离子源、系统和方法技术方案

公开了离子源、系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及。
技术介绍
离子能够使用例如液态金属离子源或气体场离子源而形成。在一些实例 中，通过离子源形成的离子能够用于确定被暴露于离子的样品的某些特性， 或修改样品。在另外的实例中，通过离子源所形成的离子能够用于确定离子 源自身的某些特性。
技术实现思路
在一方面中，本专利技术的特征为一种包括气体场离子源的系统，所迷气体场离子源能够与气体相互作用从而产生在样品的表面具有10nm或更小的尺 寸的斑点尺寸的离子束。在另一方面中，本专利技术的特征为一种包括气体场离子源的系统，所述气 体场离子源能够与气体相互作用从而产生在样品的表面具有3nm或更小的 尺寸的斑点尺寸的离子束。在又一方面中，本专利技术的特征为一种包括气体场离子源的系统，所述气 体场离子源能够与气体相互作用从而产生在样品的表面具有1 x 109A/cm2sr 或更大的亮度的离子束。在另外的方面中，本专利技术的特征为一种包括气体场离子源的系统，所述 气体场离子源能够与气体相互作用从而产生具有在样品的表面具有5 x108A/m2 srV或更大的减小的亮度的离子束。在一方面中，本专利技术的特征为一种包括气体场离子源的系统，所述气体 场本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：　气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子束，从而引起多种不同类型的粒子离开所述样品；并且　至少一探测器，被配置以便探测所述不同类型的粒子中的至少两种不同类型的粒子，　其中所述多种不同类型的粒子选自由二次电子、俄歇电子、二次中性粒子、一次中性粒子、散射的离子和光子构成的组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-2 60/741,956;US 2006-3-20 11/385,215;US1.一种系统，包括气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子束，从而引起多种不同类型的粒子离开所述样品；并且至少一探测器，被配置以便探测所述不同类型的粒子中的至少两种不同类型的粒子，其中所述多种不同类型的粒子选自由二次电子、俄歇电子、二次中性粒子、一次中性粒子、散射的离子和光子构成的组。2. 根据权利要求1的系统，还包括电连接至所述至少一探测器的电子 处理器，使得在使用期间，所述电子处理器可以根据所述被探测的粒子而处 理信息，以便确定所述样品的信息，所述信息选自由所述样品的表面的形貌 信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的材料成份信息、 所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述样品表面下区的 电压对比信息、所述样品的^f兹信息、和所述样品的光学信息所构成的组。3. 根据权利要求2的系统，其中所述离子源包括气体场离子源。4. 根据权利要求1的系统，其中所述离子源包括气体场离子源。5. 根据权利要求1的系统，还包括在所述系统内被电连接的一装置， 使得在使用期间，所述离子束被脉沖化。6. 根据权利要求5的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得在使 用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述粒子的飞行时间。7. 根据权利要求1的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得在使 用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述粒子的飞行时间。8. 根据权利要求1的系统，其中在使用期间，所述离子束撞击在所述 样品的第一表面上，并且所述至少一探测器相邻于所述样品的第二表面定 位，所述第二表面与所述第一表面相对。9. 根据权利要求1的系统，其中所述离子束具有1 x 106cm2srV或更 小的)咸小的etendue。10. 根据权利要求l的系统，其中所述离子束具有5x 10-cm、r或更小 的etendue。11. 根据权利要求l的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有5 x 1()SA/m^rV或更大的减小的亮度。12. 根据权利要求l的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有1 x 1()9A/cm2sr或更大的亮度。13. 根据权利要求1的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有10 nm或更小的尺寸的斑点尺寸。14.根据权利要求1的系统，其中所述系统是气体场离子显孩i镜。15.根据权利要求1的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。16.根据权利要求1的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。17.根据权利要求1的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。18.根据权利要求1的系统，其中所述气体场粒子源包括具有端层的导电尖端，该端层具有20或更少原子。19.一种系统，包括气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子束，从而引起多种不同类型的粒子离开所述样品；所述粒子选自由俄歇电子、 二次离子、二次中性粒子、 一次中性粒子、散射的离子和光子构成的组；和 至少一探测器，被配置使得在使用期间，所述至少一探测器探测至少一 些所述粒子，以便确定所述样品的信息。20. 根据权利要求19的系统，其中所述样品的信息选自由所述样品的 表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的材 料成份信息、所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述样 品表面下区的电压对比信息、所述样品的磁信息、和所述样品的光学信息所 构成的组。21. 根据权利要求19的系统，还包括电连接至所述至少一探测器的电 子处理器，使得在使用期间，所述电子处理器可以根据所述被探测的粒子而 处理信息，以便确定所述样品的信息。22. 根据权利要求19的系统，还包括在所述系统内被电连接的一装置， 使得在使用期间，所述离子束被脉沖化。23. 根据权利要求22的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得在 使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述粒子的飞行时间。