PL207199B1 - Układ detekcyjny elektronów wtórnych do skaningowego mikroskopu elektronowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ detekcyjny elektronów wtórnych do skaningowego mikroskopu elektronowego, zwłaszcza przeznaczonego do pracy w zakresie ciśnień w komorze przedmiotowej rzędu 100 Pa.

Z polskiego opisu patentowego nr 189 008, pt. „Wysokociśnieniowy skaningowy mikroskop elektronowy”, znany jest układ detekcyjny elektronów wtórnych, złożony z detektora elektronów wtórnych typu scyntylacyjnego, umieszczonego na przeciw płytki mikroporowatej, wbudowanej w przegrodę próżniową pomiędzy komorą pośrednią i kolumną elektronooptyczną. Scyntylator detektora i płytka mikroporowata są umieszczone współosiowo z kolumną elektronooptyczną, wzdłuż której przebiega wiązka elektronowa. Z publikacji: W. Słówko, pt. „Electron signal acquisition in HPSEM”, Vacuum 70/2-3 (2003) p. 157, znane jest bardziej funkcjonalne rozwiązanie układu detekcyjnego elektronów wtórnych do skaningowego mikroskopu elektronowego, w którym scyntylator jest umieszczony z boku osi elektronooptycznej. W obu rozwiązaniach, strumień elektronów wtórnych wprowadzany przez otwór w dolnej ś ciance komory poś redniej, stanowią cy dolną aperturę ukł adu, pada symetrycznie na powierzchnię wejściową płytki mikroporowatej umieszczonej na osi kolumny elektronooptycznej i przechodząc przez płytkę mikroporowatą ulega powieleniu. Po stronie wyjściowej płytki mikroporowatej, wzmocniony strumień elektronów wtórnych zostaje przyciągnięty przez scyntylator spolaryzowany wysokim napięciem, podlegając końcowej detekcji. Aktywna powierzchnia wejściowa płytki mikroporowatej ma tutaj kształt pierścienia, współosiowego z wiązką elektronową skanującą preparat. W części centralnej ogranicza ją średnica otworu wykonanego na osi płytki mikroporowatej dla przepuszczenia wiązki elektronowej skanującej, zaś jej rozmiar zewnętrzny wyznacza średnica okna wlotowego, jakie stanowi otwór w płytce przesłaniającej, mocującej równocześnie płytkę mikroporowatą w korpusie detektora.

Niedogodnością techniczną znanych układów detekcyjnych elektronów wtórnych do skaningowego mikroskopu elektronowego, w których skład wchodzą płytki mikroporowate jest fakt, że płytki mikroporowate przepuszczają gaz z komory pośredniej do obszaru kolumny elektronooptycznej, gdzie konieczne jest utrzymanie wysokiej próżni. Powoduje to konieczność zwiększenia wydajności układu próżniowego. Zmniejszenie przewodności gazowej płytki mikroporowatej można uzyskać przez zmniejszenie średnicy jej okna wlotowego i aktywnej powierzchni wejściowej. W układzie o symetrii osiowej, spowoduje to jednak zmniejszenie strumienia elektronów wtórnych padających na powierzchnię wejściową płytki mikroporowatej, której centralna część jest nieaktywna. W rezultacie nastąpi zmniejszenie czułości układu detekcyjnego. Poza tym, przepływ przez płytkę mikroporowatą gazów znajdujących się w komorze pośredniej, szczególnie węglowodorów polimeryzujących, powoduje po pewnym czasie jej zanieczyszczenie i konieczność wymiany.

Istota wynalazku polega na tym, że płytka mikroporowata jest uszczelniona w korpusie, a aktywna powierzchnia wejściowa płytki mikroporowatej jest usytuowana asymetrycznie względem osi skanującej wiązki elektronowej.

Korzystnie, płytka mikroporowata jest zamocowana powyżej dolnej przesłony dławiącej z małym otworem na osi wiązki skanującej, najkorzystniej jest, gdy dolna przesłona dławiąca jest spolaryzowana dodatnim napięciem.

Korzystnie, płytka mikroporowata ma otwór na osi wiązki skanującej.

Korzystnie, płytka mikroporowata jest przytwierdzona za pomocą płytki przesłaniającej najkorzystniej jest, gdy płytka przesłaniająca ma otwór odsłaniający aktywną powierzchnię wejściową płytki mikroporowatej.

Korzystnym jest również to, że płytka mikroporowata jest zamontowana w korpusie przestawnie, przy czym płytka mikroporowata obracana jest o pewien kąt, wokół osi wiązki skanującej.

Zaletą układu detekcyjnego elektronów wtórnych do skaningowego mikroskopu elektronowego według wynalazku jest możliwość zmniejszenia przepływu gazu do kolumny elektronooptycznej przy jednoczesnym zachowaniu jego wysokiej czułości, a także możliwość zwiększenia czasu eksploatacji płytki mikroporowatej.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia układ detekcyjny elektronów wtórnych do skaningowego mikroskopu elektronowego w przekroju poprzecznym.

