DE2515325A1

DE2515325A1 - Scanning electron microscope - using tubular glass resistance between field electrode and one anode to improve resolution

Info

Publication number: DE2515325A1
Application number: DE19752515325
Authority: DE
Inventors: Leonard Melvin Welter
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: Warner Lambert Technologies Inc
Priority date: 1974-04-24
Filing date: 1975-04-08
Publication date: 1975-11-06

Abstract

A micro-probe system using charged particles, comprises (a) a housing contg. a vacuum chamber; (b) a field-emission tip producing the charged particles; (c) a field electrode assembly; (d) an electrode assembly providing the focusing and acceleration field to form a beam of charged particles; (e) a voltage source supplying the emission tip and the electrodes; (f) between the electrode assemblies(c,d) is a non-magnetic conductor with a resistance value, located with physical and electrical symmetry round the axis of the electrodes. Conductor(f) is pref. a glass tube with compsn. (wt.) 70-90% of the essential constituents V2O5, MoO3, P2O5, with 27.8-50% V2O5, 38.9-64.3% MoO3, 11.3-28.6% P2O5; 2-10% Fe3O4 and/or Co3O4; and 3-20% BaO, Al2O3 and/or CaO. The system is used in scanning electron microscopes or for other charged particles, e.g. ions. Improved beam symmetry is provided so higher working volts and amps. can be used, widening the fields of application and improving resolution.

Description

Elektronen-Mikroskop Es wird ein Feldemissions-Mikroskop geschaffen, das ein eine Vakuumkammer begrenzendes Gehäuse, in der Kammer angeordnet eine Feldemissionsspitze für das Erzeugen geladener Teilchen, eine Elektrodenanordnung für das Ausbilden eines elektrostatischen Fokussierungs- und Beschleunigungsfeldes zur Ausbildung eines Strahls geladener Teilchen, eine Feldelektrodenanordnung neben der Spitze für das Entwickeln eines elekrostatischen Feldes zwecks Herausführen der durch die Spitze erzeugten, geladenen Teilchen und eine mit der Elektrodenanordnung und der Spitze verbundene Spannungsanordnung für die Zuführung eines elektrischen Potentials an dieselben unter Ausbilden der elektrostatischen Felder aufweist, wobei ein mit Öffnung versehener, leitfähiger, symmetrischer Glaswiderstand zwischen der Feldelektrodenancrdnung und der Elektrodenanordnung angeordnet ist zwecks Ausbilden eines Fokussierungs-und Beschleunigungs-Feldes, derhiermit in elektrischer Berührung steht.Electron microscope A field emission microscope is created, a housing delimiting a vacuum chamber, arranged in the chamber a field emission tip for generating charged particles, an electrode assembly for forming an electrostatic focusing and accelerating field for training a charged particle beam, a field electrode array next to the tip for the development of an electrostatic field for the purpose of leading out the through the Tip generated, charged particles and one with the electrode assembly and the Tip-connected voltage arrangement for the supply of an electrical potential to the same to form the electrostatic fields, with a with Conductive, symmetrical glass resistor provided with an opening between the field electrode arrangement and the electrode arrangement is arranged for the purpose of forming a focusing and Acceleration field that is in electrical contact with it.

Die Erfindung betrifft allgemein elektronenoptishhe Systeme und insbesondere Feldemissions-elektronenoptische Systeme.The invention relates generally to electron optical systems, and more particularly Field emission electron optical systems.

Der hier in Anwendung kommende Begriff elektronenoptisches System und Feldemissions-elektronenoptisches System ist nicht lediglich auf diejenigen Systeme beschränkt, bei denen die den Strahl bildenden geladener Teilchen Elektronen sind. Vielmehr schließt dieser Begriff auch diejenigen Systeme ein, bei denen die emittierten, geladenen Teilchen Ionen sind.The term electron-optical system used here and field emission electron optical system is not limited to those Systems limited in which the charged particles forming the beam are electrons are. Rather, this term also includes those systems in which the charged particles emitted are ions.

Beispiele für Feldemissions-elektronenoptische Systeme, bei denen der Erfindungsgegenstand Nutzanwendung finden kann, sind diejenigen nach der US-PS 3 678 333 und den US-Patenten (US-Patentanmeldungen SN 224 362 und 255 370). Das dort beschriebene elektronenoptische System weist die folgenden Elemente auf. Eine Feldemissionsspitze für das Erzeugen geladener Teilchen, eine Elektrodenanordnung für das Ausbilden eines elektrostatischen Fokussierungs- und Beschleunigungsfeldes zur Uberführung der geladenen Teilchen in einen Strahl (oftmals auch als erste und zweite Anode bezeichnet), eine Feldelektrodenanordnung für das Ausbilden eines elektrostatischen Feldes zwecks Herausführen der geladenen Teilchen aus der Spitze (oftmals als Herausführungs- oder Extraktionselektrode oder eine Zwischenelektrode bezeichnet), die zwischen der Spitze und der ersten Anode und benachbart zu der Spitze angeordnet ist), und eine Spannungszuführungsanordnung in Verbindung mit der Spitze, der Fokussierungs- und Beschleunigungs-Elektrodenanordnung und der Feldelektrodenanordnung unter Zuführen eines elektrischen Potentials zwischen diesen Elementen unter Ausbilden der elektrostatischen Felder.Examples of field emission electron optical systems in which the subject of the invention can find practical application, are those according to the US-PS 3,678,333 and U.S. patents (U.S. patent applications SN 224,362 and 255,370). That The electron optical system described therein has the following elements. One Field emission tip for generating charged particles, an electrode array for the creation of an electrostatic focusing and accelerating field to convert the charged particles into a beam (often also as the first and second anode), a field electrode arrangement for forming an electrostatic Field to lead the charged particles out of the tip (often as a lead-out or extraction electrode or an intermediate electrode), which between the tip and the first anode and adjacent to the tip), and a voltage supply arrangement in connection with the tip, the focusing and accelerating electrode assembly and the field electrode assembly under feeding an electrical potential between these elements to form the electrostatic Fields.

