DE102014019408B4 - Imaging energy filter device and method of operation thereof - Google Patents

Abstract

Abbildende Energiefiltervorrichtung (100), die zur Übertragung eines Ensembles von geladenen Teilchen (4) in einem vorbestimmten Energieintervall eingerichtet ist, umfassend – einen ersten Ablenksektor (10) und einen zweiten Ablenksektor (20), die jeweils eine Eintrittsebene (11, 21), eine Blende zur Begrenzung des Energieintervalls der zu übertragenden Teilchen (4) und eine Austrittsebene (12, 22) aufweisen und entlang eines Strahlwegs (3) aufeinanderfolgend angeordnet sind, und – eine Transferlinseneinrichtung (30), die zwischen der Austrittsebene (12) des ersten Ablenksektors (10) und der Eintrittsebene (21) des zweiten Ablenksektors (20) angeordnet ist, wobei die Transferlinseneinrichtung (30) eine Gruppe von Linsenelektroden umfasst, die für eine elektrostatische Formung des Strahlweges zwischen der Austrittsebene des ersten Ablenksektors (10) und der Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors (20) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – im ersten Ablenksektor (10) genau eine erste Blende (41) entweder in seiner Eintrittsebene (11) oder in seiner Austrittsebene (12) angeordnet ist, und – im zweiten Ablenksektor (20) genau eine zweite Blende (42) entweder in seiner Eintrittsebene (21) oder in seiner Austrittsebene (22) angeordnet ist.An imaging energy filter apparatus (100) adapted to transmit an ensemble of charged particles (4) in a predetermined energy interval, comprising - a first deflection sector (10) and a second deflection sector (20) each having an entrance plane (11, 21), a diaphragm for limiting the energy interval of the particles to be transferred (4) and an exit plane (12, 22) and arranged successively along a beam path (3), and - a transfer lens device (30) arranged between the exit plane (12) of the first Deflection lens (10) and the entry plane (21) of the second deflection sector (20), wherein the transfer lens device (30) comprises a group of lens electrodes suitable for electrostatic shaping of the beam path between the exit plane of the first deflection sector (10) and the entry plane of the second deflection sector (20), characterized in that - in the first deflection sector (10) exactly one first diaphragm (41) is arranged either in its entry plane (11) or in its exit plane (12), and - in the second deflection sector (20) exactly one second diaphragm (42) either in its entry plane (21) or in its exit plane (22) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine abbildende Energiefiltervorrichtung für geladene Teilchen, wie z. B. Elektronen, Positronen, oder Ionen, die mit energieselektiven Ablenksektoren und einer Transferlinseneinrichtung zwischen den Ablenksektoren ausgestattet ist. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zum Betrieb der abbildenden Energiefiltervorrichtung. Anwendungen der Erfindung sind z. B. in der Elektronenmikroskopie und/oder der Photoelektronen-Spektroskopie gegeben.The invention relates to an imaging energy filter device for charged particles, such as. As electrons, positrons, or ions, which is equipped with energy-selective deflection sectors and a transfer lens device between the deflection sectors. The invention also relates to methods of operating the imaging energy filter device. Applications of the invention are, for. B. in electron microscopy and / or the photoelectron spectroscopy.

Die Photoemission von Elektronen von einer Festkörperoberfläche in Reaktion auf die Beleuchtung mit einem Anregungsstrahl ist im Allgemeinen durch eine spezifische Winkelverteilung der Emissionsrichtungen gekennzeichnet, die basierend auf dem jeweiligen Gitterimpuls (k) im reziproken Gitter der Festkörperoberfläche beschrieben werden können. Die Intensitätsverteilung der Photoelektronen bildet die Wahrscheinlichkeitsamplituden der Wellenfunktionen |Ψ(k)|² im reziproken Gitter ab (siehe F. Himpsel et al. in J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 183, S. 114–117). Ein Zusammenhang mit der Ortsraum-Struktur Ψ(r) besteht formal über eine Fouriertransformation. Eine Messung der Photoemissionsintensitäten im gesamten Halbraum erlaubt damit prinzipiell eine Rekonstruktion der Form der Wellenfunktionen im Ortsraum. Eine quantitative Invertierung der Fouriertransformation ist jedoch allgemein nicht direkt möglich. Im Falle von periodischen Kristallgittern gelingt dies unter Ausnutzung von Symmetrieeigenschaften.The photoemission of electrons from a solid surface in response to illumination with an excitation beam is generally characterized by a specific angular distribution of the emission directions that can be described based on the respective grating momentum (k) in the reciprocal grating of the solid surface. The intensity distribution of the photoelectrons forms the probability amplitudes of the wave functions | Ψ (k) | ² in the reciprocal lattice (see F. Himpsel et al., J. Electron Spectrosc., Relat., Phenom., 183, pp. 114-117). A connection with the spatial structure Ψ (r) consists of a formal Fourier transformation. A measurement of the photoemission intensities in the entire half space thus allows in principle a reconstruction of the shape of the wave functions in the spatial space. However, a quantitative inversion of the Fourier transform is generally not directly possible. In the case of periodic crystal lattices, this is achieved by exploiting symmetry properties.

Es besteht ein Interesse, dass der Anregungsstrahl die Probe senkrecht zur Probenoberfläche beleuchtet, um eine unverfälschte Intensitätsverteilung zu erreichen, wie im Folgenden dargestellt wird. Erstens bedeutet ein nicht-senkrechter Einfall des Anregungsstrahls auf die Probe einen Symmetriebruch, wodurch die winkelabhängige Intensitätsverteilung verfälscht wird. Ein hochsymmetrischer Aufbau für alle Polarisationszustände des anregenden Lichts ist nur bei exakt senkrechtem Lichteinfall gegeben.There is an interest in that the excitation beam illuminates the sample perpendicular to the sample surface in order to obtain an unaltered intensity distribution, as shown below. First, non-perpendicular incidence of the excitation beam on the sample results in a break in symmetry, which distorts the angle-dependent intensity distribution. A highly symmetrical structure for all polarization states of the exciting light is given only with exactly vertical incidence of light.

Bei einer nicht senkrechten Beleuchtung einer metallischen Probe ist des Weiteren zu beachten, dass der Polarisationszustand des elektromagnetischen Feldes innerhalb der Probe sich vom Polarisationszustand des einfallenden Anregungsstrahls unterscheidet (siehe z. B. T. Maniv et al. in J. Chem. Phys. 76, 1982, S. 2697–2713). Beispielsweise führt ein schräg einfallender zirkular polarisierter Lichtstrahl zu einer deutlich elliptischen Polarisation innerhalb des Festkörpers. Eine reine Anregung mit zirkular polarisiertem Licht ist damit im Allgemeinen nur bei einem senkrechten Einfall des Anregungsstrahls möglich.In the case of non-perpendicular illumination of a metallic sample, it should further be noted that the polarization state of the electromagnetic field within the sample differs from the polarization state of the incident excitation beam (see, for example, BT Maniv et al., J. Chem. Pp. 2697-2713). For example, an obliquely incident circularly polarized light beam leads to a clearly elliptical polarization within the solid. Pure excitation with circularly polarized light is thus generally only possible with a perpendicular incidence of the excitation beam.

Von G. Schönhense wird in Phys. Scr. T31, 1990, S. 255–275 dargestellt, dass bei einer nicht senkrechten Beleuchtung (θ ≠ 0) zusätzlich die Problematik entsteht, dass durch den genannten Symmetriebruch eine Chiralität in den Messaufbaus eingeführt wird. Die Chiralität führt dazu, dass die gemessenen Intensitäten I in exakt entgegengesetzten Emissionsrichtungen, +k_x,y bzw. –k_x,y, eine Asymmetrie aufweisen, selbst wenn diese aufgrund der Symmetrie der Probe nicht zu erwarten wäre. Selbst im Falle einer unmagnetischen Probe entsteht aufgrund der Interferenz zwischen Wellenfunktionen unterschiedlicher Symmetrie eine Asymmetrie bei der Anregung mit zirkular polarisiertem Licht mit positiver (σ+) oder negativer (σ–) Helizität.By G. Schönhense is in Phys. Scr. T31, 1990, pp. 255-275 show that, in the case of non-perpendicular illumination (θ ≠ 0), the additional problem arises that chirality is introduced into the measurement setup as a result of the mentioned symmetry break. The chirality leads to the fact that the measured intensities I have an asymmetry in exactly opposite emission directions, + k _{x, y} or -k _{x, y} , even if this would not be expected due to the symmetry of the sample. Even in the case of a nonmagnetic specimen, due to the interference between wavefunctions of different symmetry, an asymmetry arises in the excitation with circularly polarized light with positive (σ +) or negative (σ-) helicity.

Weist die Probe zusätzlich eine Magnetisierung (M+ oder M–) auf, so sind gemäß J. Henk et al. in Phys. Rev. B 59, 1999, S. 13986–14000, insgesamt 4 unterschiedliche Intensitäten, I(σ+–, M+–), für die beiden Magnetisierungsrichtungen und Lichtpolarisationen zu unterscheiden. Das gleichzeitige Umschalten von Magnetisierung und Lichtpolarisation führt demnach nicht zu der gleichen Emissionswahrscheinlichkeit und Emissionsrichtung. Dies wäre erst gegeben, wenn gleichzeitig der Winkel des Anregungsstrahls von +θ auf –θ geändert wird. Dies ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, beispielsweise wenn es sich bei der Anregungsquelle um ein Synchrotron handelt. Im speziellen Fall einer nicht-chiralen Messanordnung bei einem senkrecht zur Probe einfallenden Anregungsstrahl vereinfacht sich diese Beziehung jedoch zu I(σ+–, M+–) = I(σ–+, M–+), womit zwei Messungen zur Bestimmung des magnetischen Beitrages zum Dichroismus ausreichend wären.If the sample additionally has a magnetization (M + or M-), according to J. Henk et al. in phys. Rev. B 59, 1999, pp. 13986-14000, a total of 4 different intensities, I (σ + -, M + -), for the two magnetization directions and light polarizations to distinguish. The simultaneous switching of magnetization and light polarization therefore does not lead to the same emission probability and emission direction. This would only be the case if the angle of the excitation beam is changed from + θ to -θ at the same time. However, this is not readily possible, for example if the excitation source is a synchrotron. However, in the special case of a non-chiral measurement arrangement with an excitation beam incident to the sample, this relationship is simplified to I (σ + -, M + -) = I (σ- +, M- +), thus providing two measurements for determining the magnetic contribution sufficient for dichroism.

Es ist allgemein bekannt, zur Messung der Photoemission einen abbildenden Energiefilter zu verwenden, mit dem Bildpunkte einer zweidimensionalen Intensitätsverteilung geladener Teilchen, wie z. B. Elektronen, in einem ausgewählten Energieintervall simultan übertragen werden. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Photoelektronen-Spektroskopie (Photoemissions-Spektroskopie), bei welcher die Probe mit Photonen geeigneter Wellenlänge beleuchtet wird. Die Energieverteilung der aufgrund des Photoeffekts emittierten Elektronen gibt Auskunft über die Energieniveaus der Probe. Handelt es sich bei der Probe um eine Festkörperoberfläche, so ist auch der Emissionswinkel von Bedeutung. Dieser wird bei der winkelaufgelösten Photoelektronen-Spektroskopie gemessen und gibt Aufschluss über den Gitterimpuls (k_x, k_y) der Elektronen parallel zu der Probenoberfläche. Die vollständige Messung umfasst in diesem Fall neben der Energie auch zwei Richtungskoordinaten (k_x, k_y, E).It is generally known to use an imaging energy filter for measuring the photoemission, with the pixels of a two-dimensional intensity distribution of charged particles, such. As electrons are transmitted simultaneously in a selected energy interval. Of particular importance is the photoelectron spectroscopy (photoemission spectroscopy), in which the sample is illuminated with photons of suitable wavelength. The energy distribution of the electrons emitted by the photo effect gives information about the energy levels of the sample. If the sample is a solid surface, then the angle of emission is also important. This is measured in angle-resolved photoelectron spectroscopy and provides information about the lattice momentum (k _x , k _y ) of the electrons parallel to the sample surface. The complete measurement in this case includes not only the energy but also two directional coordinates (k _x , k _y , E).

7 illustriert eine Schnittansicht eines herkömmlichen Spektrometers 200' für winkelaufgelöste Photoelektronen-Spektroskopie (Stand der Technik). Das Spektrometer 200' umfasst eine Teilchenoptik 220', einen Energiefilter 100' mit einem Ablenksektor (Analysator) 10' und einen Detektor 230'. 7 illustrates a sectional view of a conventional spectrometer 200 ' for angle-resolved photoelectron spectroscopy (Stand the Technology). The spectrometer 200 ' includes a particle optic 220 ' , an energy filter 100 ' with a deflection sector (analyzer) 10 ' and a detector 230 ' ,

Der Ablenksektor 10' ist ein Halbkugelanalysator, der verbreitet einzeln oder paarweise als Energieanalysator für Messungen mittels winkelaufgelöster Photoemissions-Spektroskopie verwendet wird (siehe z. B. F. Hadjarab et al. in J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 36, 1985, S. 227–243, oder EP 0 293 924 B1 ). Der Ablenksektor 10' umfasst zwei konzentrische Halbkugelschalen-Elektroden 13', 14', zwischen denen ein Strahlweg 3' von einer Eintrittsebene 11' zu einer Austrittsebene 12' verläuft. Geladene Teilchen bewegen sich in einem radialsymmetrischen elektrischen Feld zwischen den Halbkugelschalen-Elektroden 13', 14' und erfahren so eine energieabhängige Ablenkung. Nur die geladenen Teilchen, deren Energie einer nominellen Pass-Energie entspricht, können den Ablenksektor 10' auf einem Nennradius entlang des Strahlwegs 3' durchlaufen. Der Ablenkwinkel dieser idealen Trajektorie beträgt üblicherweise 180° (oder auch 127° oder 90°). Zur Energieselektion in einem engen Energieintervall ist es erforderlich, dass nur Trajektorien mit dem Nennradius den Ablenksektor 10' passieren können. Dazu werden in der Eintrittsebene 11' und der Austrittsebene 12' jeweils eine Blende 41', 42' in Loch- oder Schlitz-Form angeordnet, so dass nur die Teilchen mit der passenden Energie passieren können, während Teilchen mit anderen Energien auf Trajektorien 5' von der Blende 42' aufgefangen werden. Die Energieauflösung (dE) des Ablenksektors 10' bestimmt sich aus den charakteristischen Abmessungen d₁ und d₂ der Blenden 41', 42', dem Bahnradius R₀ und der Pass-Energie E_Pass. Für eine 180° Ablenkung gilt dabei. dE = E_Pass[(d₁ + d₂)/2R₀] (1) The deflection sector 10 ' is a hemisphere analyzer which is widely used singly or in pairs as an energy analyzer for measurements by angle resolved photoemission spectroscopy (see, for example, Hadjarab, et al., J. Electron Spectrosc., Relat., Phenom., 36, 1985, pp. 227-243, or EP 0 293 924 B1 ). The deflection sector 10 ' includes two concentric hemispherical shell electrodes 13 ' . 14 ' , between which a beam path 3 ' from an entrance level 11 ' to an exit level 12 ' runs. Charged particles move in a radially symmetric electric field between the hemispherical shell electrodes 13 ' . 14 ' and thus experience an energy-dependent distraction. Only the charged particles, whose energy corresponds to a nominal pass energy, can be the deflection sector 10 ' at a nominal radius along the beam path 3 ' run through. The deflection angle of this ideal trajectory is usually 180 ° (or 127 ° or 90 °). For energy selection in a narrow energy interval, it is necessary that only trajectories with the nominal radius of the deflection sector 10 ' can happen. This will be in the entry level 11 ' and the exit level 12 ' one aperture each 41 ' . 42 ' arranged in a hole or slot shape so that only the particles with the appropriate energy can pass while particles of other energies traverse 5 ' from the aperture 42 ' be caught. The energy resolution (dE) of the deflection sector 10 ' is determined by the characteristic dimensions d ₁ and d _{2 of} the diaphragms 41 ' . 42 ' , the orbit radius R ₀ and the pass-energy E _Pass . For a 180 ° deflection applies. dE = E _pass [(d ₁ + d ₂ ) / 2R ₀ ] (1)

