DE3872848T2

DE3872848T2 - Verfahren zur analyse der flugzeit mit stetiger abtastung und analysierungsvorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens.

Info

Publication number: DE3872848T2
Application number: DE8888403067T
Authority: DE
Inventors: Henri Migeon; Bernard Rasser
Original assignee: Cameca SAS
Current assignee: Cameca SAS
Priority date: 1987-12-11
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2008-12-06
Also published as: JPH01309247A; US4983831A; FR2624610B1; DE3872848D1; EP0320354A1; FR2624610A1; EP0320354B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festkörperproben-Analyse durch Unterscheidung der Flugzeiten von aus dieser Probe herausgelösten Teilchen und einen Analysator zur Ausführung dieses Verfahrens. Die Flugzeitanalyse wird insbesondere auf die Massenspektrometrie angewendet, sie kann jedoch auch auf eine Energieanalyse für Teilchen derselben Masse angewendet werden.
Ein Verfahren für die Flugzeitanalyse von pulverisierten Teilchen umfaßt:
- das Abtasten der Oberfläche einer Festkörperprobe durch einen Strahl von sogenannten Primärteilchen, um aus der Probe sogenannte Sekundärteilchen herauszulösen;
- die Ionisierung der Sekundärteilchen im Zeitpunkt ihrer Herauslösung oder nach ihrer Herauslösung, von denen einige seit der Pulverisation bereits ionisiert worden sein können;
- die Beschleunigung dieser Teilchen mittels eines elektrischen Feldes;
- die Bildung eines Strahls von Sekundärteilchen und das Führen desselben derart, daß er einen ausreichend langen Weg durchläuft, damit die Sekundärteilchen, die unterschiedliche Geschwindigkeiten haben, im wesentlichen verschiedene Flugzeiten besitzen;
- das anschließende Unterscheiden der Sekundärteilchen anhand ihrer verschiedenen Flugzeiten.
Wenn verschiedene Punkte einer Probe nacheinander analysiert werden, besitzen die schnellsten in einem gegebenen Punkt herausgelösten Sekundärteilchen die Neigung, die langsamsten vorher an einem anderen Punkt der Probe herausgelösten Sekundärteilchen einzuholen. Um eine zeitliche Überlappung von Teilchen mit verschiedenen Ausgangspunkten und verschiedenen Flugzeiten zu vermeiden, wird bekanntermaßen eine zeitliche Auswahl verwirklicht, indem der Strahl der Primärteilchen oder aber der Strahl der Sekundärteilchen in Impulse zerlegt wird. Dieses bekannte Verfahren besitzt den Nachteil, daß die Analysedauer verlängert wird und eine komplexe Einrichtung für die Zerlegung des einen oder des anderen dieser Strahlen erforderlich ist. Es ist außerdem bekannt, einen kontinuierlichen Strahl von Primärteilchen zu verwenden und das verwendete elektrische Feld in Impulse zu zerlegen, um die Sekundärteilchen auszublenden und zu beschleunigen. Sämtliche bekannten Verfahren, in denen der Primärstrahl kontinuierlich, jedoch die Messung des Sekundärteilchenstroms nicht kontinuierlich ist, besitzen den Nachteil eines Informationsverlusts, weil der Strahl von Primärteilchen ununterbrochen die Probe errodiert, während die Messungen nur in diskreten Zeitpunkten ausgeführt werden. Diese Verfahren weisen daher eine weniger große Analyseempfindlichkeit als die Verfahren mit kontinuierlicher Messung auf.
Es sind Analyseverfahren für die Masse oder die Energie bekannt, bei denen eine kontinuierliche Messung verwirklicht ist und die eine sehr gute Auflösung besitzen, indem sie anstatt einer zeitlichen Auswahl eine geometrische Auswahl benutzen, um die von verschiedenen Punkten der Probe emittierten Sekundärteilchen voneinander zu trennen. Sie umfassen beispielsweise die Streuung der Sekundärteilchen verschiedener Masse mittels eines magnetischen Feldes. Indessen erfordern sie im allgemeinen eine komplexe und teuere Vorrichtung, die nur dann wirklich berechtigt ist, wenn eine sehr hohe Auflösung erhalten werden soll. Es sind außerdem Analyseverfahren bekannt, bei denen eine kontinuierliche Messung und eine geometrische Trennung bei Verwendung viel einfacherer Vorrichtungen wie etwa eines Quadropols verwirklicht werden, um beispielsweise eine Massenspektrometrie zu verwirklichen. Diese Einrichtungen sind weniger teuer und werden verwendet, wenn eine niedrige Auflösung genügt. Sie besitzen den Nachteil einer geringen Empfindlichkeit. Tatsächlich können diese Einrichtungen nur bei Sekundärteilchen mit niedriger Energie arbeiten, was zu einer Verkleinerung des elektrischen Feldes zum Sammeln und Beschleunigen der Sekundärteilchen führt. Daraus ergibt sich eine geringe Sammelwirkung und damit eine geringe Empfindlichkeit.
Andererseits müssen moderne Analyseapparate ein Bild der Probe während der Analyse liefern können, um beispielsweise mineralogische oder metallurgische Körner zu beobachten oder aber um Implantationen in einer mikroelektronischen Vorrichtung zu beobachten.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur kontinuierlichen Flugzeitanalyse vorzuschlagen, das mittels einer weniger teuren Einrichtung ausgeführt werden kann und die Gewinnung eines Bildes der analysierten Probe erlaubt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kombiniert eine Flugzeitauswahl und eine geometrische Auswahl der Sekundärteilchen. Es kann mittels einer einfachen Einrichtung ausgeführt werden und schafft für eine große Anzahl von Anwendungen eine zufriedenstellende Auflösung. Dieses Verfahren liefert außerdem ein Bild der analysierten Probe. Abwandlungen dieses Verfahrens, die die Hinzufügung von herkömmlichen Streueinrichtungen umfassen, erlauben die Erhöhung der Auflösung für Anwendungen, bei denen eine hohe Auflösung erforderlich ist. Ein Abwandlung dieses Verfahrens erlaubt die gleichzeitige Lieferung mehrerer Bilder, die Sekundärteilchen mit jeweils verschiedenen Flugzeiten entsprechen, und außerdem die gleichzeitige Messung der Ströme von Sekundärteilchen mit jeweils verschiedenen Flugzeiten. Diese Abwandlung besitzt insbesondere die Vorteile einer Verringerung der Analysedauer und des Probenbedarfs.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren für die Flugzeitanalyse, umfassend:
- periodisches Abtasten der Oberfläche einer zu analysierenden Festkörperprobe mit einem Strahl von sogenannten Primärteilchen, um aus der Probe sogenannte Sekundärteilchen herauszulösen;
- Ionisieren der Sekundärteilchen, von denen einige bereits ionisiert worden sind;
- Beschleunigen dieser Teilchen mittels eines elektrischen Feldes;
- Bilden eines Strahls von Sekundärteilchen und Führen desselben derart, daß er einen ausreichend langen Weg durchläuft, damit die Sekundärteilchen, die unterschiedliche Energien oder unterschiedliche Massen haben, im wesentlichen verschiedene Flugzeiten besitzen;
- anschließend Unterscheiden der Sekundärteilchen anhand ihrer verschiedenen Flugzeiten;
dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterscheidung der Sekundärteilchen mit unterschiedlichen Flugzeiten die Sekundärteilchen, die unabhängig von dem Ort, an dem sie aus der Probe herausgelöst worden sind, eine gegebene Flugzeit besitzen, in eine vorgegebene Richtung zurückgebracht werden durch Ablenkung des Strahls von Sekundärteilchen in einem vom Emissionspunkt der Sekundärteilchen abhängigen variablen Winkel und in periodischen Zeitpunkten mit einer konstanten Phasenverschiebung in bezug auf die Ablenkung, welche vorher auf die Primärteilchen ausgeübt worden ist, die die Sekundärteilchen aus der Probe herausgelöst haben.
Damit kann ein nach den Flugzeiten gefiltertes Bild der Probe erhalten werden.
Mit Hilfe der folgenden Beschreibung und der sie begleitenden Figuren wird die Erfindung besser verständlich und werden weitere Einzelheiten deutlich:
Fig. 1 erläutert die Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Analyseeinrichtung für die Ausführung des Verfahrens der Erfindung;
Fig. 3, 4 und 5 erläutern die Funktion dieses erstes Ausführungsbeispiels;
Fig. 6 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des Analysators für die Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 7 zeigt schematisch eine abgewandelte Ausführungsform des Analysators für die Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 8 und 9 erläutern die Funktion dieses zweiten Ausführungsbeispiels.
Die Fig. 1 erläutert das Verfahren gemäß der Erfindung, indem sie zeigt, wie es die Unterscheidung der Sekundärteilchen in Abhängigkeit von ihrem Ausgangspunkt und von ihrer Flugzeit ermöglicht. Eine Quelle 2 emittiert einen Strahl 1 von Primärteilchen, der die Oberfläche einer Probe 3 abtastet. Nun werden ausschließlich die Sekundärteilchen 4 betrachtet, die im Zeitpunkt t&sub0; aus einem Punkt A auf der Oberfläche einer Festkörperprobe 3 herausgelöst werden. Bestimmte Teilchen besitzen aufgrund ihrer Ionisation eine elektrische Ladung q. Die ionisierten Sekundärteilchen werden durch ein an die Oberfläche der Probe 3 angelegtes elektrisches Feld beschleunigt, wodurch ihnen eine Energie E&sub0; verliehen wird. Jedes Sekundärteilchen besitzt eine Geschwindigkeit, die von seiner Masse und von seiner Energie abhängt, wobei die letztere von der Ladung q des Teilchens und vom elektrischen Beschleunigungsfeld abhängt. Die im Punkt A herausgelösten Teilchen bilden somit einen Strahl 4.
Die Raumpunkte werden in einem orthonormalen Achsenkreuz oxyz lokalisiert, wobei o der Mittelpunkt der Oberfläche der Probe 3 ist, die Achse oz zu dieser Oberfläche senkrecht ist und die Achsen oy und ox zu dieser Oberfläche parallel sind.
Eine Richtungsfokussierungseinrichtung 5 lenkt den Strahl 4 ab, um ihn unabhängig von der Position des Punktes A auf der Oberfläche der Probe durch einen Punkt C zu führen, der auf der Achse oz fest ist und dieser zugehört. Für einen gegebenen Punkt A kommt der Strahl 4 bei C unter einem Winkel R mit oz an. Die Flugzeit eines jeden Sekundärteilchens für die Bewegung von A nach C hängt von der Geschwindigkeit dieses Teilchens ab. Daher bewegen sich nicht sämtliche Teilchen im gleichen Zeitpunkt durch C, obwohl sie im Zeitpunkt t&sub0; alle einen Teil von A bildeten. Eine Ablenkeinrichtung 6, deren optischer Mittelpunkt sich im Punkt C befindet, lenkt den Strahl 4 in einem Winkel α ab, der in Abhängigkeit von der Zeit veränderlich ist. Wenn dieser Winkel α in einem Zeitpunkt t&sub0; + tv den Wert R besitzt, der dein Punkt A entspricht, werden die Teilchen, die sich in diesem Zeitpunkt im Punkt C befinden, auf die Achse oz zurückgebracht. Die Teilchen, die sich vor oder nach diesem Zeitpunkt durch C bewegen, werden um Winkel R' bzw. R'', die von R verschieden sind, abgelenkt. Die Werte R' und R'' hängen von der Abtastrichtung ab. Eine Auswahleinrichtung 7 besitzt einen auf der Achse oz befindlichen punktförmigen Einlaß D. Daher treten nur die auf die Achse oz zurückgebrachten Teilchen in die Öffnung D der Auswahleinrichtung 7 ein, um dann von einer Erfassungseinrichtung 8 aufgefangen zu werden, die einen zur aufgefangenen elektrischen Ladung proportionalen Strom liefert. Die aufgefangenen Teilchen sind daher diejenigen, die eine Flugzeit tv besitzen, derart, daß der Ablenkwinkel im Zeitpunkt t&sub0;+tv gleich dein Winkel R ist.