24. 根据权利要求19的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得在 使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述粒子的飞行时间。25. 根据权利要求19的系统，其中在使用期间，所述离子束撞击在所述样品的第 一表面上，并且所述至少一探测器相邻于所述样品的第二表面定 位，所述第二表面与所述第一表面相对。26. 根据权利要求19的系统，其中所述离子束具有1 x l(y16cm2srV或 更小的减小的etendue。27. 根据权利要求19的系统，其中所述离子束具有5 x l(T21cm2sr或更 小的etendue 。28. 根据权利要求19的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有5 x 1()SA/m^rV或更大的减小的亮度。29. 根据权利要求19的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有1 x 1()9A/cm2sr或更大的亮度。30. 根据权利要求19的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有 10nm或更小的尺寸的斑点尺寸。31. 根据权利要求19的系统，其中所述系统是气体场离子显微镜。32. 根据权利要求19的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。33. 根据权利要求19的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。34. 根据权利要求19的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。35. 根据权利要求19的系统，其中所述气体场粒子源包括具有端层的 导电尖端，该端层具有20或更少原子。36. —种系统，包括气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子 束，从而引起多种不同类型的粒子离开所述样品；以及至少一探测器，被配置使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测至 少一些所述粒子，其中对于给定的被探测的粒子，所述至少一探测器根据所述给定的被探 测的粒子的能量而产生信号。37. 根据权利要求36的系统，还包括能量过滤器，其避免具有预定能 量的粒子被所述探测器探测。38. 根据权利要求36的系统，还包括电连接至所述至少一探测器的电 子处理器，使得在使用期间，所述电子处理器可以根据所述给定的被探测的 粒子而处理信息，以便确定所述给定的被探测的粒子的能量的信息。39. 根据权利要求38的系统，其中所述多个粒子被探测，并且所述给 定的被探测的粒子的能量的信息用于确定所述多个被探测的粒子的能量分布。40. 根据权利要求38的系统，其中所述电子处理器可以处理所述信息 以便确定所述样品的信息，所述样品的信息选自由所述样品的表面的形貌信 息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的材料成份信息、 所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述样品表面下区的 电压对比信息、所述样品的^f兹信息、和所述样品的光学信息所构成的组。41. 根据权利要求36的系统，其中所述多个粒子被探测，并且所述至 少一探测器根据所述多个被探测的粒子的各种粒子的能量而产生对应的信_弓_42. 根据权利要求36的系统，其中所述粒子选自由二次电子、俄歇电 子、二次离子、二次中性粒子、 一次中性粒子、散射的离子和光子构成的组。43. 根据权利要求36的系统，还包括在所述系统内被电连接的一装置， 使得在使用期间，所述离子束被脉冲化。44. 根据权利要求43的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得在 使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述粒子的飞行时间。45. 根据权利要求36的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得在 使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述粒子的飞行时间。46. 根据权利要求36的系统，其中在使用期间，所述离子束撞击在所 述样品的第 一表面上，并且所述至少一探测器相邻于所述样品的第二表面定 位，所述第二表面与所述第一表面相对。47. 根据权利要求36的系统，其中所述至少一探测器包括选自由固态 探测器、闪烁体探测器、棱镜探测器、转换板和四极探测器构成的组的探测 器。48. 根据权利要求36的系统，还包括具有偏置的装置，使得所述装置 基本通过具有在最小能量之上的能量的粒子，所述装置被布置在所述样品和 至少一探测器之间。49. 根据权利要求36的系统，其中所述至少一探测器包括多个探测器。50. 根据权利要求36的系统，其中所述至少一探测器包括频语解析探 测器。51. 根据权利要求36的系统，其中所述离子束具有1 x io-16cm2srVsrV 或更小的减小的etendue。52. 根据权利要求36的系统，其中所述离子束具有5x 1(Tcm^r或更 小的etendue。53. 根据权利要求36的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有5 x 1()SA/m^rV或更大的减小的亮度。54. 根据权利要求36的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有1 x 1()9A/cm2sr或更大的亮度。55. 根据权利要求36的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有 10 nm或更小的尺寸的斑点尺寸。56. 根据权利要求36的系统，其中所述系统是气体场离子显微镜。57. 根据权利要求36的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。58. 根据权利要求36的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。59. 根据权利要求36的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。60. 根据权利要求36的系统，其中所述气体场粒子源包括具有端层的 导电尖端，该端层具有20或更少原子。61. —种系统，包括气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子 束，从而引起粒子离开所述样品；以及至少一探测器，被配置使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测至 少一些所述粒子，其中对于给定的被探测的粒子，所述至少一探测器根据所述给定被探测 的粒子的轨迹的角度而产生信号。