测定、使用和指示离子束工作性能的方法和装置与流程

相关申请的交叉引用

本非临时专利申请要求获得于2015年10月13日申请的标题为“测定、使用和指示离子束工作性能的方法和装置”的美国临时申请号14/882,297所享有的权利。本非临时专利申请要求获得于2014年10月15日申请的标题为“测定、使用和指示离子束工作性能的方法和装置”的美国临时申请号62/064,399所享有的权利。

本公开涉及使用一个或多个离子束制备用于显微观测或光谱分析的材料。显微观测技术包括但不限于：光学显微术(lm)，扫描电子显微术(sem)、透射电子显微术(tem)、扫描透射电子显微术(stem)和反射式电子显微术(rem)。光谱分析技术包括但不限于：x射线微量分析、反射电子能量损失谱(reels)、电子背散射衍射(ebsd)、x射线光电子能谱学(xps)和俄歇电子能谱学(aes)。使用显微观测技术进行观测的材料可能需要加工制作成为适用于显微镜检查的样本。

利用电子对样本进行探测和成像的显微术是研究许多材料详细微观结构的重要技术。制备用于观测的样本要求十分严格。样品制备时应做到：尽可能多地保留显著的样本特性；避免可能改变、丢失或增加附加信息的假象；在一定温度、真空条件、带电粒子流、中性粒子流条件范围内的观测环境下对样本进行检查时，保持其稳定性，并使样品观测尽可能接近其自然状态。

对材料进行离子束铣削可制作出适用于显微镜检查的样本。制备样本时，可在样本较薄、平滑、暴露和刻蚀相关区域中采用离子束铣削，用于后续微观研究。离子束辐照装置可生成、加速和指挥一束离子，并指向样本。离子对样本的撞击将使不在离子撞击区内的材料受到喷镀。样本的表面可能会被离子束打磨成非常光滑的状态，进一步提高了样本的观测特性。样本的相关区域可能通过使用离子束被暴露和打磨，从而从研究的材料中制作出适合的观测样本。此外，样本可能会由于一个或多个离子束的活动被刻蚀，从而使得其表面能接受涂层。

采用精心挑选的涂层材料镀覆样本产生的具有观测特征的样本比从单独样品材料的固有特性获得的更好。可使用碳和金、铬、铂、钯、铱、钨、钽等金属以及其他化合物的薄涂层为制备完成的样本涂层，从而产生：导电性、观测过程中电荷积聚、观测过程中边缘分辨率、热损伤、二次电子放射、反散射电子发射和机械稳定性等方面的变化。

离子束系统用于铣削用作显微分析的样本，通常是暴露其相关界面或相关基底结构，或制成具有电子透明区的样本。许多此类系统具有旋转样本和固定射束，以便射束可从多个方向撞击样本。通过对样本表面某些区域中因不均匀的拓扑结构所造成的阴影进行补偿，实现对样本更均匀的铣削。在用于离子束铣削的典型系统中，通过样本旋转轴与离子束本身中心相交而描述的样本区域中的离子束快速将材料从样本上去除。

对于离子束铣削技术，使用者需考虑的重要事项包括：减少或者最小化使用者加工样本所花费的时间和工作；减少或者最小化直接处理微细样品并具有损坏风险的步骤的数目，例如在将样本安装到样本支架上用以加工或分析时；减少或者最小化使用者将样本转移至最终分析设备(成像或光谱设备)中，以及进行分析前将样本区域的坐标调整为与最终分析设备对齐时所花费的时间和工作；确保样本在加工和成像过程中质量高、成功几率高；减少或者最小化各样本在离子束铣削设备和样本安装设备中所花费的时间；确保在样本安装和最终分析时，通过缩小样本与用于观测的标的物或探针形成透镜之间所需的焦距，实现对样本进行高质量的显微观测。

使用增强其在后续显微观测中的特性的涂层材料镀覆样本时，需要注意的重要事项包括：改进涂层的空间均匀性；减少材料进行涂层所需要的时间；改进涂层步骤的重复性；控制涂层厚度；提高涂层步骤的效率。

一般而言，使用一个或多个宽离子束制备样本或镀覆样本会导致样本发生改变。这些变化可通过样本直接测量法测出，但此类直接测量法可能会中断样本制备或样本镀覆，因此并不理想。样本制备或样本涂层的直接评估方法通常需要停止样本制备或样本涂层的过程，将样本从样本制备或样本镀覆设备上取出，放入其他装置进行测量，之后再将样本放回原制备或涂层设备，重新开始样本制备或样本镀覆。虽然直接测量法可生成精确的测量数值，但不能为之后的样本制备或样本镀覆提供精密控制。直接测量法还大大增加了样本制备或样本涂层所需要的时间。此外，很难预先确定样本制备和样本涂层过程中会对样本造成何种变化。离子束具有许多工作性能和特性，对任意设定点的控制可能会存在困难。鉴于上述事项引起的各种困难，可以看出本公开的实施例具有许多优点，因此十分理想。

背景技术：

us7,198,699提供了与本技术领域相关的一种现有技术。us7,198,699公开了一种镀覆装置，穿过所述装置的基片(如玻璃基片)的第一面上设置有第一涂层(单层或多层)，在该基片的其他面或第二面上设置有第二涂层(单层或多层)。在us7,198,699的实施例的某些示例中，该第一涂层可通过喷镀的方式进行设置，第二涂层可通过离子束沉积的方式进行设置。通过这样的方式，可以高效地在一个设备中对基片的两面进行镀覆。在us7,198,699的其他实施例中，随着基片穿过镀覆装置，该镀覆装置可将涂层喷镀在基片的第一面上，并且通过离子束铣削机将其喷镀在基片的至少一个表面上。

技术实现要素：

为使公开内容更加清晰合理，下列实施例中的各项特征有时会组合到一个实施例中进行说明。这种公开方法目的在于阐明本公开的教示内容，并不应理解为所主张的实施例比各项权利要求中明确叙述的具有更多的特性。发明主题可能体现在并非一个实施例中所公开的所有特性中。此外，目前描述的实施例的范围应参照所附权利要求书和本申请中权利要求享有的同等全部范围进行确定。

构思1.1(束探针测量离子束的特性)：根据本公开一项实施例所述的用于制备样本的一种离子束装置，包括：一种离子束辐照工具，其设置在指引宽离子束沿离子束中心轴的真空室中；该宽离子束包括：指向所述样本的工作部分以及监测部分；一种样本停留台，其配置用于将所述样本停留在根据离子束中心轴预先确定的位置及方位；一束探针，其设置用于接收宽离子束的所述监测部分；所述束探针用于充分接收所述监测部分而不改变所述宽离子束的工作部分；所述束探针用于生成与一种或多种监测部分特性响应的探针信号；所述探针信号的特征进一步在于，其与一种或多种工作部分特性具有一种已知关系。