Bei Bestrahlung einer Probe 1' mit einem Anregungsstrahl 2' werden Elektronen 4' mit einer spezifischen Winkelverteilung emittiert, die energieselektiv mit dem Detektor 230' detektiert werden sollen. Die Elektronen 4' gelangen von der Probe 1' über die Teilchenoptik 220' zu der Eingangsblende 41' des Ablenksektors 10'. Die Teilchenoptik 220' ermöglicht die Anpassung der kinetischen Energie der Elektronen 4' an die gewünschte Pass-Energie (E_Pass) des Ablenksektors 10', sowie die Selektion der Emissionswinkel, und ist üblicherweise in Form einer geraden Säule entlang der teilchenoptischen Achse OA ausgeführt. Innerhalb des Ablenksektors 10' werden Elektronen 3' mit der selektierten Energie zwischen der inneren Halbkugelschalen-Elektrode 13' und der äußeren Halbkugelschalen-Elektrode 14' so abgelenkt, dass sie die ausgangsseitige Blende 42' passieren und von dem Detektor 30' nachgewiesen werden, während Elektronen 4' mit abweichender Energie die Blende 42' nicht passieren. Zur Steigerung der Messeffizienz kann der Detektor 30' ortsauflösend ausgeführt werden, wodurch die ausgangsseitige Blende 42' entfallen kann. Die eingangsseitige Blende 41' wird jedoch in jedem Fall benötigt.Upon irradiation of a sample 1' with an excitation beam 2 ' become electrons 4 ' emitted with a specific angular distribution, the energy-selective with the detector 230 ' to be detected. The electrons 4 ' get away from the sample 1' about the particle optics 220 ' to the entrance panel 41 ' of the deflection sector 10 ' , The particle optics 220 ' allows the adaptation of the kinetic energy of the electrons 4 ' to the desired pass energy (E _Pass ) of the deflection sector 10 ' , as well as the selection of the emission angle, and is usually carried out in the form of a straight column along the particle-optical axis OA. Within the deflection sector 10 ' become electrons 3 ' with the selected energy between the inner hemispherical shell electrode 13 ' and the outer hemispherical shell electrode 14 ' so distracted that they are the output side panel 42 ' happen and from the detector 30 ' be detected while electrons 4 ' with dissimilar energy the aperture 42 ' not happen. To increase the measuring efficiency, the detector can 30 ' be carried out spatially resolved, whereby the output side panel 42 ' can be omitted. The input-side aperture 41 ' but is needed in any case.

Ein wesentlicher Nachteil des Spektrometers 200' gemäß 7 besteht darin, dass bei einer senkrechten Emission von Elektronen 4' von der Oberfläche der Probe 1' die Beleuchtung mit dem Anregungsstrahl 2' unter einem schrägen Winkel (θ) zur Probennormalen erfolgen muss. Eine direkte senkrechte Beleuchtung der Probe 1' ist jedoch nicht möglich, da ein direkter Durchgang des Anregungsstrahls 2' durch die äußere Halbkugelschalen-Elektrode 14' des Ablenksektors 10' blockiert wäre. Selbst wenn die äußere Halbkugelschalen-Elektrode 14' transparent wäre, würde die auflösungsbestimmende kleine Blende 41' stören. Deren charakteristische Abmessung könnte nur auf Kosten der Energieauflösung des Spektrometers vergrößert werden. Des Weiteren würde eine Beleuchtung der Blende 41' mit dem Anregungsstrahl eine störende Emission von Elektronen von der Blende 41' verursachen, wodurch die Messung des Energiespektrums der von der Probe 1' emittierten Elektronen 4' deutlich verfälscht werden würde. Ein weiterer Nachteil des Spektrometers 200' gemäß 7 besteht darin, dass die Energieauflösung durch die Geometrie des einzelnen Ablenksektors 100' festgelegt ist.A major disadvantage of the spectrometer 200 ' according to 7 is that with a perpendicular emission of electrons 4 ' from the surface of the sample 1' the lighting with the excitation beam 2 ' at an oblique angle (θ) to the sample normal. A direct vertical illumination of the sample 1' However, it is not possible because a direct passage of the excitation beam 2 ' through the outer hemispherical shell electrode 14 ' of the deflection sector 10 ' would be blocked. Even if the outer hemispherical shell electrode 14 ' would be transparent, would the resolution-determining small aperture 41 ' to disturb. Their characteristic dimension could only be increased at the expense of the energy resolution of the spectrometer. Furthermore, lighting would be the aperture 41 ' with the excitation beam, a disturbing emission of electrons from the diaphragm 41 ' causing the measurement of the energy spectrum of the sample 1' emitted electrons 4 ' would be significantly distorted. Another disadvantage of the spectrometer 200 ' according to 7 is that the energy resolution by the geometry of the individual deflection sector 100 ' is fixed.

In einem alternativen Messverfahren wird die Teilchenoptik des Spektrometers durch eine Elektronenmikroskop-Säule ersetzt. B. Krömker et al. beschreiben in Rev. Sci. Instrum. 79, 2008, S. 053702, eine Anordnung, mit der in einem zweidimensionalen Bild gleichzeitig die zwei kartesischen Komponenten des Gitterimpulses (k_x, k_y) bei konstanter Energie abgebildet werden. Ein für dieses Messverfahren geeigneter Energieanalysator muss ein zweidimensionales Gesichtsfeld übertragen.In an alternative measurement method, the particle optics of the spectrometer are replaced by an electron microscope column. Krömker et al. describe in Rev. Sci. Instrum. 79, 2008, p. 053702, an arrangement with which the two Cartesian components of the lattice impulse (k _x , k _y ) are imaged simultaneously in a two-dimensional image at constant energy. An energy analyzer suitable for this measurement method must transmit a two-dimensional field of view.

In EP 1 559 126 B9 wird eine Anordnung von zwei S-förmig hintereinander angeordneten Ablenksektoren mit einer zwischengeschalteten Transferlinse beschrieben, wobei der erste Ablenksektor sowohl in seiner Eintrittsebene als auch in seiner Austrittsebene jeweils eine energiedefinierende Blende aufweist und der zweite Ablenksektor für die Kompensation einer vermeintlich verminderten Auflösung der Abbildung vorgesehen ist. Die Anordnung von Ablenksektoren gemäß EP 1 559 126 B9 hat die folgenden Nachteile. Erstens wird die Energieauflösung der gesamten Anordnung allein durch den ersten Ablenksektor bestimmt. Eine Verbesserung der Energieauflösung etwa im Vergleich zum Spektrometer 200' gemäß 7 wird nicht erreicht. Des Weiteren hat der zweite Ablenksektor in Bezug auf eine Verbesserung der Abbildung keine technische Wirkung, wie im Folgenden dargestellt wird.In EP 1 559 126 B9 an arrangement of two S-shaped successive deflection sectors is described with an intermediate transfer lens, wherein the first deflection sector both in its entrance plane and in its exit plane each having an energy-defining aperture and the second deflection sector is provided for the compensation of a supposedly reduced resolution of the image , The arrangement of deflection sectors according to EP 1 559 126 B9 has the following disadvantages. First, the energy resolution of the entire array is determined solely by the first deflection sector. An improvement of the energy resolution compared to the spectrometer 200 ' according to 7 will not be reached. Furthermore, the second deflection sector has no technical effect in terms of improving the image, as shown below.

Die Trajektorien geladener Teilchen werden gemäß EP 1 559 126 B9 nach dem Verlassen der Austritts-Blende des ersten Ablenksektors mittels der Transferlinse so auf die Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors abgebildet, dass eine negative Vergrößerung, M < 0, und eine negative Winkelvergrößerung, M_α < 0, besteht. Eine derartige invertierende Linse ist in der Literatur beispielsweise von M. J. Pellin et al. in Scanning Microsc. 2, 1988, S. 1353–1364, und von M. Escher et al. in J. Phys.: Condens. Matter 17, 2005, S. S1329–S1338 beschrieben. Demnach gleichen die Trajektorien so effektiv den geschlossenen Kepler-Ellipsen in einem 1/r Potential. Dies soll eine Kompensation des α²-Fehlerterms eines einzelnen Halbkugelanalysators, und eine Refokussierung der Orts- und Winkel-Koordinaten in der Austrittsebene des zweiten Ablenksektors ermöglichen. The trajectories of charged particles are calculated according to EP 1 559 126 B9 after leaving the exit aperture of the first deflection sector by means of the transfer lens imaged onto the entry plane of the second deflection sector such that there is a negative magnification, M <0, and a negative angular magnification, M _α <0. Such an inverting lens is described in the literature, for example, by MJ Pellin et al. in Scanning Microsc. 2, 1988, pp. 1353-1364, and M. Escher et al. in J. Phys .: Condens. Matter 17, 2005, p. S1329-S1338. Thus, the trajectories are so effectively equal to the closed Kepler ellipses in a 1 / r potential. This should allow compensation of the α ² error term of a single hemisphere analyzer, and refocusing of the location and angular coordinates in the exit plane of the second deflection sector.

In EP 1 559 126 B9 wird argumentiert, dass ein Nachteil des in EP 0 293 924 B1 beschriebenen einzelnen Analysators mit einem zweidimensionalen Gesichtsfeld darin besteht, dass ein Austrittswinkel (α₁) nicht exakt erhalten bleibt, sondern nach dem Durchlaufen eines 180°-Ablenksektors die von B. P. Tonner et al. in Nucl. Instr. Methods A291, 1990, S. 60–66, beschriebene Beziehung tan(α₀)/r₀ = –tan(α₁)/r₁ (2) zu einer deutlichen Reduzierung der übertragbaren Bildauflösung führt. Beispielsweise wurde ausgehend von Gleichung (2) bei einem Akzeptanzwinkel von α₀ = 5° ein angeblicher Bildfehler von 3% vorhergesagt. Bei einem Gesichtsfeld von 100 μm würde sich demnach ein nicht akzeptabler Abbildungsfehler von 3 μm am Bildfeldrand ergeben.In EP 1 559 126 B9 It is argued that a disadvantage of in EP 0 293 924 B1 described individual analyzer with a two-dimensional field of view is that an exit angle (α ₁ ) is not exactly maintained, but after passing through a 180 ° -Ablenksektors the BP Tonner et al. in Nucl. Instr. Methods A291, 1990, pp. 60-66 tan (α ₀ ) / r ₀ = -tan (α ₁ ) / r ₁ (2) leads to a significant reduction of the transferable image resolution. For example, based on equation (2), at an acceptance angle of α ₀ = 5 °, an alleged image error of 3% was predicted. In the case of a field of view of 100 μm, an unacceptable aberration of 3 μm would therefore result at the edge of the image field.

Bei dieser Betrachtung wurde in EP 1 559 126 B9 jedoch übersehen, dass Gleichung (2) nur für Winkel und innerhalb des radialsymmetrischen Potentialverlaufs des Halbkugelanalysators gilt. Für die Auflösung des übertragenen Bildes ist jedoch die Winkelbeziehung der Trajektorien vor Eintritt in den Ablenksektor und nach dem Austritt aus dem Ablenksektor, (α₀) und (α₁), von Bedeutung. Dabei tritt das geladene Teilchen von einem konstanten Potential (U₀) außerhalb des Ablenksektors in den radialsymmetrischen Potentialverlauf über. Bei einem idealisierten abrupten Durchtritt findet damit, analog zum aus der Optik bekannten Brechungsgesetz, eine Richtungsänderung der Trajektorie statt, wobei gerade der in Gleichung (2) aufgeführte Fehler wegfällt. Eine Kompensation des winkelabhängigen Fehlerterms mittels eines, dem eigentlichen Energieanalysator nachgeschalteten, zweiten Ablenksektors gemäß EP 1 559 126 B9 ist daher auch für die Übertragung einer hohen Anzahl (z. B. von mehr als 100 × 100) Bildpunkten nicht erforderlich.In this consideration was in EP 1 559 126 B9 however, overlook that equation (2) applies only to angles and within the radially symmetric potential curve of the hemisphere analyzer. However, for the resolution of the transmitted image, the angular relationship of the trajectories before entering the deflection sector and exiting the deflection sector, (α ₀ ) and (α ₁ ), is important. In this case, the charged particle passes from a constant potential (U ₀ ) outside the deflection sector into the radially symmetric potential curve. In the case of an idealized abrupt passage, a change in the direction of the trajectory takes place analogously to the law of refraction known from optics, whereby the error listed in equation (2) is omitted. A compensation of the angle-dependent error term by means of a, the actual energy analyzer downstream, second deflection sector according to EP 1 559 126 B9 is therefore not required for the transmission of a high number (eg of more than 100 × 100) pixels.

Abschlüsse eines radialsymmetrischen Potentials gegenüber einem konstanten Potential, die solch einen idealisierten Verlauf nachbilden, sind in der Literatur bekannt. Beispielsweise beschreibt K. Jost in J. Phys. E 12, 1979, S. 1001–1005, eine Anordnung von Korrekturelektroden. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Ablenksektoren beinhaltet dabei eine symmetrische Gestaltung des Potentialverlaufs im Bereich der Ein- und Ausgangsebenen.Terminations of a radially symmetric potential versus a constant potential that mimic such an idealized course are known in the literature. For example, K. Jost in J. Phys. E 12, 1979, p. 1001-1005, an arrangement of correction electrodes. A particularly advantageous embodiment of the deflection sectors includes a symmetrical design of the potential profile in the region of the input and output planes.

Die in EP 1 559 126 B9 beschriebene Technik hat des Weiteren wie bei dem einzelnen Halbkugelanalysator gemäß 7 die wesentliche Einschränkung, dass die Probe nur unter einem flachen Winkel von etwa 10° bis 30° bzgl. der Probenoberfläche beleuchtet werden kann. Der sehr flache Winkel ist dabei durch die Abmessungen der Objektivlinse der Elektronenmikroskopsäule bedingt.In the EP 1 559 126 B9 The technique described further has as in the single hemispherical analyzer 7 the main limitation that the sample can be illuminated only at a shallow angle of about 10 ° to 30 ° with respect to the sample surface. The very flat angle is due to the dimensions of the objective lens of the electron microscope column.

Von F. Baraldi et al. wird in J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 67, 1994, S. 211–220, eine weitere Anordnung mit zwei hintereinander angeordneten Halbkugelanalysatoren mit einem Ablenkwinkel von 180° beschrieben, die zu einem S-förmigen Strahlengang ohne zwischengeschaltete Transferlinse direkt aufeinander gesetzt werden. Der Betrieb erfolgt wie bei dem in 7 dargestellten Spektrometer, wobei ebenfalls die erste Blende in der ersten Eintrittsebene liegt. Dabei addiert sich das Energieauflösungsvermögen der beiden Halbkugelanalysatoren. Bei dieser Anordnung besteht jedoch das Problem, dass der radialsymmetrische Potentialverlauf an der Übergangsstelle zwischen den Halbkugelanalysatoren nicht erhalten bleibt. Eine Bildübertragung mittels der Verteilung der Einfallswinkel (α) ist so nicht möglich, da wie von B. P. Tonner et al. in Nucl. Instr. Methods A291, 1990, S. 60–66, gezeigt, diese Bildinformation nur in den jeweiligen Fokusebenen am Ein- und Austritt erhalten ist. Wie von P. Louette et al. in J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 52, 1990, S. 867–874, beschrieben ist, liegen diese jedoch vor den mechanisch definierten Ein- und Austrittsebenen. Beispielsweise wurde für einen idealen 180° Ablenker ein effektiver Ablenkwinkel von nur 174° bei einem Abstand zwischen der inneren und äußeren Schale vom 0.2·R₀ gefunden.By F. Baraldi et al. is published in J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 67, 1994, pp 211-220, another arrangement with two successively arranged Halbkugelanalysatoren described with a deflection angle of 180 °, which are set to an S-shaped beam path directly without interposed transfer lens. The operation takes place as in the 7 shown spectrometer, wherein also the first aperture is in the first entrance level. The energy dissolving power of the two hemisphere analyzers adds up. In this arrangement, however, there is the problem that the radially symmetric potential profile at the transition point between the Halbkugelanalysatoren is not maintained. An image transmission by means of the distribution of the angles of incidence (α) is thus not possible since, as described by BP Tonner et al. in Nucl. Instr. Methods A291, 1990, pp 60-66, this image information is obtained only in the respective focal planes at the entrance and exit. As described by P. Louette et al. in J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 52, 1990, p. 867-874, these are, however, in front of the mechanically defined entry and exit levels. For example, for an ideal 180 ° deflector, an effective deflection angle of only 174 ° was found for a distance between the inner and outer shells of 0.2 * R ₀ .