62. 根据权利要求61的系统，还包括电连接至所述至少一探测器的电 子处理器，使得在使用期间，所述电子处理器可以根据所述给定的被探测的 粒子而处理信息，以便确定所述给定的被探测的粒子的轨迹的角度的信息。63. 根据权利要求62的系统，其中所述多个粒子被探测，并且所述给 定的被探测的粒子的轨迹的角度的信息用于确定所述多个被探测的粒子的 轨迹的角度的分布。64. 根据权利要求62的系统，其中所述电子处理器可以处理所述信息 以便确定所述样品的信息，所述样品的信息选自由所述样品的表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的材料成份信息、 所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述样品表面下区的 电压对比信息、所述样品的磁信息、和所述样品的光学信息所构成的组。65. 根据权利要求62的系统，其中所述电子处理器可以处理所述信息，以便确定所述给定的被探测的粒子的能量的信息。66. 根据权利要求65的系统，其中所述给定的被探测的粒子的能量的 信息被用于确定多个被探测的粒子的能量分布。67. 根据权利要求61的系统，其中多个粒子被探测，并且所述至少一68. 根据权利要求61的系统，其中所述粒子选自由二次电子、俄歇电 子、二次离子、二次中性粒子、 一次中性粒子、散射的离子和光子构成的组。69. 根据权利要求61的系统，其中所述至少一探测器包括多个探测器。70. 根据权利要求61的系统，其中所述多个探测器相对于所述样品定 位于不同的角度。71. 根据权利要求61的系统，其中所述至少一探测器包括半球探测器。72. 根据权利要求61的系统，其中所述至少一探测器能够在相对于所 述样品的第一立体角和相对于所述样品的第二立体角之间移动。73. 根据权利要求61的系统，其中所述离子束具有1 x l(T16cm2srV或 更小的减小的etendue。74. 根据权利要求61的系统，其中所述离子束具有5 x 10—21cm2sr或更 小的etendue 。75. 根据权利要求61的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有5 x 1()SA/m、rV或更大的减小的亮度。76. 根据权利要求61的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有1 x 109A/cm2sr或更大的亮度。77. 根据权利要求61的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有 10nm或更小的尺寸的斑点尺寸。78. 根据权利要求61的系统，其中所述系统是气体场离子显微镜。79. 根据权利要求61的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。80. 根据权利要求61的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。81. 根据权利要求61的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。82. 根据权利要求61的系统，其中所述气体场粒子源包括具有端层的 导电尖端，该端层具有20或更少原子。83. —种系统，包括气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子 束，从而引起散射的离子离开所述样品；至少一探测器，被配置使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测至 少一些所述散射的离子；以及电子处理器，电连接至所述至少一探测器，使得在使用期间，所述电子 处理器可以根据所述被探测的散射的离子而处理信息，以便确定所述样品的 信息。84. 根据权利要求83的系统，其中所述样品的信息选自由所述样品的 表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的材 料成份信息、所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述样 品表面下区的电压对比信息、所述样品的》兹信息、和所述样品的光学信息所 构成的组。85. 根据权利要求83的系统，其中所述电子处理器可以根据所述被探测的散射的离子而处理信息，以便确定所述被探测的散射的离子的能量的信 白86. 根据权利要求85的系统，其中所述被探测的散射的离子的能量的 信息是所述被探测的散射的离子的能量分布。87. 根据权利要求85的系统，其中所述电子处理器根据所述被探测的 散射的离子而处理信息，以便确定所述被探测的散射的离子的轨迹的角度的信息。88. 根据权利要求83的系统，其中所述电子处理器可以根据所述被探 测的散射的离子而处理信息，以便确定所述被探测的散射的离子的轨迹的角 度的信息。89. 根据权利要求88的系统，其中所述被探测的散射的离子的轨迹的 角度的信息是所述被探测的散射的离子的轨迹的角度的分布。90. 根据权利要求83的系统，其中所述至少 一探测器包括多个探测器。91. 根据权利要求83的系统，其中所述至少一探测器被配置以便提供 所述被探测的散射的离子的角度解析信息。92. 根据权利要求91的系统，其中所述至少一探测器包括相对于所述样品位于不同角度的多个探测器。93. 根据权利要求91的系统，其中所述至少一探测器包括半球探测器。94. 根据权利要求91的系统，其中所述至少一探测器能够在相对于所 述样品的第一立体角和相对于所述样品的第二立体角之间移动。95. 根据权利要求83的系统，其中，对于给定的散射的离子，所述至 少 一探测器能够根据所述给定的散射的离子能量而提供信号。96. 根据权利要求95的系统，其中所述至少一探测器被配置，以便提 供所述被探测的散射的离子的角度解析信息。97. 根据权利要求83的系统，还包括在所述系统内被电连接的一装置， 使得在使用期间，所述离子束被脉冲化。98. 根据权利要求97的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得在 使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述散射的离子的飞行时间。99. 根据权利要求83的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得在 使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述散射的离子的飞行时间。100. 根据权利要求83的系统，其中在使用期间，所述离子束撞击在所 述样品的第一表面上，并且所述至少一探测器相邻于所述样品的第二表面定 位，所述第二表面与所述第一表面相对。101. 