TWI594014B - 永久磁鐵透鏡陣列 - Google Patents

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Description

永久磁鐵透鏡陣列
本發明一般而言係關於適合用於帶電粒子聚焦之永久磁性透鏡，且更特定而言，係關於適合用於聚焦一或多個帶電粒子束之一基於永久磁鐵之磁性透鏡陣列。
習用上，將由載流線圈及一相關聯磁性電路構成之磁性透鏡實施為習用帶電粒子光學系統內之透鏡。舉例而言，已將基於線圈之磁性透鏡利用為傳統掃描式電子顯微鏡(SEM)系統內之一物鏡。實施於習用帶電粒子光學系統中之習用磁性透鏡可賦予對實施帶電粒子光學系統之相當大結構及設計限制。在此意義上，一習用基於線圈之磁性透鏡可佔據一帶電粒子源與一相關聯試樣表面之間的一顯著空間量。此外，基於載流線圈之磁性透鏡在帶電粒子光學系統內產生一顯著熱量。與習用基於線圈之磁性透鏡相關聯之一額外缺陷係難以製作實施一或多個基於線圈之磁性透鏡之一帶電粒子光學系統。因此，產生消除或減少對基於線圈之磁性透鏡之需要之一磁性透鏡或透鏡陣列係有利的。一替代非基於線圈之磁性透鏡或透鏡陣列之產生減少對一實施帶電粒子光學系統之製造、設計及操作約束。此外，一簡化及緊密磁性透鏡陣列設計允許實施一陣列化帶電粒子系統(諸如，一陣列化SEM系統)中之一磁性透鏡陣列。一陣列化帶電粒子系統可允許避開與習用單行帶電粒子光學系統相關聯之電流限制，從而提供一既定試樣之減 少之掃描時間。
本發明揭示一種用於帶電粒子聚焦之永久磁性透鏡陣列。在一第一態樣中，永久磁性透鏡陣列可包含但不限於：一平面體積之一永久磁性材料，其中該平面體積之永久磁性材料包含跨越該平面體積之該永久磁性材料之一表面分佈之複數個透鏡開口，其中該平面體積之永久磁性材料之該等透鏡開口中之每一者軸向對稱且自該平面體積之永久磁性材料之一第一表面通至一第二表面；及一平面體積之一軟磁性材料，其中該平面體積之軟磁性材料包含跨越該平面體積之該軟磁性材料之一表面分佈之複數個透鏡開口，其中該平面體積之軟磁性材料之每一透鏡開口軸向對稱且自該平面體積之軟磁性材料之一第一表面通至一第二表面，其中該平面體積之軟磁性材料可操作地耦合至該平面體積之該永久磁性材料之一表面，以使得該平面體積之永久磁性材料之該等透鏡開口之至少一部分與該平面體積之軟磁性材料之該等透鏡開口之至少一部分實質上對準，其中該平面體積之永久磁性材料及該平面體積之軟磁性材料依一實質上平面單塊結構來配置，其中該體積之永久磁性材料之該複數個透鏡開口及該體積之軟磁性材料之該複數個透鏡開口經組態以形成複數個磁性透鏡，其中每一磁性透鏡具有一磁場，該磁場具有實質上垂直於該平面體積之該永久磁性材料之該第一表面定向之至少一軸向分量。
在又一實施例中，永久磁性透鏡陣列可包含一額外平面體積之一軟磁性材料，其中該額外平面體積之軟磁性材料包含跨越該額外平面體積之軟磁性材料之一表面分佈之複數個透鏡開口，其中該額外平面體積之軟磁性材料之每一透鏡開口軸向對稱且自該額外平面體積之軟磁性材料之一第一表面通至一第二表面，其中該額外平面體積之軟磁性材料可操作地耦合至該平面體積之該永久磁性材料之一第二表面，以使得該平面體積之永久磁性材料之該等透鏡開口之至少一部分與該平面體積之軟磁性材料及該額外平面體積之軟磁性材料之該等透鏡開口之至少一部分實質上對準，其中該平面體積之永久磁性材料、該平面體積之軟磁性材料及該額外平面體積之軟磁性材料依一實質上平面單塊結構來配置，其中該平面體積之永久磁性材料之該複數個透鏡開口、該平面體積之軟磁性材料之該複數個透鏡開口及該額外平面體積之軟磁性材料之該複數個透鏡開口經組態以形成複數個磁性透鏡，其中每一磁性透鏡具有一磁場，該磁場具有至少一軸向分量。
在一第二態樣中，永久磁性透鏡陣列可包含但不限於：一平面體積之一永久磁性材料，其中該平面體積之永久磁性材料包含跨越該平面體積之該永久磁性材料之一表面分佈之複數個透鏡開口，其中該平面體積之該永久磁性材料之該等透鏡開口中之每一者軸向對稱且自該平面體積之永久磁性材料之一第一表面通至一第二表面，其中該體積之永久磁性材料之該複數個透鏡開口經組態以形成複數個磁 性透鏡，其中每一磁性透鏡具有一磁場，該磁場具有實質上垂直於該平面體積之該永久磁性材料之該第一表面定向之至少一軸向分量。
在一第三態樣中，該永久磁性透鏡陣列可包含但不限於：一第一軟磁性材料薄片，其中該第一軟磁性材料薄片包含複數個通氣管錐體，每一通氣管錐體自該軟磁性材料之一第一表面突出，其中該複數個通氣管錐體依一陣列圖案來配置，其中每一通氣管錐體軸向對稱且包含自該第一軟磁性材料薄片之該第一表面通至軟磁性材料之一第二表面之一開口；及複數個永久磁性元件，其中每一永久磁性元件軸向對稱且與該第一軟磁性材料薄片之一通氣管錐體同心地配置，其中該等永久磁性元件中之每一者可操作地耦合至該第一軟磁性材料薄片之該第一表面，其中該第一軟磁性材料薄片之該複數個通氣管錐體及該複數個永久磁性元件經組態以形成複數個磁性透鏡，其中每一磁性透鏡具有一磁場，該磁場具有實質上垂直於該軟磁性材料之該第一表面定向之至少一軸向分量。
本發明揭示一種用於聚焦一或多個帶電粒子束之裝置。在一項態樣中，永久磁性透鏡陣列可包含但不限於：至少一個帶電粒子源；一帶電粒子光學系統，其包含至少一個永久磁性透鏡陣列，其中該永久磁性透鏡陣列包含複數個磁性透鏡，每一磁性透鏡經組態以聚焦自該至少一個帶電粒子源發射之一帶電粒子束，其中該等磁性透鏡中之每一者軸向對稱；及至少一個偵測器，其經組態以偵測自試樣 之表面發射之次級電子。