Um eine annähernd senkrechte Beleuchtung in Photoelektronenmikroskopen zu ermöglichen, sind Ansätze bekannt, bei denen ein aufwändiges Spiegelsystem innerhalb der Objektivlinse angeordnet wird (siehe in H. Liebl et al. in Ultramicroscopy 36, 1991, S. 91–98). Damit wird ein deutlich steilerer Lichteinfallswinkel auf die Probenoberfläche realisiert, als dies bei einer Beleuchtung zwischen Objektivlinse und Probe der Fall ist. Allerdings ist hierbei auch kein exakt senkrechter Lichteinfall entlang der elektronenoptischen Achse möglich. Die Anwendung ist außerdem auf Licht mit solchen Wellenlängen beschränkt, für die optische Spiegel mit hinreichender Güte existieren. Dabei ist in der Regel eine exakte Erhaltung der Lichtpolarisation nicht gegeben. Schließlich ist eine deutlich aufwändigere Konstruktion der Objektivlinse erforderlich.In order to enable approximately vertical illumination in photoelectron microscopes, approaches are known in which a complicated mirror system is arranged within the objective lens (see in H. Liebl et al., Ultramicroscopy 36, 1991, pp. 91-98). Thus, a significantly steeper angle of incidence of light is realized on the sample surface, as is the case with an illumination between the objective lens and the sample. However, no exactly vertical incidence of light along the electron-optical axis is possible here. The application is also focused on light with such wavelengths limited, exist for the optical mirror with sufficient quality. As a rule, an exact conservation of the polarization of light is not given. Finally, a much more complex construction of the objective lens is required.

Aus EP 0 470 299 A1 und DE 10 2007 024 353 A1 ist bekannt, eine Elektronenquelle mit einem als Monochromator wirkenden Energiefilter, jeweils umfassend eine Anordnung von Ablenkelementen und einer Energieselektionsblende, auszustatten.Out EP 0 470 299 A1 and DE 10 2007 024 353 A1 It is known to equip an electron source with an energy filter acting as a monochromator, each comprising an array of deflection elements and an energy selection aperture.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte abbildende Energiefiltervorrichtung für geladene Teilchen bereitzustellen, mit der Nachteile und Beschränkungen herkömmlicher Techniken vermieden werden. Die energieselektive Abbildung eines Ensembles geladener Teilchen soll insbesondere deren Detektion mit einer verbesserten Auswertbarkeit von Messsignalen ermöglichen. Die Energiefiltervorrichtung soll beispielsweise für Photoemissions-Untersuchungen eine senkrechte Probenbeleuchtung ermöglichen und/oder eine verbesserte Energieauflösung bieten. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein verbessertes Verfahren zur Übertragung eines Ensembles von geladenen Teilchen in einem vorbestimmten Energieintervall bereitzustellen, wobei Nachteile und Beschränkungen herkömmlicher Techniken vermieden werden.The object of the invention is to provide an improved charged particle energy filtering apparatus which avoids the disadvantages and limitations of conventional techniques. The energy-selective imaging of an ensemble of charged particles should in particular enable their detection with an improved readability of measurement signals. The energy filter device is intended, for example for photoemission examinations, to allow vertical sample illumination and / or to provide improved energy resolution. The object of the invention is also to provide an improved method for transmitting an ensemble of charged particles in a predetermined energy interval, avoiding the disadvantages and limitations of conventional techniques.

Diese Aufgaben werden durch eine abbildende Energiefiltervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren zur Übertragung eines Ensembles von geladenen Teilchen gelöst, bei dem die Energiefiltervorrichtung gemäß Anspruch 1 verwendet wird. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These objects are achieved by an imaging energy filter apparatus having the features of claim 1 and a method of transmitting an ensemble of charged particles using the energy filter apparatus according to claim 1. Advantageous embodiments and applications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Gemäß einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine abbildende Energiefiltervorrichtung gelöst, die zur Übertragung eines Ensembles von geladenen Teilchen, zum Beispiel Elektronen, Positronen oder Ionen, in einem vorbestimmten Energieintervall, z. B. von einer Quelle zu einer Detektoreinrichtung, eingerichtet ist, wobei die Energiefiltervorrichtung einen ersten Ablenksektor und einen zweiten Ablenksektor jeweils mit einer Eintrittsebene, einer Blende und einer Austrittsebene und zwischen den Ablenksektoren eine Transferlinseneinrichtung aufweist, die für eine Übertragung der geladenen Teilchen von der Austrittsebene des ersten Ablenksektors zur Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors angeordnet ist. Mit den Blenden des ersten Ablenksektors bzw. des zweiten Ablenksektors wird die Energieselektivität der Energiefiltervorrichtung eingestellt.According to a first general aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an imaging energy filter device capable of transmitting an ensemble of charged particles, for example electrons, positrons or ions, in a predetermined energy interval, e.g. From a source to a detector device, the energy filter device comprising a first deflection sector and a second deflection sector respectively having an entrance plane, a diaphragm and an exit plane and between the deflection sectors a transfer lens device adapted to transfer the charged particles from the exit plane of the first deflection sector is arranged to the entry plane of the second deflection sector. With the diaphragms of the first deflection sector and the second deflection sector, the energy selectivity of the energy filter device is set.

Gemäß der Erfindung weisen die Ablenksektoren jeweils genau eine Blende auf. Im ersten Ablenksektor ist eine einzige Blende (erste Blende) vorgesehen, und im zweiten Ablenksektor ist eine einzige Blende (zweite Blende) vorgesehen. Die erste Blende ist in der Eintrittsebene oder in der Austrittsebene des ersten Ablenksektors angeordnet, und die zweite Blende ist in der Eintrittsebene oder in der Austrittsebene des zweiten Ablenksektors angeordnet.According to the invention, the deflection sectors each have exactly one aperture. In the first deflection sector, a single diaphragm (first diaphragm) is provided, and in the second deflection sector, a single diaphragm (second diaphragm) is provided. The first diaphragm is disposed in the entrance plane or in the exit plane of the first deflection sector, and the second diaphragm is disposed in the entrance plane or in the exit plane of the second deflection sector.

Gemäß einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die obige Aufgabe durch ein Verfahren zur Übertragung eines Ensembles von geladenen Teilchen in einem vorbestimmten Energieintervall gelöst, bei dem die geladenen Teilchen durch die Energiefiltervorrichtung gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung hindurchtreten.According to a second general aspect of the invention, the above object is achieved by a method of transmitting an ensemble of charged particles in a predetermined energy interval at which the charged particles pass through the energy filter device according to the first aspect of the invention.

Die Energiefiltervorrichtung umfasst allgemein die erste und zweite Blende und eine Gruppe von Elektroden, die zur Formung eines Strahlwegs der geladenen Teilchen von der Quelle, zum Beispiel einer Probe, zu der Detektoreinrichtung angeordnet sind und durch Sektorelektroden der Ablenksektoren und Linsenelektroden der Transferlinseneinrichtung bereitgestellt werden. Mit der Energiefiltervorrichtung wird eine zweidimensionale Verteilung der geladenen Teilchen, die sich senkrecht zum Strahlweg erstreckt, in einem ausgewählten, optional veränderlichen Energieintervall simultan übertragen, z. B. zu einer Detektoreinrichtung. Zur Begrenzung des Energieintervalls ist insbesondere die erste Blende des ersten Ablenksektors in dessen Eintrittsebene oder Austrittsebene vorgesehen.The energy filter apparatus generally comprises the first and second apertures and a group of electrodes arranged to form a beam path of the charged particles from the source, for example a sample, to the detector means and provided by sector electrodes of the deflection sectors and lens electrodes of the transfer lens apparatus. With the energy filter device, a two-dimensional distribution of the charged particles extending perpendicular to the beam path is simultaneously transmitted in a selected, optionally variable energy interval, e.g. B. to a detector device. In order to limit the energy interval, in particular the first diaphragm of the first deflection sector is provided in its entry plane or exit plane.

Die Ablenksektoren weisen jeweils zwei Sektorelektroden (Schalenelektroden, insbesondere Halbkugelschalenelektroden) mit gekrümmten, voneinander beabstandeten Oberflächen auf, zwischen denen bei Beaufschlagung mit elektrischen Ablenkspannungen ein gekrümmter Strahlweg der geladenen Teilchen gebildet wird. Die Ränder der Sektorelektroden spannen jeweils eine Eintrittsebene und eine Austrittsebene auf, an denen der Strahlweg senkrecht in den Ablenksektor jeweils eintritt oder aus diesem austritt. Die Sektorelektroden wirken als energiedispersive Ablenkelemente, da bei einer gegebenen Feldstärke im Ablenksektor nur Teilchen mit einer vorbestimmten Pass-Energie den Strahlweg von der Eintrittsebene zur Austrittsebene durchlaufen können. Die Ablenkung durch den Ablenksektor, das heißt die Abweichung der Richtung des Strahlwegs an der Eintrittsebene von der Richtung des Strahlwegs an der Austrittsebene beträgt mindestens 45°, bevorzugt 180°.The deflection sectors each comprise two sector electrodes (shell electrodes, in particular hemispherical shell electrodes) with curved, spaced-apart surfaces, between which a bent beam path of the charged particles is formed upon application of electrical deflection voltages. The edges of the sector electrodes each span an entry plane and an exit plane at which the beam path enters or exits perpendicularly into the deflection sector. The sector electrodes act as energy-dispersive deflection elements, since at a given field strength in the deflection sector only particles with a predetermined pass energy can pass through the beam path from the entrance plane to the exit plane. The deflection by the deflection sector, that is, the deviation of the direction of the beam path at the entrance level from the direction of the beam path at the exit plane is at least 45 °, preferably 180 °.

Mit der ersten und der zweiten Blende wird der Strahlweg der geladenen Teilchen in der Eintrittsebene oder der Austrittsebene jeweils des ersten Ablenksektors oder des zweiten Ablenksektors eingegrenzt, das heißt eine charakteristische Abmessung der ersten Blende oder der zweiten Blende, wie zum Beispiel deren Durchmesser oder Schlitzbreite, ist geringer als der Abstand der Sektorelektroden in der Eintrittsebene oder der Austrittsebene.With the first and the second diaphragm, the beam path of the charged particles in the entrance plane or the exit plane of each of the first Distractor sector or the second deflection sector limited, that is, a characteristic dimension of the first diaphragm or the second diaphragm, such as the diameter or slot width, is less than the distance of the sector electrodes in the entrance plane or the exit plane.

Die Anordnung der ersten Blende oder der zweiten Blende in einer von den Eintritts- und Austrittsebenen bedeutet, dass die erste Blende oder die zweite Blende jeweils genau in der Eintrittsebene oder der Austrittsebene, sich senkrecht zum Strahlweg erstreckend, oder mit einem Abstand von der Eintrittsebene oder der Austrittsebene im Inneren des jeweiligen Ablenksektors positioniert ist.The arrangement of the first diaphragm or the second diaphragm in one of the entrance and exit planes means that the first diaphragm or the second diaphragm respectively in the entrance plane or the exit plane, perpendicular to the beam path, or at a distance from the entrance plane or the exit plane is positioned inside the respective deflection sector.

Mit der Bereitstellung der ersten Blende als einziger Blende des ersten Ablenksektors wird die obige Aufgabe vorteilhafterweise dadurch gelöst, dass im Vergleich zu den herkömmlichen Energiefiltern die erfindungsgemäße Energiefiltervorrichtung mit einer erweiterten Gestaltungsfreiheit geschaffen wird, mit der Maßnahmen für eine senkrechte Probenbeleuchtung oder eine erhöhte Energieauflösung eingeführt werden können. Die Erfinder haben erkannt, dass es ausreichend ist, wenn der erste Ablenksektor anders als bei den herkömmlichen Techniken nicht zwei Blenden, sondern genau die erste Blende als einzige Blende aufweist, deren Positionierung in der Austrittsebene oder der Eintrittsebene des ersten Ablenksektors Vorteile für die Auswertbarkeit von Messsignalen bietet, wie im Folgenden im Einzelnen erläutert wird.With the provision of the first diaphragm as the only diaphragm of the first deflection sector, the above object is advantageously achieved by providing the energy filter device according to the invention with an expanded design freedom compared with the conventional energy filters, with which measures for a vertical sample illumination or an increased energy resolution are introduced can. The inventors have recognized that it is sufficient if, unlike the conventional techniques, the first deflection sector does not have two diaphragms but exactly the first diaphragm as the only diaphragm whose positioning in the exit plane or the entry plane of the first deflection sector has advantages for the evaluability of Provides measurement signals, as explained in detail below.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (im Folgenden: erste Ausführungsform) ist die erste Blende in der Austrittsebene des ersten Ablenksektors angeordnet, während die Eintrittsebene des ersten Ablenksektors frei von einer Blende ist. In der Eintrittsebene des ersten Ablenksektors hat der Strahlweg der geladenen Teilchen eine freie Querschnittsgröße, die größer als die Größe der ersten Blende in der Austrittsebene des ersten Ablenksektors ist. In der Eintrittsebene des ersten Ablenksektors wird durch den Abstand der Ränder der Sektorelektroden ein Freiraum geschaffen, der den Durchtritt von Anregungsstrahlung (Beleuchtungslicht) zur Anregung einer Photoemission auf einer Probe erlaubt. Vorzugsweise weist der erste Ablenksektor in einer der Sektorelektroden ein Bestrahlungsfenster auf, das für eine Einkopplung eines Anregungsstrahls in den ersten Ablenksektor mit einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der sich auf dem Strahlweg ausbreitenden Teilchen in der Eintrittsebene des ersten Ablenksektors angeordnet ist. Das Bestrahlungsfenster ist so positioniert, dass der Anregungsstrahl auf den geraden Strahlweg unmittelbar vor Eintritt in den ersten Ablenksektor und damit senkrecht auf eine zu untersuchende Probe ausgerichtet wird.According to a preferred embodiment of the invention (hereinafter: first embodiment), the first diaphragm is arranged in the exit plane of the first deflection sector, while the entry plane of the first deflection sector is free of a diaphragm. In the entrance plane of the first deflection sector, the charged particle beam path has a free cross-sectional size greater than the size of the first aperture in the exit plane of the first deflection sector. In the entry plane of the first deflection sector, clearance is provided by the spacing of the edges of the sector electrodes, which allows the passage of excitation radiation (illumination light) to excite a photoemission on a sample. Preferably, the first deflection sector in one of the sector electrodes has an irradiation window arranged for coupling an excitation beam into the first deflection sector with a direction opposite to the direction of the particles propagating on the beam path in the entry plane of the first deflection sector. The irradiation window is positioned so that the excitation beam is aligned with the straight beam path immediately before entry into the first deflection sector and thus perpendicular to a sample to be examined.