Eine der gemeinsamen Aufgaben der oben angegebenen Erfindungen ist der Schutz der Feldemissionsspitze gegenüber Hochspannungs-Entladungen an verschiedene Bauelemente in dem Feldemissionselektronenoptischen System. Das zwangsläufige Ergebnis einer derartigen direkten Hochspannungsentladung zwischen der unter Vorspannung stehenden Spitze (ein angespitzter feiner Draht aus einem Material, wiw Wolfram) und dem Erdungspotential ist ein vorübergehender hoher Entladungsstrom und sich daraus ergeb endes Schmelzen oder Zerstörung der Spitze. Dieses Entladungsproblem stellte ein Hindernis über mehrere Jahre hin für ein industriell annehmbares Feldemissions-Elektronenmirkoskop dar, bis eine Lösung durch eine oder mehrere der oben angegebenen Erfindungen erfolgte.One of the common objects of the inventions identified above is the protection of the field emission tip against high voltage discharges to various Components in the field emission electron optical system. The inevitable result such a direct high voltage discharge between the under bias standing point (a sharpened fine wire made of a material, wiw tungsten) and the ground potential is a transient high discharge current and yourself resulting melting or destruction of the tip. This discharge problem posed an obstacle for several years to an industrially acceptable field emission electron microscope until a solution is achieved by one or more of the inventions identified above.

Wie in den US-Patentschriften (US -Patentanmeldungen 224 362 und 255 970) beschrieben, wurden wesentliche Verbesserungen auf dem Gebiet der Leistungsfähigkeit der Feldemissions-Strahl- Systeme dadurch erreicht, daß eine Feldemissions-Elektrode zusätzlich zu der Fokussierungs- und Beschleunigungs-Elektrodenanordnung angewandt wird. Bei einer Ausführungsform des Feldemissions-Strahlsystems wird diese Feldelektrode vorzugsweise bei der Spannung der ersten Anode der Fokussierungs- und Beschleunigungs-Elektrodenanordnung dadurch gehalten, daß eine elektrische Verbindung hiermit über einen Spannungsabfall-Widerstand hergestellt ist (siehe Bezugszahl 83 der US-Patentschrift 3 678 333 und Bezugszahl 34 der US-Patentschrift (US-Patentanmeldung SN 225 970). Man muß jedoch berücksichtigen, daß trotz des wesantlichen Vorteils, wie er durch die Isolation der Spitze und der Elektrodenanordnung der Spannungsabfallvorrichtung erzielt wird, das Anwenden derselben keinen Beitrag zu der gesamten physikalischen und elektrischen Symmetrie des Feldemissions-Strahlsystems bedingt. Man muß weiterhin berücksichtigen, daß in den Fällen eines hohen Vakuum s und hoher Spannungen, die in Elektronenmikroskopen vorherrschen, eine derartig unsymmetrische Bauart entweder zu einem Zerreißen vorliegender und erforderlicher elektrischer Felder oder zu einem Einführen örtlicher unzweckmäßiger Felder führen kann. Derartige örtliche Zerreißungen treten aufgrund unerwünschter elektrostatischer Aufladung der Teile in den vorliegenen Feldern oder durch unsymmetrische oder scharfe Vorsprünge auf, die der Einwirkung der vorliegenden Felder ausgesetzt sind und können zur Entwicklung örtlicher unzweckmäßiger Charakteristika bedingt durch die Geometrie des Vorsprungs führen.As described in U.S. Patents (U.S. Patent Applications 224,362 and 255 970), there have been significant improvements in performance the field emission beam Systems achieved by using a field emission electrode applied in addition to the focusing and accelerating electrode arrangement will. In one embodiment of the field emission beam system, this field electrode is preferably at the voltage of the first anode of the focusing and acceleration electrode arrangement held by an electrical connection herewith via a voltage drop resistor (see reference number 83 of U.S. Patent 3,678,333 and reference number 34 of US patent specification (US patent application SN 225 970). However, one must take into account that despite the essential advantage of the insulation of the tip and the Electrode arrangement of the voltage drop device is achieved, applying the same does not contribute to the overall physical and electrical symmetry of the field emission beam system conditional. One must also take into account that in cases of high vacuum s and high voltages that prevail in electron microscopes, one such asymmetrical design either to a tearing present and necessary electric fields or the introduction of local inappropriate fields can. Such local tears occur due to undesirable electrostatic effects Charging of the parts in the existing fields or by asymmetrical or sharp Projections that are exposed to the action of the present fields and can to develop local inexpedient characteristics due to the geometry of the lead.

Erfindungsgemäß werden nun viele dieser unzweckmäßigen Faktoren ausgeräumt und die angestrebten Vorteile eines Schutzes der Feldemissionsspitze erreicht.In accordance with the present invention, many of these inexpedient factors are now eliminated and achieve the desired benefits of field emission tip protection.

Gemäß bestimmter erfindungsgemäßer Merkmale wird ein Feldemissions-Strahlsystem für das Anwenden in einem mit geladenen Teilchen arbeitenden dikrosondensystem geschaffen, das zwischen mit öffnungen versehenen, elektrischen, felderausbildenden Elektroden einen mit öffnung versehenen, einen Ohm'schen Widerstand aufweisenden elektrischen Leiter in elektrischer Berührung mit den Elektroden aufweist, der um eine Achse herum physikalisch und elektrisch symmetrisch ist, wodurch aufgrund der Steuerung des durch den Leiter gezeigten Widerstandes das Ausmaß der elektrischen Isolation zwischen den Elektroden gesteuert werden kann.According to certain features of the invention, a field emission beam system created for use in a micro-probe system working with charged particles, that between electrical, field-forming electrodes provided with openings an electrical opening provided with an ohmic resistance Conductor in electrical contact with the Has electrodes that is physically and electrically symmetrical about an axis, whereby due to of controlling the resistance shown by the conductor the amount of electrical Isolation between electrodes can be controlled.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Zeichnung einer erfindungsgemäßen Feldemissions-Mikrosonde; Fig. 2 eine Teilansicht im Queschnitt eines typischen Feldemissions-Abtastelektronenmikroskop mit dem Erfindungsgegenstand; Fig. 2a einen teilweisen Querschnitt eines typischen Feldemissions-Abtastelektronenmikroskops und gibt den Stand der Technik wieder; Fig. 3 eine graphische Darstellung, die den Strom gegen die Spannung für eine Anzahl halbleitender Gläser wiedergibt, wie sie bei dem Erfindungsgegenstand angewandt werden; Fig. 4 eine graphische Darstellung des Stroms gegen die Zeit für ein halbleitendes Glas, wie es bei dem Erfindungsgegenstand angewandt wird; Fig. 5 eine graphische Darstellung des Gleichgewichtsstroms, der gegen die Gleichgewichtsspannung für ein halbleltendes Glas aufgezeichnet ist, wie es erfindungsgemäß angewandt wird.An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below. 1 shows a schematic drawing a field emission microprobe according to the invention; Fig. 2 is a partial view in cross section a typical field emission scanning electron microscope incorporating the subject invention; Figure 2a is a partial cross-section of a typical field emission scanning electron microscope and reflects the state of the art; Fig. 3 is a graph showing the Current versus voltage for a number of semiconducting glasses represents how they be applied to the subject matter of the invention; Fig. 4 is a graphical representation of the current against the time for a semiconducting glass, as it is in the subject of the invention is applied; Fig. 5 is a graph of the equilibrium current that plotted against the equilibrium tension for a half-tempering glass, as it is used according to the invention.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere die Figur 1 gibt das Bezugszeichen 10 eine mit geladenen Teilchen arbeitenden Abtastmikrosonde, wie ein Feldemissions-Abtastelektronenmikroskop wieder und zeigt den Erfindungsgegenstand. Es ist wichtig festzuhalten, daß in der vorliegenden Offenbarung in allgemeiner Weise von Elektronenmikroskopen die Rede, es jedoch durchaus möglich und praktisch ist, die bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform auch in einer mit positiv geladenen Teilchen arbeitenden Mikrosonde anzuwenden. Insoweit kann es sich bei der Teilchenquelle auch um eine Feldemissionstype handeln, die Ionen ausbildet. Im Zusammenhang mit dieser Feldamission werden die meisten der Spannungen, die die Herausführungsfelder und die Fokussierungs-und Beschleunigungsfelder ausbilden, gegenüber dem hier wiedergegebenen ein umgekehrtes Vorzeichen haben, und es kann erforderlich sein, ein ionisierbares Gas in die Vakuumkammer einzuführen.With reference to the drawings and in particular FIG. 1 numeral 10 indicates a charged particle scanning microprobe; like a field emission scanning electron microscope and shows the subject matter of the invention. It is important to note that in the present disclosure in more general terms Way of talking about electron microscopes, but it is quite possible and practical is, the preferred embodiment according to the invention also in a positively charged one Apply particle-working microprobe. This can be the case with the particle source also be a field emission type that forms ions. In connection with this field mission will be most of the Tensions affecting the lead-out fields and form the focusing and acceleration fields, compared to what is shown here have an opposite sign, and it may be necessary to use an ionizable one Introduce gas into the vacuum chamber.

