使用合并光谱数据的光谱技术制造技术

本发明专利技术涉及使用合并光谱数据的光谱技术。一种使用光谱装置检查样品的方法，包括以下步骤：-将样品安装在样品架上；-将辐射的聚焦输入射束引导到样品上的位置上，从而产生使受激光子辐射的通量从所述位置放射的相互作用；-使用多通道光子计数检测器检查所述通量，从而针对所述位置累积测量光谱；-针对样品上的一系列连续位置，自动重复所述引导和检查步骤，该方法包括以下步骤：-选择将影响所述受激光子辐射通量的大小的输入射束的射束参数；-针对样品上第一组位置内的每个位置，使用所述射束参数的第一值来积累光谱；-针对样品上第二组位置内的每个位置，使用与所述第一值不同的所述射束参数的第二值来积累光谱。

【技术实现步骤摘要】
使用合并光谱数据的光谱技术
本专利技术涉及使用光谱装置检查样品的方法，包括以下步骤：-将样品安装在样品架上；-将辐射的聚焦输入射束引导到样品上的位置上，从而产生使受激光子辐射的通量从所述位置放射的相互作用；-使用多通道光子计数检测器检查所述通量，从而针对所述位置积累测量光谱；-针对样品上的一系列连续位置，自动重复所述引导和检查步骤。本专利技术还涉及适于执行这样的方法的光谱装置，特别是如被包括在带电粒子显微镜中的光谱装置。
技术介绍
出于清楚和一致性的目的，如遍及本文和所附权利要求书所使用的下列术语应被解释如下：-聚焦射束被认为是具有与受调查的样品相比相对小的受限横截面面积的射束；以这种方式，有可能将射束的撞击覆盖区（footprint）限于样品的相对小的子区域。该射束可以本质上是会聚的或准直的。-受激光子辐射被认为是作为通过用相对高的能量粒子（例如电子、离子、X射线或伽玛射线）进行轰击所促成的原子效应的结果而产生的光子辐射。如果轰击射束（输入射束）被切断，则受激光子辐射的通量将停止。该术语不应与如被应用于激光科学中的受激辐射的概念相混淆。-多通道检测器被认为是可以将光子辐射的入射通量分类到多个能量通道中的检测器，每个通道代表给定的能量范围。下面更详细地阐明这些要点。例如，开篇段落中所描述类型的方法从能量色散（energy-dispersive）X射线光谱术（其通常使用首字母缩写词EDX或EDS来指代）的领域所获知。在这种技术中，用带电粒子的聚焦输入射束（例如，在扫描电子显微镜中，或在专用的独立装置中）轰击样品（通常，但不一定，本质上是矿物学的样品）。通过与这些轰击粒子之一的碰撞，样品的原子中的较低壳层电子可以从其轨道被排出，这在同时释放以X射线光子的形式的能量量子的情况下，创建由正在讨论的原子中较高壳层电子的去激发所迅速填充的电子空穴。以这种方式被发射的光子的能量特征/分布将是正在讨论的原子的特定电子壳层结构的特性，并因此在执行样品的元素/组成分析中可以被用作“指纹”。能量色散光谱检测器对不同能量的不同光子进行收集、分类和计数，针对聚焦输入射束被引导到其上的样品的位置产生测量光谱；这样的光谱可以被呈递为每通道的计数（纵坐标）对通道号（横坐标）的图表，与强度对能量相对应，且一般包括各种峰值——其能量可以被用来识别生成的元素（物质），以及其高度（原则上）可以被用来估计生成的元素的相对数量。然后人们自动移动样品和/或射束，使得射束被引导到样品上的新位置上，并在所述新位置处自动重复上面所描述的过程（这种自动动作被指定，例如，借助于控制用来支配光谱装置的操作（的方面）的处理器/控制器（的方面）的软件）。这种技术在矿物学领域是特别有用的，其中小的样品可能包含许多不同种类的矿物；然而，其有用性在例如冶金、微生物学和半导体科学的领域中也是不证自明的。