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Die Erfindung betrifft eine Szintillations-Detektionseinheit zur Detektion rückgestreuter Elektronen für Elektronen- oder Ionenmikroskope nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Dabei erfolgt die Detektion zumindest teilweise in einem Tubus des Elektronen- oder Ionen-Mikroskops.
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Moderne Anwendungen der Elektronenmikroskope erfordern eine immer höhere Auflösung. Eine Möglichkeit, diesen Parameter positiv zu beeinflussen ist, den Arbeitsabstand (WD) zwischen dem Präparat und dem Objektiv zu verkleinern.
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Bei einem zu kleinen WD kommt es aber zum Problem der Unterbringung einiger Detektoren und damit zur Reduzierung der Höhe des erfassten Signals. Das gilt auch für einen Rückstreuelektronendetektor (weiter nur ein Detektor BSE).
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Im häufigsten Fall hat der BSE-Detektor die Form einer Scheibe, die aus einem Szintillations- oder Halbleitermaterial (z. B.
US 4700075 ,
DE 69728885 ,
US 6031230 ,
WO 2009043317 ,
US 20060249674 ) gebildet ist, wobei diese Scheibe unter dem unteren Pol-Objektivaufsatz angebracht ist, d. h. zwischen dem Präparat und dem Objektiv. Die Scheibe ermöglicht die Detektion der rückgestreuten Elektronen nur in einer Ebene, und das senkrecht zu der Längsachse des Tubus vom Mikroskop. Die Dicke der Scheibe beschränkt die Erzielung eines minimal erreichbaren WDs, da diese das nähere Herankommen des Präparats und des Objektivs behindert. Die Scheibe muss dazu noch mit einem Loch für den Durchtritt des primären Elektronenstrahls ausgestattet sein, was die Detektionswirkung bei kleinen Abständen zwischen den Präparaten und der Detektoreinheit stark reduziert. Die meisten BSE gehen nämlich bei fast senkrechtem Einfall des Primärstrahls in Richtung nach oben in den Raumwinkel hinaus, der die Längsachse des Primärstrahls umgibt. Bei dem geringen Abstand zwischen dem Präparat und dem Detektor fliegen die meisten Elektronen durch die Scheibenöffnung, ohne dass diese Elektronen erfasst werden. Ein optimales Signal-Niveau wird nur bei mittelgroßen WDs erreicht, wenn der Durchdringungsbereich des Raumwinkels mit der größten Dichte BSE mit der Detektorfläche am größten ist.
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Aus diesen Problemen ergibt sich ein Bemühen, die BSE-Detektoren direkt in dem Tubus des Elektronenmikroskops unterzubringen, so wie es in dem Artikel der Autoren Jaksch, Steigerwald, Drexel und Bihr unter dem Titel „Instrumentation and Methods – Advances in REM und LEEM – New Detection Principles and Developments on the GEMINI SUPRA FE-SEM” beschrieben ist, der in Microscopy and Microanalysis (2003), 9: 106–107CD Cambridge University Press oder in anderen Patentdokumenten
DE 10 2010 026 169 ,
US 6545277 veröffentlicht wurde. Bei dieser Anwendung hat der BSE-Detektor, der in dem Tubus des Geräts untergebracht ist, auch die Form einer Scheibe, wobei seine aktive Fläche, auf die die Mehrzahl der erfassten Elektronen fällt, senkrecht zur optischen Achse des Geräts liegt.
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Der Nachteil dieser und ähnlicher Lösungen ist, dass BSE, die auf der Fläche senkrecht zu der optischen Achse des Geräts sind, mit einem kleinen Nutzeffekt detektiert sind. Das BSE-Bündel nach dem Objektiv-Scharfstellen divergiert nämlich auf dem Weg nach oben und wird dazu noch von den Rasterspulen abgelenkt. Die Scheibe ist dabei aus baulichen Gründen meist nur in dem Bereich, in dem die Elektronen bereits nach dem Objektiv-Scharfstellen markant divergieren, angebracht. Bevor also die BSE zu der Scheibe gelangen, geht eine relativ große Anzahl von ihnen ”verloren”, da sie an anderen Teilen des Geräts gefangen werden, was die Detektionswirkung reduziert. Nur diejenigen Elektronen werden detektiert, deren Trajektorie die Scheibenfläche senkrecht zur optischen Achse des Geräts schneidet, d. h. bei einer nicht schiefen Probe werden nur die Elektronen detektiert, die von der Probe unter großen Winkeln, nahezu senkrecht zu der Probeebene, emittiert werden. Diese Bedingung begrenzt den Winkel- und Energie-Bereich des Detektors. Auch wenn es gelingen würde, die Scheibe in dem Tubus relativ niedrig unterzubringen, kommt es auch bei dieser Lösung zu Verlusten. Bei einer sehr niedrig untergebrachten Scheibe gehen die BSE verloren, wobei es ziemlich viele dieser BSE in diesem Bereich gibt. Auch in dem Fall, wenn die Scheibe zur optischen Achse des Geräts geneigt ist, ist die Detektion weniger effektiv im Vergleich zu der vorliegenden Erfindung. Dazu ermöglicht diese Lösung nicht, winkelmäßig und höhenmäßig die detektierten Elektronen zu separieren. Laut des oben genannten Artikels „New Detection Principles and Developments on the GEMINI SUPRA FE-SEM” wurde zum Abfangen der BSE, die aus der Probe unter kleinen Winkeln emittiert werden (d. h. fast tangential zu seiner Oberfläche), ein Hilfsdetektor entworfen, der jedoch nicht mehr im Tubus des Elektronenmikroskops untergebracht ist, sondern erst in einer Kammer unter dem Mikroskopobjektiv, das wiederum zu einer unangenehmen Platzbeschränkung und zu einer Zunahme des kleinsten erreichbaren WDs führt und damit verbunden zu einer schlechteren Auflösung. Selbst bei einer gleichzeitigen Verwendung eines BSE-Detektors unter dem Objektiv und einem Detektor BSE in Form einer Scheibe in dem Tubus kommt es immer noch zu großen Verlusten, da ein Teil der emittierten BSE von keinem der Detektoren erfasst wird.
