CN107123584A - 在带电粒子显微镜中研究动态样本行为 - Google Patents

在带电粒子显微镜中研究动态样本行为 Download PDF

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Abstract

一种使用带电粒子显微镜的方法，包括：—样本保持器，其用于保持样本；—源，其用于产生带电粒子的照射射束；—照明器，其用于引导所述射束从而照射样本；—检测器，其用于响应于所述照射而检测从样本放射的出射辐射通量，另外包括以下步骤：—在所述照明器中，提供包括孔径阵列的孔径板；—使用偏转装置来跨所述阵列扫描所述射束，从而交替地使射束中断和透射以便产生一串射束脉冲；—用所述脉冲串照射所述样本，并且使用所述检测器来执行伴随的出射辐射的位置分辨（时间辨别）检测。

Description

在带电粒子显微镜中研究动态样本行为
技术领域
本发明涉及一种使用带电粒子显微镜的方法，包括：
—样本保持器，其用于保持样本；
—源，其用于产生带电粒子的照射射束；
—照明器，其用于引导所述射束从而照射样本；
—检测器，其用于响应于所述照射而检测从样本放射的出射辐射通量。
带电粒子显微术是用于特别是以电子显微术的形式对显微对象进行成像的众所周知且越来越重要的技术。历史上，电子显微镜的基本种类已经经历到许多众所周知的设备类别的演变，该设备类别诸如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）以及扫描透射电子显微镜（STEM），并且还演变为各种子类，诸如所谓的“双射束”工具（例如FIB-SEM），其此外采用“加工”聚焦离子束（FIB），例如允许诸如离子束铣削或离子束致沉积（IBID）之类的支持性活动。更具体地：
—在SEM中，通过扫描电子束进行的样本照射促成来自样本的“辅助”辐射的放射（其例如以次级电子、背散射电子、X射线和光致发光（红外、可见和/或紫外光子）的形式）；然后出于图像累积的目的检测并使用此放射辐射的一个或多个分量。
—在TEM中，用来照射样本的电子束被选择成具有足够高的能量以穿透样本（其为此将一般地比在SEM样本的情况下更薄）；然后可以使用从样本放射的透射电子来创建图像。当此类TEM在扫描模式下操作（因此，变成STEM）时，在照射电子束的扫描运动期间将累积正在讨论中的图像。
例如从以下Wikipedia链接可以收集到关于在这里阐述的某些主题的更多信息：
http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_microscope
http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
http://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_electron_microscopy
http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_transmission_electron_microscopy
作为使用电子作为照射射束的替换，还可以使用其它类别的带电粒子来执行带电粒子显微术。在这方面，短语“带电粒子”应被宽泛地解释为涵盖例如电子、正离子（例如Ga或He离子）、负离子、质子和正电子。关于基于非电子的带电粒子显微术，例如可以从诸如以下之类的参考文献收集到某些更进一步的信息：
https://en.wikipedia.org/wiki/Focused_ion_beam
http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_Helium_Ion_Microscope
—W.H. Escovitz, T.R. Fox和R. Levi-Setti, Scanning Transmission IonMicroscope with a Field Ion Source, Proc. Nat. Acad. Sci. SA 72(5), pp 1826-1828 (1975).
