SEM的LEED制造技术

一种低能电子衍射(LEED)检测模块(100)，其包括：第一真空室，该第一真空室用于从样本(109)接收衍射电子；较大的第二真空室，该较大的第二真空室连接到第一真空室以接收已经通过第一真空室传输的衍射电子；二维电子检测器，该二维电子检测器设置在第二真空室中以检测衍射电子；电位屏蔽件(106)，该电位屏蔽件(106)总体上沿着第一真空室的内表面和第二真空室的内表面设置；磁透镜(105)，该磁透镜(105)扩展已经通过第一真空室朝向二维电子检测器传输的衍射电子束；以及总体上平面形的能量过滤器(103)，该总体上平面形的能量过滤器(103)排斥具有比撞击在样本(109)上的探测电子束(203)能量低的电子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LEED检测模块和具有LEED检测模块的SEM
本专利技术涉及LEED(低能电子衍射)装置，且具体涉及LEED(低能电子衍射)检测模块。
技术介绍
LEED已被广泛用于通过电子衍射(即，低能电子的德布罗意波的布拉格衍射)来分析固体材料的表面结构(晶体)。LEED对靠近表面的原子排列非常敏感；它提供了固体材料的错位、杂质和污染的信息。LEED是表面科学中的不可缺少的装置。参见非专利文献1。但是，如非专利文献1所示，常规LEED设备在其检测部件中使用由球形金属栅格制造的电子能量过滤器，直径通常为5cm到10cm。因此，LEED设备的尺寸大，且其不适于商用SEM(扫描电子显微镜)的典型设备端口。更详细地，在常规LEED中，热电子枪用于产生沿法线方向撞击在样品表面上的探测电子束(通常，直径0.1mm、1微安以下、几百伏)。非弹性反向散射电子通过由球形金属筛网(直径通常为5cm到10cm)制成的能量过滤栅格滤除。由荧光屏和CCD摄像头来检测弹性反向散射电子(衍射)。因为使用相当大的栅格，所以常规LEED不适配于SEM室内。此外，因为栅格是球形的，所以不易产生较精细的筛目。当LEED单元大时，它可能干扰诸如STEM检测器或XRD检测器的其它检测器。另外，即使布拉格衍射是由样品表面周围的原子排列造成的，常规LEED也不对原子结构进行成像；它仅示出来自晶体结构的平均布拉格衍射。原因是典型LEED设备中的探测电子束的光斑尺寸为大约100微米(这太大)，且在该光斑上的两边缘处的两点之间相关的最精细干涉条纹将超过CCD或CMOS检测器的最精细节距，并将被隐藏在衍射图像中。因此，在衍射图像上使用全息摄影或迭代相位恢复过程无法恢复真实图像。为了获得原子结构的图像，我们需要使样品上的电子束光斑大小如10nm到100nm那样小(例如，使用2000像素CCD，以针对150eV的电子的1埃德布罗意波长，光斑尺寸应为100nm以下)。其一种实现方式是使用SEM的电子束针对LEED分析。SEM通常使用适于该目的的高质量电子束。但是，SEM电子枪及其柱体相当大；它们在LEED的常规构造的栅格和检测器上的孔内不适合。引文列表非专利文献NPL1:Zangwill,A.,“PhysicsatSurfaces”,CambridgeUniversityPress(1988),p.33
技术实现思路
技术问题LEED装置的常规结构(具体地，检测部件)太大而不能插入到市场上能买到的SEM的典型设备端口中。在与SEM同一室内进行LEED分析的能力将给科学家提供用于在不中断真空的情况下分析样本的精细表面情况的有价值的工具。因此，本专利技术涉及一种LEED检测模块，该LEED检测模块紧凑且有效并且可以插入到SEM的适当设计的设备端口或凸缘中或具有LEED分析能力的SEM中。本专利技术的目的是提供一种LEED检测模块，该LEED检测模块紧凑且有效并且可以插入到SEM的适当设计的设备端口或标准的设备端口或轴向凸缘中。