【技术实现步骤摘要】
本申请涉及扫描电子显微镜，尤其涉及一种扫描电子显微镜系统及样品探测方法。
技术介绍
1、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,sem)的工作原理是使用具有一定能量(通常可从几十ev到几十kev)且被透镜(例如：电透镜或磁透镜)聚焦为直径约几纳米大小的极细电子束对样品进行照射，并且使用偏转器对电子束进行偏转从而在样品上进行光栅扫描，电子束与样品相互作用产生一些信号，这些信号一般包括：二次电子、背散射电子、x射线、阴极荧光(cl)等。其中二次电子和背散射电子是最常使用的两种信号，并且随着电子显微镜的不断发展，对电子进行收集的探测器也呈多样化，主要有：everhart-thornley(e-t)探测器、镜筒内探测器、半导体探测器、闪烁体探测器等。
2、为了对二次电子和背散射电子进行探测，这些探测器有不同的布置方式。其中闪烁体探测器由于其具有的高灵敏度、低信噪比的优势因此得到了广泛的应用。
3、然而由于其需要将闪烁体产生的光进行传导至光电转换装置(通常为光电倍增管)，在闪烁体与光电转换装置之间通常由光导管连接，因此使得这种探测器体积较大，特别是应用在背散射电子探测时，探测器的体积使得样品的工作距离较大，然而扫描电子显微镜高分辨率成像一般在较小的工作距离下，从而使得扫描电子显微镜的分辨率受到限制。同时较大的工作距离使得背散射电子的收集效率下降，因此如何兼顾闪烁体的高灵敏性，又能够使扫描电子显微镜在较小的工作距离下实现高分辨率成像和高的信号收集效率成为亟需解决的问题，故提出本申请。
技术实现思路
1、本申请提供了一种扫描电子显微镜系统及样品探测方法，用以解决如何兼顾闪烁体的高灵敏性，又能够使扫描电子显微镜在较小的工作距离下实现高分辨率成像和高的信号收集效率的技术问题。
2、根据本申请的第一方面，提供了一种扫描电子显微镜系统，包括：
3、由磁透镜和电透镜构成的复合物镜、背散射电子探测器和二次电子探测器；
4、其中，所述电透镜包括样品，所述样品的上表面与所述磁透镜的下表面之间的距离为工作距离；所述背散射电子探测器包括第一探测组件，所述第一探测组件的下表面不低于所述磁透镜的下表面；
5、所述复合物镜，用于将外界电子源产生的初始电子束聚焦到所述样品上，并将所述样品上产生的背散射电子和二次电子进行路径分离；
6、所述背散射电子探测器和所述二次电子探测器，分别对所述背散射电子和所述二次电子进行探测。
7、可选地，所述工作距离大于等于0.5mm且小于等于50mm。
8、可选地，所述磁透镜包括物镜线圈和物镜极靴；其中，所述磁透镜产生的磁场浸没到所述样品上，所述物镜极靴的开口方向朝向样品，所述物镜极靴的下表面为所述磁透镜的下表面。
9、可选地，所述第一探测组件包括：第一导电薄膜、第一环形闪烁体和位于所述第一环形闪烁体上方且通过光学胶与所述第一环形闪烁体连接的环形透镜；
10、其中，所述环形透镜的中心轴心和所述第一环形闪烁体的中心轴心均位于所述复合物镜的光学轴线上；
11、所述环形透镜的外径和中心孔的孔径，分别与所述第一环形闪烁体的外径和中心孔的孔径相等；
12、所述第一环形闪烁体的中心孔和所述环形透镜的中心孔用于构成第一中心孔；
13、所述第一环形闪烁体下表面镀有第一导电薄膜，所述第一中心孔的内壁上镀有第三导电薄膜；
14、所述第一导电薄膜的下表面为所述第一探测组件的下表面。
15、可选地，所述第一探测组件还包括位于所述复合物镜上方的第一金属薄膜，所述第一金属薄膜的中心孔的中心轴心位于所述复合物镜的光学轴线上。
16、可选地，所述背散射电子探测器还包括位于所述复合物镜上方的第一光电倍增管，所述第一光电倍增管用于接收所述第一环形闪烁体发出的光信号，并转换为电信号。
17、可选地，所述第一导电薄膜的材料包括以下至少之一：铝、金、钛和石墨烯；所述第一导电薄膜的厚度在10nm至100nm之间。
18、可选地，所述二次电子探测器包括位于所述复合物镜上方的第二探测组件；其中，所述第二探测组件包括：第二金属薄膜、第二环形闪烁体、光导管和第二导电薄膜；
19、所述光导管的中心孔与所述第二环形闪烁体的中心孔同轴放置，且所述光导管的中心孔的孔径与所述第二环形闪烁体的中心孔的孔径相等；
20、所述第二环形闪烁体的中心孔和所述光导管的中心孔用于构成第二中心孔；
21、所述第一金属薄膜复用于形成所述第二金属薄膜；所述第二金属薄膜位于所述第二环形闪烁体下表面；
22、所述光导管的探测端表面上、所述第二中心孔的内壁均镀有第二导电薄膜。
23、可选地，所述二次电子探测器还包括通过光导管与第二环形闪烁体相连的第二光电倍增管。
24、可选地，所述第二环形闪烁体的中心轴线与所述复合物镜的光学轴线呈45°夹角；
25、所述光导管与所述第二环形闪烁体相连的一端设有呈45°的斜面，所述光导管的斜面通过光学胶与所述第二环形闪烁体相连。
26、可选地，所述第二金属薄膜的材料包括以下至少之一：铝、金和银。
27、可选地，所述第一中心孔的中心轴线、所述第二中心孔的中心轴线均与所述复合物镜的光学轴线重合。
28、根据本申请的第二方面，提供了一种样品探测方法，应用于扫描电子显微镜系统，包括：
29、复合物镜用于将外界电子源产生的初始电子束聚焦到样品上，并将所述样品上产生的背散射电子和二次电子进行路径分离；
30、背散射电子探测器对所述背散射电子进行探测，所述二次电子探测器对所述二次电子进行探测。
31、可选地，所述背散射电子探测器包括：第一导电薄膜、第一环形闪烁体和位于所述第一环形闪烁体上方且通过光学胶与所述第一环形闪烁体连接的环形透镜、第一金属薄膜、第一光电倍增管；
32、所述背散射电子探测器对所述背散射电子进行探测，包括：
33、背散射电子穿过所述第一导电薄膜后，与所述第一环形闪烁体中的闪烁体材料相互作用，产生第一受激辐射光；
