CZ2001903A3

CZ2001903A3 - Detektorový systém pro přístroj s korpuskulárním paprskem a přístroj s korpuskulárním paprskem s takovým detektorovým systémem

Info

Publication number: CZ2001903A3
Application number: CZ2001903A
Authority: CZ
Inventors: Volker Drexel; Johannes Bihr; Gerd Dr. Benner; Stephan Dr. Kujawa
Original assignee: Leo Elektronenmikroskopie Gmbh
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2001-10-17
Also published as: JP4749573B2; US20020011565A1; EP1134772B1; DE50114908D1; DE10012314A1; EP1134772A1; JP2001319613A; US7060978B2; CZ301784B6

Description

(5 7) Anotace:

Detektorový systém je určen zejména pro rastrovací elektronový mikroskop, Mezi anodou (3) a elektrostatickým bipolámím polem (E) je umístěn detektorový systém (5). Tento detektorový systém vykazuje v zásadě terčíkovou strukturu, která je na jedné straně umístěna mimo optickou osu a v řezu je převážně ve tvaru Z. Terčíková struktura (5) má oblast (7) vzdálenou od optické osy (25) v radiálním srnčni, na níž je terčíková struktura uvnitř trubky (4) vedoucí paprsek. V mezioblasti (8) je terčíková struktura vytvořena jako kužel, takže v této mezioblasti (8) plochy řezu terčíkové struktury probíhají buď rovinou obsahující optickou osu buď paralelně k optické ose nebo blíže k optické ose, přičemž přiblížení se volí tak, aby odstup terčíkové struktury od optické osy (25) ve směru Šíření svazku primárních elektronů byl menší. Na konci mezioblasti (8) vykazuje terčíková struktura odstup (22) od optické osy (25) pro průnik primárních elektronů. Dále terčíková struktura (5) vykazuje centrální, s optickou osou (25) sousední oblast (6) z elektrony konvertuj ícího materiálu, tedy z materiálu, tedy z materiálu, který emituje ostřelováním částicemi s relativně vysokým stupněm účinnosti konverzní elektrony.

• ··· » · ··· ♦ · · • ··«· · · * · « • »«« · * · · ···« ·«· ·· ··· ^Μ ·♦·

DETEKTOROVÝ SYSTÉM PRO PŘÍSTROJ S KORPUSKULÁRNÍM PAPRSKEM A PŘÍSTROJ S KORPUSKULÁRNÍM PAPRSKEM S TAKOVÝM DETEKTOROVÝM SYSTÉMEM

Oblast techniky

Vynález se týká detektorového systému pro přistroj s korpuskulárním paprskem a přístroje s korpuskulárním paprskem s takovým detektorovým systémem.

Dosavadní stav techniky

V přístrojích s korpuskulárním paprskem, jako jsou například rastrovací elektronové mikroskopy, existuje zpravidla úkol detekovat tvorbu obrazu částic, emitovaných z objektu ozářením fokusovaným svazkem primárních částic. Částice emitované z objektu lze rozdělit na dvě skupiny, rozptylem na objektu odražené částice a sekundární částice, emitované excitací objektu primárním svazkem korpuskulárního záření. Na objektu odražené částice neboli korpuskule vykazují přitom téměř energii primárních korpuskulí na objektu, zatímco sekundární korpuskule, například sekundární elektrony, vykazují široké spektrum energie, vztaženo na jejich energii, v oblasti několika eV zřetelně pod energii primárních korpuskulí.

Z EP 0 661 727-A1 je znám rastrovací elektronový mikroskop s terčíkovou strukturou uspořádanou vně osy v dráze paprsku. Dále je v dráze paprsku magnetické a elektrostatické vychylovací pole, které působí pokaždé kolmo k optické ose a tato pole jsou uspořádána k sobě navzájem kolmo a ve smyslu Wienova filtru jsou vybuzena navzájem tak,

- 2 aby se účinek magnetického pole a elektrostatického pole na svazek primárních elektronů právě vyrušil. Touto kombinací magnetického a elektrostatického pole ,se v protisměru vz&edem k primárnímu svazku elektronů právě šířené elektrony zpětného rozptylu a sekundární elektrony odchýlí od optické osy elektronového mikroskopu, takže dopadají na terčíkovou strukturu. Částice, dopadající na terčíkovou strukturu produkuji pak terciární částice, konverzní elektrony, které mohou být následně dokázány pomocí scintilačního detektoru. Aby se tímto detekčním systémem dokázaly pouze zpět odražené elektrony, může se ve směru rozšiřování sekundárních elektronů z překrývajícího se magnetického a elektrostatického pole uspořádat další, kolmo k optické ose orientované elektrostatické pole, kterým se má zabránit, aby sekundární elektrony vůbec dospěly na konverzní elektrodu. Takové elektrostatické pole kolmo k optické ose se však může vložit bez podstatného ovlivnění primárního svazku jenom tehdy, jestliže sekundární elektrony vykazují také v oblasti tohoto vychylovaciho pole jenom velmi malou energii oproti energii primárního svazku. U rastrovacích elektronových mikroskopů, u kterých se ze vzorku emitované částice zpětně urychlují elektrostatickou čočkou do vodicí trubky paprsku elektronového mikroskopu, jak je to například popsáno u systémů v patentech US-A4 831 266, US-A4 926 054 a DE-A1 198 28 476.4, a také sekundární elektrony vykazují na základě tohoto urychlení ve vodicí trubce paprsku přibližně stejnou energii jako vykazují primární elektrony na tomto místě, není možné takovým způsobem potlačit sekundární elektrony bez podstatného ovlivněni primárního svazku.