應理解，上述一般說明及以下詳細說明兩者皆僅係例示性及解釋性且未必限制如所主張之本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式圖解說明本發明之實施例，且與該一般說明一起用於闡釋本發明之原理。
熟習此項技術者可藉由參考附圖來更好地理解本發明之眾多優點。
應理解，上述一般說明及以下詳細說明兩者皆僅係例示性及解釋性且未必限制如所主張之本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式圖解說明本發明之實施例，且與該一般說明一起用於闡釋本發明之原理。現在將詳細參考隨附圖式中所圖解說明之所揭示標的物。
通常參考圖1A至圖2F，根據本發明闡述適合用於聚焦帶電粒子之磁性透鏡陣列100及200。本發明係針對經配置以使得與透鏡陣列之每一永久磁性透鏡相關聯之磁通量迴圈繞每一透鏡局部閉合之一永久磁性透鏡陣列。在一項態樣中，本發明之永久磁性透鏡陣列可包含一單塊軸向透鏡陣列100，而在另一態樣中，該永久磁性透鏡陣列可包含一通氣管錐體透鏡陣列200。本文中涵蓋，可分別將透鏡陣列100之磁性透鏡102或透鏡陣列200之磁性透鏡202利用為一陣列化帶電粒子光學系統(例如，陣列化SEM)之主物鏡或源聚光透鏡。本發明有助於消除一實施帶電粒子光學系統之行區域中對磁通量旁路元件之需要，從而允許增加 之行密度及消除在該帶電粒子光學系統內之一高電壓崩潰源。此外，相對於基於電磁線圈之磁性透鏡，本發明之永久磁性透鏡陣列提供一簡化製作製程，同時亦允許比傳統系統緊密之一設計。進一步涵蓋，利用本發明之永久磁性透鏡陣列之永久磁性透鏡可移除與操作習用基於線圈之透鏡相關聯之一熱源。此外，進一步認識到，本發明之磁性透鏡陣列適合用於在一陣列化帶電粒子系統(例如，陣列化SEM系統)內實施。以此方式，可利用該等磁性透鏡陣列(例如，磁性透鏡陣列100或200)來將一陣列化帶電粒子光學系統之帶電粒子(例如，電子)聚焦至一試樣之表面上之眾多「點」中。
圖1A至圖1C圖解說明根據本發明之一例示性實施例之一單塊軸向透鏡陣列100之一示意圖。在一項態樣中，軸向透鏡陣列100包含複數個磁性透鏡102。在另一態樣中，可藉由可操作地耦合一軟磁性材料薄片104與一永久磁性材料薄片106來形成透鏡陣列100。軟磁性材料薄片104及永久磁性材料薄片106兩者分別包含複數個透鏡開口103及105。軟磁性材料薄片104及永久磁性材料薄片106經配置以使得實質上對準各自之透鏡開口103及105，從而形成單塊透鏡陣列100之軸向磁性透鏡102。以此方式，如圖1B之放大剖面圖中所圖解說明，單塊透鏡陣列100之軸向磁性透鏡102由自永久磁性薄片106之一「前」表面通至軟磁性薄片104之一「後」表面之開口構成。
在又一態樣中，單塊透鏡陣列100之磁性透鏡102之磁場 具有至少一軸向分量。如圖1C中所圖解說明，永久磁性材料薄片106可具有垂直於永久磁性薄片106之頂部表面107定向且經引導朝向頂部表面107之一淨磁化。就此而言，可磁性地耦合永久磁鐵106與軟磁鐵104。以此方式，軟磁性材料薄片104與永久磁性材料薄片106之對準在磁性透鏡102中之每一者中形成一磁場，該磁場具有自永久磁鐵薄片106之頂部表面107引導至軟磁鐵薄片104之頂部表面109之一軸向分量108。熟習此項技術者應認識到，就此而言，如圖1C中所圖解說明，與透鏡陣列100之每一磁性透鏡102相關聯之磁場線110相對於每一透鏡102局部閉合。此外，軸向磁性透鏡陣列100之每一軸向透鏡102之場線110可保持實質上被約束於永久磁性薄片106之平面內，其中無明顯場分量存在於永久磁性薄片106之平面上方。
在一項實施例中，如圖1A及圖1B中所繪示，軟磁性材料104(或112)之透鏡開口及永久磁性材料106之透鏡開口可由圓柱形形狀之透鏡開口構成。因此，藉由對準開口103及開口105而形成之所得磁性透鏡102亦可擁有一圓柱形輪廓。申請人注意到，與挑選圓柱形形狀之磁性透鏡102相關之主要特徵包含一圓柱體之軸向對稱。如此，本文中涵蓋，具有不同軸向對稱形狀之磁性透鏡102亦可適合用於在本發明中實施。因此，不應將磁性陣列100之磁性透鏡102之圓柱形形狀解釋為一限制，而是僅解釋為圖解說明性。
現在參考圖1D，其圖解說明單塊透鏡陣列112之一替代 實施例。在圖1D中所繪示之替代實施例中，單塊透鏡陣列112可由一單個永久磁性薄片106構成。如在圖1A之透鏡陣列100中，軸向透鏡陣列112包含複數個磁性透鏡102。永久磁性材料薄片106包含依跨越永久磁性薄片106之表面分佈之一陣列樣之圖案而分佈之複數個透鏡開口。該複數個透鏡開口形成單塊透鏡陣列112之軸向磁性透鏡102。以此方式，單塊透鏡陣列112之軸向磁性透鏡102可由自永久磁性薄片106之一「前」表面通至永久磁性薄片106之一「後」表面之開口構成。
在又一態樣中，如在圖1A之雙層陣列100中，單塊透鏡陣列100之磁性透鏡102之磁場具有沿軸向方向108引導之至少一軸向分量。進一步地，永久磁性材料薄片106可具有垂直於永久磁性薄片106之頂部表面107定向且經引導朝向頂部表面107之一淨磁化。
