一种电子源产生装置及电子束控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电子源产生装置，其特征在于，所述装置包括：电子枪、电极、光阑组和电磁透镜；其中，所述电子枪，用于发射电子束；所述电极，用于对所述电子束进行加速；所述光阑组包括一个移动装置和多个不同孔径的光阑，通过调节所述移动装置控制加速后的电子束经过所述光阑组中的一个光阑；所述电磁透镜，用于对经过所述光阑的电子束进行会聚，形成电子源。本发明专利技术实施例还公开了一种电子束控制方法。

Electronic source generating device and electronic beam control method

The invention discloses an electronic source generating device, which is characterized in that the device comprises an electron gun, electrode and diaphragm group and electromagnetic lens; among them, the electron gun for emitting electron beam; the electrodes for the electron beam is accelerated; the diaphragm consists of a mobile group device and a plurality of different aperture diaphragm, by adjusting the mobile beam after passing through the control device of a diaphragm diaphragm group; the electromagnetic lens for converging on the electron beam through the aperture, the formation of electron source. The embodiment of the invention also discloses an electronic beam control method.

【技术实现步骤摘要】
一种电子源产生装置及电子束控制方法
本专利技术涉及电子显微镜领域，尤其涉及一种电子源产生装置及电子束控制方法。
技术介绍
对微观物体进行探测的工具称为观测仪器，观测仪器经历了从简单的放大镜发展到科研级的共聚焦显微镜，观测仪器的发展是为了能够观测到越来越微观的物体，即不断提高显微镜的分辨率；但是，由于衍射效应的存在，光学显微镜的分辨率被限制在半个光波长量级，约200nm。在20世纪60年代出现了电子显微镜，如扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope，SEM)、透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope，TEM)、扫描透射电子显微镜(ScanningTransmissionElectronMicroscope，STEM)等；与光学显微镜相比，电子显微镜中的电子经过加速后具有比光子更高的能量，根据德布罗意的物质波理论，电子所具有的波长远小于光波长，因此，电子显微镜具有比光学显微镜更高的分辨率。电子显微镜的分辨率大小取决于照射到被观测物体上的电子束斑的大小；因此，如何减小电子照射到物体上的束斑直径是提高电子显微镜分辨率一直研究的课题；通常情况下，决定电子会聚束斑直径大小的因素包括：源电子束尺寸、透镜像差和会聚镜光阑对电子束的衍射大小；然而，需要获得更高的分辨率时，电子与电子之间的库仑相互作用也变得尤为重要，电子与电子之间的库仑力能够使得束斑扩散；因此，电子与电子之间的库仑相互作用使得电子显微镜无法同时具有高通量和高分辨率。因此，如何实现电子显微镜兼具高通量和高分辨率成为亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种电子源产生装置和电子束控制方法，能够实现应用所述电子源产生装置的电子显微镜同时具备高通量和高分辨率的特点。本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供电子源产生装置，所述装置包括：电子枪、电极、光阑组和电磁透镜；其中，所述电子枪，用于发射电子束；所述电极，用于对所述电子束进行加速；所述光阑组包括一个移动装置和多个不同孔径的光阑，通过调节所述移动装置控制加速后的电子束经过所述光阑组中的一个光阑；所述电磁透镜，用于对经过所述光阑的电子束进行会聚，形成电子源。上述方案中，所述电极包括吸取极和阳极。上述方案中，所述移动装置包括：第一马达和第二马达；其中，所述第一马达用于控制所述光阑在X方向移动，所述第二马达用于控制所述光阑在Y方向移动。上述方案中，所述多个不同孔径光阑为至少一列多个不同孔径的光阑。上述方案中，所述电磁透镜为电流激励的透镜，通过调节激励电流的大小改变所述电磁透镜的聚焦强度。上述方案中，所述电磁透镜产生的会聚磁场覆盖所述电子枪及所述光阑组，且所述光阑组位于所述会聚磁场磁场分布的中心位置。本专利技术实施例还提供一种电子束控制方法，所述方法包括：电子枪发射的电子束经电极进行加速；控制所述加速后的电子束通过光阑组的多个不同孔径光阑中的一个光阑；利用电磁透镜对经过所述光阑组的电子束进行会聚。上述方案中，所述光阑组还包括移动装置，所述控制所述加速后的电子束通过光阑组的多个不同孔径光阑中的一个光阑，包括：控制所述移动装置沿X方向和Y方向移动，使得所述加速后的电子束经过所述光阑组的一个光阑。上述方案中，所述多个不同孔径光阑为至少一列多个不同孔径的光阑。上述方案中，所述利用电磁透镜对经过所述光阑组的电子束进行会聚，包括：调节所述电磁透镜的激励电流大小以改变所述电磁透镜的聚焦强度；经过所述光阑组的电子束经过具有该聚焦强度的电磁透镜会聚后形成电子束。