[实用新型]一种扫描电子显微镜系统

说明书

本实用新型公开了一种扫描电子显微镜系统，包括：电磁交叉场分析器、由电透镜和磁透镜构成的复合物镜、镜后偏转装置和样品台；其中，电磁交叉场分析器，位于磁透镜的上极靴与产生入射至所述扫描电子显微镜系统的初始电子束的电子源之间，用于使入射的具有第一能量的初始电子束沿光轴运动，具有第二能量的初始电子束偏转至所述初始电子束的光轴两侧；复合物镜，用于对经所述电磁交叉场分析器作用的初始电子束进行汇聚，形成汇聚电子束；镜后偏转装置，位于所述磁透镜的下极靴孔内，用于改变所述汇聚电子束的运动方向，以使所述汇聚电子束倾斜入射至所述样品台上的待测样品。

技术领域

本实用新型涉及扫描电子显微镜技术，尤其涉及一种扫描电子显微镜系统。

背景技术

材料、生物、医学等相关领域的研究进展在很大程度上依赖于用以表征其特性的高效成像解决方案，能以三维方式对结构细节信息进行成像是关键所在。

传统的扫描电子显微镜采用机械式样品台实现样品倾摆，通过样品台倾摆，可以得到样品同一位置不同角度的图像，可以通过不同角度观察的图像分析样品形貌和感兴趣的区域，或利用图像算法对从不同角度探测的样品表面图像重建得到样品三维图像。但是，通过机械式样品台实现样品倾摆时，一方面会使扫描电子显微镜的工作距离增大，进而降低扫描电子显微镜的分辨率，使扫描电子显微镜产生额外的像差；另一方面，利用机械式样品台进行样品倾摆实现对样品不同角度成像时，机械机构倾摆样品到指定角度实现需要时间较长，严重降低扫描电子显微镜的探测效率。

或者扫描电子显微镜使用自身的电子光学装置实现以倾斜角度观察样品；例如利用偏转器偏转电子束，使电子束偏离光轴倾斜入射到样品表面扫描观察样品。但是，相比于电子束没有倾斜的条件及电子束沿光轴中心运动垂直入射到样品上的情况，扫描电子显微镜使用自身的电子光学装置实现以倾斜角度观察样品通常会带来额外的像差，从而造成聚焦束斑的增大，进而导致扫描电子显微镜的分辨率下降。其中，额外的像差主要包括：偏转器偏转电子束使其倾斜时候，偏转器对于不同能量电子束的作用不一致带来偏转色差，如图1所示；透镜非中心光轴区域对不同能量电子聚焦能力不同带来的旁轴色差，如图2所示；电子束从透镜非中心光轴区域入射时，离中心光轴距离不同的区域聚焦能力不一致带来的慧差，如图3所示。

随着扫描电子显微镜的发展，更加重视保证低落点能量(<5keV)下的分辨率，初始电子束以较低的能量聚焦到样品上时，系统的色差通常会对扫描电子显微镜的分辨率造成较大的影响。由于电子源发出的电子通常不是纯单一能量V的电子，而是包含了一定的能散，假设电子源发出的电子束包含了V±ΔV的电子，ΔV的电子能散会带来电子束显微镜电子光学系统中的色差，最典型是沿物镜中心光轴聚焦的中心色差；如果系统中有偏转器作用，偏转器会带来偏转色差；电子束在物镜离轴区域会聚，会带来离轴色差。当电子束以低能状态(<5keV)入射到样品上的时候，各种色差会导致聚焦束斑的增大，从而造成分辨率下降。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种扫描电子显微镜系统，通过电子束倾斜来扫描观察样品时，能够减小倾斜电子束带来的像差，提高扫描电子显微镜系统的分辨率。

本实用新型提高一种扫描电子显微镜系统，所述扫描电子显微镜系统包括：

由电透镜和磁透镜构成的复合物镜；

位于所述磁透镜的上极靴与产生入射至所述扫描电子显微镜系统的初始电子束的电子源之间，使入射的具有第一能量的初始电子束沿光轴运动，具有第二能量的初始电子束偏转至所述初始电子束的光轴两侧的电磁交叉场分析器；

所述复合物镜，用于对经所述电磁交叉场分析器作用的初始电子束进行汇聚，形成汇聚电子束；

以及位于所述磁透镜的下极靴孔内，改变所述汇聚电子束的运动方向，以使所述汇聚电子束倾斜入射至样品台上的待测样品的镜后偏转装置。