构思1.2(校准数据集允许根据监测部分测量出的特性估算工作部分的特性)：根据构思1.1所述的装置，其中一种或多种监测部分特性选自下列清单，包括：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}；其中一种或多种工作部分特性选自下列清单，包括：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}；其中，该已知关系为关联所述一种或多种监测部分特性和所述一种或多种工作部分特性的校准数据集。

构思1.3(与束探针信号响应的调制离子束特性的调制离子束辐照工具)：构思1.1或1.2的特征进一步在于，该离子束辐照工具为调制离子束辐照工具，用于提供选自下列清单中的至少两种水平的一种或多种离子束特性，包括：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}；其特征进一步在于，所述调制离子束辐照工具用于与所述探针信号响应，调制所述一种或多种离子束特性。

构思1.4a(在现有构思基础上增加倾斜离子束和入射角)：根据构思1.2或1.3所述的装置，其中该离子束辐照工具为倾斜离子束辐照工具，用于在所述离子束中心轴与所述样本之间提供至少两个不同的入射角度；其中，该校准数据集用于：将所述一种或多种监测部分特性和所述入射角度都与所述一种或多种工作部分特性关联。

构思1.4b(在现有构思基础上增加倾斜样本停留台和入射角)：根据构思1.2或1.3所述的装置，其中，该样本停留台为调制样本停留台，用于在所述离子束中心轴与所述样本之间提供至少两个不同的入射角度；其中，校准数据集将所述一种或多种监测部分特性和所述入射角度与所述一种或多种工作部分特性关联。

构思1.5(在现有构思基础上增加输出信号)：根据构思1.2、1.3或1.4所述的装置，还包括：一个指示器，其与所述探针信号和所述校准数据集响应，指示离子束的所述一种或多种工作部分特性。

构思1.6(指示实时铣削速度特性)：根据构思1.2、1.3、1.4或1.5所述的装置，所述校准数据集还将探针信号与因离子流量从所述工作部分到达样本所造成的样本的瞬时铣削速度关联；该装置还包括：与所述瞬时铣削速度响应的指示器。

构思1.7(指示实时铣削速度特性)：根据构思1.2、1.3、1.4或1.5所述的装置，所述校准数据集还将探针信号与因离子流量从所述工作部分到达样本所造成的样本的综合铣削速度关联；该装置还包括：一个指示器，其与所述综合铣削速度响应。

构思2.1(束探针测量离子束的特性)：根据本公开一项构思所述的用于镀覆样本的离子束装置，包括：一种离子束辐照工具，其设置在指引宽离子束沿离子束中心轴向涂层材料的真空室中；该涂层材料停留在根据所述离子束中心轴预先确定的位置及方位；该宽离子束包括：指向所述涂层材料并生成喷镀涂层材料的工作部分和监测部分；一种样本停留台，其配置用于将所述样本停留在根据所述喷镀涂层材料预先确定的位置及方位；所述样本设置用于接收所述喷镀涂层材料的涂层部分；一束探针，其设置用于接收宽离子束的所述监测部分；所述束探针用于充分接收所述监测部分而不改变所述宽离子束的工作部分；所述束探针用于生成与一种或多种监测部分特性响应的探针信号；所述探针信号的特征进一步在于，其与一种或多种涂层部分特性具有一种已知关系。

构思2.2(校准数据集允许根据监测部分测量出的特性估算涂层部分的特性)：根据构思2.1中所述的装置，其一种或多种监测部分特性选自下列清单，包括：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}；其中，所述一种或多种涂层部分特性选自下列清单：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}；其中，所述已知关系为关联所述一种或多种监测部分特性和所述一种或多种涂层部分特性的校准数据集。

构思2.3(与束探针信号响应的调制离子束特性的调制离子束辐照工具)：构思2.1或2.2的特征进一步在于，所述离子束辐照工具为调制离子束辐照工具，用于提供选自下列清单中的至少两种水平的一种或多种离子束特性，包括：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}；其特征进一步在于，所述调制离子束辐照工具用于与所述探针信号响应，调制所述一种或多种离子束特性。

构思2.4a(在现有构思基础上增加倾斜离子束和入射角)：根据构思2.2或2.3所述的装置，其中，离子束辐照工具为倾斜离子束辐照工具，用于在所述离子束中心轴与所述涂层材料之间提供至少两个不同的入射角度；其中，该校准数据集将所述一种或多种监测部分特性和所述至少两个不同的入射角度与一种或多种涂层部分特性关联。

构思2.4b(在现有构思基础上增加倾斜样本停留台和入射角)：根据构思2.2或2.3所述的装置，其中，该样本停留台为调制样本停留台，用于调制所述样本的{位置，方位}的至少其中之一；其中，校准数据集将所述一种或多种监测部分特性和{位置，方位，入射角度}至少其中之一与所述一种或多种涂层部分特性关联。

构思2.5(在现有构思基础上增加输出信号)：根据构思2.2、2.3或2.4所述的装置，还包括：一种指示器，其与所述探测信号和所述校准数据集响应，指示离子束所述一种或多种涂层部分特性。

构思2.6(指示实时镀覆率特性)：根据构思2.2、2.3、2.4或2.5所述的装置，该校准数据集还将探针信号与因离子电流从所述涂层部分到达样本所造成的样本的瞬时镀覆率关联；该装置还包括：一种指示器，其与所述瞬时镀覆率响应。

构思2.7(指示实时镀覆率特性)：根据构思2.2、2.3、2.4或2.5所述的装置，该校准数据集还将探针信号与因离子电流从所述涂层部分到达样本所造成的样本的综合镀覆率关联；该装置还包括：一种指示器，其与所述综合镀覆率响应。

构思3.1(用于创建校准数据集从而进行离子束铣削的束探针和校准探针)：一种离子束装置，用于创建将宽离子束的一种或多种工作部分特性与所述离子束的一种或多种监测部分特性关联的校准数据集；该装置包括：一种离子束辐照工具，其设置在指引宽离子束沿离子束中心轴的真空室中；该宽离子束包括：指向校准探针的工作部分；指向束探针的监测部分；一种校准探针停留台，其配置用于将所述校准探针停留在根据离子束中心轴预先确定的位置及方位；所述束探针用于充分接收所述监测部分而不改变所述宽离子束的工作部分；所述束探针用于生成与一种或多种监测部分特性响应的探针信号；所述校准探针用于接收所述工作部分，并生成与一种或多种监测部分特性响应的校准信号；该装置进一步配置用于通过将一个或者多个所述探针信号与对应的一个或多个所述校准信号关联来创建所述校准数据集。