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Es gibt auch andere Lösungen mit einem Detektor oder Detektoren in einem Tubus des Mikroskops, die aber unserer bereits vorliegenden Erfindung sehr fern liegen. Z. B. in der Patentanmeldung
WO 201000837 A vom Urheber Slowko Witold und Anmelder POLITECHNIKA WROCLAWSKA ist ein Detektor beschrieben, hauptsächlich für Sekundärelektronen (SE), der für den Betrieb in einem niedrigen Vakuummodus bis zu einem Druck von 1000 Pa bestimmt ist. Die Detektion SE ist von einem Elektrodensystem unterstützt. Eine der Elektroden ist eine rotationssymmetrische Anode, an die Spannung, typischerweise ca. 1 KV, gelegt wird, und die mit einer dünnen Schicht des Szintillators bedeckt ist. In der Schicht kommt es zu einer Umwandlung des SE-Signals in Licht. Das ist anschließend (eventuell schon nach dem Lichtleiter-Übergehen) von Fotodetektoren detektiert, oft von einem Fotomultiplierer. Dieses Prinzip der Detektion SE (Anode, Szintillator, Lichtleiter, Fotomultiplierer) ist ein obligatorischer, längst bekannter Stand der Technik. Die Witold Slowka Erfindung konzentriert sich vor allem auf ein reibungsloses Funktionieren des gesamten Systems mit den Blenden, die die Bereiche von unterschiedlichem Druck und der Elektroden mit einer geeigneten Spannung im niedrigen Vakuummodus trennen.
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Um das System zu ergänzen ist in der Anmeldung
WO 201000837 A auch ein BSE-Detektor beschrieben, wobei es sich um einem allgemein bekannten Robinson-Typ-Detektor handelt, der aus einer Szintillationsscheibe mit einem Loch in der Mitte zum Durchtreten des Primärstrahls und die mit einer leitenden Schicht bedeckt ist, und einem Wellenleiter und einem Fotodetektor besteht.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Detektoren zu beseitigen und vor allem die Detektion effektiver zu machen und größere Verluste zu vermeiden.
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Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Szintillations-Detektionseinheit zur Detektion rückgestreuter Elektronen für Elektronen- oder Ionenmikroskope geht davon aus, dass die Mikroskope einen Tubus mit einer Längsachse aufweisen. Die Szintillations-Detektionseinheit besteht aus einem Körper und mindestens aus einem System zur Verarbeitung eines Lichtsignals, das entweder von einem Fotodetektor einzeln oder von Fotodetektoren mit anderen vorgezogenen optischen Elementen gebildet ist. Der Eintritt dieses Systems befindet sich in unmittelbarer Nähe zum Körper der Szintillations-Detektionseinheit. Der Körper wird wenigstens teilweise aus Szintillationsmaterial gebildet und ist mindestens teilweise in dem Tubus des Ionen- oder Elektronenmikroskops untergebracht und von mindestens einem Hohlkörper gebildet. Die Grundlage der neuen Lösung ist, dass die Höhe des Körpers der Szintillations-Detektionseinheit, die in Richtung der Längsachse gemessen ist, größer als das Eineinhalbfache der größten Breite ist, die in Richtung senkrecht zur Längsachse der Hohlkörper, bei welchen diese Breite am größten ist, gemessen ist. Prinzip der Erfindung liegt darin, dass im Fall der Eingliederung von mehreren den Körper bildenden Hohlkörpern ist seine Höhe in Richtung der Längsachse durch die Summe der Projektionen der verwendeten Hohlkörper auf die Längsachse bestimmt. Im Fall, dass einige dieser Projektionen übereinanderliegen, sind diese in der Gesamthöhe der übereinanderliegenden Abschnitte nur einmal eingerechnet. Am unteren Basisteil jedes Hohlkörpers sind untere Öffnungen und im oberen Teil jedes Hohlkörpers obere Öffnungen angebracht, um einen Übergang eines primären Strahls von geladenen Teilchen zu ermöglichen. Die Längsachse verläuft durch den Hohlraum der Hohlkörper, also durch die unteren und oberen Öffnungen. Einer der neuen Merkmale der Erfindung sind auch die Oberflächenschichten des Hohlkörpers, die der Längsachse zugewandt sind, sind entweder als Ganzes aus einer aktiven Szintillationsschicht gebildet, oder die Oberflächen dieser Hohlkörper sind zumindest teilweise mit einer Szintillationsschicht versehen. Das untere Körperende der Szintillations-Detektionseinheit befindet sich über einem untersuchten Präparat.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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In einer möglichen Ausführung sind die Wände der Hohlkörper in den Bereichen außerhalb einer oberen und unteren Öffnungen vakuumdicht und bilden so einen Bestandteil einer um die Längsachse vakuumdichten Hülle, durch welche der primäre Elektronenstrahl verläuft.
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Jedem Hohlkörper kann mehr als ein System zur Verarbeitung eines Lichtsignals zugeordnet sein.
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Eine andere Möglichkeit ist, dass zumindest ein Hohlkörper mit Rillen versehen ist, wobei die Längsachse der Rillen in einer Ebene, die durch die Längsachse des Tubus geht, angeordnet ist. Diese Rillen teilen den betreffenden Hohlkörper in mehrere Segmente auf, und jedem dieser Segmente ist ein eigenes System zur Verarbeitung des Lichtsignals zugeordnet. Es ist vorteilhaft, wenn die Oberfläche der Rillen mit anderen reflektierenden Schichten versehen ist, die in Richtung zu bestimmten Hohlkörpersegmenten eine Reflektivität von mindestens 30% in dem Spektralbereich aufweisen, in dem ein Szintillationsmaterial emittiert, das für den bestimmten Hohlkörper eingesetzt ist.
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Bei einer der anderen möglichen Ausführung ist die aktive Szintillationsschicht auf der Oberfläche von wenigstens einem Hohlkörper zur Längsachse axialsymmetrisch.
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Die Hohlkörper können auch zumindest teilweise optisch gegeneinander abgeschirmt sein. Diese optische Abschirmung ist z. B. mit Hilfe einer dritten reflektierenden Schicht realisiert, deren Reflektivität mindestens 30% in dem Spektralbereich ist, in dem das Szintillationsmaterial des Körpers emittiert, aus welchem diese reflektierende Schicht besteht.
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Die Hohlkörper können aus Szintillationsmaterial gebildet sein, dessen Bestandteil eine aktive Szintillationsschicht und/oder ein Substrat aus lichtleitendem Material ist, auf dessen Innenfläche eine Szintillationsmaterialschicht aufgetragen ist, die eine aktive Szintillationsschicht bildet. Die Szintillationsmaterialien und/oder die Substrate und/oder die Szintillationsmaterialschichten können wenigstens bei zwei der Hohlkörper unterschiedlich sein.
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In dem Fall, bei dem der Hohlkörper aus einem Szintillationsmaterial gebildet ist, dessen Bestandteil als aktive Szintillationsschicht ausgebildet ist, sind seine Oberflächen, die gegenüber der Längsachse des Tubus angebracht sind, vorteilhaft poliert.