Als Hilfsanordnung für das hier gezeigte Abtast-Elektronenmikroskop ist eine Potentialquelle in Form einer Spannungsanordnung 11 wiedergegeben, die die verschiedenen Werte der Betriebsspannungen für die Elektroden des Abtast-Elektronenmikroskops 10 liefert.As an auxiliary arrangement for the scanning electron microscope shown here is a potential source in the form of a voltage arrangement 11 reproduced, the the various values of the operating voltages for the electrodes of the scanning electron microscope 10 supplies.

In einer zweiten Einheit 29 zeigen die Videoabtast- und Detektorteile des Abtast-Elektronenmikroskops 10 die gewünschte Ansicht der untersuchten Probe.In a second unit 29 the video sensing and detector parts are shown of the scanning electron microscope 10, the desired view of the examined sample.

Bei einer Feldemissionstype des Abtast-Elektronenmikroskops (SEM) stellt die Feldemissionsspitze ein wesentliches Merkmal des Abtast-Elektronenmikroskops dar. Die Spitze 21 bildet einen sehr kohärenten Strahl 13-hoher Intensität aus Elektronen, die leicht fokussiert und als ein sehr kleiner Fleck auf der Oberfläche der Probe 18 abgebildet werden können. Die Probe 18 ist hier auf einem Probenhalter 17 angeordnet wiedergegeben, der im Zusammenhang mit anderen hier nicht gezeigten, jedoch allgemein bekannten Bauelementen, die Probe 18 bezüglich des fokussierten Strahls 13 der geladenen Teilchen (Elektronen) anordnet.For a field emission type of the scanning electron microscope (SEM) the field emission tip is an essential feature of the scanning electron microscope The tip 21 forms a very coherent beam 13-high intensity of electrons, which is easily focused and as a very small spot on the surface of the sample 18 can be mapped. The sample 18 is arranged here on a sample holder 17 reproduced in connection with others not shown here, but in general known components, the sample 18 with respect to the focused beam 13 of the charged Arranges particles (electrons).

Es ist eine Herausführungselektrode 22 neben der Feldemissionsspitze 21 angeordnet, und sobald eine Spannung Ve beaufschlagt wird, bedingt das entsprechende elektrische Feld das Ingangsetzen der Feldemission. Wenn auf- die Elektrode 22 relativ zu der Spitze 21 eine positive Spannung beaufschlagt wird, ergibt sich die Feldemission der Elektroden. Stromab bezüglich der Herausführungselektrode 22 sind dieHauptfokussierungs- und Beschleunigungselektroden (23 und 24) des Feldemissionssystems angeordnet. Die Elektrode 23 dient als die erste Anode in dem Abtast-Elektronenmikroskop und wird oft bei einem Potential angenähert gleich demjenigen der Herausführungselektrode durch die Spannungsquelle V1 gehalten (die eine getrennte Spannungsquelle oder die gleiche Spnnungsquelle Ve sein kann). Zusammen mit der ersten Anode 23 arbeitet die zweite Anode 24.There is a lead-out electrode 22 adjacent to the field emission tip 21 arranged, and as soon as a voltage Ve is applied, the corresponding conditioned electric field the initiation of field emission. If on- the electrode 22 is relative If a positive voltage is applied to the tip 21, the field emission results of the electrodes. Downstream of the lead-out electrode 22, the main focusing and acceleration electrodes (23 and 24) of the field emission system. the Electrode 23 serves as the first anode in the scanning electron microscope and becomes often at a potential approximately equal to that of the lead-out electrode held by the voltage source V1 (which is a separate voltage source or the same voltage source Ve). Together with the first anode 23 works the second anode 24.

Die Spannungsquelle Vo steht in Verbindung mit derzweiten Anode 24 und beaufschlagt hierauf die Hauptbeschleunigungs-Spannung.The voltage source Vo is in communication with the second anode 24 and then applies the main acceleration voltage.

Bei der üblichen Anordnung eines mit Feldemission arbeitenden Abtast-Elektronenmikroskops wird die zweite Anode allgemein bei Erdungspotential gehalten, und die Spitze 21 wird bei einem höheren negativen Potential (wie etwa 20 kV) gehalten. Die Elektrode 22 und die Anode 23 werden negativ bei etwa 13 bis 19 kV gehalten in Abhängigkeit von der speziellen Arbeitsweise des mit Feldemission arbeitenden Abtast-Elektronenmikroskops.With the usual arrangement of a scanning electron microscope operating with field emission the second anode is generally held at ground potential, and the tip 21 is held at a higher negative potential (such as 20 kV). The electrode 22 and anode 23 are held negative at about 13 to 19 kV as a function of the special mode of operation of the scanning electron microscope working with field emission.