上述方案中，所述电磁透镜产生的会聚磁场覆盖所述电子枪及所述光阑组，且所述光阑组位于所述会聚磁场磁场分布的的中心位置。本专利技术实施例所提供的电子源产生装置和电子束控制方法，所述装置包括：电子枪、电极、光阑组和电磁透镜；其中，所述电子枪，用于发射电子束；所述电极，用于对所述电子束进行加速；所述光阑组包括一个移动装置和多个不同孔径的光阑，调节所述移动装置控制加速后的电子束经过所述光阑组的一个光阑；所述电磁透镜，用于对通过所述光阑的电子束进行会聚，形成电子源；如此，通过调节所述移动装置控制加速后的电子束经过所述光阑组中多个不同孔径光阑中的一个光阑来调节所述电子束束斑的大小；所述电磁透镜产生的会聚磁场覆盖所述电子枪及所述光阑组，使得在电子枪产生电子束时就受到电磁透镜产生的会聚磁场的作用而进行会聚、应用该电子源产生装置的电子显微镜同时具备高通量和高分辨率的特点。附图说明图1为扫描电子显微镜的组成结构示意图；图2为本专利技术实施例电子源产生装置的组成结构示意图；图3为本专利技术实施例光阑的组成结构示意图；图4为本专利技术实施例移动装置对所述光阑进行移动控制的示意图；图5为应用本专利技术实施例电子源产生装置的扫描电子显微镜的组成结构及电子束路径示意图；图6为本专利技术实施电子束控制方法的处理流程示意图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术实施例，下面对现有技术中的扫描电子显微镜进行简单的说明；现有技术中扫描电子显微镜的组成结构示意图，如图1所示，电子枪101发射出电子束103，电子束103经吸取极和阳极(图1中未示出)进行加速，利用一孔径大小固定的光阑102对电子束进行限制；电子束再经过电磁透镜(即枪镜)进行会聚，会聚后的电子束的中心部分通过镜筒光阑106；通过镜筒光阑106的电子束107再经电磁透镜(即物镜)聚焦后照射至样品109上。在扫描电子显微镜具有大电流时，电子束中的电子在从枪光阑102运动到镜筒光阑106的过程中，由于电子之间的库仑相互作用使得最终聚焦的电子束束斑扩散，电子束比较模糊。以下根据说明书附图以及实施例对本专利技术做进一步的阐述。本专利技术实施例提供一种电子源产生装置，所述电子源产生装置的组成结构，如图2所示，包括：电子枪21、电极22、光阑组23和电磁透镜24；其中，所述电子枪21，用于发射电子束；所述电极22，用于对所述电子束进行加速，所述电极包括：吸取极221和阳极222；所述光阑组23包括一个移动装置231和多个不同孔径的光阑232，通过调节所述移动装置231控制加速后的电子束经过所述光阑组23中的一个光阑；所述电磁透镜24，用于对经过所述光阑的电子束进行会聚，形成电子源。在一具体实施方式中，所述移动装置231包括第一马达2311和第二马达2312；其中，所述第一马达用于控制所述光阑在X方向移动，所述第二马达用于控制所述光阑在Y方向移动；这里，所述移动装置通过一可移动密封装置与所述第一马达2311和所述第二马达2312进行连接；所述可移动密封装置可以为波纹管。在一具体实施方式中，所述电磁透镜24为电流激励的透镜，通过调节激励电流的大小改变所述电磁透镜的聚焦强度；所述电磁透镜产生的会聚磁场覆盖所述电子枪21的枪尖及所述光阑组23，使得电子枪在产生电子束时就因电磁透镜产生的会聚磁场的作用而进行会聚，有利于实现更大的电流密度，即实现高通量。在一具体实施方式中，所述光阑组位于所述会聚磁场磁场分布的中心位置，使得电磁透镜的磁场发生变化时，通过光阑的电子束就可以在较大的范围内变化。本专利技术实施例中，所述光阑232的组成结构示意图，如图3所示；其中，图3a为一列具有多个不同孔径的光阑，且多个光阑孔的中心共线；光阑孔的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子源产生装置，其特征在于，所述装置包括：电子枪、电极、光阑组和电磁透镜；其中，所述电子枪，用于发射电子束；所述电极，用于对所述电子束进行加速；所述光阑组包括一个移动装置和多个不同孔径的光阑，通过调节所述移动装置控制加速后的电子束经过所述光阑组中的一个光阑；所述电磁透镜，用于对经过所述光阑的电子束进行会聚，形成电子源。

【技术特征摘要】
1.一种电子源产生装置，其特征在于，所述装置包括：电子枪、电极、光阑组和电磁透镜；其中，所述电子枪，用于发射电子束；所述电极，用于对所述电子束进行加速；所述光阑组包括一个移动装置和多个不同孔径的光阑，通过调节所述移动装置控制加速后的电子束经过所述光阑组中的一个光阑；所述电磁透镜，用于对经过所述光阑的电子束进行会聚，形成电子源。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极包括吸取极和阳极。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述移动装置包括：第一马达和第二马达；其中，所述第一马达用于控制所述光阑在X方向移动，所述第二马达用于控制所述光阑在Y方向移动。4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述多个不同孔径光阑为至少一列多个不同孔径的光阑。5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电磁透镜为电流激励的透镜，通过调节激励电流的大小改变所述电磁透镜的聚焦强度。6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电磁透镜产生的会聚磁场覆盖所述电子枪及所述光阑组，且所述光阑组位于所述会聚磁场...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帅，何伟，
申请(专利权)人：聚束科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11