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Eine andere Variante ist die Möglichkeit, dass die aktive Szintillationsschicht auf der an die Längsachse angebrachten Seite mit einer elektrisch leitenden Schicht oder einem elektrisch leitfähigen Gitter zum Entfernen von Oberflächenladung versehen ist.
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Bei einer der anderen Ausführungsformen ist zumindest ein Teil der Wände des wenigstens einen Hohlkörpers, die von der Längsachse abgeneigt sind, mit einer ersten reflektierenden Schicht mit einer für die Wellenlänge der für diesen Hohlkörper benutzten Szintillationsmaterialemission optimierten Reflektivität überzogen. Diese erste reflektierende Schicht hat dritte Öffnungen in den Gebieten, die dem Eintritt von jedem der Systeme zur Verarbeitung des Lichtsignals gegenüber orientiert sind.
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Eine andere Variante ist, dass zumindest ein Teil der Wände des wenigstens einen Hohlkörpers, die von der Längsachse abgeneigt sind, dicht mit einer dielektrischen Schicht mit einer für die Wellenlänge der für diesen Hohlkörper benutzten Szintillationsmaterialemission optimierten Reflektivität umhüllt ist. Diese dielektrische Schicht hat die zweiten Öffnungen in den Gebieten, die gegenüber dem Eintritt von jedem der Systeme zur Verarbeitung des Lichtsignals orientiert sind.
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Zumindest ein Teil der Wände des wenigstens einen Hohlkörpers, die von der Längsachse abgeneigt sind, kann auch poliert sein.
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Auch eine solche Ausführung ist möglich, dass zumindest ein Teil der Wände des wenigstens einen Hohlkörpers, die von der Längsachse abgeneigt sind, von einem reflektierenden Material umhüllt ist mit einer Reflektivität zumindest von 30% in dem Spektralbereich, in dem das Szintillationsmaterial des Körpers emittiert. Zwischen den Wänden des betroffenen Hohlkörpers, die von der Längsachse abgeneigt sind und dem reflektierenden Material ist in diesem Fall eine Spalte, die mit einer aktuellen Atmosphäre im Tubus ausgefüllt ist. Typischerweise ist dies Vakuum oder verdünntes Gas. Dieses reflektierende Material hat die ersten Öffnungen in den Gebieten, die gegenüber dem Eintritt von jedem der Systeme zur Verarbeitung des Lichtsignals orientiert sind. Vorteilhaft ist das reflektierende Material auf der Basis von dielektrischen Schichten gebildet.
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In den Gebieten, die gegenüber dem Eintritt von jedem der Systeme zur Verarbeitung des Lichtsignals orientiert sind, ist vorteilhaft, dass die Außenfläche des Hohlkörpers mattiert ist.
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Bei dieser Erfindung gibt es im Gegensatz zu den bekannten im Stand der Technik beschriebenen Lösungen die grundlegende Tatsache, dass die Höhe des Körpers der Szintillations-Detektionseinheit, die in Richtung der Längsachse des Tubus gemessen größer ist als das Eineinhalbfache der größten Körperbreite der Szintillations-Detektionseinheit, die in Richtung senkrecht zu dieser Achse gemessen ist. Dies ermöglicht, effektiv auch die BSE zu detektieren, die die Detektoren des Scheibentyps, welche nicht den beschriebenen geometrischen Parametern entsprechen, überhaupt nicht erfassen.
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Was das
WO 201000837 A betrifft, unterscheidet sich die vorliegende Lösung grundlegend von dieser Lösung, da sie sich nicht mit Niedrigvakuum-Modus und auch nicht mit der Detektion befasst. Zum Detektieren wird daher keine Anode benötigt, sondern nur der Hohlkörper/die Hohlkörper aus Szintillationsmaterial, dem/denen keine Spannung zugeführt wird. Sehr wichtig sind dann die geometrischen Parameter dieses Hohlkörpers. Die Detektion von BSE ist so, wie sie in
WO 201000837 A erwähnt ist. Sie platziert nur den bekannten Robinson-Detektor an der Unterseite des Objektivs, wobei ähnlich wie bei der vorgeschlagenen Lösung in der Patentschrift
US 4700075 oder im Artikel Jaksch, J-P Vermeulen: New Developments in GEMINI
® FESEM Technology der größte Teil der detektierten BSE auf der Scheibenfläche senkrecht zur optischen Achse des Geräts aufgefangen ist. Damit sind all die Nachteile verbunden, die in den Bemerkungen zu dem Patent
US 4700075 und dem Artikel Jaksch, J-P Vermeulen: New Developments in GEMINI
® FESEM Technology erwähnt wurden.
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Das Hauptprinzip dieser Erfindung liegt in der neu vorgeschlagenen Form des Detektorkörpers, der vom Bereich über dem Präparat und meistens erst vom Objektiv in Richtung nach oben von Hohlkörpern mit aktiven Schichten zur Detektion von BSE auf den Wänden, die zur Längsachse des Tubus angebracht sind, gebildet ist. Wobei die Summe der Projektionen dieser Körper auf die Längsachse des Tubus zumindest eineinhalbmal größer ist als die größte Körperbreite der breitesten der verwendeten Körper, gemessen senkrecht zur Ebene der Längsachse des Tubus. Im Fall, dass bei einigen der Hohlkörper ihre Projektionen auf die Längsachse des Tubus übereinanderliegen, werden in der Summe der Projektionen diese übereinanderliegenden Abschnitte nur einmal gezählt. Als der breiteste Körper ist ein solcher gemeint, dessen Parameter am größten sind. Das bedeutet also, dass die Detektionsfläche rund um die Röhrenachse in Aufwärtsrichtung relativ groß ist. Daher ist es möglich, BSE bei einem relativ langen Abschnitt entlang dieser Achse zu detektieren, was ein großer Vorteil ist, verglichen mit Szintillationsdetektoren in Form einer Scheibe oder Platte. In dem Körperhohlraum der Detektionseinheit landet in diesem langen Abschnitt entlang der Tubusachse in verschiedenen Höhen eine große Anzahl von BSE. Es handelt sich um die BSE, die sonst auf anderen Teilen der Vorrichtung ungenutzt landen würde und zwar vor dem Einfall auf die Szintillationsscheibe mit der Haupt-Detektionsfläche senkrecht zur Achse des Geräts, die in einer größeren Höhe angebracht ist. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht aber, auf der Körperhöhle der Detektionseinheit auch diese BSE zu erfassen, die ansonsten ungenutzt bleiben würde, z. B. auch die, die das Präparat unter kleinem Winkel zur Ebene des Präparats verlassen. Ist das Präparat nicht schief angebracht, liegt es in der Ebene senkrecht zu der optischen Achse des Geräts oder BSE mit kleineren Energien. Im Fall einer niedrig angebrachten Scheibe kommt es wiederum als Folge des Durchgangs von BSE durch die Öffnung, die aber für den Durchtritt des primären Strahls notwendig ist, zu einem signifikanten Verlust von BSE, die das Präparat unter großen Winkeln zur Ebene des nicht schiefen Präparats, und von welchen es prozentual am meisten gibt, verlassen. Dazu ist die Platzierung der Scheibe knapp oberhalb des Objektivs konstruktiv problematisch.
