[发明专利]具有增强的能量范围的柱后过滤器

说明书

本发明公开具有增强的能量范围的柱后滤波器。本发明涉及针对（扫描）透射电子显微镜（（S）TEM）的柱后过滤器（PCF）。传统上，这些过滤器使用在EFTEM和EELS模式二者中同样的在狭缝平面之前的光学元件的激发。尽管这便于本领域中的技术人员开发和调谐PCF的任务，由于其将自由度数目减少到可管理的数量。发明人发现用来确定针对EELS模式的狭缝平面之前的光学元件的设置，其与EFTEM模式不同，并且其中PCF在EELS模式中的性能改进（特别地是可以被成像的相对能量范围），而没有使PCF在EFTEM模式中的性能降级。

技术领域

本发明涉及操作用于（扫描）透射电子显微镜中的柱后过滤器（PCF）的方法，PCF装备成操作在第一模式中，所述第一模式即其中形成电子能量损失谱频谱（EELS频谱）的所谓EELS模式，所述EELS频谱示出能量范围，PCF装备成操作在第二模式中，所述第二模式即其中形成能量过滤的透射电子显微镜图像（EFTEM图像）的所谓EFTEM模式，并且PCF包括以下光学平面：

· 入射平面，

· 其中在EELS模式中形成EELS频谱并且在EFTEM模式中形成EFTEM图像的图像平面，

· 在入射平面和图像平面之间的狭缝平面，其中在EFTEM模式中形成能量散射焦点，

PCF包括以下光学元件：

· 在入射平面与狭缝平面之间的能量散射元件，能量散射元件将射入的电子射束散射在能量散射射束中，

· 在能量散射元件与狭缝平面之间的一个或多个狭缝前四极，

· 在狭缝平面与图像平面之间的众多狭缝后四极，

用于校正像差的众多多极，以及

· 在EFTEM模式中被插入狭缝平面中的能量选择性狭缝，

在入射平面与狭缝平面之间的光学元件在EFTEM模式中在狭缝平面中形成能量散射焦点；并且在能量散射元件和狭缝平面之间的一个或多个狭缝前四极在EFTEM模式中放大由能量散射元件所引起的能量散射。

背景技术

透射电子显微镜（TEM），可选地装备有扫描单元由此使其变成扫描透射电子显微镜（STEM），可以装备有PCF以便向所述TEM添加分析方法。PCF能够操作在两个模式中。

其中PCF可以操作的一个模式是EELS模式（电子能量损失谱模式），其示出穿过（S）TEM中的样品的电子强度（电子数量）对比其能量损失。EELS频谱典型地示出不损失能量（所谓零损失峰）的大的电子强度，以及示出损失能量（典型地高达零损失能量的10%）的电子的连续低强度。

其中PCF可以操作的另一模式是能量过滤的透射电子显微镜（EFTEM）模式，其中仅使用损失预确定能量（或者不损失能量）的那些电子来形成TEM图像。

这样的PCF的使用以及PCF本身对于本领域中的技术人员是已知的。

在本发明的上下文中，由能够形成四极场的光学元件的激发来形成四极。然而，这样的元件可以同时形成偶极场、六极场（还称为六极器场）以及更高阶的多极场（八极场、十极场...）。这样的光学元件可以是纯粹磁性的、纯粹静电的或者其组合。

光轴上一位置处的射束包络是垂直于光轴的平面中的所述位置处的射束的直径。在使用四极时，射束包络通常不是圆射束包络而是椭圆体。

在使用“焦点”的情况下，这可以是指圆角焦点或者线焦点，并且暗示着至少一个方向上的射束包络是零或者接近于零。

TEM和STEM二者称为（S）TEM。