减少TEM校正器系统中的热磁场噪声技术方案

公开了用于减少显微镜系统的光学元件中的热磁场噪声的产生的系统。根据本公开的具有减少的约翰逊噪声产生的实例显微镜光学元件包括由电绝缘材料构成的内芯和由导电材料构成的外涂层。所述外涂层的厚度与电导率的乘积小于0.01Ω

【技术实现步骤摘要】
减少TEM校正器系统中的热磁场噪声

技术介绍

[0001]最近，来自靠近电子束的磁性和非磁性导电部件的热磁场噪声（约翰逊噪声）已被识别为电子显微镜系统去相干的原因。热磁场噪声源于靠近成像光束的导电磁性材料以及非磁性材料中的热驱动电流，例如轭、透镜和多极。这在色像差校正器（C
C
）（被设计成校正轴向色像差系数的校正器系统）和C
C
/C
S
校正器（其校正C
C
和球面像差系数）中尤其是一个问题，这消除了主要分辨率限制因素，从而使得热磁场噪声成为高分辨率TEM系统中的限制性像差。举例来说，在四极
‑
八极C
C
/C
S
校正器中，对热磁场噪声的主要贡献来自两个C
C
校正元件（即，四极维恩滤波器）。因此，虽然当前的TEM C
C
/C
S
校正器能够补偿球面像差和色像差，但它们也会产生热磁场噪声，这至少部分地导致大于~的空间频率的严重衰减。对于由热磁场噪声引起的模糊随着透镜间隙的平方根而增加的大间隙物镜，此问题更加严重。
[0002]由于热磁场噪声与温度的平方根成比例，因此已经提出了冷却解决方案来补偿这种热磁场噪声。举例来说，已经设计了使用各种技术/元件（例如液氮、热管和/或冷却棒）来解决热磁场噪声冷却系统。然而，C
C
/C
S
校正器的冷却既具有设计挑战性，又具有高昂的实施成本，使其在低温系统之外不是一个实用的解决方案。因此，需要更便宜且更容易实施的解决方案来校正成像系统中的热磁场噪声。