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22472444
应注意的是，除成像和执行（局部化）表面改性（例如，铣削、蚀刻、沉积等）之外，带电粒子显微镜还可以具有其它功能，诸如执行分光术、检查衍射图等。
在所有情况下，带电粒子显微镜（CPM）将包括至少以下部件：
—辐射源，诸如肖特基电子源或离子枪。
—照明器，其用于操纵来自源的"原始"辐射射束并对其执行某些操作，诸如聚焦、畸变缓解、裁剪（用孔径）、滤波等。其通常将包括一个或多个（带电粒子）透镜，并且也可包括其它类型的（粒子）光学部件。如果期望的话，可以为照明器提供偏转器***，其可以被调用以促使其引出射束跨被研究的样本执行扫描运动。
—样本保持器，研究中的样本可以被保持和定位在该样本保持器上面（例如倾斜的、旋转的）。如果期望的话，可以移动此保持器，从而实现射束相对样本的扫描运动。一般地，此类样本保持器将被连接到诸如机械载物台之类的定位***。
—检测器（用于检测从被照射样本放射的辐射），该检测器可以本质上是单体的或复合式/分布式的，并且取决于被检测的辐射该检测器可以采取许多不同形式。示例包括光电二极管、CMOS检测器、CCD检测器、光伏电池、X射线检测器（诸如硅漂移检测器和Si（Li）检测器）等。一般地，CMP可以包括多个不同类型的检测器，在不同的情况下可以调用该检测器的选集。
在透射式显微镜（诸如例如（S）TEM）的情况下，CPM还将包括：
—成像***，其本质上获得透射通过样本（平面）的带电粒子并将其引导（聚焦）到分析设备上，该分析设备诸如检测/成像装置、光谱学设备（诸如EELS装置）等。如上文提及的照明器，成像***还可执行其它功能，诸如相差缓解、裁剪、滤波等，并且其一般地将包括一个或多个带电粒子透镜和/或其它类型的粒子光学部件。
在下面，举例来说，有时可以在电子显微术的特定背景下阐述本发明；然而，此类简化仅仅意图出于明了性/说明性目的，并且不应解释为限制性的。
按照惯例，采用CPM的调查涉及到“静态”样本的研究；在这种情况下，带电粒子的成像射束本质上也将是静态的（连续的）。然而，存在不能以常规方式来令人满意地研究的某些种类的“动态”样本。此后一种类中的样本展示出作为时间的函数而（快速地）改变的（物理和/或化学）特性，并且此类特性不能使用静态射束来适当地揭露。在这里可以与摄影进行类比，其中，延长的曝光完美地适合于捕捉静态场景（诸如在天文学中），但是固有地不适宜于捕捉动态场景（诸如例如高速撞击）；在后一种情况下，将不得不求助于使用短快门时间和/或短闪光持续时间（如在频闪摄影的情况下）。在CPM研究的情况下，如这里提及的“动态”样本不一定是正在移动的；更一般地阐述，例如在其经历快速的相变、化学反应、嬗变等的意义上，其正在“演化”。为了跟随此类变化，一般地不一定要形成样本的图像；替代地，在许多情况下，可以从衍射图、光谱等（其固有地有助于跟踪成分变化）收集更多有用信息。在这方面，CPM是非常多用途的工具，因为其具有成像、衍射和光谱学功能；然而，到目前为止，其并未提供分析动态样本的许多（令人满意的）方式，特别是在极短（例如皮秒）的时间尺度上。
本发明的目的是解决此问题。特别地，本发明的目的是提供一种使用有助于研究动态样本行为的CPM的创新方法。
在如在上文的开头段落中所阐述的方法中实现了这些及其它目的，该方法的特征在于以下步骤：
—在CPM的照明器中，提供包括孔径阵列的孔径板；
—使用偏转装置来跨所述阵列扫描所述射束，从而交替地使射束中断和透射以便产生一串射束脉冲；
—用所述脉冲串照射所述样本，并且使用所述检测器来执行伴随的出射辐射的位置分辨检测。
