本實(shí)用新型涉及電子顯微鏡領(lǐng)域，尤其涉及一種電子源產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)：

對微觀物體進(jìn)行探測的工具稱為觀測儀器，觀測儀器經(jīng)歷了從簡單的放大鏡發(fā)展到科研級的共聚焦顯微鏡，觀測儀器的發(fā)展是為了能夠觀測到越來越微觀的物體，即不斷提高顯微鏡的分辨率；但是，由于衍射效應(yīng)的存在，光學(xué)顯微鏡的分辨率被限制在半個光波長量級，約200nm。

在20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了電子顯微鏡，如掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)、透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope，TEM)、掃描透射電子顯微鏡(Scanning Transmission Electron Microscope，STEM)等；與光學(xué)顯微鏡相比，電子顯微鏡中的電子經(jīng)過加速后具有比光子更高的能量，根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波理論，電子所具有的波長遠(yuǎn)小于光波長，因此，電子顯微鏡具有比光學(xué)顯微鏡更高的分辨率。

電子顯微鏡的分辨率大小取決于照射到被觀測物體上的電子束斑的大?。灰虼?，如何減小電子照射到物體上的束斑直徑是提高電子顯微鏡分辨率一直研究的課題；通常情況下，決定電子會聚束斑直徑大小的因素包括：源電子束尺寸、透鏡像差和會聚鏡光闌對電子束的衍射大??；然而，需要獲得更高的分辨率時，電子與電子之間的庫侖相互作用也變得尤為重要，電子與電子之間的庫侖力能夠使得束斑擴(kuò)散；因此，電子與電子之間的庫侖相互作用使得電子顯微鏡無法同時具有高通量和高分辨率。因此，如何實(shí)現(xiàn)電子顯微鏡兼具高通量和高分辨率成為亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例期望提供一種電子源產(chǎn)生裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用所述電子源產(chǎn)生裝置的電子顯微鏡同時具備高通量和高分辨率的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供電子源產(chǎn)生裝置，所述裝置包括：電子槍、電極、光闌組和電磁透鏡；其中，

所述電子槍，用于發(fā)射電子束；

所述電極，用于對所述電子束進(jìn)行加速；

所述光闌組包括一個移動裝置和多個不同孔徑的光闌，通過調(diào)節(jié)所述移動裝置控制加速后的電子束經(jīng)過所述光闌組中的一個光闌；

所述電磁透鏡，用于對經(jīng)過所述光闌的電子束進(jìn)行會聚，形成電子源。

上述方案中，所述電極包括吸取極和陽極。

上述方案中，所述移動裝置包括：第一馬達(dá)和第二馬達(dá)；其中，

所述第一馬達(dá)用于控制所述光闌在X方向移動，所述第二馬達(dá)用于控制所述光闌在Y方向移動。

上述方案中，所述多個不同孔徑光闌為至少一列多個不同孔徑的光闌。

上述方案中，所述電磁透鏡為電流激勵的透鏡，通過調(diào)節(jié)激勵電流的大小改變所述電磁透鏡的聚焦強(qiáng)度。

上述方案中，所述電磁透鏡產(chǎn)生的會聚磁場覆蓋所述電子槍及所述光闌組，且所述光闌組位于所述會聚磁場磁場分布的中心位置。

上述方案中，所述電子槍為熱發(fā)射電子槍或場發(fā)射電子槍。

本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的電子源產(chǎn)生裝置，所述裝置包括：電子槍、電極、光闌組和電磁透鏡；其中，所述電子槍，用于發(fā)射電子束；所述電極，用于對所述電子束進(jìn)行加速；所述光闌組包括一個移動裝置和多個不同孔徑的光闌，調(diào)節(jié)所述移動裝置控制加速后的電子束經(jīng)過所述光闌組的一個光闌；所述電磁透鏡，用于對通過所述光闌的電子束進(jìn)行會聚，形成電子源；如此，通過 調(diào)節(jié)所述移動裝置控制加速后的電子束經(jīng)過所述光闌組中多個不同孔徑光闌中的一個光闌來調(diào)節(jié)所述電子束束斑的大小；所述電磁透鏡產(chǎn)生的會聚磁場覆蓋所述電子槍及所述光闌組，使得在電子槍產(chǎn)生電子束時就受到電磁透鏡產(chǎn)生的會聚磁場的作用而進(jìn)行會聚、應(yīng)用該電子源產(chǎn)生裝置的電子顯微鏡同時具備高通量和高分辨率的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為掃描電子顯微鏡的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例電子源產(chǎn)生裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a為本實(shí)用新型實(shí)施例光闌的一種組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3b為本實(shí)用新型實(shí)施例光闌的另一種組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例移動裝置對所述光闌進(jìn)行移動控制的示意圖；