Es besteht somit zwischen der Anode 23 und der Anode 24 das Haupt-Fokussierungs- Beschleunigungsfeld, das durch die relativ unterschiedlichen Potentiale an den Elektroden 23 und 24 ausgebildet wird.There is thus between the anode 23 and the anode 24 the main focusing Acceleration field created by the relatively different potentials on the electrodes 23 and 24 is formed.

Die Elektronen (in einem Abtast-Elektronenmikroskop) werden somit von der Spitze 21 in dem Strahl 13 abgezogen und treten durch die Öffnungen 22a, 23a und 24a in der Elektrode 22 und den Anoden 23 und 24 und werden abschließend auf der Probe 18 fokussiert. Bei der hier gezeigten Ausführungsform weist die Herausführungselektrode 22 zwei Hauptteile 32 und 35 (siehe Figur 2) auf. Das obere Teil 35 ist neben der Feldemissionsspitze 21 angeordnet und weist eine weitwinkelige Öffnung 35a auf, die mittig bezügich der Öffnungen 23a und 24a ausgerichtet ist. Das untere Teil 32 ist unter dem Teil 35 und relativ eng benachbart zu der Anode 23 angeordnet. Das untere Teil 32 weist eine mittig angeurdnete Öffnung 32a auf, die ebenfalls bezüglich der Öffnungen 23a und 24a sowie 35a ausgerichtet ist. Wie in der US-Patentschrift (US-Patentanmeldung SN 225 970) erläutert, besitzt die Öffnung 32a einen wesentlich kleineren Durchmesser und dient dazu die Größe des Strahls 13, der auf die Probe 18 fokussiert wird, zu begrenzen. Einer der vielen Zwecke dieser begrenzenden Öffnung besteht darin, die Möglichkeit eines Auftreffens des Strahls 13 auf Bauelemente weiter stromab hintenanzuhalten. Unter Bezugnahme auf die Figuren 2a, die eine Bauart nach dem Stand der Technik wiedergibt, ist dort die Möglichkeit wiedergegeben, daß der Strahl 13 auf derartige Bauelemente, wie die Anode 23 und den Isolator 31 (in der obigen US Patentanmeldung beschrieben) auftrifft.The electrons (in a scanning electron microscope) are thus withdrawn from the tip 21 in the beam 13 and pass through the openings 22a, 23a and 24a in electrode 22 and anodes 23 and 24 and are final focused on the sample 18. In the embodiment shown here, the lead-out electrode 22 two main parts 32 and 35 (see Figure 2). The upper part 35 is next to the Field emission tip 21 arranged and has a wide-angled opening 35a, which is aligned centrally with respect to the openings 23a and 24a. The lower part 32 is arranged under part 35 and relatively closely adjacent to anode 23. The lower part 32 has a centrally arranged opening 32a, which is also is aligned with respect to openings 23a and 24a and 35a. As in the US patent (US Patent Application SN 225 970) explained, the opening 32a has an essential smaller diameter and serves the size of the beam 13, which on the sample 18 is focused, limit. One of the many purposes of this limiting opening is the possibility of the beam 13 striking components to stop further downstream. Referring to Figures 2a, which shows a type reproduces according to the prior art, there is reproduced the possibility that the beam 13 on such components as the anode 23 and the insulator 31 (in of the above US patent application described).

Unter weiterer Bezugnahme auf die Figur 2a ist dort gezeigt, daß nach früheren erfindungsgemäßen Ausführungsformen die die Herausführungselektrode 22 und die erste 23 und zweite 24 Anode aufweisen, die Elektrode 22 über den Widerstand 34 mit der Anode 23 in Nebenschluß vorliegt. Wie in den oben angezogenen Patentschriften erläutert, dient der Widerstand 34 dazu, die Herausführungselektrode 22 und somit die Spitze 21 bezüglich der Anode 23 zu verbinden, jedoch zu isolieren, bezüglich der wenig häufigen Fälle, wo die Anode 23 geeerdet ist (Anode 24). Ohne eine derartige Isolation, wie sie sich durch die Fortschritte auf dem einschlägigen Gebiet gemäß der oben genannten Patente ergibt, war es zuvor nicht möglich ein tatsächlich in verläßlicher Weise stabil arbeitendes Feldemissions-Abtastelektronenmikroskop zu schaffen. Wenn auch das Vorsehen einer getrennten HerausfUhrungselektrode 22 und die Isolation der ersten Anode 23 und der Elektrode 22 (über die Impedanz 34) eine bemerkenswerte Verbesserung in der Stabilität und Verläßlichkeit des Feldemissions-Abtastelektronenmikroskops bedingte, ergibt sich doch unter weiterer Bezugnahme auf die Figur 2 und die nachfolgende Erläuterung die Wichtigkeit und das Ausmaß der Bedeutung des Erfindungsgegenstandes.With further reference to Figure 2a there is shown that after earlier embodiments according to the invention include the lead-out electrode 22 and the first 23 and second 24 anodes have the electrode 22 across the resistor 34 is in shunt with the anode 23. As in the patents cited above explained, the resistor 34 serves the lead-out electrode 22 and thus to connect the tip 21 with respect to the anode 23, but to isolate it with respect to the less frequent cases where the anode 23 is grounded (anode 24). Without such a Isolation as evidenced by advances in the relevant field of the above patents, it was previously not possible to actually get one in reliably stable working field emission scanning electron microscope create. Even if the provision of a separate lead-out electrode 22 and the insulation of the first anode 23 and the electrode 22 (via the impedance 34) a remarkable improvement in the stability and reliability of the field emission scanning electron microscope conditional, it emerges with further reference to FIG. 2 and the following Explanation of the importance and the extent of the importance of the subject matter of the invention.

