[发明专利]宽视场带电粒子过滤器

说明书

本发明描述了一种带电粒子过滤器的实施例，其包括多个磁体，所述多个磁体各自具有相对于由从检测器上的视场中心到平台上的视场中心的线限定的平面以一定的角倾斜的表面。在所描述的实施例中，倾斜表面被定位成形成包括磁场梯度的孔，所述磁场梯度在所述孔的靠近所述检测器的侧上的第一孔隙处最强。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年4月1日提交的美国专利申请第63/003,575号的优先权权益，所述申请出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明总体上涉及一种带电粒子过滤器，其被配置成在不影响视场的情况下最大化过滤器内的场强度。

背景技术

一般了解，带电粒子过滤器(有时也称为“电子陷阱”或“磁偏转器”)广泛地与能量色散X射线光谱(EDS)系统一起使用，所述系统检测从暴露于电子束的材料中发射的X射线光子。检测到的X射线光子一般用于表征材料的元素组成。还一般了解，电子束产生背散射电子(例如带电粒子)，所述背散射电子产生与X射线光子相似的信号，从而在信号数据中引起不希望的背景噪声。

带电粒子过滤器的典型实施例被配置成通过产生具有足够高的场强度的磁场来基本上减少或防止带电粒子到达检测器。一般来说，EDS系统用于显微法应用中，如用于扫描电子显微镜(SEM)中，其中由于显微镜内的空间有限，因此非常需要带电粒子过滤器的紧凑几何结构。用于显微法应用中的带电粒子过滤器的实例描述于美国专利第9,697,984号和第9,837,242号中，所述专利中的每一个出于所有目的特此以全文引用的方式并入本文中。

在典型的显微法应用中，紧凑的几何结构包括与显微法应用相关联的小扫描区域(例如1mm×1mm)兼容的小视场。然而，这种小视场对于与其他应用一起使用是不利的，例如，在由所谓的电子束熔化仪器或电子束粉末床融合仪器实施的电子束增材制造(EBAM)应用中。EBAM仪器一般包含大扫描区域(例如0.2米×0.2米)。然而，简单地创建具有大视场的带大孔隙的超大粒子过滤器将没有足够的提交强度来有效地防止带电粒子到达检测器。这对于EBAM应用尤其成问题，因为EBAM中的带电粒子通常具有60keV的能量，是SEM中正常最大值30keV的两倍。

因此，需要一种具有宽视场和足够场强度的带电粒子过滤器，以有效地防止带电粒子到达检测器。

发明内容

本文中相对于说明性、非限制性、实施方案描述用以解决这些和其它需要的系统、方法和产品。各种替代方案、修改和等效物是可能的。

描述了带电粒子过滤器的实施例，所述带电粒子过滤器包括多个磁体，所述多个磁体各自具有相对于由从检测器上的视场中心到平台上的视场中心的线限定的平面以一定的角倾斜的表面。在所描述的实施例中，倾斜表面被定位成形成包括磁场梯度的孔，所述磁场梯度在孔的靠近检测器的侧上的第一孔隙处最强。

根据实施方案，倾斜表面可以是基本上平面的或基本上圆锥形的，其中基本上圆锥形表面的半径与角有关。另外，在一些实施方案中，倾斜表面包括在5-45°范围内的角度，并且更具体地说可以包含15.4°的角。

此外，孔可以具有平台上的视场，所述视场由孔的面向平台的侧上的第二孔隙的直径限定。在一些情况下，视场的直径为约128mm。另外，磁场梯度可以包含约1000高斯-5000高斯的磁场强度范围。

另外，在一些情况下，带电粒子过滤器可以包含被配置成填充磁体之间的空间的一个或多个插入件。类似地，在一些情况下，带电粒子过滤器可以包含磁通环，所述磁通环具有为了倾斜角而正确定位磁体的几何结构。