构思3.2(监测部分和工作部分测量出的具体特性)：根据构思3.1中所述的装置，其一种或多种监测部分特性选自下列清单，包括：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}；其中一种或多种工作部分特性选自下列清单，包括：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}。

构思3.3(调制离子束辐照工具)：构思3.1或3.2的特征进一步在于，该离子束辐照工具为调制离子束辐照工具，用于提供选自下列清单中的至少两种水平的一种或多种离子束特性，包括：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}。

构思3.4a(在现有构思基础上增加倾斜离子束和入射角)：根据构思3.2或3.3所述的装置，其中，该离子束辐照工具为倾斜离子束辐照工具，用于在所述离子束中心轴与所述校准探针之间提供至少两个不同的入射角度；该装置进一步配置用于通过将一个或者多个所述探针信号与对应的一个或多个所述校准信号关联来创建校准数据集。

构思3.4b(在现有构思基础上增加倾斜样本停留台和入射角)：根据构思3.2或3.3所述的装置，其中，该样本停留台为调制样本停留台，用于在所述离子束中心轴与所述样本之间提供至少两个不同的入射角度；该装置进一步配置用于通过将一个或者多个所述探针信号与对应的一个或多个所述校准信号关联来创建校准数据集。

构思4.1(用于创建校准数据集从而镀覆样本的束探针和校准探针)：一种离子束装置，用于创建将喷镀涂层材料的一种或多种涂层部分特性与所述宽离子束的一种或多种监测部分特性关联的校准数据集；该装置包括：一种离子束辐照工具，其设置在指引宽离子束沿离子束中心轴的真空室中；所述涂层材料停留在根据所述离子束中心轴预先确定的位置及方位；该宽离子束包括：指向所述涂层材料并生成喷镀涂层材料的工作部分；指向束探针的监测部分；所述设置用于接收宽离子束的所述监测部分的所述束探针，用于充分接收所述监测部分而不改变所述宽离子束的工作部分；还用于生成与一种或多种监测部分特性响应的探针信号；配置用于将校准探针停留在根据所述涂层材料预先确定的位置及方位的校准探针停留台；所述校准探针设置用于接收所述喷镀涂层材料的涂层部分，用于生成与一种或多种涂层部分特性响应的校准信号；该装置进一步配置用于通过将一个或者多个所述探针信号与对应的一个或多个所述校准信号关联来创建所述校准数据集。

构思4.2(监测部分和工作部分测量出的具体特性)：根据构思4.1中所述的装置，其一种或多种监测部分特性选自下列清单，包括：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}；其中一种或多种涂层部分特性选自下列清单，包括：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}。

构思4.3(调制离子束辐照工具)：构思4.1或4.2的特征进一步在于，该离子束辐照工具为调制离子束辐照工具，用于提供选自下列清单中的至少两种水平的一种或多种离子束特性，包括：{离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布}。

构思4.4a(在现有构思基础上增加倾斜离子束和入射角)：根据构思4.1、4.2或4.3所述的装置，其中，离子束辐照工具为倾斜离子束辐照工具，用于在所述离子束中心轴与所述涂层材料之间提供至少两个不同的入射角度；其中，该校准数据集将所述一种或多种监测部分特性和所述至少两个不同的入射角度与一种或多种涂层部分特性关联。