Zwischen dem unteren Herausfhrungselektrodenteil 32 und der ersten Anode 23 liegt ein Restwiderstand 40 vor, der geometrisch symmetrisch um eine Achse angeordnet ist, die mit dem Strahl 13 zusammenfällt. Der Widerstand 40 weist physikalische Materialeigenschaften dergestalt auf, daß derselbe im Hochvakuum und bei der Bombardierung mit geladenen korpuskularen Teilchen beständig ist. Bei der gezeigten Ausführungsform besitzt derselbe eine allgemein zylinderförmige Form und besteht aus einem leitfähigen Glasmaterial. Der Widerstand 40 weist eine axial, mittig ausgerichtete Öffnung 40a auf, die mit den Öffnungen 22a, 23a und 24a ausgerichtet ist. Der Widerstand ist in dem Isolator 31 in einer axialen Bohrung 31a angeordnet, der ebenfalls allgemein mittig darin vorliegt. Der Widerstand des leitfähigen Glases ist proportional der Länge des Stromweges (der bei der vorliegenden Ausführungsform allgemein parallel zu dem Strahl 13 verläuft und der Weg zwischen der Anode 23 und dem Elektrodenteil 32 ist) und ist umgekehrt proportional der Querschnittsfläche des Stromweges. Bei der hier gezeigten Ausführungsform beläuft der bevorzugte Wert des Widerstandes auf angenähert 40 MQ. Es wurde gefunden, daß dieser Wert wirksam ist, um den Stromfluß vonvder ersten Anode zu der Herausführungselektrode zu begrenzen und die vorherbestimmte Spannung Ve der Herausführungselektrode 22 bezüglich der Spitze 21 zu jedwedem Zeitpunkt aufrechtzuerhalten, wo die erste Anode 23 einen Kurzschluß bezüglich der zweiten Anode 24 erfährt. Nachdem der Kurzschluß oder der Lichtbogen zur Erdung erfolgt sind, ermöglicht der Widerstand eine relativ langsame Entladung oder allmählicher Spannungsausgleich der Anode 23 und der Elektrode 32. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist der Widerstand 40 ein gebohrter Zylinder, der angenähert einen äußeren Radius von 1,25 cm, eine Länge von 1 cm und eine innere Bohrung mit einem Radius von 0,25 cm aufweist. Die spezielle gewählte Glaszusammensetzung ist EWD-553. Diese spezielle Probe wurde aufgrund deren Charakteristika (Widerstandswert usw.) ausgewählt im Hinblick auf die physikalischen oder elektrischen Gegebenheiten des vorgesehenen Anwendungsgebietes. Es sei darauf hingewiesen, daß auch ein anderes leitfähiges Glas als das hier speziell Genannte, günstigere Eigenschaften für eine andere Ausführungsform (entweder auf das Elektronenmikroskop oder Ionensonde) aufweisen kann, wo es sich um unterschiedliche relative physikalische oder elektrische Eigenschaften handelt in Bezug auf z.B. die Größe oder Spannungs- und Widerstandswerte.Between the lower lead-out electrode part 32 and the first Anode 23 has a residual resistance 40 that is geometrically symmetrical about an axis is arranged, which coincides with the beam 13. Resistor 40 has physical Material properties such that the same in high vacuum and during bombing is persistent with charged corpuscular particles. In the embodiment shown it has a generally cylindrical shape and consists of a conductive one Glass material. The resistor 40 has an axially, centrally aligned opening 40a which is aligned with openings 22a, 23a and 24a. The resistance is arranged in the insulator 31 in an axial bore 31a, which is also generally is in the middle of it. The resistance of the conductive glass is proportional to Length of the current path (the present embodiment in general runs parallel to the beam 13 and the path between the anode 23 and the electrode part 32) and is inversely proportional to the cross-sectional area of the current path. at the embodiment shown here is the preferred value of the resistance to approximately 40 MQ. It has been found that this value is effective in the flow of current from the first anode to the lead-out electrode and the predetermined Voltage Ve of the lead-out electrode 22 with respect to the tip 21 at any point in time maintain where the first anode 23 shorts with respect to the second Anode 24 experiences. After the short circuit or the arc to ground occurs the resistor allows for a relatively slow or gradual discharge Voltage equalization of the anode 23 and the electrode 32. In the embodiment shown here Resistor 40 is a drilled cylinder that approximates an outer radius 1.25 cm, a length of 1 cm and an inner bore with a radius of 0.25 cm. The particular glass composition chosen is EWD-553. This special Sample was selected based on its characteristics (resistance value, etc.) in With regard to the physical or electrical conditions of the intended Application area. It should be noted that another conductive Glass than what is specifically mentioned here, more favorable properties for another embodiment (either on the electron microscope or ion probe) may indicate where it is are different relative physical or electrical properties in relation to e.g. the size or voltage and resistance values.

Die erfindungsgemäße Kombination aus einem Feldemissionsstrahl-System 10 mit einem leitfähigen Glaswiderstand bedingt eine Mehrzahl an Vorteilen. Da der Widerstand in ein Element 40 geformt werden kann, das einen integrierenden symmetrischen Bestandteil bezüglich des Elektronenstrahls darstellt, wird die physikalische Gesamtsymmetrie der Säule aufrechterhalten. Eine derartige Symmetrie wird immer wichtiger, da die Betriebsspannung und die Stromwerte erhöht werden, um so vielseitigere Instrumente und/oder solche mit höherer Auflösung auszubilden.The inventive combination of a field emission beam system 10 with a conductive glass resistor results in a number of advantages. Since the Resistance can be molded into an element 40 that has an integrating symmetrical Is part of the electron beam, the physical Maintain overall column symmetry. Such symmetry will always be more important, as the operating voltage and current values are increased, all the more versatile To train instruments and / or those with a higher resolution.

Nicht symmetrische Elemente in der Säule können eine elektrische Interferenz mit dem Fluß des Elektronenstrahls 13 induzieren unter Ablenkung einiger oder vieler der geladenen Teilchen, wodurch sich Astigmatismus, Aberrationen usw. ergeben. Alle Gründe fdr derartige Störungen sind nicht bekannt, jedoch werden häufig Ladung, Ionisation, örtliche Felder usw. als Ursachen für Strahlstörungen angegeben.Non-symmetrical elements in the column can cause electrical interference induce with the flow of the electron beam 13 while deflecting some or many of the charged particles, resulting in astigmatism, aberrations, etc. All The reasons for such disruptions are not known, but charges are often Ionization, local fields, etc. given as causes of beam disturbances.