34、所述第一受激辐射光进入所述环形透镜汇聚，经所述第一金属薄膜反射，照射到所述第一光电倍增管上；
35、所述第一光电倍增管接收所述第一受激辐射光，并将所述第一受激辐射光转换为对应的电信号。
36、可选地，所述二次电子探测器包括：第二金属薄膜、第二环形闪烁体、光导管、第二导电薄膜和第二光电倍增管；
37、所述二次电子探测器对所述二次电子进行探测，包括：
38、二次电子穿过所述第二金属薄膜照射到所述第二环形闪烁体上，所述二次电子与所述第二环形闪烁体中的闪烁体材料相互作用，产生第二受激辐射光；
39、受激辐射光进入所述光导管，并沿着光导管进行传播，照射到所述第二光本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种扫描电子显微镜系统，其特征在于，包括：由磁透镜(101)和电透镜构成的复合物镜、背散射电子探测器(301)和二次电子探测器(401)；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工作距离大于等于0.5mm且小于等于50mm。
3.根据权利要求1至2任一项所述的系统，其特征在于，所述磁透镜(101)包括物镜线圈(101a)和物镜极靴(101b)；其中，所述磁透镜(101)产生的磁场浸没到所述样品(201)上，所述物镜极靴(101b)的开口方向朝向样品(201)，所述物镜极靴(101b)的下表面为所述磁透镜(101)的下表面。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一探测组件包括：第一导电薄膜(301a)、第一环形闪烁体(301b)和位于所述第一环形闪烁体(301b)上方且通过光学胶与所述第一环形闪烁体(301b)连接的环形透镜(301c)；
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一探测组件还包括位于所述复合物镜上方的第一金属薄膜(301d)，所述第一金属薄膜(301d)的中心孔的中心轴心位于所述复合物镜
6.根据权利要求4至5任一项所述的系统，其特征在于，所述背散射电子探测器(301)还包括位于所述复合物镜上方的第一光电倍增管(301e)，所述第一光电倍增管(301e)用于接收所述第一环形闪烁体(301b)发出的光信号，并转换为电信号。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述二次电子探测器(401)包括位于所述复合物镜上方的第二探测组件；其中，所述第二探测组件包括：第二金属薄膜(401a)、第二环形闪烁体(401b)、光导管(401c)和第二导电薄膜(401d)；
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述二次电子探测器(401)还包括通过光导管(401c)与第二环形闪烁体(401b)相连的第二光电倍增管(401e)。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二金属薄膜(401a)的材料包括以下至少之一：铝、金和银。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
13.一种样品探测方法，其特征在于，应用于扫描电子显微镜系统，包括：
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述背散射电子探测器包括：第一导电薄膜、第一环形闪烁体和位于所述第一环形闪烁体上方且通过光学胶与所述第一环形闪烁体连接的环形透镜、第一金属薄膜、第一光电倍增管；
15.根据权利要求13至14任一项所述的方法，其特征在于，所述二次电子探测器包括：第二金属薄膜、第二环形闪烁体、光导管、第二导电薄膜和第二光电倍增管；
...【技术特征摘要】
1.一种扫描电子显微镜系统，其特征在于，包括：由磁透镜(101)和电透镜构成的复合物镜、背散射电子探测器(301)和二次电子探测器(401)；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工作距离大于等于0.5mm且小于等于50mm。
3.根据权利要求1至2任一项所述的系统，其特征在于，所述磁透镜(101)包括物镜线圈(101a)和物镜极靴(101b)；其中，所述磁透镜(101)产生的磁场浸没到所述样品(201)上，所述物镜极靴(101b)的开口方向朝向样品(201)，所述物镜极靴(101b)的下表面为所述磁透镜(101)的下表面。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一探测组件包括：第一导电薄膜(301a)、第一环形闪烁体(301b)和位于所述第一环形闪烁体(301b)上方且通过光学胶与所述第一环形闪烁体(301b)连接的环形透镜(301c)；
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一探测组件还包括位于所述复合物镜上方的第一金属薄膜(301d)，所述第一金属薄膜(301d)的中心孔的中心轴心位于所述复合物镜的光学轴线上。
6.根据权利要求4至5任一项所述的系统，其特征在于，所述背散射电子探测器(301)还包括位于所述复合物镜上方的第一光电倍增管(301e)，所述第一光电倍增管(301e)用于接收所述第一环形闪烁体(30...
【专利技术属性】
技术研发人员：李帅，
申请(专利权)人：聚束科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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