V US-A 5 900 629, US-A 5 872 358 a již zmíněném DE-A1 198 28 476 jsou popsány další rastrovací elektronové mikroskopy s konverzní clonou k nepřímému důkazu sekundárních elektronů a zpět odražených elektronů. Oddělený • »·· důkaz sekundárních elektronů a zpět odražených elektronů se v těchto patentech nediskutuje.

V EP-A1 0917 178 je popsán další detektorový systém pro rastrovací elektronový mikroskop. Tento detekční systém vykazuje clonu, které je opatřena scintilační vrstvou. Fotony emitované ostřelováním zpět odráženými elektrony nebo sekundárními elektrony ze scintilační vrstvy se detekují detektorem. Také tímto systémem není možné oddělení signálů pocházejících od sekundárních elektronů a elektronů zpět odražených.

V EP-A1 0 917 177 je popsán rastrovací elektronový mikroskop, který vykazuje pro prostorové oddělení sekundárních elektronů od primárních částic posloupnost magnetického, elektrostatického a druhého magnetického vychylovacího pole. Také zde není možná separace mezi signály způsobenými sekundárními elektrony a signály zpět odraženýaůj elektron^.

Podstata vynálezu

Cílem předkládaného vynálezu je detekční systém, zejména pro přístroj s korpuskulárním paprskem, u kterého se mohou detekovat podle volby sekundární částice emitované z objektu nebo částice objektem zpět odražené. Při tom má být detekční systém rovněž použitelný, jestliže se navzájem jenom málo liší kinetické energie primárních částic, sekundárních částic a zpět odražených částic na místě detekce. Tohoto cíle je podle vynálezu dosaženo detektorovým systémem s význaky podle nároku 1. Výhodná provedení vynálezu plynou z význaků závislých nároků.

• ··· * · · ··♦

Detektorový systém podle nároku 1 vykazuje terčíkovou strukturu/ která - v centrální/ s optickou osou přístroje s korpuskulárním paprskem sousedící, ose blízké oblasti - je z materiálu, který silně konvertuje elektrony blízké ose, které jsou zachycovány v oblasti ose vzdálené.

Oblast ose vzdálená může být dále vzdálena od objektu oproti oblasti ose blízké. Alternativně může být tato ose vzdálená oblast realizována jako polokruh a ose blízká oblast jako konce polokruhu spojujícího můstku. Dále je možné, že ose vzdálená oblast se skládá z materiálu konvertujíčího elektrony jenom slabě.

Detektorový systém podle vynálezu nalézá s výhodou použití zejména v kombinaci s vychylovacim systémem z elektrostatického a magnetického vychylovacího pole, jejichž směry pole stoji k sobě navzájem kolmo a kolmo k optické ose přístroje s korpuskulárním paprskem. Obě vzájemně kolmá vychylovaci pole mohou být vždy navzájem k sobě nastavena tak, že se účinky obou vychylovacich polí na primární svazek ruší, současně se však ze vzorku emitované nebo od něho zpět odražené částice odvádějí pryč od optické osy přístroje s korpuskulárním paprskem na terčíkovou strukturu. Různě silnými vychylovacími poli lze podmínky nastavit tak, že se v ose blízké oblasti terčíkové struktury silně konvertující elektrony vyskytují jenom sekundární částice. V tomto případě relativně slabého vybuzení vychylovacich polí míjejí objektem zpět odražené elektrony vzhledem k jejich nepatrně vyšší energii v oblasti optické osy terčíkovou strukturu. Při silnějším vybuzeni obou vychylovacich polí se potom také objektem odražené částice odvádějí na ose blízkou oblast terčíkové struktury a trefují se na ni. Při tomto silnějším vybuzení vychylovacich polí se však sekundární částice odchylují právě tak silně z vychylovacich polí, že se trefují buď v ose vzdálené oblasti * *·« • ·· · z materiálu elektrony jenom slabě konvertujícího na terčíkovou strukturu nebo - oproti ose blízké oblasti - se v dále ležící , ose vzdálené oblasti trefují na terčíkovou strukturu, a tím v oblastech, v nichž buď nejsou uvolňovány žádné terciární korpuskule nebo jsou - ve smyslu dopadu částic pro důkaz částic emitovaných z terčíkové struktury, sloužící pro důkazní systém - zdržovány.