附图说明

结合以下说明、所附权利要求书与附图，将对本发明的此类或其他特性、方面和优势具有更好的理解。

图1a为本公开离子束样本制备和镀覆装置的截面示意图。该附图显示了铣削位置上的样本停留台和静止位置上的涂层供体平移台。

图1b显示了图1a中相同装置的截面示意图。该附图显示了镀覆位置上的样本停留台和喷镀位置上的涂层供体平移台。

图1c显示了当离子束辐照工具配置为潘宁离子束源时适用的束探针的示意图。

图1d显示了可用于图1c所示装置中的束探针配置的电气原理图。

图2a显示了本公开另一个实施例所述离子束样本制备和镀覆装置的截面示意图，其中离子束辐照工具设有可变倾角。

图2b显示了图2a局部放大图，图2a显示多个离子束倾斜角度。

图3a为本公开离子束样本制备和镀覆装置的截面示意图，其中所述装置设有旋转样品停留台。该附图显示了铣削位置上的旋转样品停留台和静止位置上的涂层供体平移台。

图3b显示了图5a中相同装置的截面示意图。该附图显示了镀覆位置上的旋转样品停留台和喷镀位置上的涂层供体平移台。

图4a显示了本公开所述装置的截面示意图，其中所述装置设有调制涂层供体支架。

图4b显示了本公开所述装置的截面示意图，其中所述装置设有调制样品停留台；所述样本停留台位于镀覆位置上。

图4c显示了本公开所述装置的截面示意图，其中所述装置设有调制样品停留台；所述样本停留台位于镀覆位置上。

图5a显示了一种离子束装置，用于创建将宽离子束的一种或多种工作部分特性与所述离子束的一种或多种监测部分特性关联的校准数据集。

图5b显示了一种离子束装置，用于创建将喷镀涂层材料的一种或多种涂层部分特性与所述宽离子束的一种或多种监测部分特性关联的校准数据集。

图6a-6d显示了用于建立探针信号值和监测部分特性之间关系的校准数据集的示意图。

图7a-7d显示了用于建立探针信号值和工作部分特性之间关系的校准数据集的示意图。

图8a-8d显示了用于建立探针信号值和涂层部分特性之间关系的校准数据集的示意图。

图9a显示了监测样本离子束铣削过程以及根据停机条件停止铣削的相关工序步骤流程图。

图9b显示了监测样本离子束喷镀过程以及根据停机条件停止喷镀的相关工序步骤流程图。

图10显示了图5a和图5b所示装置用于创建适用于样本离子束铣削和样本离子束喷镀涂层的校准数据集的工序步骤流程图。

附图参考编号表：

2-离子束样本制备及镀覆装置

3-用于创建校准数据集的离子束装置

4-样本

6-样本支架

14-真空室

16-真空室盖

18-加料室

20-离子束辐照工具

20a、20b-第一、第二等离子束辐照工具

21-离子束特性

21a、21b、...第一、第二等离子束特性

22-离子束中心轴

22a、22b-第一、第二等离子束中心轴

24-倾斜角

24a、24b-第一、第二等倾斜角

26-调制离子束辐照工具

28-倾斜驱动器

30-束探针

31-探针信号

32-监测部分

33-监测部分特性

33a、33b等-第一、第二等监测部分特性

34-工作部分；

35-工作部分特性；

35a、35b等-第一、第二等工作部分特性

36-校准探针

37-校准信号

38-校准数据集

39-校准探针停留台

40-真空泵工具

42-真空歧管

42a、42b-第一、第二等真空歧管

50-涂层供体平移台

51-喷镀位置

53-静止位置

54-涂层供体支架

56-调制涂层供体支架

60-涂层材料

62-喷镀涂层材料

64-涂层部分

65-涂层部分特性

65a、65b等-第一、第二等涂层部分特性

70-样本停留台

71-装载位置

72-调制样品停留台

73-铣削位置

75-镀覆位置

80-旋转样品停留台

81-装载位置

82-旋转轴

83-铣削位置

85-镀覆位置

90-升降驱动器

92-升降轴

98-指示器

200-操作离子束样本制备装置对样本进行离子束铣削的流程。

202、204、206、208、210、220-流程200的步骤

230-铣削过程的停止条件

230a、230b等-第一、第二等铣削停止条件

300-操作离子束镀覆装置使用涂层材料对样本进行喷镀的流程

302、304、306、308、310、320-流程300的步骤

330-涂层过程的停止条件

330a、330b等-第一、第二等涂层停止条件

400-测定离子束装置工作特性与涂层特性的流程

402、406、408、416、418、420、430、438等-流程400的步骤

具体实施方式

本公开的实施例提供了测定、使用和指示用于样本制备或样本镀覆的离子束的工作性能的方法和装置。宽离子束斜坡切割(bibsc)，也称作宽离子束源横截面切割、离子束铣削、离子束刻蚀或宽离子束源横截面抛光，是一种快速去除样本材料，从而暴露出光滑且无假象的横截面的方法，以便采用各种显微术和光谱学进行最终分析。bibsc技术的一项显著优点在于其表面处理的效率高，可超过每小时数十、数百或数千平方微米，通常比样本铣削几十或几百分钟的时间更高。使用宽离子束为离子束中新制备的样本制作喷镀涂层，可增强样本大量的观测特性和耐久性性能。本公开的实施例提出了许多用于此类程序或其他程序的有效装置和方法。

在本公开的实施例中，优选地，宽离子束包括惰性气体离子。非惰性气体离子可用于其他实施例中。用于离子束的惰性气体元素可包括但不限于：氩、氙、氪。离子束可包括离子和中子的混合物。在本公开的其他实施例中，离子束强度控制工具可用于控制离子束辐照工具，以便能控制下列一种或多种离子束特性：气流量、产生的离子能量、每时间单位产生的的离子数量、发射出的离子束的散度以及发射出的离子束的空间分布和形状。在特定的最佳实施例中，离子束辐照工具可用于产生约100ev-10kev范围内的射束能量，以及约10微安培-100微安培范围内的射束电流。

从上述说明可知，由离子束辐照工具产生的离子束具有许多可描述离子束本身的特性。当离子束或离子束一部分达到目标样本或目标涂层供体材料时，携带有可描述该离子束工作性能的特性。离子束的工作特性可包括：达到目标的离子电流；到达目标的离子电流；到达目标的离子能量的空间分布；离子束与目标之间的撞击角度。一旦已知离子束的工作特性，可将一个或多个校准点收集入校准数据集中,允许对离子束对目标产生影响的方面进行推断，包括但不限于：样本的瞬时铣削速度、样本的综合铣削速度、样本的瞬时镀覆率以及样本的综合镀覆率。

本公开的实施例提供了一种装置，其中配置有束探针用于消耗离子束的监测部分，并用于对离子束的监测部分进行测量。离子束辐照工具的总输出可描述为以下部分的总和：离子束的监测部分、离子束的工作部分、离子束除监测部分和工作部分以外的其他部分。束探针将监测部分从总离子束中移除。离子束的工作部分可对样本或涂层供体材料进行操作。在最佳实施例中，监测部件为离子束辐照工具总输出中的一小部分。在最佳实施例中，接收离子束监测部分的束探针在不改变离子束工作部分的情况下完成对离子束监测部分的接收。

本公开的某些实施例提供了一种装置，其中束探针可与离子束辐照工具形成整体。此类实施例中，束探针可配置为流量探针用于测量离子束辐照工具或其中产生的电子电流、离子电流或电子电流与离子电流的组合。在离子束辐照工具中，放电电压可用于产生跨越气体原子流的梯度，从而生成等离子体。等离子体中的离子随后被加速电压加速，成为对离子束样本制备或离子束喷镀涂层的有效的离子能量。经加速的离子可从加速区域中发射出来，用于随后形成离子束或直接用作离子束。离子束辐照工具可测量：放电电压产生的电子电流、加速电压产生的电子电流、其他电极上与离子束辐照工具关联的电流以及其他电极上与离子束辐照工具关联的电压。电流和/或电压测量可适当结合，得到表示离子电流离开离子束辐照工具的值。

束探针可配置为带电粒子检测器，如法拉第杯，用于测量离子束监测部分中与离子束监测部分中离子数量成正比的工艺变量。离子束监测部分中由法拉第杯消耗的带电离子生成了与被消耗离子数量直接相关的电荷。由法拉第杯离子束探针测量出的电荷实质上可能与离子质量、离子能量、离子束成分的离子化学性质相对独立，因此是束探针的最佳实施例。

此外，还适用于测量离子束监测部分的其他特性。束探针的其他实施例可包括热量计，用于测量与由束探针所消耗的离子束部分的工作特性相关的各种能量。此类束探针可用于测量：离子电流、离子流量、平均离子能量、离子峰值能量、监测部分中离子的能量分布和离子束监测部分中离子能量的空间分布。在其他实施例中，热量计可用于测量离子束监测部分中中子的流量和能量。

公开的改进内容具有以下优点：减少或者最小化使用者加工样本所花费的时间和工作；减少或者最小化直接处理微细样品并具有损坏风险的步骤的数目，例如在将样本安装到样本支架上用以加工或分析时；减少或者最小化使用者将样本转移至最终分析设备(成像或光谱设备)中，以及进行分析前将样本区域的坐标调整为与最终分析设备对齐时所花费的时间和工作；确保样本在加工和成像过程中质量高、成功几率高；减少各样本在离子铣削设备和样本安装设备中所花费的时间；确保在样本安装和最终分析时，通过缩小样本与用于观测的标的物或探针形成透镜之间所需的焦距，实现对样本进行高质量的显微观测。