Des Weiteren ist bei der ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die zweite Blende in der Austrittsebene des zweiten Ablenksektors positioniert ist. Die Erfinder haben erkannt, dass der zweite Ablenksektor vorteilhafterweise abweichend von der Technik gemäß EP 1 559 126 B9 zur Einstellung des Energieintervalls verwendet werden kann, in dem geladene Teilchen durch die Energiefiltervorrichtung durchgelassen werden.Furthermore, it is provided in the first embodiment of the invention that the second diaphragm is positioned in the exit plane of the second deflection sector. The inventors have recognized that the second deflection sector advantageously differs from the technique according to FIG EP 1 559 126 B9 can be used to adjust the energy interval in which charged particles are transmitted through the energy filter device.

Im Allgemeinen können die Ablenksektoren mit unterschiedlichen Pass-Energien betrieben werden. Beispielsweise ist es insbesondere bei der ersten Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, den ersten Ablenksektor mit einer höheren Passenergie zu betreiben, als den auflösungsbestimmenden zweiten Ablenksektor, um so eventuelle Störungen durch äußere Einflüsse in diesem zu minimieren.In general, the deflection sectors can be operated with different pass energies. For example, particularly in the first embodiment of the invention, it is advantageous to operate the first deflection sector with a higher pass energy than the resolution-determining second deflection sector, so as to minimize possible disturbances due to external influences therein.

Ein weiterer Vorteil der ersten Ausführungsform der Erfindung ist es, dass diese einen geradlinigen freien Durchgang für den von außen einfallende Anregungsstrahl entlang des Strahlwegs, insbesondere der eintrittsseitigen teilchenoptischen Achse des ersten Ablenksektors, ermöglicht, ohne die Energieauflösung im Vergleich zu einem herkömmlichen Ablenksektor zu verringern. Insbesondere erlaubt die erste Ausführungsform der Erfindung, dass der Anregungsstrahl senkrecht auf die Oberfläche einer zu untersuchenden Probe trifft. Durch den senkrecht auftreffenden Anregungsstrahl werden von der Probe geladene Teilchen emittiert. Die emittierten geladenen Teilchen können entlang der Oberflächennormalen, das heißt senkrecht zur Oberfläche der Probe, oder radialsymmetrisch um die Oberflächennormale erfasst und in die erfindungsgemäße Energiefiltervorrichtung abgebildet werden. Besonders bevorzugt umfasst der Anregungsstrahl Licht, und die emittierten geladenen Teilchen sind Photoelektronen, die aus der Probe austreten. Die Nachteile, die sich bei herkömmlichen Techniken aus einer nicht-senkrechten Anregung ergeben, können vermieden werden. Die Energiefiltervorrichtung ermöglicht die Erfassung von Messsignalen, die nicht durch eine nicht-senkrechte Anregung verfälscht und daher fehlerfrei auswertbar sind.Another advantage of the first embodiment of the invention is that it allows a straightforward free passage for the externally incident excitation beam along the beam path, in particular the entrance-side particle-optical axis of the first deflection sector, without reducing the energy resolution compared to a conventional deflection sector. In particular, the first embodiment of the invention allows the excitation beam to impinge perpendicularly on the surface of a sample to be examined. The perpendicularly incident excitation beam emits charged particles from the sample. The emitted charged particles can be detected along the surface normal, that is perpendicular to the surface of the sample, or radially symmetric about the surface normal and imaged in the inventive energy filter device. More preferably, the excitation beam comprises light and the emitted charged particles are photoelectrons exiting the sample. The disadvantages associated with conventional non-perpendicular excitation techniques can be avoided. The energy filter device allows the detection of measurement signals that are not falsified by a non-perpendicular excitation and therefore can be evaluated without error.

Vorteilhafterweise bestehen verschiedene Möglichkeiten, das Bestrahlungsfenster im ersten Ablenksektor zu gestalten. Gemäß einer ersten Variante kann das Bestrahlungsfenster eine freie Durchgangsöffnung durch eine der Sektorelektroden sein. In diesem Fall beträgt der Durchmesser der Durchgangsöffnung vorzugsweise 5% bis 10% des mittleren Bahnradius des Strahlwegs durch den ersten Ablenksektor. Beispielsweise ergibt sich bei einem Bahnradius von 100 mm ein für die senkrechte Beleuchtung der Probe nutzbarer Durchmesser der Durchgangsöffnung von 5 mm bis 10 mm. Vorteilhafterweise erlaubt dies eine ausreichende Beleuchtung der Probe mit dem Anregungsstrahl bei gleichzeitiger Minimierung des Felddurchgriffs durch die Durchgangsöffnung. Gemäß einer zweiten Variante kann das Bestrahlungsfenster durch eine Durchgangsöffnung gebildet werden, die mit einer elektrisch leitfähigen, für den Anregungsstrahl transparenten Abschirmung abgedeckt ist. Die Abschirmung umfasst zum Beispiel ein metallisches Gitter oder Netz oder eine elektrisch leitfähige, für den Anregungsstrahl transparente Schicht, gegebenenfalls auf einem für den Anregungsstrahl transparenten Trägermaterial. Beispielsweise kann das Bestrahlungsfenster für die Anregung der Probe mit Licht eine Durchgangsöffnung mit einer Abschirmung in Gestalt eines transparenten Substrats mit einer ITO-Schicht umfassen. Vorteilhafterweise ermöglicht die Kombination der Durchgangsöffnung mit der elektrisch leitfähigen Abschirmung, den Durchmesser der Durchgangsöffnung zu vergrößern und gleichzeitig den Felddurchgriff an der Durchgangsöffnung zu unterdrücken oder zu minimieren.Advantageously, there are various possibilities to design the irradiation window in the first deflection sector. According to a first variant, the irradiation window can be a free passage opening through one of the sector electrodes. In this case, the diameter of the through-hole is preferably 5% to 10% of the mean orbit radius of the beam path through the first deflection sector. For example, with a track radius of 100 mm, a diameter of the passage opening of 5 mm to 10 mm that can be used for the vertical illumination of the sample is obtained. Advantageously, this allows sufficient illumination the sample with the excitation beam while minimizing the Felddurchgriffs through the passage opening. According to a second variant, the irradiation window can be formed by a through opening, which is covered with an electrically conductive, transparent to the excitation beam shield. The shielding comprises, for example, a metallic grid or mesh or an electrically conductive layer transparent to the excitation beam, optionally on a support material transparent to the excitation beam. By way of example, the irradiation window for the excitation of the sample with light may comprise a through-opening with a shield in the form of a transparent substrate with an ITO layer. Advantageously, the combination of the passage opening with the electrically conductive shielding makes it possible to increase the diameter of the passage opening and at the same time to suppress or minimize the field penetration at the passage opening.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung (im Folgenden: zweite Ausführungsform) ist die erste Blende in der Eintrittsebene des ersten Ablenksektors und die zweite Blende vorzugsweise in der Austrittsebene des zweiten Ablenksektors angeordnet. Vorteilhafterweise wird auch in diesem Fall die Auswertbarkeit von Messsignalen verbessert, indem die Länge des Strahlwegs zwischen den Blenden, welche die Energieauflösung der Energiefiltervorrichtung festlegen, zum Beispiel im Vergleich zu der Technik gemäß EP 1 559 126 B9 , vergrößert wird. Die zweite Ausführungsform bietet besonders Vorteile für Anwendungen, bei denen eine hohe Energieauflösung, nicht jedoch eine senkrechte Beleuchtung der Probe mit einem Anregungsstrahl von Interesse ist. Die zweite Blende kann aber auch in der Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors angeordnet sein.According to a further advantageous embodiment of the invention (hereinafter: second embodiment), the first diaphragm in the entry plane of the first deflection sector and the second diaphragm is preferably arranged in the exit plane of the second deflection sector. Advantageously, also in this case, the evaluability of measurement signals is improved by determining the length of the beam path between the diaphragms, which determine the energy resolution of the energy filter device, for example in comparison to the technique according to FIG EP 1 559 126 B9 , is enlarged. The second embodiment offers particular advantages for applications in which a high energy resolution, but not a vertical illumination of the sample with an excitation beam of interest. However, the second diaphragm can also be arranged in the entry plane of the second deflection sector.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Energiefiltervorrichtung ist es, dass geometrische Merkmale der Ablenksektoren in Abhängigkeit von den konkreten Anwendungsbedingungen frei wählbar sind. Gemäß einer ersten Variante können sich der erste Ablenksektor und der zweite Ablenksektor in Bezug auf die Länge des Strahlwegs jeweils zwischen der Eintrittsebene und der Austrittsebene unterscheiden. Der Strahlweg hat in diesem Fall verschiedene Radien in den Ablenksektoren. Besonders bevorzugt ist bei der ersten Ausführungsform der Erfindung (insbesondere bei Realisierung des senkrechten Einfalls der Anregungsstrahlung) vorgesehen, dass die Länge des Strahlwegs im zweiten Ablenksektor größer als die Länge des Strahlwegs im ersten Ablenksektor ist. Vorteilhafterweise kann durch die vergrößerte Länge des Strahlwegs im zweiten Ablenksektor die Energieauflösung verbessert werden.A further advantage of the energy filter device according to the invention is that geometrical features of the deflection sectors can be freely selected as a function of the specific application conditions. According to a first variant, the first deflection sector and the second deflection sector may differ in respect of the length of the beam path in each case between the entry plane and the exit plane. The beam path in this case has different radii in the deflection sectors. It is particularly preferred in the first embodiment of the invention (in particular when realizing the vertical incidence of the excitation radiation) provided that the length of the beam path in the second deflection sector is greater than the length of the beam path in the first deflection sector. Advantageously, the energy resolution can be improved by the increased length of the beam path in the second deflection sector.

Gemäß einer weiteren Variante können sich die Ablenkwinkel der ersten und zweiten Ablenksektoren voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann einer der Ablenksektoren einen Ablenkwinkel von 180° aufweisen, während der andere Ablenksektor einen Ablenkwinkel von weniger als 180° aufweist. Vorteilhafterweise kann damit die Ausrichtung des Strahlwegs von der Probe über die Energiefiltervorrichtung zu einer Detektoreinrichtung in Abhängigkeit von der Position der Detektoreinrichtung relativ zur Probe eingestellt werden.According to a further variant, the deflection angles of the first and second deflection sectors may differ from one another. For example, one of the deflection sectors may have a deflection angle of 180 °, while the other deflection sector has a deflection angle of less than 180 °. Advantageously, the orientation of the beam path from the sample via the energy filter device to a detector device can thus be adjusted as a function of the position of the detector device relative to the sample.

Gemäß einer weiteren Variante ist die Form der Ablenksektoren, insbesondere der Sektorelektroden wählbar. Vorzugsweise sind Halbkugelsektoren, Kugelabschnittsektoren, Rotationsellipsoidsektoren oder Zylindersektoren vorgesehen. Die ersten und zweiten Ablenksektoren können gleiche oder verschiedene Sektorenformen aufweisen. Besonders bevorzugt sind Sektorelektroden mit einer sphärischen Form, die für einen Ablenkwinkel von 180° ausgelegt ist (Halbkugel-Ablenksektoren, Halbkugelanalysatoren).According to a further variant, the shape of the deflection sectors, in particular of the sector electrodes, can be selected. Preferably, hemisphere sectors, sectored sectors, ellipsoidal sectors or sectors are provided. The first and second deflection sectors may have the same or different sector shapes. Particularly preferred are sector electrodes having a spherical shape designed for a deflection angle of 180 ° (hemisphere deflection sectors, hemisphere analyzers).

Die Transferlinseneinrichtung der erfindungsgemäßen Energiefiltervorrichtung umfasst allgemein eine Gruppe von Linsenelektroden, die für eine elektrostatische Formung des Strahlweges zwischen der Austrittsebene des ersten Ablenksektors und der Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors angeordnet sind. Mit der Transferlinseneinrichtung wird das oben beschriebene Problem des Übertritts der geladenen Teilchen aus dem ersten Ablenksektor in den zweiten Ablenksektor gelöst, indem ein Abstand zwischen der Austrittsebene des ersten Ablenksektors und der Austrittsebene des zweiten Ablenksektors geschaffen wird. Dies ermöglicht, entlang des Strahlwegs einen radialsymmetrischen Potenzialverlauf zu schaffen, so dass eine Verzerrung der Verteilung der geladenen Teilchen in einer Ebene senkrecht zum Strahlweg ausgeschlossen werden kann. Beispielsweise ist die Transferlinseneinrichtung bei der ersten Ausführungsform der Erfindung so konfiguriert, dass die Trajektorien der Teilchen entlang des Strahlwegs nach dem Verlassen der ersten Blende in der Austrittsebene des ersten Ablenksektors mit den Linsenelektroden entlang der teilchenoptischen Achse der Transferlinseneinrichtung in die Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors übertragen werden.The transfer lens device of the energy filter device according to the invention generally comprises a group of lens electrodes arranged for electrostatic shaping of the beam path between the exit plane of the first deflection sector and the entry plane of the second deflection sector. The transfer lens apparatus solves the above described problem of transferring the charged particles from the first deflection sector to the second deflection sector by providing a distance between the exit plane of the first deflection sector and the exit plane of the second deflection sector. This makes it possible to create a radially symmetric potential profile along the beam path, so that a distortion of the distribution of the charged particles in a plane perpendicular to the beam path can be excluded. For example, in the first embodiment of the invention, the transfer lens device is configured such that the trajectories of the particles along the beam path after exiting the first stop in the exit plane of the first deflection sector with the lens electrodes along the particle optical axis of the transfer lens device are transferred to the entry plane of the second deflection sector ,

