IQd příslušně šíří do prvků 12a. 12b. 12c. 12d pro přijímání světla.
Odrazná plocha llc2 a odrazná plocha 1 lc3 hrají důležitou roh při bránění jevu (přeslech světla), kdy vyzařované světlo ze scintilátoru dosáhne jiného než odpovídajícího prvku pro přijímání světla. Například světlo směrované ze scintilátoru 10a na prvek 12b pro přijímání světla nebo prvek 12d pro přijímání světlaje hlavně odráženo odraznými plochami llc2. 1 lc3 a nedostane se do prvku 12b pro přijímání světla ani prvku 12d pro přijímání světla. Jinými slovy je podle uspořádání, v němž se plocha průřezu, když je světlovod odříznutý rovnoběžně s vyzařovací plochou 11b, zmenšuje s tím, jak se průřez přibližuje k vyzařovací ploše, přeslech světla eliminován. Proto i když scintilátor 10 není rozdělen a detektor je tvořen jedním scintilátorem majícím tvar v podobě mezikruží, je možné přeslech omezit tvarem světlovodu.
- 17 CZ 309373 B6
U konfigurace detektoru 16 popsaného v prvním provedení lze díky individuálnímu zpracování elektrického signálu získaného prvkem 12 pro přijímání světla provádět 3D měření, jako je odhad výšky válce. Proto toto uspořádání obsahuje jeden nebo množinu scintilátorů a množinu prvků pro přijímání světla, a světlovod, který šíří většinu světla vyzařovaného scintilátorem do prvků pro přijímání světla odpovídajících směrům, jako je nahoře, dole, vlevo a vpravo na vzorku, a elektrický signál každého prvku pro přijímání světla se zpracovává individuálně, což umožňuje provádění 3D měření.
Počet sestav scintilátoru a prvku pro přijímání světla není omezen na 4 a může být 2, 3, 8 nebo 16. Nicméně když se počet sestav zvýší, zvýší se i celkový počet signálních elektronů, jež je možné přijímat. Ovšem protože se počet signálních elektronů na jednu sestavu sníží a sousední prvky pro přijímání světla jsou blízko u sebe, je pravděpodobné, že dojde k přeslechu světla. Když se vytváří obraz pro každou sestavu, šum obrazu se zvyšuje s tím, jak se počet signálních elektronů snižuje. Proto je možné zvolit optimální počet sestav na základě vztahu mezi výnosem celkového počtu signálních elektronů, přeslechem světla a počtem signálních elektronů na sestavu.
Jak bylo popsáno výše, podle aktuálního provedení je možné navíc k účinkům podle prvního provedení adekvátně zesilovat elektrický signál individuálně a zpracovávat elektrický signál při vysoké rychlosti.
Třetí provedení
Obr. 26 je zvětšený pohled na scintilátor a světlovod, jež tvoří detektor podle třetího provedení, což je další provedení tohoto vynálezu. Toto provedení se liší od prvního provedení v tom, že scintilátor 10 a světlovod 11 jsou spojeny prvkem 17 s odpovídajícím indexem lomu. Ostatní uspořádání jsou stejná jako u prvního provedení, stejné součásti jako u prvního provedení jsou označeny stejnými vztahovými značkami a popis překrývající se s prvním provedením bude vypuštěn.