Ve všech formách provedení vynálezu se provádí oddělení sekundárních částic a odražených Částic přísným prostorovým vymezením detekční oblasti terčíkové struktury ve směru kolmém k optické ose přístroje s korpuskulárním paprskem. Rozměry centrální, ose blízké oblasti terčíkové struktury na jedné straně a vzdálenost terčíkové struktury od optické osy se přitom volí tak, aby mohly konvertující oblast terčíkové struktury zasáhnout buď jenom sekundární částice nebo jenom částice objektem zpět odražené. Ose blízká oblast terčíkové struktury je k tomu konstruována ve formě můstku s úzkými hranami paralelně ke směru elektrostatického vychylovacího pole nebo jako úzký kroužek nebo výřez úzkého kroužku. Šířka můstku nebo šířka kroužku se přitom volí úměrně požadovanému rozlišení energie.

U jednoho výhodného příkladu provedení vynálezu jsou elektrostatické vychylovací pole a magnetické vychylovací pole navzájem posunuta ve směru optické osy přístroje s korpuskulárním paprskem.

U dalšího výhodného příkladu provedení vynálezu jsou dvě magnetická vychylovací pole a jedno elektrostatické vychylovací pole. Touto kombinaci celkem tří polí může vychylovací systém také současně posloužit pro justování svazku primárních částic na optickou osu objektivu.

Elektrostatické pole a magnetické pole by měla být výhodně nastavitelná nezávisle na sobě, takže je zajištěn stupeň volnosti nutný pro justování svazku primárních

- - τ · ·* • ·ι· · · ··· 4 · · * 4 ♦ t · · 4 4 <J 4 • 4 4 4 4 4 · 4 •444 444 ·· 4·· ·· ·44 elektronů relativně k optické ose přístroje s korpuskulárním paprskem.

K důkazu částic emitovaných z terčíkové struktury existuje přirozeně důkazní systém. Ten je s výhodou na pozitivním potenciálu vůči terčíkové struktuře, takže částice emitované z terčíkové struktury jsou urychlovány směrem na důkazní systém.

Důkaznímu systému je s výhodou předřazena elektroda, například mřížková elektroda nebo dírková clona. Tato elektroda, která by měla být na pozitivním potenciálu oproti terčíkové struktuře, může přitom splňovat druhou funkci, totiž sloužit na jedné straně k odsávání částic emitovaných z terčíkové struktury a současně produkovat elektrostatické vychylovací pole.

Alternativně je také možná dírková clona na potenciálu terčíkové struktury s detektorem uspořádaným za ní, kterýžto detektor má kladný potenciál oproti terčíkové struktuře a dírkové cloně. Produkované elektrostatické pole mezi detektorem a dírkovou clonou proniká potom otvorem clony a tento průnik tvoří pak elektrostatické vychylovací pole, které současně slouží také k odsávání částic emitovaných z terčíkové struktury.

Protože konverzní elektrony vystupují z terčíkové struktury s menši energií oproti primárnímu svazku, je již tímto relativně slabým elektrostatickým vychylovacím polem zajištěno účinné odsávání konverzních elektronů.

Přehled obrázků na výkresech

Podrobnosti vynálezu budou blíže vysvětleny prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje :

• ··· to ···

• ·· obr. 1 Řez rastrovacího elektronového mikroskopu s detektorovým systémem podle vynálezu, obr. 2 zvětšený dílčí řez rastrovacího elektronového mikroskopu s detektorovým systémem podle vynálezu podle obrázku 1, obr. 3 zvětšený dílčí řez rastrovacího elektronového mikroskopu s detektorovým systémem podle vynálezu dalšího příkladu provedení, obr. 4 náhled na strukturu terčíku ve tvaru clony ze silně konvertujícího a slabě konvertujíčího materiálu a obr. 5 náhled na terčíkovou strukturu s elektrony konvertující oblastí ve tvaru můstku

Příklady provedení vynálezu

Na obrázku 1 představený rastrovací elektronový mikroskop má v základní sestavě konstrukce to, že odpovídá rastrovacímu elektronovému mikroskopu v DE-A1 198 28 476. Generátor částic paprsku se skládá z katody (1) emitující částice, extrakční elektrody (2) a anody (3). Je-li přístroj s korpuskulárním svazkem záření vytvořen jako rastrovací elektronový mikroskop je katodou (1) s výhodou termický i ·«*

- ** ^: v · ·♦· · · * · · · · * • φ · Φ 9 · ··· ·* « φ

emitor částic pole. Částice vystupující urychlovány potenciálním rozdílem - který znázorněn - mezi katodou (1) a anodou z katody (1) jsou na obrázku 1 není na anodový potenciál.

vodici trubky (ji) z elektricky vedena otvorem vyvrtaným v pólovém která působí jako na konci strany