对于有关EDX/EDS的更多信息，对以下网页进行参考：http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_Dispersive_Spectroscopy如这里所采用的，术语EDX/EDS涵盖了所谓的波长色散X射线光谱术（WDX或WDS）。该后一种技术可以被视为EDX/EDS的特定改进，其中对从样品出现的X射线进行过滤（例如，借助于特定类型的晶体），使得只有给定波长的X射线在任何给定时刻被计数。另一个此类已知技术是X射线荧光光谱术，其通常使用首字母缩写词XRF指代。这种技术与EDX/EDS类似，除了在输入射束中包括X射线或伽马射线光子而非带电粒子。对于有关XRF的更多信息，对以下网页进行参考：http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_fluorescence又一个此类技术是质子诱发X射线发射（PIXE），其中输入射束包括质子。在以下参考中更详细地描述了这种技术：http://en.wikipedia.org/wiki/PIXE尽管它们是有用的，但是这些已知技术确实遭受到某些挫折。例如：(i)一个问题在于所利用的物理过程（束缚电子的排出和去激发）的性质，并且该问题是由以下事实所引起的，即关于经由这种机制产生光子，并非所有元素都示范出相同的“亮度”。结果，假定测量期期间的固定计数时间（累积时间），对于样品中的不同元素，可以积累显著不同的光子计数值。即使对于单个元素，发射光谱通常将包括多个不同高度的峰值——其中一些可能如此之高以至于在光谱中占支配地位，而另一些可能只略高于所获得的数据中的微小凸起。然而，当对来自显着不同亮度的若干元素的光子同时进行计数时，最高和最低峰值之间大小上的差异甚至可以更大。除非显著增加计数时间，否则这样的峰值高度的宽范围可使更小的峰值在背景噪声中被丢失/忽略；然而，以这种方式增加计数时间必然招致显著的吞吐量惩罚，这通常是不期望的。(ii)另一个问题在于所采用检测器的工作方法（modusoperandi），其根据光子被感知的能量将光子分类到不同的“通道”中，并在所分配计数时间内对每个通道中的光子数进行计数。该分类过程本质上是串行的，并且当检测器面临快速的时间演替中两个接连光子的到来（传统上被称为“堆积（pile-up）”的事件）时，可能陷入混乱。假定这些光子分别具有能量E1和E2，由于光子的时间间隔没有足够大到允许将它们之间的转折点确信地区别于噪声影响，由检测器所采用的处理电路可能不确定关于其只是已“看到”两个不同的光子还是具有能量E1+E2的单个光子。为避免使所积累的数据“变坏（spoil）”，这种堆积事件传统上被所述处理电路丢弃。在涉及来自样品的受激光子（X射线）辐射的相对高通量的测量情况中，许多潜在有用的数据可能不得不以这种方式被丢弃，使得测量质量将不可避免地受损。有些讽刺的是，尽管由较高的光子通量，但对于所采用的检测器而言，可能只有相对很少的有用数据，其结果是：所获得的光谱可能具有噪声和相对低的分辨率，并且其一个或多个峰值高度可能不再被可靠地用来估计正在讨论的生成一个或多个峰值的一个或多个元素的相对数量。（ⅲ）问题（i）和（ⅱ）趋于互相加剧。例如，考虑具有高亮度的元素，如（i）中所提到的。由该元素所产生的高光子通量可以“压倒（overwhelm）”所采用检测器的处理电路，由于重现堆积而引起检测效率上的剧烈下降。由于具有较低亮度的元素，这种下降转而又使其甚至更难以有效地检测（较弱的）谱峰。
技术实现思路