根据权利要求83的系统，其中所述离子束具有1 x 10-cm、rV或 更小的减小的etendue 。102. 根据权利要求83的系统，其中所述离子束具有5x 10-cm、r或更 小的etendue。103. 根据权利要求83的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有 5 x 1()SA/m^rV或更大的减小的亮度。104. 根据权利要求83的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有 1 x 1()9A/cm2sr或更大的亮度。105. 根据权利要求83的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有 10 nm或更小的尺寸的斑点尺寸。106. 才艮据权利要求83的系统，其中所述系统是气体场离子显微镜。107. 根据权利要求83的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。108. 根据权利要求83的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。109. 根据权利要求83的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。110. 根据权利要求83的系统，其中所述气体场粒子源包括具有端层的 导电尖端，该端层具有20或更少原子。111. 一种系统，包括气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子 束，从而引起一次中性粒子离开所述样品；至少一探测器，被配置使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测至少一些所述一次中性粒子；以及电子处理器，电连接至所述至少一探测器，使得在使用期间，所述电子 处理器可以根据所述被探测的一次中性粒子而处理信息，以便确定所述样品 的信息。112. 根据权利要求111的系统，其中所述样品的信息选自由所述样品 的表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的 材料成份信息、所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述 样品表面下区的电压对比信息、所述样品的^F兹信息、和所述样品的光学信息 所构成的组。113. 根据权利要求111的系统，其中所述电子处理器可以根据所述被 探测的 一次中性粒子而处理信息，以便确定所述^皮^1测的一次中性粒子的能 量的信息。114. 根据权利要求113的系统，其中所述被探测的一次中性粒子的能 量的信息是所述被:探测的 一次中性粒子的能量分布。115. 根据权利要求113的系统，其中所述电子处理器根据所述被探测 的一次中性粒子而处理信息，以便确定所述被探测的一次中性粒子的轨迹的 角度的信息。116. 根据权利要求111的系统，其中所述电子处理器可以根据所述被 探测的一次中性粒子而处理信息，以便确定所述被探测的一次中性粒子的轨 迹的角度的信息。117. 根据权利要求116的系统，其中所述被探测的一次中性粒子的轨 迹的角度的信息是所述被探测的一次中性粒子的轨迹的角度的分布。118. 根据权利要求111的系统，其中所述至少一探测器包括多个探测器。119. 根据权利要求111的系统，其中所述至少一探测器被配置以便提 供所述被探测的 一次中性粒子的角度解析信息。120. 根据权利要求119的系统，其中所述至少一探测器包括相对于所 述样品位于不同角度的多个探测器。121. 根据权利要求119的系统，其中所述至少一探测器包括半球探测器。122. 根据权利要求119的系统，其中所述至少一探测器能够在相对于 所述样品的第一立体角和相对于所述样品的第二立体角之间移动。123. 根据权利要求111的系统，其中，对于给定的一次中性粒子，所 述至少 一探测器能够根据所述给定的一次中性粒子的能量而提供信号。124. 根据权利要求123的系统，其中所述至少一探测器被配置，以便 根据所述给定的 一次中性粒子的能量而提供信号。125. 根据权利要求111的系统，还包括在所述系统内被电连接的一装 置，使得在使用期间，所述离子束被脉冲化。126. 根据权利要求125的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得 在使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述一次中性粒子的飞行时间。127. 根据权利要求111的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得 在使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述一次中性粒子的飞行时间。128，根据权利要求111的系统，其中在使用期间，所述离子束撞击在 所述样品的第一表面上，并且所述至少一探测器相邻于所述样品的第二表面 定位，所述第二表面与所述第一表面相对。129. 根据权利要求111的系统，其中在使用期间所述气体场离子源与样品相互作用从而引起另外的粒子离开所述样品， 所述另外的粒子选自由电子和被散射的粒子构成的组；所述至少一探测器被 配置，以便探测至少一些所述散射的离子；并且所述电子处理器可以根据所 述被探测的散射的离子而处理信息，以便确定所述样品的信息。130. 根据权利要求111的系统，其中所述离子束具有1 x l(T16cm2srV 或更小的减小的etendue。131. 根据权利要求111的系统，其中所述离子束具有5x l(T2'cm2sr或 更小的etendue。132. 根据权利要求111的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有5x 1()SA/m^rV或更大的减小的亮度。133. 根据权利要求111的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有1 x 1()9A/cm2sr或更大的亮度。134. 根据权利要求111的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有10nm或更小的尺寸的斑点尺寸。135. 根据权利要求111的系统，其中所述系统是气体场离子显微镜。136. 根据权利要求111的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。137. 根据权利要求111的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。138. 根据权利要求111的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。139. 根据权利要求111的系统，其中所述气体场粒子源包括具有端层 的导电尖端，该端层具有20或更少原子。