現在參考圖1E，其圖解說明單塊透鏡陣列114之一額外替代實施例。在圖1E中所繪示之替代實施例中，單塊透鏡陣列114可由定位於一第一永久磁性薄片106與一第二永久磁性薄片116之間的一單個永久磁性薄片106構成。在一項態樣中，軸向透鏡陣列114包含複數個磁性透鏡102。在另一態樣中，可藉由可操作地耦合一第一軟磁性材料薄片104與永久磁性材料薄片106之一第一表面以及一第二軟磁性材料薄片116與永久磁性材料薄片106之一第二表面來形成透鏡陣列114。第一軟磁性材料薄片104及第二軟磁性材料薄片116以及永久磁性材料薄片106各自包含複數個透鏡 開口。軟磁性材料薄片104、116及永久磁性材料薄片106經配置以使得各自之透鏡開口實質上對準，從而形成單塊透鏡陣列114之軸向磁性透鏡102。以此方式，如圖1E中所繪示，單塊透鏡陣列114之軸向磁性透鏡102由自第二磁性薄片116之一「前」表面通至軟磁性薄片104之一「後」表面之開口構成。
在又一態樣中，如在本文中先前所闡述之實施例中，單塊透鏡陣列114之磁性透鏡102之磁場具有至少一軸向分量。如圖1C中所圖解說明，永久磁性材料薄片106可具有垂直於永久磁性薄片106之頂部表面107定向且經引導朝向頂部表面107之一淨磁化。就此而言，可磁性地耦合永久磁鐵106與軟磁鐵104及116。以此方式，軟磁性薄片104及116之薄片與永久磁性材料薄片106之對準在磁性透鏡102中之每一者中形成一磁場，該磁場具有自永久磁鐵薄片106之頂部表面引導至軟磁鐵薄片116之頂部表面之一軸向分量108。熟習此項技術者應認識到，就此而言，與透鏡陣列114之每一磁性透鏡102相關聯之磁場線(未展示)相對於每一透鏡102局部閉合。
進一步認識到，軸向透鏡陣列100之先前所闡述實施例之軟材料薄片104及116可用以在軸向透鏡陣列100中提供結構剛度及磁場均勻性。
應認識到，在本發明通篇中所提供之與軸向透鏡陣列100相關之說明性材料應解釋為擴展至本發明之單層軸向透鏡陣列112及三層軸向透鏡陣列116。
再次參考圖1A至圖1C，永久磁性薄片106之永久磁性材料可包含但不限於一鐵磁性材料，諸如，一稀土磁性材料。舉例而言，該永久磁性材料可包含一基於釹之磁性材料。舉例而言，永久磁性薄片106可由一釹鐵硼(NdFeB)化合物(諸如但不限於，Nd2Fe14B)形成。以另一實例方式，該永久磁性材料可包含一基於釤之磁性材料。舉例而言，永久磁性薄片106之永久磁性材料可由一釤鈷(SmCo)化合物(諸如但不限於，SmCo5或Sm2Co17)形成。申請人已發現，由Dexter Magnetic Technologies製造之釤鈷等級S2820適合用於實施為本發明之永久磁性薄片106之永久磁性材料。本文中認識到，雖然基於NdFeB之永久磁性薄片106在NdFeB顯示優越磁能密度之意義上係有利的，但與基於NdFeB之材料相比，SmCo材料通常顯示一較高居裏(Curie)溫度。因此，與基於SmCo之材料相比，依據溫度，基於NdFeB之材料具有一較低去磁化臨限值。
此外，由於永久磁鐵薄片106之永久磁性材料提供聚焦帶電粒子所需之磁能，因此需要永久磁鐵材料具有一大磁場。在電子之情形中，永久磁鐵薄片106之永久磁性材料需要介於約0.5特斯拉與1.5特斯拉之間的一磁場。
進一步認識到，基於SmCo之永久磁性薄片需要製造至大於一類似基於NdFeB之薄片之一厚度(此乃因SmCo之較低磁能密度)以便得到實施本發明所需之永久磁性薄片106之磁場。
熟習此項技術者應認識到，可藉由此項技術中已知之任 何適合燒結製程來形成基於釹或釤之永久磁性材料(及其他相似永久磁性材料)薄片。在將鐵磁性材料燒結成一選定薄片後，可旋即使用使用此項技術中已知之任何磁化器之一適合磁化程序來磁化鐵磁性材料薄片。進一步地，在燒結後，可旋即將一鐵磁性材料薄片加工成所需形式。舉例而言，在圖1A中所圖解說明之陣列之情形中，可將永久磁性材料之所燒結件加工成一平坦永久磁性材料薄片。此外，可藉由利用此項技術中已知之適合鑽孔設備來鑽孔使其穿過永久磁性薄片106之體積而形成圖1A中所顯示之開口。
本文中認識到，在本發明之上下文中，可實施多種永久磁性材料。所實施之特定類型之永久磁性材料可取決於若干個因素，諸如但不限於，所需居裏溫度、所需磁化、抗氧化力、製作限制及諸如此類。
在另一實施例中，軟磁鐵薄片104之軟磁性材料可包含但不限於磁性鋼。舉例而言，該軟磁性材料可包含但不限於一基於鐵鈷之磁性材料。舉例而言，可將鐵鈷釩磁性合金(vanadium permendur)(由約49.2%鐵、48.8%鈷、2%釩及痕量級之其他元素(矽、錳及碳)構成之一鐵鈷合金)利用為軟磁性薄片104之軟磁性材料。申請人已發現，由Carpenter Technology公司製造之Hiperco50A(鐵鈷釩磁性合金之一品牌名稱版本)適合用於實施為軟磁性薄片104中之軟磁性材料。進一步認識到，可期望Hyperco50A(及相似材料)，此乃因其約2.4特斯拉之高磁性飽和限制。亦注 意，應將與軟磁鐵薄片104相關聯之材料考量視為應用於本文中進一步闡述之磁鐵透鏡陣列200之軟磁鐵薄片206及額外頂部磁鐵薄片212。
本文中認識到，永久磁鐵106及軟磁鐵薄片104、112之尺寸可基於磁性透鏡陣列100之特定要求而變化。舉例而言，上文所闡述之永久磁鐵薄片106及軟磁鐵薄片104、112可具有1 mm以下之厚度。進一步地，軸向陣列100可具有大約數毫米之一總厚度。應認識到，以上尺寸不應解釋為限制性而應解釋為僅係說明性。多種表面積及厚度可適合用於本發明之永久磁性薄片106及軟磁鐵薄片104、112。
