在透射带电粒子显微镜中执行光谱术的方法_3

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以允许人们推断研究中的样本的厚度。
[0033]有关这样的问题的更多信息例如可以从Egerton编写的上述书籍中(例如第四章)搜集。
[0034]在特定实施例中,来自辐射传感器的数据可以用作对反馈环的输入以调整连接到所述源、照明器、成像系统和分散设备中的至少一个的电源的输出。如上文所讨论的,供应到这些模块的(高压)电源中的不稳定性/波动可以将其自身显现在ZLP (能量)位置中的波动中。对这个位置的跟踪(经由本发明的辐射传感器)因此可以允许所供应功率的反馈稳定化。
【附图说明】
[0035]现在将以示范性实施例和所附的示意图为基础更详细地阐明本发明,其中: 图1呈递了其中表现本发明实施例的带电粒子显微镜的纵向截面图。
[0036]图2呈递了图1主题的部分的放大纵向截面图,即其中表现本发明实施例的光谱学装置。
[0037]图3示出了 EELS光谱的示例。
[0038]在这些附图中,在相关之处,使用对应的参考符号来指示对应的部分。应该注意的是,一般而言,附图并不是按比例的。
【具体实施方式】
[0039]实施例1
图1是TCPM Μ的实施例的高度示意性的描述,该TCPM Μ适用于连同本发明一起使用;所描绘的显微镜是TEM/STEM (即具有扫描功能的ΤΕΜ),但例如在本发明的情境中,其可以仅妥当地是基于离子的显微镜。在此附图中,在真空外壳2中,电子源4(例如,诸如肖特基枪)产生电子束,该电子束穿越用来将其引导/聚焦到样本Ρ (其可以例如被(局部)变薄/平面化)的所选部分上的电子光学照明器6。此照明器6具有电子光学轴8,以及将一般地包括各种静电透镜/磁透镜、(扫描)偏转器、校正器(诸如消象散器)等;典型地,它也可以包括聚光器系统(整个项目6有时被称为“聚光器系统”)。
[0040]样本Ρ被夹持在可以由定位设备(台)12以多自由度定位的样本夹持器10上;例如,样本夹持器10可以包括可以(尤其)在ΧΥ平面中移动的指状物(参见所描绘的笛卡尔坐标系;通常平行于Ζ并且关于Χ/Υ倾斜的运动也将是可能的)。这样的移动允许样本Ρ的不同部分被沿着轴8 (在Ζ方向上)行进的电子束所照射/成像/检查(和/或作为对射束扫描的替代方式,允许执行扫描运动)。可选的冷却设备14与样本夹持器10密切热接触,以及能够将后者保持在低温度下,例如使用循环低温冷却剂来实现并保持所期望的低温度。
[0041]沿着轴8行进的(聚焦的)电子束将与样本Ρ以这样的方式相互作用,该方式使得导致各种类型的“受激”辐射从样本Ρ放射,包括(例如)二次电子、背向散射电子、X射线和光学辐射(阴极发光)。如果期望的话,这些辐射类型中的一个或多个可以借助于分析设备22来检测,所述分析设备22可以例如是组合的闪烁体/光电倍增器或m)X (能量分散X射线光谱学)模块;在这样的情况下,可以使用基本上与SEM中相同的原理来构建图像。然而,替代地或补充地,人们可以研究穿越(穿过)样本P的、从样本P出现的并且继续沿着轴8 (基本上,尽管通常具有一些偏转/散射)传播的电子。这样的透射电子通量进入成像系统(组合的物镜/投影透镜)24,所述成像系统24通常将包括各种静电透镜/磁透镜、偏转器、校正器(诸如消象散器)等。在正常(非扫描)TEM模式中,此成像系统24可以将透射电子通量聚焦到荧光屏26,如果期望的话,所述荧光屏26可以被缩回/撤回(如由箭头28示意性指示的)以便使它避开轴8。样本P (的部分)的图像(或衍射图)将通过成像系统24形成在屏幕26上,以及这可以通过位于壁2的适当部分中的观察口 30来观察。针对屏幕26的缩回机制可以例如本质上是机械的和/或电学的,以及并未在此描绘。
[0042]作为对观察屏幕26上的图像的替代方式,人们可以改为利用以下事实:从成像系统24出现的电子通量的焦深通常是非常大的(例如大约1米)。因此,各种其他类型的分析装置可以被用在屏幕26的下游,诸如:
-TEM相机C。在相机C处,电子通量可以形成可以由控制器50处理并在显示设备(未描绘)上显示的静态图像(或衍射图),例如,该显示设备诸如是平板显示器。当不需要时,相机C可以被缩回/撤回(如由箭头28’示意性指示的)以便使它避开轴8。
-STEM检测设备C’。来自设备C’的输出可以作为在样本P上的(X,Y)扫描射束位置的函数来被记录,以及可以构建以下图像,该图像是作为Χ、Υ的函数的来自C’的输出的“图(map)”。与特有地存在于相机C中的像素矩阵相反,设备C’可以包括具有例如20mm直径的单个像素。此外,设备C’通常将具有比相机C (例如每秒102幅图像)高得多的获取速率(例如每秒106点)。再次,当不需要时,设备C’可以被缩回/撤回(如由箭头28”示意性指示的),以便使它避开轴8。
