PL217173B1

PL217173B1 - Układ detekcyjny elektronów i skaningowy mikroskop elektronowy

Info

Publication number: PL217173B1
Application number: PL385656A
Authority: PL
Inventors: Witold Słówko
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2014-06-30
Also published as: WO2010008307A2; PL385656A1; WO2010008307A3

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ detekcyjny elektronów i skaningowy mikroskop elektronowy wyposażony w taki układ, zwłaszcza przeznaczony do detekcji elektronów wtórnych o małych energiach, w zmiennym zakresie ciśnień w komorze przedmiotowej, od wartości mniejszych od 0,1 Pa do wartości przekraczających 1000 Pa.

Ze zgłoszenia patentowego nr US 2005/0173644A1, pt. Detector for variable pressure areas and an electron microscope comprising a corresponding detector, znany jest detektor elektronów wtórnych, który może pracować przy różnych ciśnieniach w komorze przedmiotowej mikroskopu. Detektor ma konstrukcję zbliżoną do standardowego detektora scyntylacyjnego typu Everharda-Thornleya (m.in. opisanego w książce H. Szymański, K. Friedel, W. Słówko, Urządzenia elektronowiązkowe. WNT, Warszawa 1990, s. 213) i jest umieszczany w komorze przedmiotowej w sąsiedztwie preparatu. W odróżnieniu od detektora typu Everharda-Thornleya wspomniany detektor ma powierzchnię scyntylatora pokrytą warstwą przewodzącą, przeźroczystą dla światła, może więc być klasycznie stosowany do detekcji elektronów w wysokiej próżni, lub do detekcji fotonów powstających w procesie jonizacji gazu, gdy w komorze przedmiotowej występuje podwyższone ciśnienie.

Dla obu wymienionych detektorów niedogodnością jest stosunkowo wąski zakres ciśnień gazu w komorze przedmiotowej, przy których mogą pracować. Detektor typu Everharda-Thornleya może służyć do detekcji elektronów wtórnych jedynie przy ciśnieniach poniżej 0,1 Pa, ze względu na wysokie napięcie jakim spolaryzowany jest scyntylator. Przystosowanie jego konstrukcji również do detekcji fotonów, stanowiące przedmiot wynalazku P. Gnaucka i in., umożliwia dodatkowo detekcję elektronów w zakresie ciśnień 10 Pa do 100 Pa w którym możliwe jest uzyskanie dostatecznie intensywnego wyładowania niesamodzielnego w gazie. Jednak zakres dopuszczalnych ciśnień gazu jest stosunkowo wąski, a i w tym zakresie parametry wyładowania i intensywność sygnału zmienia się bardzo mocno, powodując pogorszenie obserwowanego obrazu. Istnieje zatem potrzeba ustabilizowania warunków pracy detektora, niezależnie od ciśnienia gazu w komorze przedmiotowej, które powinno być zmieniane w znacznie szerszym zakresie, przekraczającym 1000 Pa, stosownie do własności obserwowanego preparatu.

Poza tym gaz wypełniający komorę przedmiotową, zazwyczaj para wodna, jest mało wydajnym przetwornikiem energii kinetycznej elektronów na sygnał świetlny i sygnał wyjściowy detektora działającego na tej zasadzie jest niskiej jakości. Wynika stąd potrzeba zastosowania w systemie detekcyjnym rozwiązań o większej czułości i niższym poziomie szumu, a więc większej detekcyjności.

Próbę wyeliminowania powyższych wad, zarówno w aspekcie zakresu dopuszczalnych ciśnień w komorze roboczej jak i stabilnych warunków detekcji w tym zakresie, stanowi zgłoszenie patentowe nr US 2006/0027748A1, W. Słówko: Secondary electron detector unit for a scanning electron microscope. Jednak, opisany tam system detekcyjny jest złożonym próżniowo i elektrycznie systemem dwustopniowym. W pierwszym rzędzie dotyczy to detekcji, której pierwszy stopień jest realizowany w komorze pośredniej i polega na przechwyceniu strumienia elektronów i wzmocnieniu go przez powielacz elektronowy w formie płytki mikrosferoidalnej (MSP). Drugi stopień detekcji jest realizowany w obszarze niskiego ciśnienia, czy raczej wysokiej próżni i polega na detekcji wzmocnionego strumienia elektronów przez typowy detektor scyntylacyjny Everharta-Thornleya, spolaryzowany wysokim napięciem. Wspomniana zasada detekcji implikuje wytworzenie wewnątrz detektora dwóch obszarów ciśnienia; obszaru ciśnienia pośredniego około 10 Pa i niskiego poniżej 0,.1 Pa. Oba obszary wymagają odpowiednich połączeń z układem pompowania różnicowego, szczególnie trudnych do zrealizowania w odniesieniu do ciśnienia niskiego. Ponieważ przestrzeń między stolikiem i soczewką obiektywową mikroskopu jest ściśle limitowana, ze względu na rozdzielczość mikroskopu, nie ma miejsca na rozbudowę tak złożonego systemu w celu optymalizacji jego konstrukcji i wynikających z niej parametrów użytkowych. Istotną niedogodnością jest również wysoki koszt wytworzenia tego systemu.

Powyższe wymogi spełnia według wynalazku, układ detekcyjny elektronów i skaningowy mikroskop elektronowy wyposażony w taki układ, zawierający: komorę pośrednią umieszczoną na drodze wiązki elektronowej do stolika przedmiotowego, umożliwiającą utrzymanie w swoim wnętrzu innego ciśnienia gazu niż w komorze przedmiotowej gdzie znajduje się miejsce emisji elektronów podlegających detekcji, co najmniej jedną przesłonę dławiącą przepływ gazu do komory pośredniej, co najmniej jedną tuleję ekranującą, co najmniej jedną anodę umożliwiającą przepływ elektronów i przetwarzanie sygnału elektronowego na sygnał świetlny oraz co najmniej jeden zespół fotodetektora.

PL 217 173 B1

Istota układu według wynalazku polega na tym, że wewnątrz komory pośredniej są umieszczone tuleja ekranująca oraz anoda, które wykazują symetrię obrotową przynajmniej w części zwróconej w kierunku dolnej przesłony dławiącej i wraz z otworem w dolnej przesłonie dławiącej znajdują się na osi elektronooptycznej, wzdłuż której biegnie wiązka elektronowa, a w sąsiedztwie anody znajduje się okno wlotowe co najmniej jednego zespołu fotodetektora.

Układ korzystnie ma zespół fotodetektora z co najmniej jednym fotopowielaczem.

Układ korzystnie ma zespół fotodetektora z co najmniej jednym fotodetektorem półprzewodnikowym.

Układ korzystnie ma doprowadzony do fotopowielacza światłowód główny, prowadzący w kierunku anody.

Układ korzystnie, w otoczeniu osi elektronooptycznej, ma wstawkę światłowodową zwróconą powierzchnią czołową w kierunku stolika przedmiotowego.

Układ korzystnie, pomiędzy płytką scyntylatora a stolikiem, ma zamocowaną ruchomo osłonkę z otworem, osłaniającą płytkę scyntylatora przed padaniem elektronów.

Układ korzystnie ma osłonkę z otworem, zamocowaną ruchomo, osłaniającą płytkę scyntylatora przed padaniem elektronów.

Układ korzystnie, ma światłowód główny i wstawkę światłowodową z nawierceniem, wewnątrz którego znajduje się tuleja ekranująca oraz anoda.

Układ korzystnie, ma pokrytą cienką warstwą refleksyjną odbijającą światło, część powierzchni światłowodu głównego, korzystnie część powierzchni wstawki światłowodowej.

Układ korzystnie ma otoczoną folią o dużym współczynniku odbicia światła, część powierzchni światłowodu głównego, korzystnie część powierzchni wstawki światłowodowej.

Układ korzystnie ma anodę pokrytą cienką warstwą scyntylatora.

Układ korzystnie ma anodę w formie pierścienia z materiału przewodzącego, umieszczonego na powierzchni dolnej przesłony dławiącej za pośrednictwem przekładki izolującej.

Układ korzystnie ma anodę w formie przeźroczystej warstwy przewodzącej, naniesionej na boczną ściankę nawiercenia.

Układ korzystnie ma tuleję ekranującą oraz anodę w formie przewodzących warstw cienkich naniesionych odpowiednio na wewnętrznej oraz zewnętrznej powierzchni tulejki izolacyjnej.

Układ korzystnie ma tuleję ekranującą w kształcie zbliżonym do ściętego stożka zwróconego mniejszym otworem w kierunku dolnej przesłony dławiącej.

Układ korzystnie ma tuleję ekranującą korzystnie wykazującą odchylenia symetrii obrotowej kształtu i położenia dolnego otworu względem osi elektronooptycznej, mniejsze niż 10% średnicy dolnego otworu tulei ekranującej.

Układ korzystnie ma mniejsze od średnicy dolnego otworu w tulei ekranującej zarówno średnicę otworu w dolnej przesłonie dławiącej jak i odległość dolnej przesłony dławiącej od tulei ekranującej.

Układ korzystnie ma przesłonę odbijającą umieszczoną pomiędzy dolną przesłoną dławiącą i anodą.

Układ korzystnie ma komorę pośrednią połączoną z soczewką obiektywową w sposób nieruchomy.

Układ korzystnie ma komorę pośrednią połączoną z soczewką obiektywową w sposób ruchomy i jest wyposażona w blokadę pożądanej pozycji.

Układ korzystnie ma więcej niż jeden zespół fotodetektora.

Układ korzystnie ma więcej niż jeden detektor elektronów.