Układ detekcyjny elektronów wtórnych do skaningowego mikroskopu elektronowego jest zamontowany w korpusie 1, wykonanym z teflonu. W dolnej części korpusu 1 jest umieszczona dolna apertura

PL 207 199 B1 układu 2, w postaci płytki metalowej z małym otworem na osi wiązki skanującej WE. Powyżej dolnej apertury układu 2, jest umieszczona płytka mikroporowata 3. Płytka mikroporowata 3 ma otwór na osi wiązki elektronowej skanującej WE, w którym za pośrednictwem uszczelki teflonowej jest zamocowana rurka ekranująca 4. Płytka mikroporowata 3 jest uszczelniona w korpusie 1 za pomocą uszczelki 5 i przytwierdzona za pomocą pł ytki przesł aniającej 6 z otworem ograniczają cym aktywną powierzchnię wejściową 7. Pomiędzy dolną aperturą układu 2 i płytką przesłaniającą 6 jest umieszczona elektroda odchylająca 8. Po stronie wyjściowej płytki mikroporowatej 3 umieszczona jest płytka ekranująca 9, której część jest zakrzywiona w ten sposób, że odsłania aktywną powierzchnię wyjściową 10, znajdującą się po stronie scyntylatora 11 i światłowodu 12 zamocowanego z boku korpusu 1.

Tak zbudowany układ detekcyjny elektronów wtórnych do skaningowego mikroskopu elektronowego działa w następujący sposób.

Elektrony wtórne WE generowane z powierzchni preparatu mikroskopowego 13, są przyciągane przez spolaryzowaną dodatnim napięciem dolną aperturę układu 2 i przechodzą przez otwór w tej elektrodzie. Po drugiej stronie dolnej apertury układu 2, strumień elektronów wtórnych WE jest odchylany w kierunku aktywnej powierzchni wejściowej 7 przez elektrodę odchylającą 8. Przy odpowiednim doborze napięć zasilających dolną aperturą układu 2, elektrodę odchylającą 8 i płytkę przesłaniającą 6, można uzyskać zogniskowanie strumienia elektronów wtórnych WE na aktywnej powierzchni wejściowej 7. Elektrony wtórne WE przechodzą przez mikroskopijne kanaliki płytki mikroporowatej 3, zasilanej napięciem rzędu 1 kV, ulegając przy tym powieleniu dzięki emisji wtórnej ze ścianek. Wzmocniony strumień elektronów wtórnych WE opuszcza płytkę mikroporowatą 3 w obrębie aktywnej powierzchni wyjściowej 10, nie zasłoniętej przez płytkę ekranującą 9. Następnie, elektrony wtórne WE zostają przyciągnięte przez scyntylator 11, spolaryzowany dodatnim napięciem około 12 kV, gdzie generują sygnał świetlny transportowany dalej przez światłowód 12.

Przy dobrym zogniskowaniu elektronów wtórnych WE, można zredukować aktywną powierzchnię wejściową 7, tak by stanowiła niewielki ułamek całkowitej powierzchni wejściowej płytki mikroporowatej 3. Nastąpi wtedy proporcjonalna redukcja szkodliwego przepływu gazu na drugą stronę płytki mikroporowatej 3. Poza tym, ponieważ aktywna powierzchnia wejściowa 7 znajduje się z boku płytki mikroporowatej 3, w przypadku jej zanieczyszczenia nie trzeba wymieniać całej płytki. Wystarczy ją obrócić o pewien kąt względem osi wiązki elektronowej skanującej we, by w otworze płytki przysłaniającej 6, wyznaczającym aktywną powierzchnię wejściową 7, znalazł się niezanieczyszczony fragment płytki mikroporowatej 3. Taki zabieg można powtarzać kilkakrotnie, w zależności od rozmiarów aktywnej powierzchni wejściowej 7 i całkowitej powierzchni płytki mikroporowatej 3.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ detekcyjny elektronów wtórnych do skaningowego mikroskopu elektronowego, przeznaczony zwłaszcza do pracy w zakresie ciśnień w komorze przedmiotowej rzędu 100 Pa, wyposażony w korpus, scyntylator, płytkę mikroporowatą i dolną przesłonę dławiącą, znamienny tym, że płytka mikroporowata (3) jest uszczelniona w korpusie (1), a aktywna powierzchnia wejściowa (7) płytki mikroporowatej (3) jest usytuowana asymetrycznie względem osi skanującej wiązki elektronowej (WE).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że płytka mikroporowata (3) jest zamocowana powyżej dolnej przesłony dławiącej (2) z małym otworem na osi wiązki skanującej (WE).
3. 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że dolna przesłona dławiąca (2) jest spolaryzowana dodatnim napięciem.
4. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że płytka mikroporowata (3) ma otwór na osi wiązki skanującej (WE).
5. 5. Układ według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że płytka mikroporowata (3) jest przytwierdzona za pomocą płytki przesłaniającej (6).
6. 6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że płytka przesłaniająca (6) ma otwór odsłaniający aktywną powierzchnię wejściową (7) płytki mikroporowatej (3).
7. 7. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 4, albo 5, albo 6, znamienny tym, że płytka mikroporowata (3) jest zamontowana w korpusie (1) przestawnie, przy czym płytka mikroporowata (3) obracana jest o pewien kąt, wokół osi wiązki skanującej (WE).