JP2014503960A - Ｘ線源での電子ビームの整列および合焦 - Google Patents

Abstract

本発明は、整列手段、合焦手段、および偏向手段を備える電子光学システムにおいてビームの整列の程度を間接的に測定するための技法を提供する。測定を行うために、簡単なセンサが、単一要素センサでさえ、明確に規定された空間範囲を有するという前提で、使用されてもよい。Ｘ線標的を作り出すように動作可能なＸ線源と一緒に実施されたとき、本発明は、電子ビームが標的と交差するポイントで電子ビームの幅を決定し、制御するための技法をさらに提案する。
【選択図】図１ａ

Description

本明細書で開示される本発明は、一般に電子光学システムの自動較正に関する。より詳細には、本発明は、電子衝突Ｘ線源で、具体的には液体ジェットＸ線源で電子ビームを自動的に整列させるおよび／または電子ビームの焦点を合わせるための装置および方法に関する。

光学システムの性能は通常、システムの光学軸に沿って移動する光線に対して最適になっている。したがって、光学システムの組立体は、事情の許す限り、光学軸に平行におよび／または近接して放射を移動させるように、構成要素を注意深く整列させることを含む場合が多い。一般に、荷電粒子のための光学システム、たとえば、電子光学システムにおいても同様に適切な整列が望ましい。

電子衝突タイプの高輝度Ｘ線源では、電子ビームが非常に高い輝度を有することが必要である。典型的には、電子ビームスポットが高い空間精度で位置決め可能であることが必要である。一例として、国際公開第２０１０／１１２０４８号パンフレットとして公開された本出願人の同時係属出願が、電子標的が液体金属ジェットである電子衝突Ｘ線源を開示している。ジェットに衝突することになる電子ビームが、典型的には約２００Ｗのパワーおよび２０μｍのオーダーの焦点直径を有する。電子銃が消耗部品、たとえば寿命が限られた高電流密度カソードを含む場合、Ｘ線源はこれらの部品を交換することができるように、定期的に分解される必要がある場合がある。この後の再組立が、かなりの作業および／または停止のための費用をかけて整列手順を新たに続けなければならない場合がある。Ｘ線源が物理的に取り除かれ、外的ショックまたは保守を受ける場合も同じく整列する必要が生じる場合がある。

本発明は、一般に電子光学システムで、および詳細には電子銃で遭遇する上記制限に関して行われた。したがって、本発明の目的が、より好都合に動作する電子光学システムのための整列および較正技法を提供することである。この結果、本発明は、このようなシステムをより経済的におよび／またはより正確に動作させるのに役立つことが想定される。Ｘ線源をサポートするまたはＸ線源の不可欠な部分として動作する電子光学システムのための、改善された整列および較正技法を提供することが特定の目的である。

電子衝突Ｘ線源内の電子光学システムが、入射電子ビームを受け取り、かつ電子ビーム経路内に配置された電子標的に衝突するときにＸ線放射を作り出すのに適した方法で焦点を合わせられたおよび／または誘導された出射ビームを供給するように適合されてもよく、この交差がＸ線源の相互用領域を規定する。電子光学システムは、入射電子ビームの方向を調節するための整列手段、および出射電子ビームの方向を調節するための少なくとも１つのデフレクタを備えてもよい。偏向範囲が、出射電子ビームの方向を変えることが可能になる１組の角度である。整列手段は、入射ビームのスキューまたは軸外し位置を補正する役割を果たし、この結果、入射ビームは、電子光学システムを通って整列した挙動で移動する。整列手段は、入射電子ビームを１次元または２次元に偏向させるように動作可能であってもよい。たとえば、電子光学システムが電子ビームを作り出す電子源に対して位置を変えられた場合、入射電子ビームの不整列が生じることがある。整列手段は、たとえば電子光学タイプまたは機械タイプであってもよい。異なるタイプの２つの整列手段が組み合わせられてもよい。独立に制御可能でありかつ適切な間隔で配置された２つの整列手段が、スキューおよび軸外し不整列を、これらが同時に発生する場合でさえ、補正することができることが公知である。さらに、電子光学システムは、相互作用領域で、またはこの周囲で出射電子ビームの焦点を合わせるための合焦手段を備えてもよい。

整列手段およびデフレクタの各々が、電子を横に加速させるための静電界および／または磁界を提供するように動作可能な装置として、たとえば、プレート、１対のプレート、プレートの空間的配置、または静電偏向に適した任意の他の幾何学的電極構成、（円形または非円形）コイルまたはコイルシステムとして具体化されてもよい。整列手段およびデフレクタの各々が、固定された方向に沿って（すなわち１次元スキャン）または任意の方向に（すなわち２次元スキャン）電子ビームを偏向させるように動作可能であってもよい。合焦手段は、コイルまたはコイルシステム、たとえば電磁レンズまたは静電合焦レンズまたは両方の組合せであってもよい。合焦手段の合焦能力は、たとえば合焦磁界／電界の強度を調節することにより可変である。

第１および第２の様態では、本発明は、独立クレームに示される特徴を備える電子光学システムおよび方法を提供する。独立クレームは、本発明の有利な実施形態を規定する。

本発明によれば、上記に説明される一般的なタイプの電子光学システムが、センサエリアおよびコントローラをさらに備える。コントローラは、一連のステップを実現させるように構成され、一連のステップの中には、いくつかは、電子標的が活動状態にある必要があるが、いくつかは、電子標的が活動状態にあってもなくても同様にうまく実施することができる。

第３の様態では、本発明は、第２の様態の方法を実行するためのコンピュータ読み取り可能な複数の命令を格納するデータ記憶媒体を含むコンピュータプログラム製品を提供する。詳細には、コンピュータ読み取り可能な複数の命令は、本発明の方法を実現させるために、電子光学システム内の合焦手段、偏向手段、およびセンサに通信可能に結合されるプログラム可能なコンピュータにより実行されてもよい。

添付の特許請求の範囲においては、「センサエリア」が、センサに衝突する荷電粒子のビームの存在（および適用可能である場合には、パワーまたは強度）を検出するのに適した任意のセンサを指してもよい。「センサエリア」はまた、このようなセンサの部分を指してもよい。例を少し挙げると、センサは、電荷に敏感なエリア（たとえば、電流計を介して接地された導電性プレート）、光センサと組み合わせられたシンチレータ、または光センサと組み合わせられた蛍光材料（たとえば蛍光体）であってもよい。センサエリアは、ビームを形成する種類の荷電粒子を、詳細には電子を検出するように適合されてもよい。

一実施形態では、センサは、たとえば導電性スクリーンにより境界を定められてもよい。この場合、コントローラは、
・１つの合焦手段設定に対して、相互作用領域の一定距離下流に配置され、かつ導電性スクリーンにより境界を定められたセンサエリアの中および／または外に出射電子ビームを偏向させることにより、出射電子ビームの相対的位置を決定することと、
・少なくとも１つの他の合焦手段設定および同一整列手段設定に対して、相対的ビーム位置を決定するステップを繰り返すことと、
・合焦手段設定の変化に対する相対的ビーム位置の感度を決定することにより、整列手段設定を評価することと、
の各ステップを実現させるように適合される。

電子ビームがセンサエリアの外側で衝突するか、センサエリアの部分的に内側で衝突するか、センサエリアの完全に内側で衝突するかを非常に正確に決定することが可能である。センサ信号をモニタしながら、電子ビームをセンサエリアの中または外に偏向させることにより、デフレクタの設定をセンサの位置と関連づけることが可能である。別の言い方をすれば、センサエリアに対する電子ビームの（またはむしろ、電子ビームがセンサエリアに到達するスポットの）位置が、特定の複数のデフレクタ設定（複数のデフレクタ信号値）に関して決定される。単一要素センサが、詳細には導電性スクリーンにより境界を定められたセンサがこの仕事を達成することが強調される。また、少ない要素のセンサが、本発明に関連した測定を行うようにうまく適合されてもよい。１次元または２次元の複数のセンサ要素のアレイがこの目的のために使用されてもよいが、このことが必要であるということでは決してない。

このような相対的位置決めの例を少し列挙する。

１．１次元デフレクタが単一デフレクタ信号により制御可能であってもよく、デフレクタ信号値の範囲が非ゼロセンサ信号と関連づけられてもよい。

２．単一デフレクタ信号により制御可能な１次元デフレクタが、各デフレクタ信号値をセンサ信号の値と関連づける関数（曲線）を生み出してもよい。

３．２次元デフレクタが、２成分デフレクタ信号により制御可能であってもよく、非ゼロセンサ信号を生み出すこのような信号値は、２次元座標空間内の領域として可視化されてもよい。