Die Transferlinseneinrichtung ist vorzugsweise so konfiguriert, dass von den Linsenelektroden ein afokaler Strahlengang gebildet wird. Der afokale Strahlengang zeichnet sich dadurch aus, dass ein Parallelstrahl am Eingang der Transferlinseneinrichtung in einen Parallelstrahl am Ausgang der Transferlinseneinrichtung überführt wird. Mit anderen Worten, der afokale Strahlengang hat eingangs- und ausgangsseitig keinen Fokus und eine unendliche Brennweite.The transfer lens device is preferably configured such that an afocal beam path is formed by the lens electrodes. The afocal beam path is characterized in that a parallel beam at the input of the transfer lens device is converted into a parallel beam at the output of the transfer lens device. In other words, the afocal beam path has no focus and an infinite focal length on the input and output sides.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Linsenelektroden der Transferlinseneinrichtung so angesteuert, d. h. mit Spannungen beaufschlagt, dass die Austrittsebene des ersten Ablenksektors mit einer positiven Bildvergrößerung und einer positiven Winkelvergrößerung in die Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors abgebildet wird, wobei innerhalb der Transferlinseneinrichtung ein umgekehrtes, reales Zwischenbild der Austrittsebene des ersten Ablenksektors mit negativer Bildvergrößerung und negativer Winkelvergrößerung erzeugt wird. Diese Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass ein aufrechtes Bild in der Austrittsebene des ersten Ablenksektors direkt in ein aufrechtes Bild in der Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors überführt wird. Insbesondere werden die Fokalebenen der beiden Ablenksektoren direkt ineinander überführt, selbst wenn diese nicht genau mit der mechanisch definierten Eintritts- bzw. Austritts-Ebene übereinstimmen. According to a preferred embodiment of the invention, the lens electrodes of the transfer lens device are so driven, ie applied with voltages, that the exit plane of the first deflection sector is imaged with a positive image magnification and a positive angular magnification in the entry plane of the second deflection sector, wherein within the transfer lens device, a reverse, real Intermediate image of the exit plane of the first deflection sector with negative image magnification and negative angular magnification is generated. This embodiment of the invention has the advantage that an upright image in the exit plane of the first deflection sector is converted directly into an upright image in the entry plane of the second deflection sector. In particular, the focal planes of the two deflection sectors are transferred directly into one another, even if they do not coincide exactly with the mechanically defined entry or exit plane.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Linsenelektroden der Transferlinseneinrichtung so angesteuert werden, dass die Austrittsebene des ersten Ablenksektors mit einer negativen Bildvergrößerung und einer negativen Winkelvergrößerung in die Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors abgebildet wird. In diesem Fall wird ein invertiertes Zwischenbild der Austrittsebene des ersten Ablenksektors in der Transferlinseneinrichtung soweit verschoben, dass es in der Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors liegt. Im Fall einer rein elektrostatischen Transferlinseneinrichtung entspricht dies einer Bilddrehung um 180° (Invertierung). Vorteilhafterweise führt die Bilddrehung dazu, dass Bildfehler am Ausgang des ersten Ablenksektors mit umgekehrtem Vorzeichen auf den Eingang des zweiten Ablenksektors übertragen werden. Wie oben beschrieben wurde, ergeben sich im Fall einer Anordnung von zwei identischen Ablenksektoren, insbesondere Halbkugel-Ablenksektoren, Trajektorien, die den geschlossenen Bahnen in einem radialsymmetrischen Potenzial entsprechen. Dadurch wird in der Austrittsebene des zweiten Ablenksektors die energiegefilterte Verteilung der geladenen Teilchen bereitgestellt, wobei neben den Eintrittswinkeln auch die lateralen Koordinaten übertragen werden. Diese Ausführungsform ist daher besonders dann vorteilhaft, wenn ein stark vergrößertes Ortsbild der Probe abgebildet werden soll, wie es beispielsweise bei der Elektronenmikroskopie von Interesse ist. Vorteilhafterweise kann das vergrößerte Ortsbild der Probe direkt in die Eintrittsebene des ersten Ablenksektors abgebildet werden.According to an alternative embodiment of the invention, the lens electrodes of the transfer lens device can be controlled such that the exit plane of the first deflection sector is imaged with a negative image magnification and a negative angular magnification into the entry plane of the second deflection sector. In this case, an inverted intermediate image of the exit plane of the first deflection sector in the transfer lens device is shifted so far that it lies in the entry plane of the second deflection sector. In the case of a purely electrostatic transfer lens device, this corresponds to an image rotation of 180 ° (inversion). Advantageously, the image rotation causes image errors at the output of the first deflection sector with the opposite sign to be transmitted to the input of the second deflection sector. As described above, in the case of an arrangement of two identical deflection sectors, in particular hemispherical deflection sectors, trajectories that correspond to the closed paths in a radially symmetric potential result. As a result, the energy-filtered distribution of the charged particles is provided in the exit plane of the second deflection sector, whereby not only the entry angles but also the lateral coordinates are transmitted. This embodiment is therefore particularly advantageous if a greatly enlarged spatial image of the sample is to be imaged, as is of interest in electron microscopy, for example. Advantageously, the enlarged local image of the sample can be imaged directly into the entry plane of the first deflection sector.

Besonders bevorzugt ist die invertierende Transferlinseneinrichtung bei der ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen. In diesem Fall ergibt sich im Gegensatz zu der in EP 1 559 126 B9 beschriebenen Technik zusätzlich der Vorteil eines geradlinigen optischen Zugangs zu der Probe, der nicht durch eine energiedefinierende Blende eingeschränkt wird. Dadurch werden Untersuchungen an der Probe realisiert, die mit den herkömmlichen Anordnungen nicht möglich waren.Particularly preferably, the inverting transfer lens device is provided in the first embodiment of the invention. In this case, in contrast to the in EP 1 559 126 B9 In addition, the technique described has the advantage of a straightforward optical access to the sample, which is not limited by an energy-defining aperture. As a result, investigations on the sample are realized, which were not possible with the conventional arrangements.

Besonders bevorzugt weist die Transferlinseneinrichtung fünf elektrostatische Linsenelektroden auf, die entlang der teilchenoptischen Achse der Transferlinseneinrichtung angeordnet sind und ein zylindersymmetrisches Transferfeld relativ zur teilchenoptischen Achse erzeugen. Die erste Linsenelektrode hat vorzugsweise das Potenzial, das in der Austrittsebene des ersten Ablenksektors gegeben ist, während die fünfte Linsenelektrode ein Potenzial aufweist, das in der Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors gegeben ist. Vorteilhafterweise wird damit die Transferlinseneinrichtung optimal an den Potenzialverlauf in den Ablenksektoren angepasst.Particularly preferably, the transfer lens device has five electrostatic lens electrodes, which are arranged along the particle-optical axis of the transfer lens device and generate a cylindrically symmetrical transfer field relative to the particle-optical axis. The first lens electrode preferably has the potential given in the exit plane of the first deflection sector, while the fifth lens electrode has a potential given in the entry plane of the second deflection sector. Advantageously, the transfer lens device is thus optimally adapted to the potential curve in the deflection sectors.

Für die oben genannte Variante mit positiver Bildvergrößerung und positiver Winkelvergrößerung sind die Linsenelektroden vorzugsweise zur Bildung eines Potenzialverlaufs konfiguriert, der von der ersten zur zweiten Elektrode beschleunigend, von der zweiten zur dritten Elektrode bremsend, von der dritten zur vierten Elektrode beschleunigend und von der vierten zur fünften Elektrode bremsend wirkt. Für die oben genannte Variante mit negativer Bildvergrößerung und negativer Winkelvergrößerung sind die Linsenelektroden vorzugsweise für einen Potenzialverlauf konfiguriert, der von der ersten bis zur dritten Elektrode beschleunigend und von der dritten bis zur fünften Elektrode bremsend wirkt.For the above-mentioned variant with positive image magnification and positive angular magnification, the lens electrodes are preferably configured to form a potential course accelerating from the first to the second electrode, braking from the second to the third electrode, accelerating from the third to the fourth electrode and from the fourth to the second fifth electrode acts braking. For the above-mentioned variant with negative image magnification and negative angular magnification, the lens electrodes are preferably configured for a potential profile which accelerates from the first to the third electrode and has a braking effect from the third to the fifth electrode.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich hinsichtlich der Gestaltung der ersten und der zweiten Blende, deren Form in Abhängigkeit von der Form der Ablenksektoren gewählt werden kann. Vorzugsweise wird die Form der Blenden so gewählt, dass ein möglichst enges Energieintervall eingestellt wird, in dem die geladenen Teilchen den jeweiligen Ablenksektor passieren können, wobei gleichzeitig möglichst viele geladene Teilchen den Ablenksektor passieren sollen. Hierzu weist die erste und/oder zweite Blende vorzugsweise eine Schlitzform mit einer longitudinalen Schlitzlänge und einer transversalen Schlitzbreite auf. Die erste und/oder zweite Blende ist als Schlitzblende so angeordnet, dass sich die Schlitzlänge in einer nicht-dispersiven Richtung und die Schlitzbreite in einer dispersiven Richtung des zugehörigen Ablenksektors erstreckt. Besonders bevorzugt ist die Schlitzblende an die Feldform im Ablenksektor angepasst. Für den Fall des bevorzugt verwendeten Halbkugel-Ablenksektors weist die Schlitzblende die Form eines Ringsektors auf.Further advantages of the invention will become apparent with regard to the design of the first and the second aperture, the shape of which can be selected depending on the shape of the deflection sectors. Preferably, the shape of the aperture is selected so that the smallest possible energy interval is set, in which the charged particles can pass through the respective deflection sector, at the same time as many charged particles as possible to pass through the deflection sector. For this purpose, the first and / or second diaphragm preferably has a slot shape with a longitudinal slot length and a transverse slot width. The first and / or second aperture is arranged as a slit diaphragm such that the slit length extends in a non-dispersive direction and the slit width extends in a dispersive direction of the associated deflection sector. Particularly preferably, the slit diaphragm is adapted to the field shape in the deflection sector. In the case of the preferred hemisphere deflection sector, the slit has the shape of a ring sector.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Energiefiltervorrichtung besteht darin, dass sowohl die erste Blende als auch die zweite Blende unabhängig voneinander eingestellt werden können, da jeweils eine Blende je Ablenksektor angeordnet ist. Herkömmliche Energiefilter, bei denen Blenden sowohl in der Ein- als auch in der Austrittsebene innerhalb eines Ablenksektors angeordnet sind, sind hingegen üblicherweise durch eine mechanische Kopplung zwischen beiden Blenden gekennzeichnet.Another advantage of the inventive energy filter device is that both the first aperture and the second aperture can be set independently of each other, since one aperture is arranged per deflection sector. Conventional energy filters, in which diaphragms are arranged both in the entry and in the exit plane within a deflection sector, are, however, usually characterized by a mechanical coupling between the two diaphragms.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die erste und/oder die zweite Blende jeweils mit einem Blendengrößenantrieb stufenlos verstellbar sein. Besonders bevorzugt ist mit dem Blendengrößenantrieb die Abmessung der Blende in der dispersiven Richtung des zugehörigen Ablenksektors veränderlich, so dass vorteilhafterweise durch die Betätigung des Blendenantriebs die Energieauflösung der Energiefiltervorrichtung veränderlich ist.According to a further preferred embodiment of the invention, the first and / or the second diaphragm can be continuously adjusted in each case with a diaphragm size drive. Particularly preferred is the aperture size drive, the size of the aperture in the dispersive direction of the associated deflection sector variable, so that advantageously by the operation of the diaphragm drive, the energy resolution of the energy filter device is variable.

Vorteilhafterweise ist die Transferlinseneinrichtung auch mit einem Platzgewinn zwischen den Ablenksektoren verbunden. Dieser Raum kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für einen Blendenpositionsantrieb genutzt werden, mit dem insbesondere die erste Blende zwischen der Eintrittsebene des ersten Ablenksektors und der Austrittsebene des ersten Ablenksektors verstellbar ist.Advantageously, the transfer lens device is also associated with a space gain between the deflection sectors. This space can be used according to a further preferred embodiment of the invention for a diaphragm position drive, with which in particular the first diaphragm between the entrance plane of the first deflection sector and the exit plane of the first deflection sector is adjustable.

Vorteilhafterweise bieten der Blendengrößenantrieb und/oder der Blendenpositionsantrieb den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Energiefiltervorrichtung zwischen einem ersten Betriebsmodus gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung (senkrechte Probenbestrahlung) und einem zweiten Betriebsmodus gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung (erhöhte Energieauflösung) umgeschaltet werden kann.Advantageously, the aperture size drive and / or the diaphragm position drive offer the advantage that the inventive energy filter device can be switched between a first operating mode according to the first embodiment of the invention (vertical sample irradiation) and a second operating mode according to the second embodiment of the invention (increased energy resolution).

Vorteilhafterweise sind verschiedene Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens verfügbar. Gemäß einer ersten bevorzugten Variante ist die Energiefiltervorrichtung Teil eines ortsabbildenden, energieselektiven Elektronenmikroskops. Gemäß einer weiteren Variante wird die Energiefiltervorrichtung in einem Elektronenmikroskop verwendet, das die transversale Impulsverteilung der von der Probe emittierten Teilchen abbildet. Schließlich besteht eine bevorzugte Anwendung der Erfindung, insbesondere von deren erster Ausführungsform, bei der winkelaufgelösten Photoelektronenspektroskopie.Advantageously, various applications of the method according to the invention are available. According to a first preferred variant, the energy filter device is part of a location-imaging, energy-selective electron microscope. According to another variant, the energy filter device is used in an electron microscope, which images the transverse momentum distribution of the particles emitted by the sample. Finally, there is a preferred application of the invention, in particular its first embodiment, in angle-resolved photoelectron spectroscopy.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description of the accompanying drawings. Show it:

1: eine schematische Schnittansicht der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiefiltereinrichtung; 1 FIG. 2 is a schematic sectional view of the first embodiment of the energy filter device according to the invention; FIG.

2: eine schematische Illustration einer Transferlinseneinrichtung, die für eine positive Bildvergrößerung und eine positive Winkelvergrößerung konfiguriert ist; 2 Fig. 3 is a schematic illustration of a transfer lens device configured for positive image magnification and positive angular magnification;

3 und 4: abgewandelte Varianten der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiefiltervorrichtung; 3 and 4 : modified variants of the first embodiment of the inventive energy filter device;

5: eine schematische Schnittansicht eines Elektronenmikroskops, das mit der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiefiltervorrichtung ausgestattet ist; 5 FIG. 4 is a schematic sectional view of an electron microscope equipped with the first embodiment of the energy filter device according to the present invention; FIG.

6: eine schematische Schnittansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiefiltervorrichtung; und 6 FIG. 2 is a schematic sectional view of the second embodiment of the energy filter device according to the invention; FIG. and

7: eine schematische Schnittansicht einer herkömmlichen Energiefiltervorrichtung (Stand der Technik). 7 FIG. 2: a schematic sectional view of a conventional energy filter device (prior art). FIG.

Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter beispielhaftem Bezug auf Energiefiltervorrichtungen beschrieben, die mit zwei Ablenksektoren in Gestalt von Halbkugelschalen ausgestattet sind. Es wird betont, dass die Erfindung nicht auf die illustrierte Form der Ablenksektoren beschränkt ist, sondern entsprechend mit anders geformten Ablenksektoren, zum Beispiel in Zylinderform, realisierbar ist. Des Weiteren können die gezeigten Ablenksektoren der Energiefiltervorrichtung mit weiteren Ablenksektoren kombiniert werden, beispielsweise um die Energieauflösung weiter zu erhöhen oder die Abbildung des Ensembles geladener Teilchen zu beeinflussen. Des Weiteren können einer oder beide Ablenksektoren abweichend von den gezeigten Varianten mit einem Ablenkwinkel von 180° für abweichende, vorzugsweise geringere Ablenkwinkel ausgelegt sein. In Abhängigkeit von der Anwendung der Erfindung und den Platzverhältnissen können jedoch auch größere Ablenkwinkel realisiert werden.Features of preferred embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to energy filter devices equipped with two deflection spheres in the form of hemispherical shells. It is emphasized that the invention is not restricted to the illustrated form of the deflection sectors, but can be realized correspondingly with differently shaped deflection sectors, for example in the form of cylinders. Furthermore, the deflection sectors of the energy filter device shown can be combined with other deflection sectors, for example in order to further increase the energy resolution or to influence the imaging of the ensemble of charged particles. In addition, one or both deflection sectors, deviating from the variants shown, can be designed with a deflection angle of 180 ° for deviating, preferably smaller deflection angles. Depending on the application of the invention and the space available but larger deflection can be realized.

Die Merkmale der Erfindung werden insbesondere in Bezug auf die Positionen der Blenden, die Einzelheiten der Transferlinseneinrichtung und die Bereitstellung des Bestrahlungsfensters im ersten Ablenksektor beschrieben. Weitere Merkmale der Energiefiltervorrichtung, wie zum Beispiel die Kombination mit einem Elektronenmikroskop oder einem Photoemissions-Spektrometer, die Verbindung der Elektroden mit Spannungsquellen und deren Ansteuerung, die Bereitstellung einer Lichtquelle für den Anregungsstrahl und der vakuumtechnische Aufbau werden nicht beschrieben, soweit sie von herkömmlichen Techniken bekannt sind.The features of the invention are described in particular with respect to the positions of the apertures, the details of the transfer lens device and the provision of the irradiation window in the first deflection sector. Further features of the energy filter device, such as the combination with an electron microscope or a photoemission spectrometer, the connection of the electrodes with voltage sources and their control, the provision of a light source for the excitation beam and the vacuum engineering structure are not described, as far as they are known from conventional techniques are.