此外，認識到，本發明之磁性透鏡陣列100可包含任何數目個磁性透鏡102。舉例而言，磁性透鏡陣列100可包含磁性透鏡102之一5×5陣列。在另一實例中，磁性透鏡陣列100可包含磁性透鏡102之一10×10陣列。此外，申請人認識到，透鏡陣列100在形狀上不必係「方形」。舉例而言，透鏡陣列102可包含透鏡102之一10×6陣列。更進一步地，儘管未展示，但認識到，透鏡陣列100可包含額外陣列形狀，該等額外陣列形狀包含任何適合幾何形狀(例如，透鏡102之六邊形陣列圖案)或幾何形狀組合(例如，透鏡102之同心環)。
圖2A至圖2F圖解說明根據本發明之一替代實施例之一通氣管錐體透鏡陣列200之一示意圖。在一項態樣中，通氣管錐體透鏡陣列200包含複數個磁性透鏡202。如圖2A至 圖2C中所繪示，透鏡陣列200之每一磁性透鏡202可由一軟磁鐵薄片204之一通氣管錐體突出部205、軟磁性薄片204之一平坦基底部分及圍繞通氣管錐體突出部205同心地配置之一軸向對稱永久磁鐵元件206構成。
在又一態樣中，可藉由可操作地耦合複數個軸向對稱永久磁鐵元件206與一軟磁性材料薄片204來形成透鏡陣列200，軟磁性材料薄片204包含自軟磁性薄片204之表面延伸之複數個通氣管錐體突出部205。以此方式，可圍繞軟磁性薄片204之一通氣管錐體突出部205同心地配置每一永久磁鐵元件206，從而形成磁性陣列200之通氣管錐體磁性透鏡202。
參考圖2A至圖2C，自軟磁性薄片204之表面延伸之通氣管錐體突出部205可具有一錐體形狀，其中每一突出部205包含自突出部205之頂部通至軟磁性材料薄片204之一相對側之一開口，如圖2B之放大之剖面圖中所圖解說明。本文中認識到，突出部205之形狀並不限於一錐體形狀，而是可包含適合用於產生一既定設定中所需要之磁場特性之若干個軸向對稱形狀。
在某些實施例中，磁性透鏡202中之每一者之通氣管錐體205可包含在通氣管錐體205之基底處「外擴」之一凹陷體積。一既定通氣管錐體205內之外擴凹陷部211可用以避免來自樣本試樣之表面之次級電子，該等次級電子不如原始初級電子束一樣準直。應進一步注意，當所移除材料不攜載一顯著磁通量(甚至當存在時)時，外擴凹陷部211不應 顯著干擾既定磁性透鏡202之磁性性質。
本文中涵蓋，可將通氣管錐體透鏡陣列200之磁性透鏡202利用為一陣列化帶電粒子光學系統之主物鏡或源聚光透鏡。在一項實施例中，與經組態以作為一物鏡操作之透鏡陣列100之一透鏡102相比，組態為一聚光透鏡之透鏡陣列100之一透鏡102可需要一較大磁場。因此，實施為一聚光透鏡之一既定磁性透鏡202之一通氣管錐體205之內徑及外徑通常可小於利用為一物鏡之一通氣管錐體205之內徑及外徑。
進一步認識到，如本文中將進一步更詳細地論述，可同時利用一對磁性透鏡陣列200以形成一陣列化帶電粒子光學系統(諸如，一陣列化SEM系統)之一行陣列之一物鏡陣列及一聚光透鏡陣列。
如圖2C中所顯示，磁性透鏡陣列200之磁性透鏡202中之每一者之磁場可具有至少一非零淨軸向分量。透鏡202之永久磁鐵元件206中之每一者可具有垂直於永久磁鐵元件206之頂部表面207定向且自永久磁鐵元件206之頂部表面207引導至永久磁鐵元件209之底部表面(或軟磁性薄片之頂部表面)之一淨磁化。就此而言，可磁性地耦合永久磁性元件206與薄片204及錐體205之軟磁性材料。以此方式，永久磁性元件206中之每一者與軟磁性薄片204之通氣管錐體205之同心對準在磁性透鏡202中之每一者中形成具有一軸向分量及一橫向分量兩者之一磁場。
熟習此項技術者應認識到，就此而言，如圖1C中所圖解 說明，與透鏡陣列200之每一磁性透鏡202相關聯之磁場線210相對於每一透鏡202局部閉合。與本文中先前所闡述之軸向透鏡陣列100相比，通氣管錐體透鏡陣列200之每一透鏡202之場線210在永久磁性元件206中之每一者之頂表面上方延伸。在此態樣中，透鏡陣列200之通氣管錐體透鏡202可用以將帶電粒子光學物件或影像平面浸沒於一既定透鏡202之磁場210中。熟習此項技術者應進一步認識到，通氣管錐體陣列200之浸沒效應係特別有利的，此乃因能夠減小像差及改良帶電粒子聚焦能力。
以類似於上文所闡述之永久磁性薄片106之一方式，永久磁性元件206之永久磁性材料可包含但不限於一鐵磁性材料，諸如一稀土磁性材料。本文中涵蓋，應將與永久磁性薄片106之材料類型、磁化強度及厚度相關之上文揭示內容視為應用於本文中所闡述之永久磁性元件206。因此，永久磁性元件206由一NdFeB化合物(例如，Nd2Fe14B)或SmCo化合物(例如，SmCo5)形成。
再次參考圖2A至圖2C，永久磁性元件206可具有一「磚塊」形狀。舉例而言，如圖2A中所展示，可將永久磁性元件206中之每一者塑形為方形樣之磚塊。進一步地，圖2A中所圖解說明之永久磁性元件206可由具有切角之方形磚塊構成，該等方形磚塊用以減少切削且有助於陣列200組裝。此外，應認識到，可將一單磚塊永久磁性元件206用於每一通氣管錐體突出部205以便最小化與製作高效能永久磁性材料之一單塊件相關之品質控制間題。如此，藉由 利用單永久磁性元件磚塊206，可能自眾多製作批次選擇具有一足夠品質位準之磁磚。此外，利用單永久磁磚允許一使用者在已將陣列放置於一操作設定中之後自一磁性陣列200替換損壞或有缺陷永久磁鐵磚塊。
本文中認識到，永久磁性元件206可包含多種大小或形狀。舉例而言，可利用大永久磁磚，其中一單永久磁磚重疊複數個通氣管錐體陣列。在又一實例中，永久磁磚可由一細長平面磚塊構成，該細長平面磚塊用以重疊一「列」通氣管錐體突出部205。