４．２成分信号により制御可能な２次元デフレクタを使用して収集されたセンサ信号データが、２次元座標空間内の非ゼロセンサ信号の領域の質量中心を表す１対の値として集約されてもよい。また、１次元デフレクタの場合、質量中心が計算されてもよい。

５．センサ信号データはまた、１次元デフレクタについては、上側および下側の区間エンドポイントなどの非ゼロセンサ信号の領域の境界を、または２次元デフレクタについては、平面領域の境界（の部分）を表す１組の値として集約されてもよい。

光学の技術分野で公知であるように、ビームが正しく整列されていない場合、合焦能力の変化には画像の平行移動が伴う。合焦能力の変動はまた、画像の回転または非剛体変換を作り出すことがある。適切なビーム整列さえあれば、焦点の変動により画像のごくわずかな「ブリージング（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ）効果」、または拡大および収縮を認識することが可能である。本発明によれば、合焦手段の少なくとも２つの設定を使用しながら、電子ビームがセンサエリアに対して配置される。したがって、合焦手段設定の変化に対する相対的電子ビーム位置の感度を計算することが可能である。感度は、合焦手段設定に対する、ビーム位置の変化率として規定されてもよい。簡単な形では、感度は、異なる商Ｓ＝Δｐ／Δｆとして計算されてもよく、ここで、Δｐはビーム位置の変化を示し、Δｆは合焦手段設定の変化を示す。

合焦手段が１つの信号により制御可能であると仮定すると、上記に列挙された例について、感度は以下のように計算されてもよい。

１．区間内の下側のエンドポイントが、合焦能力ｆ_１に対する偏向ｘ_１で、および合焦能力ｆ_２に対する偏向ｘ_２で得られる。感度は、Ｓ＝（ｘ_２−ｘ１）／（ｆ_２−ｆ_１）として計算されてもよい。

２．関数曲線上の最急降下のポイント、または最大値などの特有の特徴が、合焦能力ｆ_１に対する偏向ｘ_１に対応し、合焦能力ｆ_２に対する偏向ｘ_２に対応する。感度は、Ｓ＝（ｘ_２−ｘ_１）／（ｆ_２−ｆ_１）として計算されてもよい。

３．隅などの特有の特徴が、合焦能力ｆ_１に対して偏向（ｘ_１，ｙ_１）で見いだされ、合焦能力ｆ_２に対して偏向（ｘ_２，ｙ_２）で見いだされる。量

が感度の尺度として使用されてもよい。簡略化された代替として、単純な半径方向の距離

が使用されてもよく、ここで、Δｐ＝ｄ_２−ｄ_１である。システムの光学軸から測定された場合、半径方向の距離は軸のオフセットと等しい。

４．質量中心（ｘ^（ｎ），ｙ^（ｎ））が、

として計算されてもよく、ここで、Ｅ_ｉ ^（ｎ）は、合焦能力ｆ_ｎに対して偏向設定（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）で得られたセンサ信号である。したがって、感度は、合焦能力ｆ_１およびｆ_２に基づき
Ｓ_１，２＝‖（ｘ^（２），ｙ^（２））−（ｘ^（１），ｙ^（１））‖_２／（ｆ_２−ｆ_１）
として計算されてもよく、ここで‖・‖_２は上記で出現するｌ^２ノルムである。すべてのデータポイントが考慮されるので、質量中心を相対的ビーム位置の尺度として使用することが有利であり、この結果、堅牢性および精度が高められる。より多くの合焦能力設定に対するデータが利用可能である場合、総合感度が平均としてたとえば以下で計算されてもよい。

Ｓ＝（Ｓ_１，２＋Ｓ_１，３＋Ｓ_１，３）／３
５．上記の例１、２、または３における特有の１次元または２次元のポイントの処理に類似して、異なる合焦手段設定に対して収集されたデータの中で、１つまたは複数の境界ポイントが追跡されてもよい。

６．上記のポイント４の変形として、センサエリアの境界の位置を決定するために、コンピュータビジョンの技術分野でそれ自体が公知のエッジ検出技法が利用されてもよい。好ましくは、この場合、境界の輪郭が、質量中心計算の基盤となってもよい。この方法は、センサエリアが部分的に覆い隠されている位置でも同じよくうまく実現されてもよい。

本発明は、広範な感度尺度を使用して具体化されてもよく、唯一の重要な要件が、比較的より望ましい整列手段設定が、利用者または設計者の観点から、比較的より小さな感度値を与えることである。たとえば、電子光学システム内の合焦手段が、入力信号のベクトル

により制御可能である場合、

を規定してもよく、ここで‖・‖_ｐはｌ^２ノルムなどのｌ^ｐノルムを示す。いくつかの実施形態では、合焦入力信号のうち１つだけを考慮することが十分な場合がある。

出射電子ビームの相対的位置の収集は、任意の特定のシーケンスまたはパターンに従う必要がないことが留意される。たとえば、相対的位置は、整列手段設定および合焦手段設定によりそれぞれ規定される１組のランダムな測定ポイントに対して利用可能であり、次いで、合焦手段設定の変化に対する相対的位置の感度を、以下のまたは類似の方針に沿って計算することができる。

・たとえば最小二乗法を使用して、２変数から１変数への関数（たとえば多項式面）が測定データにあてはめられる。

・あてはめられた関数が合焦手段設定に対して最小偏導関数を有するポイントまたは１組のポイントが、周知の最適発見法により取り出される。

あるいは、出射電子ビームの相対的位置が対の形で収集される。一例として、この実施形態による方法が、
・１つの合焦手段設定に対して、相互作用領域の一定距離下流に配置され、かつ導電性スクリーンにより境界を定められたセンサエリアの中および／または外に出射電子ビームを偏向させることにより、出射電子ビームの相対的位置を決定することと、
・少なくとも１つの他の合焦手段設定および同一整列手段設定に対して相対的ビーム位置を決定するステップを繰り返すことと、
・合焦手段設定の変化に対する相対的ビーム位置の感度を決定することにより、整列手段設定を評価することと、
の各ステップを含んでもよい。

このようにして、通常、査定される各整列手段設定に対して、１組の測定データの中に少なくとも２つのポイントが存在する。

上記２つの事例のいずれも、光学軸からの出射電子ビームのオフセットに対する条件を受けて最適化（評価）ステップが進んでもよい。最適化の事例では、より正確には、最小値の探索が、所望のオフセットに対応する、関数値の１次元サブセットに制限される。明らかに、最小感度と所望の（たとえば最小の）軸オフセットを両方とも提供する整列手段設定をこの方法で決定することが可能な場合がある。

センサエリアの任意選択のスクリーンを有するセンサエリアが、電子光学システムが出射ビームの焦点を合わせるように適合された相互作用領域から一定距離離れて配置されるという点で、本発明は有利である。したがって、整列工程で活動状態にあるハードウェアが、Ｘ線源の通常動作に干渉しない。

本発明の他の利点として、適切な複数の整列設定を達成するのに十分な量の測定データが、単一要素センサを用いて獲得されてもよい。上記で説明されたように、電子ビームの相対的位置決めが、電子ビームがセンサエリア上およびこの領域の外に、たとえば導電性スクリーン上に交互に衝突する範囲にわたり、ビームを偏向させることにより行われる。したがって、本発明により、簡単で堅牢なハードウェアを使用することが可能になる。

本発明が実施されるためには、いずれの場合であっても、電子標的がスイッチを切られる、または取り除かれる必要がないことに留意されたい。実際、電子標的がセンサエリアの部分を覆い隠す場合でさえ、センサエリアの外側の境界が、たとえばスクリーンにより明瞭に境界を定められ、この結果、異なる複数のデフレクタ設定に対するセンサ信号を記録することにより、電子ビームの相対的位置を決定することが可能である。したがって、デフレクタにセンサエリアの中および／または外に出射電子ビームを偏向させることにより出射電子ビームの相対的位置を決定するステップは、電子標的が使用可能である間に、または電子標的が使用不可能である間に行われてもよい。

一実施形態では、センサエリアは相互作用領域から距離Ｄの所に配置される。距離Ｄは以下の考慮すべき点の１つまたは複数に関して選択されてもよい。

・動作中の相互作用領域内の、熱などの物理的条件および化学的条件、ならびにこれらに対するセンサの脆弱性、
・センサエリアに到達する有害な液飛びまたは堆積する蒸気の発生、および
・必要に応じて、相互作用領域内でまたはこの領域に近接して対象物を操作するための十分な余地。