以这种方式产生的射束脉冲的时间分离将取决于跨孔径阵列扫描射束的速度和/或阵列中的连续孔径的相互间距（其不需要一定是规则的）。生成的脉冲串中的单独脉冲的脉冲宽度将取决于阵列中的单独孔径的宽度/形式和/或射束的扫描速度。由于阵列长度（的至少分量）在垂直于射束的纵向（Z轴）传播方向的横向方向（在XY平面内）上延伸，所以脉冲串也将（至少部分地）分布在此横向方向上，作为其结果该串中的单独脉冲将（最终）在不同的横向位置处撞击所采用的检测器。这样，由序数n的脉冲产生（在与样本的相互作用之后）的图像、衍射图、频谱等（的一部分）（此后称为“检测实体”)将（在检测器的XY检测器平面上）相对于由序数n-1的（在前）脉冲和/或序数n+1的（后续）脉冲）产生的检测实体而言在空间上移位；因此，该脉冲串将在检测器上产生相应的一组相互空间移位（位置分辨、时间辨别）的检测实体，其便利地允许跟踪样本中的演化过程。例如，如果样本的晶体结构由于相变而从（例如）六边形演化成立方体，则这将清楚地使其本身表现为使用本发明的脉冲串记录的一组相互空间移位的衍射图图案。
应注意的是如果期望/要求的话，可以在用本发明的脉冲串照射样本的同时（和/或就在用本发明的脉冲串照射样本之前）将外部刺激应用于样本。此类刺激可能例如包括电信号的施加、用光子（或其它粒子）束的照射、化学试剂的给予等。这可以例如被完成从而促成和/或影响样本中的特定动态行为。
在本发明的特定实施例中，所采用的偏转装置包括射束所通过的谐振RF（射频）腔。
可以例如从以下参考文献收集关于RF谐振腔的一些一般信息：
https://en.wikipedia.org/wiki/Microwave_cavity
谐振腔是执行射束偏转的相对紧凑的部件，其在CPM中的射束周围的一般地狭窄的体积中具有相当大的优点。此外，其可以实现非常高的谐振频率，以允许相对容易地实现皮秒/飞秒范围内的射束偏转周期；当希望使用本发明来观察超快动态样本行为时这是重要的优点。空腔谐振器的另一优点是其固有地具有低/零泄漏场。然而，可以用其它方式来体现本发明所使用的偏转装置，例如作为更加常规的静电或磁性偏转器；此类偏转器（如果期望的话）可以被高速谐振电路驱动，其目的是实现较高的偏转频率。
在本发明的特定实施例中，在TM110模式下激发（操作、驱动）如在前面的段落中阐述的谐振腔。根据在电磁场中的标准使用，符号“TM”指示横向磁场，即不具有纵向磁分量（使得沿着上述Z轴B＝0）的电磁场。下标“110”的三位字节（triplet）表示满足关于腔体中的麦克斯韦等式的边界条件所需的波矢量k的整数特征值。在不进一步探究数学细节的情况下，TM110模式是在半径r＝0（从Z轴向外测量）处具有强横向磁场且在r＝0处具有零电场的偶极子模式。此类模式可以例如在腔体中借助于接近于腔体的壁（在Z轴远侧）放置的赫兹偶极子环形天线来激发。可以例如通过以下各项来实现此类型的天线：
—在腔体的壁中创建小钻孔；
—通过此钻孔以所述内导体不碰触所述（导电）壁的方式来向腔体的内部馈送同轴线缆的内导体；
—在所述壁的近侧在所述内导体中创建环路；
—将环路适当地定向（例如使得其平面垂直于Y轴，以激发平行于Y的磁场）；
—将所述同轴线缆连接到振荡射频电源。
可以用各种方式来调整腔体的振动行为。例如，可以改变所述振荡电源的频率。替换地，可以例如通过与上述天线相对的小钻孔向腔体中部分地***小的导电（例如金属）或电介质“柱塞”（调谐元件）；此类柱塞的***范围然后将影响腔体的谐振频率，因为：
—导电柱塞的***将局部地减小腔体的有效半径，具有伴随的谐振频率的增加；
—电介质柱塞的***将增加腔体的有效介电常数，具有伴随的谐振频率的下降。