-作为对使用相机c或设备C’成像的替代方式,人们也可以调用光谱学装置A,所述光谱学装置A在当前示例中是EELS模块。光谱学装置A的进一步的结构和操作将在下文参考图2来阐明。
[0043]应当注意的是,项目C、C’和A的顺序/位置不是严格的,以及许多可能的变化是可预料到的。例如,光谱学装置A也可以被集成到成像系统24中。
[0044]注意到,控制器(计算机处理器)50经由控制线(总线)50’连接到各种图示的部件。这个控制器50可以提供各种功能,诸如同步动作、提供设定点、处理信号、执行计算以及在显示设备(未描绘)上显示消息/信息。不必说,(示意性描绘的)控制器50可以(部分地)处于外壳2的内侧或外侧,以及根据期望可以具有单一结构或复合结构。本领域技术人员将理解的是,外壳2的内部不必保持在严格的真空;例如,在所谓的“环境TEM/STEM”中,给定气体的本底大气(background atmosphere)被特意引入/保持在外壳2内。本领域技术人员也将理解的是,在实践中,限制外壳2的体积可能是有利的,使得在可能的情况下,外壳2采取小管(例如直径大约为1cm)的形式本质上抱住轴8,所采用的电子束穿过所述小管,但是该外壳2加宽以容纳诸如源4、样本夹持器10、屏幕26、相机C、检测设备C’、光谱学装置A等结构。
[0045]现在转向图2,这示出了图1中的光谱学装置A的放大的且更详细的视图。在该图中,电子的通量1被示为沿着电子光学轴8传播。这个通量1进入分散设备3 (“电子棱镜”),在那里它被分散(扇出)成(在图2中使用虚线示意性指示的)光谱子射束的能量分辨(能量分化)阵列5。这个子射束阵列5遇到可调光圈设备7,所述可调光圈设备7包括:
-第一平板7a,其具有第一(刃部)边沿7a’。
-第二平板7b,其具有第二 (刃部)边沿7b’以及被布置为与第一平板7a基本上共面。-致动器7c,其可以被用于朝向或远离平板7b移动平板7a,从而调整在两个边沿7a’和7b’之间的介入间隙的宽度(高度)。
[0046]光圈设备7被用作空间过滤器/光谱选择器,以及被调整以便容许阵列5的第一部分5a到达检测器D (例如像素化的CMOS或(XD检测器),同时阻挡阵列5的第二部分5b到达检测器D。在到达检测器D之前,所述容许的第一部分5a行进穿过光圈后电子光学器件9,在那里第一部分5a例如被放大/聚焦。第一部分5a和第二部分5b通常将均包括子射束的非零带宽。
[0047]同样描绘了辐射传感器S,其被布置在光圈设备7的上游,即在光圈设备7面向进入子射束阵列5/远离检测器D的一侧处。在这个特定情况下,传感器S邻近于第一边沿7a’而附接于第一平板7a,以及因此与第一平板7a可共同移动。传感器S是相对小的,例如具有若干平方毫米的感测区域,以及例如被体现为光电二极管、SSPM或(小)CMOS/CCD传感器。依照本发明,传感器S被用于在阵列5的所述第二部分5b的所选区域5bl中执行局部化辐射感测,同时通过检测器D来检测所述第一部分5a。如它的名字所表明的,这个所选区域是可选择的:例如在图2中通过向刃边7b稍微移动刃边7a,人们可以改为使用传感器S来检查所选区域5b2—一尽管这可能导致所容许的第一部分5a的小周围区的遮蔽。
[0048]进一步依照本发明,来自传感器S的感测结果被用于调整来自检测器D的检测结果。给出具体示例为:
-第一部分5a包括CLP光谱分量,其被检测器D所检测。
-第二部分5b包括ZLP光谱分量5b 1和PRP光谱分量5b2。
-如图2中所描绘的,所选区域5bl由传感器S所感测。然而,通过适当的移动刃边7a,人们可以替代地(或同时地)布置所选区域5b2由传感器S来感测。
-来自区域5bl (-ZLP)的感测结果可以被用于校准针对来自检测器D的检测结果(~CLP)的绝对能量标度。当与来自区域5b2 (~PRP)的感测结果相结合时,其可被用于解卷积来自检测器D的检测结果(~CLP)。
[0049]注意到在图2右下方所描绘的笛卡尔坐标系相比于在该附图左上方的坐标系是被逆时针旋转过90°的,因为在常规上,Z轴指示在分散设备3中偏转的(局部)电子光学轴8的方向。
[0050]实施例2
图3示出了 EELS光谱的示例。此附图呈递了作为已经穿越包含碳和钛的样本的电子的能量损失E (以eV为单位)的函数的强度I (以任意单位,a.u.)。从左到右,光谱的主要特征为:
-零损峰ZLP,代表其中没有经历非弹性散射而穿越样本的电子;
-等离子体激元共振峰分量/段PRP (有时被称为化合价损失分量)。这通常从大约0-50eV延伸,但是它的上限没有严格的定义。它的特征在于由样本中外壳层散射事件产生的峰/肩,诸如峰31。注意的是,PRP分量经常具有比ZLP显著更低的强度。
-核心损失峰分量/段CLP。这典型地开始在大约50eV (在PRP分量后),但它的下限没有严格的定义。它通常具有相对于
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