技术实现思路

[0003]公开了用于减少显微镜系统的光学元件中的热磁场噪声的产生的系统。根据本公开的具有减少的约翰逊噪声产生的实例显微镜光学元件包括由电绝缘材料构成的内芯和由导电材料构成的外涂层。外涂层的厚度（t）与电导率（σ）的乘积小于0.01 Ω
‑1、0.001 Ω
‑1、0.0001 Ω
‑1。根据本专利技术的外涂层致使由光学元件产生的约翰逊噪声减少2
×
、3
×
、一个数量级或更多。在特定实例实施例中，所述光学元件是具有减少的约翰逊噪声产生的校正器系统。这种校正器系统包括由外部磁多极和内部静电多极组成的C
C
校正元件。内部静电多极包括由电绝缘材料构成的内芯和由导电材料构成的外涂层。
附图说明
[0004]参考附图描述详细描述。在附图中，附图标记最左侧数字标识附图标记第一次出现在附图中的附图。不同附图中的相同附图标记指示相似或相同的项。
[0005]图1示意性地说明根据本专利技术的被配置成减少显微镜成像系统中的热磁噪声的光学组件。
[0006]图2描绘包含被配置成减少样品的处理、成像和/或评估期间的热磁噪声的一个或多个光学组件的显微镜成像系统的环境。
[0007]图3和图4示出根据本专利技术配置以在带电粒子显微镜系统中使用期间产生减少的热磁噪声的示意图实例校正器系统。
[0008]图5示出实例曲线图，其说明根据本专利技术的热磁噪声（约翰逊噪声）对各种系统配置的光学传递函数的贡献。
[0009]贯穿附图的若干视图，类似的附图标记指代对应的部分。通常，在附图中，以实线展示了可能包含在给定实例中的元件，而以虚线展示了对于给定实例而言任选的元件。然而，以实线展示的元件对于本公开的所有实例不是必需的，并且以实线示出的元件可以在不脱离本公开的范围的情况下从特定实例中省略。
具体实施方式
[0010]公开了用于减少显微镜成像系统中的热磁噪声的方法和系统。具体地，所述方法和系统涉及光学组件，所述光学部件包括由电绝缘材料构成的内芯和由包围内芯的导电材料构成的外涂层。在本专利技术的一些实施例中，光学组件为包括一个或多个内部静电多极和一个或多个外部磁多极的校正器（例如，C
C
/C
S
校正器）的静电多极。在一些实例实施例中，包围内部电绝缘芯的此导电材料层的存在将校正器产生的热磁场噪声减少2
×
、3
×
、一个数量级或更多。
[0011]图1为根据本专利技术的被配置成减少显微镜成像系统中的热磁噪声的光学组件100的示意性说明。确切地说，图1示出接近于带电粒子束路径104的光学组件102的横截面。图1将带电粒子射束路径104说明为沿z轴行进，且将光学组件102的横截面说明为由xy平面平分。光学组件102包括由电绝缘材料构成的内芯106。在各种实施例中，内芯106可由各种电阻材料构成，例如，陶瓷材料、玻璃质材料、石英、半导体材料等。所属领域的技术人员将理解，潜在电阻材料的此列表并非穷尽性的，且可根据其驻留于其中的光学元件或系统的功能而选择各种电绝缘材料（和/或其组合）。
[0012]图1进一步将光学元件102示出为包括由完全包围内芯的导电材料构成的外涂层108。然而，在其它实施例中，外涂层可不完全包围内芯。选择导电材料使得外涂层的厚度（t）与导电材料的电导率（σ）的乘积小于0.01 Ω
‑1、0.001 Ω
‑1，和/或0.0001 Ω
‑1。在各种实施例中，外涂层108可以电接地和/或电压施加到外涂层108。此外，在不同实施例中，外涂层108可具有大于10 kΩ和/或大于100 kΩ的薄层电阻（即，）。此外涂层108在光学元件102上的存在导致由光学元件102产生的热磁场噪声（即约翰逊噪声）的量相比于已知光学元件减少至少2
×
、3
×
或一个数量级。
[0013]在本专利技术的各种实施例中，光学元件102可以对应于各种光学显微镜元件或其组成元件。举例来说，光学元件102可对应于电极、多极元件、偏转器，或校正器的组成元件，例如Cc和/或Cs校正器。
[0014]图1还将光学组件100说明为包含任选的第二光学元件110，所述第二光学元件110包括由电绝缘材料构成的内芯106，所述电绝缘材料被由导电材料构成的外涂层112包围。具有两个这样的光学元件的实例实施例可以是光束偏转器系统。根据本专利技术，此光束偏转器系统将能够引起带电粒子束104的偏转，同时当带电粒子束104接近光学元件102和110传递时产生极大减少量的热磁噪声。
[0015]图2为包含被配置成减少样品的处理、成像和/或评估期间的热磁噪声的一个或多个光学组件的显微镜成像系统的环境200的说明。确切地说，图2示出实例环境200，其包含用于研究包含偏转器系统206和校正器系统208两个的样品204的实例显微镜系统202，所述偏转器系统206和校正器系统208各自根据本专利技术配置成减少其产生的热磁场噪声的量。确切地说，图2将实例显微镜系统202示出为包含C
S
/C
C
校正器系统208。
[0016]实例显微镜系统202可为或包含一个或多个不同类型的光学和/或带电粒子显微镜，例如但不限于扫描电子显微镜（SEM）、扫描透射式电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有减少的约翰逊噪声产生的校正器系统，所述校正器系统包括：外部磁多极；和内部静电多极，其中所述内部静电多极的组件包括：由电绝缘材料构成的内芯；和由导电材料构成的外涂层。2.根据权利要求1所述的校正器系统，其中所述外涂层完全包围所述内芯。3.根据权利要求1所述的校正器系统，其中所述组件是电极，且所述内部静电多极包括多个电极。4.根据权利要求3所述的校正器系统，其中所述多个电极中的每一个包括：由电绝缘材料构成的内芯；和由导电材料构成的外涂层。5.根据权利要求1到4中任一项所述的校正器系统，其中所述校正器是C

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