Damit die Sekundärteilchen, die im Punkt A im Zeitpunkt t&sub0; emittiert werden und eine gegebene Flugzeit tv besitzen, vom Detektor 8 aufgefangen werden, ist es notwendig und hinreichend, daß die Einrichtung 6 den Strahl 4 im Zeitpunkt t&sub0;+tv um einen Winkel α ablenkt, der gleich dein Winkel R ist, welcher von der Position (x, y) des Punktes A auf der Oberfläche der Probe abhängt. Diese Einrichtung 6 erlaubt daher die Auswahl der Flugzeit und des Ausgangspunktes der vom Detektor 8 aufgefangenen Sekundärteilchen. Die Primärteilchen-Quelle 2 tastet die Oberfläche der Probe 3 durch eine Ablenkung des Strahls 1 periodisch ab, so daß sich die Position des Punktes A mit der Zeit ändert und der Winkel R, den der Strahl 4 in bezug auf die Achse oz bei Eintritt in die Ablenkeinrichtung 6 bildet, in Abhängigkeit von der Zeit variiert.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt im wesentlichen:
- die Ablenkung des Strahls von Sekundärteilchen 4 in einem veränderlichen Winkel α, der eine periodische Funktion der Zeit ist, die dieselbe Periode wie die Ablenkung des Strahls 1 von Primärteilchen besitzt, und derart, daß die Sekundärteilchen mit gegebener Flugzeit in periodischen Zeitpunkten abgelenkt werden, die in bezug auf Zeitpunkte, in denen die Ablenkung der Primärteilchen, die die Sekundärteilchen aus der Probe 3 herausgelöst haben, ausgeführt wird, eine konstante Phasenverschiebung besitzen, um sie unabhängig vom Ausgangspunkt dieser Teilchen auf der Probe 3 in eine vorgegebene Richtung, die oz ist, zurückzubringen;
- die Auswahl der Sekundärteilchen 4, die sich in der vorgegebenen Richtung oz bewegen;
- die Messung des Stroms der auf diese Weise ausgewählten Sekundärteilchen 4, wobei dieser Strom die Verteilung der Teilchen mit gegebener Flugzeit auf der Oberfläche der zu analysierenden Probe 3 wiedergibt.
Die Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Analyseeinrichtung für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses erste Ausführungsbeispiel umfaßt eine Quelle 2, die einen Strahl 1 von Primärteilchen liefert, der in bezug auf die Achse oz schräg orientiert ist. Die Quelle 2 umfaßt eine Ionenquelle 21, eine optische Einrichtung 22 und eine Ablenkeinrichtung 24. Die Einrichtung 22 kann von einem Massenspektrometer gebildet werden. Die Einrichtung 24 umfaßt zwei Paare von elektrostatischen Ablenkplatten, die mit dem Ausgang eines Ablenksignal-Generators 12 verbunden sind. Die Einrichtung 5 zur Richtungsfokussierung ist durch eine elektrostatische Linse gebildet. Die Auswahleinrichtung 7 ist eine von einer Öffnung D durchsetzte Blende, hinter der ein Detektor 8 angeordnet ist. Ein Ausgangsanschluß 14 der Analyseeinrichtung ist mit einem Ausgang des Detektors 8 verbunden, der an jenen ein Meßsignal des Stroms der Sekundärteilchen, der in jedem Zeitpunkt vom Detektor 8 aufgefangen wird, liefert. Die Ablenkeinrichtung 6 umfaßt zwei Paare von elektrostatischen Ablenkplatten. Die Ablenkplatten 24 sind paarweise zueinander senkrecht, ebenso sind die Ablenkplatten 6 paarweise zueinander senkrecht, um eine Abtastung der Probe 3 in den beiden zueinander senkrechten Richtungen, ox und oy, zu ermöglichen.
Die Platten 6 sind mit einem Ausgang eines Ablenksignal-Generators 10 verbunden. Dieser letztere ist mittels eines Signals synchronisiert, das an ihn vom Generator 12 geliefert wird, wobei dieses Signal über eine Einrichtung 11 mit einstellbarer Verzögerung übertragen wird. Eine Kathodenstrahlröhre 13 wird zur Wiederherstellung eines Bildes der Probe 3 verwendet. Das Steuergitter der Röhre 13 ist mit dem Ausgang des Detektors 8 verbunden, um die Intensität des Elektronenstrahls dieser Röhre in Abhängigkeit von der Messung des Stroms der in die Richtung oz zurückgebrachten Sekundärteilchen zu modulieren. Die Ablenkmittel der Röhre 13 sind mit dem Ausgang des Generators 10 verbunden, um eine Abtastung des Schirms der Röhre 13 zu erzeugen, die zu der an den Strahl von Sekundärteilchen angelegten Ablenkung homolog und zu dem vom Detektor 8 gelieferten Meßsignal synchron ist.
Mit einer ringförmigen Elektrode 9 kann ein elektrisches Feld angelegt werden, um die aus der Oberfläche der Probe 3 herausgelösten, ionisierten Sekundärteilchen auszublenden und zu beschleunigen. In dieser Figur stellt die Schraffur die Bewegung des Primärstrahls 1 dar, durch die ein Segment JK auf der Oberfläche der Probe 3 abgetastet wird.
Die Fig. 3 zeigt genauer den Aufbau der Ablenkeinrichtung 6. Diese umfaßt vier Platten 11 bis 14, die jeweils auf Potentialen -VS&sub1;, +VS&sub1;, -VS&sub2; bzw. +VS&sub2; gehalten werden. Die Platten 11 und 12 erlauben die Ablenkung in der Richtung oy, während die Platten 13 und 14 die Ablenkung in der Richtung ox erlauben. Sie sind in bezug auf den optischen Mittelpunkt C der Ablenkeinrichtung 6 symmetrisch angeordnet. Die Fig. 3 zeigt außerdem zwei Graphen, die für eine Ablenkung des Strahls 4, die sämtlichen Punkten einer quadratischen Fläche FGHI der zu analysierenden Probe entspricht, den Wert des Potentials VS&sub2; bzw. den Wert des Potentials VS&sub1; angeben. Diese Figur zeigt daher die Beziehung zwischen den Potentialen der Platte und der Position (x, y) des Punktes A, von dem in einem gegebenen Zeitpunkt der Strahl 4 der Sekundärteilchen hervorgeht. Der Ablenkwinkel α in der Ebene zox ist mit dein Potential VS&sub2; durch eine Beziehung der folgenden Form verbunden:
tg α = VS&sub2;·q/e&sub0;·l/d,
wobei d der Abstand zwischen den Platten 13 und 14 ist und l die Länge dieser Platten in Richtung oz ist.
Der Ablenkwinkel in der Ebene yoz ist mit dem Potential VS&sub1; über eine ähnliche Formel verbunden.
Die Fig. 4 zeigt die Bahn der am Ende K eines Segmentes JK der Oberfläche der Probe herausgelösten Sekundärteilchen sowie die Wirkung der Ablenkung durch die Ablenkeinrichtung 6. Die Elektrode 9 gibt vom Segment JK der Probe 3 ein virtuelles Bild J'K', das durch die virtuelle Beleuchtungspupille ST beleuchtet wird. Die Linse 5 gibt vom Bild J'K' und seiner Beleuchtungspupille ST reelle Bilder J''K'' bzw. S'T'. Die Ablenkeinrichtung 6 lenkt den vom Punkt K' ausgehenden Strahl zur Öffnung D der Auswahlblende 7 ab. Diese Figur zeigt, daß es von Vorteil ist, den optischen Mittelpunkt C der Ablenkeinrichtung auf Höhe des reellen Bildes ST' der Beleuchtungspupille anzuordnen, weil dieses Bild bei einer Abtastung des Strahls 1 der Primärteilchen von J nach K fest bleibt. Es ist außerdem von Vorteil, die Auswahlblende 7 in der Ebene des reellen Bildes J''K'' der Oberfläche der Probe anzuordnen, weil die Abmessung des Bildes eines Punktes y dort minimal und folglich die Auswahl optimal ist.
Die Primärteilchen, die sich in einem Zeitpunkt t'&sub0; durch den optischen Mittelpunkt der Ablenkeinrichtung 24 bewegen, erreichen die Oberfläche der Probe 3 in einem Zeitpunkt t'&sub0;+tp, wobei die Flugdauer tp unabhängig von der Position des Auftreffpunktes des Strahls 1 zwischen den Punkten J und K praktisch identisch ist. Die von den Primärteilchen herausgelösten Sekundärteilchen benötigen für die Bewegung von der Oberfläche der Probe 3 bis zum optischen Mittelpunkt C der Ablenkeinrichtung 6 die Flugzeit tv. Diese Sekundärteilchen bewegen sich daher durch den Punkt C im Zeitpunkt t'&sub0;+tp+tv. Die Flugzeit tv ist unabhängig von der Position des Auftreffpunktes des Strahls 1 zwischen den Punkten J und K praktisch dieselbe. Sie hängt ausschließlich von der Energie und von der Masse der aus der Probe 3 herausgelösten Sekundärteilchen ab.
Damit diese Sekundärteilchen durch die Einrichtung 6 auf die Achse oz zurückgebracht werden, ist es notwendig, daß die Einrichtung 6 sie im Zeitpunkt t'&sub0;+tp+tv in einem Winkel ablenkt, der der Position des Auftreffpunktes des Strahls 1 im Zeitpunkt t'&sub0;+tp entspricht. Die Abtastung der Oberfläche der Probe 3 durch den Strahl 1 wird auf einem vorgegebenen Weg ausgeführt, der durch die Potentialunterschiede, die an die Ablenkplatten 24 angelegt werden, gesteuert wird. Der Ablenksignal-Generator 12 liefert an die zwei Plattenpaare 24 Potentiale ±VP&sub1; bzw. ±VP&sub2;, die in Abhängigkeit von der Zeit periodisch sind und in diesem Beispiel Dreieckform besitzen, um eine Bildabtastung und eine Zeilenabtastung zu verwirklichen. Der Generator 10 liefert an die zwei Plattenpaare der Ablenkeinrichtung 6 Potentiale ±VS&sub1; bzw. ±VS&sub2;. Die Potentiale ±VS&sub1; und ±VP&sub1; bzw. ±VS&sub2; und ±VP&sub2; besitzen die gleiche Frequenz, sie sind jedoch entsprechend der Zeitdauer tp + tv phasenverschoben.
Die Fig. 5 zeigt die Graphen der Potentiale VP&sub1; und VS&sub1;, die der Ablenkung in Richtung der Achse oy entsprechen. Die Potentiale VP&sub2; und VS&sub2;, die der Ablenkung entlang der Achse ox entsprechen, besitzen analoge Graphen, jedoch mit verschiedener Frequenz, und sind nicht dargestellt. Die Potentiale VP&sub1; und VS&sub1; besitzen Graphen mit derselben Periode, jedoch um eine konstante Verzögerung phasenverschoben. Durch die Steuerung der Verzögerung auf den Wert tp+tv ist es möglich, die Sekundärteilchen mit einer gegebenen Flugzeit tv auszuwählen.
Die Ausführung der Ablenksignal-Generatoren 10 und 12 wird nicht genauer beschrieben, weil sie zum Umfang des Wissens des Fachmanns gehört.
Die Fig. 6 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der Analyseeinrichtung für die Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, in dein die Mittel für die Ablenkung des Strahls von Primärteilchen und für die Ablenkung des Strahls von Sekundärteilchen miteinander vereinigt sind. Zwischen der Ablenkung, der die Primärteilchen unterworfen sind, und der Ablenkung, der die von denselben Primärteilchen herausgelösten Sekundärteilchen unterworfen sind, ist dennoch eine Phasenverschiebung vorhanden, weil sie sich nicht im gleichen Zeitpunkt durch die Ablenkmittel bewegen.
Dieses Ausführungsbeispiel ist nur möglich, wenn die Primärteilchen und die Sekundärteilchen entgegengesetzte Ladungen besitzen. Es umfaßt eine Quelle 2' des Primärstrahls, die eine Ionenquelle 31, eine optische Einrichtung 32, die ein Massenspektrometer sein kann, und eine Ablenkeinrichtung 6', die auch zur Ablenkung der Sekundärteilchen verwendet wird, aufweist. Diese Ausführungsbeispiel umfaßt außerdem eine Einrichtung 5' zur Richtungsfokussierung, die beispielsweise von einer elektronischen Linse gebildet wird; und eine ringförmige Elektrode 9', mit der ein elektrisches Feld angelegt werden kann, um die aus der Probe 3' herausgelösten, ionisierten Sekundärteilchen auszublenden und zu beschleunigen. Eine Einrichtung 7' für die Auswahl der Teilchen umfaßt eine von einer punktförmigen Öffnung D' durchsetzte Blende. Ein Detektor 8' Fängt die Teilchen auf, die die Blende 7' durchquert haben, und liefert an einen Ausgangsanschluß 14' der Analyseeinrichtung ein Meßsignal.
