[发明专利]使用合并光谱数据的光谱技术

说明书

技术领域

本发明涉及使用光谱装置检查样品的方法，包括以下步骤：

- 将样品安装在样品架上；

- 将辐射的聚焦输入射束引导到样品上的位置上，从而产生使受激光子辐射的通量从所述位置放射的相互作用；

- 使用多通道光子计数检测器检查所述通量，从而针对所述位置积累测量光谱；

- 针对样品上的一系列连续位置，自动重复所述引导和检查步骤。

本发明还涉及适于执行这样的方法的光谱装置，特别是如被包括在带电粒子显微镜中的光谱装置。

背景技术

出于清楚和一致性的目的，如遍及本文和所附权利要求书所使用的下列术语应被解释如下：

- 聚焦射束被认为是具有与受调查的样品相比相对小的受限横截面面积的射束；以这种方式，有可能将射束的撞击覆盖区（footprint）限于样品的相对小的子区域。该射束可以本质上是会聚的或准直的。

- 受激光子辐射被认为是作为通过用相对高的能量粒子（例如电子、离子、X射线或伽玛射线）进行轰击所促成的原子效应的结果而产生的光子辐射。如果轰击射束（输入射束）被切断，则受激光子辐射的通量将停止。该术语不应与如被应用于激光科学中的受激辐射的概念相混淆。

- 多通道检测器被认为是可以将光子辐射的入射通量分类到多个能量通道中的检测器，每个通道代表给定的能量范围。

下面更详细地阐明这些要点。

例如，开篇段落中所描述类型的方法从能量色散（energy-dispersive）X射线光谱术（其通常使用首字母缩写词EDX或EDS来指代）的领域所获知。在这种技术中，用带电粒子的聚焦输入射束（例如，在扫描电子显微镜中，或在专用的独立装置中）轰击样品（通常，但不一定，本质上是矿物学的样品）。通过与这些轰击粒子之一的碰撞，样品的原子中的较低壳层电子可以从其轨道被排出，这在同时释放以X射线光子的形式的能量量子的情况下，创建由正在讨论的原子中较高壳层电子的去激发所迅速填充的电子空穴。以这种方式被发射的光子的能量特征/分布将是正在讨论的原子的特定电子壳层结构的特性，并因此在执行样品的元素/组成分析中可以被用作“指纹”。能量色散光谱检测器对不同能量的不同光子进行收集、分类和计数，针对聚焦输入射束被引导到其上的样品的位置产生测量光谱；这样的光谱可以被呈递为每通道的计数（纵坐标）对通道号（横坐标）的图表，与强度对能量相对应，且一般包括各种峰值——其能量可以被用来识别生成的元素（物质），以及其高度（原则上）可以被用来估计生成的元素的相对数量。然后人们自动移动样品和/或射束，使得射束被引导到样品上的新位置上，并在所述新位置处自动重复上面所描述的过程（这种自动动作被指定，例如，借助于控制用来支配光谱装置的操作（的方面）的处理器/控制器（的方面）的软件）。这种技术在矿物学领域是特别有用的，其中小的样品可能包含许多不同种类的矿物；然而，其有用性在例如冶金、微生物学和半导体科学的领域中也是不证自明的。对于有关EDX/EDS的更多信息，对以下网页进行参考：

http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_Dispersive_Spectroscopy

如这里所采用的，术语EDX/EDS涵盖了所谓的波长色散X射线光谱术（WDX或WDS）。该后一种技术可以被视为EDX/EDS的特定改进，其中对从样品出现的X射线进行过滤（例如，借助于特定类型的晶体），使得只有给定波长的X射线在任何给定时刻被计数。

另一个此类已知技术是X射线荧光光谱术，其通常使用首字母缩写词XRF指代。这种技术与EDX/EDS类似，除了在输入射束中包括X射线或伽马射线光子而非带电粒子。对于有关XRF的更多信息，对以下网页进行参考：

http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_fluorescence

又一个此类技术是质子诱发X射线发射（PIXE），其中输入射束包括质子。在以下参考中更详细地描述了这种技术：

http://en.wikipedia.org/wiki/PIXE

尽管它们是有用的，但是这些已知技术确实遭受到某些挫折。例如：