Die Figuren zeigen schematische Schnittansichten der Energiefiltervorrichtung mit einer Schnittebene, die von der teilchenoptischen Achse OA vor Eintritt in den ersten Ablenksektor (positive z-Richtung) und der Ablenkrichtung bei Eintritt in die Ablenksektoren (positive x-Richtung) aufgespannt wird. Entsprechend erstrecken sich die Eintrittsebenen und Austrittsebenen der Ablenksektoren und die Blenden in der x-y-Ebene. Die Energiefiltervorrichtung ist angeordnet, um ein Ensemble geladener Teilchen von einer Probe 1 zu einer Detektoreinrichtung 230 zu übertragen (siehe zum Beispiel 1, 5). Dabei ist die Probe so angeordnet, dass sich die Probenoberfläche in der x-y-Ebene erstreckt.The figures show schematic sectional views of the energy filter device with a Section plane spanned by the particle-optical axis OA before entering the first deflection sector (positive z-direction) and the deflection direction when entering the deflection sectors (positive x-direction). Accordingly, the entrance planes and exit planes of the deflection sectors and the diaphragms extend in the xy plane. The energy filter device is arranged to receive an ensemble of charged particles from a sample 1 to a detector device 230 to transfer (see for example 1 . 5 ). In this case, the sample is arranged so that the sample surface extends in the xy plane.

1 illustriert die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiefiltervorrichtung 100 mit einem ersten Ablenksektor 10, einem zweiten Ablenksektor 20 und einer Transferlinseneinrichtung 30. Der erste Ablenksektor 10 wird durch zwei Sektorelektroden 13, 14 gebildet, deren zueinander weisende Oberflächen die Form von Halbkugeln mit verschiedenen Radien haben. Die Sektorelektroden 13, 14 sind konzentrisch so angeordnet, dass ein Ablenkraum 16 in Gestalt einer Halbkugelschale gebildet wird. Der zweite Ablenksektor 20 wird in gleicher Weise durch zwei konzentrisch angeordnete Sektorelektroden 23, 24 mit einem dazwischen liegenden Ablenkraum 26 in Gestalt einer Halbkugelschale gebildet. Jeder der ersten und zweiten Ablenksektoren 10, 20 hat eine Eintrittsebene 11, 21 und eine Austrittsebene 12, 22, die jeweils in der Schnittfläche der Halbkugelformen der ersten und zweiten Ablenksektoren 10, 20 liegen. 1 illustrates the first embodiment of the inventive energy filter device 100 with a first deflection sector 10 , a second deflection sector 20 and a transfer lens device 30 , The first deflection sector 10 is through two sector electrodes 13 . 14 formed, whose facing surfaces have the shape of hemispheres with different radii. The sector electrodes 13 . 14 are concentrically arranged so that a deflection space 16 is formed in the shape of a hemisphere shell. The second deflection sector 20 is likewise provided by two concentrically arranged sector electrodes 23 . 24 with a baffle between them 26 formed in the shape of a hemisphere shell. Each of the first and second deflection sectors 10 . 20 has an entrance level 11 . 21 and an exit plane 12 . 22 , respectively in the sectional area of the hemispherical shapes of the first and second deflection sectors 10 . 20 lie.

Die Eintrittsebene 11 des ersten Ablenksektors 10 ist freiliegend senkrecht zur eintrittsseitigen teilchenoptischen Achse OA1 angeordnet. Die Austrittsebene 12 des ersten Ablenksektors 10 und die Eintrittsebene 21 des zweiten Ablenksektors 20 sind zueinander parallel und senkrecht zu einer mittleren teilchenoptischen Achse OA2 mit einem gegenseitigen Abstand angeordnet. Zwischen der Austrittsebene 12 des ersten Ablenksektors 10 und der Eintrittsebene 21 des zweiten Ablenksektors 20 ist die Transferlinseneinrichtung 30 angeordnet. Die Austrittsebene 22 des zweiten Ablenksektors 20 ist freiliegend senkrecht zu einer austrittsseitigen teilchenoptischen Achse OA3 angeordnet.The entry level 11 of the first deflection sector 10 is arranged exposed perpendicular to the entrance-side particle-optical axis OA1. The exit level 12 of the first deflection sector 10 and the entry level 21 of the second deflection sector 20 are mutually parallel and perpendicular to a central particle optical axis OA2 arranged at a mutual distance. Between the exit level 12 of the first deflection sector 10 and the entry level 21 of the second deflection sector 20 is the transfer lens device 30 arranged. The exit level 22 of the second deflection sector 20 is arranged exposed perpendicular to an exit-side particle-optical axis OA3.

Vorzugsweise ist jeder Ablenksektor 10, 20 sowohl an seinem Eingang (Eintrittsebene), als auch an seinem Ausgang (Austrittsebene) mit einer Elektrodenanordnung (nicht dargestellt) für einen möglichst idealen Feldabschluss ausgestattet.Preferably, each deflection sector 10 . 20 both at its entrance (entry level), as well as at its output (exit plane) with an electrode assembly (not shown) for a possible ideal field termination equipped.

Von der Energiefiltervorrichtung 100 wird ein Strahlweg 3 aufgespannt, der sich von der eintrittsseitigen teilchenoptischen Achse OA1 über den ersten Ablenksektor 10, die Transferlinseneinrichtung 30 und den zweiten Ablenksektor 20 zur austrittsseitigen teilchenoptischen Achse OA3 erstreckt. Zwischen den eintrittsseitigen und austrittsseitigen teilchenoptischen Achsen OA1, OA3 hat der Strahlweg 3 eine S-Form. Die unterschiedlichen Eintrittswinkel α₀ der geladenen Teilchen 4 an der Eintrittsebene 11 den ersten Ablenksektors 10 werden in entsprechende Austrittswinkel α₀' der geladenen Teilchen 4 an der Austrittsebene 22 den zweiten Ablenksektors 20 übertragen.From the energy filter device 100 becomes a beam path 3 spanned, extending from the entrance-side particle-optical axis OA1 on the first deflection sector 10 , the transfer lens device 30 and the second deflection sector 20 extends to the exit-side particle-optical axis OA3. The beam path has between the entrance-side and exit-side particle-optical axes OA1, OA3 3 an S-shape. The different entry angles α _{0 of} the charged particles 4 at the entrance level 11 the first deflection sector 10 be in corresponding exit angle α ₀ 'of the charged particles 4 at the exit level 22 the second deflection sector 20 transfer.

Der erste Ablenksektor 10 ist mit einer ersten Blende 41 ausgestattet, die energieselektierend wirkt. Teilchen mit einer vorbestimmten Pass-Energie können auf dem Strahlweg 3 die erste Blende 41 passieren, während Teilchen mit abweichenden Energien von der ersten Blende 41 aufgefangen werden. Bei der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiefiltervorrichtung 100 gemäß 1 ist die erste Blende 41 in der Austrittsebene 12 des ersten Ablenksektors 10 angeordnet. Die Eintrittsebene 11 des ersten Ablenksektors 10 hingegen ist nur durch die Ränder der Sektorelektroden 13, 14 und nicht durch eine Blende beschränkt. Dies ermöglicht einen ungehinderten Durchtritt des Anregungsstrahls 2 durch das Bestrahlungsfenster 15 in der äußeren Sektorelektrode 14 entlang der eintrittsseitigen teilchenoptischen Achse OA1, die somit zugleich die lichtoptische Achse für den Anregungsstrahl 2 bildet. Vorteilhafterweise kann der freie Durchmesser der eintrittsseitigen teilchenoptischen Achse OA1 (und der lichtoptischen Achse des Anregungsstrahls 2) ein Vielfaches des Durchmessers der ersten Blende 41 betragen und ist nur durch die radiale Breite des Ablenkraums 16 beschränkt. Der freie Durchmesser der lichtoptischen Achse der Anregungsstrahlung 2 ist nur durch den Durchmesser des Bestrahlungsfensters 15 beschränkt.The first deflection sector 10 is with a first aperture 41 equipped, which acts energy-selective. Particles with a predetermined pass energy can travel on the beam path 3 the first aperture 41 happen while particles with dissimilar energies from the first aperture 41 be caught. In the first embodiment of the energy filter device according to the invention 100 according to 1 is the first aperture 41 in the exit level 12 of the first deflection sector 10 arranged. The entry level 11 of the first deflection sector 10 however, it is only through the edges of the sector electrodes 13 . 14 and not limited by a screen. This allows unimpeded passage of the excitation beam 2 through the irradiation window 15 in the outer sector electrode 14 along the entrance-side particle-optical axis OA1, which thus at the same time the light-optical axis for the excitation beam 2 forms. Advantageously, the free diameter of the entrance-side particle-optical axis OA1 (and the light-optical axis of the excitation beam 2 ) a multiple of the diameter of the first panel 41 amount and is only by the radial width of the deflection space 16 limited. The free diameter of the light optical axis of the excitation radiation 2 is only by the diameter of the irradiation window 15 limited.

Eine zweite Blende 42 ist in der Austrittsebene 22 des zweiten Ablenksektors 20 angeordnet. Des Weiteren ist die Eintrittsebene 21 des zweiten Ablenksektors 20 nur durch die zueinander weisenden Ränder der Sektorelektroden 23, 24 begrenzt und frei von einer weiteren Blende.A second aperture 42 is in the exit level 22 of the second deflection sector 20 arranged. Furthermore, the entry level 21 of the second deflection sector 20 only through the mutually facing edges of the sector electrodes 23 . 24 limited and free from another panel.

Die erste Blende 41 in der Austrittsebene 12 des ersten Ablenksektors 10 und die zweite Blende 42 in der Austrittsebene 22 des zweiten Ablenksektors 20 wirken so zusammen, dass ausschließlich Teilchen mit einer vorbestimmten Pass-Energie die Energiefiltervorrichtung 100 durchlaufen können. Teilchen mit anderen Energien haben Trajektorien, die nicht durch die beiden Blenden 41, 42 verlaufen, sondern von einer der beiden Blenden 41, 42 beschränkt sind.The first aperture 41 in the exit level 12 of the first deflection sector 10 and the second aperture 42 in the exit level 22 of the second deflection sector 20 act together so that only particles with a predetermined pass energy the energy filter device 100 can go through. Particles with different energies have trajectories that are not through the two apertures 41 . 42 but from one of the two panels 41 . 42 are limited.

Vorteilhafterweise löst die erfindungsgemäße Energiefiltervorrichtung 100 gemäß 1 das Problem der Ausrichtung des Anregungsstrahls 2 dadurch, dass die erste energieselektive Blende 41 erst in der Austrittsebene 12 des ersten Ablenksektors 10 angeordnet ist. Die Erfinder haben festgestellt, dass eine Blende in der Eintrittsebene des ersten Ablenksektors entfallen kann, da die gewünschte Energieselektion im zweiten Ablenksektor 20 erzielt wird. Dadurch entsteht ein gradliniger Zugang parallel zur Probennormalen, der zur Beleuchtung der Probe 1 (gestrichelt gezeigt) mit dem Anregungsstrahl 2 genutzt werden kann. Der Anregungsstrahl 2 verläuft senkrecht durch die Eintrittsebene 11 des ersten Ablenksektors 10 und parallel zur linearen eintrittsseitigen teilchenoptischen Achse OA1, zum Beispiel einer eintrittsseitigen Spektrometeroptik.Advantageously, the inventive energy filter device triggers 100 according to 1 the problem of alignment of the excitation beam 2 in that the first energy-selective aperture 41 only in the exit level 12 of the first deflection sector 10 is arranged. The inventors have found that a diaphragm in the entrance plane of the first deflection sector can be omitted since the desired energy selection in the second deflection sector 20 is achieved. This creates a straightforward access parallel to the sample normal, which illuminates the sample 1 (shown in dashed lines) with the excitation beam 2 can be used. The excitation beam 2 runs vertically through the entrance level 11 of the first deflection sector 10 and parallel to the linear entrance-side particle-optical axis OA1, for example, an entrance-side spectrometer optics.

Die erste energiedefinierende Blende 41 ist in der Ausgangsebene 12 des ersten Ablenksektors 10 und vor dem Eintritt in die Transferlinseneinrichtung 30 angeordnet. Neben der Definition des Quellvolumens für die nachfolgende Energieselektion stellt diese Anordnung sicher, dass keine achsfernen Trajektorien in die Transferlinseneinrichtung 30 gelangen. Dies wäre jedoch der Fall, wenn die erste Blende 41 erst nach der Transferoptik angeordnet würde. Eine solche Anordnung ist nicht vorgesehen, da in diesem Fall die achsfernen Trajektorien aufgrund des unvermeidbaren Öffnungsfehlers der Transferlinseneinrichtung 30 zu einer deutliche Reduzierung der übertragenen Bildauflösung führen würden.The first energy-defining aperture 41 is in the starting level 12 of the first deflection sector 10 and before entering the transfer lens device 30 arranged. In addition to the definition of the source volume for the subsequent energy selection, this arrangement ensures that no off-axis trajectories in the transfer lens device 30 reach. However, this would be the case if the first aperture 41 would be arranged only after the transfer optics. Such an arrangement is not provided, since in this case the off-axis trajectories due to the unavoidable opening error of the transfer lens device 30 would lead to a significant reduction of the transmitted image resolution.

Wie in 1 dargestellt, ist in der Eintrittsebene 21 des zweiten Ablenksektors 20 keine Blende angeordnet. Eine Blende an dieser Stelle würde erfordern, dass die teilchenoptische Achse OA2 der Transferlinseneinrichtung 30 besonders genau auf die beidseitigen Blenden ausgerichtet würde. Dieser zusätzliche Justageaufwand erweist sich jedoch in der Praxis als unvorteilhaft.As in 1 is shown in the entry level 21 of the second deflection sector 20 no aperture arranged. An aperture at this location would require that the particle-optical axis OA2 of the transfer lens device 30 would be particularly focused on the two-sided aperture. However, this additional adjustment effort proves to be unfavorable in practice.

2 zeigt eine bevorzugte Variante der Transferlinseneinrichtung 30 mit vier elektrostatischen Linsen E1 bis E4 (Hauptebenen schematisch gezeigt), die mit fünf Linsenelektroden 31 entlang der mittleren teilchenoptischen Achse OA2 gebildet sind. Die elektrostatische Linsenwirkung der Linsenelektroden 31 entsteht durch den Potentialunterschied zwischen wenigstens zwei aneinandergrenzenden Linsenelektroden. Die Linsenelektroden 31 werden so angesteuert, dass mit der Transferlinseneinrichtung 30 entlang des Strahlwegs 3 ein Zwischenbild 32 des Ensembles geladener Teilchen in der ersten Blende 41 der Austrittsebene 12 in die Eintrittsebene 21 übertragen wird. Ein invertiertes Zwischenbild 32 des Zwischenbildes 33 wird mit einem ersten Linsenpaar E1, E2 mit den Fokallängen f1 und f2 in der Mitte der Transferlinseneinrichtung 30 erzeugt. Dabei sind die Fokallängen f1 und f2 so gewählt, dass ein afokaler Strahlengang vorliegt. 2 shows a preferred variant of the transfer lens device 30 with four electrostatic lenses E1 to E4 (main planes shown schematically), with five lens electrodes 31 along the central particle optical axis OA2 are formed. The electrostatic lens effect of the lens electrodes 31 arises due to the potential difference between at least two adjoining lens electrodes. The lens electrodes 31 are driven so that with the transfer lens device 30 along the beam path 3 an intermediate picture 32 of the ensemble of charged particles in the first aperture 41 the exit level 12 in the entry level 21 is transmitted. An inverted intermediate image 32 of the intermediate picture 33 with a first lens pair E1, E2 with the focal length f1 and f2 in the center of the transfer lens device 30 generated. The focal lengths f1 and f2 are chosen such that an afocal beam path is present.

2 verdeutlicht auch, dass aufgrund des Feldverlaufs an den Aus- bzw. Eingängen der Ablenksektoren das Zwischenbild 32 in der ersten Blende 41 nicht exakt in der Austrittsebene 12 des ersten Ablenksektors und das Zwischenbild 33 nicht exakt in der Eintrittsebene 21 des zweiten Ablenksektors liegt. Die Transferlinseneinrichtung 30 bietet den Vorteil die Fokusebenen der ersten und vierten elektrostatischen Linsen E1, E4 auf die realen Positionen der Zwischenbilder einzustellen. 2 also illustrates that due to the field pattern at the outputs or inputs of the deflection sectors the intermediate image 32 in the first aperture 41 not exactly in the exit plane 12 of the first deflection sector and the intermediate image 33 not exactly in the entry level 21 of the second deflection sector. The transfer lens device 30 offers the advantage of adjusting the focal planes of the first and fourth electrostatic lenses E1, E4 to the real positions of the intermediate images.