解决这些问题是本专利技术的一个目的。更具体而言，本专利技术的一个目的是提供一种可以更有效地应对具有基本上有差异的亮度的元素在样品中同时出现的光谱方法。此外，本专利技术的一个目的是这样的方法应该能够以更有效的方式处理数据堆积。这些和其他目的在如开篇段​​落中所规定的方法中被实现，其特征在于下列步骤：-选择将影响所述受激光子辐射通量的大小的输入射束的射束参数；-针对样品上第一组位置内的每个位置，使用所述射束参数的第一值来积累光谱；-针对样品上第二组位置内的每个位置，使用与所述第一值不同的所述射束参数的第二值来积累光谱。在导致本专利技术的研究中，专利技术人得到的深刻理解是，在执行光谱术的许多情况中，人们通常（至少最初）对定性分析（即，究竟是否存在某种元素）比对定量分析（即，存在多少该元素）更感兴趣；因此，光谱数据的一定失真（借此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用光谱装置检查样品的方法，包括以下步骤：??将所述样品安装在样品架上；??将辐射的聚焦输入射束引导到所述样品上的位置上，从而产生使受激光子辐射的通量从所述位置放射的相互作用；??使用多通道光子计数检测器检查所述通量，从而针对所述位置积累测量光谱；??针对所述样品上的一系列连续位置，自动重复所述引导和检查步骤，其特征在于下列步骤：??选择将影响所述受激光子辐射通量的大小的输入射束的射束参数；??针对所述样品上第一组位置内的每个位置，使用所述射束参数的第一值来积累光谱；??针对所述样品上第二组位置内的每个位置，使用与所述第一值不同的所述射束参数的第二值来积累光谱。

【技术特征摘要】
2012.07.23 EP 12177454.11.一种使用光谱装置检查样品的方法，包括：将所述样品安装在样品架上；将辐射的聚焦输入射束引导到所述样品上的位置上，从而产生使受激光子辐射的通量从所述位置放射的相互作用；使用多通道光子计数检测器检查所述通量，从而针对所述位置积累测量光谱；以及针对所述样品上的一系列连续位置，自动重复所述引导和检查步骤，进一步包括以下步骤：选择将影响所述受激光子辐射通量的大小的输入射束的射束参数；选择所述射束参数的第一值；在第一测量运行中，在针对第一组位置中的每个位置获取光谱的同时，维持所述射束参数的所述第一值；选择所述射束参数的第二值；在第二测量运行中，在针对第二组位置中的每个位置获取光谱的同时，维持所述射束参数的所述第二值，其特征在于以下步骤：在所述第一测量运行期间，如果所述检测器遇到被低于给定接受值的时间间隔所分离的两个连续光子，则生成事件信号；如果在给定位置Lf处，所生成的事件信号的数量超过特定的阈值，则生成标志信号，并将位置Lf存储在存储器中；响应于标志信号的生成，选择所述射束参数的所述第二值，以便降低所述受激光子辐射通量的大小；选择所述第二组位置以至少包括位置Lf的子集。2.如权利要求1中所述的方法，其中：如果在位置Le处生成事件信号，则将与该事件信号相关联的检测器数据存储在缓冲器中；以及来自该缓冲器的数据被包括在针对位置Le所积累的光谱中，但被标记为与事件信号相关联。3.如权利要求1所述的方法，其中：所述输入射束包括从包括电子、X射线、伽马射线、质子、正电子和离子的组中所选择的辐射；所述受激光子辐射的通量包括X射线；以及所述射束参数是从包括电流和强度的组中选择的。4.如权利要求3中所述的方法，其中：所述输入射束包括电子；以及将所述受激光子辐射的通量使用能量色散X射线光谱术进行检查。5.一种被构建和布置成执行如权利要求1所述的方法的带电粒子显微镜。6.一种用于检查样品的带电粒子显微镜，包括：真空腔，其包括用于固定样品的样品架；粒子光学镜柱，用于产生用于辐照所述样品的带电离子束，从而产生使受激光子辐射的通量从所述样品放射的相互作用；第一检测器，用于检测从所述样品放射...

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