具有气压修正的带电粒子显微镜的制作方法_4

文档序号:9827113阅读:来源:国知局
5B中,图5A的示意图已被修改从而补偿P的波动。图5B中的各种所描绘物 件/方面对应于图5A中的那些,除以下各项之外: -P现在被馈送到气压传感器B中,其将输出传递至控制器E。
[0065] -Ps是用于P的参考值;例如,P 5是"0(:"或"背景"(气象)压强值,由B配准的"AC" 或"前景"压强波动被叠加在其上面。应注意的是可以有替换控制方案,其中并未以这里所 示的方式用P减去参考值Ps (或者上述实施例1中的P。);在这样的方案中,传感器B可例 如利用其自己的(一个或多个)(内部)滤波器。
[0066] -来自E的输出被传递至用于D的驱动器Dd。
[0067] 因此这是其中经由偏转器(系统)D来应用根据本发明的补偿的实施例。
[0068] 图5C与图5B相同,除了来自E的输出现在被传递至用于A的驱动器Ad之外,因 此产生了其中经由致动器(载物台)A来应用根据本发明的补偿的实施例。还可以设想混合 实施例,其中经由D和A两者来应用所述补偿。
[0069] 图f5D描绘用于适合于在本发明中使用的控制器E的可能电路示意图。左侧的运 放(运算放大器)以如上文提及的组合低通和高通滤波器为特征,因此产生仅允许在本发明 中感兴趣的中频压强波动的带通滤波。在右侧的运放引入上述缩放因数/灵敏度。V b是从 气压传感器B输入的电压,并且Xe是位置修正信号。
[0070] 实施例4 图6是根据本发明的另一 CPM的实施例的高度示意性描绘;更具体地,其示出透射式显 微镜M的实施例,其在这种情况下是TEM/STEM(尽管在本发明的背景下,其可以有效地如例 如基于离子的显微镜一样)。在图中,在真空外壳V内,电子源4 (诸如肖特基发射极)产生 电子的射束(C),其穿过用于将电子引导/聚焦到样品S (其可例如被(局部地)薄化/平面 化)的所选部分上的电子-光学照明器6。该照明器6具有电子-光学轴C',并且一般地 将包括多种静电/磁透镜、(一个或多个)(扫描)偏转器D、修正器(诸如消像散器)等;典型 地,其还可以包括聚光器系统(整个物件6有时被称为"聚光器系统")。
[0071] 样品S被保持在可以被定位设备(载物台)A以多个自由度定位的样品保持器H上; 例如,样品保持器H可包括可以(特别地)在XY平面中移动的指状物(见所描绘的笛卡尔坐 标系;典型地,平行于Z的运动和围绕X/Y的倾斜也将是可能的)。这样的移动允许样品S 的不同部分被沿着轴C'(在Z方向上)行进的电子束照射/成像/检查(和/或允许执行扫 描运动,作为对射束扫描的替换)。可选的冷却设备14与样品保持器H进行紧密的热接触, 并且能够将后者保持在低温,例如使用循环低温冷却剂来实现和保持期望的低温。
[0072] 沿着轴C'行进的(聚焦)电子束C将以造成各种类型的"受激"辐射从样品S发出 的这样的方式与样品S相互作用,所述辐射包括(例如)二次电子、背散射电子、X射线和光 辐射(阴极发光)。如果期望的话,可以借助于分析设备22来检测这些辐射类型中的一个或 多个,该分析设备22可能是例如组合的闪烁器/光电倍增管或EDX (能量分散X射线谱分 析)模块;在这种情况下,可以使用与在SEM中基本上相同的原理来构造图像。然而,替换 地或补充地,可以研究穿过(通过)样品S、从其出现(发出)并沿着轴C'继续传播(基本上, 尽管一般地具有某些偏转/散射)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,其一般地将包括多种静电/磁透镜、偏转器、修正器(诸如消像散器)等。 在正常(非扫描)TEM模式下,该成像系统24可以使透射电子通量聚焦到荧光屏26上,其在 期望时可以被缩回/收回(如用箭头26'示意性地指示的)从而使其避开轴C'。将由成像 系统24在屏幕26上形成样品S (的一部分)的图像(或衍射图),并且这可以通过位于外壳 V的壁的适当部分中的观察口 28来观察。用于屏幕的缩回机构可以例如本质上是机械和/ 或电学的,并且在这里并未描绘。