熟習此項技術者應認識到，可藉由此項技術中已知之任何適合燒結製程來製作由一基於釹或釤之永久磁性材料組成之永久磁性元件206(例如，磚塊)。在將鐵磁性材料燒結成一形狀後，可旋即使用使用此項技術中已知之任何磁化器之一適合磁化程序來磁化該鐵磁性材料。進一步地，在燒結後，可旋即將該鐵磁性材料加工成所需形式(例如，方形磚塊或具有切角之方形磚塊)。舉例而言，在圖2A中所圖解說明之陣列之情形中，可將永久磁性材料之所燒結件加工(例如，研磨)成具有切角之方形樣磚塊。此外，可藉由利用此項技術中已知之任何適合鑽孔設備來鑽孔使其穿過永久磁性元件206之體積而形成圖2A中所顯示之永久磁性元件206之開口。
在一項實施例中，磁性陣列200可包含永久磁性元件206之一10×10陣列。應認識到，一10×10陣列不係一限制而僅係對本發明之一圖解說明且多種磁鐵透鏡陣列大小可係適 合的。進一步認識到，可利用額外周邊永久磁性元件206以便限制與透鏡陣列200之磁性透鏡202相關聯之磁場之邊緣。該陣列內之磁場之一邊緣可產生一大橫向磁場，該大橫向磁場可導致與陣列200之外部透鏡相關聯之點大小之模糊(經由彗形像差)。為對抗此效應，可利用一額外組之陣列列。舉例而言，可沿一10×10磁性透鏡陣列200之每一邊緣安置一額外列永久磁性元件(缺少一開口212)。就此而言，可在一既定陣列200中利用永久磁性元件206之一12×12陣列，其中最外列永久磁性元件206由與一下伏通氣管錐體突出部205無關聯之邊緣校正元件構成。
現在參考圖2D至圖2F，通氣管錐體透鏡陣列200可包含可操作地耦合至複數個永久磁鐵元件206之頂部表面之一額外頂部軟磁性材料薄片。舉例而言，具有複數個開口214之一第二軟磁性材料薄片212可附接至陣列200之永久磁性元件206之頂部表面。就此而言，第二軟磁性薄片212之開口214中之每一者可與第一軟磁性薄片204之下伏通氣管錐體突出部205同心地對準。申請人注意到，利用一第二薄片212可有助於最小化透鏡陣列200對各種個別永久磁性元件206之磁化強度及定向之變化之敏感度。舉例而言，申請人已發現，在不存在一第二薄片212之情形中，一既定永久磁性元件206之磁化定向中之一小誤差可在相關聯通氣管錐體透鏡202上方引入一橫向場。諸如此之一偏差可導致致使彗形像差的一入射電子束之一偏轉。添加一第二薄片212可有助於幾乎完全避免上文所闡述之敏感 度，其中較大磁化定向誤差在通氣管錐體透鏡202處不引入明顯像差。應認識到，利用頂部薄片212可係特別有利的，此乃因此項技術中已知之永久磁性材料通常顯示顯著定向及量值變化。
進一步注意，可利用與第一軟磁性材料薄片204相同之材料及材料製程來製作第二軟磁性材料薄片212。舉例而言，第二薄片212可包含一磁性鋼薄片，諸如但不限於，一基於鐵鈷之軟磁性材料(例如，hiperco50A)。
圖3及圖4圖解說明同時實施於一帶電粒子光學系統中之一對磁性透鏡陣列(例如，100或200)之剖面圖。現在參考圖3，一對軸向透鏡陣列100經組合以形成適合用於實施於一帶電粒子光學系統(諸如一陣列化SEM)中之一行陣列300。在一項態樣中，行陣列300可包含一第一軸向透鏡陣列100及一第二軸向透鏡陣列。在一項實施例中，第一及第二透鏡陣列100可經組態以分別作為一源聚光透鏡及一主物鏡操作。就此而言，頂部軸向透鏡陣列100之一磁性透鏡102可用以在該帶電粒子束通過各種靜電元件302(例如，偏轉器、條形(trim)透鏡、偵測器及諸如此類)之前將一帶電粒子束聚光。在該帶電粒子束通過各種靜電元件302之後，底部磁性透鏡陣列100之一磁性透鏡102可用以將該帶電粒子束聚焦至一樣本之表面上。
在上文所闡述之上下文中，透鏡陣列100之局部閉合迴圈永久磁性透鏡102係特別有利的，此乃因不需要使磁通量旁路繞過行陣列300之各種靜電元件302。此外，磁通量 旁路分量之不存在允許靜電層內之經增加操作空間，降低靜電拱之風險且簡化製造。
此外，如本文中先前所論述，與聚光陣列100(亦即，頂部陣列)之彼場相比，物鏡陣列100(亦即，底部陣列)之透鏡可需要一較低場。就此而言，可以此項技術中已知之任何方式修整兩個磁性陣列100之磁性透鏡之磁場。舉例而言，與物鏡陣列100之彼磁化相比，聚光陣列100之永久磁性材料可由具有一較大磁化之一材料構成。在另一實例中，可相對於物鏡陣列100增加聚光陣列100之厚度以便增加存在於聚光陣列100之磁性透鏡102處之磁鐵能量之總量。
現在參考圖4，類似於上文所闡述之圖3，可組合一對通氣管錐體透鏡陣列100以形成適合用於實施於一帶電粒子光學系統中之一行陣列400。在一項態樣中，行陣列400可包含一第一通氣管錐體透鏡陣列200及一第二通氣管錐體透鏡陣列200。在一項實施例中，第一及第二透鏡陣列200可經組態以分別作為一源聚光透鏡及一主物鏡操作。就此而言，頂部軸向透鏡陣列200之一磁性透鏡202可用以在一帶電粒子束通過各種靜電元件402之前將該帶電粒子束聚光。在該帶電粒子束通過各種靜電元件402之後，底部磁性透鏡陣列200之一磁性透鏡202可用以將該帶電粒子束聚焦至一樣本之表面上。
此外，如本文中先前所論述，與一相關聯永久磁鐵聚光陣列200(亦即，頂部陣列)之透鏡相比，物鏡永久磁鐵陣列 200(亦即，底部陣列)之透鏡可經組態以具有一較低場。就此而言，可以此項技術中已知之任何方式修整兩個通氣管錐體磁性陣列200之磁性透鏡之磁場。舉例而言，如實施方案之特定上下文所需要，可調整物鏡陣列之物鏡及聚光透鏡陣列之聚光透鏡之內徑及外徑之相對大小。