图1a和1b所示为根据本公开实施例所述的离子束样本制备和镀覆装置2的实施例示意图，所述装置用于制备样本4以及使用涂层材料60为该样本涂层，包括：第一离子束辐照工具20a，其设置在指引宽离子束沿第一离子束中心轴22a的真空室14中；在喷镀位置51和静止位置53之间移动的涂层供体平移台50；偶联于涂层供体支架54的涂层供体平移台50，其中所述涂层供体支架54配置于托住涂层材料60；喷镀位置51的特征在于，涂层供体支架54将涂层材料60的一部分定位到第一离子束中心轴22a的一条路径上，离子束与涂层材料60的相互作用在真空室14中制成了喷镀涂层材料62；静止位置53的特征在于，涂层供体支架54未将任何涂层材料60定位到第一离子束中心轴22a的路径上；真空室中还设置有样本停留台70，配置用于可释放地托住将样本4保持在根据第一离子束中心轴22a预先确定的位置及方位上的样本支架6。该装置还包括：升降驱动器90和升降轴92；用于沿铣削位置73和镀覆位置75之间的升降轴92移动样本停留台70的升降驱动器90；铣削位置73的特征在于，样本停留台70放置用于保持第一离子束中心轴22a路径上样本4的至少一部分；镀覆位置75的特征在于，样本停留台70定位为能避免样本4与第一离子束中心轴22a相交；其特征还进一步在于，样本4的至少一部分定位为能接收真空室中出现的喷镀涂层62的涂层部分64。真空室盖16真空密封安放在真空室上并可移除，因此，为从装置中装卸样本支架6提供了样本停留台70。图1a显示了铣削位置73中样本停留台70和静止位置53中的涂层供体平移台50。图1b显示了镀覆位置75中样本停留台70和喷镀位置51中的涂层供体平移台50。

继续参考图1a，第一离子束辐照工具20a可生成宽离子束，包括：指向束探针30的监测部分32；以及指向样本6的工作部分34。束探针30设置为可接收宽离子束的监测部分32，用于充分接收监测部分而不改变所述宽离子束的工作部分34；束探针30用于生成与至少一种监测部分特性33响应的探针信号31。探针信号31的特征进一步在于，其与一种或多种工作部分特性35存在一种已知关系。可能相关的监测部分特性33、33a和33b等的清单包括但不限于：离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布。同样地，可能相关的工作部分特性35、35a和35b清单包括但不限于：离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布。

继续参考图1a，与一种或多种工作部分特性35、35a、35b等存在已知关系的探针信号31允许从探针信号值中估算出此类工作部分特性。利用校准数据集38是得到所述已知关系的一种方法。校准数据集38是一个或多个数据元组的集合，其中每个元组可将特定探针信号值与一种或多种工作部分特性关联起来。已知校准数据集38，现有技术中有许多方法可从操作装置时得到的探针信号的实时值中对工作部分特性进行估算和插值。在某些实施例中，探针信号可包括一个或多个子信号，各子信号可代表校准数据集并与一种或多种工作部分特性关联。应注意，探针信号31可传输单个测量变量相关的数据，也可传输与多个测量变量相关的数据。

继续参考图1b，第一离子束辐照工具20a可生成宽离子束，包括：指向束探针30的监测部分32；以及指向涂层材料60并生成喷镀涂层材料的工作部分34。束探针30设置为可接收宽离子束的监测部分32，用于充分接收监测部分而不改变所述宽离子束的工作部分34。束探针30用于生成与一种或多种监测部分特性33响应的探针信号31。探针信号31的特征进一步在于，其与一种或多种涂层部分特性65、65a、65b等存在一种已知关系。可能相关的监测部分特性33、33a、33b等的清单包括但不限于：离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布。同样地，可能相关的涂层部分特性65、65a、65b等清单包括但不限于：涂层材料的瞬时流量；涂层材料的时间平均流量；涂层材料的综合流量；涂层材料的瞬时空间分布；涂层材料的时间平均空间分布；涂层材料的综合空间分布。

继续参考图1b，与一种或多种涂层部分特性65、65a、65b等存在已知关系的探针信号31允许从探针信号值中估算出此类涂层部分特性。利用校准数据集38是得到所述已知关系的一种方法。校准数据集是一个或多个数据元组的集合，其中每个元组可将特定探针信号值与一种或多种工作部分特性关联起来。已知校准数据集38，现有技术中有许多方法可从操作装置时得到的探针信号的实时值中对涂层部分特性进行估算和插值。在某些实施例中，探针信号可包括一个或多个子信号，各子信号可代表校准数据集并与一种或多种涂层部分特性关联。

图1c和图1d显示了当离子束辐照工具20配置为潘宁离子束源时适用的束探针30的一项实施例。图1c显示了潘宁离子束源中电子的示意图，包括：保持放电电压vd的放电电极；保持加速电压va的加速电极以及保持地电压vg的地电极。经加速的离子可沿离子束中心轴22从离子束辐照工具20中发射出来。图1d显示了可用于图1c所示装置中的束探针配置的电气原理图。高压电源vsd在高压电压电位下通过电阻器元件rd为发射电极vd提供发射电流，高压电源vsa在高压电压电位下通过电阻器ra为加速电极va提供电流。探针信号可从放电电流和加速电流之间的电流差中生成。所述探针信号表示离子电流离开离子束辐照工具20。在图1c和图1d所示实施例中，放电电流和加速电流之间的电流差提供了离子束的监测部分，代表了通过放电电极产生离子并在加速电极消耗部分离子的净效应值。

如图2a和图2b所示，可以改变第一电子束辐照工具20a的位置和方向，以便能够改变离子束中心轴对样本的入射角度。最佳实施例中，入射角度在水平方向上的范围可为0-20°。入射角度太高会更快地将材料从样本上去除，而入射角度更低会产生具有更少假象、更光滑的平面。结合图2a和图2b参考图1a和图1b，可以看出该装置的特征进一步在于第一离子束中心轴22a可具有根据样本停留台的升降轴92而确定的倾斜角24。该装置还可包括与第一离子束辐照工具有效耦合的倾斜驱动器28，可配置用于在至少两个不同角度，即：第一倾斜角24a和第二倾斜角24b之间移动第一离子束中心轴的方向。倾斜角度的改变对铣削过程和涂层过程均有益处。在最佳实施例中，可对真空室中倾斜驱动器的倾斜动作以及样本支架的布置进行配置，以便离子束中心轴能在无论离子束倾斜角度为多少的情况下，撞击样本的相同位置。束探针30可根据第一离子束辐照工具20a进行设置，以便束探针30接收的或具有一种或多种监测部分特性33、33a、33b等的监测部分32可最大程度地免受离子束倾斜角度的影响。