Anoda (3) tvoří současně práh hrany konce paprsku ýýff'. Tato vodicí trubkk^ paprsku vodivého materiálu je nástavci (9) kruhové magnetové cívky (10), magnetická čočka objektivu a je konstruována objektu jako trubková elektroda. Za vodicí je uspořádána j^dfts-^elektroda (13), s trubkovou elektrodou trubky^) vedoucí elektrostatické zpožďovací zařízeni. Trubková trubkou paprsku která společně paprsek tvoří elektroda je na anodovém společně s celkovou vodicí trubkou paprsku potenciálu, zatím co j-adnotlivá elektroda (13) jsou na potenciálu nižším oproti anodovému potenciálu, takže částice po výstupu z vodici trubky paprsku jsou brzděny na požadovanou nižší energii.

Ve vývrtu pólového nástavce (9) čočky objektivu ve výši štěrbiny pólového nástavce je ještě uspořádán vychylovací systém (11), kterým je na vzorek (12) fokusovaný primární elektronový paprsek odchylován objektivem (9) kolmo k optické ose (25) znázorněné čerchovaně pro rastrování vzorku (12) . Alternativně k zobrazení na obrázku 1 může být vodicí trubka paprsku také ukončena na výši štěrbiny pólového nástavce (9) a brzdicí elektroda (13) je uspořádána také přibližně ve výšce štěrbiny pólového nástavce. Zpomaleni primárních částic na požadovanou energii výskytu se provádí již uvnitř objektivu, takže se magnetické pole čočky objektivu a elektrostatické zpožďovací pole prostorově překrýváj i.

Mezi anodou (3) a objektivem (9) je uspořádán uvnitř vodicí trubky paprsku vícenásobný vychylovací systém, který ·* • ·

* *

«e ··· se skládá ze dvou sériově za sebou zapojených magnetických bipolárnich poli (Bl, B2) a jednoho dalšího transverzálního elektrického pole (E) . Směry pole jak u obou magnetických bipolárnich polí (Bl, B2) a transverzálního elektrického bipolárního pole (E) jsou všechny uspořádány kolmo k optické ose (25), přičemž opět směry polí obou magnetických bipolárnich polí (Bl, B2) jsou kolmo ke směru pole elektrostatického bipolárního pole (E). U přikladu provedeni zobrazeného na obrázku 1 jsou dále obě magnetická bipolární pole situována vzájemně antiparalelně a následují za sebou. Síly polí všech tří bipolárnich polí (Bl, B2, E) jsou nastavitelné navzájem nezávisle. Elektrostatický dipól je přitom uspořádán na straně magnetického dipólu.

Mezi anodou (3) a elektrostatickým bipolárním polem (E) je dále podle vynálezu umístěn detektorový systém (5). Tento detektorový systém vykazuje v zásadě terčíkovou strukturu, která je na jedné straně umístěna mimo optickou osu a v řezu je převážně ve tvaru Z. Terčíková struktura (5) má oblast (7) vzdálenou od optické osy (25) v radiálním směru, na níž je terčíková struktura uvnitř trubky vedoucí paprsek Jjty. V mezioblasti (8) je terčíková struktura vytvořena jako kužel, takže v této mezioblasti (8) plochy řezu terčíkové struktury probíhají buď rovinou obsahující optickou osu buď paralelně k optické ose nebo blíže k optické ose, přičemž přiblížení se volí tak, aby odstup terčíkové struktury od optické osy (25) ve směru šíření svazku primárních elektronů byl menší. Na konci mezioblasti (8) vykazuje terčíková struktura odstup (22) od optické osy (25) pro průnik primárních elektronů. Dále terčíková struktura (5) vykazuje centrální, s optickou osou (25) sousední oblast (6) z elektrony konvertujícího materiálu, tedy z materiálu^který emituje ostřelováním částicemi s relativně vysokým stupněm účinnosti konverzní elektrony. Jako materiály pro tuto

- ’ ’ W 9 ·♦ • ··· « 9 ··· * « · * · 9 · * · · 9 ** — · 99· « « ** ···♦ ··· ·· <·· «·9·· elektrony konvertujici oblast přicházejí v úvahu kovy s vysokým pořadovým číslem jako zlato, měď a platina. Povrch v této oblasti sousedící s optickou osou je přitom kolmo k optické ose. Terčíková struktura je na potenciálu vodicí trubky paprsku. Konverzní elektrony emitované z terčíkové struktury jsou prokazatelné vhodným důkazním systémem. Jako důkazní systém slouží přitom v provedení podle obrázku 1 fotonásobič (15) s předřazeným scintilátorem (16). Důkazní systém má oproti vodicí trubce paprsku pozitivní potenciál.