毋庸置疑，当腔体被激发谐振时（即振荡电源的频率与腔体的谐振频率匹配），结果产生的腔体中的电磁场将处于其最大值。电磁领域的技术人员将熟悉此类概念，并且将能够根据特定配置的细节/要求来实现并优化该概念。特别地，他将认识到可以采用其它类型和/或位置的天线（或其它激励手段）以及其它类型和/或位置的调谐元件/柱塞。他还将认识到其本身不限于TM110谐振模式，并且原则上，其它类型的TM、TE（横向电）和/或横向电磁模式可以同样地或更好地适合于给定机构。
在本发明的特定实施例中，脉冲化在偏转装置上游/进入偏转装置的射束（“入射射束”）。以这种方式脉冲化入射射束具有许多优点。例如，如果所采用的偏转装置具有偏转的“特性频率”（如在RF谐振腔的谐振频率的情况下），则使用脉冲化的入射射束允许调整（减小）离开偏转装置的射束（“出射射束”）的最终（有效）偏转频率。在某些情况下，可以根据不同频率的两个信号的叠加来理解此效应，其在比叠加射束中的任一个的频率低的频率下产生所谓的“拍”；然而，更一般地，可以在出射射束的期望频率下脉冲化入射射束，并且同步（锁相）至被用来激发偏转装置的驱动（RF）频率。在特定示例中，如果认为所述特性频率对于给定应用而言不期望地高（例如，～3×109 Hz，如由给定RF腔配置产生），则本实施例允许选择较低的（最终）偏转频率，如果期望的话（例如，~106‒104 Hz）。本实施例的另一优点是脉冲化的入射射束通常可以具有大于连续入射射束的瞬时射束电流，导致脉冲串中的每个脉冲中的更多带电粒子（平均来说），这伴随有信噪比增加。可以例如通过使用脉冲激光器来激励/触发/调制光电源（或者例如来调制热源（诸如LaB6（热阴极）晶体）或热离子源（诸如肖特基发射器）的热激发）而实现如这里提及的脉冲化的入射射束。替换地，可以在源与偏转装置之间的某处使用振荡射束消隐器/斩波器。
应注意的是，代替如前一段中所述的那样脉冲化入射射束，可以替换地（或者补充地）使用在偏转装置下游的振荡射束消隐器来修改出射射束的（最终）频率。
在本发明的有利实施例中：
（I）将偏转装置的平面成像（或者近似成像）到样本的平面上；并且可选地
（II）将所采用的孔径板定位于（标称/未偏转出射射束的）中间射束/射线交叉点处（或附近）。
换言之：偏转装置和样本位于共轭面上（或近侧），（可选地）孔径板被设置在中间（会聚至发散）偏转平面处（或其近侧）。例如，在图2中图示出此类机构，并且由于以下原因而特别有利：
（i）如果偏转装置的平面被成像到样本平面上，则脉冲串中的不同脉冲将（精确地）在样本平面中在空间上重叠。结果，在与样本相互作用之后，该串中的每个脉冲将载送关于样本的（本质上）相同部分的信息，这关于检测到的结果的解释/相关而言可以是有利的。
（ii）如果孔径板位于射束交叉处，则这将导致单独脉冲的最灵敏的上升和下降时间，以及因此的用于给定偏转速度的最佳时间分辨率。并且，给定上述约束（i），如果孔径尺寸（在孔径阵列）中与交叉的宽度（射束束腰）匹配，则此配置将导致脉冲中的发射的最小增长（即横向脉冲相干的最小损失）；换言之，将孔径板置于此位置处将允许将脉冲串中的不同脉冲成像为检测器上的强烈光斑。此外，如果查看的检测实体是衍射图案，则约束（ii）将保持（由检测器捕捉的）脉冲串中的连续脉冲的间隔与典型衍射图中的不同衍射峰值的间隔相比是相对小的。
关于上述（I）/（i），应注意的是将“平面”与偏转装置相关联的一个方式是追溯从那里出射的各种脉冲的轨迹，其（至少通过近似）将在单个点处会聚，该单个点的沿着光轴的位置定义所述“平面”的位置。通常（但不一定）所述点将在偏转装置的几何中心（质心）处/附近。