继续参考图2a和图2b，束探针30可采用图1a和图1b中所示装置相似的方式生成探针信号。图2a或图2b中的探针信号可能与一种或多种工作部分特性35、35a、35b等存在已知关系，从而允许从探针信号值中估算出此类工作部分特性。该探针信号还可能与一种或多种涂层部分特性65、65a、65b等存在已知关系，从而允许从探针信号值中估算出此类涂层部分特性。利用校准数据集38是得到所述已知关系的一种优选方法。与离子束可呈现多种倾斜角度的实施例相一致，校准数据集38是一个或多个数据元组的集合，其中每个元组可将特定探针信号值与一种或多种工作部分特性和/或涂层部分特性的特定值关联起来。已知校准数据集38，现有技术中有许多方法可从操作装置时得到的探针信号和倾斜角度的实时值中对工作部分特性和/或涂层部分特性进行估算和插值。在某些实施例中，探针信号可包括一个或多个子信号，各子信号可代表校准数据集并与一种或多种工作部分特性以及一种或多种涂层部分特性关联。

图3a和3b所示为根据本公开实施例所述的离子束样本制备和镀覆装置2的实施例示意图，所述装置用于制备样本4以及使用涂层材料60为该样本涂层，包括：第一离子束辐照工具20a，其设置在指引宽离子束沿第一离子束中心轴22a的真空室14中；在喷镀位置51和静止位置53之间移动的涂层供体平移台50；偶联于涂层供体支架54的涂层供体平移台50，其中所述涂层供体支架54配置于托住涂层材料60；喷镀位置51的特征在于，涂层供体支架54将涂层材料60的一部分定位到第一离子束中心轴22a的一条路径上，离子束与涂层材料60的相互作用在真空室14中制成了喷镀涂层材料；静止位置53的特征在于，涂层供体支架54未将任何涂层材料60定位到第一离子束中心轴22a的路径上。真空室中还设置有旋转样品停留台80，配置用于可释放地托住将样本4保持在根据第一离子束中心轴22a预先确定的位置及方位上的样本支架6；所述旋转样品停留台80包括：升降驱动器90；升降轴92；旋转轴82；用于沿铣削位置73和镀覆位置75之间的升降轴92移动旋转样品停留台80的升降驱动器90；铣削位置73的特征在于，旋转样品停留台80放置用于保持第一离子束中心轴22a路径上样本4的至少一部分；镀覆位置75的特征在于，旋转样品停留台80定位为能避免样本4与第一离子束中心轴22a相交；其特征还进一步在于，样本4的至少一部分定位为能接收真空室中出现的喷镀涂层材料62的涂层部分64；以及旋转样品停留台80，用于围绕旋转轴82将样本4旋转一圈的一部分。图3a显示了铣削位置73中旋转样品停留台80和静止位置53中的涂层供体平移台50。图3b显示了镀覆位置75中旋转样品停留台80和喷镀位置51中的涂层供体平移台50。

继续参考图3a，第一离子束辐照工具20a可生成宽离子束，包括：指向探针30的监测部分32；以及指向样本4的工作部分34。束探针30设置为可接收宽离子束的监测部分32，用于充分接收监测部分而不改变所述宽离子束的工作部分34；束探针30用于生成与一种或多种监测部分特性33响应的探针信号31。探针信号31的特征进一步在于，其与一种或多种工作部分特性35存在一种已知关系。可能相关的监测部分特性33、33a、33b等的清单包括但不限于：离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布。同样地，可能相关的工作部分特性35、35a和35b清单包括但不限于：离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布。

继续参考图3b，第一离子束辐照工具20a可生成宽离子束，包括：指向探针30的监测部分32；以及指向涂层材料60并生成喷镀涂层材料62的工作部分34。束探针30设置为可接收宽离子束的监测部分32，用于充分接收监测部分而不改变所述宽离子束的工作部分34。束探针30用于生成与一种或多种监测部分特性33响应的探针信号31。探针信号31的特征进一步在于，其与一种或多种工作部分特性65、65a、65b存在一种已知关系。可能相关的工作部分特性33、33a、35b等的清单包括但不限于：离子的瞬时电流；离子的瞬时流量；中子的瞬时流量；离子的时间平均电流；离子的时间平均流量；中子的时间平均流量；离子的综合电流；离子的综合流量；中子的综合流量；离子的瞬时能量；离子的时间平均能量；离子的综合能量；离子的瞬时能量分布；离子的时间平均能量分布；离子的综合能量分布。同样地，可能相关的涂层部分特性65、65a、65b等清单包括但不限于：涂层材料的瞬时流量；涂层材料的时间平均流量；涂层材料的综合流量；涂层材料的瞬时空间分布；涂层材料的时间平均空间分布；涂层材料的综合空间分布。

在样本制备和涂层期间，旋转样品停留台80可控制围绕旋转轴82进行旋转。旋转样品停留台80可配置为完整旋转360°，或在两个不同的角度位置之间来回旋转。此外，旋转样品停留台80可配置为连续旋转或间歇旋转。旋转样品停留台80可进一步配置为测量停留台的旋转位置，该测量或测量顺序可用于控制旋转样品停留台80的位置、速度或加速度。应注意，旋转功能可在样本制备时、样本涂层时或样本制备和涂层同时进行时使用，或完全不使用。同样，校准数据集可包括以下数据的至少其中之一：旋转角度、旋转速度和旋转加速度。

同样，在样本制备时，离子束强度控制工具可改变离子束的强度，以便样本制备、样本涂层或样本制备和涂层结合进行时能够使用至少两种不同的强度。此外，样本制备时，离子束倾斜驱动器可改变离子束的倾斜角度，以便样本制备时可使用至少两种不同的倾斜角度。样本在离子束中经制备和涂层后，可移除真空室盖，然后可移除样本支架；经制备和涂层的样本可在显微镜下进行观察。

继续参考图3a和图3b，束探针30能以与图1a、1b、2a和2b所示装置的相似方式生成探针信号31。图3a或图3b中的探针信号31与一种或多种工作部分特性35、35a、35b等存在已知关系，从而允许从探针信号值中估算出此类工作部分特性。探针信号31还可能与一种或多种涂层部分特性65、65a、65b等存在已知关系，从而允许从探针信号值中估算出此类涂层部分特性。利用校准数据集是得到所述已知关系的一种方法。与旋转样品停留台可呈现多种旋转角度的实施例相一致，校准数据集是一个或多个数据元组的集合，其中每个元组可将特定探针信号值和特定旋转角度与一种或多种工作部分特性和/或涂层部分特性的特定值关联起来。已知校准数据集，现有技术中有许多方法可从操作装置时得到的探针信号和旋转角度的实时值中对工作部分特性和/或涂层部分特性进行估算和插值。在某些实施例中，探针信号可包括一个或多个子信号，各子信号可代表校准数据集并与一种或多种工作部分特性和/或涂层部分特性关联。

