像差校正阴极透镜显微镜仪器制造技术

提供一种像差校正显微镜仪器。所述仪器具有用于接收第一非色散的电子衍射图形的第一磁偏转器（２０６）。第一磁偏转器还被构造为在第一磁偏转器的出射面（Ａ２）内投影第一能量色散的电子衍射图形。在第一磁偏转器的出射面内设置有静电透镜（２２４）。第二磁偏转器（２２２）基本上与第一磁偏转器相同，其被设置用于接收来自静电透镜的第一能量色散的电子衍射图形。第二磁偏转器还被构造为在第二磁偏转器的第一出射面（Ｂ２）内投影第二非色散的电子衍射图形。电子反射镜（２２６）被构造为用于校正第二非色散的电子衍射图形内的一个或多个像差。电子反射镜被设置用于将第二非色散的电子衍射图形反射到第二磁偏转器，用于在第二磁偏转器的第二出射面（Ｂ３）内投影第二能量色散的电子衍射图形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及电子显微镜，并且特别是涉及简化的像差校正的电子 显微镜仪器。
技术介绍
低能电子显微镜(LEEM)和光电子发射显微镜(PEEM)都是阴极 透镜显微镜的实例，其中在所研究的样品和显微镜的物镜之间保持强大的 电场。在这种4义器中，将样品认为是阴极，将物镜认为是阳极。以例如小 于500eV的低能量，在LEEM仪器的情况下，从样品反射电子，或者在 PEEM仪器的情况下，从样品发射光子。电子被加速到物镜内，达到 10-30keV的能量。然后，利用这些电子在观察屏上形成样品的像。显微镜仪器的物镜的后焦平面提供电子的角度分布的图像，其包含在 样品的外层内的原子排列的信息。所述图像被认为是LEEM的低能电子衍 射(LEED)图形，或PEEM的光电子衍射(PED)图形。这些电子的能 量分布也可以包含有关所研究的表面的电子和化学属性的信息。电子的能量过滤允许操作者观察例如与特定化学元素的电子的结合能 相对应的特定电子能量的样品的像。可选的是，通过以不同激励操作显孩吏 镜的投影仪和光谱计透镜，可以观察经过能量过滤的PED图形。操作者可以选择以记录光发射电子(photo emitted electrons )的能语。能量过滤阴 极透镜显微镜仪器与同步加速器辐射的结合在表面和界面结构和组合物的 研究中为操作者提供了极其强大的分析工具。像差校正且能量过滤的LEEM/PEEM被若干研究组推行。通常，所 选择的实验方法非常复杂，并且例如包括如德国SMART项目的Rose和 Prdkszas以;S^基于Berkeley的PEEM项目所概述的无色散棱镜阵列。在 这种方法中，通过在在投影柱内包含欧米伽能量过滤器来完成能量过滤。 通过在无色散棱镜阵列的四个面之一上包含电子反射镜来实现像差校正。 无色散棱镜阵列、电子反射镜以及欧米伽滤波器是高度复杂的电子光学元 件。将所有三个元件組合到单个显微镜仪器中已经证明在仪器设计和构造 中是难以实现的。因此，希望的是获得新颖的仪器几何构造，其依赖于更 筒单的允许色散的棱镜阵列，并且其允许对能量过滤和像差校正功能进行 简化的合并。
技术实现思路
本专利技术提供一种简化的像差校正阴极透镜显微镜仪器，特别是涉及一 种简化的像差校正组合LEEM/PEEM仪器。例如，在本专利技术的一个方面，提供一种像差校正显微镜仪器。所述仪 器具有设置用于接收笫一非色散的电子衍射图形的第 一磁偏转器。所述第 一磁偏转器也被构造为用于在所述第一磁偏转器的出射面内对笫一能量色 散电子衍射图形进行投影。所述仪器还具有设置在第一磁偏转器的出射面 内的静电透镜，以及与所述第一磁偏转器基本上相同的第二磁偏转器。所 述笫二磁偏转器被设置为用于接收来自所述静电透镜的第一能量色散电子 衍射图形。所述笫二磁偏转器还被构造为在所述第二磁偏转器的第一 出射 面内对笫二非色散电子衍射图形进行投影。所述仪器还具有构造为用于校正一个或多个像差的电子反射镜。设置所述电子反射镜用于将笫二非色散 电子衍射图形反射到第二磁偏转器，用于在所述第二磁偏转器的第二出射 面内对第二能量色散电子衍射图形进行投影。