Układ korzystnie ma komorę pośrednią z otworem w ściance przedniej, w którym jest zamocowany światłowód pomocniczy wyposażony w scyntylator i prowadzący do fotopowielacza.

Układ korzystnie ma doprowadzony do tego samego fotopowielacza zarówno światłowód główny jak i światłowód pomocniczy.

Układ korzystnie ma w przedniej ściance komory pośredniej otwór w którym jest zawór wlotowy z odpowiednim urządzeniem umożliwiającym jego otwieranie i zamykanie dla przepływu gazu i elektronów.

Układ korzystnie ma komorę pośrednią z otworem w górnej ściance umiejscowionym na osi elektronooptycznej, w którym jest szczelnie zamocowana górna przesłona dławiąca.

Układ korzystnie ma na dolnej powierzchni komory pośredniej zaaranżowane doprowadzenie gazu roboczego w rejon obrzeża wstawki światłowodowej.

PL 217 173 B1

Układ korzystnie ma przesłonę ekranującą podzieloną na co najmniej dwa segmenty, wzajemnie odizolowane i niezależnie wyprowadzone.

Układ korzystnie ma co najmniej jeden detektor półprzewodnikowy BSE^elektronów wstecznie rozproszonych zamocowany na powierzchni czołowej wstawki światłowodowej.

Istota skaningowego mikroskopu elektronowego według wynalazku polega na tym, że skaningowy mikroskop elektronowy posiadający soczewkę obiektywową, komorę przedmiotową i stolik przedmiotowy, jest wyposażony w system detekcyjny elektronów, w którym wewnątrz komory pośredniej są umieszczone tuleja ekranująca oraz anoda, które wykazują symetrię obrotową przynajmniej w części zwróconej w kierunku dolnej przesłony dławiącej i wraz z otworem w dolnej przesłonie dławiącej znajdują się na osi elektronooptycznej, wzdłuż której biegnie wiązka elektronowa, a w sąsiedztwie anody znajduje się okno wejściowe co najmniej jednego zespołu fotodetektora.

Korzystnie mikroskop ma w kanale soczewki obiektywowej szczelnie zamocowaną przesłonę soczewkową z otworem o średnicy mniejszej od 1 mm.

Korzystnie mikroskop ma komorę pośrednią połączoną z soczewką obiektywową w sposób nieruchomy.

Korzystnie mikroskop ma komorę pośrednią połączoną z soczewką obiektywową w sposób ruchomy i wyposażoną w mechanizm blokujący jej położenie w pożądanej pozycji.

Zaletą układu detekcyjnego elektronów do skaningowego mikroskopu elektronowego, według wynalazku jest możliwość jego pracy w bardzo szerokim zakresie ciśnień roboczych w komorze przedmiotowej, od ciśnień poniżej 0,1 Pa do ciśnień przekraczających 1000 Pa. Stosunkowo prosta budowa układu detekcyjnego elektronów umożliwia daleko idącą miniaturyzację oraz integrację z innymi typami detektorów elektronów w jeden zespół, o wysokiej czułości i niskim poziomie szumu, pozwalający na detekcję zarówno elektronów wtórnych jak i elektronów wstecznie rozproszonych. Układ detekcyjny elektronów, według wynalazku, może być zintegrowany z autonomicznym systemem próżni pośredniej i w formie wyposażenia dodatkowego, zastosowany w standardowym skaningowym mikroskopie elektronowym typu wysokopróżniowego. W tym przypadku umożliwi on rozszerzenie możliwości badawczych takiego mikroskopu, na zakres podwyższonych ciśnień i badanie dielektryków oraz preparatów biologicznych w stanie naturalnym.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest odtworzony na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia układ detekcyjny elektronów z cylindryczną tuleją ekranującą i górną przesłoną dławiącą oraz niektóre elementy skaningowego mikroskopu elektronowego, do którego został on zamontowany w przekroju pionowym, Fig. 1a - układ detekcyjny elektronów z cylindryczną tuleją ekranującą i przesłoną soczewkową oraz niektóre elementy skaningowego mikroskopu elektronowego, do którego został on zamontowany, w przekroju pionowym. Fig. 2 - układ detekcyjny elektronów zintegrowany z detektorem scyntylacyjnym elektronów typu Everharta-Thornleya oraz niektóre elementy skaningowego mikroskopu elektronowego, do którego został on zamontowany w przekroju poziomym, Fig. 3 układ detekcyjny elektronów z tuleją ekranującą w kształcie lejka w przekroju pionowym, Fig. 4 - powiększony fragment układu detekcyjnego elektronów z anodą naniesioną na ściankę boczną nawiercenia, w przekroju pionowym. Fig. 5 - powiększony fragment układu detekcyjnego elektronów z anodą umieszczoną na powierzchni dolnej przesłony dławiącej w przekroju pionowym oraz w widoku z kierunku Z, Fig. 6 - układ detekcyjny elektronów ze zminiaturyzowaną komorą pośrednią w przekroju pionowym, Fig. 7 - układ detekcyjny elektronów z fotodetektorem półprzewodnikowym i półprzewodnikowym detektorem BSE w przekroju pionowym oraz w widoku z kierunku Z, a Fig. 7a - układ detekcyjny elektronów z dwoma fotodetektorami półprzewodnikowymi i czterema półprzewodnikowymi detektorami BSE w przekroju pionowym oraz w widoku z kierunku Z.

P r z y k ł a d 1.

Układ detekcyjny elektronów pokazany na Fig. 1 i Fig. 2, zaaranżowany został we wnętrzu komory pośredniej 13 stanowiącej element różnicowego układu próżniowego. Komora pośrednia 13 jest umieszczona pod soczewką obiektywową 9 mikroskopu i uszczelniona za pomocą uszczelki 10. W górnej ściance komory pośredniej 13 jest zamocowana szczelnie górna przesłona dławiąca 8 z małym otworem na osi elektronooptycznej EOA. Wewnątrz komory pośredniej 13 jest umieszczony światłowód główny 11 wykonany w formie pręta z poli-metakrylanu metylu, z wklejoną cylindryczną wstawką światłowodową 11a, w części przedniej gdzie przecina on oś elektronooptyczną EOA. Wstawka światłowodowa 11a jest ulokowana w otworze wykonanym w dolnej części komory pośredniej 13 i uszczelniona uszczelką 3. Początkowy odcinek światłowodu głównego 11 jest pokryty cienką warstwą aluminium stanowiącą warstwę refleksyjną 12, odbijającą promienie światła. Na osi elektroPL 217 173 B1 nooptycznej EOA, w światłowodzie głównym 11 z wstawką światłowodową 11a, jest wykonane nawiercenie 11b, a górna powierzchnia światłowodu głównego 11 ma skośnie ściętą powierzchnię, na której zamocowano wspornik 6 w formie odpowiednio ukształtowanej blaszki z otworem. W otworze wspornika 6 na osi elektronooptycznej EOA, jest zamocowana tulejka izolacyjna 7 z tuleją ekranującą 4 we wnętrzu, w formie cienkościennej rurki metalowej. Na zewnętrznej powierzchni tulejki izolacyjnej 7 została naniesiona warstwa przewodząca pokryta cienką warstwą scyntylatora, stanowiąca anodę 5. Powierzchnia anody 5 jest gładka i dobrze odbijająca światło. Nawiercenie 11b zamyka dolna przesłona dławiąca 15 w formie krążka z 11b metalowej z małym otworem, wklejona szczelnie w czołowej części wstawki 11a. Na czołowej powierzchni wstawki 11a jest przyklejona płytka scyntylatora 2 z otworem na osi elektronooptycznej EOA, i z współosiową przesłoną ekranującą 1 naniesioną na powierzchni zewnętrznej, w formie cienkiej warstwy aluminium. Na dolnej powierzchni komory pośredniej 13, z zachowaniem niewielkiej szczeliny jest przytwierdzona płytka 14. Płytka 14 jest wyposażona w doprowadzenie gazu roboczego G i jest uszczelniona do korpusu 13 wzdłuż swoich krawędzi, za wyjątkiem krawędzi przedniej, znajdującej się na obrzeżu płytki wstawki 11a.

Komora pośrednia 13 jest połączona z układem pompowym, za pośrednictwem rury łączącej 24 z końcówką połączeniową 17 i przewodów próżniowych. Rura łącząca 24 jest zamocowana suwliwie do ścianki komory przedmiotowej 25, za pośrednictwem bloku uszczelniającego 26. Wewnątrz komory pośredniej 13 są wykonane trzy cylindryczne kanały łączące się bokami, w których utrzymywane jest ciśnienie pośrednie P2. W środkowym kanale jest umieszczony światłowód główny 11, prowadzący do fotopowielacza 27, zamocowanego szczelnie w odpowiedniej obudowie na końcu rury łączącej 24. Jeden z bocznych kanałów przechodzi przez przednią ściankę komory pośredniej 13. W jego wnętrzu został zaaranżowany standardowy detektor scyntylacyjny elektronów, złożony ze scyntylatora 21 połączonego ze światłowodem pomocniczym 19 i izolatora mocującego 20, który szczelnie mocuje te elementy w otworze komory pośredniej 13. Światłowód pomocniczy 19 prowadzi do fotopowielacza 27. W otworze kanału bocznego jest zamontowany zawór wlotowy 22. Możliwość otwarcia lub zamknięcia zaworu wlotowego 22 zapewnia połączony z nim prostowód 23 ze sprężyną 18.

