[发明专利]电子显微镜中的EELS检测技术

说明书

电子显微镜中的EELS检测技术。一种在电子显微镜中执行电子能量损耗光谱法(EELS)的方法，其包括：在样本固持器上提供样本；从源产生电子束；使用照明器来引导所述电子束以照射所述样本；使用成像系统来接收透射穿过所述样本的电子通量并将其引导到光谱设备上，所述光谱设备包括：分散装置，其用于在分散方向上分散所述通量以形成EELS光谱；检测器，其包括检测表面，所述检测表面被细分为多个检测区，所述方法具体包括：使用至少第一检测区、第二检测区和第三检测区来登记多个EELS光谱实体；在所述第三检测区正登记所述多个EELS光谱实体之一的同时，读出所述第一和所述第二检测区。

本发明涉及一种在电子显微镜中执行电子能量损耗光谱法(Electron Energy-Loss Spectroscopy，EELS)的方法，所述方法包括：

-样本固持器，其用于固持样本；

-源，其用于产生电子束；

-照明器，其用于引导所述电子束以照射所述样本；

-成像系统，其用于接收透射穿过样本的电子通量并将其引导到光谱设备上，所述光谱设备包括：

■分散装置，其用于在分散方向上分散所述通量以形成EELS光谱；

■检测器，其包括检测表面，所述检测表面被细分为多个检测区。

本发明还涉及一种其中可以执行这种方法的电子显微镜。

电子显微镜是一种众所周知且日益重要的微观物体成像技术。从历史上看，电子显微镜(EM)的基本属已经演变成许多众所周知的设备种类，例如透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和扫描透射电子显微镜(STEM)；以及各种亚种类，例如所谓的“双束”设备(例如FIB-SEM)，其另外采用“机械加工”聚焦离子束(FIB)，从而允许例如离子束研磨或离子束诱导沉积(IBID)等支持性活动。更具体来说：

-在SEM中，通过扫描电子束照射样本，例如以二次电子、背散射电子、X射线和阴极发光(红外、可见光和/或紫外光子)的形式加速“辅助”辐射从样本的放射；然后检测该放射辐射的一个或多个分量并将其用于图像累积目的。

-在TEM中，用于照射样本的电子束被选择为具有足够高的能量以穿透样本(为此，通常将比SEM样本的情况更薄)；然后，可以使用从样本放射的透射电子来创建图像。当这种TEM以扫描模式操作(因此成为STEM)时，图像将在照射电子束的扫描运动期间累积。

-SEM也可以用于“透射模式”，例如，当使用相对薄的样本和相对高的入射光束能量时。这种工具通常称为“TSEM”(透射SEM)，并且其将通常具有设置在样本和样本后检测器之间的相对基本的成像系统(例如，单个透镜和偏转器)，所述检测器可包括EELS模块。

应注意，除了成像、执行(局部)表面修饰(例如研磨、蚀刻、沉积等)以及进行光谱法外，电子显微镜还可以具有其它功能，例如检查衍射图样、研究离子穿隧/离子背散射(卢瑟福背散射光谱法)。

在所有情况下，透射型EM(S(TEM)或TSEM)将包括至少以下组件：

-电子源，例如冷场发射枪(CFEG)、肖特基电子源(“热FEG”)、热离子源。

-照明器(照明电子束柱)，其用来操纵来自源的“原始”辐射束，并在其上执行某些操作，例如聚焦、像差缓解、(用隔膜)裁剪、滤波。其将通常包括一个或多个(带电粒子)透镜，并且也可以包括其它类型的(粒子)光学组件。如果需要，照明器可以具备偏转器系统，所述偏转器系统可以被调用以使其出射光束在被研究的样本上执行扫描运动。如果需要，照明器可包括单色器，所述单色器用于缩小向样本发送的电子的能散度；此类单色器通常包括分散装置(例如Wien滤波器)，所述分散装置用于允许对所选择的能量范围内的电子进行排他性选择——例如，以便改进EELS测量中可达到的分辨率和/或减小色像差对图像质量的不利影响。