Aby bylo vysvětlení snazší na pochopení, znázorňuje horní pohled obr. 26 zvětšený pohled na scintilátor a světlovod podle výše popsaného prvního provedení, a spodní pohled na obr. 26 představuje zvětšený pohled na scintilátor a světlovod podle předkládaného provedení. V první řadě, jak je znázorněno na horním pohledu obr. 26, v uspořádání detektoru podle výše popsaného prvního provedení jsou scintilátor 10 a dopadová plocha 11a světlovodu uspořádány blízko u sebe, ale nejsou slepeny (spojeny). Proto se světlo vyzařované ze scintilátoru 10 dostává na dopadovou plochu 11a světlovodu vzduchem. Světelný paprsek Raylll představuje příklad světelného paprsku dopadajícího do světlovodu 11, a jedná se o světelný paprsek, jímž se světlo vyzařuje z vnitřku scintilátoru 10, je vyzařováno z plochy IQem pro vyzařování světla scintilátoru a dopadá na světlovod 11 vzduchem. Signální elektron 9 vstupuje do scintilátoru 10 a světlo je vyzařováno z vnitřku scintilátoru. Část světla vyzařovaného ve scintilátoru 10 není možné vyzářit ven ze scintilátoru 10 a ztratí se uvnitř scintilátoru. Hlavní příčinou této ztráty je úplný odraz, který nastává na rozhraní mezi scintilátorem 10 a vzduchem. Když se používá scintilátor vyrobený z polovodičového nebo keramického luminoforového materiálu, nebo když se jako scintilátor 10 používá substrát, na němž je zformovaný práškový luminofor, a rovněž se extrahuje a využívá světlo ze substrátu, je celkový index lomu plochy IQem pro vyzařování světla scintilátoru často vyšší než 1,5. Uhel úplného odrazu na povrchu scintilátoru, když je indexlomu 1,5, je přibližně 40 stupňů. Proto je poměr úplného odrazu na povrchu světla vyzařovaného uvnitř přibližně 75 % nebo více světla dopadajícího na povrch. Když je uvnitř scintilátoru rozptýlená struktura, úplně odražené světlo může změnit úhel šíření tak, aby znovu dopadlo na povrch a bylo vyzářeno ven ze scintilátoru 10, ale část úplně odraženého světla se úplně odrazí znovu a světlo se vrátí do vnitřku scintilátoru a je absorbováno. Světelný paprsek Rayll2 je příklad světelného paprsku absorbovaného ve scintilátoru. Protože je k ploše IQbs scintilátoru uchycen kov jako hliník jako odrazivý materiál, energie světlaje vždy absorbována při každém odrazu světla. Světelný paprsek Rayl 12 je vyzářen z vnitřku scintilátoru, je úplně odražen plochou IQem pro vyzařování světla a
-18 CZ 309373 B6 je odražen, přičemž je absorbován plochou IQbs. Světelný paprsek Ray 112 je příklad světla, které se ztratí v důsledku opakování tohoto procesu a energie světla se sníží téměř na nulu.
V důsledku ztrátového mechanismu tohoto úplného odrazu se má za to, že poměr světla vyzářeného ze scintilátoru 10 ke světlu vyzářenému uvnitř scintilátoru je přibližně méně než 60 %, a podle simulace je tento poměr přibližně 5 až 30 % v závislosti na struktuře.
Uhel úplného odrazu se určuje pomocí rozdílu mezi indexem lomu materiálu plochy IQem pro vyzařování světla scintilátoru a indexem lomu vzduchu. V souladu s tím, jak je znázorněno na spodním pohledu obr. 26, v uspořádání detektoru podle předkládaného provedení je mezi plochou IQem pro vyzařování světla scintilátoru a dopadovou plochou 11a světlovodu 11 uspořádaný prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu, který má vyšší index lomu než vzduch. Prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu podle předkládaného provedení je přilnavá vrstva z akrylové pryskyřice, která spojuje plochu IQem pro vyzařování světla scintilátoru a dopadovou plochu 11a. Plocha IQem pro vyzařování světla scintilátoru a dopadová plocha 11a jsou slepeny lepicí vrstvou akrylové pryskyřice, takže je zabráněno vstupu vzduchu do prostoru mezi plochou IQem pro vyzařování světla scintilátoru a dopadovou plochou 11a. Prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu není omezen na akrylovou pryskyřici, a může se jednat o průhledný prvek, jako je epoxidová pryskyřice. Mezi scintilátor 10 a světlovod 11 může být vloženo elastické těleso jako guma, nebo může být scintilátor 10 uchycen ke světlovodu 11 oboustrannou páskou.
