NL8602175A - Werkwijze voor bundelcentrering. - Google Patents

Description

v * PHN 11.846 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Werkwijze voor bundelcentrering.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor centrering van een bundel geladen deeltjes in een geladen deeltjes bundel apparaat net een deeltjesbron, een lenzenstelsel, een belichtings bundel kantel inrichting, een objectieflens en een centrale 5 besturingsinrichting en op een apparaat uitgerust voor het uitvoeren van die werkwijze.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit een artikel in "Ultramicroscopy*, Nr. 3, 1978, pp 49-60 gepubliceerd door F. Zemlin, e.a; verder het Zemlin artikel te noemen. In dit artikel wordt een 10 methode voor bundel centrering beschreven waarbij onder een vaste tilthoek met variërend azimuth een "tableau* diffractogrammen van bijvoorbeeld een koolstoffolie wordt opgenomen. Met twee azimuthaal diametraal gelegen bundelgangen met eveneens gelijke tilthoek en ontleding van de serie diffractogrammen, worden vervolgens centrerings-15 criteria voor de bundel in een electronenmicroscoop afgeleid. Opname en vooral ook ontleding van zulk een serie diffractogrammen is relatief tijdrovend en maakt reeds daardoor deze methode minder geschikt voor algemene toepassing. Een ernstiger nadeel is, dat ook na doorvoering van de werkwijze geen zekerheid is verkregen dat de bundel nu inderdaad 20 exact is gecentreerd. In tegendeel zullen voor hoog oplossend vermogen instellingen nog ontoelaatbare afwijkingen in de centrering mogelijk zijn. Dit wordt veroorzaakt door het feit, dat locaal, bijvoorbeeld op het beeldscherm ook aan de criteria voor optimale centrering kan zijn voldaan door compensatie van een richtfout door een sferische aberratie 25 fout van een relevante lens. Aan de in het Zemlin opgesomde criteria voor een optimale bundel centrering is dan slechts gedeeltelijk voldaan. Ook is de beschreven methode juist door het tijdrovende karakter ervan weinig geschikt om te worden gebruikt voor een dynamische bundelcentrering.

30 De uitvinding beoogt een meer algemeen toepasbare bundel correctie methode te verschaffen die onder alle condities tot een voldoend exacte centrering leidt. Hiertoe heeft een werkwijze van 8602175 v 4 PHN 11.846 2 de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk, dat beeldverplaatsingen voor twee belichtings bundel kantellings-instellingen ten opzichte van een symmetrisch daartussen gelegen derde belichtings bundel kantelingsinstelling worden bepaald en deze 5 beeldverplaatsingen vervolgens onderling gelijk worden gemaakt door herinstelling van de centrale preparaat belichtingsbundel.

Doordat bij de werkwijze volgens de uitvinding enkel beeldverplaatsingen behoeven te worden vergeleken vraagt de bundelcorrectie hier relatief weinig tijd en doordat vergeleken wordt 10 ten opzichte van een middenpositie kan de centrering door de onderling gelijkmaking van de verplaatsingen zodanig worden doorgevoerd, dat voor de gehele relevante bundelgang een optimale centrering is verzekerd. Door focussering kunnen de beelden naar elkaar toe worden gebracht tot een voor de meting aantrekkelijk werkzame afstand.

15 De werkwijze wordt bij voorkeur in twee dwars op elkaar staande richtingen uitgevoerd. De beeldverplaatsingen kunnen worden doorgevoerd met elke gewenste bundel kantelings frequentie, waardoor deze zodanig kan worden gekozen dat de verplaatsingen eenvoudig kunnen worden bepaald. De procedure kan zowel visueel worden uitgevoerd als 20 met een daartoe geëigende methode worden geautomatiseerd.

Voor automatische meting van de bundel verplaatsing kan gebruik gemaakt worden van; of een enkelvoudige detector, een lineaire array van detectoren of een lineaire plaatsgevoelige detector, twee lineaire detector arrays of lineaire plaatsgevoelige detectoren 25 dwars op elkaar geörienteerd of van een aftastend detectie systeem met een televisie keten of een zelfscannende matrix van bijvoorbeeld CCD detector elementen.

