【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粒子射束成像，特别是基于电子射束的衍射成像。更具体地，本专利技术涉及一种用于电子成像应用中的传感器保护的系统，传感器保护基于控制暴露于成像传感器的射束信号的射束强度。
技术介绍
1、传统上，可使用光学模型来实现成像传感器的信号剂量保护以从透镜电流导出成像传感器处的射束强度。然而，这可能难以扩展到基于衍射、能量过滤透射电子显微镜(eftem)和/或电子能量损失光谱学(eels)的成像应用。
2、使用直接电子检测器(ded)可实现增大的信噪比(snr)，其可用于减小射束强度以限制由电子射束辐照到样本造成的损坏。然而，ded更可能引起过度曝光，其可永久性地增大暗电流，导致snr的减小以及动态范围的减小，这可能导致成像传感器不可操作。信号剂量可与在成像传感器的整个寿命中的累积剂量有关。短时间暴露于高电流密度可能已经导致永久性损坏。
3、可阻止直接检测器在衍射模式中使用，因为直接检测器可能被投射在成像传感器上的高峰值电流损坏。可能难以保证入射在传感器上的最大局部电流低于系统安全限制。该系统还会由于人为错误的可能性而处于危险中，因为操作者可能忘记放置和/或未正确地放置射束截捕器、未对准光学器件等，使得不可预见的高射束强度可能命中传感器。这种情况仅发生几次之后就可能造成严重的传感器损坏。而且，当在衍射模式中执行对准时，中心射束可能移动并且未命中射束截捕器。附加地和/或另选地，对准甚至可能需要中心射束是可见的，例如，用于聚焦目的或散光校正，其中中心射束的完全曝光同样可能损坏传感器。
<
1、按照以上所述，本专利技术寻求克服或至少减轻已知电子成像系统的不足和缺点。本专利技术的一个目的是提供一种用于保护成像传感器免受过度曝光的改进的系统和方法。
2、本专利技术的系统和方法满足了这些目的。
3、根据第一方面，本专利技术涉及一种用于粒子成像应用中的传感器保护的系统，该系统包括射束控制设备(bcd)，该bcd被配置为基于输入射束信号来提供射束信号，其中该射束信号包括改变的射束强度。
4、粒子可以是带电的，优选地粒子是电子。该系统可以是电子显微镜，例如，扫描电子显微镜和/或透射电子显微镜。该系统可被配置为捕获带电粒子射束的(特别是电子射束的)衍射图案。由于射束的变化的强度，射束强度可超过系统的传感器可捕获的最大强度阈值，而不会实质上缩短传感器的寿命，或者是不会导致对传感器的不可逆损坏。因此，该系统包括bcd，该bcd被配置为通过相对于射束屏蔽传感器来保护传感器和/或至少降低射束强度来保护传感器并且防止过度曝光。
5、该bcd还可被配置为通过定位在样本和/或样品的上游来保护样本。因此，在射束与样本相互作用之前和/或在射束信号被传感器捕获之前改变初始射束的射束强度。该系统可具体地被配置为直接捕获粒子射束。本文中，射束可包括投射在传感器上的高峰值电流。通常，此类高峰值电流(即，高射束强度)阻止直接检测器在衍射模式中使用。
6、具体地，由于输入射束的高变化(即，动态范围)，控制提供给传感器的最大局部电流(即，最大局部射束强度)是有益的。这可确保最大局部电流在由传感器指定的安全限制内。本专利技术提供以下优点：可保护传感器免受超过最大允许强度的射束强度的影响。因此，延长了传感器的寿命。在衍射模式中，可能有利的是阻挡射束信号的一部分，优选地阻挡通常具有最高射束强度的中心未散射射束分量。因此，仅将射束的散射分量提供给传感器。中心射束分量可被可手动地或自动地放置的射束截捕器阻挡。然而，由于系统变化或用户误差，射束截捕器可能不与中心射束分量的传播轨线相交，从而允许高强度中心射束分量命中并且潜在地损坏传感器。根据本专利技术的系统实现了可检测和/或预见此类场景的优点。因此，可自动地执行适当的对策(即，降低射束强度)，以保护传感器。
7、系统变化可包括操作者不插入或移除射束截捕器、射束光学器件的对准改变、样本的改变(即，样本的劣化和/或更换)。
8、基于输入射束信号来提供射束信号还可包括不向传感器提供射束的任何部分，使得传感器相对于射束完全被屏蔽。另选地，bcd可将输入射束信号的射束强度减小到射束信号中的减小的射束强度，该减小的射束强度然后可被提供给传感器。通过部分吸收、部分阻挡和/或随时间变化地阻挡输入射束信号，射束强度可变化。
9、通常，当在衍射模式中执行对准时，输入射束信号的中心分量可能来回跳跃并且未命中射束截捕器。此外，可利用传感器可见的中心射束来执行系统的对准，例如，用于聚焦目的或散光校正。
10、为了避免对传感器的损坏，可缓慢地增大射束电流，优选地通过使用快门调制概念。作为第一步骤，可以低射束占空比获取图像。该系统可被配置为确定最大电流是否是可接受的，然后占空比增大到全占空比。
11、本专利技术可进一步实现以下优点：变化的射束信号(即，经调制的射束电流)可足够低以允许传感器的长期曝光。这可用于对准目的。
12、改变的射束强度可基于随时间变化的强度和/或随时间变化的强度图案，特别是阻挡图案。
13、传感器可以是cmos传感器，其包括按阵列布置的光电二极管形式的多个敏感元件，也称为像素。每个像素可连接到模数转换器(adc)。每个像素上的电压可以是照射辐射(诸如电子和/或光)的结果。
14、系统可实现反应性剂量保护。针对每个新的光学器件设定(例如，在放大倍率切换或模式切换(即，切换到衍射或切换到eftem)之后)，系统可执行对图像的窥视以检查剂量是安全的。这种窥视可包括减小的曝光，优选地最小射束强度，以产生图像。系统可基于该窥视来确定安全曝光条件，并且启动更长时间的窥视以检查其仍然是安全的。这种窥视可继续直到达到所请求的曝光时间。
15、优选地，系统可生成短的曝光时间，使得传感器不被过度曝光，即，在射束强度最大值以及曝光时间最小值(即，最短非活动间隔)处超过曝光阈值。
16、bcd可包括由钛制成的快门。bcd可包括屏蔽物，该屏蔽物被配置为围绕快门并且相对于em辐射屏蔽快门，相应地相对于由bcd发射的em辐射屏蔽周围环境。具体地，屏蔽物可以是屏蔽衬套。屏蔽衬套可包括特殊金属和/或铁氧体。优选地，bcd被配置为实现10μs或更低的曝光时间间隔。曝光时间间隔可被定义为bcd去激活与bcd再次激活(即，执行两个切换动作)之间的时间间隔。
17、方法：