圖5為應(yīng)用本實(shí)用新型實(shí)施例電子源產(chǎn)生裝置的掃描電子顯微鏡的組成結(jié)構(gòu)及電子束路徑示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施電子束控制方法的處理流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更好的理解本實(shí)用新型實(shí)施例，下面對現(xiàn)有技術(shù)中的掃描電子顯微鏡進(jìn)行簡單的說明；現(xiàn)有技術(shù)中掃描電子顯微鏡的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，電子槍101發(fā)射出電子束103，電子束103經(jīng)吸取極和陽極(圖1中未示出)進(jìn)行加速，利用一孔徑大小固定的光闌102對電子束進(jìn)行限制；電子束再經(jīng)過電磁透鏡(即槍鏡)進(jìn)行會聚，會聚后的電子束的中心部分通過鏡筒光闌106；通過鏡筒光闌106的電子束107再經(jīng)電磁透鏡(即物鏡)聚焦后照射至樣品109上。在掃描電子顯微鏡具有大電流時，電子束中的電子在從槍光闌102運(yùn)動到鏡筒光闌106的過程中，由于電子之間的庫侖相互作用使得最終聚焦的電子束束斑擴(kuò)散，電子束比較模糊。

以下根據(jù)說明書附圖以及實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的闡述。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種電子源產(chǎn)生裝置，所述電子源產(chǎn)生裝置的組成結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括：電子槍21、電極22、光闌組23和電磁透鏡24；其中，

所述電子槍21，用于發(fā)射電子束；

所述電極22，用于對所述電子束進(jìn)行加速，所述電極包括：吸取極221和陽極222；

所述光闌組23包括一個移動裝置231和多個不同孔徑的光闌232，通過調(diào)節(jié)所述移動裝置231控制加速后的電子束經(jīng)過所述光闌組23中的一個光闌；

所述電磁透鏡24，用于對經(jīng)過所述光闌的電子束進(jìn)行會聚，形成電子源。

在一具體實(shí)施方式中，所述移動裝置231包括第一馬達(dá)2311和第二馬達(dá)2312；其中，所述第一馬達(dá)用于控制所述光闌在X方向移動，所述第二馬達(dá)用于控制所述光闌在Y方向移動；

這里，所述移動裝置通過一可移動密封裝置與所述第一馬達(dá)2311和所述第二馬達(dá)2312進(jìn)行連接；所述可移動密封裝置可以為波紋管。

在一具體實(shí)施方式中，所述電磁透鏡24為電流激勵的透鏡，通過調(diào)節(jié)激勵電流的大小改變所述電磁透鏡的聚焦強(qiáng)度；所述電磁透鏡產(chǎn)生的會聚磁場覆蓋所述電子槍21的槍尖及所述光闌組23，使得電子槍在產(chǎn)生電子束時就因電磁透鏡產(chǎn)生的會聚磁場的作用而進(jìn)行會聚，有利于實(shí)現(xiàn)更大的電流密度，即實(shí)現(xiàn)高通量。

在一具體實(shí)施方式中，所述光闌組位于所述會聚磁場磁場分布的中心位置，使得電磁透鏡的磁場發(fā)生變化時，通過光闌的電子束就可以在較大的范圍內(nèi)變化。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述光闌232的一種組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3a所示，為一列具有多個不同孔徑的光闌，且多個光闌孔的中心共線；光闌孔的直徑范圍為5微米至500微米，光闌孔的直徑可以按等差數(shù)列分布，光闌孔的個數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)定。所述光闌232的另一種組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3b所示，為兩列相同的具有多個不同孔徑的光闌，每列光闌具有多個不同孔徑的光闌， 且多個光闌孔的中心共線；光闌孔的直徑范圍為5微米至500微米，光闌孔的直徑可以按等差數(shù)列分布，光闌孔的個數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)定。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述移動裝置對所述光闌進(jìn)行移動控制的示意圖，如圖4所示，通過控制第一馬達(dá)2311使得所述光闌在X方向移動，通過控制第二馬達(dá)2312使得所述光闌在Y方向移動，進(jìn)而選取某一孔徑的光闌處于電子束的光學(xué)軸線中心，從而調(diào)控電子束束斑大小及電流大小。