しかしながら、電子ビームの合焦は、Ｄを選択する際に考慮すべき重要なパラメータではない。実際には、電子ビームの位置決めは、物体の画像化により行われるのではなく、明瞭に境界を定められたセンサエリアの中および外にビームを偏向させることにより行われ、通常、ビームの焦点が不十分に合わせられた、またはビームがこの最小直径よりもはるかに広い場合でさえ、このような位置決めを行うことができる。

一実施形態では、電子光学システムは、相互作用領域の一定距離下流に配置されたセンサエリアと、センサエリアの境界を定め、かつ電子照射によりセンサエリアに送られた電荷、またはセンサエリア上に堆積する帯電した残骸粒子を排出するように適合された導電性スクリーンとをさらに備える。システムは、整列手段、合焦手段、およびセンサエリアに通信可能に結合され、かつ出射電子ビームの相対的位置の複数の値を複数の整列手段および合焦手段設定で収集するように動作可能なコントローラをさらに備える。

一実施形態では、電子光学システムは、一定電位に維持された導電性スクリーンを備える。換言すれば、スクリーンは、自分が帯電することなく電荷を吸収するように適合される。電子、イオン、または荷電粒子のようにスクリーン上に堆積する電荷が、スクリーンから電荷シンクに排出されてもよい。たとえば、スクリーンは、接地された導電性要素とすることができる。スクリーンはまた、接地以外の電位にある電荷ドレインに電気的に接続された要素であってもよい。スクリーンが維持される電位が完全に一定であることが不可欠というわけではなく、少なくとも小さな変動が、スクリーンの適切な機能にかなりの程度まで影響を及ぼすことはない。さらに、電位は、接地電位、正または負の電位でもよい。詳細には、スクリーンが少し負にバイアスされた場合、スクリーンは電子をはね返し、それにより、スクリーンは弱い負レンズの役割を果たし、相互作用領域の下流で電子ビームの発散を増大させる。さらに、スクリーンがわずかに正電位に維持された場合、スクリーンはメインビームの外側の低エネルギー電子を引きつけ、この結果、測定ノイズが低減される場合がある。

一実施形態では、導電性スクリーンは、センサエリアの近傍にある、または比較的小さな距離に配置される。有利には、これにより、ビームの入射方向と実質的に独立してセンサエリアの、明確に規定された限界が提供される。この実施形態では、センサエリアは、センサエリアと同一形状を有する必要がない、より大きなセンサのサブセットでもよい。他の選択肢として、センサエリアはスクリーンと同一平面上にあってもよい。このとき、センサおよびスクリーンは、端から端まで配置されてもよい。したがって、スクリーンは、センサが搭載される壁の部分として、たとえば真空室の壁として実現されてもよい。また、スクリーンから電子ビームに向かって外に突き出るセンサエリアを有することが考えられ、しばしば好ましい。

一実施形態では、導電性スクリーンは、センサエリアをすべての方向で取り囲む。したがって、光学軸に沿った、センサの平面上へのスクリーンの投影が、すべての方向に制限された、覆い隠されない領域を規定する。これは、スクリーンがセンサエリアの境界全体を規定し、この結果、センサエリアが明瞭に境界を定めされることを意味する。この実施形態は、センサエリアの限界自体がセンサエリアの境界を構成する複数の実施形態より高い精度を達成する可能性が高い。

上記の実施形態の他の展開では、センサエリアは、スクリーン内の境界のある開口の背後に配置され、センサエリア上の開口の投影の外側に少なくとも距離δ広がる。距離δは、開口を通過した光線がどれもセンサエリアの外側に衝突せず、かつ部分的にしか記録されないことを保証する許容範囲を構成する。距離δは、スクリーンとセンサエリアの間の距離Ｌに基づきδ＝ＬｔａｎΨにより計算されてもよく、ここで、Ψは期待される最大入射角である。

一実施形態では、導電性スクリーンは円形開口を備える。合焦手段が電子ビームを回転させる場合、円形形状の回転不変性が有利である。より詳細には、荷電粒子のビームの合焦は、静電レンズにより、磁気レンズもしくは無回転磁気レンズにより、またはこのような電気工学要素の任意の組合せにより達成されてもよい。静電レンズおよび無回転磁気レンズは、回転の問題を実質的に取り除く場合があるが、所望の用途では他の欠点を有する場合がある。したがって、合焦手段として通常の電磁レンズが使用される場合、測定値を処理するときに、回転効果を考慮する必要がある場合がある。しかしながら、円形開口が使用されるとき、以下に説明されるように、計算が簡略化される場合がある。円形開口が光学軸上に中心点を決定された場合、簡略化がさらに達成される場合がある。

センサエリアの範囲は、導電性スクリーンにより境界を定められてもよい。センサまたはセンサ配置が電子光学システムの光学軸上に中心点を決定されることが必要というわけではない。光学軸が、システムの他の整列された構成要素の位置により、たとえば偏向手段および合焦手段の共通の対称軸により規定されてもよい。この上、スクリーンが、光学軸上に中心点を決定されたセンサエリアを規定することが必要なのではなく、むしろ、センサ位置がシステムの光学軸に対して既知であることが十分である。しかしながら、一実施形態では、スクリーンは、電子光学システムの光学軸上に中心点を決定された開口を有する。この編成では、電子ビームの方向（スキュー）と電子ビームの軸外しのずれの両方を査定することが可能である。スキューは、合焦手段設定（たとえば焦点距離、合焦能力）の変化に対する相対的ビーム位置の感度として測定されてもよい。ビームの軸外しのずれの量が、出射電子ビームの偏向されない（中立な）方向に対して測定されてもよい。一代替形態として、電子ビームの中立方向が開口の中心と一致するように、較正が電子ビームの中立方向を規定することを備えてもよい。

これに対する他の変形形態では、センサエリアは、スクリーンを使用することなく境界を定められてもよく、これにより、有利には、システム内の構成要素の数が制限される。第一に、センサエリアは、センサから絶縁された表面から外に突き出る電荷に敏感な本体、たとえば接地されたハウジングの前面として提供されてもよい。

あるいは、センサエリアは、導電性材料の本体内の非貫通穴（凹所またはくぼみまたは孔）として提供されてもよい。穴に衝突する電子が、周囲の表面より低い後方散乱を受け、したがって、センサエリアの上に照射された単位電荷当たり比較的より高い信号レベルに対応する。このセンサタイプに関連して、上記のポイント６による感度計算が特に有利であることが証明された。

一実施形態が、自動整列方法に関する。整列手段の複数の候補設定を規定した後、複数の設定の各々が相対的ビーム位置の感度を検討することにより評価される。次いで、本方法は、本方法の結果である最小またはほぼ最小の感度をもたらす適切な整列手段設定を決定することに進む。適切な整列手段設定の決定は、最小の感度を提供することがわかった候補設定を選択することにあってもよい。適切な設定はまた、曲線のあてはめという中間ステップの後に、すなわち、感度と整列手段の間の関係をモデル化すると仮定される式における複数のパラメータを推定することにより得られてもよい。式は多項式などの線形または非線形の関数であってもよく、あてはめは、最小二乗手法を使用して実現されてもよい。

一実施形態が、液体ジェットなどの電子標的を作り出すためのノズルを有するＸ線源に関する。液体ジェットを作り出すには、上記で説明されたように、加圧手段および循環システムをさらに伴ってもよい。ジェットは、粒子の金属ジェット、水溶液もしくは非水溶液、または懸濁液であってもよい。電子ビームが電子標的に衝突する相互作用領域内の電子ビームの幅は、Ｘ線発生過程を制御するための重量な特性である。センサエリア、および相互作用領域から一定距離離れて配置されたスクリーンだけを用いて、相互作用の際の幅を決定することは簡単ではない。この実施形態は、電子標的が存在し、かつセンサエリアを部分的に覆い隠しながら、センサエリア全体にわたって電子ビームを偏向させることにより幅測定を行う。電子標的はセンサエリアの部分を覆い隠す、または部分的に覆い隠すので、記録されたセンサ信号が、ビームの最小減衰（覆い隠されなかったセンサエリア）と最大減衰（標的の背後）の間の遷移を示す。ビーム幅は、この情報から、詳細には遷移の幅から得られてもよい。たとえば、デフレクタ手段設定の変化と、相互作用領域のレベルでのビームの位置との間に公知の関係が存在する場合がある。関係は、デフレクタ信号の単位を相互作用領域内の変位（距離）と関係づけてもよい。一代替形態として、関係はデフレクタ信号の単位変化を角度の変化に関係づけてもよく、それにより、デフレクタから相互作用領域までの距離に基づき相互作用領域内の変位を計算することができる。加えて、ビームの断面幾何形状が考慮されてもよい。アナログ設備を使用する古典的なナイフ・エッジ・スキャンの場合にそうであることがあるように、連続した偏向移動もセンサデータの連続した記録も不可欠というわけではないことが留意される。代わりに、移動は段階的であってもよく、センサデータは時間の離散的ポイントでサンプリングされてもよく、また、異なる複数のデフレクタ設定がセンサデータ獲得中にアクセスされる特定の順序（線形的な順序など）は必要ない。