Vorzugsweise ist das zweite Linsenpaar E3, E4 mit den Fokallängen f3 und f4 antisymmetrisch zum ersten Linsenpaar E1, E2 angeordnet, so dass in der Eintrittsebene 21 des zweiten Ablenksektors 20 ein aufrechtes Bild 34 mit einem afokalen Strahlengang erzeugt wird. Die Lateralvergrößerung ist dabei M > 0 und die Winkelvergrößerung M_α = α₁/α₁' > 0 (α₁/α₁': Ein- und Austrittswinkel bzgl. OA2 der Transferlinseneinrichtung 30). Im einfachsten Fall von gleichen Brennweiten f1 bis f4 ist M = 1 und M_α = 1. Mittels Variation der objektseitigen Brennweiten f1 und f4 kann eine von den Aus- und Eintrittsebenen 12, 21 entlang der teilchenoptischen Achse OA2 abweichende Position der Zwischenbilder 32, 34 eingestellt werden. Entsprechend wird erreicht, dass die Fokalebenen der beiden Ablenksektoren 10, 20 direkt ineinander überführt werden können.Preferably, the second pair of lenses E3, E4 with the focal lengths f3 and f4 is arranged antisymmetrically to the first pair of lenses E1, E2, so that in the entry plane 21 of the second deflection sector 20 an upright picture 34 is generated with an afocal beam path. The lateral enlargement is M> 0 and the angular magnification M _α = α ₁ / α ₁ '> 0 (α ₁ / α ₁ ': entry and exit angle with respect to OA 2 of the transfer lens device 30 ). In the simplest case of the same focal lengths f1 to f4, M = 1 and M _α = 1. By means of variation of the object-side focal lengths f1 and f4, one of the exit and entry planes 12 . 21 along the particle-optical axis OA2 deviating position of the intermediate images 32 . 34 be set. Accordingly, it is achieved that the focal planes of the two deflection sectors 10 . 20 can be transferred directly into each other.

3 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Energiefiltervorrichtung 100, bei der der zweite Ablenksektor 20 größer ausgeführt ist als der erste Ablenksektor 10. Da die Energieauflösung der Energiefiltervorrichtung 100 bei der gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung durch den Strahlweg zur zweiten Blende 42 in der Austrittsebene 22 des zweiten Ablenksektor 20 bestimmt wird, nicht jedoch durch den ersten Ablenksektor 10, ergibt sich eine Steigerung des Energieauflösungsvermögens der Energiefiltervorrichtung 100. Vorteilhafterweise kann das Energieauflösungsvermögen in stärkerem Maße gesteigert werden als die Gesamtabmessungen der Energiefiltervorrichtung 100. 3 shows a variant of the energy filter device according to the invention 100 in which the second deflection sector 20 is made larger than the first deflection sector 10 , As the energy resolution of the energy filter device 100 in the illustrated first embodiment of the invention by the beam path to the second aperture 42 in the exit level 22 of the second deflection sector 20 is determined, but not by the first deflection sector 10 , results in an increase in the energy resolution of the energy filter device 100 , Advantageously, the energy resolving power can be increased to a greater extent than the overall dimensions of the energy filtering device 100 ,

Ein Vorteil der Transferlinseneinrichtung 30 liegt in einem Platzgewinn zwischen den Ablenksektoren 10, 20. Dieser Platz kann in einer vorteilhaften Ausführungsform für einen Blendenpositionsantrieb 50, wie schematisch in 3 illustriert ist, und/oder einen Blendengrößenantrieb (nicht gezeigt) der ersten Blende 41 genutzt werden. Die erste Blende 41 ist mit dem Blendenpositionsantrieb 50 zwischen der Austrittsebene 12 und der Eintrittsebene 11 des ersten Ablenksektors 10 verschiebbar. Bei der Anordnung in der Eintrittsebene 11 des ersten Ablenksektors 10 wird der Anregungsstrahl 2 durch das Bestrahlungsfenster unterbrochen, um eine Übertragung mit gesteigerter Energieauflösung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zu erzielen. Insbesondere ist es so möglich, besonders genaue Antriebe zur Positionierung und Größenvariation der Blende zu verwenden. Von besonderem Vorteil sind dabei Blendenantriebe mit piezoelektrischen Stellgliedern, und Antriebe, die eine unabhängige kontinuierliche Einstellung von Position und Größe der Blende erlauben.An advantage of the transfer lens device 30 lies in a space gain between the deflection sectors 10 . 20 , This space can in an advantageous embodiment for a shutter position drive 50 as shown schematically in 3 illustrated, and / or an aperture size drive (not shown) of the first panel 41 be used. The first aperture 41 is with the shutter position drive 50 between the exit level 12 and the entry level 11 of the first deflection sector 10 displaceable. In the arrangement in the entrance level 11 of the first deflection sector 10 becomes the excitation beam 2 interrupted by the irradiation window to achieve transmission with increased energy resolution according to the second embodiment of the invention. In particular, it is possible to use particularly accurate drives for positioning and size variation of the aperture. Of particular advantage are diaphragm drives with piezoelectric Actuators, and drives that allow independent continuous adjustment of position and size of the aperture.

4 zeigt eine weitere Variante der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiefiltervorrichtung 100 mit der ersten Blende 41 in der Austrittsebene 12 des ersten Ablenksektors 10 und der zweiten Blende 42 in der Austrittsebene 22 des zweiten Ablenksektors 20. Bei dieser Variante ist die Transferlinseneinrichtung 30 für eine Übertragung der geladenen Teilchen auf dem Strahlweg 3 vom ersten Ablenksektor 10 zum zweiten Ablenksektor 20 mit negativer Vergrößerung M < 0 und negativer Winkelvergrößerung M_α < 0 ausgelegt. In diesem Fall umfasst die Transferlinseneinrichtung 30 lediglich zwei elektrostatische Linsen E1 und E2, wie in EP 1 559 126 B9 beschrieben ist. Alternativ werden vier elektrostatische Linsen verwendet, wie in 2 gezeigt ist, wobei die Linsenelektroden 31 so angesteuert werden, dass das Zwischenbild 33 in die Eintrittsebene 21 des zweiten Ablenksektors 20 verschoben wird. 4 shows a further variant of the first embodiment of the inventive energy filter device 100 with the first aperture 41 in the exit level 12 of the first deflection sector 10 and the second aperture 42 in the exit level 22 of the second deflection sector 20 , In this variant, the transfer lens device 30 for a transfer of the charged particles on the beam path 3 from the first deflection sector 10 to the second deflection sector 20 with negative magnification M <0 and negative angle magnification M _α <0 designed. In this case, the transfer lens device comprises 30 only two electrostatic lenses E1 and E2, as in EP 1 559 126 B9 is described. Alternatively, four electrostatic lenses are used, as in 2 is shown, wherein the lens electrodes 31 be controlled so that the intermediate image 33 in the entry level 21 of the second deflection sector 20 is moved.

Die Ablenksektoren 10, 20 können bei der Variante gemäß 4 frei gestaltet werden, wie es unter Bezug auf die anderen Varianten der Erfindung beschrieben ist. Besonders bevorzugt sind die Ablenksektoren 10, 20 jedoch Halbkugelanalysatoren gleicher Größe und Form, wobei mit der Transferlinseneinrichtung 30 eine negative Vergrößerung M = –1 und eine negative Winkelvergrößerung M_α = –1 erwählt wird. Vorteilhafterweise ergibt sich dabei eine Bilddrehung, wobei in der Austrittsebene 21 des zweiten Ablenksektors 20 die energiegefilterte Verteilung der geladenen Teilchen unter Beibehaltung von Eintrittswinkeln und lateralen Koordinaten bereitgestellt wird.The deflection sectors 10 . 20 can in the variant according to 4 be designed freely, as described with reference to the other variants of the invention. Particularly preferred are the deflection sectors 10 . 20 however Halbkugelanalysatoren same size and shape, with the transfer lens device 30 a negative magnification M = -1 and a negative angular magnification M _α = -1 is chosen. Advantageously, this results in an image rotation, wherein in the exit plane 21 of the second deflection sector 20 the energy-filtered distribution of the charged particles is provided while maintaining entrance angles and lateral coordinates.

5 illustriert eine Ausführungsform eines impulsabbildenden Elektronenmikroskops 200 für Photoemissions-Untersuchungen. Die Energiefiltervorrichtung 100 wird im Elektronenmikroskop 200 zur energiegefilterten Abbildung der zweidimensionalen Verteilung der Gitterimpulse (k_x, k_y) von aus der Probe emittierten, geladenen Teilchen verwendet. Das Elektronenmikroskop 200 umfasst eine Objektivlinseneinrichtung 210, eine Teilchenoptik 220, die Energiefiltervorrichtung 100 und eine Detektoreinrichtung 230. Die Energiefiltervorrichtung 100 ist gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, die in 1 gezeigt ist, mit zwei Ablenksektoren 10, 20 und der zwischengeschalteten Transferlinseneinrichtung 30 aufgebaut. Die ersten und zweiten Blenden 41, 42 sind austrittsseitig am ersten und zweiten Ablenksektor 10, 20 angeordnet. Im ersten Ablenksektor 10 ist ein Bestrahlungsfenster 15 zur Einkopplung des Anregungsstrahls 2 entlang der eintrittsseitigen teilchenoptischen Achse OA1 zur Probe 1 vorgesehen. 5 illustrates an embodiment of a pulse imaging electron microscope 200 for photoemission investigations. The energy filter device 100 is in the electron microscope 200 for energy-filtered imaging of the two-dimensional distribution of the grid pulses (k _x , k _y ) of charged particles emitted from the sample. The electron microscope 200 includes an objective lens device 210 , a particle optics 220 , the energy filter device 100 and a detector device 230 , The energy filter device 100 is according to the first embodiment of the invention, which in 1 shown with two deflection sectors 10 . 20 and the intermediate transfer lens device 30 built up. The first and second apertures 41 . 42 are on the outlet side at the first and second deflection sector 10 . 20 arranged. In the first deflection sector 10 is an irradiation window 15 for coupling the excitation beam 2 along the entrance-side particle-optical axis OA1 to the sample 1 intended.

Die Probe 1 wird mit dem Anregungsstrahl 2 entlang der eintrittsseitigen teilchenoptischen Achse OA1 senkrecht zur Probenoberfläche beleuchtet. Die von der Probenoberfläche emittierten geladenen Teilchen werden in dem elektrischen Feld der Objektivlinseneinrichtung 210 entlang der eintrittsseitigen teilchenoptischen Achse OA1 beschleunigt. Mit der Objektivlinseneinrichtung 210 wird ein Bild der transversalen Impulsverteilung der emittierten geladenen Teilchen erzeugt, wie von B. Krömker et al. in Rev. Sci. Instrum. 79, 2008, S. 053702, beschrieben ist. Im Falle der Photoemission von Elektronen handelt es sich dabei um die zweidimensionale Verteilung der Gitterimpulse der Photoelektronen. Diese Verteilung wird mit der Teilchenoptik 220 auf die Eintrittsebene 11 des ersten Ablenksektors 10 abgebildet. Die Abbildung erfolgt derart, dass der Lateralimpuls der Elektronen dem Eintrittswinkel an der Eintrittsebene 11 entspricht, wobei gleichzeitig ein Ortsbild der Probenoberfläche in der Eintrittsebene 11 liegt.The sample 1 becomes with the excitation beam 2 illuminated along the entrance-side particle-optical axis OA1 perpendicular to the sample surface. The charged particles emitted from the sample surface become in the electric field of the objective lens device 210 accelerated along the entrance-side particle-optical axis OA1. With the objective lens device 210 An image of the transverse momentum distribution of the emitted charged particles is generated as described by B. Krömker et al. in Rev. Sci. Instrum. 79, 2008, p. 053702. In the case of the photoemission of electrons, this is the two-dimensional distribution of the lattice impulses of the photoelectrons. This distribution is done with the particle optics 220 on the entry level 11 of the first deflection sector 10 displayed. The image is taken such that the lateral momentum of the electrons is the entrance angle at the entrance level 11 corresponds, where at the same time a place image of the sample surface in the entrance level 11 lies.

Nach der Übertragung der Photoelektronen durch die Energiefiltervorrichtung 100 werden die Photoelektronen nach dem Verlassen der zweiten Blende 42 des zweiten Ablenksektors 20 mit einer Projektionsoptik 231 auf eine zweidimensional ortsauflösende Detektoreinrichtung 230 übertragen. Die unterschiedlichen Austrittswinkel α₀' der Photoelektronen an der Austrittsebene 12 werden jeweils einem entsprechenden Auftreffpunkt auf der Detektoreinrichtung 230 zugeordnet.After transferring the photoelectrons through the energy filter device 100 become the photoelectrons after leaving the second aperture 42 of the second deflection sector 20 with a projection optics 231 to a two-dimensionally spatially resolving detector device 230 transfer. The different exit angles α ₀ 'of the photoelectrons at the exit plane 12 are each a corresponding point of impact on the detector device 230 assigned.

Aufgrund des senkrechten Einfallswinkels des Anregungsstrahls 2 auf der Oberfläche der Probe 1 wird der Vorteil erreicht, dass die laterale Impulsverteilung der Photoelektronen, die auf die Detektoreinrichtung 230 abgebildet wird, in Bezug auf der Anregungsstrahl symmetrisch ist. Umfasst der Anregungsstrahl Licht, wird der zusätzliche Vorteil erzielt, dass unterschiedliche Polarisationszustände der Anregungsstrahlung, beispielsweise hinsichtlich der Symmetrierichtungen der Probe, untersucht werden können.Due to the vertical angle of incidence of the excitation beam 2 on the surface of the sample 1 the advantage is achieved that the lateral momentum distribution of the photoelectrons on the detector device 230 is symmetrical with respect to the excitation beam. If the excitation beam comprises light, the additional advantage is achieved that different polarization states of the excitation radiation, for example with regard to the symmetry directions of the sample, can be investigated.