140. —种系统，包4舌气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子 束，从而引起光子离开所述样品；至少一探测器，被配置使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测至 少一些所述光子；以及电子处理器，电连接至所述至少一探测器，使得在使用期间，所述电子 处理器可以根据所述被探测的光子而处理信息，以便确定所述样品的信息。141. 根据权利要求140的系统，其中所述光子选自由IR光子、可见光 子、UV光子和X射线光子构成的组。142. 根据权利要求140的系统，其中所述样品的信息选自由所述样品 的表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的 材料成份信息、所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述 样品表面下区的电压对比信息、所述样品的磁信息、和所述样品的光学信息 所构成的組。143. 根据权利要求140的系统，其中所述电子处理器可以根据所述被 探测的光子而处理信息，以便确定所述被探测的光子的能量的信息、所述被 探测的光子的波长信息或两者。144. 根据权利要求143的系统，其中所述被探测的光子的能量的信息 是所述被探测的光子的能量分布、所述被探测的光子的波长分布或两者。145. 根据权利要求140的系统，其中对于给定的被探测的光子，所述 至少 一探测器被配置，以便根据所述被探测的光子的波长提供所述被探测的 光子信息。146. 根据权利要求140的系统，其中对于给定的被探测的光子，所述至少 一探测器被配置，以便根据所述被探测的光子的能量提供所述被探测的 光子信息。147. 根据权利要求140的系统，其中所述至少一探测器包括多个探测器。148. 根据权利要求140的系统，其中在使用期间，所述离子束撞击在 所述样品的第 一表面上，并且所述至少一探测器位于相邻于所述样品的第二 表面，所述第二表面与所述第一表面相对。149. 根据权利要求140的系统，其中所述系统被配置，以便确定产生 被探测的光子的核素的去激时间。150. 根据权利要求140的系统，其中所述系统被配置，以便脉沖化所 述离子束，并且确定当所述离子束被脉沖化时和给定的光子被探测之间的时 间周期。151. 根据权利要求140的系统，还包括至少 一光学元件。152. 根据权利要求151的系统，其中所述光学元件选自由镜子和透镜 构成的纟且。153. 根据权利要求151的系统，其中所述光学元件能够频谱解析所述 被探测的光子。154. 根据权利要求153的系统，其中所述光学元件选自由光栅和棱镜 构成的纟且。155. 根据权利要求151的系统，其中所述至少一光学元件被配置，以 便增加^t笨测的立体角。156. 根据权利要求140的系统，还包括偏振器，被配置以便确定被探 测的光子的偏振信息。157. 根据权利要求140的系统，其中，在使用期间 所述离子束与样品的相互作用可以引起另外的粒子离开所述样品，所述另外的粒子选自由电子、散射的离子和一次中性粒子构成的组；所述至少一探测器被配置，以便探测至少一些所述另外的粒子；以及信息，以便确定所 述样品的信息。158. 根据权利要求140的系统，其中所述离子束具有1 x lO-16cm2srV 或更小的减小的etendue。159. 根据权利要求140的系统，其中所述离子束具有5 x 10-21cm2sr或 更小的etendue。160. 根据权利要求140的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有5 x 1()SA/m^rV或更大的减小的亮度。161. 根据权利要求140的系统 有1 x 1()9A/cm2sr或更大的亮度。162. 根据权利要求140的系统 有10nm或更小的尺寸的斑点尺寸。163. 根据权利要求140的系统，164. 根据权利要求140的系统，165. 根据权利要求140的系统，166. 根据权利要求140的系统，167. 根据权利要求140的系统 增管、二极管、二极管阵列、和CCD装置构成的组。168. 根据权利要求140的系统，其中所述气体场粒子源包括具有端层 的导电尖端，该端层具有20或更少原子。169. —种系统，包括气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子 束，从而引起二次离子离开所述样品；至少一探测器，被配置使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测至 少一些所述二次离子；以及电子处理器，电连接至所述至少一探测器，使得在使用期间，所述电子 处理器可以根据所述被探测的二次离子而处理信息，以便确定所述样品的信 自、心o170. 根据权利要求169的系统，其中所述样品的信息选自由所述样品 的表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的 材料成份信息、所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述 样品表面下区的电压对比信息、所述样品的/F兹信息、和所述样品的光学信息 ，其中所述离子束在所述样品的表面具,其中所述离子束在所述样品的表面具其中所述系统是气体场离子显微镜。 其中所述系统是氦离子显微镜。 其中所述系统是扫描离子显微镜。 其中所述系统是扫描氦离子显微镜。 ，其中所述至少一探测器选自由光电倍所构成的组。171. 根据权利要求169的系统，其中所述电子处理器可以根据所述被 探测的二次离子而处理信息，以便确定所述被探测的二次离子的质量信息。172. 根据权利要求169的系统，其中所述至少一探测器包括多个探测器。173. 根据权利要求169的系统，还包括在所述系统内被电连接的一装 置，使得在使用期间，所述离子束被脉冲化。174. 根据权利要求173的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得 在使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述二次离子的飞行时间。175. 根据权利要求169的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得 在使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述二次离子的飞行时间。176. 根据权利要求169的系统，其中在使用期间，所述离子束撞击在 所述样品的第一表面上，并且所述至少一探测器相邻于所述样品的第二表面 定位，所述第二表面与所述第一表面相对。177. 根据权利要求169的系统，其中，在使用期间 所述离子束与样品的相互作用可以引起另外的粒子离开所述样品，所述另外的粒子选自由电子、散射的离子和一次中性粒子和光子构成的组； 所述至少一探测器被配置，以便探测至少一些所述另外的粒子；以及 所述电子处理器可以根据被探测的另外的粒子而处理信息，以便确定所述样品的信息。