技术方案为了实现这些和其它优点并且根据本专利技术的目的，如具体表达和广泛描述的那样，一方面，本专利技术提供了一种低能电子衍射(LEED)检测模块，该LEED检测模块包括：第一真空室，该第一真空室在一个端部具有用于从利用探测电子束照射的样本接收衍射电子的孔；第二真空室，该第二真空室在其一个端部连接到所述第一真空室以接收已经通过所述第一真空室传输的所述衍射电子，所述第二真空室在垂直于所述衍射电子的行进方向的方向上的尺寸大于所述第一真空室的相应尺寸；二维电子检测器，该二维电子检测器设置在所述第二真空室中、在所述第二真空室的与连接到所述第一真空室的所述一个端部相反的端部处，以检测所述衍射电子；电位屏蔽件，该电位屏蔽件由总体上沿着所述第一真空室的内表面和所述第二真空室的内表面设置的导电材料制成，所述电位屏蔽件被构造成被施加第一加速电压，以使来自所述样本的所述衍射电子加速并汇聚；磁透镜，该磁透镜设置成与所述第一真空室连接到所述第二真空室的位置相邻，以扩展已经通过所述第一真空室朝向所述二维电子检测器传输的衍射电子束；以及总体上平面形的能量过滤器，该能量过滤器排斥具有比撞击在所述样本上的所述探测电子束能量低的电子，所述能量过滤器被设置成相对于所述电位屏蔽件具有间隙，并被构造成被施加第二加速电压，以使经所述磁透镜扩展的所述衍射电子束准直。另一方面，本专利技术提供了一种具有低能电子衍射(LEED)检测能力的扫描电子显微镜(SEM)，该扫描电子显微镜包括：如上所述的LEED检测模块；SEM室，该SEM室容纳用于保持所述样本的样本台，所述SEM室具有将该LEED检测模块插入的开放凸缘；和SEM电子枪，所述SEM电子枪朝向所述样本发射适合于SEM分析的探测电子束，其中，所述样本台能够旋转以取得固定位置，使得所述探测电子束相对于所述样本的表面的入射角和所述LEED检测模块的所述第一真空室相对于所述样本的表面取向的角度能够相等。专利技术的有益效果根据本专利技术的一个或更多个方面，能够在SEM上的轴向凸缘中附加LEED检测模块。因此，LEED模块是可伸缩和可拆卸的。因此，能够在使用SEM和/或诸如XRF(X-射线荧光分析)的其它仪器进行测试以确定内容的样品上执行LEED分析。在SEM中，因为探测束通常具有几纳米大小的直径，所以钠米级面积的LEED分析成为可能。当被插入到SEM中时，该仪器将提供用于表面科学、纳米技术和催化研究的非常强有力的仪器技术。本专利技术的附加或单独的特征和优点将在下面的描述中阐述，并且部分将通过说明书显而易见，或者可通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其它优点通过书面说明书及其权利要求和附图中特别指出的结构而实现和获得。应当理解的是，以上概括说明和以下详细说明都是示例性和说明性的，且旨在对请求保护的本专利技术提供进一步的解释。附图说明图1是根据本专利技术的实施方式的LEED检测模块的示意截面图。图2是装配有图1的LEED检测模块的SEM的示意截面图，其中LEED检测模块100插入到呈30度的SEM的服务开放凸缘中以检测反射和衍射电子。图3是装配有图1的LEED检测模块的SEM的示意截面图，其中LEED检测模块插入到样品后的服务开放凸缘中使得LEED检测模块和SEM柱体呈直线布置，以检测透射和衍射电子。具体实施方式图1是根据本专利技术的实施方式的LEED检测模块100的示意截面图。如图1所示，LEED模块100具有漂移管102(第一较小真空室)和连接到漂移管的真空密封壳101(第二较大真空室)。漂移管102和真空密封壳101可以分别采用总体上圆柱形状，并且可以由诸如适于维持其中适当真空度的高级钢的材料制成。从SEM设备中的电子枪发出的探测电子束108被样本109反射和散射，该样本109安装在SEM室中的样本台上，且反射和散射的电子(衍射电子)被指引至漂移管102的孔。