6 zeigt die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiefiltervorrichtung 100, bei der die erste energiebestimmende Blende 41 nicht in der Austrittsebene 12 des ersten Ablenksektors 10, sondern in dessen Eintrittsebene 11 angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft für Anwendungen der Erfindung, bei denen auf senkrecht zur Probe einfallende Anregungsstrahlung verzichten kann. In diesem Fall können beide Ablenksektoren 10, 20 so nacheinander durchlaufen werden, dass sich die Energiedispersion beider Ablenksektoren 10, 20 addiert und somit die Energieauflösung wesentlich besser ist als die eines einzelnen Ablenksektors. Gegenüber der von F. Baraldi et al. in J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 67, 1994, S. 211–220, beschriebenen Anordnung besteht hier jedoch weiterhin der Vorteil des simultanen Übertrags eines zweidimensionalen Gesichtsfeldes. 6 shows the second embodiment of the inventive energy filter device 100 , in which the first energy-defining aperture 41 not in the exit level 12 of the first deflection sector 10 but in its entry level 11 is arranged. This embodiment is particularly advantageous for applications of the invention in which it is possible to dispense with excitation radiation incident perpendicular to the sample. In this case, both deflection sectors 10 . 20 be run through in succession so that the energy dispersion of both deflection sectors 10 . 20 and thus the energy resolution is much better than that of a single deflection sector. Compared with that of F. Baraldi et al. in J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 67, 1994, pp. 211-220, the advantage of the simultaneous transfer of a two-dimensional field of view remains here.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100

EnergiefiltervorrichtungEnergy filtering device

1010

erster Ablenksektorfirst deflection sector

2020

zweiter Ablenksektorsecond deflection sector

3030

TransferlinseneinrichtungTransfer lens device

5050

BlendenpositionsantriebDiaphragm position drive

OA1OA1

eintrittsseitige teilchenoptische Achseentrance-side particle-optical axis

OA2OA2

mittlere teilchenoptische Achsemean particle-optical axis

OA3OA3

austrittsseitige teilchenoptische Achseexit-side particle-optical axis

α₀ α ₀

Eintrittswinkelentry angle

a₀'a ₀ '

Austrittswinkelexit angle

11

Probesample

33

Strahlwegbeam path

22

Anregungsstrahlexcitation beam

44

geladene Teilchencharged particles

1111

Eintrittsebene des ersten AblenksektorsEntry level of the first deflection sector

1212

Austrittsebene des ersten AblenksektorsExit plane of the first deflection sector

13, 1413, 14

Sektorelektroden des ersten AblenksektorsSector electrodes of the first deflection sector

1515

Bestrahlungsfensterirradiation window

1616

Ablenkraum des ersten AblenksektorsDeflection space of the first deflection sector

2121

Eintrittsebene des zweiten AblenksektorsEntry level of the second deflection sector

2222

Austrittsebene des zweiten AblenksektorsExit plane of the second deflection sector

23, 2423, 24

Sektorelektroden des zweiten AblenksektorsSector electrodes of the second deflection sector

2626

Ablenkraum des zweiten AblenksektorsDeflection space of the second deflection sector

E1 bisE1 to

E4 elektrostatischen LinsenE4 electrostatic lenses

3131

Linsenelektrodenlens electrodes

32–3432-34

Zwischenbilderintermediate images

200200

Elektronenmikroskopelectron microscope

210210

ObjektivlinseneinrichtungObject lens means

220220

Teilchenoptikparticle optics

230230

Detektoreinrichtungdetector device

231231

Projektionsoptikprojection optics

200'200 '

Spektrometerspectrometer

220'220 '

Teilchenoptikparticle optics

230'230 '

Detektordetector

100'100 '

Energiefilterenergy filter

10'10 '

AblenksektorAblenksektor

13', 14'13 ', 14'

Elektrodenelectrodes

11'11 '

Eintrittsebeneentry level

12'12 '

Austrittsebeneexit plane

41', 42'41 ', 42'

Blendendazzle

1'1'

Probesample

2'2 '

Anregungsstrahlexcitation beam

3'3 '

Strahlwegbeam path

4'4 '

Elektronenelectrons

5'5 '

Trajektorientrajectories

Claims (16)

Abbildende Energiefiltervorrichtung (100), die zur Übertragung eines Ensembles von geladenen Teilchen (4) in einem vorbestimmten Energieintervall eingerichtet ist, umfassend – einen ersten Ablenksektor (10) und einen zweiten Ablenksektor (20), die jeweils eine Eintrittsebene (11, 21), eine Blende zur Begrenzung des Energieintervalls der zu übertragenden Teilchen (4) und eine Austrittsebene (12, 22) aufweisen und entlang eines Strahlwegs (3) aufeinanderfolgend angeordnet sind, und – eine Transferlinseneinrichtung (30), die zwischen der Austrittsebene (12) des ersten Ablenksektors (10) und der Eintrittsebene (21) des zweiten Ablenksektors (20) angeordnet ist, wobei die Transferlinseneinrichtung (30) eine Gruppe von Linsenelektroden umfasst, die für eine elektrostatische Formung des Strahlweges zwischen der Austrittsebene des ersten Ablenksektors (10) und der Eintrittsebene des zweiten Ablenksektors (20) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – im ersten Ablenksektor (10) genau eine erste Blende (41) entweder in seiner Eintrittsebene (11) oder in seiner Austrittsebene (12) angeordnet ist, und – im zweiten Ablenksektor (20) genau eine zweite Blende (42) entweder in seiner Eintrittsebene (21) oder in seiner Austrittsebene (22) angeordnet ist.Imaging energy filter device ( 100 ) used to transmit an ensemble of charged particles ( 4 ) is set up in a predetermined energy interval, comprising - a first deflection sector ( 10 ) and a second deflection sector ( 20 ), each one entry level ( 11 . 21 ), an aperture for limiting the energy interval of the particles to be transferred ( 4 ) and an exit level ( 12 . 22 ) and along a beam path ( 3 ) are arranged successively, and - a transfer lens device ( 30 ) between the exit level ( 12 ) of the first deflection sector ( 10 ) and the entry level ( 21 ) of the second deflection sector ( 20 ), wherein the transfer lens device ( 30 ) comprises a group of lens electrodes suitable for electrostatic shaping of the beam path between the exit plane of the first deflection sector (FIG. 10 ) and the entry plane of the second deflection sector ( 20 ), characterized in that - in the first deflection sector ( 10 ) exactly a first aperture ( 41 ) either in its entry level ( 11 ) or at its exit level ( 12 ), and - in the second deflection sector ( 20 ) exactly one second aperture ( 42 ) either in its entry level ( 21 ) or at its exit level ( 22 ) is arranged. Energiefiltervorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der – die erste Blende (41) in der Austrittsebene (12) des ersten Ablenksektors (10) angeordnet ist und die zweite Blende (42) in der Austrittsebene (22) des zweiten Ablenksektors (20) angeordnet ist, wobei – der Strahlweg (3) in der Eintrittsebene (11) des ersten Ablenksektors (10) eine freie Querschnittsgröße hat, die größer ist als die Größe der ersten Blende (41) in der Austrittsebene (12) des ersten Ablenksektors (10).Energy filter device according to claim 1, wherein - the first diaphragm ( 41 ) in the exit plane ( 12 ) of the first deflection sector ( 10 ) and the second aperture ( 42 ) in the exit plane ( 22 ) of the second deflection sector ( 20 ), wherein - the beam path ( 3 ) in the entry level ( 11 ) of the first deflection sector ( 10 ) has a free cross-sectional size that is greater than the size of the first aperture ( 41 ) in the exit plane ( 12 ) of the first deflection sector ( 10 ). Energiefiltervorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der – der erste Ablenksektor (10) ein Bestrahlungsfenster (15) aufweist, das für eine Einkopplung von Anregungsstrahlung in den ersten Ablenksektor (10) mit einer Richtung entgegengesetzt zum Strahlweg (3) in der Eintrittsöffnung (11) des ersten Ablenksektors (10) angeordnet ist.An energy filter apparatus according to claim 2, wherein - the first deflection sector ( 10 ) an irradiation window ( 15 ), which is suitable for coupling excitation radiation into the first deflection sector (FIG. 10 ) with a direction opposite to the beam path ( 3 ) in the entrance opening ( 11 ) of the first deflection sector ( 10 ) is arranged. Energiefiltervorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der – die erste Blende (41) in der Eintrittsebene (11) des ersten Ablenksektors (10) angeordnet ist und die zweite Blende (42) in der Austrittsebene (22) des zweiten Ablenksektors (20) angeordnet ist.Energy filter device according to claim 1, wherein - the first diaphragm ( 41 ) in the entry level ( 11 ) of the first deflection sector ( 10 ) and the second aperture ( 42 ) in the exit plane ( 22 ) of the second deflection sector ( 20 ) is arranged. Energiefiltervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ablenksektoren (10, 20) mindestens eines der Merkmale aufweisen – der Strahlweg erstreckt sich im ersten Ablenksektor (10) und im zweiten Ablenksektor (20) jeweils über unterschiedliche Längen, – der Strahlweg hat im ersten Ablenksektor (10) und im zweiten Ablenksektor (20) jeweils unterschiedliche Ablenkwinkel, und – die Ablenksektoren (10, 20) umfassen mindestens eines von Halbkugelsektoren, Kugelabschnittsektoren, Rotationsellipsoidsektoren, und Zylindersektoren. Energy filter device according to one of the preceding claims, in which the deflection sectors ( 10 . 20 ) have at least one of the features - the beam path extends in the first deflection sector ( 10 ) and in the second sector ( 20 ) each have different lengths, - the beam path has in the first deflection sector ( 10 ) and in the second sector ( 20 ) each different deflection angle, and - the deflection sectors ( 10 . 20 ) comprise at least one of hemisphere sectors, sphere section sectors, ellipsoidal rotation sectors, and cylinder sectors. Energiefiltervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der – die Transferlinseneinrichtung (30) so konfiguriert ist, dass ein reales Zwischenbild (33) der Austrittsebene (12) des ersten Ablenksektors (10) mit einer Vergrößerung M < 0 und einer Winkelvergrößerung M_α < 0 innerhalb der Transferlinseneinrichtung (30) liegt und die Austrittsebene (12) des ersten Ablenksektors (10) in die Eintrittsebene (21) des zweiten Ablenksektors (20) mit einer Vergrößerung M > 0 und einer Winkelvergrößerung M_α > 0 abgebildet wird.Energy filter device according to one of the preceding claims, in which - the transfer lens device ( 30 ) is configured so that a real intermediate image ( 33 ) the exit level ( 12 ) of the first deflection sector ( 10 ) with an enlargement M <0 and an angular magnification M _α <0 inside the transfer lens device ( 30 ) and the exit level ( 12 ) of the first deflection sector ( 10 ) into the entry level ( 21 ) of the second deflection sector ( 20 ) with an enlargement M> 0 and an angular magnification M _α > 0. Energiefiltervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der – die Transferlinseneinrichtung (30) so konfiguriert ist, dass die Austrittsebene (12) des ersten Ablenksektors (10) in die Eintrittsebene (21) des zweiten Ablenksektors (20) mit einer Vergrößerung M < 0 und einer Winkelvergrößerung M_α < 0 abgebildet wird.Energy filter device according to one of claims 1 to 5, in which - the transfer lens device ( 30 ) is configured so that the exit plane ( 12 ) of the first deflection sector ( 10 ) into the entry level ( 21 ) of the second deflection sector ( 20 ) is imaged with a magnification M <0 and an angular magnification M _α <0. Energiefiltervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der – die Transferlinseneinrichtung (30) fünf elektrostatische Linsenelektroden (31) aufweist, die aufeinander folgend entlang einer teilchenoptischen Achse der Transferlinseneinrichtung (30) angeordnet und zur Erzeugung eines zylindersymmetrischen Transferfeldes relativ zur teilchenoptischen Achse konfiguriert sind, wobei – eine erste Linsenelektrode auf dem Potential der Austrittsebene (12) des ersten Ablenksektors (10) liegt und eine fünfte Linsenelektrode auf dem Potential der Eintrittsebene (21) des zweiten Ablenksektors (20) liegt.Energy filter device according to one of the preceding claims, in which - the transfer lens device ( 30 ) five electrostatic lens electrodes ( 31 ) which follow one another along a particle-optical axis of the transfer lens device (FIG. 30 are arranged and configured to generate a cylindrically symmetric transfer field relative to the particle-optical axis, wherein - a first lens electrode at the potential of the exit plane ( 12 ) of the first deflection sector ( 10 ) and a fifth lens electrode at the potential of the entrance plane ( 21 ) of the second deflection sector ( 20 ) lies. Energiefiltervorrichtung gemäß den Ansprüchen 6 und 8, bei der – die Transferlinseneinrichtung (30) so konfiguriert ist, dass das Transferfeld einen Potentialverlauf aufweist, der von der ersten zur zweiten Linsenelektrode beschleunigend, von der zweiten zur dritten Linsenelektrode bremsend, von der dritten zur vierten Linsenelektrode beschleunigend und von der vierten zur fünften Linsenelektrode bremsend wirkt, so dass die Abbildung der Austrittsebene (12) des ersten Ablenksektors (10) in die Eintrittsebene (21) des zweiten Ablenksektors (20) mit der Vergrößerung M > 0 und der Winkelvergrößerung M_α > 0 gebildet wird.Energy filter device according to claims 6 and 8, in which - the transfer lens device ( 30 ) is configured such that the transfer field has a potential profile accelerating from the first to the second lens electrode, braking from the second to the third lens electrode, accelerating from the third to the fourth lens electrode and braking from the fourth to the fifth lens electrode, so that the image the exit level ( 12 ) of the first deflection sector ( 10 ) into the entry level ( 21 ) of the second deflection sector ( 20 ) is formed with the magnification M> 0 and the angular magnification M _α > 0. Energiefiltervorrichtung gemäß den Ansprüchen 7 und 8, bei der – die Transferlinseneinrichtung (30) so konfiguriert ist, dass das Transferfeld einen Potentialverlauf aufweist, der von der ersten zur dritten Linsenelektrode beschleunigend und von der dritten zur fünften Linsenelektrode bremsend wirkt, so dass die Abbildung mit der Vergrößerung M < 0 und einer Winkelvergrößerung M_α < 0 gebildet wird.Energy filter device according to claims 7 and 8, in which - the transfer lens device ( 30 ) is configured so that the transfer field has a potential course accelerating from the first to the third lens electrode and braking from the third to the fifth lens electrode, so that the image with the magnification M <0 and an angular magnification M _α <0 is formed. Energiefiltervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der – mindestens eine von der ersten und der zweiten Blende (41, 42) eine Schlitzblende mit der Abmessung d_h in einer nicht-dispersiven Richtung des zugehörigen ersten oder zweiten Ablenksektors (10, 20) und der Abmessung d_v in einer dispersiven Richtung des zugehörigen ersten oder zweiten Ablenksektors (10, 20) ist, wobei d_h > d_v ist.Energy filter device according to one of the preceding claims, in which - at least one of the first and second diaphragms ( 41 . 42 ) a slit diaphragm having the dimension d _h in a non-dispersive direction of the associated first or second deflection sector ( 10 . 20 ) And the dimension d _v in a dispersive direction of the associated first or second Ablenksektors ( 10 . 20 ), where d _h > d _v . Energiefiltervorrichtung gemäß Anspruch 11, bei der – die Schlitzblende in Form eines Ringsektors gebogen ist.An energy filter device according to claim 11, wherein - The slit is bent in the form of a ring sector. Energiefiltervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der – mindestens eine von der ersten und der zweiten Blende (41, 42) mit einem Blendengrößenantrieb stufenlos verstellbar ist.Energy filter device according to one of the preceding claims, in which - at least one of the first and second diaphragms ( 41 . 42 ) is infinitely adjustable with a diaphragm size drive. Energiefiltervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der – die erste Blende (41) des ersten Ablenksektors (10) mit einem Blendenpositionsantrieb (50) zwischen einer Position in der Eintrittsebene (11) des ersten Ablenksektors (10) und einer Position in der Austrittsebene (12) des ersten Ablenksektors (10) verstellbar ist.Energy filter device according to one of the preceding claims, in which - the first diaphragm ( 41 ) of the first deflection sector ( 10 ) with an aperture position drive ( 50 ) between a position in the entry level ( 11 ) of the first deflection sector ( 10 ) and a position in the exit plane ( 12 ) of the first deflection sector ( 10 ) is adjustable. Verfahren zur Übertragung eines Ensembles von geladenen Teilchen in einem vorbestimmten Energieintervall, wobei eine Energiefiltervorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird.Method for transmitting an ensemble of charged particles in a predetermined energy interval, wherein an energy filter device ( 100 ) is used according to one of the preceding claims. Verwendung einer Energiefiltervorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche für – winkelaufgelöste Photoelektronen-Spektroskopie mit einem Photoelektronen-Spektrometer, oder – ein ortsabbildendes Elektronenmikroskop, oder – ein Elektronenmikroskop (200), das eine transversale Impulsverteilung geladener Teilchen abbildet, die von einer Probe emittiert werden.Use of an energy filter device ( 100 ) according to one of the preceding claims for - angle-resolved photoelectron spectroscopy with a photoelectron spectrometer, or - a location-imaging electron microscope, or - an electron microscope ( 200 ), which images a transverse momentum distribution of charged particles emitted by a sample.

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