[0073] 作为在屏幕26上观看图像的替换,可以替代地利用这样的事实,即从成像系统24 出现的电子通量的焦深一般地是相当大的(例如约1米)。因此,可以在屏幕26的下游使用 各种其它类型的分析装置,诸如: -TEM照相机30。在照相机30处,电子通量可以形成静态图像(或衍射图),其可以被控 制器E处理并在显示设备(未描绘)诸如平板显示器上显示。当不要求时,照相机30可以缩 回/撤回(如用箭头30'示意性地指示的),从而使其避开轴C'。 -STEM记录器32。来自记录器32的输出可以根据射束C在样品S上的(X,Υ)扫描位 置而记录,并且可以构造图像,该图像是来自记录器32的输出的根据X、Y的"映射图"。记 录器32可以包括具有例如20 mm的直径的单个像素,与在特性上存在于照相机30中的像素 的矩阵相对。此外,记录器32 -般地将具有比照相机30 (例如每秒IO2个图像)高得多的 采集速率(例如每秒IO6点)。再次地,当不要求时记录器32可以缩回/撤回(如用箭头32' 示意性地指示的),从而使其避开轴C'(但这样的缩回在例如圈状环形暗场记录器32的情 况下将不是必需品;在这样的记录器中,当记录器不在使用中时,中心孔将允许射束通过)。 -作为对使用照相机30或记录器32进行成像的替换,还可以调用分光镜装置34,其可 以是例如EELS模块(EELS =电子能量损失谱)。
[0074] 应注意的是物件30、32和34的顺序/位置并不是严格的,并且可设想许多可能变 化。例如,还可以将分光镜装置34集成到成像系统24中。
[0075] 注意,控制器(计算机处理器)E经由控制线(总线)E'被连接到各种图示的部件。 该控制器E可以提供多种功能,诸如使动作同步、提供设定点、处理信号、执行计算以及在 显示设备(未描绘)上显示消息/信息。不必说,(示意性地描绘的)控制器E可以(部分地) 在外壳V内部或外面,并且根据期望,可具有单体或复合结构。技术人员将理解的是外壳V 的内部不必被保持在严格的真空;例如,在所谓的"环境TEM/STEM"中,故意地在外壳V内 引入/保持给定气体的背景气氛。技术人员还将理解的是在实践中限制外壳V的体积,使 得在可能的情况下其本质上采取所采用的电子束通过的小管(在直径方面约Icm)的形式环 绕轴C',但加宽以容纳诸如源4、样品保持器H、屏幕26、照相机30、记录器32、分光镜装置 34等结构可能是有利的。
[0076] 在本发明的背景下,已接近于致动器A (的外部)提供气压传感器B,类似于上述图 1中的情况其(部分地)通过外壳V的壁可去除地突出,特别地以促进样品S的加载/卸载。 该气压传感器被连接到控制器E (的子部件),并且可以用来以与在上述实施例1和图3B、 4B、5B和5C中阐述的方式来实施本发明。
[0077] 实施例5 环境压强的变化可以被细分成不同的种类,诸如: -大气压强的缓慢(低频)变化(例如由于(长期)天气)。 -压强的瞬时(中频)扰动,在秒的典型时间帧上(例如,由于阵风、打开/关闭门等)。 -声学(高频)压强扰动,例如由于声音。
[0078] 下面将更详细地阐述对应于这些各种原因的典型频率范围。
[0079] 在本发明的背景下重要的是捕捉单个CPM图像所需的典型时间,其一般地将为约 0. 1-100秒。全CPM成像期可以涉及仅仅单个图像的捕捉,但是其可以替换地涉及多个图像 的捕捉;例如,一些断层成像实验可能花费几天事件来完成,要求捕捉数十或数百个图像。 可以例如使用实时漂移修正算法或后验互相关软件来修正连续图像之间("图像间")的漂 移;相反地,本发明更加关心由于单个图像的获取期间("图像内")的压强变化而引起的图 像质量的退化。
[0080] 涉及到宏观规模的大气压强的变化的天气相关压强在与典型CPM使用情况的持 续时间相比时一般地缓慢地改变。即使在无风的天气中,压强变化可能具有相对大的振幅 (例如25 mbar = 2500 Pa),但是变化一般地以小时的时标发生。典型的天气相关压强梯度 可以为约1.4 Pa/分钟左右,其相对于图像获取的典型持续时间而言是低的。
[0081] 对于CPM的操作而言更重要的是与捕捉图像所需的时间相当或更短的时标上的 瞬时压强变化。这样的波动可以在一个人在不同压强的两个区域之间打开门时发生,例如 在打开到超净间(其与相邻区域相比常常处于10-15 Pa (或更多)的超压下)的门或者打 开到外面的户外环境的门的情况下。这样的压强变化典型地具有暂时性的持续时间,并且 持续到门被打开的时间;举例来说,本发明人已在外面的们被打开达3-15的持续时间时测 量到在约1秒的过渡时间内发生的10-15 Pa的压强变化。特别地,可以由铰接门(与滑动 门相对)产生压强波,因为铰接门的摆动可以模拟活塞或风扇的性质:可以使大量的空气移 位,从而导致临时的压强变化。这样的压强波的时标和强度取决于许多因素,诸如门打开的 速度(与力和持续时间有关)、方向、门的表面积、在门的任一侧处的房间
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