Wie weiter oben angegeben, wird nach der US-Patentschrift (US~ Patentanmeldung SN 225 970) ein isolierendes Teil 31 vorzugsweise zwischen dem Herausführungselektrodenteil 32 und der Anode 23 angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung muß der Isolator 31 natürlich eine Öffnung besitzen, z.B. die Öffnung 31a (Figur 2a) damit der Strahl 13 hindurchtreten kann. Selbst bei den vorbeschriebenen, den Strahl begrenzenden Öffnungen 32a liegt bezüglich der geladenen Teilchen eine Neigung vor auf das die öffnung 31a umgebende Gebiet des Isolators 31 auf zutreffen. Wenn solche Zusammenstöße eintreten, können die betroffenen Gebiete des Isolators 31 elektrostatisch aufgeladen werden, und dies kann den Strahl 13 beeinflussen (wodurch sich eine Ablenkung oder Verteilung der geladenen Teilchen ergibt) und/oder zu einer Verunreinigung des Gebietes durch Ionisation oder Einschlüsse in oder auf dem Isolator 31 führen. Durch Vorsehen eines symmetrischen, leitfähigen (jedoch mit hohem Widerstand um die oben beschriebene Isolation zu ergeben) Rohrs aus Glas 40 benachbart zu dem Strahl wird das den Isolator 31 bildende Material physikaisch gegenüber den Wirkungen des Strahls 13 entfernt. Da der Widerstand 40 ein Leiter ist, wird jede Ladung, die sich gegebenenfalls auf einen Teil des Widerstandes bedingt durch ein Auftreffen von Elektronen ergibt, abgeleitet, so daß das Gebiet der Öffnung 40a relativ frei von den Wirkungen einer Aufladung bleibt und der Strahl 13 bei dessen Durchtritt durch dieses Gebiet relativ unbehindert wird.As stated above, according to the US patent specification (US patent application SN 225 970) an insulating part 31 preferably between the lead-out electrode part 32 and the anode 23 are arranged. With such an arrangement, the isolator 31 of course have an opening, e.g. opening 31a (Figure 2a) so that the beam 13 can pass through. Even with the previously described ones that limit the beam Openings 32a are inclined towards the charged particles Opening 31a surrounding area of the insulator 31 to apply. When such clashes occur, the affected areas of the insulator 31 can be electrostatically charged and this can affect the beam 13 (causing a deflection or Distribution of the charged particles results) and / or contamination of the area lead through ionization or inclusions in or on the insulator 31. By providence a symmetrical, conductive (but with high resistance around the one described above To give insulation) the glass tube 40 adjacent to the beam will be the insulator 31 forming material physically removed from the effects of the jet 13. Since resistor 40 is a conductor, any charge that may be placed on it will be applied part of the resistance due to a Impact of electrons results, derived, so that the area of the opening 40a is relatively free from the effects a charge remains and the beam 13 as it passes through this area is relatively unhindered.

Wenn auch für den Widerstand 40 andere Materialien mit den als günstig angegebenen physikalischen und elektrischen Eigenschaften angewandt werden können, stellen die nachfolgend beschriebenen Materialien eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform dar.Even if other materials are used for the resistance 40 as favorable specified physical and electrical properties can be applied, the materials described below represent a preferred one according to the invention Embodiment.

Glaszusammensetzungen, die erfindungsgemäß als besonders günstig erachtet werden, sind solche, die im wesentlichen aus etwa25 bis etwa 35 Gew.% V205, etwa 35 bis etwa 45 Gew.% MoO3, etwa 10 bis 20 Gew.%. P205, bis zu etwa 15 Gew.% BaO, bis zu etwa 5 Gew.% Al203, bis zu etwa 10 Gew. % Fe304, bis zu etwa 2 Gew.% CaO und bis zu etwa 4 Gew.% Co304 bestehen. Die Gesamtmenge an V205 plus MoO3 plus P205 ist gleich etwa 70 bis etwa 90 Gew.% der gesamten Glaszusammensetzung. Allgemein werden die Glaszusammensetzungen die folgenden Werte aufweisen: (A) etwa 70 bis 90 Gew.% der drei wesentlichen Bestandteile, bestehend aus etwa 27 bis 50 Gew.% V205, etwa 38 bis 65 Gew.% MoO3 und etwa 11 bis 29 Gew.% P205; (B) etwa 2 bis 10 Gew.% wenigstens eines Oxides aus der Gruppe Fe304 und Co304 und (C) etwa 3 bis 20 Gew.% wenigstens eines Oxides aus der Gruppe BaO, Al203 und CaO.Glass compositions which according to the invention are considered particularly favorable are those consisting essentially of about 25 to about 35 weight percent V205, about 35 to about 45 wt.% MoO3, about 10 to 20 wt.%. P205, up to about 15 wt.% BaO, up to about 5 wt.% Al 2 O 3, up to about 10 wt.% Fe 3 O 4, up to about 2 wt.% CaO and up to about 4 wt.% Co304. The total amount of V205 plus MoO3 plus P205 is equal to about 70 to about 90 weight percent of the total glass composition. Generally the glass compositions will have the following values: (A) about 70 to 90% by weight of the three essential ingredients, consisting of about 27 to 50% by weight V205, about 38 to 65% by weight MoO3 and about 11 to 29% by weight P205; (B) about 2 to 10 % By weight of at least one oxide from the group Fe304 and Co304 and (C) about 3 to 20% by weight of at least one oxide from the group BaO, Al 2 O 3 and CaO.

Die Zusammensetzung derartiger weiterer erfindungsgemäßer Gläser ist in der nachfolgenden Tabelle I zusammengestellt: Tabelle I R O EdD-553 EWD-552 EWD-559 EWD-560 EWD-562 m-n Gew.% Gew.% Gew.% Gew.% Gew.% V 0 2i,00 28,00 32,00 29,00 30,85 25 MoO3 37,00 37,00 41,00 37,00 39,36 BaO 8,00 12,98 - 12,00 8,51 Al203 , 0,58 3,86 -P205 16,00 14,44 16,14 15,00 17,02 25 Fe 304 6,00 7,00 7,00 6,00 CaO 1,00 - - 1,00 1,07 Co304 3,00 - - - 3,19 Es sind flache Proben für elektrische Leitfähigkeitsmessungen von einem Ende von Teststangen so genommen worden, daß die Ebene der flachen Flächen ankrecht zu der langen Abmessung der Stangen vorlag. Die Prüfproben weisen angenähert 0,075 cm bis 0,20 cm Dicke auf.The composition of such further glasses according to the invention is compiled in the following table I: Table I R O EdD-553 EWD-552 EWD-559 EWD-560 EWD-562 m-n weight% weight% weight% weight% weight% V 0 2i, 00 28.00 32.00 29.00 30.85 25 MoO3 37.00 37.00 41.00 37.00 39.36 BaO 8.00 12.98 - 12.00 8.51 Al203, 0.58 3.86 -P205 16.00 14.44 16.14 15.00 17.02 25 Fe 304 6.00 7.00 7.00 6.00 CaO 1.00 - - 1.00 1.07 Co304 3.00 - - - 3.19 They are flat specimens for electrical Conductivity measurements have been taken from one end of test bars so that the The plane of the flat surfaces was perpendicular to the long dimension of the rods. the Test samples are approximately 0.075 cm to 0.20 cm thick.

Zur Durchführung von Untersuchungen der Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit der Proben kann ein Probenhalter sowohl für die Glasprobe als auch einem Testschaltkreis in eien Vakuumofen eingeführt und bei der gewünschten Temperatur auf ein Gleichgewicht stabilisiert werden. Die Leitfähigkeit der Probe kann sodann bei dieser Temperatur gemessen werden. Die Messungen der Leitfähigkeit sind bei einer Anzahl Temperaturwerte innerhalb des Bereiches von 24 bis 1040C ausgeführt worden.To carry out investigations of the temperature dependence of the electrical conductivity of the samples can be a sample holder for both the glass sample as well as a test circuit in a vacuum furnace and at the desired Temperature to be stabilized at equilibrium. The conductivity of the sample can then be measured at this temperature. The measurements of conductivity are designed for a number of temperature values within the range of 24 to 1040C been.