Die Position dieser Elemente ist in einem orthonormalen Achsenkreuz oxyz festgelegt, wobei der Punkt o im Mittelpunkt der Oberfläche der Probe 3' angeordnet ist, die Achse oz zu dieser Fläche senkrecht ist und die Achsen ox und oy zu dieser Fläche parallel sind. Die optische Achse der Ionenquelle 31 und der optischen Einrichtung 32 sind mit dem optischen Mittelpunkt C' der Ablenkeinrichtung 6' ausgerichtet und bilden mit der Achse oz einen Winkel R&sub1;. Die optische Achse der Öffnung D' der Blende 7' und des Detektors 8' verläuft ebenfalls durch den Punkt C' und bildet mit der Achse oz einen Winkel R&sub2;. Die optische Achse der Linse 5' Fällt mit der Achse oz zusammen und verläuft ebenfalls durch den Mittelpunkt C'.
Ein Ablenksignal-Generator 10' mit einstellbarer Frequenz liefert an die Ablenkeinrichtung 6' Potentiale ±V&sub1; und ±V&sub2;, um eine Bildabtastung bzw. eine Zeilenabtastung zu bewerkstelligen. Die Einrichtung 6' umfaßt beispielsweise zwei zueinander senkrechte Plattenpaare. Die Teilchen des Primärstrahls 1', die im Punkt C' in einem gegebenen Zeitpunkt t&sub0;'' ankommen, werden von der Einrichtung 6' um einen Winkel Rp in bezug auf die optische Achse der Quelle 31 und der optischen Einrichtung 32 abgelenkt. Dann werden sie durch die Linse 5' in eine Richtung nahe bei der Achse oz zurückgebracht. Im gleichen Zeitpunkt t&sub0;'' werden die Sekundärteilchen von der Einrichtung 6' in die Richtung C'D' abgelenkt. Sie durchqueren daher die Blende 7' und werden vom Detektor 8' erfaßt.
Wenn die Einrichtung so verwirklicht ist, daß die Winkel R&sub1; und R&sub2; gleich sind, ist es möglich, auf dem Detektor 8' Sekundärteilchen aufzufangen, deren Ladung zu derjenigen der Primärteilchen entgegengesetzt ist und die in einer Richtung auftreten, die in bezug auf die Achse oz zur Richtung der aus der Einrichtung 6' austretenden Primärteilchen symmetrisch ist.
Die im Zeitpunkt t&sub0;' durch den Mittelpunkt C' sich bewegenden Primärteilchen schlagen auf der Oberfläche der Probe 3' in einem späteren Zeitpunkt t&sub0;+tp in einem Punkt L ein, wobei tp die Flugzeit der Primärteilchen zwischen den Punkten C' und L ist. Die Sekundärteilchen, die im Zeitpunkt t&sub0; im Mittelpunkt C' ankommen, sind vorher in einem Zeitpunkt t&sub0;'-ts aus einem Punkt M der Oberfläche der Probe 3' herausgelöst worden, wobei ts die Flugzeit der Sekundärteilchen zwischen M und C' ist. Es verstreicht daher eine Zeitdauer T = ts+tp zwischen dem Zeitpunkt, in dem sich die Primärteilchen durch den Punkt C' bewegen, und dein Zeitpunkt, in dem sich die von diesen Primärteilchen herausgelösten Sekundärteilchen durch denselben Punkt C' bewegen. Um folglich die Sekundärteilchen mit der gegebenen Flugdauer tv, die im Punkt L von den Primärteilchen herausgelöst worden sind, die sich im Zeitpunkt t&sub0;' durch den Punkt C' bewegt haben, zu erfassen, ist es notwendig und hinreichend, daß die Potentiale ±V&sub1; und ±V&sub2; im Zeitpunkt t&sub0;'+T wieder dieselben Werte wie im Zeitpunkt t&sub0;' annehmen, um die Sekundärteilchen in Richtung der Öffnung T' abzulenken, weil in diesem Beispiel die Winkel R&sub2; und R&sub1; gleich sind.
In diesem Beispiel liegen die Winkel R&sub1; und R&sub2; in der Ebene xoz, und die Zeilenabtastung erfolgt in der Richtung ox. Der Generator 10' muß daher ein Zeilen- Ablenksignal mit einer Periode T liefern, die in Abhängigkeit von der Flugzeit der zu erfassenden Sekundärteilchen gewählt wird. Die Sekundärteilchen, die keine dieser Periode entsprechende Flugzeit besitzen, werden nicht erfaßt, weil sie entweder vorher oder nachher im Punkt C' ankommen und daher nicht um einen Winkel abgelenkt werden, bei dem sie genau auf die Richtung der Öffnung D' zurückgebracht werden. Es findet daher sehr wohl eine Auswahl nach der Flugzeit statt. Die Amplitude der Zeilen- Ablenksignale ±V&sub2; definiert die Breite ML der analysierten Oberfläche der Probe 3'. Der Mittelwert dieser Signale entspricht dem Wert der Winkel R&sub1; und R&sub2;. Die Ausführung des Signalgenerators 10' wird nicht genauer beschrieben, weil sie zum Wissen des Fachmanns gehört.
Wenn an das Steuergitter einer Kathodenstrahlröhre 13' das vom Detektor 8' gelieferte Meßsignal angelegt wird, ist es möglich, ein Bild von der Oberfläche der Probe für eine gegebene Flugzeit zu erhalten. Die Ablenkmittel der Kathodenstrahlröhre 13' umfassen nicht gezeigte Ablenksignal-Generatoren, die durch die Potentiale ±V&sub1; und ±V&sub2; gesteuert werden, welche vom Ausgang des Generators 10' geliefert werden.
Die Verwirklichung dieses zweiten Ausführungsbeispiels ist komplexer als beim ersten Ausführungsbeispiel, weil die Verwirklichung einer Linse 5', die gleichzeitig für die beiden Strahlen 1' und 4' optimiert ist, komplexer als die Verwirklichung der Linse 5 ist, die nur für den Strahl 4 optimiert ist.
Dagegen kann im zweiten Ausführungsbeispiel die Linse 5' an die Probe herangeführt werden, weil es nicht notwendig ist, für den Strahl von Primärteilchen einen schrägen Weg vorzusehen. Dadurch sind die Verwendung einer Linse 5' mit geringerer Brennweite und daher geringen Aberrationen und ferner die Verwirklichung einer kleineren Sonde möglich.