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

Wiązka elektronowa EB biegnie wzdłuż osi elektronooptycznej EOA kolumny skaningowego mikroskopu elektronowego oraz przez otwory w kolejnych przesłonach układu detekcyjnego i bombarduje powierzchnię preparatu umieszczonego na stoliku przedmiotowym 16, co powoduje emisję elektronów wtórnych SE jak też elektronów wstecznie rozproszonych BSE. Elektrony wtórne SE, charakteryzujące się małymi energiami początkowymi, są przyciągane i ogniskowane przez ekstrakcyjne pole elektryczne, wytworzone przez odpowiednio spolaryzowane dolną przesłonę dławiąca 15 i przesłonę ekranującą 1. Wymienione elektrody są zaaranżowane we wstawce 11a, uszczelnionej w otworze wykonanym w narożu komory pośredniej 13, dzięki czemu możliwe jest pochylenie stolika przedmiotowego 16 w szerokim przedziale kątów, mimo niewielkiej odległości od dolnej przesłony dławiącej 15.

Przy ciśnieniu podwyższonym P1 panującym w komorze przedmiotowej mikroskopu, elektrony wtórne SE doznają na swej drodze licznych zderzeń z molekułami gazu, prowadzących do ich rozpraszania i strat na powierzchni przesłon. Jednak, przy dostatecznie wysokim napięciu zasilającym dolną przesłonę dławiąca 15, następują częste zderzenia jonizujące, powodujące multiplikację elektronów i w efekcie wzmocnienie sygnału elektronowego. Powstałe w tym procesie jony dodatnie płyną do preparatu umieszczonego na stoliku przedmiotowym 16 oraz do przesłony ekranującej 1, w proporcji zależnej od napięcia przesłony ekranującej 1. Napięcie to powinno zazwyczaj przyjmować niewielkie wartości dodatnie lub ujemne, w zależności od rodzaju preparatu. Przesłona ekranująca 1 zapewnia również takie ukształtowanie pola elektrycznego w obszarze między stolikiem przedmiotowym 16 i dolną przesłoną dławiącą 15, że przepływ elektronów w tym obszarze podlega siłom ogniskującym go w kierunku osi elektronooptycznej EOA. Elektrony które dotarły do otworu dolnej przesłony dławiącej 15 dostają się pod wpływ pola elektrycznego, wytworzonego dzięki polaryzacji elektrod zaaranżowanych wewnątrz nawiercenia 11b, napięciami o wartości zależnej od ciśnienia gazu. Elektrody w postaci dolnej przesłony dławiącej 15, lub ekranującej 4 i anody 5, tworzą układ typowej elektrycznej soczewki elektronowej, oddziałującej również na wiązkę elektronową EB. W związku z tym powinny one stanowić układ o symetrii obrotowej względem osi elektronooptycznej EOA, aby wytwarzane pole elektryczne nie powodowało astygmatyzmu wiązki elektronowej EB. Zadaniem opisanego układu elektrod jest możliwie sprawne przetworzenie sygnału elektronowego na sygnał świetlny, podlegający dalej fotodetekcji.

PL 217 173 B1

Aby sprawnie przetransportować elektrony przez dolną przesłonę dławiącą 15, natężenie pola elektrycznego w jej otworze powinno być możliwie duże i powodować przepływ elektronów w kierunku anody 5. Korzystnie, w otoczeniu otworu przesłony dławiącej 15 natężenie pola elektrycznego po stronie komory pośredniej 13 powinno być większe niż po stronie komory przedmiotowej. W tym celu korzystne jest zastosowanie napięcia tulei ekranującej 4 niewiele odbiegające od napięcia dolnej przesłony dławiącej 15, to jest rzędu 100 V, natomiast spolaryzowanie anody możliwie wysokim napięciem, korzystnie przekraczającym 1000 V. W tych warunkach przepływ elektronów do anody 5 przy ciśnieniu pośrednim P2 występującym w nawierceniu 11b, powoduje wzbudzanie i jonizację molekuł gazu i generację fotonów przy ich relaksacji. Dodatkowo, powierzchnia anody 5 jest pokryta cienką warstwą scyntylatora, dzięki czemu generuje ona sygnał świetlny pod wpływem bombardowania elektronami, które zachowały dostatecznie duże energie kinetyczne. Zwiększa to całkowitą sprawność przetwarzania sygnału elektronowego na sygnał świetlny. Zespół fotodetektora jest tu oparty na fotopowielaczu 27, znanym jako najczulszy fotodetektor i światłowodzie głównym 11 z wstawką światłowodową 11a. W tym przypadku, okno wejściowe zespołu fotodetektora jest definiowane przez powierzchnię, przez którą sygnał świetlny wnika do światłowodu głównego 11, a więc powierzchnię nawiercenia 11b w światłowodzie głównym 11 z wstawką światłowodową 11a. Dzięki umieszczeniu obszaru generacji światła we wnętrzu światłowodu głównego 11 i wstawki światłowodowej 11a, okno wejściowe zespołu fotodetektora obejmuje niemal pełny kąt bryłowy rozchodzenia się sygnału świetlnego. Wobec tego jest on wprowadzany do światłowodu głównego 11 z dużą sprawnością i transportowany do fotopowielacza 27, gdzie jest przetwarzany z powrotem na sygnał elektryczny oraz wzmacniany. Sprawność transportu sygnału świetlnego jest dodatkowo zwiększona dzięki pokryciu zewnętrznej powierzchni światłowodu głównego 11 w otoczeniu nawiercenia 11b, warstwą refleksyjną o dużym współczynniku odbicia światła. Jest również korzystne, gdy wspornik 6 oraz dolna przesłona dławiąca 15 ma powierzchnię gładką, dobrze odbijającą światło.

Układ detekcyjny elektronów może działać również, gdy w komorze przedmiotowej i pośredniej panuje wysoka próżnia. Wtedy napięcie tulei ekranującej 4 obniża się do wartości ujemnych, by powstało w jej rejonie pole zwierciadła elektronowego, odbijające elektrony, zaś napięcie anody zwiększa się w celu zwiększenia sprawności przetwarzania energii kinetycznej elektronów na energię świetlną, w warstwie scyntylatora pokrywającego anodę. Tak jak poprzednio, sygnał świetlny jest wprowadzany do światłowodu głównego 11 i transportowany do fotopowielacza 27, gdzie jest przetwarzany z powrotem na sygnał elektryczny i wzmacniany.

Opisany układ detekcyjny elektronów umożliwia również detekcję elektronów wstecznie rozproszonych BSE w sposób analogiczny jak detektor Robinsona. W tym celu do powierzchni czołowej wstawki światłowodowej 11a jest przyklejona płytka scyntylatora 2 pokryta cienką warstwą aluminium, przepuszczającą elektrony wstecznie rozproszone BSE, lecz odprowadzającą indukowany przez nie ładunek elektryczny. Elektrony wstecznie rozproszone BSE, wnikające w głąb płytki scyntylatora 2, generują sygnał świetlny przepływający do wstawki światłowodowej 11a oraz światłowodu głównego 11 i transportowany dalej do fotopowielacza 27, gdzie jest przetwarzany z powrotem na sygnał elektryczny i wzmacniany. Sygnał elektronów wstecznie rozproszonych BSE dodaje się w światłowodzie głównym 11 do sygnału generowanego przez elektrony wtórne SE. Dla tego, w celu uzyskania czystego sygnału elektronów wstecznie rozproszonych BSE wyłącza się napięcia na elektrodach zaaranżowanych w nawierceniu 11b. Z kolei, dominujący sygnał elektronów wtórnych SE, uzyskuje się przez zwiększenie napięcia na elektrodach zaaranżowanych w nawierceniu 11b, celem doprowadzenia do odpowiednio dużego wzmocnienia tego sygnału. W przypadku gdy pożądana jest całkowita eliminacja sygnału BSE z dominującego sygnału SE, na powierzchnię płytki scyntylatora 2 korzystnie jest nałożyć osłonkę z otworem na osi elektronooptycznej EOA. Korzystnie jest też zastosować ruchomą osłonkę nasuwaną w razie potrzeby na płytkę scyntylatora 2, za pomocą mechanizmu uruchamianego z zewnątrz.

Dolna przesłona dławiąca 15 pełni podwójną rolę: elektrody immersyjnej soczewki elektronowej oraz elementu dławiącego przepływ gazu z komory przedmiotowej, w której panuje ciśnienie podwyższone P1, często przekraczające 1000 Pa, do komory pośredniej 13, gdzie utrzymywane jest ciśnienie pośrednie P2 o niższej wartości, zazwyczaj rzędu 10 Pa. Podobną funkcję pełni górna przesłona dławiąca 8, limitująca przepływ gazu z komory pośredniej 13 do kolumny elektronooptycznej, gdzie występuje ciśnienie niskie P3, poniżej 0,1 Pa.

Na dolnej powierzchni komory pośredniej 13, przy krawędzi płytki scyntylatora 2, został zaaranżowany nadmuch gazu roboczego G na powierzchnię stolika przedmiotowego 16 przez szczelinę

PL 217 173 B1 utworzoną między komorą pośrednią 13 i płytką 14. Jest to szczególnie przydatne w przypadku preparatów biologicznych zawierających wodę, obserwowanych na chłodzonym stoliku przedmiotowym 16 dla obniżenia prężności jej par. Nadmuch par wody bezpośrednio na miejsce obserwacji pozwala na wytworzenie tam stanu równowagi dynamicznej między fazą gazową i ciekłą, nawet jeśli dalej położone fragmenty stolika mają temperaturę niższą niż preparat i powodują skraplanie się par.