センサエリアの束縛されない部分と覆い隠された部分の間に偏向する前に、電子標的の向きの決定を可能にするスキャンを行うことが好ましい。たとえば、液体ジェットと交差する２次元エリア全体にわたるスキャンが、ジェットの向きを決定するのに十分な情報を提供する場合がある。向きがわかると、データ処理において、通常の（垂直な）スキャン方向を使用すること、または傾いたスキャン方向を補正することが可能である。デフレクタが１次元である場合に有利なことがある補正手法が、電子標的の法線に対する入射角の余弦によりデータを倍率変更することを含んでもよい。

さらに好ましくは、スキャンは両面であってもよく、この結果、電子ビームはセンサエリアの覆い隠されていない部分内で出発し、電子標的に完全に入り、標的の反対側で出現する。得られた情報から、ビーム幅も標的幅も得ることが可能である。これにより、所望のビーム位置をジェット幅のパーセンテージとして入力してもよい直感的なユーザインタフェースが提供されてもよい。逆に、標的幅が既知である（さらに、液体ジェットの場合に関係があるように、安定している）場合、電子ビーム幅は、複数のデフレクタ設定と、相互作用領域のレベルでの複数のビーム位置との間の関係が存在しないまま決定されてもよい。

したがって、電子標的の向きおよび中心位置を知ることにより、細長い標的が複数の方向の１つを規定するシステム内の座標で表した所望のビーム位置に関連するユーザ入力を処理することが可能であってもよい。たとえば、ユーザインタフェースが、スポット直径（たとえば２０μｍ）および液体ジェットの垂線方向に沿ったスポット中心位置（たとえば−３０μｍ）を入力として受け入れてもよく、この場合、本発明の一実施形態により、電子光学システムは、適切な整列を決定し、所望のスポット直径を与える合焦手段設定を選択し、スポットが所望の位置に生じるように出射ビームを偏向させる。本発明の他の利点として、インタフェースは、過大な電子ビーム強度につながる可能性がある破壊的設定を行うことを拒否するように構成されてもよい。

一実施形態では、電子標的が提供され、かつ下流にセンサエリアが導電性スクリーンにより境界を定められた相互作用領域のレベルで測定されたときに、所望の電子ビーム幅を得るために合焦手段設定を決定する方法が用意される。電子ビームは、合焦手段および少なくとも１つのデフレクタを含む電子光学システムからの出射ビームである。本方法は、電子標的とセンサエリアの覆い隠されていない部分との間で電子ビームを偏向させること（スキャンすること）を含む。現在の合焦設定に対する電子ビーム幅は、センサ信号から得ることができる。

この方法は、単一要素センサエリアが使用される場合でさえ実施可能である。

スキャンは、ビームが電子標的により覆い隠されていないセンサエリアに衝突する第１の位置と、電子標的がビームを最大に覆い隠す第２の位置と、適切な１組の中間位置との間で実現されてもよい。記録されたセンサデータが、複数の偏向設定の関数とみなされる場合、覆い隠されていない位置（大きなセンサ信号が期待される）と覆い隠された位置（小さなセンサ信号が期待される）の間の遷移が識別されてもよい。遷移の幅は、電子標的の場所で測定された電子ビームの幅に対応する。複数のデフレクタ設定と相互作用領域のレベルでのビーム変位との間の関係が利用可能である場合、複数のデフレクタ設定に関連してこの方法で決定された幅が長さの複数の単位に変換されてもよい。

電子標的の端に垂直な方向でスキャンを実現させるのが有利である。しかしながら、傾いた複数のスキャン方向が、データ処理が端に対するスキャン角度を考慮することにより補正されてもよい。

当技術分野でそれ自体が公知であるアーベル変換技法によりセンサデータを処理することにより、電子ビームに関するより詳細な情報を、詳細には電子ビームの形状または強度プロファイルを抽出することが可能な場合がある。

本発明の第４の様態を実施するために絶対に必要なわけではないが、システムを適切に整列させることが有利である。すでに言及されたように、不十分に整列されたビームの合焦の変化に、平行移動が伴う。しかしながら、画像の長さスケールが限定された範囲でしか影響されず、この結果、ビーム幅を依然として正確に決定することができる。

有利な一実施形態では、幅は複数の合焦手段設定に対して決定される。複数の合焦手段設定は、電子ビームの中央部のくびれが電子ビームシステムと相互作用領域の間に存在する値から、中央部のくびれが相互作用領域を越えて存在する値までの範囲であってもよい。したがって、所望のビーム幅を提供する設定を得ることが可能である。また、ビーム幅を最小にし、したがって所与の総ビームパワーに対する強度を最大にすることが可能である。この情報から、特定の合焦手段設定が、この意味でビームがアンダーフォーカスまたはオーバーフォーカスさせられるかどうかをさらに得ることができる。

他の一実施形態では、出射電子ビームの複数の相対的位置の収集が、ヒステリシスの影響を最小にすることを目的に考案された方式に従って進められる。このような方式の特徴が、測定する位置（すなわち、整列手段設定および合焦手段設定により規定されるポイント）まで導く増分の符号と測定位置の場所との間の低いまたはゼロの統計的相関関係である。以下でさらに詳述されるように、これは、整列手段および／または合焦手段を非単調に調節することにより達成されてもよい。

これまで概説された複数の実施形態では、電子ビームスポットの存在を検知するためのセンサは、電子ビームの下流方向に配置された。例示的な複数の実施形態の詳細な説明はまた、相互作用領域を通り越して送られる荷電粒子を検知するのに明らかに適合されたセンサのこのような配置と関係がある。しかしながら、本発明は、相互作用領域の下流に配置された複数のセンサに限定されるのではなく、同じく、後方散乱された電子を記録するためのセンサを使って具体化されてもよい。後方散乱センサが、装置の幾何形状がこのような余地がある場合、相対的に光学軸に近接して配置されてもよい、または走査型電子顕微鏡での通常の慣行のように、後方散乱された電子の主要な経路に沿って光学軸から離れて置かれてもよい。このような顕微鏡と異なり、本発明は、空間が制限され、電子光学システムに対して空間的に固定された、電子ビームがこの部分に衝突したときに電子散乱体の役割を果たす孔あきスクリーンまたは試験片の使用を教示する。したがって、スクリーンまたは試験片は、導電性である必要がなく、一定電位に維持される必要もない。しかしながら、これは、他の方法では電荷の散乱特性に影響を及ぼす場合がある、試験片またはスクリーン内の電荷蓄積を、たとえば電子をはね返すことにより避けるために有利である場合がある。スクリーンまたは試験片は、相互作用領域の一定距離下流に配置されてもよく、センサは、この上流に、おそらくは光学軸から離して、スクリーンまたは試験片から後方散乱される電子を捕獲することができるように配置される。センサ信号を異なる複数のデフレクタ設定でモニタすることにより、スクリーンまたは試験片に対する、したがって、電子光学システムに対する電子ビームの位置が決定されてもよい。本発明が、後方散乱された電子を記録するためのセンサを使って具体化された場合、上記で説明されたように、本発明は、所望の電子ビーム幅を得るための合焦手段設定を決定するための方法と容易に組み合わせられてもよい。合焦手段設定の決定中に、相互作用領域内の電子標的（たとえば液体ジェット）は、好ましくは、使用可能であり、散乱体の役割を果たす。

上記で概説された技術的特徴が互いに異なる請求項で引用された場合でさえ、本発明はこれらの技術的特徴のすべての組合せに関することが留意される。さらに、本発明は、電子以外の荷電粒子のビームを取り扱うように適合された設備に一般化されてもよい。