Vzdálenost mezi oblastí konvertujíci elektrony (6) terčíkové struktury (5) obrácené hranou k optické ose (25) a optickou osou obnáší cca 0,2-3 mm. Důkazní systém (14, 15, 16) sám je umístěn vně vodicí trubky paprsku (4) za otvorem (26) stěnou vodici trubky paprsku (4). Poloha otvoru (26) je přitom volena tak, aby otvor (26) ležel ve směru šíření sekundárních elektronů a zpět odražených elektronů bezprostředně před rovinou oblasti (6) konvertujíci elektrony, zdrojový okraj otvoru (26) tedy spadá do roviny oblasti konvertujíci elektrony. Průměr otvoru respektive jeho délky hrany obnáší přitom 2 až 8 mm.

Dále vykazuje důkazní systém elektrodu (14), která je provedena buď jako mřížková elektroda nebo jako dírková elektroda, a je na pozitivním potenciálu oproti vodici trubce paprsku (4), Tato elektroda (14) tvoří přitom na jedné straně elektrostatické odsávací pole pro konverzní elektrony emitované z oblasti konvertujíci elektrony (6) terčíkové struktury (5), a současně tato elektroda produkuje spolu s vodící trubkou paprsku (4) elektrostatické bipolární pole (E). Mřížková elektroda (14) leží přitom mezi +10 V a +1000 V oproti vodicí trubce paprsku (4) a terčíkové struktuře (5) . Scintilátor (16) spolu s fotonásobičem (15) mají +8 kv až +12 kV oproti mřížkové elektrodě (14). Bipolární pole vytvořené mezi mřížkovou elektrodou (14) a ·« * φ * ·♦· vodicí trubkou paprsku (4) proniká přitom otvorem (26) vodici trubky paprsku (4) čímž se dosáhne toho, že elektrostatické pole (E) je silně lokalizováno uvnitř vodici trubky paprsku (4) a konverzní elektrony, které jsou na jiném místě než v oblasti konvertující elektrony (6) produkovány, nejsou odsávány k důkaznímu systému (15, 16).

Sériové uspořádání elektrostatického bipolárního pole (E) a obou dalších magnetických bipolárnich poli (Bl, B2) splňují při předkládaném uspořádání dvojí funkci: na jedné straně slouží toto bipolární pole k separaci ze vzorku (12) emitovaných sekundárních elektronů a odražených elektronů ze svazku primárních elektronů a současně toto bipolární pole slouží k tomu, aby se justoval svazek primárních elektronů relativně k optické ose (25), která je definovaná optickou osou objektivu (9, 10). Svazek primárních elektronů (17) (na obrázku 1 znázorněno plnou čarou) vstupující do elektrostatického bipolárního pole (E) se nejprve odchýlí elektrostatickým bipolárním polem (E), prvním magnetickým bipolárním polem (Bl) se přichýlí k optické ose (25) definované objektivem (9, 10), a druhým magnetickým bipolárním polem (B2) se co do směru usměrni tak, aby primární elektronový svazek po výstupu z druhého magnetického bipolárního pole (B2) probíhal na optické (25) objektivu (9).

Bombardováním primárními částicemi ze vzorku (12) uvolněné sekundární elektrony a na vzorku (12) odražené primární elektrony (elektrony zpětného rozptylu) jsou potenciálním rozdílem mezi vodicí trubkou paprsku (4) a elektrodou (13) urychlovány zpět do vodicí trubky paprsku (4). Protože při četných aplikacích jak v biologii tak také v polovodičových studiích je energie primárních elektronů v oblasti vzorku (12) podstatně menši než energie primárních elektronů uvnitř vodicí trubky paprsku (4), vykazují jak • v «· * » ··♦ * φ • J * · · w ·< »« Φ sekundární elektrony tak také na vzorku (12) zpět odražené (4) energii, která energii primárních elektronů. Energie je přitom stejně jako předtím vyšší než elektronů.

elektrony uvnitř vodicí trubky paprsku téměř odpovídá odražených elektronů energie sekundárních například 15 kV mezi katodou (1)

Při potenci álním rozdílu a anodou (3) a potenciálním rozdíly kV mezi katodou (1) a brzdicí eletrodou (13) mají primární elektrony uvnitř vodicí keV a jsou zabrzděny mezi trubky paprsku (4) energii z vodicí trubky výstupem paprsku (4) a brzdicí elektrodou (13) na keV. Primární elektrony dopadají potom s energií keV

Elektrony odražené zpět od vzorku velmi malou ztrátu energie a jsou brzdicí elektrodou (13) a opětovným (12) zaznamenávají jen tudíž urychlovány mezi vstupem do vodicí trubky paprsku (4) na skoro 16 keV. Sekundární elektrony vystupující ze vzorku (12) vykazují naproti tomu velmi malou kinetickou energii několika elektronvoltů, potom se však urychlují mezi brzdicí elektrodou (13) a opětovným vstupem do vodicí trubky paprsku (4) na energii cca 15 keV.