Detektor elektronów zaaranżowany w środkowej części komory pośredniej 13, w oparciu o światłowód główny 11, jest predestynowany do pracy w warunkach niskiej próżni. Opisany układ detekcyjny elektronów może jednak bardzo wydajnie pracować również w warunkach wysokiej próżni, dzięki zaaranżowaniu klasycznego detektora scyntylacyjnego typu Everharta-Thornleya w bocznym kanale komory pośredniej 13. W celu ułatwienia dostępu do scyntylatora 21, elektronów wtórnych SE emitowanych z preparatu, komorę pośrednią 13 należy odsunąć kilka cm poza oś elektronooptyczną EOA. Jest to możliwe dzięki przesuwnemu zamocowaniu rury łączącej 24 w bloku uszczelniającym 26 i zaopatrzeniu w odpowiedni mechanizm przesuwający zapewniający też jego zablokowanie w wymaganym położeniu. Scyntylator 21 jest metalizowany i spolaryzowany wysokim napięciem około 10 kV, a powstałe pole elektryczne wypływa przez otwór w ściance komory pośredniej 13 przyciągając elektrony wtórne SE. Strumień elektronów wtórnych SE zostaje przekształcony w scyntylatorze 21 na sygnał świetlny i przetransportowany światłowodem pomocniczym 19 do fotopowielacza 27, gdzie podlega konwersji na sygnał elektryczny oraz wzmocnieniu. Napięcia zasilające detektor elektronów w światłowodzie głównym 11 są w tym przypadku wyłączone i ten podzespół układu detekcyjnego elektronów nie wnosi własnego sygnału do wspólnego fotopowielacza 27.

Izolator mocujący 20 jest uszczelniony w otworze komory pośredniej 13, jak też uszczelnia i ustala właściwe położenie światłowodu pomocniczego 19 oraz połączonego z nim scyntylatora 21, a także chroni przed możliwością wyładowań. Wspomniane uszczelnienia zabezpieczają przed przedostawaniem się gazu z komory przedmiotowej do komory pośredniej 13 w warunkach niskiej próżni, gdy pracuje niskopróżniowy detektor elektronów zaaranżowany w światłowodzie głównym 11. Jednak atmosfera gazowa w komorze przedmiotowej może szkodliwie oddziaływać na scyntylator detektora wysoko próżniowego. W celu zabezpieczenia przed takim działaniem, korzystne jest zastosowanie zaworu wlotowego 22. Zawór wlotowy 22 i połączony z nim prostowód 23 ze sprężyną 18, mają ustaloną pozycję względem osi elektronooptycznej EOA, z niewielką możliwością ruchu w granicach mm dla lepszego ułożenia się, przy zamykaniu otworu kanału bocznego. W związku z tym odsunięciu komory pośredniej 13, poza oś elektronooptyczną EOA, towarzyszy otwarcie zaworu wlotowego 22 i dostępu elektronów wtórnych SE, zaś przy powrocie komory pośredniej 13 do pozycji wyjściowej, zawór wlotowy 22 zostaje szczelnie zamknięty.

Układ detekcyjny elektronów, został połączony, za pomocą końcówki połączeniowej 17, z autonomicznym systemem próżni pośredniej, między innymi zawierającym pompę próżniową, mierniki ciśnienia gazu, jak też zawory próżniowe i w formie wyposażenia dodatkowego zamontowany w ścianie komory przedmiotowej 25 standardowego skaningowego mikroskopu elektronowego typu wysokopróżniowego. W tym przypadku umożliwia on rozszerzenie możliwości badawczych takiego mikroskopu, na zakres podwyższonych ciśnień przekraczających 1000 Pa i badanie dielektryków oraz preparatów biologicznych w stanie naturalnym.

P r z y k ł a d 2.

Układ detekcyjny elektronów pokazany na Fig. 1a i Fig. 2 jest wykonany jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że w kanale soczewki obiektywowej 9 została zamocowana szczelnie przesłona soczewkowa 8a, z małym otworem na osi elektronooptycznej EOA, zamiast górnej przesłony dławiącej 8. Jako warstwa refleksyjna 12 otaczająca początkową część światłowodu głównego 11, jest wykorzystana folia o dużym współczynniku odbicia światła, zaś w otworze wspornika 6 na osi elektronooptycznej EOA, jest zamocowana tulejka izolacyjna 7 z tuleją ekranującą 4 we wnętrzu, w formie cienkiej warstwy przewodzącej. Poza tym, płytka scyntylatora 2 została przykryta zamocowaną ruchomo osłonką 1f w formie kapturka z otworem na osi elektronooptycznej EOA.

Tak zbudowany układ detekcyjny elektronów do skaningowego mikroskopu elektronowego działa w sposób analogiczny jak to opisano w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że umieszczenie przesłony soczewkowej 8a o bardzo małej średnicy, w płaszczyźnie węzłowej soczewki obiektywowej 9, pozwala na skuteczne dławienie przepływu gazu, bez ograniczania pola widzenia mikroskopu. Spełnia ona również rolę przesłony aperturowej mikroskopu. Z kolei, osłonka 1f założona na płytkę scyntylatora 2 zapewnia całkowitą eliminację sygnału elektronów wstecznie rozproszonych BSE z sygnału świetlnego transportowanego światłowodem głównym 11. Ponieważ osłonka 1f jest zamocowana na

PL 217 173 B1 czołowej części wstawki światłowodowej 11a w sposób ruchomy, można ją zdjąć i odsłonić płytkę scyntylatora 2 na działanie elektronów wstecznie rozproszonych BSE, jeśli potrzebne są informacje zawarte w tym sygnale. Otwór w osłonce 1f zapewnia przepływ wiązki elektronowej EB do stolika przedmiotowego 16 jak i generowanych tam elektronów wtórnych SE do dolnej przesłony dławiącej 15. Korzystnie, osłonka 1f jest wykonana w formie przesłony przesuwanej przez mechanizm napędzany z zewnątrz.

P r z y k ł a d 3.

Układ detekcyjny elektronów pokazany na Fig. 3 ma podobną konstrukcję jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że tuleja ekranująca 4 ma kształt ściętego stożka, korzystnie lejka, zwróconego mniejszą średnicą w kierunku dolnej przesłony dławiącej 15 utrzymywanego we wzajemnej odległości porównywalnej do mniejszej średnicy tulei ekranującej 4, lub mniejszej od tej średnicy. Poza tym, anoda 5 umieszczona jest blisko dolnej krawędzi tulei ekranującej 4 i ma kształt pierścienia. Tulejka izolacyjna 7 ma podobnie zredukowane rozmiary, lub korzystnie jest całkowicie wyeliminowana, przy zapewnieniu dostatecznie dużego dystansu między anodą 5 i tuleją ekranującą 4. Korzystnym jest, jeśli średnica dolnego otworu w tulei ekranującej 4 i jego odległość od dolnej przesłony dławiącej 15 są mniejsze od średnicy otworu dolnej przesłony dławiącej 15.

Tak zbudowany układ detekcyjny elektronów do skaningowego mikroskopu elektronowego działa w sposób analogiczny jak to opisano w przykładzie pierwszym. Jedyne różnice wynikają ze zmienionego kształtu i rozmiarów elektrod zaaranżowanych w nawierceniu 11b. Mają one charakter ilościowy, a nie jakościowy i dotyczą rozkładu ciśnienia gazu oraz rozkładu pola elektrycznego między anodą 5, tuleją ekranującą 4 i dolną przesłoną dławiącą 15. Wzajemne zbliżenie tych elektrod powoduje zwiększenie natężenia pola elektrycznego w otworze dolnej przesłony dławiącej 15, bez zwiększenia siły oddziaływania soczewki elektronowej jaką stanowi to pole, na wiązkę elektronową EB. Dzięki temu można uzyskać zwiększenie sprawności transportu elektronów wtórnych przez dolną przesłonę dławiącą 15 i poprawę stosunku sygnał szum S/N.

Z drugiej strony, odpowiednio ukształtowany otwór w dolnej przesłonie dławiącej 15 stanowi dyszę, przez którą wdmuchiwany jest strumień gazu do dolnego otworu tulei ekranującej 4. Tworzy to układ klasycznej pompy eżektorowej, zasysającej gaz z otoczenia szczeliny między tymi dwoma elektrodami. Dzięki temu, wokół anody 5 wystąpi lokalny spadek ciśnienia gazu, pozwalający na zwiększenie napięciu anodowego i w rezultacie wzrost efektywności przetwarzania sygnału elektronowego na sygnał świetlny, w cienkiej warstwie scyntylatora pokrywającego anodę 5.

P r z y k ł a d 4.

Układ detekcyjny elektronów pokazany na Fig. 4, we fragmencie obciążającym rejon wstawki światłowodowej 11a, ma podobną konstrukcję jak w przykładzie trzecim, z tą różnicą, że anoda 5 została tu wykonana w formie przeźroczystej warstwy przewodzącej o kształcie pierścienia, naniesionej na boczną ściankę nawiercenia 11b we wstawce światłowodowej 11a, z zachowaniem odpowiedniego dystansu od dolnej przesłony dławiącej 15. Powierzchnia anody 5 została pokryta cienką warstwą scyntylatora 5a, korzystnie przeźroczystą dla światła. Dolny otwór w tulei ekranującej 4, otwór w dolnej przesłonie dławiącej 15 oraz pierścień anody 5, a także otwór w przesłonie ekranującej 1 znajdują się na wspólnej osi elektronooptycznej EOA, wzdłuż której biegnie wiązka elektronowa EB, podobnie jak w przykładzie pierwszym, przykładzie drugim i przykładzie trzecim.