次に、本発明の複数の実施形態について、複数の添付図面を参照して説明する。

図１ａは、本発明の一実施形態による、液体ジェットタイプのＸ線源の概略の透視図である。 図１ｂは、図１ａに示される実施形態の一変形形態におけるＸ線源の他の概略の透視図である。 図１ｃは、図１ａに示される一般的タイプのＸ線源の一代替実装形態の詳細を示す。 図２ａは、電子光学システムを較正する方法として本発明の実施形態を示す流れ図である。 図２ｂは、電子光学システムを較正する方法として本発明の実施形態を示す流れ図である。 図３ａは、偏向平面内において、３つの異なるデフレクタ設定での電子ビーム、および電子標的とこの平面との交差を示す。 図３ｂは、偏向設定と合焦設定の複数の組合せに対するセンサ信号（量子化後）のプロットである。 図３ｃは、２つの異なる合焦設定と組み合わせられた複数の偏向設定の範囲に対するセンサ信号の連続プロットである。 図４ａは、センサエリアの境界を定めるスクリーン内の開口に対する２次元スキャンパターン、ならびにこのスキャンパターンを使用して獲得されたセンサデータを示す。 図４ｂは、センサエリアの境界を定めるスクリーン内の開口に対する２次元スキャンパターン、ならびにこのスキャンパターンを使用して獲得されたセンサデータを示す。 図５ａは、１次元スキャンパターンおよび関連するセンサデータを示す。 図５ｂは、１次元スキャンパターンおよび関連するセンサデータを示す。

複数の図面上の同様の複数の要素に対して類似する複数の参照番号が使用される。特に指定がない限り、複数の図面は概略的であり、縮尺通りではない。

図１ａは、一般に、電子銃１４〜２８、電子標的の役割を果たす液体ジェットＪを発生させるための手段３２、および電子銃により提供される出射電子ビームＩ_２の相対的位置を決定するためのセンサ配置５２〜５８を備えるＸ線源１０を示す。この設備は、図面に示されるように、ハウジング１２の外側に配置されてもよい電源１３およびコントローラ４０を除くことが可能な、ガス漏れのないハウジング１２の内側に配置される。ハウジング１２が電磁場をかなりの程度まで遮断しない場合、電磁相互作用により機能するさまざまな電子光学構成要素が、同じくハウジング１２の外側に配置されてもよい。したがって、ハウジング１２が低い透磁率の材料、たとえばオーステナイト系ステンレス鋼から作られている場合、このような電子光学構成要素は、真空領域の外部に配置されてもよい。電子銃は、一般に、電源１３により電力を供給され、かつ電子源１６、たとえば熱電子の熱電界または冷電界荷電粒子源を含むカソード１４を備える。典型的には、電子エネルギーが、約５ｋｅＶから約５００ｋｅＶの範囲であってもよい。電子源１６からの電子ビームが、加速開口１７に向かって加速され、加速開口のポイントで、電子ビームは、複数の整列プレート２６、複数のレンズ２２、および複数の偏向プレート２８の配置を備える電子光学システムに入る。複数の整列手段、複数の偏向手段、および複数のレンズのさまざまな特性が、コントローラ４０により提供される複数の信号により制御可能である。この実施形態では、偏向手段および整列手段は、電子ビームを少なくとも２つの横方向に加速するように動作可能である。最初の較正後、整列手段２６は、典型的にはＸ線源の作業サイクル全体を通して一定の設定で維持されるが、偏向手段２８は、Ｘ線源１０の使用中に電子スポット位置を動的にスキャンまたは調節するために使用される。複数のレンズ２２の制御可能な複数の特性は、これらのレンズの個々の合焦能力（焦点距離）を含む。図面は、整列手段、合焦手段、および偏向手段を、これらが静電タイプであることを示唆する方法で象徴的に描いているが、本発明は、電磁設備、または静電電子光学構成要素と電磁電子光学構成要素の混在を使用することにより、同様にうまく具体化されてもよい。

電子光学システムの下流では、出射電子ビームＩ_２が、相互作用領域３０で高圧ノズル３２を使用可能にすることにより作り出されてもよい液体ジェットＪと交差する。これはＸ線発生が行われる場所である。Ｘ線は、電子ビームと一致しない方向にハウジング１２から外へ導かれてもよい。相互作用領域３０を通り越して続く電子ビームＩ_２の部分は、導電性スクリーン５４により覆い隠されない場合、センサ５２に到達する。この実施形態では、スクリーン５４は、円形開口５６を有する接地された導電性プレートである。これにより、センサ５２への開口５６の軸方向の投影にほぼ対応する、境界を定められたセンサエリアが明確に規定される。この実施形態では、センサ５２は、単に、スクリーン５４の下流で電子ビームＩ_２により運ばれる全電流の近似尺度を提供する電流計５８を介して接地に接続された導電性プレートである。図が示すように、センサ配置は、相互作用領域３０から距離Ｄ離して配置されるので、Ｘ線源１０の通常動作と干渉しない。スクリーン５４およびセンサ５２は、軸方向に間隔を置いて離れて配置されてよいが、同じく、互いの近傍にあってもよい。

ハウジング１２の下部、ハウジング１２から空気分子を抜くための真空ポンプまたは類似の手段、液体ジェットを収集し再循環させるための複数のレセプタクルおよび複数のポンプ、ビームの非点収差を制御するための複数の四重極および他の手段がこの図面では示されていない。また、コントローラ４０は、電流計５８からの実際の信号にアクセスすることができることが理解される。

図１ｂは他の実施形態を示し、大体は図１ａに示される実施形態に類似するが、この実施形態では、センサ５２およびスクリーン５４は異なって実現されている。この実施形態では、別個のスクリーン５４が存在しない。むしろ、センサ５２がハウジングの内壁から外に突き出る構成でハウジング１２を用いて、センサエリア５２の境界の決定が達成される。センサ５２とハウジング１２の間に電気絶縁が存在し、この結果、センサとハウジングの間の電位差を許容することができる。したがって、図１ａに示される実施形態の、接地されたスクリーン５４は、図１ｂに示される実施形態では存在せず、センサ５２の範囲の決定は、代わりに、接地されたハウジング１２により達成される。図１ａに示される実施形態と同様に、センサの電位を決定するために電流計５８が使用される。センサ５２がハウジング１２の内壁から外に突き出るとして示されているが、センサはまた、ハウジングの壁と同一平面に搭載することができることを理解されたい。

図１ｃは、本発明の他の一実施形態によれば、図１ａに説明される一般的なタイプのＸ線源の詳細を示す。センサ５２は、これまでの複数の実施形態と比較して異なる幾何形状を有し、これにより、センサ５２は、衝突する電子ビームの位置の関数として、異なる複数の信号を作り出す。これはまた、スクリーン５４の必要性をまったくなくする。より正確には、本実施形態は、好ましくは熱および真空に耐性がある導電性材料からなる、たとえば大部分の金属、詳細にはＣｕもしくはＷまたはこれらのいずれかを含む合金からなる本体６２を備えるスクリーンを含む。本体６２は、電子衝突が期待される主要な方向を向く（すなわち、Ｘ線源１０内のカソード１４に向かう）主要なセンサ面６４を有する。主要なセンサ面には、電子衝突の方向に伸びる孔６６が提供される。孔６６は、本体６２内の非貫通穴（または凹所）を形成する。孔６６内で衝突する電子は、主要なセンサ面上で衝突する電子より実質的に低い後方散乱率を体験する（すなわち、孔６６内で衝突する電子はより高い確率でセンサにより吸収される）。したがって、孔内で衝突する電子は同様の程度まで後方散乱の効果により減衰されることはなく、このことは、所与の量の照射電荷に対する（信号レベルに関して）比較的より高い応答として現れ、これにより増幅効果が達成される。したがって、孔６６の口が、本発明の意味で境界を定められたセンサエリアを形成する。孔６６の深さ／直径比に応じて、それぞれの意図された使用事例に適していると考えられるように、入射角に幾分応じて増幅が行われてもよい。移動可能ではないカソード１４を備えるＸ線源１０の場合、カソード１４以外の複数の方向から衝突する電子はノイズであると期待することができ、かつ好ましくは、できるだけ可能な限り除去されるので、孔６６はこの直径より深いことが好ましい。孔６６の幾何形状は、広い範囲の間で変わってもよく、たとえば、孔６６の底面の形状はほとんど重要でない。

図２ａは、複数の整列手段設定を評価し、かつ適切な設定を見つけ出すためにＸ線源１０を動作させるアルゴリズムを流れ図の形で示す。ポイント「Ａ」２０１から開始し、ステップ２０２で、整列手段を第１の設定ａ_１に設定する。ステップ２０３で、第１の合焦手段設定ｆ_１に対して、スクリーン５４に対する電子ビームの位置を決定し、結果を位置メモリ２５１に格納する。少なくとも第２の合焦手段ｆ_２に対して、相対的位置を決定するステップ２０３を繰り返す。ステップ２０４で確立される、使用すべき合焦手段が存在しない場合、ステップ２０５で、アルゴリズムは続けて、一般式Ｓ＝Δｐ／Δｆを使用して、この整列手段設定に対する感度を計算し、結果を感度メモリ２５２に格納する。ステップ２０６で、他の複数の整列手段設定に対して、このポイントまでの複数のステップを繰り返すべきかどうかチェックする。繰り返すべきではない場合、アルゴリズムはステップ２０７に進み、ステップ２０７で、アルゴリズムは、感度データを整列手段設定の関数として処理する。この実施形態では、値の関心のある範囲に対して、感度メモリ２５２に格納された複数のデータポイントを、電子光学システムの挙動をモデル化すると期待される関数にあてはめる。たとえば、最小値を確立しやすい２次多項式２５３にデータをあてはめてもよい。ステップ２０８で、最小値が決定され、アルゴリズムの出力を形成する。最小値は、ステップ２０３で実験的に試行された複数の整列設定のいずれかと一致しても、いずれとも一致しなくてもよいことが留意される。