Další postup sekundárních elektronů uvnitř vodicí trubky paprsku (4) je znázorněn na obrázku 1 čárkovaně jako průběh dráhy (18). Sekundární elektrony získávají na základě jejich opačného směru pohybu k primárním elektronům (17) v obou magnetických bipolárních polích (Bl, B2) odchylku, která je opačná k příslušnému odchýlení primárního svazku elektronů (17). Protože však směr síly elektrostatického bipolárního pole (E) je nezávislý na směru pohybu, a sekundární elektrony a zpět odražené elektrony vstupují pod opačným sklonem k primárnímu svazku do elektrostatického bipolárního pole, dochází elektrostatickým bipolárním polem (E) k separaci sekundárních elektronů a odražených elektronů od průběhu dráhy primárních elektronů. Tyto zpět jdoucí elektrony se odchylují elektrostatickým bipolárním polem (E) · ··

- 13 • ·· * ···· · í !

* « · · · · · · * * • »·· · · · · ··« ··· ♦· ·♦· ·· ··· na elektrony konvertující oblast (6) terčíkové struktury (5) a produkují konverzní elektrony, které jsou z mřížkové elektrody (14) a tím vzniklým potenciálem odsávány k důkaznímu systému (15, 16) . Tyto konverzní elektrony jsou naznačeny v obrázku 1 tečkované a jsou označeny vztahovou značkou (19).

Separace zpět odražených elektronů a sekundárních elektronů při uspořádání podle obrázku 1 je blíže objasněno, pomocí obrázku 2. Při tom jsou na obrázku 2 znázorněny elektrony zpět odražené jako čárkovaná čára (20) a sekundární elektrony jako tečkovaná čára (21). Na základě jejich menší kinetické energie doznávají uvnitř magnetických bipolárních poli (Bl, B2) vetší odchylku než zpět odražené elektrony (20). Účinek elektrostatického bipolárního pole na zpět odražené elektrony a sekundární elektrony je naproti tomu identický. Podle vybuzení obou magnetických bipolárních polí je v důsledku toho odchylka, kterou doznávají zpět odražené elektrony (20) a sekundární elektrony (21) , rozdílná. Při relativně silném vybuzeni obou magnetických bipolárních polí (Bl, B2) se dosáhne toho, aby zpět odražené elektrony dopadaly na elektrony konvertující oblast (6) terčíkové struktury (5). Na základě jejich silnější výchylky míjejí sekundární elektrony oblast (6) konvertující elektrony a trefují se v periferní oblasti (7) na terčíkovou strukturu (5). Protože tato periferní oblast (7) není oblastí konvertující elektrony, nebo když se přece jen konverzní elektrony vyskytnou v nepatrném rozsahu, vzhledem k tomu, že v této oblasti neexistuje elektrostatické odsávací pole, nedostihnou důkazní systém, budou při tomto nastavení magnetických bipolárních polí (Bl, B2) výlučně dokazovány konverzní elektrony, které byly uvolněny ze zpět odražených elektronů.

- 14 . .. » « »» • ··* · · ··· · · !

* * ♦ « · · · ♦ * · < ··· · · » · «·««· ·· ··· ·· ···

Při slabším vybuzení magnetických bipolárních polí (Bl, B2) a z toho plynoucího slabšího odchýlení sekundárních elektronů a zpět odražených elektronů lze dosáhnout, aby sekundární elektrony (21) dopadaly na elektrony konvertující oblast (6) terčíkové struktury (5) . Na základě slabší odchylky zpět odražených elektronů míjejí tyto terčíkovou strukturu v ose blízké oblasti (22), takže v tomto případě jsou dokazovány jenom konverzní elektrony, které byly uvolněny ze sekundárních elektronů.

Na obrázku 3 znázorněný příklad provedení se liší od příkladu provedení znázorněného na obrázku 1 jenom oblastí v něm znázorněnou a odpovídá jinak příkladu provedení podle obrázku 1. U tohoto příkladu provedení je na jedné straně zaměněno pořadí tří bipolárních polí, přičemž v příkladu provedení podle obrázku 3 se produkuje elektrostatické bipolární pole mezi oběma magnetickými bipolárními poli (Bl, B2) . Prostorová poloha elektrostatického vychylovacího pole (E) vzhledem k poloze terčíkové struktury odpovídá přitom poloze v příkladu provedení podle obrázku 1. Tím leží první magnetické bipolární pole ve směru šíření svazku primárních elektronů - viděno před terčíkovou strukturou (5) nebo na její výši - ve směru šíření primárního elektronového svazku. Současně jsou přitom obě magnetická bipolární pole uspořádána navzájem paralelně. Separace sekundárních elektronů a zpět odražených elektronů se provádí v tomto příkladu provedení úplně analogicky jako u dříve popsaného příkladu provedení. Ovšem při tomto příkladu provedeni je separace sekundárních elektronů a zpět odražených elektronů oproti příkladu provedení podle obrázků 1 a 2 značně zesílena, protože na energii závislá změna směru uvnitř magnetických bipolárních polí je na základě paralelního uspořádání obou magnetických bipolárních polí (Bl, B2) zesílena.