Tak zbudowany układ detekcyjny elektronów działa w sposób analogiczny do przedstawionego w przykładzie pierwszym, przykładzie drugim i przykładzie trzecim. Jedyne różnice wynikają ze zmienionego sposobu wykonania anody 5 zaaranżowanej w nawierceniu 11b. Również w tym przypadku, anoda 5 spolaryzowana wysokim napięciem, przekraczającym 1 kV, wytwarza silne pole elektryczne o symetrii obrotowej, powodujące skuteczną ekstrakcję elektronów poprzez otwór w dolnej przesłonie dławiącej 15. Elektrony na drodze do anody ulegają zderzeniom z molekułami gazu powodującymi ich wzbudzanie. W efekcie relaksacji powstaje sygnał świetlny, wnikający do wstawki światłowodowej 11a oraz światłowodu głównego 11 i transportowany do fotopowielacza 27, gdzie jest przetwarzany z powrotem na sygnał elektryczny i wzmacniany. Powierzchnia anody 5 jest pokryta cienką warstwą scyntylatora 5a, również generującego sygnał świetlny pod wpływem bombardowania elektronami o dostatecznie dużych energiach. Dostępne scyntylatory w formie ciała stałego, mają znacznie większą wydajność świetlną niż gazy, takie jak powietrze czy woda, zatem jest korzystne by możliwie duża część energii elektronów ulegała przetworzeniu na światło w scyntylatorze 5a. Generowany w scyntylatorze 5a sygnał świetlny przechodzi przez przeźroczystą anodę 5, do wstawki światłowodowej 11a oraz światłowodu głównego 11 i jest transportowany do fotopowielacza 27, gdzie zostaje przetworzony na

PL 217 173 B1 sygnał elektryczny i wzmocniony. Zwiększa to całkowitą sprawność przetwarzania sygnału elektronowego na sygnał świetlny, szczególnie gdy warstwa scyntylatora 5a jest przeźroczysta dla światła i nie powoduje strat tej części sygnału, która jest generowana w gazie.

P r z y k ł a d 5.

Układ detekcyjny elektronów pokazany na Fig. 5, we fragmencie obejmującym rejon wstawki światłowodowej 11a, w przekroju pionowym i widoku z kierunku Z, ma podobną konstrukcję jak w przykładzie trzecim i przykładzie czwartym, z tą różnicą, że anoda 5 została tu wykonana w formie pierścienia z materiału przewodzącego, umieszczonego na powierzchni dolnej przesłony dławiącej 15 za pośrednictwem przekładki izolującej 29. Powierzchnia anody 5 jest pokryta cienką warstwą scyntylatora 5a. Pierścień anody 5 ma otwór współosiowy z otworem dolnej przesłony dławiącej 15, o średnicy większej od otworu dolnej przesłony dławiącej 15 i podobnie jak w poprzednich przykładach, umieszczony współosiowo z tuleją ekranującą 4 na osi elektronooptycznej EOA. Jest korzystne, gdy anoda 5 jest naniesiona na powierzchni przekładki izolującej 29, w formie warstwy cienkiej, dobrze odbijającej światło.

Kolejną różnicą w stosunku rozwiązań omówionych w poprzednich przykładach jest wykonanie przesłony ekranującej 1, naniesionej jako cienka warstwa przewodząca na powierzchnię płytki scyntylatora 2, w kształcie figury o symetrii wielokrotnej względem osi elektronooptycznej EOA, korzystnie o obrysie kołowym, podzielonej na cztery równe segmenty odizolowane elektrycznie i rozmieszczone symetrycznie wokół osi elektronooptycznej EOA co 90°. Segmenty przesłony ekranującej 1 są zaopatrzone w niezależne wyprowadzenia elektryczne.

Tak zbudowany układ detekcyjny elektronów działa w sposób analogiczny do przedstawionego w przykładzie pierwszym, przykładzie drugim, przykładzie trzecim i przykładzie czwartym. Zasadnicze różnice wynikają ze zmienionego sposobu wykonania i umiejscowienia anody 5, zamocowanej na powierzchni dolnej przesłony dławiącej 15 za pośrednictwem przekładki izolującej 29. Również w tym przypadku anoda 5 spolaryzowana wysokim napięciem, przekraczającym 1 kV, wytwarza silne pole elektryczne o symetrii obrotowej, powodujące ekstrakcję elektronów poprzez otwór w dolnej przesłonie dławiącej 15. W tym jednak przypadku, umiejscowienie anody 5 na powierzchni dolnej przesłony dławiącej 15, oznacza że obszarem występowania najsilniejszego pola elektrycznego jest otoczenie otworu w dolnej przesłonie dławiącej 15, co sprzyja skutecznej ekstrakcji elektronów poprzez otwór tej przesłony. Mechaniczne zespolenie anody 5 i dolnej przesłony dławiącej 15 w jedną całość, znacznie ułatwia uzyskanie pełnej współosiowości tych elementów, co przyczynia się do eliminacji astygmatyzmu i innych błędów nieosiowości pola elektrycznego soczewki elektronowej. Tuleja ekranująca 4 znajduje się w relatywnie dużej odległości od anody 5 i gradient pola w jej otoczeniu jest mały. Oznacza to, że oddziaływanie tej części pola soczewki na wiązkę elektronową EB jest słabe i drobne odchylenia współosiowości tulei ekranującej 4 z pozostałymi elementami nie będą grały większej roli. Odchylenia symetrii obrotowej kształtu i położenia dolnego otworu tulei ekranującej 4 względem osi elektronooptycznej EOA, mniejsze niż 10% średnicy jej dolnego otworu, mogą tu być nawet korzystne, szczególnie w zakresie wysokiej próżni. Zgodnie z tym co opisano w przykładzie pierwszym, w zakresie wysokiej próżni pole elektryczne w rejonie tulei ekranującej 4 pełni rolę zwierciadła elektronowego. Przez wprowadzenie kontrolowanej asymetrii tego pola można skierować odbijane elektrony w kierunku anody 5 po stronie fotodetektora, uzyskując lepszą sprawność odbioru sygnału świetlnego generowanego przez nie w warstwie scyntylatora 5a.

Pozostałe procesy, dotyczące przepływu gazu, jak też przepływu elektronów wtórnych SE i elektronów wstecznie rozproszonych BSE oraz ich konwersji na sygnał świetlny i z powrotem na sygnał elektryczny, przebiegają analogicznie jak to opisano w poprzednich przykładach. Jednak zmiana polegająca na podziale przesłony ekranującej 1 na segmenty stwarza dodatkowe możliwości detekcji elektronów wstecznie rozproszonych BSE w zakresie podwyższonych ciśnień P1 w komorze przedmiotowej. Gdy ciśnienie P1 i odległość układu detekcyjnego elektronów od stolika przedmiotowego 16 będą dostatecznie duże, elektrony wstecznie rozproszone BSE na swej drodze do detektora doznają licznych zderzeń jonizujących z molekułami gazu i tracąc swoją energię kinetyczną generują elektrony wtórne. Elektrony wstecznie rozproszone BSE nie są już w stanie wygenerować fotonów w płytce scyntylatora 2, lecz wytworzone przez nie elektrony wtórne mogą zostać zwielokrotnione w zderzeniach jonizujących w gazie, gdy przesłona ekranująca 1 zostanie spolaryzowana odpowiednio dużym napięciem dodatnim. W poszczególnych segmentach 1a, 1b, 1c i 1d przesłony ekranującej 1 pojawią się sygnały prądowe proporcjonalne do strumieni BSE płynących w kierunku tych segmentów. Sygnały segmentów mają zatem charakter kierunkowy i po wzmocnieniu i przetworzeniu przez odpo10

PL 217 173 B1 wiednie układy elektroniczne, pozwalają na uzyskanie informacji ilościowych o morfologii i topografii powierzchni badanej próbki. Segment 1e, naniesiony na pozostałą część płytki scyntylatora 2, służy jedynie do odprowadzania ładunków elektrycznych z tej części płytki i nie bierze udziału w powstawaniu kierunkowych sygnałów BSE.

P r z y k ł a d 6.

Układ detekcyjny elektronów pokazany na Fig. 6 jest konstrukcją znacznie uproszczoną w stosunku do konstrukcji przedstawionych w przykładzie 1, przykładzie 2, przykładzie 3, przykładzie 4 i przykładzie 5. Zaaranżowany został we wnętrzu komory pośredniej 13 różnicowego układu próżniowego. Wnętrze komory pośredniej 13 jest wypolerowane i korzystnie pokryte substancją o dużym współczynniku odbicia światła. Komora pośrednia 13 jest umieszczona pod soczewką obiektywową 9 skaningowego mikroskopu elektronowego i uszczelniona za pomocą uszczelki 30 w otworze soczewki obiektywowej 9. Do otworu w bocznej części komory pośredniej 13 został szczelnie wklejony światłowód główny 11, wykonany w formie pręta z poli-metakrylanu metylu. We wnętrzu komory pośredniej 13, za pomocą wkładek izolujących jest zamocowana tuleja ekranująca 4 w kształcie ściętego stożka, a w pobliżu dolnego otworu w tulei ekranującej 4 jest umieszczona i odpowiednio odseparowana elektrycznie, anoda 5 w kształcie metalowego pierścienia, pokrytego cienką warstwą scyntylatora 5a. W dolnej części komory pośredniej 13 znajduje się otwór na osi którego znajduje się dolna przesłona dławiąca 15 z małym otworem, wykonana z folii metalowej i zamocowana za pośrednictwem przekładki izolacyjnej 29. Tuleja ekranująca 4, anoda 5 i dolna przesłona dławiąca 15 są umieszczone współosiowo na osi elektronooptycznej EOA, wzdłuż której biegnie wiązka elektronowa EB. Do dolnej przesłony dławiącej 15, za pośrednictwem przekładki izolacyjnej 29 jest zamocowana przesłona odpychająca 31, wykonana z folii metalowej o powierzchni dobrze odbijającej światło. Otwór w przesłonie odpychającej 31 jest większy niż w dolnej przesłonie dławiącej 15 i ma oś symetrii przesuniętą poza oś elektronooptyczną EOA, w kierunku światłowodu głównego 11. W ściance komory pośredniej 13 są umieszczone przepusty elektryczne, umożliwiające doprowadzenie napięć zasilających elektrody.