Když je index lomu prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu vyšší než index lomu vzduchu, je méně pravděpodobné, že bude docházet k úplnému odrazu mezi plochou IQem pro vyzařování světla scintilátoru a prvkem 17 s odpovídajícím indexem lomu, takže je pravděpodobné, že světlo vyzařované uvnitř scintilátoru bude dopadat na prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu z plochy IQem pro vyzařování světla. Když se index lomu prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu rovná, neboje vyšší, než index lomu světlovodu Ul, nedochází k úplnému odrazu, a i když je index lomu světlovodu 11 v podstatě stejný jako index lomu prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu, je méně pravděpodobné, že bude docházet k úplnému vnitřnímu odrazu. Proto se umístěním prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu, který má stejný index lomu jako světlovod 11, nebo vyšší, jelikož je pravděpodobné, že světlo bude dopadat z plochy IQem pro vyzařování světla scintilátoru na prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu, a je pravděpodobné, že světlo bude dopadat do světlovodu 11 z prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu, dosáhne účinku vylepšení efektivity využití světla. Rozsahem indexu lomu, který je podobný indexu lomu světlovodu 11, se rozumí přibližně ±0,2 indexu lomu světlovodu 11. Konkrétně, když je světlovod vyroben z PMMA pryskyřice, která má index lomu 1,51, je index lomu prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu přibližně 1,31 až 1,71.
Nicméně protože index lomu libovolného materiálu je vyšší než index lomu vzduchu, je prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu vyrobený z pryskyřice apod. uspořádaný tak, aby mezi plochou IQem pro vyzařování světla scintilátoru a dopadovou plochou 11a nebyla žádná vzduchová vrstva, čímž se dosáhne účinku vylepšení efektivity využití světla. Přitom může světlo vyzařované ze scintilátoru 10 procházet prvkem 17 s odpovídajícím indexem lomu. Přitom například, i když je absorpční koeficient [m-1] materiálu vysoký, není to problém, protože světlo prochází prvkem 17 s odpovídajícím indexem lomu, když je prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu dostatečně tenký. Důležité pro prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu je, že světlo prochází prvkem 17 s odpovídajícím indexem lomu. Je lepší, když je propustnost prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu vyšší. Nicméně stačí, když může prvkem 17 s odpovídajícím indexem lomu procházet světlo, a libovolná pryskyřice jako akrylová pryskyřice nebo epoxidová pryskyřice dokáže přenášet světlo bez problémů. Například jako prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu nelze použít prvek, který vůbec nepřenáší světlo, jako je silná kovová deska.
Když index lomu prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu je index lomu mezi indexem lomu plochy IQem pro vyzařování světla scintilátoru a indexem lomu světlovodu 11, součet rozdílu indexů lomu mezi plochou IQem pro vyzařování světla scintilátoru 10 a prvkem 17 s odpovídajícím
-19 CZ 309373 B6 indexem lomu a rozdílu indexů lomu mezi prvkem 17 s odpovídajícím indexem lomu a světlovodem 11 je minimální (rozdíl indexů lomu mezi plochou IQem pro vyzařování světla scintilátorů a světlovodem 11). a Fresnelův odraz, k němuž dochází v závislosti na rozdílu indexů lomu je minimalizován, čímž se dosáhne účinku zlepšení efektivity využití světla.
V takovém případě, kde scintilátorem je struktura vícevrstvého tenkého filmu nahází GaN, protože materiálem plochy IQem pro vyzařování světla scintilátorů je safírový substrát, index lomu je přibližně 1,78 při vlnové délce 400 nm. Na druhou stranu je index lomu PMMA přibližně 1,51. Proto je žádoucí, aby index lomu prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu byl mezi těmito dvěma indexy lomu a jako prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu se může použít například lepidlo z akrylové pryskyřice nebo lepidlo z epoxidové pryskyřice mající index lomu přibližně 1,6.
Účinek prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu se kontroluje pomocí simulace. Jako scintilátor 10 je použita struktura vícevrstvého tenkého filmu na bázi GaN a efektivita využití světla se počítá, když je prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu použit a když prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu není použit. Ve výsledku je efektivita využití světla při použití prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu l,8násobně vyšší než efektivita využití světla, když prvek 17 s odpovídajícím indexem lomu použit není.
