一种大视场、低像差电子光学成像系统及成像方法技术方案

本发明专利技术提供一种大视场、低像差电子光学成像系统及成像方法，解决现有多束、大视场电子光学系统的像差性能无法满足要求的问题。该成像系统包括依次设置的电子源、加速电极阵列、单透镜和物镜；电子源用于发出多束电子，多束电子的电位从中心向外依次减小；加速电极阵列位于电子源下方，包括多个加速电极，用于对电子源出射的电子进行等能量加速；单透镜、物镜处于加速电极下方，将加速后的电子聚焦并以固定缩放比成像至靶面处。本发明专利技术系统中，出射的电子经加速电极加速后，外围电子因具有较大动能，从而能有效减少其在电子光学系统中的飞行时间，从而保证处于不同位置的电子受到空间电荷效应影响一致，保证大视场电子光学系统的低像差性能。像差性能。像差性能。

【技术实现步骤摘要】
一种大视场、低像差电子光学成像系统及成像方法


[0001]本专利技术涉及电子光学领域，具体涉及一种大视场、低像差电子光学成像系统及成像方法。

技术介绍

[0002]电子光学系统是电子光学成像、芯片制造、电子束检测等领域的关键组成，但是，一直以来，电子光学系统因电子束数目少、视场小、像差大等技术瓶颈而限制了其在电子成像、芯片制造、电子束检测等领域的广泛应用，多年来，科学研究人员一直致力于电子光学系统视场和像差的改善。针对单束、小视场电子光学系统，其像差已能达到较好水平，但对于多束、大视场电子光学系统，其成像性能及精度远远达不到其理论衍射极限。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是解决现有多束、大视场电子光学系统的像差性能无法满足要求的问题，提供一种大视场、低像差电子光学成像系统及成像方法。
[0004]为实现以上专利技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0005]一种大视场、低像差电子光学成像系统，包括依次设置的电子源、加速电极阵列、单透镜和物镜；所述电子源用于发出多束电子，多束电子的电位从中心向外依次减小，最外侧电子的电位最小，中心电子的电位最大；所述加速电极阵列位于电子源下方，包括多个加速电极，用于对电子源出射的电子进行等能量加速；所述单透镜、物镜处于加速电极下方，将加速后的电子聚焦并以固定缩放比成像至靶面处。
[0006]进一步地，所述电子源为环状电子源，多束电子的电位沿半径方向从内至外渐变，使得最外侧电子的电位最小，中心电子的电位最大。
[0007]进一步地，所述电子源为方形电子源或圆孔型电子源，多束电子的电位由内至外电子渐变，使得最外侧电子的电位最小，中心电子的电位最大。
[0008]本专利技术还提供另一种大视场、低像差电子光学成像系统，包括依次设置的电子源、加速电极、单透镜和物镜；所述电子源用于发出电位相同的多束电子；所述加速电极阵列位于电子源下方，包括多个加速电极，多个加速电极使电子源出射的多束电子加速至一定能量，且加速后，多束电子的电位从中心向外依次减小，最外侧电子的电位最小，中心电子的电位最大；所述单透镜、物镜处于加速电极下方，将加速后的电子聚焦并以固定缩放比成像至靶面处。
[0009]进一步地，所述电子源的每一束电子对应一个独立的加速电极，使得电子的飞行方向与光轴方向平行。
[0010]进一步地，所述多个加速电极排布为依次同心嵌套的多个圆环，或者多个加速电极二维线性排布为方形。
[0011]此外，本专利技术还提供一种大视场、低像差电子光学成像方法，包括以下步骤：
[0012]步骤一、电子源发出不同电位的多束电子，多束电子的电位从中心向外依次减小，
最外侧电子的电位最小，中心电子的电位最大，随后将多束电子进行等能量加速；
[0013]或者，电子源发出电位相同的多束电子，随后对多束电子进行加速，加速后，多束电子的电位从中心向外依次减小，最外侧电子的电位最小，中心电子的电位最大；
[0014]步骤二、将加速后的电子聚焦并以固定缩放比成像至靶面处。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0016]1.本专利技术电子光学成像系统能有效改善大视场情况下的像差问题，当电子源出射电子束后，每束电子因处于不同位置而具有不同电位，且从内至外电位依次减小，当出射电子经加速电极加速后，外围电子因具有较大动能，从而能有效减少其在电子光学系统中的飞行时间，从而保证处于不同位置的电子受到空间电荷效应影响一致，保证大视场电子光学系统的低像差性能。
[0017]2.本专利技术电子光学成像系统能有效改善大视场情况下的像差问题，电子源发出电位相同的多束电子，当出射电子经加速电极加速后，电位从中心向外依次减小，最外侧电子的电位最小，最内侧电子的电位最大，外围电子因具有较大动能，从而能有效减少其在电子光学系统中的飞行时间，从而保证处于不同位置的电子受到空间电荷效应影响一致，保证大视场电子光学系统的低像差性能。