技术人员自由地以各种不同的方式体现本发明的孔径板。例如，板中的孔径阵列可以沿直线延伸，但是可以替代地沿着曲线伸展，如果期望的话。并且，给定板可以包含多个不同的孔径阵列，例如，具有不同的阵列间距和/或不同的孔径尺寸/形状和/或在不同方向上延伸。如已在上文所述，阵列中的相邻孔径的间隔不必是恒定的，而是如果期望的话（例如以补偿与跨阵列的射束偏转相关联的高阶效应）可以进行改变。孔径的形状/尺寸也是选择的问题，由此，应当提到的是平行于射束偏转/扫描的方向的孔径的形状/尺寸一般地比垂直于所述方向的该孔径的形状/尺寸更重要；因此，根据期望，例如孔径可以是圆形的或者是狭缝形状的。在许多应用中，孔径将具有在0.5—20μm范围内的宽度（平行于射束偏转/扫描方向）以及在10—200μm范围内的相互间隔（在相同方向上），但此类值当然是非限制性的。
在本发明的许多典型（非限制性）应用中，可以使用以下值作为用于撞击样本的脉冲射束的引导参数：
—脉冲长度：～100飞秒—1皮秒，但更短（例如～1 fs）或更长（例如～1 ns）的值当然也是可能的；
—脉冲间隔：采用脉冲长度的～10倍，但其它值当然也是可能的。
现在将基于示例性实施例和所附示意图来更详细地阐述本发明，在所述附图中：
图1呈递了其中可以实现本发明的实施例的CPM的纵向横截面图。
图2示出了图1的机构的一部分的更详细视图。
图3呈递了图2的主题的一部分的平面图。
图4示出了使用本发明的实施例获得的示例性衍射图检测结果。
在图中，在相关的情况下，可使用相应参考标记来指示对应部分。
实施例1
图1是在其中实现本发明的CPM的实施例的高度示意性描绘；更具体地，其示出了透射式显微镜M的实施例，该显微镜在这种情况下是TEM/STEM（但是，在本发明的背景下，例如，其可以同样有效地是基于离子的显微镜）。在图中，在真空外壳V内，电子源2（诸如例如肖特基发射器）产生电子束（C/C'），其穿过电子光学照明器4，用于将电子引导/聚焦到样本S的所选部分上（该样本可例如被（局部地）薄化/平面化）。此照明器4具有电子光学轴O，并且一般地将包括各种静电/磁透镜、（一个或多个）（扫描）偏转器、修正器（诸如消像散器）等；通常，其还可以包含聚光器***（整个项目4有时被称为“聚光器***”）。
样本S被保持在可以通过定位***/载物台A而在多个自由度上定位的样本保持器H上；例如，样本保持器H可以包括（尤其）可以在XY平面中移动的指状物（参见所描绘的笛卡尔坐标系；通常，平行于Z的运动和（至少）绕着X/Y的倾斜也将是可能的）。此类移动允许样本S的不同部分被（在Z方向上）沿着轴O行进的电子束照射/成像/检查（和/或允许执行扫描运动，作为射束扫描的替换）。如果需要的话，可以将冷却装置A'放置成与样本保持器H进行紧密的热接触，从而将样本保持器H保持在低温，例如使用一大桶的低温冷却剂来实现并保持期望的低温。
沿着轴O行进的（聚焦）电子束C'将以从而促使各种类型的“受激”辐射从样本S放射的方式与样本S相互作用，所述“受激”辐射包括（例如）次级电子、背散射电子、X射线和光学辐射（阴极发光）。如果期望的话，可以借助于分析装置6来检测这些辐射类型中的一个或多个，其可能是例如组合闪烁器/光电倍增管或EDX（能量分散X射线光谱学）模块；在这种情况下，可以使用与在SEM中基本上相同的原理来构造图像。然而，替换地或补充地，可以研究穿过（通过）样本S、从其出现（放射）并沿着轴O继续传播（基本上，但一般地具有某些偏转/散射）的电子。此类透射电子通量进入成像***（组合目镜/投射透镜）8，其一般地将包括多种静电/磁透镜、偏转器、修正器（诸如消像散器）等。在正常（非扫描）TEM模式下，此成像***8可以使透射电子通量聚焦到荧光屏10上，其在期望时可以被缩回/收回（如用箭头10'示意性地指示的）从而使其避开轴O。将由成像***8在屏幕10上形成样本S（的一部分）的图像（或衍射图），并且这可以通过位于外壳V的壁的适当部分中的观察口12来观察。用于屏幕的缩回机构可以例如本质上是机械和/或电学的，并且在这里并未描绘出。
作为在屏幕10上观看图像的替换，可以替代地利用这样的事实，即从成像***8出射的电子通量的焦深一般地是相当大的（例如约1米）。因此，可以在屏幕10的下游使用各种其它类型的分析设备，诸如：