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Bei dieser vorgelegten Lösung ist also das Gesamtausbringen der gewählten Körpergeometrie der Detektionseinheit wesentlich größer als bei allen bekannten bisher verwendeten Einrichtungen, in denen eine Konfiguration mit einer Scheibe verwendet ist, die nicht senkrecht zur Tubusachse angebracht ist, da die aktive Fläche der Wände der Hohlkörper mit den vorgeschlagenen Parametern immer größer und/oder vorteilhafter platziert ist als bei einer Lösung des Scheibentyps.
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Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist der energetische Winkelbereich der Detektionseinheit. Daher kann der so entworfene Körper der Detektionseinheit vorteilhaft genutzt werden als ein Bestandteil einer vakuumdichten Umhüllung, durch die der Primärelektronenstrahl durchgeht. Idealist es, wenn die Innenwände der benutzten Hohlkörper schon vakuumdicht sind. Aber es kann auch ausreichend sein, wenn nur eine der Materialschichten, die bei diesen Körpern verwendet werden, abdichtet. Die komplexere Konfiguration des Detektorkörpers erlaubt dazu noch eine Höhen- und/oder Winkelseparation der erfassten Elektronen.
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Für die Herstellung des Körpers der Detektionseinheit können vorteilhaft Szintillationsmaterialien gewählt werden.
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Beispiele der Ausführung einer Szintillations-Detektionseinheit zum Detektieren rückgestreuter Elektronen für Elektronen- oder Ionenmikroskope sind schematisch anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Beispiel einer Szintillations-Detektionseinheit, deren Körper nur aus einem Hohlkörper besteht,
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2 eine kompliziertere Anordnung einer Szintillations-Detektionseinheit, deren Körper in diesem Fall aus drei Hohlkörpern gebildet ist, von denen ein Körper abgeschirmt ist,
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3 einen Vertikalschnitt durch eine andere Form des Detektorkörpers, der nicht axialsymmetrisch ist,
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4 einen Detektorkörper, der aus einem Rohr teilweise herausragt,
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5 einen horizontalen Schnitt durch den Hohlkörper, der durch Rillen in Segmente aufgeteilt ist,
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6 einen asymmetrischen Hohlkörper im Schnitt,
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7 einen aktiven Schnitt durch die Szintillationsschicht, die axial symmetrisch um die Längsachse verläuft und
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8a bis 8c waagerechte Schnitte von Hohlkörpern mit verschiedenen Kombinationen von leitenden bzw. dielektrischen Reflexionsschichten und/oder reflektierendem Material.
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Ein Beispiel einer Szintillations-Detektionseinheit 1, deren Körper 5 von einem einzelnen Hohlkörper 11 gebildet ist, der ganz in einem Tubus 2 gelagert ist, ist in 1 dargestellt. Dieser Hohlkörper 11 ist in diesem speziellen Fall symmetrisch um die Längsachse 3 des Tubus 2 angebracht. Eine symmetrische Anordnung ist dabei aber nicht Bedingung. Der Hohlkörper 11 ist in diesem Fall identisch mit dem Körper 5 der Szintillations-Detektionseinheit 1, und sein Ende liegt über dem untersuchten Präparat 4. Der Hohlkörper 11 ist in Richtung des Elektronendurchgangs vom Präparat 4 mit einer unteren Öffnung 12A und mit einer oberen Öffnung 12B versehen, durch die eine Längsachse 3 verläuft. Dabei ist die Bedingung eingehalten, dass die Höhe H des Hohlkörpers 11, gemessen entlang der Längsachse 3, größer als das Eineinhalbfache seiner maximalen Breite b in Richtung senkrecht auf diese Längsachse 3 ist. Der dargestellte Schnitt ist so gewählt, dass gerade seine größte Breite offensichtlich zu sehen ist, d. h. in allen anderen vertikalen Schnitten ist die Breite gleich oder kleiner. In nächster Nähe des Hohlkörpers 11 ist an einem Eintritt 9 ein System 6 zur Verarbeitung eines Lichtsignals platziert, das von einem Fotodetektor oder Fotodetektor mit anderen optischen Elementen gebildet werden kann, was zur Vereinfachung auf der Zeichnung nicht dargestellt ist. Als Eintritt 9 kann z. B. ein Eintrittsfenster des Fotodetektors oder der Eintrittsbereich eines ersten optischen Elements dienen. Fotodetektor kann z. B. ein Fotovervielfacher des PMT-Typs, wie Fotodiode etc., sein. Als optisches Element können ein Lichtleiter, eine optische Faser, eine Linse oder ein anderes Teil aus einem optisch geeigneten Material oder deren Kombination dienen und das auch mit Lücken zwischen den einzelnen Elementen. Dies gilt auch für die Systeme 6 auf den anderen Figuren. In diesem Beispiel ist der Hohlkörper 11 auf der der Längsachse 3 abgewandten Wand mit einem reflektierenden Material 17 mit einer Reflektivität von mindestens 30% in dem Spektralbereich versehen, in dem das Szintillationsmaterial emittiert. Zwischen den Wänden des Hohlkörpers 11, die von der Längsachse 3 abgewandt sind und dem reflektierenden Material 17 ist eine Spalte mit aktueller Atmosphäre im Tubus 2 gefüllt. Typisch ist Vakuum oder verdünntes Gas. Das reflektierende Material 17 hat hier eine erste Öffnung 18.1, die in den Gebieten, die gegenüber dem Eintritt 9 von jedem der Systeme 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals orientiert sind, gebildet ist. Eine aktive Szintillationsschicht 10 und eine elektrisch leitende Schicht 13 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur schematisch dargestellt, und ihre Dicken sind nicht in einem realen Maßstab dargestellt. In 1 ist auch die Darstellung von manchen Trajektorien 19 BSE eingezeichnet, die vom untersuchten Präparat 4 zu der Szintillations-Detektionseinheit 1 ausgehen. Die Markierung wird nur schematisch dargestellt. Die Trajektorien 19 werden von der Objektivfläche und von Abtastspulen beeinflusst. Die Platzierung dieser Elemente ist den Fachleuten bekannt. Aus diesem Grund werden sie, um die 1 zu vereinfachen, nicht markiert. Nach dem Durchgang zwischen den Pol-Objektivaufsätzen werden die BSE in Richtung der Längsachse 3 des Tubus 2 scharfgestellt, anschließend divergieren sie und können auch durch das Feld von Rasterspulen beeinflusst werden. Das Objektiv auf Grund des sphärischen und chromatischen Mangels stellt nicht alle BSE auf einen Platz scharf. In 1 ist aus dem Grund der Vereinfachung nur der Einfluss von sphärischen Defekten eingezeichnet, d. h. die verschiedenen Energien der einzelnen BSE sind nicht eingeschlossen. Die divergierten BSE nach dem Objektivdurchgang bzw. Abtastspulendurchgang fallen unter verschiedenen Winkeln und in verschiedenen Höhen auf die Wände des Körpers 5 der Szintillations-Detektionseinheit 1, die hier identisch mit dem Hohlkörper 11 ist.