V případě, kdy světlovodem je typický pravoúhlý rovnoběžnostěn, když světlo dopadá do světlovodu, světlo se odráží a rozptyl světla ve světlovodu činí méně než přibližně 40 stupňů. V souladu s tím světlo šířící se ve světlovodu opakuje úplný odraz na ploše kolmé k dopadové ploše, takže světlo je vedeno. Nicméně když jsou zdroj světla a světlovod spojeny prvkem s odpovídajícím indexem lomu, protože světlo vyzařované ze zdroje světla dopadá do světlovodu téměř bez lomu, světlo se nešíří ve světlovodu a uniká ze světlovodu v blízkosti dopadové plochy. To znamená, že v případě, kdy je světlovod typický pravoúhlý rovnoběžnostěn, když je světlo vedeno do prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu, efektivita využití světla se snižuje.
Ve struktuře, v níž jsou třemi odraznými plochami (llcl až 1 lc3) hliníkové plochy jako u světlovodu představeného ve výše uvedeném prvním provedení, se plocha průřezu, když se světlovod 11 odřízne rovnoběžně s vyzařovací plochou 11b, zmenšuje s tím, jak se průřez přibližuje k vyzařovací ploše 11b. V tomto případě, protože světlo je zaostřeno na prvek 12 pro přijímání světla odrazem, i když světlo vyzařované scintilátorem 10 zůstává rozptýlené a dopadá do světlovodu 11, je světlo ztracené ve scintilátorů 10 získáno bez ztráty zavedením prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu, čímž se dosáhne účinku zlepšení efektivity využití světla.
To znamená, že umístěním prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu mezi světlovod 11 a scintilátor 10, jež mají charakteristiky popisované ve výše popsaném prvním provedení, se dosáhne účinku zlepšení efektivity využití světla.
Přitom se může index lomu prvku 17 s odpovídajícím indexem lomu nastavit na index lomu rovnající se indexu lomu světlovodu, nebo vyšší, a je dokonce lepší, když je index lomu mezi indexem lomu plochy IQem pro vyzařování světla scintilátorů a indexem lomu světlovodu 11.
Jak bylo popsáno výše, podle předkládaného provedení lze navíc k účinku podle prvního provedení efektivitu využití světla dále zlepšit.
Vynález se neomezuje na výše zmíněná provedení a zahrnuje různé úpravy. Například byla výše uvedená provedení popsána podrobně za účelem snadného pochopení vynálezu a vynález není na tato provedení včetně všech popsaných uspořádání nutně omezen. Část uspořádání podle jednoho provedení může být nahrazena uspořádáním podle jiného provedení, a uspořádání podle jiného provedení může být doplněno k uspořádání podle jednoho provedení.
Claims (2)
1. Zařízení využívající svazky nabitých částic, zahrnující:
detektor (16) nakonfigurovaný tak, aby detekoval alespoň jednu z nabité částice vyzářené ze vzorku (8) na základě ozáření svazkem nabitých částic vyzářeným ze zdroje nabitých částic a z nabité částice vytvořené kolizí nabité částice vyzářené ze vzorku (8) s jiným prvkem, vyznačující se tím, že detektor (16) obsahuje scintilátor (10) nakonfigurovaný tak, aby vyzářil světlo při dopadu nabité částice, prvek (12) pro přijímání světla nakonfigurovaný tak, aby přeměnil světlo na elektrický signál, a světlovod (11) nakonfigurovaný tak, aby vedl světlo vytvořené ze scintilátoru (10) do prvku (12) pro přijímání světla, přičemž světlovod (11) obsahuje dopadovou plochu (11a), která směřuje k ploše (lOem) pro vyzařování světla scintilátoru (10) a na níž dopadá světlo vyzařované scintilátorem (10), vyzařovací plochu (11b), která směřuje k prvku (12) pro přijímání světla a je nakonfigurovaná na vyzařování světla, a odraznou plochu (1 lei), která směřuje k dopadové ploše (11a) aje nakloněná vzhledem k dopadové ploše (11a) tak, že se světlo dopadající z dopadové plochy (11a) odráží směrem k vyzařovací ploše (lib), vyzařovací plocha (11b) je menší než dopadová plocha (11a), alespoň část odrazné plochy (1 lei) pokrývá alespoň část plochy (lOem) pro vyzařování světla scintilátoru (10), odrazná plocha (llcl)je tvořena množinou ploch, normálová linie alespoň jedné plochy z množiny ploch (1 lc2 a 11 c3) je uspořádána tak, aby měla normálovou složku ve směru k rovině obsahující střed vyzařovací plochy (11b) a kolmou na dopadovou plochu (1 la) a vyzařovací plochu (11b).