図４および図５は、制限されたセンサエリアにわたる電子ビームＩ_２の偏向を使用して、相対的電子ビーム位置を決定するための２つの可能な測定方式を示す。図４ａは、センサエリア上を電子ビームスポットが従う偏向曲線（点線の矢印）と一緒にピクセルパターン４０１を示す。センサエリアは、スクリーン５４内の開口５６（の投影）と一致する、センサ５２の部分として規定される。ピクセルパターン４０１は純粋に仮想的であるが、偏向曲線は、スクリーン５４の平面内の現実的な向きで示されている。図４ｂは、図４ａに示されるスキャンによる複数の測定結果４０３の表示と共にピクセルパターン４０１を示す。ピクセルパターンの向きは、見やすいように（約４５°の時計回りの回転により）調節されており、このとき、２つの変数、すなわちＸおよびＹのデフレクタ設定の２値関数として可視化される各信号内の非ゼロセンサ信号の存在のプロットに対応する。この例では、電子ビームの相対的位置は、複数の非ゼロピクセルの質量中心「ＣＭ」４０２により測定される。質量中心の位置は、ピクセルの複数の断片として表現されてもよい。他の展開として、質量中心の計算は、センサ信号が２値量ではなく連続量とみなされる場合、より正確になる場合がある。この他の展開では、開口５６と部分的にしか重ならないピクセルが質量中心の位置に寄与する程度はより少ない。

図４と類似して、図５は、１次元だけで出射電子ビームを検出することができる電子光学システムにおけるピクセルパターン５０１を示す。スクリーン５４内の開口５６は円形であり、電子光学システムの光学軸上に中心点を決定される。異なる複数の合焦設定が使用されるときに、結果として起こる場合がある画像の相対的回転を補正する必要がないので、円形は開口形状として有利である。図５ａに示されるように、図５ａは、（仮想的ピクセルパターン５０１を除いて）スクリーン５４またはセンサ５２の平面内の幾何形状の真の図である。明らかに、それぞれの合焦設定Ｆ_１およびＦ_２が、電子ビームを異なる量だけ回転させる。それにもかかわらず、開口中心からピクセルパターンの各々までの距離ｄ_１、ｄ_２の各々を、開口の半径Ｒ、および開口と重なるパターンの長さＬに基づき、すなわち

により推定することができる。重なる長さは、非ゼロセンサ信号が得られたピクセルの数をカウントすることにより推定することができる。したがって、合焦設定Ｆ_１に対して、Ｌ_１＝１１ピクセル幅であり、合焦設定Ｆ_２に対して、Ｌ_２＝９ピクセル幅である。距離ｄ_１およびｄ_２は相対的ビーム位置の完全な情報を提供するわけではないが、２つの整列手段設定のうちどちらが合焦設定の変化を最も受けないかを、したがって、どちらが最良のビーム平行性を提供するかを決定するための相対的尺度として使用されてもよい。

図２ｂは、合焦手段設定を、相互作用領域のレベルでのビーム幅と関連づけるアルゴリズムを示す。本アルゴリズムは、文字「Ｂ」が示唆するように、図２ａを参照して上記で説明されたアルゴリズムの継続であってもよい、または独立して行われてもよい。第１のステップ２１０で、整列プレート２６の配置を適切な設定に調節し、この結果、電子ビームＩ_１が電子光学システムの光学軸に実質的に平行に移動し、出射ビームＩ_２の位置が、偏向手段２８の設定に依存するが、複数の合焦レンズ２２の設定に実質的に依存しない。次いで、ステップ２１１で、液体ジェットを使用可能にし、ステップ２１２で、偏向手段２８の偏向能力の向きを決定する。通常の状況では、電子ビームが合焦フィールドを通過する間、複数のレンズ２２がレンズの中心の周りに電子ビームを回転させ、この結果、出射電子ビームＩ_２の向きが、合焦フィールドの強度および軸の広がりに関連する角度だけ入射ビームＩ_１の角度と異なる。測定の際に、液体ジェットビームが、満たされていないピクセル（すなわち、減少したまたは非ゼロのセンサ信号Ｅを有するピクセル）の細長い領域として出現する場合がある。細長い領域が伸びる方向は、値を処理することにより、たとえば、値を直線にあてはめることにより、容易に決定することができ、それにより、液体ジェットの方向が、偏向手段の座標系に関連づけられてもよい。これは詳細には、ジェットに垂直な、後のステップ２１４での好ましいスキャン方向が既知であることを意味する。この後、ステップ２１３で、合焦手段２２を第１の値Ｆ_１に設定する。ステップ２１４で、ジェットの中および／または外で、電子ビームＩ_１をスキャンする（偏向させる）。図３ａは、液体ジェットＪと垂直な偏向平面内で描かれている。図は、偏向手段２８の設定にそれぞれ対応する、３つの異なる偏向位置Ｉ_１、Ｉ_１’、およびＩ_１”にあるビームを示す。ビームの角度がスケール通りに描かれているのではなく、ビームの上方のビーム（Ｉ_１）、内部のビーム（Ｉ_１’）、および下方のビーム（Ｉ_１”）のビーム位置が小さな角度範囲を表すので、ビームはさらに下流に配置されたセンサ５２（図３ａでは図示せず）により捕獲することができることが強調される。ステップ２１４で測定される量は、相互作用領域での電子ビームの幅Ｗ_１である。デフレクタ設定単位で表現され、幅Ｗ_１は、複数のデフレクタ設定ｄ（たとえば、図３ａに示される偏向電圧Ｕ_２８）に対してプロットされたとき、センサ信号値Ｅの曲線の各端に関連づけられる。寸法が既知の相互作用領域内に配置された複数の対象物をスキャンすることにより、デフレクタ設定角度の間、または相互作用領域のレベルでの実際の長さの間の関係を確立することができる。ステップ２１５で、ビーム幅を決定し、デフレクタ設定単位で、または角度もしくは長さの単位で、ビーム幅メモリ２５５に格納する。ステップ２１６で、他の合焦設定Ｆ_２、Ｆ_３、…に対してビーム幅スキャンを繰り返すべきかどうかを決定する。調べられるべき合焦設定の収集が、あらかじめ規定されたデータセットであってもよい、またはたとえば液体ジェットまでの距離より短い複数の焦点距離と、この距離より長い複数の焦点距離の両方を調べる条件を満たすことにより、動的に決定されてもよい。このような条件は、ビームの中央部のくびれの位置を決定するのに十分なデータが収集されたことを保証する。所望のビーム幅が入力された場合、アルゴリズムは、最終ステップ２１７で、所望のビーム幅を作り出す少なくとも１つの合焦手段設定を決定する。ポイント「Ｃ」２１８が、アルゴリズムの終了である。

あるいは、上記のステップ２１３、２１４、および２１５は、複数のポイント（Ｕ_２８、Ｕ_２２）の各々に対してセンサ信号値Ｅを記録することにより一緒に実現され、ここで、Ｕ_２８は偏向手段設定であり、Ｕ_２２は合焦手段設定である。このようなデータセットが、図３ｂにプロットされている。液体ジェットＪがセンサエリアと重なる場合、図３ｂの網掛けされた中央領域などの、センサ信号Ｅが減少した、またはゼロに近いエリアとして現れる。線Ｂのレベルで、領域は比較的はっきり識別できる中央部のくびれを有し、このくびれは、液体ジェット自体でビームの焦点が合わせられたときに、液体ジェットＪを通過する電子ビームＩ_１に対応する。図３ｂは、量子化されたセンサ信号値を示し、これらの値は、理解しやすいようにゼロまたは単一の非ゼロ値に丸められた。図３ｂの詳細が図３ｃに、より現実的に示され、図３ｃは、２つの代表的な合焦手段設定に対する、偏向手段設定Ｕ_２８に対する最初の（量子化されていない）センサ信号値Ｅのプロットである。第１の曲線Ａが、図３ｂにおいて線Ａ−Ａ上に位置するデータに対応し、第２の曲線Ｂが線Ｂ−Ｂ上に位置するデータに対応する。図３ｃから、最適に焦点が合わせられたときの電子ビームの比較的狭い幅が、曲線の覆い隠されていない部分と覆い隠された部分の間のより急激な遷移につながることが明らかである。換言すれば、偏向手段設定の範囲のより広い部分が、液体ジェットＪに対する電子ビームＩ_１の完全に覆い隠されていない部分または完全に覆い隠された部分に対応する。