178. 根据权利要求169的系统，其中所述离子束具有1 x 1。-'WsrV 或更小的减小的etendue。179. 根据权利要求169的系统，其中所述离子束具有5 x 10—21cm2sr或 更小的etendue。180. 根据权利要求169的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有5x 10SA/m、rV或更大的减小的亮度。181. 根据权利要求169的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有1 x 1()9A/cm2sr或更大的亮度。182. 根据权利要求169的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有10nm或更小的尺寸的斑点尺寸。183. 根据权利要求169的系统，其中所述系统是气体场离子显微镜。184. 根据权利要求169的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。185. 根据权利要求169的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。186. 根据权利要求169的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。187. 根据权利要求169的系统，其中所述气体场离子源包括具有端层 的导电尖端，该端层具有20或更少原子。188. —种系统，包4舌气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子 束，从而引起二次中性粒子离开所述样品；至少一探测器，被配置使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测至 少一些所述二次中性粒子；以及电子处理器，电连接至所述至少一探测器，使得在使用期间，所述电子 处理器可以根据所述被探测的二次中性粒子而处理信息，以便确定所述样品 的信息。189. 根据权利要求188的系统，其中所述样品的信息选自由所述样品 的表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的 材料成份信息、所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述 样品表面下区的电压对比信息、所述样品的磁信息、和所述样品的光学信息 所构成的组。190. 根据权利要求188的系统，其中所述电子处理器可以根据所述被 探测的二次中性粒子而处理信息，以便确定所述被探测的二次中性粒子的质 量信息。191. 根据权利要求188的系统，其中所述至少一探测器包括多个探测器。192. 根据权利要求188的系统，还包括在所述系统内被电连接的一装 置，使得在使用期间，所述离子束被脉沖化。193. 根据权利要求192的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得 在使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述一次中性粒子的飞行时间。194. 根据权利要求188的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得 在使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述一次中性粒子的飞行时间。195. 根据权利要求188的系统，其中在使用期间，所述离子束撞击在 所述样品的第一表面上，并且所述至少一探测器相邻于所述样品的第二表面定位，所述第二表面与所述第一表面相对。196. 根据权利要求188的系统，其中，在使用期间 所述离子束与样品的相互作用可以引起另外的粒子离开所述样品，所述另外的粒子选自由电子、散射的离子和一次中性粒子和光子和二次离子构成 的组；所述至少一探测器被配置，以便探测至少一些所述另外的粒子；以及 所述电子处理器可以根据被探测的另外的粒子而处理信息，以便确定所 述样品的信息。197. 根据权利要求188的系统，其中所述离子束具有1 x l0-16cm2srV 或更小的;咸小的etendue 。198. 根据权利要求188的系统，其中所述离子束具有5x 10-cm^r或 更小的etendue。199. 根据权利要求188的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有5x 1()SA/n^srV或更大的减小的亮度。200. 根据权利要求188的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有1 x 1()9A/cm2sr或更大的亮度。201. 根据权利要求188的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有10nm或更小的尺寸的斑点尺寸。202. 根据权利要求188的系统，其中所述系统是气体场离子显微镜。203. 根据权利要求188的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。204. 根据权利要求188的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。205. 根据权利要求188的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。206. 根据权利要求188的系统，其中所述气体场离子源包括具有端层 的导电尖端，该端层具有20或更少原子。207. —种系统，包括气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子 束，从而引起俄歇电子离开所述样品；至少一探测器，被配置使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测至少一些所述j我歇电子；以及电子处理器，电连接至所述至少一探测器，使得在使用期间，所述电子 处理器可以根据所述被探测的俄歇电子而处理信息，以便确定所述样品的信自208. 根据权利要求207的系统，其中所述样品的信息选自由所述样品 的表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的 材料成份信息、所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述 样品表面下区的电压对比信息、所述样品的磁信息、和所述样品的光学信息 所构成的组。209. 根据权利要求207的系统，其中所述电子处理器可以根据所述被 探测的俄歇电子而处理信息，以便确定所述被探测的俄歇电子的能量信息。210. 根据权利要求209的系统，其中所述被探测的俄歇电子的能量信 息是所述被探测的俄歇电子的能量分布。211. 根据权利要求207的系统，其中所述至少一探测器包括多个探测器。