[发明专利]用于确定离子质量选择的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于质量筛选地测量至少一个离子或多个离子的装置。装置尤其用于离子或多个离子的确定。根据本发明的装置例如得以在具有离子阱的粒子束装置中应用。在离子阱中离子借助于电场和/或磁场得以储存。在离子阱中储存的离子质谱测量地被研究。例如它根据作用在离子上的电场和磁场的形式和强度来实现。可选地能通过电场和磁场的改变把具有确定质量的离子提取和分析。

背景技术

对此粒子束装置已经得以应用很久，用以得到确定条件下的关于对象的特性和行为的知识。该粒子束装置的一种是电子束装置，尤其是扫描电极显微镜(后面也称作SEM)。

对于SEM，把电子束(后文也称作初级电子束)借助于束发生器产生并且通过束引导系统，尤其是物镜，聚焦到要研究的物体或对象(也称作试样)上。借助于转向机构把初级电子束栅格状地在要研究的物体的表面上引导。其中初级电子束的电子与要研究物体的材料产生相互作用。作为相互作用的结果尤其出现相互作用粒子。尤其地，电子从要研究的试样的表面向外发射(称作二级电子)并且把初级电子束的电子向回散射(称作回散射电子)。二级电子和回散射电子得以检测并且得以应用于成像。因此人得到要研究的物体的表面的图像。

此外从背景技术得知，把组合仪器用于物体的研究，其中能够不仅把电子而且把离子引导到研究的物体上。例如已知的是，SEM额外地配备离子射线管装备。借助于放置在离子射线管中的离子发生器来产生用于制备物体(例如物体的表面的蚀刻或者物体上材料的涂覆)但是也或者用于成像的离子。此处SEM尤其用于观察制备，但也用于已制备或者未制备的物体的其它研究。

除了上面已经提到的成像也可能的是，来具体分析考虑到其能量和/或其质量的相互作用粒子。例如已知一种来自质谱测量的方法，其中具体研究了次级离子。该研究以简称SIMS(二级粒子质谱测量)而已知。对于该方法把要研究的物体的表面用聚集的初级离子束或用激光束照射。此处出现的以从试样表面发射的次级离子为形式的相互作用粒子得以在分析单元中检测并且质谱地研究。其中次级离子借助其离子质量以及其离子电荷被选择和识别，这样能得出物体的组成的推断。

从现有技术中得知例如被作为离子阱-质谱仪设计的分析单元。对于已知的离子阱-质谱仪把储存单元设计为Paul-离子阱。它具有环形电极，第一端盖电极和第二端盖电极。把环形电极旋转对称地围绕第一轴放置。把第一端盖电极和第二端盖电极同样围绕第一轴旋转对称地放置。环形电极，第一端盖电极和第二端盖电极包围储存单元的内腔。环形电极具有开口，通过它次级离子能在储存单元的内腔中耦合。由于交变场把离子储存在离子阱-质谱仪中。通常把电的四级杆场作为交变场应用。为了测量质量对电量的关系，把离子通过激励信号激励到振动，其频率取决于离子质量。把振动信息在第一端盖电极和第二端盖电极上接收和评估。此处在端盖电极上测量通过感应的镜像电荷产生的测量电流。

然而对于前述的离子阱-质谱仪，会导致以串扰电流为形式的干扰效应。这样由于交变场与第一端盖电极的第一相互作用而出现第一串扰电流。此外由于交变场与第二端盖电极的第二相互作用而出现第二串扰电流。第一串扰电流具有第一频率，第一振幅和第一相位。此外第二串扰电流具有第二频率，第二振幅和第二相位。串扰电流大多是几倍地大于本来的测量电流。在第一端盖电极和在第二端盖电极上由本来的测量电流和串扰电流组成的、通常由测量放大器加强的电流(后文也称作测量信号)得以接收。由于高的串扰电流，测量放大器经常过载，这样测量放大器的加强的信号不提供关于储存的离子的可分析的信息。

由现有技术可知一种该问题的解决方法。对于该解决方法在第一端盖电极上把测量信号测量。此外准备了第一补偿电流，其中第一补偿电流同样具有第一频率和第一振幅。此外第一补偿电流具有对于第一串扰电流的第一相位错移180°的第一补偿相位。紧接着，第一补偿电流和第一测量信号如此叠加，以出现第一合成信号。通过第一合成信号的过滤来测得第一过滤信号，其中它主要地包括第一测量电流，即本身的测量信号。紧接着，借助于测量放大器把第一过滤的信号加强并且接着加强的过滤的信号被评估以确定离子或离子们。借助第二测量信号在第二端盖电极上也可以类似地进行。

前述方式通常借助于软件通过耗费的转化来提供。对此直接数字频率合成器(DDS)得以应用。它是用于在数字信号处理中产生周期带限信号的方法。然而在软件在编程中是耗费大的且也常常有错误。

发明内容