附图说明
[0018]图1为本专利技术大视场、低像差电子光学成像系统实施例一的原理图；
[0019]图2为本专利技术大视场、低像差电子光学成像系统实施例二的原理图；
[0020]图3为本专利技术环状电子源的示意图；
[0021]图4为本专利技术方形电子源的示意图；
[0022]图5为本专利技术圆孔型电子源的示意图。
[0023]附图标记：1
‑
电子源，2
‑
加速电极阵列，3
‑
单透镜，4
‑
物镜，5
‑
像面。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
[0025]为了改善多束、大视场电子光学系统的像差性能，本专利技术提供了一种大视场、低像差电子光学成像系统，该电子光学成像系统包括依次设置的电子源、加速电极阵列、单透镜和物镜。当电子源出射电子束后，每束电子因处于不同位置而具有不同的电位，且电位从内至外依次减小，当出射电子经加速电极加速后，外围电子因具有较大动能，从而能有效减少其在电子光学系统中的飞行时间，从而保证处于不同位置的电子受到空间电荷效应影响一致，保证大视场电子光学系统的低像差性能。
[0026]如图1所示，本专利技术提供的大视场、低像差电子光学成像系统包括依次设置的电子源1、加速电极阵列2、单透镜3和物镜4；电子源1出射的电子经加速电极后获得初能量，经单透镜3、物镜4在像面5呈电子源像。具体的，电子源1用于发出多束电子，多束电子的电位从中心向外依次减小，最外侧电子的电位最小，中心电子的电位最大；加速电极阵列2位于电子源1下方，包括多个加速电极，用于对电子源1出射的电子进行等能量加速；单透镜3、物镜4处于加速电极下方，将加速后的电子聚焦并以固定缩放比成像至靶面处。本专利技术加速电极与电子源1结构对应，每束出射电子对应一个独立加速电极，其优点在于此结构下电子束的
飞行方向与光轴方向平行。
[0027]如图3至图5所示，本专利技术电子源1包括但不限于圆环形，其形状、尺寸还包括方形电子源、圆孔型电子源等，共同点在于所有形状电子源从内至外电子能量渐变，从而导致电子源1最外侧与聚焦级之间具有更大的电位差。例如，上述电子源1可为环状电子源，多束电子的电位沿半径方向从内至外渐变，使得最外侧电子的电位最小，最内侧电子的电位最大。或者，上述电子源1为方形电子源或圆孔型电子源，多束电子的电位由内至外电子渐变，使得最外侧电子的电位最小，最内侧电子的电位最大。
[0028]如图2所示，本专利技术还提供另一种形式的大视场、低像差电子光学成像系统，该系统包括依次设置的电子源1、加速电极阵列2、单透镜3和物镜4；电子源1用于发出电位相同的多束电子；加速电极阵列2位于电子源1下方，包括多个加速电极，多个加速电极使电子源1出射的多束电子加速至一定能量，且加速后，多束电子的电位从中心向外依次减小，最外侧电子的电位最小，中心电子的电位最大；单透镜3、物镜4处于加速电极下方，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大视场、低像差电子光学成像系统，其特征在于：包括依次设置的电子源(1)、加速电极阵列(2)、单透镜(3)和物镜(4)；所述电子源(1)用于发出多束电子，多束电子的电位从中心向外依次减小，最外侧电子的电位最小，中心电子的电位最大；所述加速电极阵列(2)位于电子源(1)下方，包括多个加速电极，用于对电子源(1)出射的电子进行等能量加速；所述单透镜(3)、物镜(4)处于加速电极下方，将加速后的电子聚焦并以固定缩放比成像至靶面处。2.根据权利要求1所述的大视场、低像差电子光学成像系统，其特征在于：所述电子源(1)的每一束电子对应一个独立的加速电极，使得电子的飞行方向与光轴方向平行。3.根据权利要求1或2所述的大视场、低像差电子光学成像系统，其特征在于：所述电子源(1)为环状电子源，多束电子的电位沿半径方向从内至外渐变，使得最外侧电子的电位最小，中心电子的电位最大。4.根据权利要求1或2所述的大视场、低像差电子光学成像系统，其特征在于：所述电子源(1)为方形电子源或圆孔型电子源，多束电子的电位由内至外渐变，使得最外侧电子的电位最小，中心电子的电位最大。5.一种大视场、低像差电子光学成像系统，其特征在于：包括依次设置的电子源(1)、加速电极阵列(2)、单透镜(3)和物镜(4)；所述电子源(1)用于发出电位相同的多束电子；所述加速电极阵列(2)位于电子源(1)下方，包括多个加速电极，多个加速电极使电子源(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：强鹏飞，盛立志，杨向辉，闫永清，刘哲，李林森，周晓红，赵宝升，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：