應(yīng)用本實(shí)用新型實(shí)施例所述電子源產(chǎn)生裝置的掃描電子顯微鏡的組成結(jié)構(gòu)及電子束路徑示意圖，如圖5所示；其中，電子槍501產(chǎn)生一電子束503，所述電子束503經(jīng)過光闌組中的一個光闌后，再通過鏡筒光闌506；經(jīng)過所述鏡筒光闌506的電子束507經(jīng)物鏡508聚焦后照射到待掃描樣品509上。與圖1所示現(xiàn)有技術(shù)中的掃描電子顯微鏡中位于所示槍光闌102與鏡筒光闌106之間的電子105的數(shù)量相比，本實(shí)用新型實(shí)施例中所述電子掃描電子顯微鏡中的位于槍光闌510與鏡筒光闌506之間的電子505的數(shù)量較少，進(jìn)而減小了電子與電子之間的庫侖相互作用，使得會聚到樣品509上的電子束斑減小，提高了掃描電子顯微鏡的分辨率。

基于本實(shí)用新型實(shí)施例的上述電子源產(chǎn)生裝置，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種電子束控制方法，所述電子束控制方法的處理流程，如圖6所示，包括以下步驟：

步驟101，電子槍發(fā)射的電子束經(jīng)電極進(jìn)行加速；

這里，所述電極包括吸取極和陽極。

步驟102，控制所述加速后的電子束通過光闌組的多個不同孔徑光闌中的一個光闌；

這里，所述光闌組包括一個移動裝置和多個不同孔徑的光闌，通過調(diào)節(jié)所述移動裝置控制加速后的電子束經(jīng)過所述光闌組中的一個光闌；

其中，所述移動裝置包括第一馬達(dá)和第二馬達(dá)，所述第一馬達(dá)用于控制所述光闌在X方向移動，所述第二馬達(dá)用于控制所述光闌在Y方向移動；進(jìn)而選取某一孔徑的光闌處于電子束的光學(xué)軸線中心，從而調(diào)控電子束束斑大小及電 流大??；所述移動裝置通過一可移動密封裝置與所述第一馬達(dá)和所述第二馬達(dá)進(jìn)行連接；所述可移動密封裝置可以為波紋管。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述光闌的一種組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3a所示，為一列具有多個不同孔徑的光闌，且多個光闌孔的中心共線；光闌孔的直徑范圍為5微米至500微米，光闌孔的直徑可以按等差數(shù)列分布，光闌孔的個數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)定。所述光闌的另一種組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3b所示，為兩列相同的具有多個不同孔徑的光闌，每列光闌具有多個不同孔徑的光闌，且多個光闌孔的中心共線；光闌孔的直徑范圍為5微米至500微米，光闌孔的直徑可以按等差數(shù)列分布，光闌孔的個數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)定。

步驟103，利用電磁透鏡對電子槍發(fā)射出的電子束進(jìn)行會聚；

具體地，調(diào)節(jié)所述電磁透鏡的激勵電流大小以改變所述電磁透鏡的聚焦強(qiáng)度，對電子槍發(fā)射出的電子進(jìn)行會聚；。

這里，所述電磁透鏡產(chǎn)生的會聚磁場覆蓋所述電子槍及所述光闌組，使得電子槍在產(chǎn)生電子束時就因電磁透鏡產(chǎn)生的會聚磁場的作用而進(jìn)行會聚，有利于實(shí)現(xiàn)更大的電流密度，即實(shí)現(xiàn)高通量；所述光闌組位于所述會聚磁場場分布的中心位置使得電磁透鏡的磁場發(fā)生變化時，通過光闌的電子束就可以在較大的范圍內(nèi)變化。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。