圖5A及圖5B圖解說明實施本發明之一或多個永久磁性陣列之帶電粒子光學系統500及501之方塊圖。現在參考圖5A，其圖解說明連同複數個靜電透鏡504一起實施一單永久磁性陣列501之一陣列化帶電粒子光學系統500之一方塊圖。系統500可包含但不限於：一或多個帶電粒子源502(例如，一電子源)；複數個靜電透鏡504；一永久磁鐵透鏡陣列501，其包含複數個基於永久磁鐵之透鏡505；及一偵測器506，其經組態以偵測自一試樣508之表面射出之次級電子。應認識到，此項技術中已知之任何帶電粒子源及偵測器可適合用於實施於本發明中，且熟習此項技術者將基於實施方案之特定上下文而明瞭此等器件之特定挑選。此外，雖然圖5A及圖5B繪示多個帶電粒子源，但認識到，可使用一單個帶電粒子源。以此方式，僅應將圖5A及圖5B中所繪示之多個「源」解釋為至帶電粒子系統500及501之行陣列中之多個帶電粒子路徑。類似地，僅應將圖5A及圖5B中所繪示之多個偵測器506解釋為自試樣508射出之次級電子之多個偵測點，偵測器506可藉助一單個帶電粒子偵測器件來實施。
在圖5A中所展示之一項實施例中，靜電透鏡504可經配 置以作為源聚光透鏡操作，而永久磁鐵陣列501之永久磁鐵透鏡505可經配置以充當陣列化帶電粒子光學系統500之行之主物鏡。
現在參考圖5B，其圖解說明實施一對永久磁性陣列510及512之一陣列化帶電粒子光學系統501之一方塊圖。系統501可包含但不限於：一或多個帶電粒子源502(例如，一電子源)；一第一永久磁性透鏡陣列510，其包含第一複數個基於永久磁鐵之透鏡511；一第二永久磁鐵透鏡陣列512，其包含第二複數個基於永久磁鐵之透鏡513；及一偵測器506，其經組態以偵測自一試樣508之表面射出之次級電子。在圖5B中所展示之一項實施例中，第一永久磁鐵透鏡陣列之透鏡511可經配置以作為行陣列之主物鏡操作，而第二永久磁鐵陣列512之永久磁鐵透鏡513可經配置以充當帶電粒子光學系統501之行之源聚光器。
熟習此項技術者將認識到，在此項技術內以本文中所陳述之方式闡述器件及/或製程且此後使用工程實踐將此等所闡述器件及/或製程整合至資料處理系統中係常見的。亦即，本文中所闡述之器件及/或製程之至少一部分可經由一合理量之實驗而整合至一資料處理系統中。熟習此項技術者將認識到，一典型資料處理系統通常包含以下器件中之一或多者：一系統單元殼體；一視訊顯示器件；一記憶體，諸如揮發性及非揮發性記憶體；若干處理器，諸如微處理器及數位信號處理器；計算實體，諸如作業系統、驅動器、圖形使用者介面及應用程式；一或多個互動器 件，諸如一觸控墊或螢幕；及/或控制系統，其包含回饋環路及控制馬達(例如，用於感測位置及/或速度之回饋；用於移動及/或調整分量及/或數量之控制馬達)。可利用任何適合市售組件(諸如，通常發現於資料計算/通信及/或網路計算/通信系統中之彼等組件)來實施一典型資料處理系統。
本文中所闡述之標的物有時圖解說明不同其他組件內所包含或與不同其他組件連接之不同組件。應理解，此等所繪示架構僅係例示性的，且實際上可實施達成相同功能性之諸多其他架構。在一概念意義上，達成相同功能性之任何組件配置係有效地「相關聯」以使得達成所期望功能性。因此，不管架構或中間組件如何，皆可將本文中經組合以達成一特定功能性之任何兩個組件視為彼此「相關聯」以使得達成所期望功能性。同樣地，亦可將如此相關聯之任何兩個組件視為彼此「連接」或「耦合」以達成所期望功能性，且亦可將能夠如此相關聯之任何兩個組件視為彼此「可耦合」以達成所期望功能性。可耦合之特定實例包含但不限於：可實體配合及/或實體互動之組件；及/或可以無線方式互動及/或以無線方式互動之組件；及/或以邏輯方式互動及/或可以邏輯方式互動之組件。
雖然已展示並闡述了本文中所闡述之本標的物之特定態樣，但熟習此項技術者將基於本文中之教示明瞭：可在不背離本文中所闡述之標的物及其更廣泛之態樣之情形下做出改變及修改，且因此，隨附申請專利範圍欲將所有此等 改變及修改囊括於其範疇內，如同此等改變及修改歸屬於本文中所闡述之標的物之真實精神及範疇內一般。
儘管已圖解說明本發明之特定實施例，但應明瞭，熟習此項技術者可在不背離上述揭示內容之範疇及精神之情形下做出本發明之各種修改及實施例。因此，本發明之範疇應僅受隨附申請專利範圍限制。
據信，藉由上述說明將理解本發明及其隨附優點中之諸多優點，且將明瞭，可在不背離所揭示標的物或不犧牲其材料優點中之所有優點之情形下在組件之形式、構造及配置上做出各種改變。所闡述之形式僅係解釋性的，且以下申請專利範圍意欲囊括並包含此等改變。
此外，應理解，本發明由隨附申請專利範圍界定。
100‧‧‧磁性透鏡陣列/單塊軸向透鏡陣列/透鏡陣列/軸向透鏡陣列/單塊透鏡陣列/軸向磁性透鏡陣列/磁性 陣列/雙層陣列/軸向陣列/第一軸向透鏡陣列/第一及第二透鏡陣列/頂部軸向透鏡陣列/底部磁性透鏡陣列/聚光陣列/物鏡陣列/通氣管錐體透鏡陣列
102‧‧‧磁性透鏡/軸向磁性透鏡/透鏡/軸向透鏡/所得磁性透鏡/透鏡陣列/局部閉合迴圈永久磁性透鏡
103‧‧‧透鏡開口/開口
104‧‧‧軟磁性材料薄片/軟磁性薄片/軟磁鐵/軟磁鐵薄片/軟磁性材料/第一軟磁性材料薄片/軟材料薄片
105‧‧‧透鏡開口/開口
106‧‧‧永久磁性材料薄片/永久磁性薄片/永久磁鐵薄片/永久磁性材料/第一永久磁性薄片/單個永久磁性薄片/永久磁鐵
108‧‧‧軸向分量/軸向方向
107‧‧‧頂部表面
109‧‧‧頂部表面
110‧‧‧磁場線/場線
112‧‧‧軟磁性材料/單塊透鏡陣列/軸向透鏡陣列/單層軸向透鏡陣列/軟磁鐵薄片