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Es ist klar, dass auf die vertikalen Wände des Hohlkörpers 11 eine große Anzahl von Elektronen fällt. Ein weiterer Teil der Elektronen fällt dann auf die horizontalen Wände im Bereich der oberen Öffnung 12B. Die Rendite eines so entworfenen Detektors ist daher also viel größer als bei einer Lösung auf der Grundlage einer Scheibe.
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Das Funktionsprinzip des Gerätes nach 1 ist wie folgt: Durch den Tubus 2 des Elektronen- oder Ionen-Mikroskops verbreitet sich in Richtung nach unten ein Strahl von Primärelektronen, die bei dem Aufschlag auf das Präparat 4 die Emission der BSE verursachen. Diese BSE verbreiten sich mit verschiedenen Energien und unter verschiedenen Winkeln vom Präparat 4 nach oben. Ein großer Teil von ihnen fällt auf die Wände des Hohlkörpers 11, und danach geht er durch die elektrisch leitende Schicht 13 auf ihrer Oberfläche durch. Diese elektrisch leitende Schicht 13 dient zur Abfuhr der Oberflächenladung und kann z. B. aus einem Material, wie ITO, C, Al bestehen. Man kann auch andere Metalle usw. verwenden. Statt einer elektrisch leitenden Schicht 13 kann zur Abfuhr der Oberflächenladung auch ein elektrisch leitendes Gitter 14 verwendet sein, siehe 2. Die durch die elektrisch leitende Schicht 13 durchgekommenen BSE regen folglich in der aktiven Szintillationsschicht 10, die sich unter dieser elektrisch leitenden Schicht 13 befindet, eine Lichtemission an. Unter dem Begriff aktive Szintillationsschicht 10 versteht man entweder eine Pulverschicht, Kunststoffschicht usw. einer Szintillatorzusammensetzung oder eine Schicht auf der Oberfläche des Szintillationskristalls, wie z. B. YAG: Ce, YAP: Ce, BGO YSO usw., durch die die Elektronen, bevor sie anhalten, durchdringen. Das entstandene Licht wird dann entweder nur durch das Szintillationsmaterial verbreitet, und das auch im Fall des eigentlich benutzten Kristalls bzw. des Kunststoff-Szintillators oder auch des Substrats, auf das das Szintillationsmaterial aufgebracht ist, wenn ein solches Substrat verwendet ist, wobei dieses Substrat ausreichend durchlässig für die Wellenlänge des emittierten Lichts sein muss. Zum Leiten des Lichts ist es vorteilhaft, wenn zumindest um einen Teil des Körpers 5 außerhalb der Szintillations-Detektionseinheit 1 das reflektierende Material 17 angebracht ist, ideal mit einer Spalte, wobei diese Spalte mit aktueller Atmosphäre im Tubus 2 gefüllt ist. In der Regel ist das Vakuum oder verdünntes Gas. Die Konfigurierung mit der Spalte ermöglicht einerseits eine Totalreflexion an den Wänden des Szintillators und/oder des Substrats. Dessen Oberflächen sind für diesen Zweck vorteilhaft poliert, um auch selbst die Strahlen, die diese Bedingung der Totalreflexion nicht erfüllen, zu erfassen. Das Reflektivmateril 17 kann dabei entweder leitend oder auf der Basis dielektrischer Schichten sein. Aber es gibt auch andere mögliche Konfigurationen mit reflektierenden Schichten, wie auch z. B. in den 8b und 8c gezeigt ist. In der reflektierenden Schicht 17 ist eine erste Öffnung 18.1 gebildet, durch die das Licht in das Gebiet heraufkommt, das dem Eintritt 9 des Systems 6 zur Verarbeitung eines Lichtsignals entgegen orientiert ist. Bei der Verwendung mehrerer Systeme 6 für die Verarbeitung eines Lichtsignals muss eine angemessene Anzahl von ersten Öffnungen 18.1 verwendet sein. Die oberen Öffnungen 12B und unteren Öffnungen 12A für den Durchgang des primären Elektronenstrahls bleiben auch bei Verwendung einer reflektierenden Schicht 17, die in diesem Bereich unterbrochen ist, erhalten. An der Wand des Kristalls oder des Substrats, die zum Eintritt 9 des Systems 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals gerichtet ist, ist eine Oberfläche vorteilhaft mattiert ausgebildet, die einen maximalen Lichtausgang ermöglicht. Das nach der beschrieben Art verbreitete Licht ist anschließend vom System 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals erfasst, und aus der nach weiterer elektronischen Verarbeitung ist ein Bild der einzelnen Punkte auf dem Präparat 4 gewonnen. In dem System 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals fällt das Licht dabei direkt auf den Fotodetektor, also auf den Fotomultiplier, auf die Fotodiode etc., oder im Fall eines Fotodetektors, der weiter vom Körper 5 der Szintillations-Detektionseinheit 1 angebracht ist, ist das Licht zu diesem Fotodetektoren geleitet, z. B. über einen Lichtleiter oder über andere optische Elemente. Das Fotodetektorsignal ist weiterhin elektronisch weiterverarbeitet, wobei die endgültige Ausgabe, die die Informationen über diesen Standort des Präparats aufweist, sich in der Regel auf einem Computermonitor befindet. Auf die gleiche Weise sind die Informationen über andere Punkte auf dem Präparat gewonnen. Der primäre Strahl schwingt in zwei Richtungen, in der Regel senkrecht zueinander, bis er aus dem ausgewählten Bereich auf dem Präparat 4 nicht hinauswächst. Von jeder Einfallstelle ist dabei, wie oben beschrieben, ein Signal gewonnen, so dass am Ende eine Information über das gesamte hinausgewachsene Gebiet des Präparats 4 gewonnen ist.