—TEM相机14。—在相机14处，电子通量可以形成静态图像（或衍射图），其可以被控制器E处理并在显示装置（未描绘）（诸如例如平板显示器）上显示。当不要求时，相机14可以缩回/撤回（如用箭头14'示意性地指示的），从而使其避开轴O。
—STEM成像器（相机）16。来自成像器16的输出可以根据射束C'在样本S上的（X，Y）扫描位置而记录，并且可以构造图像，该图像是根据X、Y的来自成像器16的输出“映射”。成像器16可以例如包括具有例如20 mm的直径的单个像素，与特有地存在于相机14中的像素矩阵相反。此外，成像器16一般地将具有比相机14（例如每秒102个图像）高得多的获取速率（例如每秒106个点）。再次地，当不需要时，成像器16可以缩回/撤回（如用箭头16'示意性地指示的），从而使其避开轴O（但此类缩回在例如圈状环形暗场成像器16的情况下将不是必然的；在此类成像器中，当成像器不在使用中时，中心孔将允许射束通过）。
—作为使用相机14或成像器16进行成像的替换，还可以调用光谱学设备18，其可以是例如EELS模块（EELS＝电子能量损失谱学）。
应注意的是项目14、16和18的顺序/位置并不是严格的，并且可设想许多可能变化。例如，还可以将光谱学设备18集成到成像***8中。
请注意，控制器（计算机处理器）E经由控制线（总线）E'被连接到各种所示部件。此控制器E可以提供各种功能，诸如使动作同步、提供设定点、处理信号、执行计算以及在显示装置（未描绘）上显示消息/信息。毋庸置疑，（示意性地描绘的）控制器E可以（部分地）在外壳V内部或外面，并且根据期望可具有单体或复合结构。技术人员将理解的是外壳V的内部不必被保持为严格的真空；例如，在所谓的“环境TEM/STEM”中，故意地在外壳V内引入/保持给定气体的本底大气。技术人员还将理解的是在实践中限制外壳V的体积可能是有利的，这使得在可能的情况下其本质上采取所采用的电子束通过的小管（例如其直径约1cm）的形式拥抱轴O，但加宽以容纳诸如源2、样本保持器H、屏幕10、相机14、成像器16、光谱学设备18等结构。
在本发明的特定环境中，在所描绘的机构中（更具体地在照明器4中（还参见图2和3））存在以下物品：
—射束偏转装置D，诸如RF谐振腔；
—孔径板P，其包括孔径阵列。
在此特定实例中，已进行了以下非限制性选择：
—选择沿着光轴O的偏转装置D的Z位置从而将D成像到样本S上；
—孔径板P位于D与S之间的射束交叉点处；
—源2产生例如具有1 MHz的脉冲频率的脉冲射束。
在操作中，可以调用偏转装置D以使入射射束C在XY平面内横向地偏转，由此，可以促使射束C跨孔径板P的孔径阵列（参见图3）扫描，由此交替地使射束C中断和透射C，从而在板P的下游侧上产生射束脉冲串T（参见图2）。此脉冲串T将具有平行于Z（射束C中的粒子的标称传播方向）的纵向维度分量/范围和平行于XY平面（平行于板P中的被扫描孔径阵列的方向）的横向维度分量/范围。从照明器4出射的射束C'将包括脉冲串T，并且将用其照射样本S。相应地，由于此照射而从样本S出射的透射电子通量C''将以脉冲串T（的***纵表现形式）为特征，并且将（例如）用其“压印”检测器14。如上文已阐述的，可以使用所采用的检测器来检查不同的“检测实体”（诸如衍射图案、光谱和/或图像），其中的任一个可以根据由于用以生成该检测实体的脉冲串T的性质而引起的（空间移位的）子实体（分量）的时间分辨系列/序列来进行检测；在此背景下，下面将在图4的背景下讨论检测实体（衍射图）的特定示例。