Die Messungen der elektrischen Leitfähigkeit der Proben bei niedrigem Druck sind so zur Ausführung gebracht worden, daß die Probe einem Druck von etwa 3,5 x 10-5 Torr ausgesetzt wird, z.B.The measurements of the electrical conductivity of the samples at low Pressures have been carried out so that the sample is subjected to a pressure of about 3.5 x 10-5 torr, e.g.

in einem entsprechenden Gefäß, wie in einem Vakuumsystem.in a suitable vessel, such as in a vacuum system.

ts sind zusätzliche elektrische Leitfähigkeitsmessungen mit ringförmigen Proben gemacht worden, die einen Innendurchmesser von etwa 0,6 cm, einen Außendurchmesser von 2,3 cm und eine Länge von 1,1 cm aufweisen. Die elektrischen Leitfähigkeitsmessungen sind bei sehr niedrigen elektrischen Feldstärken ausgeführt worden.ts are additional electrical conductivity measurements with ring-shaped Samples have been made that have an inside diameter of about 0.6 cm, an outside diameter 2.3 cm and a length of 1.1 cm. The electrical conductivity measurements are has been carried out at very low electric field strengths.

Die Ergebnisse der elektrischen Leitfähigkeitsmessungen bei niedrigen elektrischen Feldstärken bezüglich der verschiedenen Proben der in Tabelle I angegebenen Glas zusammensetzungen sind in der graphischen Darstellung nach Fig. 3 wiedergegeben. Die für jede der Datenwerte nach der Fig. 3 berechneten Widerstandswerte sind in der nachfolgenden Tabelle II aufgeführt. Die Widerstandswerte sind in MQ angegeben.The results of the electrical conductivity measurements at low electric field strengths with respect to the various samples given in Table I. Glass compositions are shown in the graph of FIG. The resistance values calculated for each of the data values according to FIG. 3 are in listed in Table II below. The resistance values are given in MQ.

Tabelle II Zusammensetzung Proben- Spannung dicke 5 V 10V 15 V 20 V 25 V 28 V cm EWD-552C 0,2 13,2 11,6 11,5 11,0 10,8 10,7 EWD-553A 0,085 20,8 20,0 20,0 20,0 19,2 19,2 EWD-553B 0,2 50,0 52,6 52,0 51,3 50,0 49,3 EWD-560A 0,2 48,0 45,0 44,0 41,0 40,0 -EWD-562A 0,1 38,4 37,0 41,7 37,8 36,3 36,0 Wie anhand der Tabelle II und der Figur 3 ersichtlich, kann der Widerstand der gemessenen Proben auch nicht ohmisch sein. Bezüglich bestimmter Proben, wie der Probe EWD-553 wird eine relativ ausgeprägte Nichtlinearität des Widerstandes mit zunehmender Spannung bis zu einer Schwellenwertspannung beobachtet. Mit zunehmender Spannung wird festgestellt, daß der Strom um einen größeren Betrag zunimmt als sich anhand des Ohm'schen Gesetzes vorhersagen läßt. Jenseits der spezifischen Spannung wird festgestellt, daß der Strom schnell auf einen Ursprungswert ansteigt, und im Anschluß hieran wird festgestellt, daß derselbe langsam steigt, bis zu einem abschließenden Gleichgewichtswert. Table II Composition Sample Voltage Thick 5V 10V 15V 20 V 25 V 28 V cm EWD-552C 0.2 13.2 11.6 11.5 11.0 10.8 10.7 EWD-553A 0.085 20.8 20.0 20.0 20.0 19.2 19.2 EWD-553B 0.2 50.0 52.6 52.0 51.3 50.0 49.3 EWD-560A 0.2 48.0 45.0 44.0 41.0 40.0 -EWD-562A 0.1 38.4 37.0 41.7 37.8 36.3 36.0 As based on the table II and FIG. 3, the resistance of the samples measured cannot either be ohmic. With regard to certain samples, such as the EWD-553 sample, a relative pronounced non-linearity of the resistance with increasing voltage up to one Threshold voltage observed. As the voltage increases, it is found that the current increases by a greater amount than what Ohm's law indicates predicts. Beyond the specific voltage, it is found that the Current rises rapidly to an original value, and then it is determined that it rises slowly, up to a final equilibrium value.

In der Figur 5 ist der Strom gegen die Spannung bezüglich der Probe EWD-553A aufgezeichnet, wie es bei hohen elektrischen Feldstärken erhalten wird. Die Datenpunkten entsprechend dem abschließend beobachteten Gleichgewichtswerten. Es beginnt eine ausgeprägte Nichtlinearität bei Feldstärken zu beginnen, die das Glas verkraften kann und zwar bis etwa 13 000 V/cm. Die mit x1 und Xf gekennzeichneten Datenpunkte nach Figur 5 entsprechen den Anfangswerten bzw. den Endwerten des Stroms und der elektrischen Feldstärke für die Zahlenwerte nach der Figur 4. Die Widerstandswerte der Proben werden anhand der Neigungen der geraden Linien in der Aufzeichnung des Stroms gegen die Spannung nach Figur 3 in normaler Luft bei Raumtemperatur berechnet und sind in der folgenden Tabelle III wiedergegeben.In Figure 5, the current is versus the voltage with respect to the sample EWD-553A recorded how it is obtained at high electric field strengths. The data points correspond to the finally observed equilibrium values. A pronounced non-linearity begins at field strengths that exceed the Glass can cope with up to about 13,000 V / cm. Those marked with x1 and Xf Data points according to FIG. 5 correspond to the initial values or the final values of the current and the electric field strength for the numerical values according to FIG. 4. The resistance values the samples are calculated from the slopes of the straight lines in the plot of the Calculated current versus voltage according to Figure 3 in normal air at room temperature and are shown in Table III below.