同样，在本公开的范围内还有其他实施例可能会考虑到样本离子铣或涂层过程生成的样本涂层均匀性的改进。与图1b和图3b相似，4a所示实施例的特征进一步在于，涂层供体支架为调制涂层供体支架56，用于当涂层供体平移台50设置在喷镀位置51中时调制涂层材料的位置、方位或同时调制其位置与方位。与图1b和图3b相似，如图4b所示另一实施例的特征进一步在于，样本停留台为调制样品停留台72，用于当调制样品停留台72在镀覆位置75时，调制样本支架6的位置、方位或同时调制其位置与方位。如图4b所示最佳实施例中，调制样品停留台72可用于在与升降轴92大致垂直的x-y平面中调制样本支架6的位置。

图4c所示实施例与图1a和图3a相似，其特征进一步在于，所述样本停留台为调制样本停留台72，用于当调制样本停留台72位于铣削位置73时调制样本支架6的位置、方位或同时调制其位置与方位。图4c所示装置还包括指示器98，可与探针信号31响应，指示离子束一种或多种监测部分特性33、33a、33b等。指示器98还可同时与探针信号31和校准数据集38响应，指示一种或多种工作部分特性35、35a、35b等或一种或多种来源于工作部分特性。在图4c所示装置的最佳实施例中，指示器98可指示样本的铣削速度、样本的平均铣削速度或样本的综合铣削速度。

图5a显示了一种离子束装置，用于创建将宽离子束的一种或多种工作部分特性与所述离子束的一种或多种监测部分特性关联的校准数据集38；该装置包括：第一离子束辐照工具20a，其设置在指引宽离子束沿离子束中心轴22a的真空室14中；该宽离子束包括：指向校准探针36的工作部分34；指向束探针30的检测部分32；配置用于将所述校准探针36停留在根据离子束中心轴22a预先确定的位置及方位的校准探针停留台39；束探针36用于充分接收所述检测部分32而不改变所述宽离子束的工作部分；其特征进一步在于，束探针30用于生成与一种或多种检测部分特性33、33a、33b等响应的探针信号；其特征进一步在于，校准探针36用于接收所述工作部分32，并生成与一种或多种检测部分特性35、35a、35b等响应的校准信号；该装置进一步配置用于通过将所述探针信号与对应的一个或多个所述校准信号关联来创建校准数据集。

图5b显示了一种离子束装置3，用于创建将喷镀涂层材料62的一种或多种涂层部分特性65、65a、65b等与宽离子束的一种或多种监测部分特性33、33a、33b等关联的校准数据集；该装置包括：第一离子束辐照工具20a，其设置在指引宽离子束沿离子束中心轴22a向涂层材料60的真空室14中；所述涂层材料停留在根据所述离子束中心轴22a预先确定的位置及方位；该宽离子束包括：指向所述涂层材料60并生成喷镀涂层材料62的工作部分；指向束探针30的监测部分32；其特征进一步在于，设置用于接收宽离子束的监测部分32的束探针30，用于充分接收所述监测部分而不改变所述宽离子束的工作部分；还用于生成与一种或多种监测部分特性33、33a、33b等响应的探针信号31；配置用于将校准探针36停留在根据所述涂层材料60预先确定的位置及方位的校准探针停留台39；其特征进一步在于，所述校准探针36设置用于接收所述喷镀涂层材料的涂层部分，用于生成与一种或多种涂层部分特性65、65a、65b等响应的校准信号37；该装置进一步配置用于通过将所述探针信号与对应的一个或多个所述校准信号关联来创建校准数据集。

图6a-6d所示为在根据本公开上述任意实施例所述离子束样本制备装置的不同操作条件下，用于建立探针信号31和监测部分特性33之间关系的校准数据集38的示意图。图6a所示校准数据集具有由数字1-l标识的若干项，其中l大于等于1。校准数据集38的各项包括一个具有探针信号值和其对应监测部分特性的数据元组。校准数据集38可具有一个或多个与离子束样本制备装置各操作条件相对应的项。探针信号31可为单一信号值，可包含多个不同的信号值，也可为多个信号值的组合。

如图6b、6c和6d所示，监测部分特性33可为：与第一监测部分特性33a相对应的单一值；同时与第一监测部分特性33a和第二监测部分特性33b相对应两个不同值；或与多个监测部分特性33a、33a、…、33p分别相对应的不同值。

图7a-7d所示为在根据本公开上述任意实施例所述离子束样本制备装置的不同操作条件下，用于建立探针信号值31和工作部分特性35之间关系的校准数据集38的示意图。图7a所示校准数据集具有由数字1-m标识的若干项，其中m大于等于1。校准数据集38的各项包括一个具有探针信号值和其对应工作部分特性的数据元组。校准数据集38可具有一个或多个与离子束样本制备装置各操作条件相对应的项。探针信号31可为单个信号值，可包含多个不同的信号值，也可为多个信号值的组合。

如图7b、7c和7d所示，工作部分特性35可为：与第一工作部分特性35a相对应的单一值；同时与第一工作部分特性35a和第二工作部分特性35b相对应两个不同值；或与多个工作部分特性35a、35b、…、35p分别相对应的不同值。

图8a-8d所示为在根据本公开上述任意实施例所述离子束喷镀镀覆装置的不同操作条件下，用于建立探针信号值31和涂层部分特性65之间关系的校准数据集38的示意图。图8a所示校准数据集具有由数字1-n标识的若干项，其中n大于等于1。校准数据集38的各项包括一个具有探针信号值和其对应涂层部分特性的数据元组。校准数据集38可具有一个或多个与离子束喷镀镀覆装置各操作条件相对应的项。探针信号31可为单个信号值，可包含多个不同的信号值，也可为多个信号值的组合。

如图8b、8c和8d所示，涂层部分特性65可为：与第一涂层部分特性65a相对应的单一值；同时与第一涂层部分特性65a和第二涂层部分特性65b相对应两个不同值；或与多个涂层部分特性65a、65b、…、65r分别相对应的不同值。

图9a显示了监测样本离子束铣削过程以及根据停机条件停止铣削的相关工序流程图。继续参考上述图1a、2a、3a和4c所示装置，可参考以下步骤继续进行流程200：开始离子束辐照202；接收束探针中的监测部分204；生成探针信号206；根据校准数据集38和生成的探针信号31，估算一种或多种工作部分特性208；根据停机条件230，确定是否已达到停机条件210；如果步骤210中结论为“是”，则停止离子束辐照220；如果步骤210中结论为“否”，则返回步骤接收束探针中的监测部分204。

