用于基于RF脉冲电子束的STEM的系统和方法技术方案

用于基于RF脉冲电子束的STEM的系统和方法。本文公开了用于对电子束施加脉冲并使脉冲电子束与在多个扫描位置处扫描样品同步的系统和方法。一种示例方法至少包含：对电子束施加脉冲以形成具有脉冲周期的脉冲电子束；移动所述脉冲电子束以在多个位置处与样品相互作用，所述多个位置中的每个位置处的所述相互作用发生持续停留时间；以及基于所述电子束的所述脉冲施加和平移使所述脉冲电子束与所述样品的所述相互作用的数据采集同步，其中所述停留时间基于所述脉冲周期的导数。留时间基于所述脉冲周期的导数。留时间基于所述脉冲周期的导数。

【技术实现步骤摘要】
用于基于RF脉冲电子束的STEM的系统和方法


[0001]本专利技术总体上涉及带电粒子显微镜，并且具体地涉及脉冲束带电粒子显微镜。

技术介绍

[0002]由于电荷积聚可能引起的损坏和成像效应，非导电样品的电子显微镜分析通常很困难。例如，归因于由电子束引起的充电和放电事件的样品移动会导致较差的图像质量。另外，软材料（如生物材料）可能会因电子束曝光而受损，这会限制成像和后续分析。尽管已经尝试补救此类问题，但迄今为止的尝试具有其自身的缺点。此类尝试包含降低总电子剂量、降低剂量率和低温电子显微镜。降低剂量和/或剂量率会导致图像有噪声和采集时间长，而低温电子显微镜增加了多层次的复杂性和成本。即使考虑到已知技术，也期望对非导电材料成像的新技术。