212. 根据权利要求207的系统，其中，对于给定的俄歇电子，所述至 少 一探测器能够根据所述给定的俄歇电子的能量而提供信号。213. 根据权利要求207的系统，其中在使用期间，所述离子束撞击在 所述样品的第 一表面上，并且所述至少一探测器相邻于所述样品的第二表面 定位，所述第二表面与所述第一表面相对。214. 根据权利要求207的系统，还包括至少一电子收集光学元件。215. 根据权利要求214的系统，其中所述至少一电子收集光学元件包 括静电透镜系统。216. 根据权利要求214的系统，其中所述至少一电子收集光学元件被 配置，以便增加探测的立体角。217. 根据权利要求207的系统，其中，在使用期间 所述离子束与样品的相互作用可以引起另外的粒子离开所述样品，所述另外的粒子选自由二次电子、散射的离子和一次中性粒子、光子、二次离子和二次散射的中性粒子构成的组；所述至少一探测器被配置，以便探测至少一些所述另外的粒子；以及 所述电子处理器可以根据被探测的另外的粒子而处理信息，以便确定样品的信息。218. 根据权利要求207的系统，其中所述离子束具有1 x l(T16cm2srV 或更小的减小的etendue。219. 根据权利要求207的系统，其中所述离子束具有5 x l(T21cm2sr或 更小的etendue。220. 根据权利要求207的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有5 x 1()SA/m、rV或更大的减小的亮度。221. 根据权利要求207的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有1 x 1()9A/cm2sr或更大的亮度。222. 根据权利要求207的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有10nm或更小的尺寸的斑点尺寸。223. 根据权利要求207的系统，其中所述系统是气体场离子显微镜。224. 根据权利要求207的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。225. 根据权利要求207的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。226. 根据权利要求207的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。227. 根据权利要求207的系统，其中所述气体场离子源包括具有端层 的导电尖端，该端层具有20或更少原子。228. —种系统，包括气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子 束，从而引起离子离开所述样品；至少一探测器被配置，使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测所 述离子，其中所述离子束与样品的相互作用可以引起二次电子离开所述样品，并 且当所述离子束与样品的相互作用引起二次电子离开样品时，所述至少一探 测器可以探测至少 一些离子而不探测所述二次电子。229. 根据权利要求228的系统，其中所述至少一探测器包括选自由固 态探测器、闪烁体探测器、棱镜探测器、转换板、和四极探测器构成的组的 探测器。230. 根据权利要求228的系统，还包括具有偏置的装置，使得所述装 置基本通过具有最小能量以上的能量的离子，所述装置被布置在所述样品和 至少一探测器之间。231. 根据权利要求228的系统，其中所述至少一探测器包括多个探测器。232. 根据权利要求228的系统，还包括电连接至所述至少一探测器的 电子处理器，使得在使用期间，所述电子处理器可以根据所述探测的离子而 处理信息，以便确定所述样品的信息。233. 根据权利要求232的系统，其中所述样品的信息选自由所述样品 的表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的 材料成份信息、所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述 样品表面下区的电压对比信息、所述样品的^f兹信息、和所述样品的光学信息 所构成的组。234. 根据权利要求228的系统，还包括可以从所述至少一探测器探测 电子的装置。235. 根据权利要求228的系统，其中所述至少一探测器被配置，以便 确定所述被探测的离子的能量的信息。236. 根据权利要求235的系统，其中所述至少一探测器被配置，以便 确定所述被探测的离子的轨迹的角度的信息。237. 根据权利要求228的系统，其中所述至少一探测器被配置，以便 确定所述被探测的离子的轨迹的角度的信息。238. 根据权利要求228的系统，其中所述离子包括散射的离子。239. 根据权利要求238的系统，其中所述离子包括二次离子。240. 根据权利要求228的系统，其中所述离子包括二次离子。241. 根据权利要求228的系统，还包括在所述系统内被电连接的一装 置，使得在使用期间，所述离子束被脉沖化。242. 根据权利要求241的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得 在使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述粒子的飞行时间。243. 根据权利要求228的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得 在使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述粒子的飞行时间。244. 根据权利要求228的系统，其中所述离子束具有1 x lO-16cm2srV 或更小的减小的etendue 。245. 根据权利要求228的系统，其中所述离子束具有5x 10—cm、r或 更小的etendue。246. 根据权利要求228的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有5 x 10SA7m、rV或更大的减小的亮度。247. 根据权利要求228的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有1 x 1()9A/cm2sr或更大的亮度。248. 根据权利要求228的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有10nm或更小的尺寸的斑点尺寸。249. 根据权利要求228的系统，其中所述系统是气体场离子显微镜。250. 根据权利要求228的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。251. 根据权利要求228的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。252. 根据权利要求228的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。