图9b显示了监测样本离子束喷镀过程以及根据停机条件停止喷镀的相关工序流程图。继续参考上述图1b、2b、3b、4a和4b所示装置，可参考以下步骤继续进行流程300：开始离子束辐照302；接收束探针中的监测部分304；生成探针信号306；根据校准数据集38和生成的探针信号31，估算一种或多种涂层部分特性208；根据停机条件330，确定是否已达到停机条件210；如果步骤210中结论为“是”，则停止离子束辐照220；如果步骤210中结论为“否”，则返回步骤接收束探针中的监测部分204。

参考图10所示流程400与图5a所示装置，校准数据集38可创建与一种或多种相应离子束工作部分特性35a、35b等相关联的探针信号31。图5a所示校准探针36与离子束一种或多种工作部分特性35a、35b等响应。校准探针36可生成与所述一种或多种工作部分特性相对应的校准信号37。可参考以下步骤继续进行流程400：设置离子束操作条件402；接收束探针中的监测部分406；生成探针信号408；接收校准探针中的校准部分416；生成校准信号418；创建校准数据集项420；确定离子束操作条件是否改变430；如果步骤430中结论为“是”，则返回步骤设置离子束操作条件402；如果步骤430中结论为“否”，则保存校准数据集438，生成校准数据集38用于上述实施例所述的离子束样本制备装置中。在最佳实施例中，当装置用于离子束样本制备时，校准探针36可按照与样本大致相同的位置和方位进行放置和定位。

参考图10所示流程400与图5b所示装置，校准数据集38可创建与一种或多种相应涂层部分特性65a、65b等相关联的探针信号31。图5b所示校准探针36与离子束喷镀涂层一种或多种涂层部分特性65a、65b等响应。校准探针36可生成与所述一种或多种涂层部分特性相对应的校准信号37。可参考以下步骤继续进行流程400：设置离子束操作条件402；接收束探针中的监测部分406；生成探针信号408；接收校准探针中的校准部分416；生成校准信号418；创建校准数据集项420；确定离子束操作条件是否改变430；如果步骤430中结论为“是”，则返回步骤设置离子束操作条件402；如果步骤430中结论为“否”，则保存校准数据集438，生成校准数据集38用于上述实施例所述的离子束样本镀覆装置中。在最佳实施例中，当装置用于对样本进行离子束喷镀涂层时，校准探针36可按照与样本大致相同的位置和方位进行放置和定位。

上述流程，即：流程200，操作离子束样本制备装置对样本进行离子束铣削；流程300：操作离子束镀覆装置使用涂层材料对样本进行喷镀；流程400，确定离子束装置的工作性能与涂层性能，可作为大量嵌入计算机可读有形介质的可执行指令通过计算机得以实现。所述可执行命令可使用任何计算机语言或格式进行书写，包括但不限于：ada、ajax、c++、cobol、eiffel、超文本标记语言(html)、java、python、xml等。计算机可读有形介质指任何可存储和/或执行计算机命令的物体或计算机元件，包括但不限于：光盘(cd)、数字通用光盘(dvd)、蓝光光盘(bd)、usb软盘驱动器、软盘、随机存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦可编程序只读存储器(eprom)、光纤等。应注意，所述计算机可读有形介质甚至还可为纸张或其他适当的介质，可通过光学扫描等以电子的方式捕获指令。进行光学扫描时，指令可进行编辑、解译或通过其他适当的方式进行处理，需要时还可保存在计算机存储器中。

另外，计算机可读有形介质还可为能够包含、下载和安装在计算机应用程序中的插件或部分软件代码。作为插件，其可嵌入任何类型的计算机文件中，如网页、word文档、pdf文件以及mp3文件等。

虽然本发明就特定最佳实施方式进行了详细描述，但也可能出现其他实施方式。可能会将不同实施例中的特征结合到某一实施例中。可能会使用不同数量和配置的特征，在不脱离本公开精神与范围的情况下构建离子束探针和校准探针的具体实施方式。此外，可能会使用不同数量和配置的特征，在不背离本公开精神与范围的情况下构建离子束样本制备和镀覆装置的具体实施方式。因此，所附权利要求书的精神与范围应不限于本说明书中对最佳实施方式的描述。

虽然本发明公开了各种实施例并进行了详细描述，本领域技术人员应明白，在不背离本发明精神与范围的情况下，可对配置、操作以及发明形式进行修改。尤其应注意，除对于本领域技术人员来说显而易见的特征外，本发明中各单独特征，甚至结合本发明中其他特征单独公开的特征可在任意配置中进行合并。同样地，进行阐述时使用的单数或复数形式并不能视为对本发明的限制。除非明确指出，复数形式可替换为单数形式，反之亦然。

本公开中，动词“可”表示一种可选择性/非强制性。换句话说，某种情况“可”实现，但不是必须实现。本公开中，动词“包括”可理解为一种包含关系。相应地，动词“包括”并不排除其他元件/动作的存在。本公开中，诸如“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”等关系术语仅用于区分某一实体或动作与其他实体或动作，并非要求或暗示此类实体或动作之间存在这种实际关系。

本公开中，术语“任意”可理解为指示各元件的任意数量，例如指示一个、至少一个、至少两个、各元件或所有元件。同样地，术语“任意”还可理解为指示个元件的集合，例如指示各元件的一种或多种集合、一个集合中包括一个、至少一个、至少两个、各元件或所有元件。各集合无需包括元件的相同数量。

本公开中，表述“至少一个”用于指示任何(整数)数量或(整数)数量范围(在给定向下文中存在技术上的合理性)。同样地，表述“至少一个”，尤其还可理解为一个、两个、三个、四个、五个、十个、十五个、二十个或一百个。同样地，表述“至少一个”尤其还可理解为“一个或多个”、“两个或多个”或“五个或多个”。

本公开中，圆括号中的表述可理解为一种可选择项。本公开中使用的引号可作为对引号中表述的强调，也可理解为一种比喻义。本公开中使用的引号可用于识别讨论中的特别表达。

本公开中，许多特征通过使用动词“可”或圆括号被描述为具有可选择性。为实现行文的简洁性和易读性，本公开未对从可选择特征集合中选出的每一种排列进行明确叙述。但是本公开课可解释为明确公开了所有排列。例如，描述为具有三种可选特征的系统可以七种不同的方式实施，即，通过三种可能特征的其中之一、三种可能特征的任意两种特征或全部三种可能特征进行实施。

各权利要求中的任意元素并非明确陈述实行指定功能的“手段”或“步骤”，也不应解释为《美国法典》第35卷第112章第6段所规定的“手段”或“步骤”条款。本申请权利要求中所使用的“步骤”并不意为对《美国法典》第35卷第112章第6段规定的引援。