FR2488044A1 - Dispositif pour detecter des electrons secondaires dans un microscope electronique a balayage - Google Patents

Dispositif pour detecter des electrons secondaires dans un microscope electronique a balayage Download PDF

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF POUR DETECTER LES ELECTRONS SECONDAIRES DANS UN MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE OU UN FAISCEAU D'ELECTRONS PRIMAIRES EMIS LE LONG D'UN AXE OPTIQUE PAR UN CANON D'ELECTRONS EST DIRIGE SUR UN ECHANTILLON PLACE SENSIBLEMENT AU CENTRE D'UN ESPACE ENTRE LES PIECES POLAIRES MAGNETIQUES D'UN OBJECTIF POUR L'EMANATION DES ELECTRONS SECONDAIRES, QUI SONT DETECTES PAR UN SCINTILLATEUR AVEC UNE ELECTRODE D'ACCELERATION ET UN PHOTOMULTIPLICATEUR PLACES EN UNE POSITION DECALEE DE L'OBJECTIF VERS LE CANON D'ELECTRONS. SELON L'INVENTION, UNE ELECTRODE EN TUBE 12 EST DISPOSEE AUTOUR DE L'AXE OPTIQUE POUR EMPECHER LA DEVIATION DU FAISCEAU D'ELECTRONS PRIMAIRES, ET UNE ELECTRODE EXTERNE EN FORME DE TUBE 13 EST PLACEE AUTOUR DE L'ELECTRODE EN TUBE, UNE ELECTRODE EN MAILLE DE FORME ANNULAIRE 15 ETANT MAINTENUE A UN POTENTIEL POSITIF ET PLACEE ENTRE LES EXTREMITES DE L'ELECTRODE EN TUBE ET DE L'ELECTRODE EXTERNE EN FORME DE TUBE POUR ATTIRER LES ELECTRONS SECONDAIRES DE L'ECHANTILLON VERS LE SCINTILLATEUR. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX MICROSCOPES ELECTRONIQUES.