技术实现思路

[0003]本文公开了用于对电子束施加脉冲并使脉冲电子束与在多个扫描位置处扫描样品同步的系统和方法。示例方法至少包含：用射频腔对电子束施加脉冲以形成具有脉冲周期的脉冲电子束；移动所述脉冲电子束以在多个位置处与样品相互作用，所述多个位置中的每个位置处的所述相互作用发生持续停留时间；以及基于所述电子束的所述脉冲施加和平移使所述脉冲电子束与所述样品的所述相互作用的数据采集同步，其中所述停留时间基于所述脉冲周期的导数。
[0004]用于对电子束施加脉冲并使脉冲电子束与在多个扫描位置处扫描样品同步的示例系统至少包括：电子发射器，所述电子发射器用于沿光轴提供电子束；包含光圈的RF腔，所述RF腔布置成使得所述光轴延伸穿过所述光圈；偏转器，所述偏转器耦接以偏转所述电子束；以及控制器，所述控制器至少耦接到所述RF腔和所述偏转器。所述控制器包含或耦接到非暂时性机器可读介质，所述非暂时性机器可读介质包含代码，所述代码当由所述控制器执行时使所述控制器：在所述RF腔中建立RF波，所述RF波用于产生具有脉冲周期的脉冲电子束；使用所述偏转器移动所述脉冲电子束，移动的脉冲电子束在多个位置中的每个位置处与样品相互作用持续停留时间；并且基于所述电子束的所述脉冲施加和所述移动使所述脉冲电子束与所述样品的所述相互作用的数据采集同步，其中所述停留时间基于所述脉冲周期的导数。
附图说明
[0005]图1是根据本公开的实施例的STEM系统。
[0006]图2是根据本公开的实施例的电子显微镜的一部分的示例图示。
[0007]图3是根据本公开的实施例的示例方法。
[0008]图4是在多个样品位置处脉冲周期与停留时间的关系的图形图示。
[0009]图5是根据本公开的实施例的示例功能框图。
[0010]贯穿附图的若干个视图，相同的附图标记指代对应的部分。
具体实施方式
[0011]以下在产生脉冲电子束的电子显微镜的上下文中描述本专利技术的实施例，其中样品扫描与脉冲电子束的脉冲率同步。在一些实施例中，电子显微镜是扫描透射电子显微镜。样品的扫描与脉冲率同步，使得在每个扫描位置处对样品施加相等数量的脉冲。然而，应当理解的是，本文所描述的方法通常适用于各种不同的断层摄影方法和设备，包含锥形束系统和平行束系统两者，并且不限于任何特定的设备类型、束类型、物体类型、长度尺度或扫描轨迹。
[0012]如在本申请和权利要求书中所使用的，除非上下文中另外明确指明，否则单数形式“一”、“一个”以及“所述”包含复数形式。另外，术语“包含”意指“包括”。进一步地，术语“耦接”不排除耦接项之间存在中间元件。
[0013]本文所描述的系统、设备和方法不应以任何方式被解释为限制性的。实际上，本公开针对各种所公开实施例的所有新颖和非显而易见的特征和方面，无论是单独地还是以彼此形成的各种组合和子组合。所公开的系统、方法和设备不限于任何具体方面或特征或其组合，所公开的系统、方法和设备也不要求存在任何一个或多个具体优点或解决任何一个或多个具体问题。任何操作理论均是为了便于阐释，但所公开的系统、方法和设备不限于此类操作理论。
[0014]尽管为了便于呈现而以特定的顺序次序来描述所公开的方法中的一些的操作，但应理解，除非下文所陈述的具体语言要求特定排序，否则此描述方式涵盖重新布置。例如，在一些情况下，可以重新布置或同时执行按顺序描述的操作。此外，为了简单起见，附图可能没有示出所公开的系统、方法和设备可以与其它系统、方法和设备结合使用的各种方式。另外，本说明书有时使用像“产生”和“提供”的术语来描述公开的方法。这些术语是所执行的实际操作的高水平抽象。与这些术语相对应的实际操作将取决于特定实施例而变化，并且易于由本领域普通技术人员辨别。
[0015]在一些示例中，数值、程序或设备被称为“最低”、“最佳”、“最小”等。应当意识到，此类描述旨在指示可以在许多所使用的功能替代方案中进行选择，并且此类选择不需要比其它选择更好、更小或更优选。
[0016]使用如透射电子显微镜（TEM）、扫描TEM（STEM）等电子显微镜（EM）对非导电样品（包含生物样品）进行分析可能会因样品材料本身而受到阻碍。例如，EM环境中的非导电样品会因撞击电子束而积聚电荷。然而，由于充电和放电事件导致的样品漂移，这种电荷积聚会降低所获取图像的质量。这种电荷积聚还会影响电子束的路径，这会影响图像质量。关于生物样品，不仅存在电荷积聚问题，而且电子束的照射也会损坏样品。这些问题都会导致图像不佳，这可能导致基于图像的分析效果不佳。
[0017]如上所述，先前已经尝试解决这些问题，但是这些尝试导致了其它不期望的问题。例如，限制总剂量递送（剂量是在给定位置和/或总共提供给样品的电荷量）可能会减少或消除充电和损坏效应，但也可能由于较差的信噪比而导致图像质量不佳。另一个实例是剂量递送减少，例如，电子束向样品提供电子的速率，但这种成像策略会导致采集时间增加。这种时间增加是非常不期望的。关于cryo
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EM的使用，样品制备和显微镜都受到很大影响。
首先，样品必须低温冷却，这对于生物样品来说可能很棘手，并且显微镜必须包含低温冷却的载物台，这使显微镜复杂化并增加了成本。虽然cryo
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EM可以提供高质量图像，但在许多用例中，这种增加样品制备和成本是不期望的。如此，期望一种用于处理非导电和生物样品的新技术。
[0018]一种解决方案是暂时构造用于探测样品的电子束。用于暂时构造电子束的一项技术是对电子束施加脉冲。研究表明，暂时构造的照射可以对减少损伤机制产生有益的影响，而不仅仅是降低剂量率和/或总剂量。例如，已经证明，当用脉冲电子束照射非导电样品（包含生物样品）时，可以避免图像中的充电/放电不稳定性（例如，STEM图像中的跳跃）。
[0019]可以通过多种方式实现电子束的脉冲施加，如使用射频（RF）腔、光电子感应电子发射器、快速束消隐和其组合。对于RF腔，在腔中建立的一个或多个RF波将扫描横穿输出光圈的电子束以生成电子脉冲。当电子束与光圈对齐时，电子束沿路径继续行进，但是当RF波将其从光圈中扫出时，电子束停止离开光圈。这种用RF波或多个RF波移动电子束的过程可以生成具有期望频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，其包括：用RF波对电子束施加脉冲以形成具有脉冲周期的脉冲电子束；移动所述脉冲电子束以在多个位置处与样品相互作用，在所述多个位置中的每个位置处的所述相互作用发生持续停留时间；以及基于所述电子束的所述脉冲施加和平移使所述脉冲电子束与所述样品的所述相互作用的数据采集同步，其中所述停留时间基于所述脉冲周期的导数。2.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述脉冲施加和平移使所述电子束与所述样品的数据采集同步包含在所述多个位置中的每个位置处提供相等数量的电子束脉冲。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述停留时间等于整数个脉冲周期。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述脉冲周期的导数包含多个脉冲周期。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据采集的所述同步基于来自RF电子设备的控制信号，所述RF电子设备控制所述RF波。6.根据权利要求5所述的方法，其中由所述RF电子设备控制的RF腔形成所述RF波。7.根据权利要求5所述的方法，其中在透射电子显微镜（TEM）中的交叉平面处形成所述RF波。8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述TEM的枪透镜与聚光器系统之间形成所述交叉平面。9.根据权利要求8所述的方法，其中由所述枪透镜形成交叉。10.根据权利要求7所述的方法，其中所述TEM在扫描模式下操作。11.根据权利要求1所述的方法，其中在从50 MHz到10 GHz的范围内对所述脉冲电子束施加脉冲。12.一种设备，其包括：电子发射器，所述电子发射器用于沿光轴提供电子束；射频（RF）腔，所述RF腔包含光圈，所述RF腔被布置成使得所述光轴延伸穿过所述光圈；偏转器，所述偏转器耦接以偏转所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：