这里，为了具有对称的布置，将样本109描绘为倾斜的，使得探测束相对于样本的表面的入射角和漂移管102相对于样本表面被取向的角度相等。电位屏蔽件106如图所示设置，并被施加加速电压V1。电位屏蔽件106可以由诸如金属这样的适当导电材料制成。能量过滤器(筛网栅格(screengrid))设置在真空密封壳的端部以用作排斥非弹性电子的能量过滤器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低能电子衍射LEED检测模块，该LEED检测模块包括：第一真空室，该第一真空室在一个端部具有用于从利用探测电子束照射的样本接收衍射电子的孔；第二真空室，该第二真空室在其一个端部连接到所述第一真空室，以接收已经通过所述第一真空室传输的所述衍射电子，所述第二真空室在垂直于所述衍射电子的行进方向的方向上的尺寸大于所述第一真空室的相应尺寸；二维电子检测器，该二维电子检测器设置在所述第二真空室中、在所述第二真空室的与连接到所述第一真空室的所述一个端部相反的端部处，以检测所述衍射电子；电位屏蔽件，该电位屏蔽件由总体上沿着所述第一真空室的内表面和所述第二真空室的内表面设置的导电材料制成，所述电位屏蔽件被构造成被施加第一加速电压，以使来自所述样本的所述衍射电子加速和汇聚；磁透镜，该磁透镜设置成与所述第一真空室连接到所述第二真空室的位置相邻，以扩展已经通过所述第一真空室朝向所述二维电子检测器传输的所述衍射电子的束；和总体上平面形的能量过滤器，该能量过滤器排斥具有比撞击在所述样本上的所述探测电子束能量低的电子，所述能量过滤器被设置成相对于所述电位屏蔽件具有间隙，并被构造成被施加第二加速电压，以使经所述磁透镜扩展的所述衍射电子的束准直。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.15 US 61/823,5071.一种低能电子衍射LEED检测模块，该LEED检测模块包括：第一真空室，该第一真空室在一个端部具有用于从利用探测电子束照射的样本接收衍射电子的孔；第二真空室，该第二真空室在其一个端部连接到所述第一真空室，以接收已经通过所述第一真空室传输的所述衍射电子，所述第二真空室在垂直于所述衍射电子的行进方向的方向上的尺寸大于所述第一真空室的相应尺寸；二维电子检测器，该二维电子检测器设置在所述第二真空室中、在所述第二真空室的与连接到所述第一真空室的所述一个端部相反的端部处，以检测所述衍射电子；电位屏蔽件，该电位屏蔽件由总体上沿着所述第一真空室的内表面和所述第二真空室的内表面设置的导电材料制成，所述电位屏蔽件被构造成被施加第一加速电压，以使来自所述样本的所述衍射电子加速和汇聚；磁透镜，该磁透镜设置成与所述第一真空室连接到所述第二真空室的位置相邻，以扩展已经通过所述第一真空室朝向所述二维电子检测器传输的所述衍射电子的束；和总体上平面形的能量过滤器，该能量过滤器排斥具有比撞击在所述样本上的所述探测电子束能量低的电子，所述能量过滤器被设置成相对于所述电位屏蔽件具有间隙，并被构造成被施加第二加速电压，以使经所述磁透镜扩展的所述衍射电子的束准直。2.根据权利要求1所述的LEED检测模块，其中，所述能量过滤器包括多个彼此平行且与所述衍射电子的行进方向垂直设置的筛网栅格。3.根据权利要求1所述的LEED检测模块，其中，所述二维电子检测器包括涂覆有荧光体和导电层的玻璃窗。4.根据权利要求1所述的LEED检测模块，其中，所述能量过滤器包括：彼此平行且与所述衍射电子的行进方向垂直设置的三个筛网栅格，并且其中，在所述三个筛网栅格当中，最靠近所述第一真空室的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：新竹积，
申请(专利权)人：学校法人冲绳科学技术大学院大学学园，
类型：发明
国别省市：日本;JP