Description

1 Z488044.
La présente invention se rapporte à un perfection-
nement à un dispositif pour détecter des électrons secondaires
d'un échantillon dans un microscope électronique à balayage.
Les microscopes électroniques du récent type à transmission sont équipés d'un dispositif supplémentaire permettant l'observation de l'image du microscope à balayage avec des électrons secondaires. Avec un tel microscope
életronique à balayage modifié, il est habituel que l'échantil-
lon reste inséré dans un espace entre les pièces polaires magnétiques d'un objectif lorsqu'on observe l'image de balayage,
comme quand on observe une image transmise du microscope.
Un exemple d'une telle combinaison de l'art antérieur est illustré sur la figure 1, o en 1 est désigné un système pour éclairer un échantillon d'un faisceau d'électron% le système comprenant un canon d'électronspour produire le faisceau primaire d'électronsle long d'un axe optique 2 et un condenseur pour faire converger le faisceau d'électrons L'échantillon 4 est inséré sensiblement au centre dans un
espace entre les pièces polaires magnétique d'un objectif 3.
Le faisceau d'électroropour éclairer l'échantillon le long de l'axe optique est focalisé sur la surface de l'échantillon par un champ magnétique produit à l'avant (vers le canon
d'électrono)de l'échantillon. Le champ magnétique de l'objec-
tif à l'avant de l'échantillon agit ainsi comme condenseur final, et agit également comme moyen déflecteur avec une bobine de déviation 5 disposée au-dessus de la pièce polaire magnétique supérieure de l'objectif afin que le faisceau d'électronsexplore bi-dimensionnellement la surface de l'échantillon, et sert de plus de moyen de focalisation pour focaliser les électrons secondaires 6 émis dans toutes les directions de la surface de l'échantillon vers la direction de l'axe optique. Un dispositif pour détecter les électrons secondaires est disposé vers le haut de l'objectif, et il comprend un tube de lumière 7 avec un scintillateur
fixé à son extrémité avant (vers l'axe optique), un photo-
multiplicateur 8 placé à l'extrémité arrière du tube de lumière et autres. Le scintillateur à l'extrémité avant du tube de lumière 7 est enduit, sur sa face avant (vers l'axe optique) d'une couche conductrice mince. Cette couche conductrice mince et une électrode annulaire d'accélération 9 tout autour sont maintenues à un potentiel de l'ordre de + 10 kV par une alimentation en courant continu 10. Un manchon de blindage 11 qui est au potentiel de la masse, est disposé de façon à entourer l'extrémité
avant du tube de lumière.
Avec l'agencement représenté sur la figure 1, les électrons secondaires émis par l'échantillon 4 ont une énergie relativement faible comprise entre plusieurs eV et plusieurs dizaines de eV, et par conséquent se trouvent progressivement focalisés dans la direction de l'axe optique 2 parce qu 'ils suivent un trajet en spirale. Les électrons secondaires ont tendance à de nouveau s'écarter de l'axe optique 2 tandis qu'ils sortent
du champ magnétique formé par les pièces polaires magnéti-
ques de l'objectif. L'électrode;annulaire 9 forme cepen-
dant un champ électrique qui s'étend au-dessus de l'objec-
tif et sert à accélérer les électrons secondaires vers le scintillateur. Les électrons secondaires tandis qu'ils font impact sur le scintillateur, produisent de la lumièrequi est transmise par le tube 7 et convertie
par le photomultiplicateur 8 en signaux électriques captés.
Comme le faisceau d'électrons primaires qui est focalisé sur l'échantillon a une énergie relativement élevée qui est normalement de 20 KeV ou plus, le degré auquel le faisceau d'électrons est dévié par l'électrode annulaire 9
est négligeable.
Il est préférable que le faisceau d'électrons primaires irradiant l'échantillon ait une forte énergie afin qu'il se transmette à travers l'échantillon avec une puissance accrue de transmission. Cependant, la production d'une image de balayage avec des électrons secondaires ne demande pas nécessairement une si forte énergie, et au contraire, il y a certains cas o un faisceau d'électrons de faible énergie est préféré pour empêcher l'échantillon d'être
endommagé par une irradiation d'un faisceau d'électro s.
Dans un tel cas, on utilise un faisceau d'électrons primairesqui est accéléré par une basse tension, par exemple par plusieurs kV et le champ magnétique de l'objectif est établi à une faible excitation. Cependant, un faisceau d'électronsd'une si faible énergie est alors affecté de façon néfaste ou fortement dévié par le champ électrique produit par l'électrode annulaire d'accélération 9, et les électrons secondaires ne sont pas suffisamment recueillis
par la faible intensité du champ magnétique de l'objectif.
Par suite, on ne peut obtenir une image du microscope à
balayage de bonne qualité.
La présente invention a pour objet principal un dispositif pour obtenir des signaux d'électrons secondaires d' une intensité suffisante dans une condition ou un faisceau d'électronsde faible énergie irradie l'échantillon qui est
placé dans le champ magnétique faible de l'objectif.
La présente invention a pour autre objet un disposi-
tif o le champ électrique produit pour accélérer les élec-
trons secondaires émis par l'échantillon ne peut dévier le faisceau d'électroreprimairesde faible énergie irradiant l'échantillon. Selon l'invention, le faisceau d'électronsde faible énergie irradie l'échantillon à travers une électrode en tube qui est placée autour de l'axe optique pour empêcher
