一种双内置复合结构的探测系统的制作方法

本发明涉及电子显微镜，尤其涉及一种双内置复合结构的探测系统。

背景技术：

1、随着现代科学技术的不断深入发展，电子显微镜的应用技术也日趋广泛，作为观察微观世界的“科学之眼”——电子显微镜所具有的高分辨、直观性的特点是任何其他科学仪器无法代替的。电子显微镜对医学、生物学、物理学、化学、冶金学以及材料学学科的发展起了卓越的作用，且在许多学科的研究工作中已成为不可缺少的常规仪器。电子显微镜主要用于纳米级的样品表面形貌观测，扫描电镜不仅可以观察样品表面的组织形貌，通过使用eds、wds、ebsd等不同的附件设备，扫描电镜还可进一步扩展使用功能。例如使用eds辅助设备，扫描电镜可以对微区化学成分进行分析，这一点在失效分析研究领域由为重要。

2、能谱仪(eds，energy dispersive spectrometer)是用来对材料微区成分元素种类与含量分析，配合扫描电子显微镜与透射电子显微镜的使用。通过旁侧式x射线探测器实现，但该x射线探测器接收的x射线信号的立体角小，收集效率低，无法获取高速度的x射线图像；虽然设置多个x射线探测器可增加探测x射线的立体角，但实现方法繁琐且占用空间。

3、阴极荧光系统(cathodoluminescence，cl)通常配置在扫描电镜或透射电镜中，能够实现形貌观察、结构和成分分析同阴极荧光光谱的结合研究，实现全光谱荧光扫描成像。阴极荧光激发所用的电子束束斑非常小，能量高；相比于光致发光(photoluminescence，pl)阴极荧光具有高空间分辨、高激发能量、宽光谱范围、大激发深度等特点，并能够实现全光谱荧光扫描成像。阴极荧光系统结合扫描电子显微镜能够在小尺度对半导体材料与器件、荧光材料(地质、考古材料)等实现形貌观察、结构和成分分析同阴极荧光光谱的结合研究，在半导体、微电子、材料、物理、地质、考古等领域得到了广泛的应用。特别在微米、纳米尺度的半导体量子点、量子线等荧光物质的发光性质及电子结构的研究领域，阴极荧光技术具有重要的应用价值。目前探测的实现方法较多，例如：平插式：优点是具有高效聚光镜和光导管，收集效率高，缺点占用空间，导致其他配件如bse无法同时使用；斜插式：节省空间，适合于cl与se同时采集。

4、不同的附件设备可以获得不同的微观形貌信息，想要分析全面，传统操作需要电子束反复碰撞样品相同位置，再分别通过探测器来收集各自的信息。这样的情况下操作复杂耗时，而且电子束反复的碰撞同一位置，非常可能会破坏样品，那么后续的采集数据就不准确，无法进一步对数据组合分析。

5、因此，有必要研究一种新的双内置复合结构的探测系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种双内置复合结构的探测系统，能够有效地将直接电子探测器、eds探测器、se探测器、cl荧光探测器结合起来，可以对样品同一位置只需要碰撞一次就可以多探测器同时探测，并且高效收集信号，得到高质量图像信息，避免了操作复杂耗时，且无需电子束反复碰撞同一位置，从而避免样品表面被破坏、采集信息不准确、图像质量差等情况。

2、本发明提供一种双内置复合结构的探测系统，所述系统包括：电子源、电子加速电极、物镜、eds探测器、直接电子探测器、样品、样品台和控制单元；

3、所述电子源设于顶部正中，所述电子加速电极设于所述电子源下方，所述物镜设于所述电子加速电极下方，所述样品设于所述物镜下方；所述电子源产生的电子束依次经过电子加速电极和所述物镜后到达所述样品的表面；

4、所述eds探测器和所述直接电子探测器均以斜插方式设置在所述物镜内部，所述eds探测器和所述直接电子探测器的探头均靠近所述物镜的探测口处；

5、所述样品置于所述样品台上；所述样品台、所述eds探测器、所述直接电子探测器、所述电子源和所述物镜均与所述控制单元连接。

6、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述物镜的内部极靴上设有打拿级，所述物镜探测口的内外两环壁的底端均设有反射锥。

7、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，设置在所述物镜探测口内极靴底端的反射锥包括板状段和锥状段，设于外极靴底端的反射锥为锥状，且两个反射锥的底端处于同一高度。

8、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述板状段为垂直设置。

9、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述eds探测器和/或所述直接电子探测器的尾端与伸缩结构连接，且跟随所述伸缩结构的伸缩动作斜向位移；

10、所述伸缩结构与所述控制单元连接。

11、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述eds探测器为设有准直器和电子捕集阱的探测器，所述准直器和所述电子捕集阱均设置在探头端，且所述准直器位于最外端；

12、所述eds探测器的最前端设有能够反射电子的反射材料膜。

13、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述直接电子探测器的前端设有栅网，所述栅网上施加有+250v～350v电压。

14、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述物镜与所述样品上表面的距离为5mm以内。

15、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述系统还包括se探测器，所述se探测器设置在所述物镜内环侧壁的近上端处；

16、所述se探测器与所述控制单元连接。

17、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述系统还包括cl荧光探测器，所述cl荧光探测器设置在所述样品的上方和所述物镜的下方；

18、所述cl荧光探测器与所述控制单元连接。

19、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述打拿级的材料为ito、mgo或al2o3。

20、与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：现有技术中很难将bse探测与eds探测同时结合使用，并且会占据大量的空间，使得物镜与样品上表面距离也就是分辨距离增大；而本发明将eds探测器斜插入物镜内部，物镜内部还安装了直接电子探测器，增加空间利用率，提高收集效率；本发明的样品台可以无限接近物镜极靴，使分辨距离减小，极大提高图像分辨率；

21、上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明中电子进入物镜后在其内磁场作用下转弯，不会直接打到eds探测器上从而影响信号，且会更容易被直接电子探测器收集，或者打到打拿级上，倍增出更多的电子，然后被直接电子探测器收集，大大的提高了电子收集量，得到更高质量的图像；

22、上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：空间分布对于各探测器很重要，电子探测器若要极高分辨需要减小分辨距离，因此与其他探测器的设置产生制约；而物镜内部有很大一部分空间可以利用起来，本发明通过在物镜内部合理装配探测器可以起到多探测器同时使用的作用；

23、上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明在物镜内部斜插入直接电子探测器来收集物镜内部的二次电子，增大收集效率，提高采集图像质量，从而解决电子发生二次衍射而影响采集图像质量以及产生假象的问题。

24、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。