114‧‧‧單塊透鏡陣列/軸向透鏡陣列/透鏡陣列
116‧‧‧第二永久磁性薄片/第二軟磁性材料薄片/軟磁性材料薄片/第二磁性薄片/軟磁鐵/軟磁性薄片/軟磁鐵薄片/軟材料薄片/三層軸向透鏡陣列
200‧‧‧磁性透鏡陣列/通氣管錐體透鏡陣列/透鏡陣列/磁鐵透鏡陣列/磁性陣列/通氣管錐體陣列/陣列/既定 陣列/第一通氣管錐體透鏡陣列/第二通氣管錐體透鏡陣列/第一及第二透鏡陣列/頂部軸向透鏡陣列/底部磁性透鏡陣列/永久磁鐵聚光陣列/物鏡永久磁鐵陣列/通氣管錐體磁性陣列
202‧‧‧磁性透鏡/通氣管錐體磁性透鏡/既定磁性透鏡/透鏡/通氣管錐體透鏡/既定透鏡
204‧‧‧軟磁鐵薄片/軟磁性薄片/軟磁性材料薄片/軟磁性材料/薄片/第一軟磁性薄片/第一軟磁性材料薄片
205‧‧‧通氣管錐體突出部/突出部/通氣管錐體/既定通氣管錐體/錐體/下伏通氣管錐體突出部
206‧‧‧軟磁鐵薄片/軸向對稱永久磁鐵元件/永久磁鐵元件/永久磁性元件/永久磁性元件磚塊/既定永久磁性元件
207‧‧‧頂部表面
209‧‧‧永久磁鐵元件
211‧‧‧外擴凹陷部
210‧‧‧磁場線/場線/磁場
212‧‧‧額外頂部磁鐵薄片/開口/第二軟磁性材料薄片/第二軟磁性薄片/第二薄片/頂部薄片
214‧‧‧開口
300‧‧‧行陣列
302‧‧‧靜電元件
400‧‧‧行陣列
402‧‧‧靜電元件
500‧‧‧帶電粒子光學系統/陣列化帶電粒子光學系統/系統/帶電粒子系統
501‧‧‧帶電粒子光學系統/單個永久磁性陣列/永久磁鐵透鏡陣列/帶電粒子系統/永久磁鐵陣列/陣列化帶電粒子光學系統/系統
502‧‧‧帶電粒子源
504‧‧‧靜電透鏡
505‧‧‧基於永久磁鐵之透鏡/永久磁鐵透鏡
506‧‧‧偵測器
508‧‧‧試樣
510‧‧‧永久磁性陣列/第一永久磁性透鏡陣列
511‧‧‧第一複數個基於永久磁鐵之透鏡/透鏡
512‧‧‧永久磁性陣列/第二永久磁鐵透鏡陣列/第二永久磁鐵陣列
513‧‧‧第二複數個基於永久磁鐵之透鏡/永久磁鐵透鏡
圖1A係根據本發明之一項實施例之一個兩層永久磁性軸向透鏡陣列之一示意圖。
圖1B係根據本發明之一項實施例之一軸向透鏡陣列之一單個軸向永久磁性透鏡之一經放大示意圖。
圖1C係根據本發明之一項實施例之一軸向透鏡陣列之一單個軸向永久磁性透鏡之一經放大剖面圖。
圖1D係根據本發明之一項實施例之一單層永久磁性軸向透鏡陣列之一示意圖。
圖1E係根據本發明之一項實施例之一個三層永久磁性軸向透鏡陣列之一示意圖。
圖2A係根據本發明之一項實施例之一永久磁性通氣管錐 體透鏡陣列之一示意圖。
圖2B係根據本發明之一項實施例之一通氣管錐體透鏡陣列之一單個通氣管錐體永久磁性透鏡之一經放大示意圖。
圖2C係根據本發明之一項實施例之一通氣管錐體透鏡陣列之一單個通氣管錐體永久磁性透鏡之一經放大剖面圖。
圖2D係根據本發明之一項實施例之配備有一額外頂部軟磁性薄片之一永久磁性通氣管錐體透鏡陣列之一示意圖。
圖2E係根據本發明之一項實施例之配備有一額外頂部軟磁性薄片之一通氣管錐體透鏡陣列之一單個通氣管錐體永久磁性透鏡之一經放大剖面圖。
圖2F係根據本發明之一項實施例之配備有一額外頂部軟磁性薄片之一通氣管錐體透鏡陣列之一單個通氣管錐體永久磁性透鏡之一經放大示意圖。
圖3係根據本發明之一項實施例之一對同時實施之永久磁性軸向透鏡陣列之一剖面圖。
圖4係根據本發明之一項實施例之一對同時實施之永久磁性通氣管錐體透鏡陣列之一剖面圖。
圖5A係連同一帶電粒子光學系統之一行陣列中之一靜電透鏡一起操作之一永久磁鐵透鏡陣列之一方塊圖。
圖5B係在一帶電粒子光學系統之一行陣列中連同彼此一起操作之一對永久磁鐵透鏡陣列之一方塊圖。
100‧‧‧磁性透鏡陣列/單塊軸向透鏡陣列/透鏡陣列/軸向透鏡陣列/單塊透鏡陣列/軸向磁性透鏡陣列/磁性陣列/雙層陣列/軸向陣列/第一軸向透鏡陣列/第一及第二透鏡陣列/頂部軸向透鏡陣列/底部磁性透鏡陣列/聚光陣列/物鏡陣列/通氣管錐體透鏡陣列
102‧‧‧磁性透鏡/軸向磁性透鏡/透鏡/軸向透鏡/所得磁性透鏡/透鏡陣列/局部閉合迴圈永久磁性透鏡
103‧‧‧透鏡開口/開口
104‧‧‧軟磁性材料薄片/軟磁性薄片/軟磁鐵/軟磁鐵薄片/軟磁性材料/第一軟磁性材料薄片/軟材料薄片
105‧‧‧透鏡開口/開口
106‧‧‧永久磁性材料薄片/永久磁性薄片/永久磁鐵薄片/永久磁性材料/第一永久磁性薄片/單個永久磁性薄片/永久磁鐵
108‧‧‧軸向分量/軸向方向

Claims (23)

  1. 一種用於帶電粒子聚焦之永久磁性透鏡陣列，其包括：一平面體積之一永久磁性材料，其中該平面體積之永久磁性材料包含跨越該平面體積之該永久磁性材料之一表面分佈之複數個透鏡開口，其中該平面體積之該永久磁性材料之該等透鏡開口中之每一者軸向對稱且自該平面體積之永久磁性材料之一第一表面通至一第二表面；及一平面體積之一軟磁性材料，其中該平面體積之軟磁性材料包含跨越該平面體積之該軟磁性材料之一表面分佈之複數個透鏡開口，其中該平面體積之軟磁性材料之每一透鏡開口軸向對稱且自該平面體積之軟磁性材料之一第一表面通至一第二表面，其中該平面體積之軟磁性材料可操作地耦合至該平面體積之該永久磁性材料之一表面，以使得該平面體積之永久磁性材料之該等透鏡開口之至少一部分與該平面體積之軟磁性材料之該等透鏡開口之至少一部分實質上對準，其中該平面體積之永久磁性材料及該平面體積之軟磁性材料依一實質上平面單塊結構來配置，其中該體積之永久磁性材料之該複數個透鏡開口及該體積之軟磁性材料之該複數個透鏡開口經組態以形成複數個磁性透鏡，其中每一磁性透鏡具有一磁場，該磁場具有實質上垂直於該平面體積之該永久磁性材料之該第一表面定向之至少一軸向分量。