Tak zbudowany układ detekcyjny elektronów stanowi odpowiednik niskopróżniowego detektora elektronów aranżowanego w różnych wariantach w środkowym kanale komory pośredniej 13 i opisanego w poprzednich przykładach. Jest on przeznaczony do współpracy z niskopróżniowym skaningowym mikroskopem elektronowym, w którym komora pośrednia jest aranżowana wewnątrz soczewki obiektywowej 9 i odpompowywana do ciśnienia pośredniego P2. Aby umożliwić pochylanie stolika przedmiotowego 16 w różnych kierunkach i swobodne stosowanie detektorów innego typu, komora pośrednia 13 układu detekcyjnego elektronów jest tu zminiaturyzowana do rozmiarów znacznie poni₃ żej 1 cm³, jednak kosztem rezygnacji z detekcji elektronów wstecznie rozproszonych BSE i odrębnego detektora scyntylacyjnego elektronów wtórnych SE. Elektrony wtórne SE, charakteryzujące się małymi energiami początkowymi, są przyciągane i ogniskowane przez ekstrakcyjne pole elektryczne, wytworzone przez dodatnio spolaryzowaną dolną przesłonę dławiąca 15. Elektrony które dotarły do otworu dolnej przesłony dławiącej 15 dostają się pod wpływ pola elektrycznego, wytworzonego dzięki polaryzacji elektrod zaaranżowanych wewnątrz komory pośredniej 13, napięciami o wartości zależnej od ciśnienia gazu. Elektrody w postaci dolnej przesłony dławiącej 15, tulei ekranującej 4 i anody 5, tworzą układ typowej elektrycznej soczewki elektronowej, oddziałującej również na wiązkę elektronową EB. W związku z tym powinny one tworzyć układ o symetrii obrotowej względem osi elektronooptycznej EOA, aby wytwarzane pole elektryczne nie powodowało astygmatyzmu wiązki elektronowej EB. Przesłona odbijająca 31, w tych warunkach jest zasilana takim samym napięciem jak dolna przesłona dławiąca 15 i znajduje się w niemal tej samej płaszczyźnie, nie narusza więc symetrii pola wspomnianej soczewki elektronowej. Podobnie jak w poprzednich przykładach, dla sprawnego przetransportowania elektronów przez dolną przesłonę dławiącą 15, natężenie pola elektrycznego w jej otworze jest możliwie duże by powodować przepływ elektronów w kierunku anody 5. W tym celu korzystnie stosuje się napięcia tulei ekranującej 4 niewiele odbiegające od napięcia dolnej przesłony dławiącej 15, to jest rzędu 100 V, natomiast anoda jest polaryzowana możliwie wysokim napięciem, korzystnie przekraczającym 1000 V. W tych warunkach przepływ elektronów do anody 5 przy ciśnieniu pośrednim P2 występującym w wewnątrz korpusu 13, powoduje wzbudzanie i jonizację molekuł gazu i generację fotonów przy ich relaksacji. Dodatkowo, powierzchnia anody 5 jest pokryta cienką warstwą scyntylatora 5a, dzięki czemu generuje ona sygnał świetlny pod wpływem bombardowania elektronami, które mają dostatecznie duże energie. Zwiększa to całkowitą sprawność przetwarzania sygnału elektronowego na sygnał świetlny. Okno wejściowe zespołu fotodetektora stanowi tu powierzchnia czołowa światłowodu głównego 11. Dzięki umieszczeniu obszaru generacji światła w dobrze odbijającym światło wnęPL 217 173 B1 trzu komory pośredniej 13, sygnał świetlny jest wprowadzany do światłowodu głównego 11 z dużą sprawnością i transportowany do fotopowielacza, gdzie jest przetwarzany z powrotem na sygnał elektryczny i wzmacniany.

Układ detekcyjny elektronów może działać również w warunkach wysokiej próżni w komorze przedmiotowej i pośredniej. Wtedy napięcie tulei ekranującej 4 obniża się do wartości ujemnych by powstało w jej rejonie pole zwierciadła elektronowego rozpraszające elektrony. Ponieważ zwierciadło elektronowe odbije elektrony w kierunku dolnej przesłony dławiącej 15, aby nic występowały przechwycenia elektronów przez dolną przesłonę dławiącą 15, na jej powierzchni znajduje się przesłona odbijająca 31, spolaryzowana niewielkim napięciem ujemnym, kierująca elektrony w kierunku przeciwnym. Tak spolaryzowana przesłona odbijająca 31 wprowadza asymetrię pola w pobliżu jej otworu, dzięki czemu przechodzący przez nią strumień elektronów zostaje wprowadzany do wnętrza komory pośredniej 13 pod pewnym kątem w stosunku do osi elektronooptycznej ΕΟΑ i odbicie elektronów następuje po stronie światłowodu głównego 11, w kierunku anody 5. W warunkach próżniowych, napięcie anody 5 można zwiększyć w celu zwiększenia sprawności przetwarzania energii kinetycznej elektronów padających na warstwę scyntylatora 5a pokrywającego anodę 5, na energię świetlną. Tak jak w poprzednich przykładach, sygnał świetlny jest wprowadzany do zespołu fotodetektora, gdzie jest przetwarzany z powrotem na sygnał elektryczny.

Podobnie jak w poprzednio opisanych przykładach, dolna przesłona dławiąca 15 pełni podwójną rolę: elektrody immersyjnej soczewki elektronowej oraz elementu dławiącego przepływ gazu z komory przedmiotowej, w której panuje ciśnienie podwyższone P1, do komory pośredniej 13, gdzie utrzymywane jest ciśnienie pośrednie P2 o niższej wartości.

P r z y k ł a d 7.

Układ detekcyjny elektronów pokazany na Fig. 7 jest konstrukcją znacznie uproszczoną w stosunku do przykładu 1, przykładu 2, przykładu 3, przykładu 4 oraz przykładu 5 i podobnie jak w przykładzie 6, jest przeznaczony do współpracy ze skaningowym mikroskopem elektronowym niskopróżniowym, w którym pompowanie komory pośredniej 13 prowadzone jest poprzez soczewkę obiektywową 9. Komora pośrednia 13 układu detekcyjnego ma część metalową, umieszczoną pod soczewką obiektywową 9 skaningowego mikroskopu elektronowego i uszczelnioną za pomocą uszczelki 30 w otworze soczewki obiektywowej 9. Ta część komory pośredniej jest zespolona z tuleją ekranującą 4 w kształcie ściętego stożka, z mniejszym otworem zwróconym w kierunku dolnej przesłony dławiącej 15. Dolną część komory pośredniej 13, stanowi wstawka światłowodowa 11a o wypolerowanych ściankach, wykonana z polimetakrylanu metylu i połączona szczelnie z tuleją ekranującą 4. Jest korzystne gdy górna powierzchnia wstawki światłowodowej 11a jest ścięta skośnie w stosunku do osi elektronooptycznej EOA. Wstawkę światłowodową 11a zamyka dolna przesłona dławiąca 15 z pierścieniową anodą 5, pokrytą cienką warstwą scyntylatora 5a i zamocowaną na górnej powierzchni za pośrednictwem przekładki izolacyjnej 29. Otwory w dolnej przesłonie dławiącej 15, anodzie 5 i tulei ekranującej znajdują się na wspólnej osi elektronooptycznej EOA, wzdłuż której biegnie wiązka elektronowa EB. Na czołowej powierzchni wstawki światłowodowej 11a za pośrednictwem przekładki izolującej 34 jest zamocowany półprzewodnikowy detektor BSE 33 z czterema sektorowymi elektrodami sygnałowymi a, b, c, d, rozmieszczonymi symetrycznie wokół osi elektronooptycznej EOA. Do bocznej powierzchni wstawki światłowodowej 11a przyklejone jest okno wejściowe fotodetektora półprzewodnikowego 32, korzystnie w formie fotodiody PIN, zaś pozostała część bocznej powierzchni wstawki światłowodowej 11a pokryta jest warstwą refleksyjną 12.

Tak zbudowany układ detekcyjny elektronów stanowi odpowiednik niskopróżniowego detektora elektronów aranżowanego w różnych wariantach w środkowym kanale komory pośredniej 13 i opisanego w przykładach pierwszym, drugim, trzecim, czwartym i piątym. Podobnie jak w przykładzie szóstym, jest on przeznaczony do współpracy z niskopróżniowym skaningowym mikroskopem elektronowym, w którym komora pośrednia jest aranżowana wewnątrz soczewki obiektywowej 9 i odpompowywana do ciśnienia pośredniego P2. W celu umożliwienia pochylania stolika przedmiotowego 16 w różnych kierunkach i swobodnego stosowania detektorów innego typu, podobnie jak w przykładzie szóstym, komora pośrednia 13 układu detekcyjnego elektronów jest tu zminiaturyzowana do rozmiarów ₃ znacznie poniżej 1 cm³ i pozbawiona odrębnego zespołu wysokopróżniowego detektora scyntylacyjnego elektronów wtórnych SE. Układ elektronooptyczny umożliwiający przetwarzanie sygnału elektronowego na sygnał świetlny został zaaranżowany podobnie jak w przykładzie 5 i podobnie odbywa się detekcja elektronów wtórnych SE. Istotną różnicę w stosunku do poprzednich przykładów stanowi zastosowanie fotodetektora półprzewodnikowego 32, korzystnie fotodiody PIN. Jak już wspomniano

PL 217 173 B1 wcześniej, takie rozwiązanie zapewnia dalszą miniaturyzację konstrukcji układu detekcyjnego elektronów jednak kosztem zmniejszenia jego czułości. W wypadku potrzeby uzyskania bardzo dużej czułości, korzystne jest wyposażenie przedstawionego układu w fotodetektor złożony ze światłowodu głównego 11 i fotopowielacza 27, tak jak to pokazano w poprzednich przykładach.