Es hat den Nachteil, daß es erforderlich ist, daß die Primärteilchen und die Sekundärteilchen entgegengesetzte Ladungen besitzen.
Die zwei obenbeschriebenen Ausführungsbeispiele besitzen eine gute Auflösung. Die Auflösung kann für bestimmte Anwendungen noch verbessert werden, indem erneut eine Einrichtung zur Energie- oder Massenfilterung oder -fokussierung hinzugefügt wird. In der Tat stellt im Falle einer Analyse der Sekundärteilchen nach der Masse die Energieverteilung einen Nachteil dar, der die Massen-Auflösungsfähigkeit der Einrichtung beeinträchtigt.
Zwei Abwandlungen der obigen Ausführungsformen erlauben eine Begrenzung dieser Wirkung. Eine erste Abwandlung umfaßt den Einbau einer Energie-Filterungseinrichtung zwischen der Probe und dem Detektor, um die Sekundärteilchen mit einer Energie auszuwählen, welche in einem Band liegt, dessen Breite mit der gewünschten Massen- Auflösung verträglich ist. Eine solche Filterungseinrichtung besitzt jedoch den Nachteil der Beseitigung eines Teils der Sekundärteilchen und daher der Absenkung der Empfindlichkeit des Analysators. Im Fall des ersten Ausführungsbeispiels kann die Energie-Filterungseinrichtung entweder zwischen der Probe und der Ablenkeinrichtung der Sekundärteilchen oder zwischen dieser Ablenkeinrichtung und dem Detektor angeordnet sein. Im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels muß sie zwischen der Ablenkeinrichtung für die Sekundärteilchen und dein Detektor angeordnet sein. Die Verwirklichung einer derartigen Filterungseinrichtung ist bekannt. Sie kann von einem elektrostatischen Sektor mit einem Energie-Auswahlspalt gebildet werden.
Eine zweite Lösung umfaßt das Dazwischenschalten einer Einrichtung zur zeitlichen Fokussierung auf der Bahn der Sekundärteilchen, um die Unterschiede in den Flugzeiten aufgrund der Energieunterschiede zu kompensieren, ohne die durch die Massenunterschiede hervorgerufenen Unterschiede zu kompensieren. Die Massen- Auflösung wird somit unter Aufrechterhaltung eines breiten Energiebandes und daher ohne Empfindlichkeitsverlust verbessert. Diese Fokussierungseinrichtung muß nur im ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden. Sie kann zwischen der Probe und der Ablenkeinrichtung für die Sekundärteilchen angeordnet werden. Ihre Verwirklichung ist bekannt. Sie kann beispielsweise eine elektrostatische Einrichtung umfassen, in der die Teilchen mit den höchsten Energien die längste Bahn durchlaufen.
Für bestimmte Anwendungen, die eine noch weiter erhöhte Massen-Auflösung erfordern, können die zwei obigen Ausführungsbeispiele mit einem Massenspektrometer vom herkömmlichen Typ versehen werden, das zwischen der Auswahlblende und dem Detektor angeordnet ist.
Eine Abwandlung der zwei obenbeschriebenen Ausführungsbeispiele erlaubt die Auswahl von Teilchen, die mehreren verschiedenen Flugzeiten entsprechen und die von verschiedenen Punkten auf der Oberfläche der Probe hervorgehen; sie erlaubt außerdem die gleichzeitige Gewinnung mehrerer Bilder ein und derselben Probe entsprechend diesen verschiedenen Flugzeiten. Diese Ausführungsvariante besitzt offensichtlich den Vorteil, die Dauer einer Analyse zu verkürzen und Bilder für verschiedene Materialien der Probe zu liefern.
Die Fig. 7 erläutert die Funktion dieser Variante in ihrer Anwendung auf das erste Ausführungsbeispiel, wobei jedoch weder die Mittel, mit denen die Abtastung durch den Strahl von Primärteilchen verwirklicht wird, noch die Ausblend-Elektrode gezeigt sind. Diese Variante kann auf analoge Weise im zweiten Ausführungsbeispiel verwirklicht werden.
In einem gegebenen Zeitpunkt t&sub0;+t&sub1; kommen die vom Punkt M im Zeitpunkt t&sub0; emittierten Sekundärteilchen, die von M nach C die Flugzeit ts besitzen, in C an. Diese Teilchen werden zum Punkt D abgelenkt, wo sie im Zeitpunkt t&sub0;+ts+t'sankommen, wobei t's die Flugzeit dieser Teilchen von C nach D ist.
Im Zeitpunkt t&sub0;+ts kommen außerdem die Sekundärteilchen mit unterschiedlichen Flugzeiten ts+DtS1, ts+DtS2,..., die von verschiedenen Punkten M', M'',... auf der Oberfläche der Probe ausgehen, in C an. Diese Teilchen werden im gleichen Winkel R&sub0; abgelenkt und kommen daher in den Zeitpunkten t&sub0;+ts+t'S1, t&sub0;+ts+t'S2,... in anderen Punkten D&sub1;, D&sub2;,... an, wobei t'S1, t's2,... die Flugzeiten dieser Teilchen von C nach D&sub1;, D&sub2;,... sind.
Zunächst wird zur Vereinfachung der Erläuterung angenommen, daß die Abtastung der Probe eindimensional und parallel zu ox stattfindet.
Die Punkte M', M, M'' sind während einer einzigen, zu ox parallelen Abtastzeile durch den Strahl von Primärteilchen nacheinander abgetastet worden. Die langsamsten Sekundärteilchen, die vom Punkt M' emittiert werden, und die schnellsten Sekundärteilchen, die vom Punkt M'' emittiert werden, kommen im Punkt C im selben Zeitpunkt an und erfahren daher die gleiche Winkelablenkung R&sub0;, wenn sie die Ablenkeinrichtung 6 durchlaufen. Da die Länge der Bahn MC viel größer als die Abmessungen der analysierten Oberfläche auf der Probe 3 ist, kann gezeigt werden, daß die Position der Punkte D&sub1; und D&sub2; für feste Flugzeitdifferenzen ±Dts unabhängig von der Position der Punkte M, M', M'' auf derselben Abtastzeile konstant ist. Es ist festzustellen, daß die Punkte D&sub1; und D&sub2; in bezug auf D symmetrisch sind und auf einer zu ox parallelen und durch D verlaufenden Geraden liegen.