Wanneer volgens de werkwijze de optimale belichtingshoek voor het preparaat is ingesteld is het gewenst, dat de optische as van 30 de lens zodanig wordt gecentreerd ten opzichte van een daarop volgend lenssysteem en het beeldscherm, dat bij verandering van de bekrachtiging van de lens het beeld om het scherm midden roteert.

Dynamische centrering wordt gerealiseerd door bij verschillende waarden van de bekrachtiging van een relevante lens, 35 bijvoorbeeld de objectieflens de daarbij behorende bundelcorrecties te bepalen en dat bijvoorbeeld voor een in STEM-mode werkende electronenmicroscoop aan een bundel afbuigsysteem in het 8602175 V' f.

PHN 11.846 3 apparaat toe te voeren en voor een in TEM-mode werkende electronenmicroscoop aan een beelddeflectie inrichting toe te voeren.

Ook de instelling van deze dynamische correcties kunnen automatisch worden doorgevoerd.

5 Aan de hand van de tekening zullen in het onderstaande enkele voorkeursuitvoeringen volens de uitvinding nader worden beschreven. De enige figuur in de tekening toont een apparaat voor toepassing vein de werkwijze in de vorm van een electronenmicroscoop.

Een electronenmicroscoop zoals geschetst in de tekening bevat een 10 electronenbron 1 met een anode 2, een bundel kantelings inrichting of wobbler 3 en een diafragma 4, een condensor systeem met hier een eerste condensorlens 5, een tweede condensorlens 6 en een condensordiafragma 7, een objectief met hier een eerste objectiefpool 8, waarin een hulplens 19 is opgenomen, en een tweede objectiefpool 9r een 15 bundelaftastsysteem 10, een objectiefruimte 11, een diffractielens 12 met een diffractiediafragma 13, een tussenlens 14, een projectiesysteem met een eerste projectielens 15 en een tweede projectielens 16, een camera 17 en een kijkscherm 18. Al deze onderdelen zijn opgenomen in een lens 20 met een electrische voedingsleiding 21 voor de bron en een 20 kijkvenster 22. Aan het huis bevinden zich een optische kijker 23, een vacuumpompinrichting 24 en een ruimte 25 voor bijvoorbeeld een platencamera of een andere detectie-inrichting.

Een centrale besturingsinrichting 26 is aangesloten op althans de bundelwobbler, een objectieflens bekrachtigingsinrichting 27, 25 de camera 17 en een hier schematisch aangegeven detectie systeem 28. Na activering van het apparaat worden volgens de uitvinding op het scherm of in de camera de drie bundel afbeeldingen voor drie wobbler instellingen geprojecteerd. Bij handbediening kunnen deze bijvoorbeeld direct op het scherm of op een door de camera 17 gevoede monitor 29 30 worden bestudeerd. Met een wobbler instellingsfrequentie van enkele ten minste Hz zijn de beelden gelijktijdig waar te nemen en kunnen door herinstelling van de belichtingsrichting van de bundel symmetrisch ten opzichte van het centrale beeld worden geörienteerd en vervolgens door objectieflens-focussering naar elkaar toe worden 35 geschreven. Op in weze gelijke wijze kan deze behandeling automatisch worden doorgevoerd, waarbij de detectorinrichting zo is uitgevoerd dat steeds een signaal wordt verkregen dat relevant is voor de beeldpositie 8602175 PHN 11.846 4 op het scherm of in de camera. Daaruit kunnen dan verschilsignalen ten opzichte van de centrale bundelpositie worden afgeleid, die door herinstelling van de richting van de belichtingsbundel weer onderling gelijk gemaakt worden. De afstand van de twee verplaatste beelden ten 5 opzichte van het centrale beeld kan met behulp van de objectieflens bekrachtiging op een voor meting respectievelijk vergelijking meest gunstige waarden worden ingesteld. Het kan hierbij voor automatische metingen gunstig zijn te werken met een lineair array van detectoren, of een lineaire plaatsgevoelige detector waardoor direct een maat voor 10 onderlinge bundelverplaatsing kan worden verkregen. Met twee orthogonale arrays of lineaire detectoren of met een matrix van detector elementen kan die signaalbepaling nog worden verfijnd. Doordat bundelverplaatsingen worden gemeten ten opzichte van een referentie instelling, dat is de centrale wobbler instelling, wordt het 15 bundelverloop door het relevante deel van het apparaat geoptimaliseerd voor zo laag mogelijke beeldfouten die bijvoorbeeld door sferische aberratie van de relevante lens, in casu de objectieflens, kunnen ontstaan.