2. Zařízení využívající svazky nabitých částic, zahrnující:
detektor (16) nakonfigurovaný tak, aby detekoval alespoň jednu z nabité částice vyzářené ze vzorku (8) na základě ozáření svazkem nabitých částic vyzářeným ze zdroje nabitých částic a z nabité částice vytvořené kolizí nabité částice vyzářené ze vzorku (8) s jiným prvkem, vyznačující se tím, že detektor (16) obsahuje scintilátor (10) nakonfigurovaný tak, aby vyzářil světlo při dopadu nabité částice, prvek (12) pro přijímání světla nakonfigurovaný tak, aby přeměnil světlo na elektrický signál, a světlovod (11) nakonfigurovaný tak, aby vedl světlo vytvořené ze scintilátoru (10) do prvku (12) pro přijímání světla, přičemž světlovod (11) obsahuje: dopadovou plochu (11a), která směřuje k ploše (lOem) pro vyzařování světla scintilátoru (10) a na níž dopadá světlo vyzařované scintilátorem (10), vyzařovací plochu (11b), která směřuje k prvku (12) pro přijímání světla aje nakonfigurovaná na vyzařování světla,
-21 CZ 309373 B6 odraznou plochu (1 lei), která směřuje k dopadové ploše (11a) aje nakloněná vzhledem k dopadové ploše (11a) tak, že se světlo dopadající z dopadové plochy (11a) odráží směrem k vyzařovací ploše (Hb), a horní plochu (1 lf) umístěnou mezi odraznou plochou (11c 1) a vyzařovací plochou (11b) pod úhlem 5 náklonu, který je odlišný od úhlu náklonu odrazné plochy (llcl), vyzařovací plocha (11b) je menší než dopadová plocha (1 la), a v příčném řezu zahrnujícím scintilátor (10), světlovod (11) a prvek (12) pro přijímání světlaje projekční délka odrazné plochy (1 lei) na plochu rovnoběžnou s dopadovou plochou (11a) větší než projekční délka horní plochy (1 lf) na plochu rovnoběžnou s dopadovou plochou (1 la), a ίο v příčném řezu je projekční délka odrazné plochy (llcl) na plochu rovnoběžnou s dopadovou plochou (11a) větší než projekční délka scintilátoru (10) na plochu rovnoběžnou s dopadovou plochou (11a).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/035048 WO2020059114A1 (ja) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 荷電粒子線装置 |
| JPPCT/JP2018/035048 | 2018-09-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20227A3 CZ20227A3 (cs) | 2021-05-05 |
| CZ309373B6 true CZ309373B6 (cs) | 2022-10-12 |
Family
ID=69886770
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-7A CZ309373B6 (cs) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Zařízení využívající svazky nabitých částic |
| CZ2021-87A CZ309147B6 (cs) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Zařízení využívající svazky nabitých částic |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2021-87A CZ309147B6 (cs) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Zařízení využívající svazky nabitých částic |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11515120B2 (cs) |
| JP (1) | JP6984035B2 (cs) |
| CZ (2) | CZ309373B6 (cs) |
| DE (1) | DE112018007843B4 (cs) |
| IL (1) | IL281169B2 (cs) |
| WO (1) | WO2020059114A1 (cs) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309373B6 (cs) * | 2018-09-21 | 2022-10-12 | Hitachi High-Tech Corporation | Zařízení využívající svazky nabitých částic |