センサ信号値Ｅの記録は、線Ａ−ＡまたはＢ−Ｂに類似する任意の線に沿って、または任意の特定の順序で進められる必要がないことが強調される。実際、非連続的な形で値を記録することが好ましく、この結果、偏向手段または合焦手段における任意のヒステリシスの影響が回避される。電子光学設備では、強磁性材料を含む複数の要素が、残留磁化（または残留磁気）によるこのようなヒステリシスを生み出す場合がある。たとえば、測定期間中に合焦手段設定または偏向手段設定を非単調に調節することが有利な場合がある。より詳細には、増分によって、関心のある合焦手段設定に到達する測定ポイントの割合が、減分によってこの設定に到達する測定ポイントの割合とほぼ等しい測定方式が考案されてもよい。少なくとも、偏向手段が無視できないヒステリシスを有することが知られている場合、類似の条件が複数の偏向手段設定に対する測定方式に統合されてもよい。有利には、関心のある量の複数の増分によって到達した複数の測定ポイントが、複数の減分によって到達した複数の測定ポイントと実質的に同一エリア内に配置され、複数の減分によって到達した複数の測定ポイントと類似の方法で分散させられる。別の言い方をすれば、関心のある量（偏向手段設定または合焦手段設定）の増分の符号と量の値との間に、低いまたはゼロの統計的相関関係が存在する。あるいは、関心のある量（偏向手段設定または合焦手段設定）の増分の符号と、複数の偏向手段設定および複数の合焦手段設定の組み合わせられた複数の値との間に、低いまたはゼロの統計的相関関係が存在する。

図２ｂを参照して説明された方法の他の展開では、実際の液体ジェット幅も同じく決定される。これは、類似の形で、すなわち、デフレクタ設定ｄに対するセンサ信号値Ｅの曲線２５４において低下した信号の部分の幅を推定することにより達成されてもよい。

以下の項目が、他の有利な複数の実施形態を規定する。

１．電子衝突Ｘ線源（１０）に出射電子ビーム（Ｉ_２）を供給するように適合された電子光学システム内の入射電子ビーム（Ｉ_１）の方向を調節するための整列手段（２６）の設定を評価する方法であって、システムは、
出射電子ビームを偏向させるように動作可能なデフレクタ（２８）と、
Ｘ線源の相互作用領域（３０）内で出射電子ビームの焦点を合わせるための合焦手段（２２）と、
をさらに備え、
方法は、
１つの合焦手段設定に対して、相互作用領域の一定距離（Ｄ）下流に配置されセンサエリア（５２）の中および／または外に出射電子ビームを偏向させることにより、出射電子ビームの相対的位置を決定することと、
少なくとも１つの他の合焦手段設定および同一整列手段設定に対して相対的ビーム位置を決定するステップを繰り返すことと、
合焦手段設定の変化に対する相対的ビーム位置の感度を決定することにより、整列手段設定を評価することと、
の各ステップを備える方法。

２．相対的ビーム位置を決定するステップは、導電性スクリーン（５４）により境界を定められたセンサエリア（５２）を使用することと、一定電位に導電性スクリーンを維持することとを含む、
項目１の方法。

３．相対的ビーム位置を決定するステップは、近傍のスクリーンにより境界を定められたセンサエリアを使用することを含む、
項目１または２の方法。

４．相対的ビーム位置を決定するステップは、センサエリアを完全に取り囲むスクリーンにより境界を定められたセンサエリアを使用することを含む、
項目１から３のいずれか一項の方法。

５．相対的ビーム位置を決定するステップは、円形開口（５６）を規定するスクリーンにより境界を定められたセンサエリアを使用することを含む、
項目４の方法。

６．デフレクタおよび合焦手段は電子光学システムの光学軸を規定し、相対的ビーム位置を決定するステップは、光学軸上に中心点を決定された開口（５６）を有するスクリーンにより境界を定められたセンサエリアを使用することを含む、
項目１〜５のいずれか一項の方法。

７．電子衝突Ｘ線源を供給するための電子光学システムを較正する方法であって、
複数の整列手段設定を規定することと、
項目１〜６のいずれか一項の方法により、複数の整列手段設定の各々を評価することと、
前記複数の整列手段設定の複数の感度に基づき、最小感度をもたらす適切な整列手段設定を決定することと、
の各ステップを備える方法。

８．相互作用領域内の電子標的を作り出すように動作可能な電子衝突Ｘ線源を供給するための電子光学システムを較正する方法であって、
項目７の方法を実現させ、前記適切な整列手段設定を適用することと、
電子標的がセンサエリアを電子ビームから部分的に覆い隠すように、電子標的を使用可能にすることにより、少なくとも１つの合焦手段設定に対して、相互作用領域内の出射電子ビームの幅を決定し、電子標的とセンサエリアの覆い隠されていない部分との間で電子ビームを偏向させることと、
を備え、好ましくは、電子標的は液体ジェットである方法。

９．電子標的がセンサエリアを電子ビームから部分的に覆い隠すように、電子標的を使用可能にすることにより、出射電子ビームの向きを決定し、電子標的とセンサエリアの覆い隠されていない部分との間で電子ビームを偏向させることのステップをさらに備え、
電子ビームの幅を決定するステップは、電子標的の通常の方向にある電子ビームを偏向させることを含む、
項目８の方法。

１０．項目１〜９のいずれか一項の方法を実行するための複数のコンピュータ実行可能命令を格納するデータ記憶媒体。

１１．入射電子ビーム（Ｉ_１）を受け取り、かつ出射電子ビーム（Ｉ_２）を供給するように適合された、電子衝突Ｘ線源（１０）内の電子光学システムであって、
入射電子ビームの方向を調節するための整列手段（２６）と、
出射電子ビームを偏向させるように動作可能なデフレクタ（２８）と、
Ｘ線源の相互作用領域（３０）内で出射電子ビームの焦点を合わせるための合焦手段（２２）と、
相互作用領域の一定距離（Ｄ）下流に配置されたセンサエリア（５２）と、
整列手段、合焦手段、およびセンサエリアに通信可能に結合されたコントローラ（４０）とを備え、前記コントローラは、
１つの合焦手段設定に対して、デフレクタにセンサエリアの中および／または外に出射電子ビームを偏向させることにより、出射電子ビームの相対的位置を決定し、
少なくとも１つの他の合焦手段設定および同一整列手段設定に対して相対的ビーム位置を前記決定することを繰り返し、
合焦手段設定の変化に対する相対的ビーム位置の感度を決定することにより整列手段設定を評価する
ように動作可能な電子光学システム。

１２．センサエリアの境界を定める導電性スクリーン（５４）をさらに備える、
項目１１の電子光学システム。

１３．スクリーンは一定電位に維持される、
項目１２の電子光学システム。

１４．スクリーンはセンサエリアの近傍にある、
項目１２または１３の電子光学システム。

１５．スクリーンはセンサエリアを完全に取り囲む、
項目１２または１４のいずれか一項の電子光学システム。

１６．スクリーンは円形開口（５６）を規定する、
項目１５の電子光学システム。

１７．デフレクタおよび合焦手段は、電子光学システムの光学軸を規定し、
スクリーンは光学軸上に中心点を決定された開口（５６）を有する、
項目１２〜１６のいずれか一項の電子光学システム。

１８．Ｘ線源であって、
項目１１〜１６のいずれか一項の電子光学システムと、
相互作用領域を通過する液体ジェットを作り出すためのノズル（３２）と、
を備え、コントローラは、ジェットがセンサエリアを電子ビームから部分的に覆い隠すように前記ジェットをノズルに作り出させるように、および液体ジェットとセンサエリアの覆い隠されていない部分との間でデフレクタに電子ビームを偏向させるようにさらに動作可能なＸ線源。

本発明が複数の図面および前述の記載で詳細に図示され、説明されたが、このような図および記載は、説明のためまたは例示のためと考えられるべきであり、制限的であると考えられるべきではなく、本発明は開示された複数の実施形態に限定されるものではない。複数の図面、開示、および添付の特許請求の範囲の研究から、特許請求される本発明を実施する際に当業者により、開示される複数の実施形態に対する複数の変形形態を理解し達成することができる。特許請求の範囲の中の任意の複数の参照符号が本範囲を限定すると解釈されるべきではない。