在本专利技术的该实施例中，第一磁偏转器的出射面、第二磁偏转器、第 二磁偏转器的第一出射面和第二磁偏转器的第二出射面设置为单位放大 率。另外，显微镜仪器也可以具有辅助静电透镜系统，其设置为将非色散 的电子衍射图形聚焦到反射镜表面上用于像差校正，并在电子反射镜内进 行像差校正之后，当返回笫二磁偏转器时，再次将其聚焦到第二磁偏转器 的笫一出射面上。所述显微镜仪器可以包括设置用于接收电子的物镜，以 便在与第一磁偏转器的入射面重合的物镜的后焦平面内形成电子衍射图 形。另夕卜，所述显微镜仪器可以具有设置在物镜的后焦平面内的入射孔径， 和用于对一段电子衍射图形进行过滤的第一磁偏转器的入射面，以及设置 在所述第二磁偏转器的第二出射面内用于选择所需要的电子能量的能量色 散的电子衍射图形的出射孔径。最后，所述显微镜仪器可以包括投影柱以 及观察屏，所述投影柱设置为接收并放大电子衍射图形，所述观察屏用于 对来自所述投影柱的放大的电子能量衍射图形进行投影。在本专利技术的另一方面，提供一种校正电子显撰L镜仪器内的像差的方法。 根据下面对结合附图读取的本专利技术示意性实施例的详细描述，本专利技术 的这些和其他目的、特征和优点将变得清楚。附图说明图1是示出没有像差校正的LEEM/PEEM仪器的图示； 图2是示出根据本专利技术实施例的像差校正且能量过滤的LEEM/PEEM 仪器的图示；图3是示出根据本专利技术实施例的具有色散的像差校正的图示； 图4是示出根据本专利技术实施例的没有色散的像差校正的图示； 图5是示出在根据本专利技术实施例的图2的LEEM/PEEM仪器的平面Al和B3处的离散能量的图示；图6是示出在才艮据本专利技术实施例的对于不同入口孔径位置的图2的LEEM/PEEM仪器的平面Al和B3处的离散能量的图示；图7是示出根据本专利技术实施例的不启动磁偏转器的像差校正且能量过 滤的LEEM/PEEM 4义器的图示；图8是示出根据本专利技术实施例的启动笫一磁偏转器的像差校正且能量 过滤的LEEM/PEEM仪器的图示；图9是示出根据本专利技术实施例的启动第二磁偏转器的像差校正且能量 过滤的LEEM/PEEM仪器的图示；以及图10是示出根据本专利技术实施例的用于显微镜仪器的像差校正和能量 过滤方法的流程图。具体实施例方式如下面所详细描述的，本专利技术介绍了简化的像差校正阴极透镜显微镜 仪器。通过将过去提出的电子光学元件取代为更简单的装置，本专利技术实施 例的新颖的显微镜仪器布置和几何排列大大地简化了像差校正的任务。首先参考图l，示出了没有像差校正或能量过滤的LEEM/PEEM仪器。 在LEEM仪器中，电子枪例如以15keV的电子能量产生电子束102。会聚 透镜104将电子束102聚焦到具有特定棱镜阵列的磁偏转器106内。磁偏 转器106由两平行板构成，在两平行板之间电子被偏转。磁偏转器106的 每个板优选包含至少一个，优选为五个电磁体。磁偏转器106使电子束102 以大角度偏转，在本实施例中例如为90度，由此将电子束102导引到物镜 系统108用于从才羊品110反射。可选的是，在PEEM仪器中，可以用紫外(UV)光或柔和的X射线 光子112照射样品110，以从样品110产生光电子(photo electron)。在 本实施例中，没有4吏用电子枪。来自样品110的电子在物镜系统108的后焦平面内形成衍射图形，并 且在磁偏转器106的棱镜阵列的对角平面内形成样品110的实空间像。在磁偏转器106的外部存在具有特定意义的四个对称平面。放置在磁 偏转器106的平面Dl内的物体以单位放大率被传输到磁偏转器106的平 面D2。物镜系统108的后焦平面与平面D1相重合地设置，使得能够在平面D2内观察到衍射图形。样品的实空间放大的#^皮设置在磁偏转器106 的对角线上。所述对角平面是消色差的。衍射图形在平面D2内被有力地 色散，并且不是消色差的。投影柱114包含透镜116,用于将来自磁偏转器106的对角平面的像 或来自磁偏转器106的平面D2的衍射图形放大到观察屏118上。