253. 根据权利要求228的系统，其中所述气体场离子源包括具有端层 的导电尖端，该端层具有20或更少原子。254. —种系统，包括气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子 束，从而引起中性粒子离开所述样品；至少一探测器被配置，使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测所 述中性粒子，其中所述离子束与样品的相互作用可以引起二次电子离开所述样品，并 且当所述离子束与样品的相互作用引起二次电子离开样品时，所述至少一探 测器可以探测至少 一些中性粒子而不探测所述二次电子。255. 根据权利要求254的系统，其中所述至少一探测器包括选自由 Everhart - Thomley探测器、微通道板探测器、通道倍增器探测器、固态探 测器、磷光探测器、转换板、和闪烁体探测器构成的组的探测器。256. 根据权利要求254的系统，其中所述至少一探测器包括多个探测器。257. 根据权利要求254的系统，还包括电连接至所述至少一探测器的 电子处理器，使得在使用期间，所述电子处理器可以根据所述探测的中性粒 子而处理信息，以便确定所述样品的信息。258. 根据权利要求257的系统，其中所述样品的信息选自由所述样品 的表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的 材料成份信息、所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述 样品表面下区的电压对比信息、所述样品的f兹信息、和所述样品的光学信息 所构成的组。259. 根据权利要求254的系统，其中所述至少一探测器被配置，以便确定被探测的中性粒子的能量的信息。260. 根据权利要求259的系统，其中所述至少一探测器被配置，以便确定被探测的中性粒子的轨迹的角度的信息。261. 根据权利要求254的系统，其中所述至少一探测器被配置，以便 确定被探测的中性粒子的轨迹的角度的信息。262. 根据权利要求254的系统，其中所述中性粒子包括一次中性粒子。263. 根据权利要求262的系统，其中所述中性粒子包括二次中性粒子。264. 根据权利要求254的系统，其中所述中性粒子包括二次中性粒子。265. 根据权利要求254的系统，还包括至少一器件，以便基本避免离 子到达所述至少 一探测器。266. 根据权利要求265的系统，其中所述至少一器件是静电器件。267. 根据权利要求265的系统，还包括至少一器件，以便基本避免电 子到达所述至少一探测器。268. 根据权利要求254的系统，还包括至少一器件，以便基本避免电 子到达所述至少一探测器。269. 根据权利要求254的系统，还包括在所述系统内被电连接的一装 置，使得在使用期间，所述离子束被脉沖化。270. 根据权利要求269的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得 在#:用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述粒子的飞行时间。271，根据权利要求254的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得 在使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述粒子的飞行时间。272. 根据权利要求254的系统，其中所述离子束具有1 x l(T16cm2srV 或更小的减小的etendue。273. 根据权利要求254的系统，其中所述离子束具有5x 1(Tcm、r或 更小的etendue。274. 根据权利要求254的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有5x 10SA/m、rV或更大的减小的亮度。275. 根据权利要求254的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有1 x 1(^A/cm、r或更大的亮度。276. 根据权利要求254的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具 有10nm或更小的尺寸的斑点尺寸。277. 根据权利要求254的系统，其中所述系统是气体场离子显微镜。278. 根据权利要求254的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。279. 根据权利要求254的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。280. 根据权利要求254的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。281. 根据权利要求254的系统，其中所述气体场离子源包括具有端层 的导电尖端，该端层具有20或更少原子。282. —种系统，包括气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子 束，从而引起光子离开所述样品；至少一探测器被配置，使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测所 述光子，其中所述离子束与样品的相互作用可以引起二次电子离开所述样品，并 且当所述离子束与样品的相互作用引起二次电子离开样品时，所述至少一探 测器可以探测至少 一些光子而不探测所述二次电子。283. 根据权利要求282的系统，其中所述光子选自由IR光子、可见光 子、UV光子和X射线光子构成的组。284. 根据权利要求282的系统，其中所述至少一探测器包括选自由光 电倍增管、二极管、二极管阵列和电荷耦合装置构成的组的探测器。285. 根据权利要求282的系统，其中所述至少一探测器包括多个探测器。286. 根据权利要求282的系统，还包括电连接至所述至少一探测器的 电子处理器，使得在使用期间，所述电子处理器可以根据所述探测的光子而 处理信息，以便确定所述样品的信息。287. 根据权利要求286的系统，其中所述样品的信息选自由所述样品 的表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的 材料成份信息、所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述 样品表面下区的电压对比信息、所述样品的^f兹信息、和所述样品的光学信息 所构成的组。288. 根据权利要求282的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：比利W沃德，约翰A诺特四世，路易斯S法卡斯三世，兰德尔G珀西瓦尔，雷蒙德希尔，拉斯马克沃特，德克阿德霍尔德，
申请(专利权)人：阿利斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]