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Die Ausführung nach 1 ist ein ideales Beispiel dafür, wenn der Hohlkörper 11 vorteilhafterweise einen Bestandteil einer vakuumdichten Hülle um den primären Elektronenstrahl bildet.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Grundprinzipien der Verbreitung von Elektronen und dem Licht gleich wie in der einfachsten Ausführung nach 1. Außerdem sind die Beispiele für geeignete Szintillations- und Leit-Materialien auch bei komplexeren Ausführungen gleich mit jenen, die hier schon genannt sind. Daher ist in der Beschreibung nur das erwähnt, womit sich das Funktionieren der komplexeren Realisierungen vom Funktionieren der einfachsten Anordnung nach 1 unterscheidet.
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Bei allen Figuren gilt, dass die Dicken der eingezeichneten Schichten nicht der realen Skala entsprechen. Sie sind nur schematisch dargestellt, damit ihre räumliche Anordnung offensichtlich wird. Auch die Form der aktiven Szintillationsschicht 10 ist zur Klarheit nur schematisch dargestellt. In Wirklichkeit kommt es z. B. im Fall der Anwendung eines Szintillationskristalls in Form eines hohlen Zylinders, der symmetrisch entlang der Längsachse 3 angebracht ist, (in 1 gezeigt) vor, dass sich die Dicke der aktiven Szintillationsschicht 10, in der es zur Lichtemission kommt, entlang der vertikalen Wände in Richtung nach oben leicht verengt. Die BSE fallen hoch hinaus schon fast tangential auf die Oberfläche des Objektivs und dringen also in Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Wände bereits weniger tief in das Material ein. Ebenso ist es mit der Form der aktiven Szintillationsschicht 10 und bei anderen Formen von Hohlkörpern. Auf den Figuren sind wegen der Übersichtlichkeit auch nicht die verschiedenen Oberflächenbehandlungen, wie Polieren, Mattieren etc. verzeichnet.
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Ein Beispiel für eine kompliziertere Realisierung der Szintillations-Detektionseinheit 1 ist schematisch in 2 dargestellt. Hier ist der Körper 5 aus drei Hohlkörpern gebildet, die alle im Inneren des Tubus 2 angebracht sind und in deren unmittelbarer Nähe sich die Systeme 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals befinden. Der Einfachheit halber sind hier nicht ihre Eintritte 9 markiert, und alle sind mit der gleichen relationalen Zahl 6 gekennzeichnet. Der Körper 5 ist hier aus einem ersten Hohlkörper 11.1 mit einem System 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals, einem zweiten Hohlkörper 11.2 mit zwei Systemen 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals und einem dritten Hohlkörper 11.3 mit zwei Systemen 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals gebildet. Dabei zeigt diese Ansicht nur die Anordnung im vertikalen Schnitt, die anderen Systeme 6 können rund um die Längsachse 3 angeordnet sein, so dass sie nicht bei diesem Schnitt sichtbar sind. In den anderen Schnitten kann auch die Anlage einen geringen Grad von Symmetrie aufweisen. 2 zeigt auch nur eine von vielen möglichen Anordnungen der einzelnen Elemente und Systeme 6, die jedem Hohlkörper 11.1, 11.2 und 11.3 zugeordnet sind. Die einzelnen dieser Hohlkörper 11.1, 11.2 und 11.3 können in Wirklichkeit in einer beliebigen Zahl verwendet sein. In 2 ist die untere Öffnung 12.1A und die obere Öffnung 12.1B des ersten Hohlkörpers 11.1, die untere Öffnung 12.2A und die obere Öffnung 12.2B des zweiten Hohlkörpers 11.2 sowie die untere Öffnung 12.3A und die obere Öffnung 12.3B des dritten Hohlkörpers 11.3 markiert. Die Anordnungen der hier genannten Hohlkörper 11.1, 11.2 und 11.3 können natürlich auch verschieden gewählt sein. Der erste Hohlkörper 11.1 und der dritte Hohlkörper 11.3 sind bei dieser beispielhaften Anordnung mit einem reflektierenden Material 17 versehen, das sowohl leitfähig als auch dielektrisch sein kann und über eine Spalte von den Hohlkörpern 11.1, 11.2 und 11.3 geteilt ist. Das reflektierende Material 17 ist mit den ersten Öffnungen 18.1 versehen, die sich gegenüber dem Eintritt ihrer zuständigen Systeme 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals befinden. Auch bei der Verwendung des reflektierenden Materials 17 müssen die unteren Öffnungen 12.1A, 12.2A und 12.3A und die oberen Öffnungen 12.1B, 12.2B und 12.3B zum Durchgang des Primärelektronenstrahls erhalten bleiben. Wie sich aus der 2 ergibt, ist die Höhe des Körpers 5 entlang der Längsachse 3 gemessen, die hier die einfache Summe der Projektionen der ersten bis dritten Hohlkörper 11.1, 11.2 und 11.3 auf die Längsachse 3 darstellt, und größer als das Eineinhalbfache seiner maximalen Breite b ist, die senkrecht zur Längsachse 3 desjenigen Hohlkörpers gemessen ist, bei welchem dieser Parameter am größten ist. Bei dieser beispielhaften Anordnung ist die größte Breite aller Hohlkörper 11.1, 11.2 und 11.3 in dem gezeichneten Schnitt gleich. Die 2 zeigt ebenfalls ein Beispiel einer optischen Abschirmung des ersten Hohlkörpers 11.1 mit einer reflektierenden Schicht 20. Diese reflektierende Schicht 20 reflektiert etwas Licht zurück in den ersten Hohlkörper 11.1. Dabei ist es vorteilhaft, dass dieser zurückreflektierte Teil so groß wie möglich ist, d. h. dass diese reflektierende Schicht 20 die größte Reflektivität im spektralen Bereich hat, der von dem auf dem ersten Hohlkörper 11.1 aufgebrachten Szintillator emittiert ist. Dadurch ist sichergestellt, dass das empfangene Signal von einem System 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals, das dem ersten Hohlkörper 11.1 zugeordnet ist, vor allem den auf den ersten Hohlkörper 11.1 auffallenden Elektronen entspricht und so ihre selektive der Höhe nach separierte Detektion ermöglicht. Ebenso können der zweite und der dritte Hohlkörper 11.2 und 11.3 oder beispielweise die anderen angeordneten Hohlkörper abgeschirmt sein. Es ist auch möglich, die reflektierende Schicht 20 nicht direkt auf den bestimmten Hohlkörper 11.1, 11.2 und 11.3 oder auf andere Körper zu beschichten, sondern auf ein Zusatzteil, das auf die bestimmten Hohlkörper 11.1, 11.2 und 11.3 eingeschoben ist. In der 2 sind weiter die elektrisch leitfähigen Schichten 13 und die elektrisch leitenden Gitter 14 an den Wänden der Hohlkörper 11.1, 11.2 und 11.3, die zur Längsachse 3 angebracht sind, markiert. Die Relational-Linien sind nur zu den Schichten auf der rechten Seite der Längsachse 3 geführt. Im Hinblick darauf, dass die elektrisch leitfähigen Schichten 13 und die elektrisch leitenden Gitter 14 links von der Längsachse 3 angeordnet sind, ist diese Anordnung entlang der Längsachse 3 axialsymmetrisch. Es handelt sich nur um eine der vielen beispielhaften Anordnungen dieser elektrisch leitfähigen Schichten 13 der elektrisch leitenden Gitter 14. Bei anderen Ausführungsformen können sie an den Hohlkörpern auch in anderen Kombinationen auftreten. Die Aufnahme eines elektrisch leitfähigen Gitters 14 kann vorteilhaft zur Detektion von Elektronen mit niedriger Energie sein, aber sie ist auch technologisch anspruchsvoller.