Drugą odrębną cechą układu detekcyjnego elektronów przedstawionego w tym przykładzie jest zastosowanie półprzewodnikowego detektora BSE 33 w formie detektora czterokwadrantowego, zawierającego cztery elektrody sygnałowe a, b, c, d rozmieszczone symetrycznie wokół osi elektronooptycznej EOA. Zastosowanie półprzewodnikowego detektora BSE 33 zapewnia dobrą czułość detekcji BSE. Z kolei, zastosowanie detektora czterokwadrantowego pozwala na kierunkową detekcję BSE, w czterech kierunkach wyznaczonych przez elektrody sektorowe a, b, c, d. Cztery sygnały elektryczne z tych elektrod po wzmocnieniu i odpowiednim przetworzeniu umożliwiają otrzymanie ilościowego kontrastu materiałowego i topograficznego obrazów mikroskopowych, a także trójwymiarowej rekonstrukcji powierzchni.

P r z y k ł a d 8.

Układ detekcyjny elektronów pokazany na Fig. 7a jest zbudowany podobnie jak układ omówiony w przykładzie 7, z tą różnicą, że po przeciwległych stronach ścianki bocznej wstawki światłowodowej 11a zostały umieszczone dwa fotodetektory półprzewodnikowe 32, korzystnie fotodiody typu PIN oraz na powierzchni czołowej wstawki światłowodowej 11a zostały zamocowane cztery półprzewodnikowe detektory elektronów wstecznie rozproszonych BSE 33, rozmieszczone symetrycznie wokół osi elektronooptycznej EOA.

Działanie tak zbudowanego układu detekcyjnego elektronów jest analogiczne do działania układu opisanego w przykładzie 7, z niewielkimi zmianami wynikającymi z dwóch wymienionych powyżej różnic w ich budowie.

Sygnał świetlny powstający jako wynik zderzeń elektronów wtórnych płynących do anody 5 z molekułami gazu oraz cienką warstwą scyntylatora 5a, jest generowany w rejonie anody 5, symetrycznie wokół osi elektronooptycznej EOA. Z kolei, detekcja sygnału świetlnego dokonywana jest w miejscu, gdzie do ścianki bocznej wstawki światłowodowej 11a zostało zamocowane okno wejściowe fotodetektora półprzewodnikowego 32. Sygnał świetlny wygenerowany w pobliżu detektora, dociera do niego z większą sprawnością niż z obszaru po przeciwnej stronie osi elektronooptycznej EOA. Ponieważ sygnał wyjściowy fotodetektora półprzewodnikowego 32 jest proporcjonalny do strumienia świetlnego docierającego do jego okna wejściowego, jest korzystne zastosowanie dwóch fotodetektorów półprzewodnikowych 32 po przeciwległych stronach wstawki światłowodowej 11a i sumowanie ich sygnałów wyjściowych. W ten sposób uzyskuje się lepsze wykorzystanie strumienia świetlnego generowanego wewnątrz wstawki światłowodowej 11a, i zmniejsza straty przy wielokrotnych odbiciach od jej powierzchni zewnętrznej.

W przykładzie 7 omówiono zastosowanie czterokwadrantowego detektora półprzewodnikowego elektronów wstecznie rozproszonych BSE 33, umożliwiającego uzyskanie detekcji kierunkowej i w rezultacie obrazów mikroskopowych z kontrastem ilościowym różnego typu. Jednak na rynku nie są dostępne czterokwadrantowe detektory BSE o bardzo małych rozmiarach, spełniających wymogi miniaturyzacji opisanego układu detekcyjnego elektronów. W omawianym przykładzie, detektor czterokwadrantowy korzystnie zastąpiły cztery pojedyncze detektory półprzewodnikowe BSE 33 o małych rozmiarach, rozmieszczone symetrycznie wokół osi elektronooptycznej EOA, na czołowej powierzchni wstawki 11a. Sygnały generowane pojedynczych w detektorach BSE 33, podobnie jak w poprzednim przykładzie, zawierają informację o rozkładzie kątowym elektronów wstecznie rozproszonych BSE, a koszt wytworzenia opisanego układu detekcyjnego jest znacznie niższy.

P r z y k ł a d 9.

Skaningowy mikroskop elektronowy pokazany fragmentarycznie na Fig. 1a i Fig. 2 posiada, między innymi, kolumnę elektronooptyczną z soczewką obiektywową 9, komorę przedmiotową 25 oraz stolik przedmiotowy 16 i jest wyposażony w układ detekcyjny elektronów przeznaczony do pracy w zmiennym zakresie ciśnień, w którym wewnątrz komory pośredniej 13 są umieszczone tuleja ekranująca 4 oraz anoda 5, które wykazują symetrię obrotową w części zwróconej w kierunku dolnej przesłony dławiącej 15 i wraz z otworem w dolnej przesłonie dławiącej 15 znajdują się na osi elektronooptycznej EOA, wzdłuż której biegnie wiązka elektronowa EB, a w sąsiedztwie anody 5 znajduje się okno wlotowe zespołu fotodetektora złożonego ze światłowodu głównego 11 wraz z wstawką światłowodową 11a i fotopowielacza 27. Skaningowy mikroskop elektronowy ma przesłonę soczewkową 8a z otworem o średnicy mniejszej od 1 mm, szczelnie zamocowaną w kanale soczewki obiektywowej 9.

PL 217 173 B1

Do ścianki komory przedmiotowej 25 skaningowego mikroskopu elektronowego, za pośrednictwem bloku uszczelniającego 26 są zamocowane suwliwie główne elementy układu detekcyjnego elektronów, w tym komora pośrednia 13 połączona z układem pompowym, za pośrednictwem rury łączącej 24 z końcówką połączeniową 17 i przewodów próżniowych. W skład mechanizmu przesuwającego układ detekcyjny wchodzą elementy umożliwiające zablokowanie detektora w pożądanej pozycji.

Tak zbudowany skaningowy mikroskop elektronowy działa w następujący sposób. Skaningowy mikroskop elektronowy, do którego zamontowano układ detekcyjny elektronów przeznaczony do pracy w zmiennym zakresie ciśnień, jest mikroskopem wysokopróżniowym, w związku z tym zastosowany układ detekcyjny elektronów musi zawierać komorę pośrednią 13, oddzielającą obszar ciśnienia niskiego P3, niezbędny do poprawnej pracy kolumny elektronooptycznej, od obszaru ciśnienia podwyższonego P1 w komorze przedmiotowej 25. W komorze pośledniej 13 wytwarzane jest ciśnienie pośrednie P2, różniące się o co najmniej dwa rzędy wielkości od ciśnień w sąsiadujących obszarach, zatem aby nie dopuścić do gwałtownego przepływu gazu, sąsiadujące obszary oddzielone są od komory pośredniej 13 przez dwie przesłony dławiące, z małymi otworami umożliwiającymi przejście wiązki elektronowej EB. Są to dolna przesłona dławiąca 15 umieszczona w części układu detekcyjnego zwróconej w kierunku stolika przedmiotowego 16 i przesłona soczewkowa 8a. Przesłona soczewkowa 8a, korzystnie, jest umieszczona w płaszczyźnie węzłowej soczewki obiektywowej 9 i pozwala na skuteczne dławienie przepływu gazu, bez ograniczania pola widzenia mikroskopu. Spełnia ona również rolę przesłony aperturowej mikroskopu.

Układ detekcyjny elektronów, został połączony, za pomocą końcówki połączeniowej 17, z autonomicznym systemem próżni pośredniej, między innymi zawierającym pompę próżniową, mierniki ciśnienia gazu, jak też zawory próżniowe i w formie wyposażenia dodatkowego zamontowany w ścianie komory przedmiotowej 25 standardowego skaningowego mikroskopu elektronowego typu wysokopróżniowego. W tym przypadku umożliwia on rozszerzenie możliwości badawczych takiego mikroskopu, na zakres podwyższonych ciśnień przekraczających 1000 Pa i badanie dielektryków oraz preparatów biologicznych w stanie naturalnym. Ruchome zamocowanie układu detekcyjnego elektronów w ścianie komory przedmiotowej 25 mikroskopu, umożliwia przesunięcie komory pośredniej 13 układu na bok, poza oś elektronooptyczną EOA i przywrócenie typowych funkcji skaningowego mikroskopu elektronowego jako instrumentu wysokopróżniowego.

P r z y k ł a d 10.

Skaningowy mikroskop elektronowy pokazany fragmentarycznie na Fig. 6 jest mikroskopem typu niskopróżniowego, który między innymi posiada kolumnę elektronooptyczną z soczewką obiektywową 9 oraz stolik przedmiotowy 16 i jest wyposażony w układ detekcyjny elektronów przeznaczony do pracy w zmiennym zakresie ciśnień, w którym wewnątrz komory pośredniej 13 są umieszczone tuleja ekranująca 4 oraz anoda 5, które wykazują symetrię obrotową w części zwróconej w kierunku dolnej przesłony dławiącej 15 i wraz z otworem w dolnej przesłonie dławiącej 15 znajdują się na osi elektronooptycznej EOA, wzdłuż której biegnie wiązka elektronowa EB, a w sąsiedztwie anody 5 pokrytej cienką warstwą scyntylatora 5a znajduje się okno wlotowe zespołu fotodetektora złożonego ze światłowodu głównego 11 połączonego z fotopowielaczem. Komora pośrednia 13 jest umieszczona nieruchomo pod soczewką obiektywową 9 skaningowego mikroskopu elektronowego i uszczelniona za pomocą uszczelki 30 w otworze soczewki obiektywowej 9. Skaningowy mikroskop elektronowy ma własną komorę pośrednią zintegrowaną z soczewką obiektywową 9, w której utrzymywane jest ciśnienie pośrednie P2.