| US12385861B2 (en) * | 2020-03-02 | 2025-08-12 | Hitachi High-Tech Corporation | Charged particle detector, charged particle ray device, radiation detector, and radiation detection device |
| DE102021125639A1 (de) * | 2021-10-04 | 2023-04-06 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Teilchenstrahlsystem |
| WO2024189834A1 (ja) | 2023-03-15 | 2024-09-19 | 株式会社日立ハイテク | 検出器、測定装置および荷電粒子線装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012500447A (ja) * | 2008-08-20 | 2012-01-05 | 株式会社アドバンテスト | 電子検出装置及び走査型電子顕微鏡 |
| JP2017183126A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ライトガイド、ライトガイドを備えた検出器、及び荷電粒子線装置 |
Family Cites Families (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5419658U (cs) * | 1977-07-11 | 1979-02-08 | ||
| JPS5419658A (en) | 1977-07-14 | 1979-02-14 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
| JPS5419858A (en) | 1977-07-15 | 1979-02-14 | Kenji Nakamura | Toilet coating utensil of foundation and like |
| JPS58174855A (ja) | 1982-04-07 | 1983-10-13 | Nippon Tsushin Gijutsu Kk | 角加速度検出器 |
| JPS58174855U (ja) * | 1982-05-17 | 1983-11-22 | 株式会社日立製作所 | ２次電子検出装置 |
| DE3500903A1 (de) | 1985-01-12 | 1986-07-17 | Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim | Detektor fuer rueckstreuelektronen |
| DE3925949A1 (de) | 1989-08-05 | 1991-02-07 | Herbert Dr Specht | Elektronenrastermikroskop mit nachruestmodul |
| GB2314926B (en) * | 1996-07-01 | 1999-08-25 | K E Developments Ltd | Detector devices |
| EP1063677B1 (en) * | 1999-06-23 | 2005-03-16 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Charged particle beam device |
| US7373197B2 (en) * | 2000-03-03 | 2008-05-13 | Intramedical Imaging, Llc | Methods and devices to expand applications of intraoperative radiation probes |
| EP1299897B1 (de) * | 2000-07-07 | 2008-04-09 | Carl Zeiss NTS GmbH | Detektor für variierende druckbereiche und elektronenmikroskop mit einem entsprechenden detektor |
| US6803583B2 (en) * | 2001-03-21 | 2004-10-12 | M.E. Taylor Engineering Inc. | Scintillator for electron microscope and method of making |
| US6775452B2 (en) * | 2001-05-18 | 2004-08-10 | Applied Materials, Inc. | Phosphor coated waveguide for efficient collection of electron-generated photons |
| US6768836B2 (en) * | 2001-11-02 | 2004-07-27 | Applied Materials, Inc. | Phosphor coated waveguide for the efficient collection of electron-generated photons |
| US7919757B2 (en) * | 2006-04-04 | 2011-04-05 | Shimadzu Corporation | Radiation detector |
| US7872236B2 (en) * | 2007-01-30 | 2011-01-18 | Hermes Microvision, Inc. | Charged particle detection devices |
| DE102010026169B4 (de) | 2010-07-06 | 2014-09-04 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Partikelstrahlsystem |
| WO2015002281A1 (ja) * | 2013-07-04 | 2015-01-08 | コニカミノルタ株式会社 | シンチレータパネル及びその製造方法 |
| CN105308712A (zh) * | 2013-07-31 | 2016-02-03 | 株式会社日立高新技术 | 带电粒子束装置 |
| JP6316578B2 (ja) | 2013-12-02 | 2018-04-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 走査電子顕微鏡システム及びそれを用いたパターン計測方法並びに走査電子顕微鏡 |
| JP6169506B2 (ja) | 2014-02-19 | 2017-07-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 試料ホルダ、観察システム、および画像生成方法 |
| US10910193B2 (en) * | 2015-09-03 | 2021-02-02 | El-Mul Technologies Ltd. | Particle detection assembly, system and method |