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In der 2 sind auch die aktiven Szintillationsschichten 10 markiert, aus Gründen der Übersichtlichkeit nur im rechten Bereich der Längsachse 3, wobei die aktive Schicht 10 bei dieser Anordnung zur Längsachse 3 axialsymmetrisch ist. Zur besseren Übersichtlichkeit werden die Eintritte 9 der Systeme 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals nicht markiert.
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In einer ähnlichen Art der Anordnung von mehreren Hohlkörpern übereinander ist natürlich eine solche Anwendung möglich, dass bei verschiedenen Hohlkörpern in verschiedenen Kombinationen außer des reflektierenden Materials 17, das durch eine Spalte und die erste reflektierende Schicht 15 getrennt ist, eine leitfähige als auch dielektrische Schicht (16) vorgesehen ist. Diese Schicht 16 ist direkt auf wenigstens einem Teil der Wände des bestimmten Hohlkörpers 11.1, 11.2, 11.3 aufgetragen, die gegenüber der Längsachse 3 bzw. der dielektrisch reflektierenden Schicht 16, z. B. in Form einer Folie, geneigt ist. Die Folie umhüllt zumindest einen Teil der Wände des bestimmten Hohlkörpers 11.1, 11.2, und 11.3, die gegenüber der Längsachse 3 geneigt sind. Es ist auch eine Anordnung möglich, bei der sich die Projektionen der Hohlkörper, die übereinander angebracht sind, überschneiden. In diesem Fall sind die in der Längsachse 3 gemessene Höhe des Detektorkörpers, nur diese Projektionsteile der Hohlkörper 11.1, 11.2, und 11.3 zur Längsachse 3 einmal gezählt, die sich überschneiden. Die Körper 11.1, 11.2, und 11.3 können aus verschiedenen Materialien hergestellt sein.
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Der Vorteil der Anordnung der Hohlkörper 11.1, 11.2, und 11.3 übereinander ist die Möglichkeit, die BSE getrennt zu detektieren, die aber in verschiedenen Höhenbereichen anfallen.
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Die 3 zeigt eine weitere mögliche Form des Hohlkörpers, hier als vierter Hohlkörper 11.4 markiert, der in Hinsicht auf die Längsachse 3 asymmetrisch ist. Der vierte Hohlkörper 11.4 ist hier im Vertikalschnitt abgebildet, in dem seine gemessene Breite senkrecht zur Längsachse 3 am größten ist. Wie man in der 3 sehen kann, ist hier wieder die Bedingung erfüllt, dass die entlang der Längsachse 3 gemessene Höhe des Körpers 5 größer als das Eineinhalbfache seiner maximalen Breite b der den Körper 5 bildenden Elemente ist, gemessen in Richtung senkrecht auf diese Längsachse 3. Schematisch verzeichnet ist die aktive Szintillationsschicht 10 und ebenfalls das elektrisch leitfähige Gitter 14. An seinem Platz kann auch eine elektrisch leitfähige Schicht 13 sein. Zur Verdeutlichung sind hier keine der möglichen Schichten oder Umhüllungen eingezeichnet, wie z. B. die erste reflektierende Schicht 15, die dielektrische Reflexionsschicht 16 oder das reflektierende Material 17. Ausgelassen ist auch das System 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals. Im Fall, dass zum Beispiel zwei Hohlkörper eines ähnlichen Typs eingesetzt sind, wie der in 3 knapp übereinander abgebildete Hohlkörper 11.4 zeigt, würde sich in einem solchen Variantenbeispiel die Körperprojektion auf der Längsachse 3 teilweise überschneiden.
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In 4 ist ein Beispiel der Realisierung der Szintillations-Detektionseinheit 1 angeführt, bei der der Körper 5 aus dem Tubus 2 herausragt. Der Körper 5 ist hier identisch mit dem dritten Hohlkörper 11.3 und ist mit zwei Systemen 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals versehen. Es handelt sich hier nur um eine der vielen möglichen Anordnungen. Bei der Konfiguration mit dem Körper 5, der aus dem Tubus 2 herausragt, ist es selbstverständlich möglich, verschiedene andere Formen, Materialien und Kombinationen von Hohlkörpern verschiedener Systeme 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals und verschiedene Kombinationen von Schichten und Materialien, wie die erste Reflexionsschicht 15, die dielektrische Reflexionsschicht 16 oder reflektierendes Material 17, und die elektrisch leitfähigen Schichten 13 oder elektrisch leitfähige Gitter 14 zu benutzen. Wieder sind, um das Bild zu vereinfachen, die Eintritte 9 der Systeme 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals nicht markiert.