Tak zbudowany skaningowy mikroskop elektronowy działa w następujący sposób. Skaningowy mikroskop elektronowy, do którego zamontowano układ detekcyjny elektronów przeznaczony do pracy w zmiennym zakresie ciśnień, jest mikroskopem niskopróżniowym z własną komorą pośrednią, zintegrowaną z soczewką obiektywową 9, w której utrzymywane jest ciśnienie pośrednie P2. W takim mikroskopie, dolna przesłona dławiąca oddzielająca komorę pośrednią od komory przedmiotowej, jest zazwyczaj szczelnie mocowana w kanale soczewki obiektywowej 9 na szczycie stożkowej oprawki. W związku z tym, zastosowany układ detekcyjny elektronów zastępuje pod względem próżniowym wymienioną oprawkę z przesłoną, ma zatem zminiaturyzowaną komorę pośrednią 13 o wysokości odpowiadającej długości oprawki, zaś w części szczytowej, zwróconej w kierunku stolika przedmiotowego 16, ma szczelnie zamocowaną dolną przesłonę dławiącą 15, która limituje przepływ gazu z komory przedmiotowej do komory pośredniej. Jednocześnie, układ detekcyjny elektronów zamontowany w skaningowym mikroskopie elektronowym, zapewnia sprawną detekcję elektronów wtórnych nie kolidując z innymi typami detektorów wykorzystywanymi w mikroskopie, ani nie zaburza innych rodzajów pracy przewidzianych konstrukcją mikroskopu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ detekcyjny elektronów, przeznaczony zwłaszcza do skaningowego mikroskopu elektronowego o zmiennym ciśnieniu gazu w komorze przedmiotowej, zawierający komorę pośrednią umieszczoną na drodze wiązki elektronowej do stolika przedmiotowego, umożliwiającą utrzymanie w swoim wnętrzu innego ciśnienia gazu niż w komorze przedmiotowej gdzie znajduje się miejsce emisji elektronów podlegających detekcji, co najmniej jedną przesłonę dławiącą przepływ gazu do komory pośredniej, co najmniej jedną tuleję ekranującą, co najmniej jedną anodę umożliwiającą przepływ elektronów i przetwarzanie sygnału elektronowego na sygnał świetlny oraz co najmniej jeden zespół fotodetektora, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden zespół detekcyjny elektronów, a wewnątrz komory pośredniej (13) są umieszczone tuleja ekranująca (4) oraz anoda (5), które wykazują symetrię obrotową przynajmniej w części zwróconej w kierunku dolnej przesłony dławiącej (15) i wraz z otworem w dolnej przesłonie dławiącej (15) znajdują się na osi elektronooptycznej (EOA), wzdłuż której biegnie wiązka elektronowa (EB), a w sąsiedztwie anody (5) znajduje się okno wejściowe co najmniej jednego zespołu fotodetektora.
2. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół fotodetektora ma co najmniej jeden fotopowielacz (27).
3. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół fotodetektora ma co najmniej jeden fotodetektor półprzewodnikowy (32).
4. Układ, według zastrz. 2, znamienny tym, że ma doprowadzony do fotopowielacza (27) światłowód główny (11), prowadzący w kierunku anody (5).
5. Układ, według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że w otoczeniu osi elektronooptycznej (EOA), ma wstawkę światłowodową (11a) zwróconą powierzchnią czołową w kierunku stolika przedmiotowego (16).
6. Układ, według zastrz. 5, znamienny tym, że wstawka światłowodowa (11a) ma zamocowaną na powierzchni czołowej płytkę scyntylatora (2) pokrytą cienką warstwą przewodzącą.
7. Układ, według zastrz. 6, znamienny tym, że pomiędzy płytką scyntylatora (2) a stolikiem (16) ma zamocowaną ruchomo osłonkę (1f) z otworem, osłaniającą płytkę scyntylatora (2) przed padaniem elektronów.
8. Układ, według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że światłowód główny (11) i/lub wstawka światłowodowa (11a) mają nawiercenie (11b), wewnątrz którego znajduje się tuleja ekranująca (4) oraz anoda (5).
9. Układ, według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że część powierzchni światłowodu głównego (11) i/lub część powierzchni wstawki światłowodowej (11a) jest pokryta cienką warstwą refleksyjną (12) odbijającą światło.
10. Układ, według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że część powierzchni światłowodu głównego (11) i/lub część powierzchni wstawki światłowodowej (11a) jest otoczona folią o dużym współczynniku odbicia światła.
11. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że anoda (5) jest pokryta cienką warstwą scyntylatora (5a).
12. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że anoda (5) jest w formie pierścienia z materiału przewodzącego, umieszczonego na powierzchni dolnej przesłony dławiącej (15) za pośrednictwem przekładki izolującej (29).
13. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że anoda (5) jest w formie przeźroczystej warstwy przewodzącej, naniesionej na boczną ściankę nawiercenia (11b).
14. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że tuleja ekranująca (4) oraz anoda (5) jest w formie przewodzących warstw cienkich naniesionych odpowiednio na wewnętrznej oraz zewnętrznej powierzchni tulejki izolacyjnej (7).
15. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że tuleja ekranująca (4) jest w kształcie zbliżonym do ściętego stożka zwróconego mniejszym otworem w kierunku dolnej przesłony dławiącej (15).
16. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że tuleja ekranująca (4) korzystnie wykazuje odchylenia symetrii obrotowej kształtu i położenia dolnego otworu względem osi elektronooptycznej (EOA), mniejsze niż 10% średnicy dolnego otworu tulei ekranującej (4).
17. Układ, według zastrz. 1 albo 15, znamienny tym, że średnica otworu w dolnej przesłonie dławiącej (15) jak i odległość dolnej przesłony dławiącej (15) od tulei ekranującej (4) jest mniejsza od średnicy dolnego otworu w tulei ekranującej (4).

PL 217 173 B1
18. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy dolną przesłoną dławiącą (15) i anodą (5) ma umieszczoną przesłonę odbijającą (31).
19. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że komora pośrednia (13) połączona jest z soczewką obiektywową (9) w sposób nieruchomy.
20. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że komora pośrednia (13) jest połączona z soczewką obiektywową (9) w sposób ruchomy i jest wyposażona w blokadę pożądanej pozycji.
21. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że komora pośrednia (13) ma otwór w ściance przedniej, w którym został zamocowany światłowód pomocniczy (19) wyposażony w scyntylator (21) i prowadzący do fotopowielacza (27).
22. Układ, według zastrz. 21, znamienny tym, że do tego samego fotopowielacza (27) ma doprowadzony zarówno światłowód główny (11) jak i światłowód pomocniczy (19).
23. Układ, według zastrz. 21, znamienny tym, że w przedniej ściance komory pośredniej (13) ma otwór, w którym jest zawór wlotowy (22) z urządzeniem otwierającym i zamykającym przepływu gazu i elektronów.
24. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że komora pośrednia (13) ma otwór w górnej ściance umiejscowiony na osi elektronooptycznej (EOA), w którym jest szczelnie zamocowana górna przesłona dławiąca (8).
25. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że na dolnej powierzchni komory pośredniej (13) ma zaaranżowane doprowadzenie gazu roboczego (G) w rejon obrzeża wstawki światłowodowej (11a).
26. Układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że poniżej dolnej przesłony dławiącej (15) ma przesłonę ekranującą (1) podzieloną na co najmniej dwa segmenty, wzajemnie odizolowane i niezależnie wyprowadzone.
27. Układ, według zastrz. 5, znamienny tym, że na powierzchni czołowej wstawki światłowodowej (11a) ma zamocowany co najmniej jeden detektor półprzewodnikowy BSE (33) elektronów wstecznie rozproszonych.
28. Skaningowy mikroskop elektronowy posiadający soczewkę obiektywową, komorę przedmiotową i stolik przedmiotowy, znamienny tym, że jest wyposażony w układ detekcyjny elektronów, w którym wewnątrz komory pośredniej (13) są umieszczone tuleja ekranująca (4) oraz anoda (5), które wykazują symetrię obrotową przynajmniej w części zwróconej w kierunku dolnej przesłony dławiącej (15) i wraz z otworem w dolnej przesłonie dławiącej (15) znajdują się na osi elektronooptycznej (EOA), wzdłuż której biegnie wiązka elektronowa (EB), a w sąsiedztwie anody (5) znajduje się okno wlotowe co najmniej jednego zespołu fotodetektora.
29. Mikroskop, według zastrz. 28, znamienny tym, że w kanale soczewki obiektywowej (9) ma szczelnie zamocowaną przesłonę soczewkową (8a) z otworem o średnicy mniejszej od 1 mm.
30. Mikroskop, według zastrz. 28, znamienny tym, że komora pośrednia (13) połączona jest z soczewką obiektywową (9) w sposób nieruchomy.
31. Mikroskop, według zastrz. 28, znamienny tym, że komora pośrednia (13) połączona jest z soczewką obiektywową (9) w sposób ruchomy.