  2. 如請求項1之永久磁性透鏡陣列，其進一步包括： 一額外平面體積之一軟磁性材料，其中該額外平面體積之軟磁性材料包含跨越該額外平面體積之該軟磁性材料之一表面分佈之複數個透鏡開口，其中該額外平面體積之軟磁性材料之每一透鏡開口軸向對稱且自該額外平面體積之軟磁性材料之一第一表面通至一第二表面，其中該額外平面體積之軟磁性材料可操作地耦合至該平面體積之該永久磁性材料之一第二表面，以使得該平面體積之永久磁性材料之該等透鏡開口之至少一部分與該平面體積之軟磁性材料及該額外平面體積之軟磁性材料之該等透鏡開口之至少一部分實質上對準，其中該平面體積之永久磁性材料、該平面體積之軟磁性材料及該額外平面體積之軟磁性材料依一實質上平面單塊結構來配置，其中該平面體積之永久磁性材料之該複數個透鏡開口、該平面體積之軟磁性材料之該複數個透鏡開口及該額外平面體積之軟磁性材料之該複數個透鏡開口經組態以形成複數個磁性透鏡，其中每一磁性透鏡具有一磁場，該磁場具有至少一軸向分量。
  3. 如請求項1之永久磁性透鏡陣列，其中該平面體積之永久磁性材料具有實質上垂直於該平面體積之永久磁性材料之該第一表面定向且經引導朝向該第一表面之一永久磁化。
  4. 如請求項1之永久磁性透鏡陣列，其中該等磁性透鏡中之每一者之該磁場實質上被約束於該平面體積之永久磁性材料內。
  5. 如請求項1之永久磁性透鏡陣列，其中該體積之該永久磁性材料或該體積之該軟磁性材料之該複數個透鏡開口中之某些透鏡開口係圓柱形形狀的。
  6. 如請求項1之永久磁性透鏡陣列，其中該體積之該永久磁性材料包括：一體積之稀土永久磁性材料。
  7. 如請求項1之永久磁性透鏡陣列，其中該體積之該軟磁性材料包括：一體積之磁性鋼。
  8. 如請求項1之永久磁性透鏡陣列，其中該複數個磁性透鏡經組態作為複數個主物鏡或複數個聚光透鏡中之至少一者。
  9. 一種用於帶電粒子聚焦之永久磁性透鏡陣列，其包括：一第一軟磁性材料薄片，其中該第一軟磁性材料薄片包含複數個通氣管錐體，每一通氣管錐體自該軟磁性材料之一第一表面突出，其中該複數個通氣管錐體依一陣列圖案配置，其中每一通氣管錐體軸向對稱且包含自該第一軟磁性材料薄片之該第一表面通至軟磁性材料之一第二表面之一開口；及複數個永久磁性元件，其中每一永久磁性元件軸向對稱且與該第一軟磁性材料薄片之一通氣管錐體同心地配置，其中該等永久磁性元件中之每一者可操作地耦合至該第一軟磁性材料薄片之該第一表面，其中該第一軟磁性材料薄片之該複數個通氣管錐體及該複數個永久磁性 元件經組態以形成複數個磁性透鏡，其中每一磁性透鏡具有一磁場，該磁場具有實質上垂直於該軟磁性材料之該第一表面定向之至少一軸向分量。
  10. 如請求項9之永久磁性透鏡陣列，其中該複數個永久磁性元件包括：複數個永久磁磚。
  11. 如請求項9之永久磁性透鏡陣列，其中該等永久磁性元件中之至少某些永久磁性元件具有實質上垂直於該第一軟磁性材料薄片之該第一表面定向且經引導朝向該第一表面之一永久磁化。
  12. 如請求項9之永久磁性透鏡陣列，其中該等磁性透鏡中之每一者之該磁場之一部分延伸超越該等通氣管錐體突出部中之一或多者之一最上部部分。
  13. 如請求項9之永久磁性透鏡陣列，其中該等永久磁性元件中之每一者包括：一稀土永久磁性元件。
  14. 如請求項9之永久磁性透鏡陣列，其中該第一軟磁性材料薄片包括：一磁性鋼薄片。
  15. 如請求項9之永久磁性透鏡陣列，其中該複數個磁性透鏡經組態作為複數個主物鏡或複數個聚光透鏡中之至少一者。
  16. 如請求項9之永久磁性透鏡陣列，其進一步包括：一第二軟磁性材料薄片，其可操作地耦合至該等永久 磁性元件中之至少某些永久磁性元件之一第一表面，其中該第二軟磁性材料薄片包含複數個開口。
  17. 一種用於聚焦一或多個帶電粒子束之裝置，其包括：至少一個帶電粒子源；一帶電粒子光學系統，其包含至少一個永久磁性透鏡陣列，其中該永久磁性透鏡陣列進一步包括：至少一第一軟磁性材料薄片，其包含複數個透鏡開口；複數個永久磁性元件，其可操作地耦合至該至少一第一軟磁性材料薄片，其中該複數個永久磁性元件及該至少一第一軟磁性材料薄片之該複數個透鏡開口係經組態以形成分佈於一陣列中之複數個磁性透鏡，每一磁性透鏡經組態以聚焦自該至少一個帶電粒子源發射之一帶電粒子束，其中該等磁性透鏡中之每一者軸向對稱；及至少一個偵測器，其經組態以偵測自一試樣之一表面發射之次級電子。
  18. 如請求項17之裝置，其中該永久磁性透鏡陣列包括一軸向磁性透鏡陣列或一通氣管錐體磁性透鏡陣列中之至少一者。
  19. 如請求項17之裝置，其中該至少一個帶電粒子源包括：至少一個電子源。
  20. 如請求項17之裝置，其中該至少一個帶電粒子源包括：兩個或兩個以上帶電粒子源。
  21. 如請求項17之裝置，其中該永久磁性透鏡陣列之該等磁性透鏡中之每一者經組態作為一源聚光透鏡或一主物鏡中之至少一者。
  22. 如請求項17之裝置，其進一步包括：至少一個額外永久磁性透鏡陣列，其包含至少額外複數個磁性透鏡，其中每一磁性透鏡經組態作為一源聚光透鏡或一主物鏡中之至少、一者。
  23. 如請求項17之裝置，其進一步包括：複數個靜電透鏡，其中每一靜電透鏡經組態為一源聚光透鏡或一主物鏡中之至少一者。
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