现在参考图2，示出了根据本专利技术实施例的像差校正且能量过滤的 LEEM/PEEM仪器。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种像差校正显微镜仪器，其包括：　第一磁偏转器，其被设置用于接收第一非色散的电子衍射图形，并被构造为用于在所述第一磁偏转器的出射面内投影第一能量色散的电子衍射图形；　静电透镜，其被设置在所述第一磁偏转器的所述出射面内；　第二磁偏转器，其基本上与所述第一磁偏转器相同，其中所述第二磁偏转器被设置用于接收来自所述静电透镜的所述第一能量色散的电子衍射图形，并且被构造为用于在所述第二磁偏转器的第一出射面内投影第二非色散的电子衍射图形；以及　电子反射镜，其被构造为用于校正所述第二非色散的电子衍射图形内的一个或多个像差，并被设置为用于将所述第二非色散的电子衍射图形反射到所述第二磁偏转器，用于将第二能量色散的电子衍射图形投影到所述第二磁偏转器的第二出射面内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-2-28 11/364,2991. 一种像差校正显微镜仪器，其包括第一磁偏转器，其被设置用于接收第一非色散的电子衍射图形，并被构造为用于在所述第一磁偏转器的出射面内投影第一能量色散的电子衍射图形；静电透镜，其被设置在所述第一磁偏转器的所述出射面内；第二磁偏转器，其基本上与所述第一磁偏转器相同，其中所述第二磁偏转器被设置用于接收来自所述静电透镜的所述第一能量色散的电子衍射图形，并且被构造为用于在所述第二磁偏转器的第一出射面内投影第二非色散的电子衍射图形；以及电子反射镜，其被构造为用于校正所述第二非色散的电子衍射图形内的一个或多个像差，并被设置为用于将所述第二非色散的电子衍射图形反射到所述第二磁偏转器，用于将第二能量色散的电子衍射图形投影到所述第二磁偏转器的第二出射面内。2. 根据权利要求l的像差校正显微镜仪器，其中所述笫一磁偏转器的 所述出射面、所述第二磁偏转器、所述第二磁偏转器的所述笫一出射面和 所述第二磁偏转器的所述第二出射面以单位放大率设置。3. 根据权利要求1的像差校正显微镜仪器，还包括辅助的静电透镜系 统，其被设置用于将所述非色散的电子衍射图形聚焦到所述反射M面 上用于像差校正，并且在进行像差校正之后，用于在所述非色散的电子衍 射图形返回到所述第二磁偏转器时将其再次聚焦到所述第二磁偏转器的所 述第一出射面上。4. 根据权利要求l的像差校正显微镜仪器，还包括物镜系统，其设置 用于接收电子，所述物镜系统被构造为在所述物镜系统的后焦平面内形成电子衍射图形，所述物镜系统的后焦平面与所述第一磁偏转器的入射面相重合。5. 根据权利要求4的像差校正显微镜仪器，还包括入口孔径，其被设置在所述物镜系统的后焦平面和所述笫 一磁偏转器的入射面内，用于过滤一段所述电子衍射图形；以及出口孔径，其被设置在所述第二磁偏转器的第二出射面内，用于选择 希望电子能量的所述能量色散的电子衍射图形。6.根据权利要求5的像差校正显微镜仪器，其中所述入口孔径至少是 可调节的和可移动的之一。7. 根据权利要求4的像差校正显微镜仪器，其中所述像差校正显微镜 仪器包括低能电子显微镜仪器，并还包括电子枪，其产生具有特定电子能量的电子束；一个或多个会聚透镜，其被设置为接收来自所述电子枪的所述电子束， 并将其聚焦到所述第 一磁偏转器内；其中所述第一磁偏转器使所述电子束偏转通过所述物镜并到达样品的 表面，所述样品的表面用于将电子反射到物镜系统。8. 根据权利要求4的像差校正显微镜仪器，其中所述像差校正显微镜 仪器包括光电子发射显微镜仪器，并且还包括紫外光源和柔和x射线光子 源中的至少一个，用于照射样品以产生到...

【专利技术属性】
技术研发人员：RM特罗普，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]