本发明专利技术涉及一种纳米步进样品扫描计量型扫描电子显微镜，二维激光干涉仪包括两个干涉仪，干涉仪分别位于测量样品在X方向和Y方向的位置，干涉仪的光源通过光纤从激光器引入，穿过玻璃窗的真空窗口片，在电镜内分成两束，分别入射到两个干涉镜；超声电机粗调位移台做扫描运动时，一个出射干涉光经真空窗入射到光电探测器作为位移台X轴位移数据信号；另一束干涉光经平面反射镜反射后入射靠近舱门的干涉仪，出射干涉光由另一个探测器接收作为位移台Y轴位移数据信号；所述X、Y轴位移数据配合电镜采集样品表面由电子束激发的二次电子信号，得到经过激光干涉仪溯源的测量数据。提供一种能够将其测量值直接溯源到米定义国家基准的标准的电子显微镜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及扫描电子显微镜
，特别涉及一种纳米步进样品扫描计量型扫描电子显微镜。
技术介绍
扫描电子显微镜(SEM)作为一种有效的显微结构分析工具，可以对各种材料进行多种形式的表面的观察与分析。扫面电子显微镜的特点是:能够直接观察样品的表面的结构；景深大，图像富有立体感；图像的放大范围广，分辨率也比较高；在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析，用来观察样品的各种形貌特征。扫描电子显微镜通常利用聚焦电子束在样品表面逐点扫描，与样品相互作用产生二次电子、背散射电子等。其中二次电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像，反映了标本的表面结构。由于常规的扫描电子显微镜使用线圈控制电子束的偏转实现扫描得到图像，因此扫描电子显微镜图像的放大倍率和图像畸变受到线圈的电流影像影响，而且往往无法预测和控制，使得扫描电子显微镜测量不确定度评定难以进行。因此，现有技术存在缺陷，有待于进一步改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够将其测量值直接溯源到米定义国家基准的标准的电子显微镜。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种纳米步进样品扫描计量型扫描电子显微镜，其中，包括高速纳米位移扫描台、二维激光干涉仪和超声电机粗调位移台:所述超声电机粗调位移台固定所述高速纳米位移扫描台，所述高速纳米位移扫描台上设置样品台和电镜电子枪的极靴；所述二维激光干涉仪包括两个干涉仪，干涉仪分别位于测量样品在X方向和Y方向的位置，干涉仪的光源通过光纤从激光器引入，穿过玻璃窗的真空窗口片，在电镜内分成两束，分别入射到两个干涉镜；电子显微镜的电子枪发射电子束到样品表面，产生的二次电子被电镜接收器接收，尚速纳米台驱动样品尚速扫描；所述超声电机粗调位移台做扫描运动时，一个出射干涉光经真空窗入射到光电探测器作为位移台X轴位移数据信号；另一束干涉光经平面反射镜反射后入射靠近舱门的干涉仪，出射干涉光由另一个探测器接收作为位移台Y轴位移数据信号；所述X、Y轴位移数据配合电镜采集样品表面由电子束激发的二次电子信号，得到经过激光干涉仪溯源的测量数据。所述的计量型扫描电子显微镜，其中，所述二维激光干涉仪包括激光束入射光纤、通孔法兰、真空窗口片、立方体分光镜、弹性铰链、平面反射镜、接收器、干涉仪和L型二维反射镜。所述的计量型扫描电子显微镜，其中，所述无线圈的超声电机粗调位移台通过第一衔接板连接所述高速纳米位移扫描台，所述高速纳米位移扫描台通过第二衔接板连接可微调样品台，所述可微调样品台上设置被测样品和电镜电子枪的极靴。所述的计量型扫描电子显微镜，其中，所述弹性铰链的自然谐振频率能够高于200Hz ο所述的计量型扫描电子显微镜，其中，L形二维反射镜材料为微晶玻璃。所述的计量型扫描电子显微镜，其中，所述干涉仪为2倍程光路，干涉信号的一个周期对应于158nm，一个周期的干涉信号经过电路1024或者2048细分，分辨力为0.15nm或者 0.075nm。本专利技术提供了一种能够将其测量值直接溯源到米定义国家基准的标准测量装置，其测量方法是直接在扫描电镜的样品台上连接激光干涉仪，通过同步测量样品的位移和样品的二次电子或背散射电子的信号来测量样品上的待测长度，测量值可直接溯源至米定义国际单位，这是一种绝对测量方法，与常规的扫描电镜的最大区别是不使用电子束扫描，电镜的电子束斑在成像测量时处于静止状态，测量图像通过承载着被测样品的高速位移台的扫描运动得到。使用激光干涉仪对位移台的位移进行测量，激光干涉仪的测量镜固结在位移台上，这样激光干涉仪所测量得到的位移台的位移能够直接溯源到激光波长及米定义SI单位，从而实现计量型扫描电镜测量值的量值溯源。【附图说明】图1为本专利技术纳米步进样品扫描计量型扫描电子显微镜的结构示意图；图2为本专利技术干涉仪测量光路的结构示意图。【具体实施方式】下面结合优选的实施例对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术提供的一种纳米步进样品扫描计量型扫描电子显微镜包括高速纳米位移扫描台、二维激光干涉仪和超声电机粗调位移台，所述超声电机粗调位移台不包括控制电子束偏转的线圈。为减小电子束漂移对测量的影响，所述超声电机粗调位移台采用在负载0.5kg时自然谐振频率能够达到200Hz以上的弹性铰链系统的纳米位移扫描台。本专利技术用二维激光干涉仪用于测量样品台的位置，两个方向的激光光束与电镜电子束交与一点，减小测量阿贝误差，干涉仪位于电镜内部，激光通过光纤引入，在电镜内部分光。二维激光干涉仪的测量反射镜固定在样品台24上，随着样品扫描移动。所述二维激光干涉仪，如图1和图2所示，包括激光束入射光纤10、通孔法兰11，真空窗口片17，立方体分光镜12，弹性铰链13，平面反射镜14，接收器16，干涉仪15和L型二维反射镜25。所述无线圈的超声电机粗调位移台20，如图1所示，通过第一衔接板21连接所述高速纳米位移扫描台22，所述高速纳米位移扫描台22通过第二衔接板23连接可微调样品台24，所述可微调样品台24上设置被测样品26和电镜电子枪的极靴27，这些构成的样品台粗调定位结构。所述二维激光干涉仪的激光干涉测量光路，如图2所示，包括两当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米步进样品扫描计量型扫描电子显微镜，其特征在于，包括高速纳米位移扫描台、二维激光干涉仪和超声电机粗调位移台：所述超声电机粗调位移台固定所述高速纳米位移扫描台，所述高速纳米位移扫描台上设置样品台和电镜电子枪的极靴；所述二维激光干涉仪包括两个干涉仪，干涉仪分别位于测量样品在X方向和Y方向的位置，干涉仪的光源通过光纤从激光器引入，穿过玻璃窗的真空窗口片，在电镜内分成两束，分别入射到两个干涉镜；电子显微镜的电子枪发射电子束到样品表面，产生的二次电子被电镜接收器接收，高速纳米台驱动样品高速扫描；所述超声电机粗调位移台做扫描运动时，一个出射干涉光经真空窗入射到光电探测器作为位移台X轴位移数据信号；另一束干涉光经平面反射镜反射后入射靠近舱门的干涉仪，出射干涉光由另一个探测器接收作为位移台Y轴位移数据信号；所述X、Y轴位移数据配合电镜采集样品表面由电子束激发的二次电子信号，得到经过激光干涉仪溯源的测量数据。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高思田，李伟，施玉书，李琪，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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