Omdat variatie van de lensbekrachtiging in voor de 20 beeldvorming meest relevante lenzen een voor een voldoend exacte bundelinstelling ontoelaatbare bundelverplaatsing tot gevolg kan hebben voorziet de uitvinding tevens in een dynamische correctie daarvoor. Ook deze correctie kan automatisch worden doorgevoerd. Vanuit de bekrachtigingsinrichting 27 voor de objectieflens wordt een met de 25 bekrachtiging evenredig signaal aan de centrale besturingsinrichting doorgegeven. Bij die bekrachtiging worden dan de bundelverplaatsingen bepaald en gecorrigeerd en de daarvoor nodige bekrachtigingen van de bundelafbuiginrichting aan de objectieflensstroom gerelateerd.

Hoewel de beschreven bundelcentrering geldend is voor 30 alle deeltjes lenzen van dergelijke apparaten is vooral de objectieflens van bijvoorbeeld electronen microscopen bij voorkeur onderwerp van deze correctie. Juist de objectieflens is in dit type apparatuur sterk beeld- of spotbepalend en bovendien wordt de bekrachtiging voor deze lens veel gevarieerd. Dit geldt in gelijke mate voor de objectieflens, 35 daar vaak ook de eindlens genoemd, van electronen bundel of ionen bundel schrijfapparaten of inspectie apparaten werkend met geladen deeltjes bundel.

8602175

Claims (12)

1. Werkwijze voor centrering van een bundel geladen deeltjes in een geladen deeltjes bundel apparaat met een deeltjesbron, een lenzenstelsel, een belichtings bundel kantel inrichting, een objectieflens en een centrale besturingsinrichting, met het kenmerk, dat 5 beeldverplaatsingen voor twee bundel kantel inrichtings- instellingen ten opzichte van een symmetrisch daartussen gelegen derde bundel belichtingsinstelling worden bepaald, en deze beeldverplaatsingen vervolgens onderling gelijk worden gemaakt door herinstelling van de centrale preparaat belichtings bundel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat, met een optische as van het apparaat als Z-as, zowel voor belichtings bundel kantel inrichtingsinstellingen in een X-richting als voor instellingen in een Y-richting beeldverplaatsingen worden bepaald ten opzichte van een voor beide richtingen identieke centrale belichtings bundel 15 inrichtingsinstelling.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat met een wobbler instellingsfrequentie van tussen ongeveer 1 en 500 Hz wordt gewerkt.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1, 2 of 3, met het 20 kenmerk, dat met een enkelvoudige detector voor beeld- verplaatsingsmetingen wordt gewerkt.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat met een plaatsgevoelige lineair detector array wordt gewerkt.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat met een aftastend detectie systeem wordt gewerkt met een televisie keten tussen het detectie systeem en de centrale besturingsinrichting.

7. Werkwijze volgens een der conclusies 1, 2 of 3, met het 30 kenmerk, dat met een matrix van zelfscannende CCD elementen wordt gewerkt.

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de bundelverplaatsingen door regeling van de bekrachtiging van de objectieflens aan optimale detectie worden aangepast.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in een STEM mode instelling van een geladen deeltjes bundel apparaat een van de objectieflens bekrachtiging afhankelijk bundel 8602175 '4> PHN 11.846 6 afbuigsignaal aan een bundel deflectie inrichting toevoerbaar is.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in een TEM mode instelling van een geladen deeltjes apparaat een van de objectieflens bekrachtiging afhankelijk bundel 5 afbuigsignaal aan een beeld deflectie inrichting toevoerbaar is.

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat de objectieflens voor omschakeling tussen TEM en STEM werkmode is uitgerust met een omschakelbare hulplens en de centrale besturingsinrichting gestuurd door een omschakelsignaal daartoe de 10 bundel afbuigsignalen aan de daartoe geeigende bundel afbuiginrichting toevoert.

12. Geladen deeltjes bundel apparaat met een geladen deeltjes bron, een lenzenstelsel, een belichtings bundel kantel inrichting, een objectieflens en een centrale besturingsinrichting, met het kenmerk, dat 15 daarin voorzieningen voor het doorvoeren van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies zijn aangebracht. 8602175