Tabelle III Zusammensetzung spezifischer Widerstand Dicke (Q/cm) (cm) 552C 6,0 x 107 0,2 553A 2,5 x 108 0,085 553B 2,8 x 108 0,2 560A 2,2 xl08 0,2 562A 5,1 x 108 0,1 Der spezifische Widerstand der Glasprobe EWD-553A wie er bei einem Druck von 3,5 x 10 5 Torr gemessen wurde, wird zu 2,2 x 108 Q/cm bei 5 V Gleichstrom festgestellt. Dieser Wert ist zu vergleichen mit dem Wert 2,5 x 108 Q/cm, wie es für die gleiche Probe in normaler Luft gemessen wird. Die festgestellte kleine Differenz kann auf Meßfehler oder Temperaturdifferenzender Probe zum Zeitpunkt der Messung zurückzuführen sein. Table III Composition Resistivity Thickness (Q / cm) (cm) 552C 6.0 x 107 0.2 553A 2.5 x 108 0.085 553B 2.8 x 108 0.2 560A 2.2 xl08 0.2 562A 5.1 x 108 0.1 The resistivity of the glass sample EWD-553A as used in a pressure of 3.5 x 10 5 Torr becomes 2.2 x 10 8 Ω / cm at 5 V DC established. This value is to be compared with the value 2.5 x 108 Ω / cm, like it for the same sample is measured in normal air. The small difference observed can be due to measurement errors or temperature differences in the sample at the time of measurement be due.

Die Ergebnisse der Untersuchungen der Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes an der Probe EWD-553A sind in der oben angegebenen Patentschrift zusammengefaßt.The results of the studies of the temperature dependence of the specific Resistance on sample EWD-553A are summarized in the patent cited above.

Die spezifischen Widerstandswerte für alle geprüften Gläser liegen innerhalb des für die Anwendung als Mikrosonde zu erwartenden Bereiches. Bezüglich der Proben mit der Zusammensetzung EWD-552 wird festgestellt, daß sich die elektrische Durchschlagspannung für eine Probe mit einer Dicke von 1 mm auf 1,6 kV bezüglich mehrminütigem Halten bei dieser Spannung beläuft. Eine Probe der Zusammensetzung EWD-553 mit einer Dicke von 0,085 cm jedoch hält der gleichen Spannnng mehrere Minuten lang Stand. Somit dürfte das Material EWD-553 sich als vorteilhaft für die Anwendung als ein Leckwiderstand für ein Elektronenmikroskop erweisen. Bezüglich dieser Probe wird ein negativer Temperaturkoeffizient des Widerstandes von etwa -2,8/OC bei 250C festgestellt.The specific resistance values for all tested glasses are within the range to be expected for use as a microprobe. In terms of of the samples with the composition EWD-552 is found to have the electrical Breakdown voltage for a sample with a thickness of 1 mm relative to 1.6 kV holding at this voltage for several minutes. A sample the Composition EWD-553 with a thickness of 0.085 cm but holds the same tension Stand for several minutes. Thus, the material EWD-553 should prove to be advantageous for application as a leakage resistor for an electron microscope. In terms of this sample will have a negative temperature coefficient of resistance of about -2.8 / OC found at 250C.

Weiterhin wird fcstgestellt, daß der spezifische Widerstand der Proben der Zusammensetzung EWD-553 sich durch die Arrhenius1sche Gleichung über den Temperaturbereich von 22 0C bs 104 0C wiedergeben läßt, wie folgt: wobei P der speziElsche Widerstand, PO eine Konstant, E+ eine sogenannte Aktivierungsenergie für die Leitung und k der Boltzmann Faktor ist.It is also established that the specific resistance of the samples with the composition EWD-553 can be expressed by the Arrhenius equation over the temperature range from 22 ° C to 104 ° C, as follows: where P is the specific resistance, PO is a constant, E + is a so-called activation energy for the line and k is the Boltzmann factor.

Die Aktivierungsenergie für die Leitung E+ wird zu etwa 0,5 eV festgestellt. Der Leitungsmechanismus kann als ionisch betrachtet werden, wenn 0,7 e V E+ = 2,4 e V, und als elektronisch betrachtet werden, wenn E = 0,7 eV. Es hat den Anschein, daß der wesentliche Leitungsmechanismus in dem Halbleiterglas elektronischer Art ist.The activation energy for the line E + is found to be about 0.5 eV. The conduction mechanism can be considered ionic when 0.7 e V E + = 2.4 e V, and considered electronic when E = 0.7 eV. It looks like, that the essential conduction mechanism in semiconductor glass is electronic is.

Erfindungsgemäß wird eine wesentliche Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Feldemissions-Mikrosonden erzielt. Viele erfindungsgemä8e Ausführungsformen können auch in anderen Mikro sonden als der hier offenbarten spezifischen Ausführungsform Anwendung finden.According to the invention there is a significant improvement in performance achieved by field emission microprobes. Many embodiments of the invention can also be used in microprobes other than the specific embodiment disclosed herein Find application.

Claims

Microprobe system working with charged particles, g e k e n n z e i c h n e t through the combination of the following features: a) a one Housing limiting vacuum chamber; b) a field emission tip (21) in the Charged particle forming chamber is arranged; c) one with an opening provided electrode assembly (23,24) arranged in the chamber for the purpose of forming a focusing and acceleration field to form a beam (13) the charged particle; d) a field electrode arrangement (22) provided with an opening, in the chamber between the field emission tip (21) and the lead electrode assembly (23,24) for the development of an electric field for the generation of the charged Particles is arranged, the openings (22a, 23a, 24a) of the electrode arrangement (23,24) and the field electrode arrangement (22) axially with the field emission tip (21) are aligned; e) a voltage supply arrangement (25,26,27,28) with the Electrode arrangement (23,24), the field electrode arrangement (22) and the field emission tip (21) is connected to supply an electric potential to form of the electric fields and f) a non-magnetic, resistive value Conductor (40) that is generally physically and electrically symmetrical about an axis is arranged around, which extends between the field electrode assembly (22), and the Electrode assembly (23,24) is located, the axis of the same generally with the Axis of the electrode having an opening is aligned and in electrical Is in contact therewith, the part (40) being made of a material which a practically uniform cross-sectional conductivity and a predetermined one Has resistance over its axial dimension.

2. microsend system according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the conductor (40) having a resistance value is a cylindrical one Part with an axial opening is.

3. Microprobe system according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h ne t that the conductor (40) having a resistance value is a cylindrical one Part with an axial opening (40a) and the conductor made of a conductive glass material is made.

4. Microprobe system according to claim 3, characterized in that g e k e n n -z e i c n n e t that the conductive glass material is essentially a composition contains about 70 to 90% by weight of the essential components V205, MoO3 and P205, wherein the V205 in an amount of 27.8 to 50 wt.% of the essential ingredients, MoO3 in an amount of 38.9 to 64.3% by weight of the essential components, P205 is present in an amount from 11.3 to 28.6 percent by weight of the essential ingredients, about 20 to 10% by weight of at least one modified oxide from the group Fe304 and Cd 304 and about 3 to 20% by weight of at least one modifying oxide from the group BaO, A1203 and CaO are present. Blank page