Claims (24)

1. 相互作用領域（３０）内の電子標的を作り出すように動作可能な電子衝突Ｘ線源（１０）内の出射電子ビーム（Ｉ_２）を供給するように適合された電子光学における方法であって、
   前記システムは、
   入射電子ビーム（Ｉ_１）の方向を調節するための整列手段（２６）と、
   前記出射電子ビーム（Ｉ_２）を偏向させるように動作可能なデフレクタ（２８）と、
   前記相互作用領域（３０）内で前記出射電子ビームの焦点を合わせるための合焦手段（２２）とを備え、前記デフレクタおよび前記合焦手段は、前記電子光学システムの光学軸を規定し、
   前記方法は、
   複数の合焦手段設定および整列手段設定に対して、前記相互作用領域の一定距離（Ｄ）下流に配置され、かつ前記システムの前記光学軸に対して既知の位置を有するセンサエリア（５２）の中および／または外に前記出射電子ビームを偏向させることにより、前記出射電子ビームの相対的位置を決定することと、
   このように決定された前記複数の相対的位置に基づき、前記相対的位置が合焦手段設定の変化に対して最小感度を有する適切な整列手段設定を決定することと、
   前記適切な整列手段設定に基づき整列手段設定を適用することと、
   前記電子標的が使用可能であり、かつ前記センサエリアを前記電子ビームの偏向範囲から部分的に覆い隠すことを保証することにより、およびさらに、前記電子標的と前記センサエリアの覆い隠されていない部分との間で前記電子ビームを偏向させることにより、前記出射電子ビームの向きを決定することと、
   少なくとも１つの合焦手段設定に対して、前記電子標的が使用可能であり、かつ前記センサエリアを前記電子ビームから部分的に覆い隠すことを保証することにより、およびさらに、前記電子標的の通常の方向において、前記電子標的と前記センサエリアの覆い隠されていない部分との間で前記電子ビームを偏向させることにより、前記相互作用領域内の前記出射電子ビームの幅を決定することと、
   の各ステップを備える方法。
2. 前記適切な整列手段設定は、前記光学軸に対する前記電子ビームの前記オフセットに対する条件に従って決定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の合焦手段設定および整列手段設定に対して前記相対的位置を決定する前記ステップは、
   １つの合焦手段設定に対して、前記センサエリア（５２）の中および／または外に前記出射電子ビームを偏向させることにより、前記出射電子ビームの相対的位置を決定することと、
   少なくとも１つの他の合焦手段設定および前記同一整列手段設定に対して相対的ビーム位置を決定する前記ステップを繰り返すことと、
   の前記複数の整列手段設定の各々に対して実現される各サブステップを供える、請求項１〜２のいずれか一項に記載の方法。
4. 前記相互作用領域内の所望の電子ビーム幅を受け取ることと、
   前記所望の電子ビーム幅を達成することを目的に、前記相互作用領域内の前記出射電子ビームの前記幅を決定する前記ステップ、およびこれに応答して、前記合焦手段設定を調節するステップを交互に繰り返すことと、
   の各ステップをさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記幅を低減することを目的に、前記相互作用領域内の前記出射電子ビームの前記幅を決定する前記ステップ、およびこれに応答して、前記合焦手段設定を調節する前記ステップを交互に繰り返すことにより、前記相互作用領域内の前記出射電子ビームの前記幅を最小にするステップをさらに供える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記相互作用領域内の前記出射電子ビームの前記幅を決定する前記ステップ、および前記合焦手段設定を調節する前記ステップを交互に繰り返す前記ステップは、前記合焦手段設定および／または前記偏向手段設定を非単調に調節することを含む、請求項４または５に記載の方法。
7. 交互に行う前記ステップは、前記合焦手段設定または前記偏向手段設定である量の、複数の値のシーケンスに従って前記電子光学システムを動作させることを含み、前記量の増分の符号と前記シーケンスでの前記量の前記値との間に低いまたはゼロの統計的相関関係が存在する、請求項６に記載の方法。
8. 前記出射電子ビームの前記相対的位置を決定する前記ステップは、境界を定められたセンサエリアを使用することを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記センサエリア（５２）は、一定電位に維持された導電性スクリーン（５４）により境界を定められる、請求項８に記載の方法。
10. 前記スクリーンは前記センサエリアの近傍にある、請求項９に記載の方法。
11. 前記センサエリアは、前記センサから絶縁された壁（１２）から外に突き出る本体上に提供される、請求項８に記載の方法。
12. 前記センサエリアは、電荷に敏感な表面（６４）内の凹所（６６）として提供される、請求項８に記載の方法。
13. 前記電子標的は液体ジェット（Ｊ）である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法を実行するための複数のコンピュータ実行可能命令を格納するデータ記憶媒体。
15. 入射電子ビーム（Ｉ_１）を受け取り、かつ出射電子ビーム（Ｉ_２）を供給するように適合された、相互作用領域（３０）内で電子標的を作り出すように動作可能な電子衝突Ｘ線源（１０）内の電子光学システムであって、
    前記入射電子ビームの方向を調節するための整列手段（２６）と、
    前記出射電子ビームを偏向させるように動作可能なデフレクタ（２８）と、
    前記相互作用領域内で前記出射電子ビームの焦点を合わせるための合焦手段（２２）であって、前記デフレクタおよび前記合焦手段は、前記電子光学システムの光学軸を規定する合焦手段（２２）と、
    前記相互作用領域の一定距離（Ｄ）下流に配置され、かつ前記システムの前記光学軸に対して既知の位置を有するセンサエリア（５２）と、
    前記整列手段、前記合焦手段、および前記センサエリアに通信可能に結合され、かつ前記Ｘ線源内で前記電子標的を制御するように動作可能なコントローラ（４０）と、
    を備え、前記電子標的は、使用可能であるとき、前記センサエリアを前記電子ビームの偏向範囲から部分的に覆い隠し、
    前記コントローラは、
    複数の合焦手段設定および整列手段設定に対して、前記相互作用領域の一定距離（Ｄ）下流に配置され、かつ前記システムの前記光学軸に対して既知の位置を有するセンサエリア（５２）の中および／または外に前記出射電子ビームを偏向させることにより、前記出射電子ビームの相対的位置を決定することと、
    このように決定された前記複数の相対的位置に基づき、前記相対的位置が合焦手段設定の変化に対して最小感度を有する適切な整列手段設定を決定することと、
    前記適切な整列手段設定に基づき整列手段設定を適用することと、
    前記電子標的が使用可能であることを保証することにより、および前記電子標的と前記センサエリアの覆い隠されていない部分との間で前記電子ビームを偏向させることにより、前記出射電子ビームの向きを決定することと、
    少なくとも１つの合焦手段設定に対して、前記電子標的が使用可能であることを保証することにより、および前記電子標的の通常の方向において、前記電子標的と前記センサエリアの覆い隠されていない部分との間で前記電子ビームを偏向させることにより、前記相互作用領域内の前記出射電子ビームの幅を決定することと、
    の各ステップのシーケンスを実現するように動作可能な電子光学システム。
16. 前記コントローラは、複数のステップの前記シーケンスの実行中に、前記合焦手段設定および／または前記偏向手段設定を非単調に調節するように適合される、請求項１５に記載の電子光学システム。
17. 前記コントローラは、前記合焦手段設定または前記偏向手段設定である量の、複数の値のシーケンスに従って前記電子光学システムを動作させるように適合され、前記量の増分の符号と前記シーケンスでの前記量の前記値との間に低いまたはゼロの統計的相関関係が存在する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記センサエリアは境界を定められる、請求項１７に記載の電子光学システム。
19. 前記センサエリアの境界を定める導電性スクリーン（５４）をさらに備える、請求項１８に記載の電子光学システム。
20. 前記スクリーンは一定電位に維持される、請求項１９に記載の電子光学システム。
21. 前記スクリーンは前記センサエリアの近傍にある、請求項１９または２０に記載の電子光学システム。
22. 前記センサエリアが提供される突出部を有する壁（１２）をさらに備え、前記センサエリアは、前記壁から電気的に絶縁される、請求項１８に記載の電子光学システム。
23. 電荷に敏感な表面（６４）内に提供され、かつ前記センサエリアを形成する凹所（６６）をさらに備える、請求項１８に記載の電子光学システム。
24. Ｘ線源であって、
    請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の電子光学システムと、
    前記相互作用領域を通過し、かつ電子標的の役割を果たす液体ジェットを作り出すためのノズル（３２）であって、前記コントローラにより制御可能なノズル（３２）と、
    を備えるＸ線源。

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