Andererseits ist festzustellen, daß die Flugzeiten, die größer als ts sind, auf einer erste Halbgeraden liegen und daß die Flugzeiten, die kleiner als ts sind, auf einer zweiten Halbgeraden liegen, wobei die Halbgeraden in bezug auf D symmetrisch sind. Diese zwei Halbgeraden sind vertauscht, wenn der Abtast-Richtungssinn umgekehrt ist. Im Fall einer eindimensionalen Abtastung ist es daher möglich, eine Erfassung sämtlicher Sekundärteilchen mit den Flugzeiten ts, ts-Dts, ts+ Dts auszuführen, indem in der Blende 7 an den Punkten D, D&sub1;, D&sub2;, drei Öffnungen verwirklicht werden und indem hinter diesen Öffnungen drei unabhängige Detektoren angeordnet werden.
In der Praxis ist eine gleichzeitige Analyse nach mehreren Flugzeiten wegen der Tatsache, daß die Abtastung zweidimensional ist, kompliziert. Die Flugzeiten ts±Dts entsprechen nicht mehr länger den zwei einzelnen Punkten D&sub1; und D&sub2; auf der Oberfläche der Blende 7, weil außerdem eine zweidimensionale Verschiebung des Auftreffpunktes der Sekundärteilchen mit Flugzeiten, die von der dem Punkt D entsprechenden verschieden sind, auftritt.
Die Fig. 8 zeigt den von der Abtastung des Primärstrahls auf der Oberfläche der Probe 3 durchlaufenen Weg, wenn das Zeilen-Ablenksignal Dreieckform mit gleicher Anstiegsund Abstiegsflanke besitzt und wenn das Bild-Ablenksignal eine Stufenform besitzt, die den Zeilenabständen mit der Breite PQ entspricht.
Die Fig. 9 zeigt die Auftreffpunkte von Sekundärteilchen mit einer Flugzeit ts + Dts auf der Ebene der Blende 7. Sie kommen während jeder Zeilen-Abtastung in Richtung der Achse ox im Punkt D&sub1;(x) und während jeder Abtastung in der zur Richtung der Achse ox entgegengesetzten Richtung im Punkt D&sub2;(-x) an, wobei die Punkte D&sub1;(x) und D&sub2;(-x) zwei zu D symmetrische Punkte sind, die auf einer zu ox parallelen Geraden liegen.
Umgekehrt kommen die Teilchen mit einer Flugzeit ts-Dts während jeder Zeilen- Abtastung in Richtung der Achse ox im Punkt D&sub2;(-x) und während der Zeilen-Abtastung in der zur Achse ox entgegengesetzten Richtung im Punkt D&sub1;(x) an.
Während der Zeitintervalle, die zwischen der Abtastung zweier aufeinanderfolgender Zeilen liegen und beispielsweise dein Segment PQ in Fig. 8 entsprechen, kommen die Teilchen mit Flugzeit ts±Dts nicht in D&sub1;(x) oder D&sub2;(-x), sondern an den Punkten der drei Segmente D&sub1;(x)D'&sub1;, D'&sub1;D'&sub2;, D'&sub2;D&sub2;(-x) an, wobei die Punkte D'&sub1; und D'&sub2; auf den Seiten einer Raute D&sub1;(x), D&sub2;(-y), D&sub2;(-x), D&sub1;(y) liegen, wobei D&sub2;(y) und D&sub2;(-y) die Auftreffpunkte der Sekundärteilchen mit Flugzeiten ts±Dts in dem Fall sind, in dem die Abtastung eine eindimensionale Abtastung parallel zu oy ist.
Da die Dauer eines Zeilenwechsels (PQ) gegenüber der Dauer einer Zeilen-Abtastung vernachlässigbar ist, ist die Dauer, während der die Teilchen in den Segmenten D&sub1;(x)D'&sub1;, D'&sub1;D'&sub2;, D'&sub2;D&sub2;(-x) ankommen, gegenüber derjenigen, in der sie in den Punkten D&sub1;(x) und D&sub2;(-x) einschlagen, ebenfalls vernachlässigbar. Es ist daher in zahlreichen Fällen ausreichend, nur die Teilchen in den Punkten D&sub1;(x) und D&sub2;(-x) zu erfassen. Es ist somit möglich, mit drei Auswahlöffnungen, die sich bei D, D&sub1;(x), D&sub2;( x) befinden, und mit drei Detektoren gleichzeitig drei Analysen und drei Bilder von der Oberfläche der Probe, die den Teilchen mit den Flugzeiten ts, ts + Dts und ts und ts- Dts entsprechen, zu erhalten, indem dafür Sorge getragen wird, daß die Detektoren im Rhythmus der Abtastung umgeschaltet werden, um die Vertauschung des Abtast- Richtungssinns zu berücksichtigen.
In Fig. 7 sind zusätzlich zu dem im Punkt D angeordneten Detektor 8 hinter den Öffnungen an den Punkten D&sub1;(x) und D&sub2;(-x) zwei Detektoren 8a bzw. 8b angeordnet und über eine Umschalteinrichtung 17 mit zwei Ausgangsanschlüssen 15 und 16 der Analyseeinrichtung verbunden. Die Umschalteinrichtung 17 besitzt einen Steuereingang, der mit einem Ausgang des Ablenksignal-Generators 10 verbunden ist, um ein Steuersignal zu empfangen, das mit der Zeilen-Abtastung synchronisiert ist. Mittels dreier nicht gezeigter Röntgenstrahlröhren können drei Bilder, die die Oberfläche der Probe 3 für die Flugzeiten ts, ts-Dts und ts + Dts darstellen, aufgebaut werden. Die Steuergitter der Kathodenstrahlröhren sind jeweils mit den Ausgängen der drei Detektoren 8, 8a, 8b verbunden, während ihre Ablenkmittel jeweils mit einem Ausgang des Generators 10 verbunden sind. Selbstverständlich ist es möglich, eine größere Zahl von Detektoren zu verwenden, um eine gleichzeitige Analyse nach einer größeren Anzahl von Flugzeiten zu erzielen, indem die Detektoren auf der Geraden D&sub1;(x)D&sub2;(-x) ausgerichtet werden.
Die Erfindung ist auf zahlreiche Typen von Analyseeinrichtungen anwendbar, wobei die Primärteilchen Photonen (ausschließlich im Fall der zweiten Abwandlung), Elektronen, positive Ionen oder negative Ionen sein können; und wobei die Sekundärteilchen Elektronen, positive Ionen oder negative Ionen sein können.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, insbesondere können die Ablenkeinrichtungen ebensogut vom elektrostatischen Typ wie auch vom magnetischen Typ oder eine Kombination dieser beiden Typen sein.