♦ • «·« • * < t · • * ♦♦♦ • · · ·· ·♦·

Na rozdíl od přikladu provedeni podle obrázku se u příkladu provedení podle obrázku 3 obejdeme bez mřížkové elektrody (14) . Elektrody pro elektrostatické vychylovací pole se tím tvoří bezprostředně

16) a vnější stěnou scintilačním detektorem vodici vytvořené mezi těmito trubky paprsku (4) a elektrodami proniká otvorem pole vodicí trubky paprsku.

Tento další rozdíl není však nutně vázán na změněné pořadí vychylovacich poli.

Spíše je též myslitelné, také při pořadí vychylovacich polí/ jak to odpovídá příkladu provedeni podle obrázku 3, předem navíc mřížkovou elektrodu mezi scintilační detektor (15, 16) umístit a otvor ve vychylovacich obrázku 1 vodicí trubce svazku, nebo při pořadí polí - jak odpovídá příkladu provedení podle upustit od mřížkové elektrody (14). Dále může být také při obou formách provedení výhodná i ještě jedna přídatná elektroda (27) uvnitř vodicí trubky paprsku, která je vzhledem k optické ose (25) naproti kladné odsávací Taková přidatná elektroda (27) je na obrázku 3 elektrodě.

znázorněna čárkovaně.

příkladů provedení popsaných na základě obrázků

- 3 je terčíková struktura (5) vždy vytvořena s průřezem ve tvaru

Z. Tím se tvoři oddálené zamezuje, vzdálené systému.

v periferní, od optické osy oblasti terčíkové struktury lapač elektronů, který aby konverzní elektrony (7) terčíkové struktury (5) Tím je možná účinná separace zpět odraženými elektrony a v oblasti od osy dospěly k důkaznímu signálů produkovaných signálů produkovaných sekundárními oblastí ose elektrony, odstup ve vzdálené a oblastí směru optické osy mezi ose blízké, elektrony oblastí (6), by měl být volen tak velký, aby v ose vzdálené oblasti (7) nebylo elektrostatické odsávací konvertující pole prokazatelné nebo ještě sotva prokazatelné, takže konverzní elektrony v této oblasti případně produkované se

999 nedokážou. Podle geometrie vodici trubky paprsku postačuji však pro to vzdálenosti 1 mm nebo větší ve směru optické osy.

V příkladu provedení znázorněném na obrázku 4 je naproti tomu terčíková struktura vytvořena jako rovinná clona (5) . Tato clona (5) má uprostřed otvor (22) a při tom v radiálním směru následně elektrony konvertující oblast (23), která se skládá z materiálu konvertujícího elektrony. V periferní oblasti (24) existuje clona (5) z materiálu nekonvertujícího elektrony.

Poněvadž však v principu každý materiál - i když s různými stupni účinnosti - při ostřelováni elektrony s vysokou energií produkuje konverzní elektrony, je možná, s takovou rovinnou clonou jenom horší separace signálů zpět odražených elektronů a signálů sekundárních elektronů.

V příkladu provedení znázorněném na obrázku 5 je pro terčíkovou strukturu nosič konstruovaný jako polokruh (28), na kterém je zachycena terčíková struktura na vodicí trubce svazku (5). Oba konce nosiče (28) jsou spojeny můstkem (29) z materiálu silně konvertujícího elektrony. U této formy provedení se jenom z Části zpět odražených elektronů nebo sekundárních elektronů produkují a dokazuji konverzní elektrony, které zasáhnou můstek (29).

Šířky ose blízké, elektrony konvertující oblasti (6,29) a její vzdálenost od optické osy (25) je přirozeně v závislosti na ostatních konstrukčních parametrech elektronového mikroskopu a požadovaném rozlišení energie dimenzována tak, aby buďto jenom sekundární elektrony nebo jenom elektrony zpět odražené, nebo dokonce vždy jenom vybraná část z nich, dopadaly do elektrony konvertující oblasti (6, 29) .

	• ··· fe	w * V	V *	• ♦ •
17 -	• · « · « · 9	• •	9 9 · • ·	• *	• •
		··· ·	•

Detektorový systém podle vynálezu může být také uspořádán v oboru elektronového mikroskopu aniž by byla zapotřebí clona, například tlaková stupňová clona. V tomto případě se může terčíková struktura vytvořit jako rovinná nebo kónická clona a současně může přebírat funkci tlakové stupňové clony.

U příkladů provedení znázorněných na základě obrázků 1 a 3 je použit jako důkazní systém pro konverzní elektrony scintilační detektor skládající se z fotonásobiče s předřazenou scintilační vrstvou. Je však též možné, dát namísto fotonásobiče s předřazenou scintilační vrstvou plnoplošnou elektrodu. Důkaz konverzních elektronů se pak může jednoduše provádět prostředictvim elektrodového proudu eventuálně vhodným zesílením.