现在具体地转到图2，其更详细地示出了图1的重要方面。特别地，物品D和P位于聚光透镜41与上物镜24之间（在许多TEM设计中，可以将照明器4的最后透镜元件视为投影***8的第一透镜元件，使得可以将样本S视为部分地位于投影***8内）。还示出了投影***8（的其余部分）（的所谓衍射透镜）。在该图中，实线射线RS图示出标称/未偏转射束如何被准直到样本S上，并聚焦到检测器14上，并且短划线射线RD图示出偏转器D如何被成像到检测器14上，具有中间交叉RD'。特别感兴趣的是入射射束C的短区段CT，其（根据本发明）将被偏转装置D跨孔径板P偏转/扫描，并且从而将被转换（切断）成脉冲串T。在此背景下，图3示出了孔径板P的平面图，该孔径板P在这种特定情况下包括基本上平行于X轴延伸的狭缝状孔径的直线阵列（射束C跨板P的预定偏转/扫描方向）。标记了这些孔径中的两个Pi和Pj。这些孔径可以例如具有在12—20μm范围内的宽度，并且在约15mm的距离内延伸（平行于X），但可设想许多其它值。在穿过这些孔径时，射束区段CT被交替地中断（被孔径之间的板材料）和透射（被连续孔径），从而产生脉冲串T；例如，由于通过孔径Pi而产生串T中的脉冲Ti，并且由于通过孔径Pj而产生串T中的脉冲Tj等。
实施例2
现在将注意力转到图4，其图示出使用本发明的实施例捕捉的检测实体（在这种情况下是衍射图）的示例。更具体地，该图示出了Si [011]衍射图的最低阶，由此通过一系列（串）空间移位（时间辨别；位置分辨）的分量光斑来替换使用常规技术将获得的单独衍射光斑。图中的箭头指示射束偏转/扫描的方向（参见图2、3）。每个系列中的单独光斑具有～1 ps的时间分辨率并以～10 ps的步幅间隔开。

Claims (9)

1.一种使用带电粒子显微镜的方法，包括：
—样本保持器，其用于保持样本；
—源，其用于产生带电粒子的照射射束；
—照明器，其用于引导所述射束从而照射样本；
—检测器，其用于响应于所述照射而检测从样本放射的出射辐射通量，
其特征在于以下步骤：
—在所述照明器中，提供包括孔径阵列的孔径板；
—使用偏转装置来跨所述阵列扫描所述射束，从而交替地使射束中断和透射以便产生一串射束脉冲；
—用所述脉冲串照射所述样本，并且使用所述检测器来执行伴随的出射辐射的位置分辨检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述偏转装置包括射束所通过的谐振RF腔。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述腔在TM110模式下被激发。
4.根据权利要求1—3中的任一项所述的方法，其中，在进入所述偏转装置之前，所述射束是脉冲化的。
5.根据权利要求1—4中的任一项所述的方法，其中，所述偏转装置的平面被成像到所述样本的平面上。
6.根据权利要求1—5中的任一项所述的方法，其中，所述孔径板位于所述偏转装置与所述样本之间的中间射束交叉点处。
7.根据权利要求1—6中的任一项所述的方法，其中，在所述脉冲串中，连续脉冲具有在1—100皮秒范围内的间隔。
8.根据权利要求1—7中的任一项所述的方法，其中，所述检测器被用来配准由所述样本生成的时间分辨系列的衍射图。
9.一种带电粒子显微镜，包括：
—样本保持器，其用于保持样本；
—源，其用于产生带电粒子的照射射束；
—照明器，其用于引导所述射束从而照射样本；
—检测器，其用于响应于所述照射而检测从样本放射的出射辐射通量，
—电子控制器，用于控制显微镜操作的各方面，
其特征在于所述显微镜还包括：
—射束偏转装置；
—孔径板，其包括设置在所述照明器中的孔径阵列，
并且其特征还在于所述电子控制器被配置成：
—驱动所述偏转装置从而跨所述阵列扫描所述射束，由此交替地使射束中断和透射以便产生一串射束脉冲以照射所述样本；
—使用所述检测器来执行伴随的出射辐射的位置分辨检测。
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