| US10302774B2 (en) * | 2016-04-25 | 2019-05-28 | Morpho Detection, Llc | Detector assembly for use in CT imaging systems |
| US10365383B2 (en) * | 2016-09-09 | 2019-07-30 | Minnesota Imaging And Engineering Llc | Structured detectors and detector systems for radiation imaging |
| US10509135B2 (en) * | 2016-09-09 | 2019-12-17 | Minnesota Imaging And Engineering Llc | Structured detectors and detector systems for radiation imaging |
| JP6857511B2 (ja) * | 2017-02-23 | 2021-04-14 | 日本電子株式会社 | 走査電子顕微鏡 |
| US10525285B1 (en) * | 2018-08-06 | 2020-01-07 | Integrated Sensors, Llc | Ionizing-radiation beam monitoring system |
| CZ309373B6 (cs) * | 2018-09-21 | 2022-10-12 | Hitachi High-Tech Corporation | Zařízení využívající svazky nabitých částic |
| US11031210B2 (en) * | 2019-03-06 | 2021-06-08 | El-Mul Technologies Ltd. | Charged particle detection system |
| US11239048B2 (en) * | 2020-03-09 | 2022-02-01 | Kla Corporation | Arrayed column detector |
-
2018
- 2018-09-21 CZ CZ2022-7A patent/CZ309373B6/cs unknown
- 2018-09-21 US US17/269,424 patent/US11515120B2/en active Active
- 2018-09-21 DE DE112018007843.4T patent/DE112018007843B4/de active Active
- 2018-09-21 WO PCT/JP2018/035048 patent/WO2020059114A1/ja active Application Filing
- 2018-09-21 IL IL281169A patent/IL281169B2/en unknown
- 2018-09-21 JP JP2020547574A patent/JP6984035B2/ja active Active
- 2018-09-21 CZ CZ2021-87A patent/CZ309147B6/cs unknown
-
2022
- 2022-10-10 US US17/962,915 patent/US11694873B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012500447A (ja) * | 2008-08-20 | 2012-01-05 | 株式会社アドバンテスト | 電子検出装置及び走査型電子顕微鏡 |
| JP2017183126A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ライトガイド、ライトガイドを備えた検出器、及び荷電粒子線装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE112018007843B4 (de) | 2024-05-29 |
| CZ20227A3 (cs) | 2021-05-05 |
| US11515120B2 (en) | 2022-11-29 |
| WO2020059114A1 (ja) | 2020-03-26 |
| IL281169A (en) | 2021-04-29 |
| CZ309147B6 (cs) | 2022-03-09 |
| IL281169B1 (en) | 2024-09-01 |
| CZ202187A3 (cs) | 2021-05-05 |
| US20230030651A1 (en) | 2023-02-02 |
| JP6984035B2 (ja) | 2021-12-17 |
| JPWO2020059114A1 (ja) | 2021-08-30 |
| IL281169B2 (en) | 2025-01-01 |
| US20210183614A1 (en) | 2021-06-17 |
| DE112018007843T5 (de) | 2021-04-01 |
| US11694873B2 (en) | 2023-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8895935B2 (en) | High efficiency secondary and back scattered electron detector | |
| US11694873B2 (en) | Charged particle beam apparatus | |
| US7732762B2 (en) | Method of inspecting a specimen surface, apparatus and use of fluorescent material | |
| US9341585B2 (en) | X-ray detector including integrated electron detector | |
| JP2013541799A5 (cs) | ||
| US8829451B2 (en) | High efficiency scintillator detector for charged particle detection | |
| US10236155B2 (en) | Detection assembly, system and method | |
| TWI809358B (zh) | 帶電粒子檢測器，帶電粒子線裝置，放射線檢測器及放射線檢測裝置 | |
| WO2015185995A1 (ja) | 荷電粒子線装置 | |
| JP7140902B2 (ja) | 荷電粒子線装置 | |
| CZ307557B6 (cs) | Scintilační detekční jednotka pro detekci zpětně odražených elektronů pro elektronové nebo iontové mikroskopy | |
| TW202439679A (zh) | 檢測器、測定裝置及帶電粒子線裝置 |