Claims

1. Verfahren für die Flugzeitanalyse, umfassend:

- periodisches Abtasten der Oberfläche einer zu analysierenden Festkörperprobe (3) mit einem Strahl von sogenannten Primärteilchen (1), um aus der Probe (3) sogenannte Sekundärteilchen (4) herauszulösen;

- Ionisieren der Sekundärteilchen (4), von denen einige bereits ionisiert worden sein können;

- Beschleunigen dieser Teilchen mittels eines elektrischen Feldes;

- Bildung eines Strahls von Sekundärteilchen (4) und Führen desselben derart, daß er einen ausreichend langen Weg durchläuft, damit Sekundärteilchen, die unterschiedliche Energien oder unterschiedliche Massen haben, im wesentlichen verschiedene Flugzeiten besitzen;

- anschließend Unterscheiden der Sekundärteilchen (4) anhand ihrer verschiedenen Flugzeiten;

dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterscheidung der Sekundärteilchen mit unterschiedlichen Flugzeiten die Sekundärteilchen (4), die unabhängig von dem Ort, an dem sie aus der Probe (3) herausgelöst worden sind, eine gegebene Flugzeit besitzen, in eine vorgegebene Richtung (oz) zurückgebracht werden durch Ablenkung des Strahls von Sekundärteilchen (4) in einem vom Emissionspunkt der Sekundärteilchen abhängigen variablen Winkel und in periodischen Zeitpunkten mit einer konstanten Phasenverschiebung in bezug auf die Ablenkung, welche vorher auf die Primärteilchen (1) ausgeübt worden ist, die die Sekundärteilchen aus der Probe (3) herausgelöst haben.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ablenkung des Strahls von Primärteilchen (1) und für die Ablenkung des Strahls von Sekundärteilchen (4) getrennte Ablenkungsmittel (24 und 6) verwendet werden, die die gleiche feste Ablenkungsperiode haben; und daß der Phasenverschiebungswert in Abhängigkeit von der gegebenen Flugzeit durch die Verzögerung der Mittel für die Ablenkung des Strahls von Sekundärteilchen (4) in bezug auf die Mittel für die Ablenkung des Strahls von Primärteilchen (1) eingestellt ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, angewendet auf Primärteilchen und Sekundärteilchen, die entgegengesetzte Ladungen besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ablenkung des Strahls von Primärteilchen (1) und des Strahls von Sekundärteilchen (4) gemeinsame Ablenkungsmitteln (6') verwendet werden und die Auswahl einer gegebenen Flugzeit durch die Modifikation der gemeinsamen Ablenkperiode erfolgt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem die Wiederherstellung eines Bildes der zu analysierenden Probe (3) umfaßt, indem der Elektronenstrahl einer Kathodenröhre (13) gemäß einem Abtastvorgang, der zu der auf den Strahl von Sekundärteilchen (4) ausgeübten Ablenkung homolog ist, abgelenkt wird und indem die Intensität dieses Elektronenstrahls in Abhängigkeit von der Messung des Stroms der in die vorgegebene Richtung (oz) zurückgebrachten Sekundärteilchen (4) moduliert wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es für die gleichzeitige Unterscheidung von Sekundärteilchen, die eine Flugzeit ts besitzen, und von Sekundärteilchen, die eine Flugzeit ts+Δts besitzen, umfaßt:

- Auswählen der in die vorgebene Richtung (oz) zurückgebrachten Sekundärteilchen, die der gegebenen Flugzeit ts entsprechen, und Messen dieses Sekundärteilchenstroms;

- Auswählen der Sekundärteilchen, die jeweils in zwei zur vorgegebenen Richtung (oz) symmetrischen und in einer zur Zeilenabtastrichtung (ox) parallelen Ebene enthaltenen Richtungen (CD&sub1;, CD&sub2;) abgelenkt werden, und abwechselndes Messen im Zeilenabtast-Rhythmus der zwei auf diese Weise ausgewählten Sekundärteilchenströme.

6. Analyseeinrichtung für die Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, mit:

- Mitteln (2; 2') zum periodischen Abtasten der Oberfläche einer zu analysierenden Festkörperprobe (3; 3') mit einem Strahl von sogenannten Primärteilchen (1; 1'), um sogenannte Sekundärteilchen aus der Probe (3; 3') herauszulösen und diese zu ionisieren;

- Mitteln (9, 5; 9', 5') zum Beschleunigen der Sekundärteilchen mittels eines elektrischen Feldes zur Bildung eines Strahls von Sekundärteilchen (4; 4') und zum Führen desselben derart, daß er einen ausreichend langen Weg durchläuft, damit Sekundärteilchen mit unterschiedlichen Energien oder unterschiedlichen Massen im wesentlichen unterschiedliche Flugzeiten aufweisen;

- Mitteln zum Unterscheiden der Sekundärteilchen anhand ihrer unterschiedlichen Flugzeiten; dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Unterscheiden der Sekundärteilchen anhand ihrer unterschiedlichen Flugzeiten umfassen:

- Mittel (6, 10, 11; 10', 6') zum Ablenken des Strahls von Sekundärteilchen (4, 4') in einem variablen Winkel (α) in Abhängigkeit vom Emissionspunkt des Strahls (4; 4') der Sekundärteilchen und in periodischen Zeitpunkten mit einer konstanten Phasenverschiebung in bezug auf die Ablenkung, die die Mittel zum Abtasten (2; 2') vorher auf den Strahl von Primärteilchen (1; 1'), welcher diese Sekundärteilchen herausgelöst hat, ausgeübt haben;

- Mittel (7, D, 8; 7', D', 8') zum Auswählen und zum Messen des Stroms der Sekundärteilchen, die in die vorgegebene Richtung (oz) zurückgebracht worden sind.

7. Einrichtung gemäß Anspruch 6 für die Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (6, 10, 11) zum Ablenken des Strahls von Sekundärteilchen (4) von den Mitteln (12, 24) zum Ablenken des Strahls von Primärteilchen (1) getrennt sind und eine Ablenkung bewirken, die dieselbe Periode wie die von den Mitteln (6, 10) zum Ablenken des Strahls von Primärteilchen (1) bewirkte Ablenkung, jedoch eine einstellbare konstante Verzögerung aufweist; und eine Verzögerungseinrichtung (11) aufweisen, die in Abhängigkeit von der gegebenen Flugzeit einstellbar ist.

8. Einrichtung gemäß Anspruch 6 für die Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 3, wobei die Primärteilchen und die Sekundärteilchen entgegengesetzte Ladungen besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (6', 10') zum Ablenken des Strahls von Sekundärteilchen (4') dieselben wie diejenigen für die Ablenkung des Strahls von Primärteilchen (1) sind und eine in Abhängigkeit von der gegebenen Flugzeit einstellbare Periode besitzen.

9. Einrichtung gemäß Anspruch 6 für die Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem versehen ist mit einer Kathodenstrahlröhre (13) zum Liefern eines Bildes der Probe (3), wobei das Steuergitter dieser Röhre (13) durch ein Meßsignal gesteuert wird, das von Mitteln (8) zum Messen des Stroms der in die vorgegebene Richtung (oz) zurückgebrachten Sekundärteilchen geliefert wird; und mit Ablenkmitteln für diese Röhre (13), die von Ablenksignalen gesteuert werden, die von den Mitteln (10) zum Ablenken des Strahls von Sekundärteilchen (4) geliefert werden.

10. Einrichtung gemäß Anspruch 6 für die Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem umfaßt:

- Mittel (D&sub1;, D&sub2;, 8a, 8b) zum Auswählen und zum Messen von zwei Strömen von Sekundärteilchen (4), die den Flugzeiten ts + Δts entsprechen; wobei diese Mittel (D&sub1;, D&sub2;, 8a, 8b) auf einer zur Zeilenabtastrichtung (ox) parallelen Geraden symmetrisch in bezug auf die Mittel (D, 8) zum Auswählen und zum Messen des Stroms der Sekundärteilchen (4), die der gegebenen Flugzeit ts entsprechen, angeordnet sind;

- eine Umschalteinrichtung (17) zum Auswählen eines dieser zwei Ströme von Sekundärteilchen im Rhythmus der Zeilenabtastung.