18、一般来讲，触发器(例如，显著光学模式改变、切换到衍射模式等)可使得系统进入评估模式(即，窥视模式)，其间系统将检查照明是否是可接受的。在执行该检查之后，可执行常规曝光模式。优选地，在常规曝光模式期间剂量保护是有效的，其可在达到或超过曝光阈值时激活，然后限制射束信号对传感器的曝光。
19、可通过使用bcd(即，快门调制概念)来缓慢地增大射束电流。利用减小的曝光时间间隔以第一占空比获取第一图像。系统可确定针对减小的曝光的所检测到的最大电流，并且当每曝光最大所检测到的电流低于相应阈值时增大到全本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电子成像应用中的传感器保护的系统，所述系统包括
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述BCD被配置为在活动间隔的持续时间内激活，并且其中所述控制模块被配置为当所述曝光值未超过上限阈值时减小所述活动间隔。
3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为：当所述控制模块接收到触发信号时，进入评估模式；设定控制间隔，所述控制间隔包括预先确定的最大活动间隔；并且针对后续一连串的捕获间隔，每捕获间隔逐步减小所述活动间隔。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制信号包括具有所述活动间隔的控制间隔，并且其中所述控制模块被配置为对所述控制间隔应用脉宽调制以控制在所述控制间隔期间经修改的射束信号的平均射束强度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为关于先前捕获间隔来确定每捕获间隔的所述曝光值的增大。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为当满足以下条件中的至少一个条件时退出所述评估模式：
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为减小所述活动间隔，使得所述曝光值根据预先确定的关系来每捕获间隔增大。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为：基于先前捕获间隔的曝光值来预测后续捕获间隔序列中的所选择的捕获间隔的曝光值；确定所述曝光值是否小于或等于最大安全曝光值；并且基于所述选择的捕获间隔的控制间隔来设定所述后续捕获间隔的控制间隔，并且其中所述选择的捕获间隔处于所述后续捕获间隔序列的第二位置或更高位置处。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为预测包括一连串的后续捕获间隔的捕获序列中的每个捕获间隔的曝光值，并且其中针对所述捕获序列内的连续捕获间隔，每捕获间隔的对应于活动间隔的总计持续时间的总激活时间减少。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为：将所述捕获信号划分成一组区段信号，其中每个区段信号包括所述捕获信号的内聚子组；并且确定每个区段信号的区段曝光值；并且将限定所述区段信号的所述捕获信号的所述内聚子组沿所述射束信号的至少一个维度重叠；并且当信号区段的区段曝光值超过最大区段曝光值时，激活所述BCD。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为对所述捕获信号进行空间滤波以减小空间亮度梯度。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为接收目标捕获间隔，其中所述目标捕获间隔不含任何活动间隔，并且/或者其中所述控制模块被进一步配置为：关于所述目标捕获间隔来确定最大允许射束强度值和/或最大曝光值；并且每捕获序列中的捕获间隔逐步减小所述活动间隔；并且确定所述捕获序列中的至
14.一种用于电子成像应用中的传感器保护的方法，所述方法包括以下步骤
15.根据权利要求14所述的方法，所述方法包括以下步骤
...【技术特征摘要】
1.一种用于电子成像应用中的传感器保护的系统，所述系统包括
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述bcd被配置为在活动间隔的持续时间内激活，并且其中所述控制模块被配置为当所述曝光值未超过上限阈值时减小所述活动间隔。
3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为：当所述控制模块接收到触发信号时，进入评估模式；设定控制间隔，所述控制间隔包括预先确定的最大活动间隔；并且针对后续一连串的捕获间隔，每捕获间隔逐步减小所述活动间隔。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制信号包括具有所述活动间隔的控制间隔，并且其中所述控制模块被配置为对所述控制间隔应用脉宽调制以控制在所述控制间隔期间经修改的射束信号的平均射束强度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为关于先前捕获间隔来确定每捕获间隔的所述曝光值的增大。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为当满足以下条件中的至少一个条件时退出所述评估模式：
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制模块被配置为将后续捕获间隔的曝光值控制为在所述评估模式中确定的曝光值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为减小所述活动间隔，使得所述曝光值根据预先确定的关系来每捕获间隔增大。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制模块被配置为：基于先前捕获间隔的曝光值来预测后续捕获间隔序列中的所选择的捕获间隔的曝光值；...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·C·蒂梅杰，E·德容，A·拉杜列斯库，J·麦科马克，J·凯泽，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。