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In der 5 ist der horizontale Schnitt durch den zweiten Hohlkörper 11.2 nach 2 eingezeichnet, der von Rillen 7 in zwei Segmente aufgeteilt ist, wobei jedem von ihnen ein System 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals zugeordnet ist. Die Systeme 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals nach 5 sind dabei nicht mit den im Vertikalschnitt nach 2 eingezeichneten Systemen identisch. Die Rillen 7 sind mit anderen reflektierenden Schichten 8 versehen mit einer Reflektivität von mindestens 30% oder höher in dem Bereich, in dem der auf den zweiten Hohlkörper 11.2 gelegte Szintillator emittiert. Der Szintillator stellt die optische Abschirmung der Segmente sicher. Die Dicke dieser Schichten ist wieder nur schematisch dargestellt. Die Rillen 7 können möglicherweise von der zweiten reflektierenden Schicht 8 auch vollständig ausgefüllt sein. Die zweite reflektierende Schicht 8 reflektiert das Licht zurück in das Segment, das an sie grenzt. Diese Anordnung ist nur eine von vielen. Die zweiten reflektierenden Schichten 8 sind keine Bedingung. Vorzugsweise kann das Aufteilen auch in mehrere Segmente verwendet sein, wobei jedem Segment zumindest ein System 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals zugeordnet ist. Diese Anordnung ermöglicht es, die in einem gewissen Winkelbereich fliegenden BSE selektiv zu detektieren. In Kombination mit der Anordnung nach 2 ermöglicht es eine aktuelle Höhen- und/oder Winkelseparation der detektierten BSE. Zur Vereinfachung ist wieder die elektrisch leitfähige Schicht 13 sowie auch ein elektrisch leitfähiges Gitter 14 oder andere Schichten, wie es die erste reflektierende Schicht 15, die dielektrische Reflexionsschicht 16 und das reflektierende Material 17 sind, nicht verzeichnet. Auch die Oberflächenbehandlungen, wie Polieren, Matten, usw., sind nicht behandelt.
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In 6 ist als Beispiel eines asymmetrischen Hohlkörpers ein Beispiel eines der horizontalen Schnitte durch den vierten Hohlkörper 11.4 nach 3 angegeben. Dabei ist dem vierten Hohlkörper 11.4 die aktive Szintillationsschicht 10 zugeordnet. Sie kann eine ähnliche Asymmetrie wie die Innenfläche des Körpers aufweisen.
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In 7 ist ein Beispiel für einen aktiven Schnitt durch die Szintillationsschicht 10 angegeben, die axial symmetrisch um die Längsachse 3 verläuft. Axialsymmetrische Szintillationsschichten 10 können natürlich auch andere Querschnitte haben und können auch rotationssymmetrisch sein, also mit einem horizontalen Schnitt in einer Ringplatte.
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In der 8a ist ein Beispiel eines waagerechten Schnitts durch den primären Hohlkörper 11 dargestellt, der eine der Möglichkeiten der gegenseitigen Anordnung der Schichten zeigt. Diese 8a zeigt in einem horizontalen Schnitt dieselbe Anordnung der Schichten, wie sie in der 1 in dem vertikalen Schnitt dargestellt ist. Der Hohlkörper 11 ist bei dieser beispielhaften Anordnung mit einer auf der inneren Oberfläche elektrisch leitenden Schicht 13 und dem äußeren reflektierenden Material 17 versehen, das durch einen Zwischenraum getrennt ist. Angegeben ist auch die aktive Szintiliationsschicht 10. Die elektrisch leitende Schicht 13 kann durch ein elektrisch leitendes Gitter 14 ersetzt sein. Die erste Öffnung 18.1 in dem reflektierenden Material 17 ist in Richtung des Eintritts 9 des Systems 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals orientiert. Die Form der ersten Öffnung 18.1, die in 8 dargestellt ist, ist nur eine von vielen möglichen Formen.
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In einigen Fällen kann die Spalte wegfallen, insbesondere dann, wenn es aus dimensionalen Gründen erforderlich ist, und wenn der Reflexionsgrad des reflektierenden Materials sehr hoch ist und die erste reflektierende Schicht 15 benutzt ist. Die reflektierende Schicht 15 ist direkt auf die gegenüber der Längsachse 3 geneigten Wände des Substrats oder Szintiliators aufgetragen. Alternativ können diese Wände fest mit einer dielektrisch reflektierenden Schicht 16 umhüllt sein, typischerweise in der Form einer Folie, wie es weiter in den 8b und 8c dargestellt ist. Es handelt sich um Varianten, die sich von dem im vertikalen Schnitt abgebildeten Beispiel nach 1 unterscheiden.
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In 8b ist die Anordnung der Schichten in dem Hohlkörper 11 erfasst, der um die gegenüber der Längsachse 3 geneigten Wände dicht mit der dielektrischen Reflexionsschicht 16 umhüllt ist, wobei sich die zweite Öffnung 18.2 in der dielektrischen Reflexionsschicht 16 befindet, die zum Eintritt 9 des Systems 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals orientiert ist. Auch die markierte elektrisch leitende Schicht 13 befindet sich auf der inneren Oberfläche.
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In 8c ist die Anordnung der Schichten in dem Hohlkörper 11 erfasst, der um die gegenüber der Längsachse 3 geneigten Wände dicht mit der ersten Reflexionsschicht 15 umhüllt ist, wobei auch die dritte Öffnung 18.3 in der ersten Reflexionsschicht 15 markiert ist, die zum Eintritt 9 des Systems 6 zur Verarbeitung des Lichtsignals orientiert ist. Um eine der möglichen Kombinationen zu illustrieren, ist dieses Mal statt der elektrisch leitenden Schicht 13 auf der Innenfläche das elektrisch leitfähige Gitter 14 verwendet.
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Es ist zu betonen, dass die Anordnung der Schichten in den 8a, 8b und 8c im Fall der Nutzung von mehreren Hohlkörpern verwendet werden kann, bei den einzelnen Hohlkörpern in verschiedenen Kombinationen. Die Anwesenheit des reflektierenden Materials 17, der dielektrisch reflektierenden Schicht 16 oder der ersten Reflexionsschicht 15 ist für das Funktionieren der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, auch wenn sie ihre Wirkung verbessert. Es ist auch nicht notwendig, dass die reflektierenden Teile die verwendeten Hohlkörper vollständig umhüllen. In 8a bis 8c sind wegen der Übersichtlichkeit der Tubus 2 und andere Elemente weggelassen, die zur Darstellung der Schichtenanordnung nicht notwendig sind.
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Die vorliegende Erfindung macht es möglich, eine Szintillations-Detektionseinheit zur Detektion der BSE bei Elektronen- und Ionenmikroskopen zu konstruieren, die einen hohen Energie- und Winkelbereich sowie einen großen Gesamtwirkungsgrad hat und dazu noch eine Höhen- und/oder eine Winkelseparation der erfassten Elektronen ermöglicht. Außerdem ist es möglich, vorteilhaft eine solche Anordnung zu benutzen, wobei ein Körperteil der Einheit einen Bestandteil einer vakuumdichten Umhüllung rund um einen primären Elektronenstrahl bildet.