la déviation par le champ électrique produit par le scintil-
lateur et l'électrode d'accélération. Une électrode en maille est incorporée entre l'électrode en tube et son électrode externe en forme de tube afin que les électrons secondaires émanant de l'échantillon soient attirés vers le canon d'électrons par le champ électrique produit par cette électrode en maille maintenue à un potentiel positif puis soient accélérésvers le moyen détecteur d'électrons secondaires par le champ électrique produit par l'électrode
d'accélération.
La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails caractéristiques et avantages de celle-ci
apparaItront plus clairement au cours de la description
qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple, illustrant plusieurs modes de réalisation et dans lesquels: - La figure 1 est une vue schématique d'un disposi- tif traditionnel pour détecter des électrons secondaires et Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques
montrant des dispositifs selon l'invention.
La figure 2 montre un mode de réalisation selon l'invention. Sur la figure 2, des repères identiques sont utilisés pour désigner des parties identiques à celles de la figure 1, et en 12 est désignée une électrode en tube mince et conductrice d'électricité pour empêcher la déviation du faisceau de l'électronsprimairesaccéléré
à une faible énergie pour irradier un échantillon. L'élec-
trode 12 est maintenue à la masse et elle est entourée d'une électrode externe 13 en forme de tube. Une électrode en maille de forme annulaire 15 est fixée entre l'électrode en tube 12 et l'électrode externe 13 à sa plus basse position au moyen d'une bague isolante 18. La sortie, par exemple environ + 500 voltsd'une alimentation 14 en courant continu est appliquée à l'électrode externe 13 et à l'électrode en maille 15. L'électrode externe 13 en forme de tube
présente un orifice 13a vers lequel fait face l'extré-
mité avant du dispositif de détection. Avec ce mode de réalisation, même si l'intensité du champ magnétique de l'objectif n'est pas suffisamment élevée pour recueillir les électrons secondaires, ceux-ci sont attirés par le champ électrique d'accélération produit par l'électrode en maille 15, vers le haut, dans une région o ils sont soumis à l'influence d'un champ électrique d'accélération dû à l'électrode annulaire d'accélération 9 et ils entrent dans le scintillateur. Le faisceau d'électrons primaires, même s'il est accéléré par une basse tension, ne peut être dévié par le champ électrique d'accélération du fait que l'électrode annulaire 9 d'accélération, car l'électrode 12 en tube entoure le trajet du faisceau d'électronsprimairesqui
est à la portée du champ électrique d'accélération.
Selon la présente invention, comme on l'a décrit ci-dessus, l'observation des images de balayage produites par les faisceaux d'électronsaccélérés à de basses tensions peut être effectuée sans souffrir des difficultés selon l'art antérieur. La présente invention n'est pas limitée au dispositif tel qu'illustré sur la figure 2, mais elle s'applique également à un dispositif selon le mode de
réalisation de la figure 3, avec les mêmes avantages.
La figure 3 montre un autre mode de réalisation selon 1' invention, dont la structure est différente de celle de la figure 2.Uneélectrode 16 en tube et une électrode externe 17 en forme de tube sont maintenues au même potentiel de la masse que celui duItube 11 de blindage pour le tube de lumière 7. Une électrode en maille 20 de forme annulaire s'étend entre une bague isolante 18 fixée à l'électrode 16 en une partie inférieure, et une bague isolante 19 fixée à l'électrode
externe 17 en forme de tube en une partie inférieure de celle-
ci. L';électrode en maille 20 est maintenue à un potentiel de l'ordre de plusieurs centaines de volts par une source d'alimentation en courant continu 14 pour recueillir les
électrons secondaires d'un échantillon, avec les mêmes avanta-
ges que ceux du dispositif de la figure 2. Selon ce mode de réalisation, un détecteur est latéralement inséré et est
fixé à l'électrode 17en forme de tube externe.

Claims (3)

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour détecter des électrons secondaires dans un microscope électronique à balayage o un faisceau d'électrornprimairesémis le long d'un axe optique par le canon d'électronsest dirigé sur un échantillon placé sensi- blement au centre dans un espace entre les pièces polaires magnétiquesd'un objectif pour l'émanation des électrons secondaires, qui sont détectés par un scintillateur avec une électrode d'accélération et un photomultiplicateur qui sont placés en une position décalée de l'objectif vers le canon d'électrons, caractérisé en ce qu'on prévoit une électrode en tube (12, 16) disposée autour de l'axe optique pour empêcher la déviation du faisceau d'électrons primaires et une électrode externe en forme de tube (13; 17) autour de ladite électrode en tube, ainsi qu'une électrode en maille de forme annulaire (15; 20) maintenue au potentiel positif et placée entre les extrémités de ladite électrode en tube et de ladite électrode externe en forme de tube, pour attirer les électrons secondaires de l'échantillon
vers le scintillateur.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode en tube précitée et l'électrode externe en forme de tube précitée sont maintenues à la masse.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode externe en forme de tube précitée
est maintenue au même potentiel que l'électrode en maille.
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