U popsaných příkladů provedení na základě obrázků jsou elektrostatické pole a obě magnetická pole uspořádána vždy tak, že jsou navzájem posunuta podél optické osy. Pro vzájemnou separaci sekundárních elektronů a elektronů zpět odražených a odchýlením jak sekundárních elektronů tak zpět odražených elektronů od optické osy postačí však v principu jediné elektrostatické bipolární pole a jediné magnetické bipolární pole. Tato obě pole se mohou také ve smyslu Wienova filtru vzájemně překrývat. Avšak u této zjednodušené formy provedení už více neexistuje možnost relativně justovat dopadající svazek primárních elektronů k optické ose, definované objektivem (9) .

U popsaných příkladů provedení na základě obrázků 1-3 je důkazní systém uspořádán vždy za otvorem ve vodicí trubce paprsku (5) . Alternativně může být vodicí trubka paprsku v tomto úseku zcela přerušena, takže vodicí trubka paprsku se skládá ze dvou částí trubky, které mají ve směru optické osy (25) od sebe vzájemný odstup.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Detektorový systém pro přístroj s korpuskulárnim paprskem, zejména rastrovací elektronový mikroskop, s terčíkovou strukturou (5) uspořádanou v dráze paprsku, přičemž terčíková struktura (5) vykazuje centrální, optické ose (25) přístroje s korpuskulárnim paprskem blízkou oblast (6, 23, 29) z materiálu silně konvertujícího elektrony, které jsou zachycovány v oblasti (7, 24, 28) ose vzdálené.
2. Detektorový systém podle nároku 1, přičemž ose vzdálená oblast (28) je vytvořena jako polokruh a ose blízká oblast (29) jako můstek, který spojuje konce polokruhové, ose vzdálené oblasti (28) .
3. Detektorový systém podle nároku 1, přičemž terčíková struktura (5) je vytvořena jako rovinná clona a přičemž ose vzdálená oblast (24) je z materiálu slabě konvertujíciho elektrony.
4. Detektorový systém podle nároku 1, přičemž ose vzdálená oblast (7) má vzhledem k ose blízké oblasti ve směru optické osy (25) odstup.
5. Detektorový systém podle některého z nároků 1-4, přičemž důkazní systém (14, 15, 16) je určen k důkazu konverzních elektronů, emitovaných z oblasti (
6, 23, 29) která konvertuje elektrony.

• ··· · »··· · · • ···· · · « · • · · · · « · ······· lt ··

- 19 6. Přístroj s korpuskulárním paprskem s detektorovým systémem podle některého z nároků 1-5.
7 . Přístroj s korpuskulárním paprskem podle nároku 6, přičemž detektorovému systému (5, 6, 7, 8) je ve směru částic vycházejících z preparátu (12) předřazen vychylovací systém z elektrostatického vychylovacího pole (E) a magnetického vychylovacího pole (Bl,

B2), přičemž elektrostatické vychylovací pole (E) a magnetické vychylovací pole (Bl, B2) jsou navzájem uspořádána kolmo.
8. Přístroj s korpuskulárním paprskem podle nároku 6, přičemž elektrostatické vychylovací pole (E) a magnetické vychylovací pole (Bl, B2) jsou uspořádána ve směru optické osy (25) přístroje s korpuskulárním paprskem tak, že jsou vzájemně posunuta.
9. Přistroj s korpuskulárním paprskem podle nároku 8, přičemž jsou stanovena dvě magnetická vychylovací pole (Bl, B2) a jedno elektrostatické vychylovací pole (E).
10. Přistroj s korpuskulárním paprskem podle některého z nároků 6-9, přičemž důkazní systém (14, 15, 16) k důkazu emitovaných Částic z elektrony konvertujicí oblasti (6, 23, 29) terčíkové struktury (5) má oproti struktuře terčíku (5) kladný potenciál.
11. Přístroj s korpuskulárním paprskem podle nároku 10, přičemž důkazní systém (14, 15, 16) vykazuje elektrodu, s výhodou mřížkovou elektrodu (14) nebo dirkovou clonu.
12. Přistroj s korpuskulárním paprskem podle nároku 10 nebo 11, přičemž důkazní systém (14, 15, 16) je uspořádán

• 99« * • · 9 9 999 « • 9· • A ²θ “ 9 9 9 • 9 • 9 9 9 • · 9 9 9 * ·♦····· • 9 ♦·· 9 • «99

vně vodici trubky paprsku (4) za otvorem (26) stěnou vodicí trubky paprsku (4) nebo v oblasti přerušení vodicí trubky paprsku (4).
13. Přístroj s korpuskulárním paprskem podle některého z nároků 6 - 12, přičemž elektrostatické pole (E) a magnetické(á) pole (Bl, B2) jsou nastavitelná na sobe nezávisle.
14. Přístroj s korpuskulárním paprskem podle některého z nároků 6 - 13, přičemž terčíková struktura (5) je na potenciálu vodicí trubky paprsku (4).