[发明专利]离子源、系统和方法

权利要求书

1.一种系统，包括：

气体场离子源，能够与气体相互作用从而产生与样品相互作用的离子束，从而引起二次离子离开所述样品；

至少一探测器，被配置使得在使用期间，所述至少一探测器可以探测至少一些所述二次离子；以及

电子处理器，电连接至所述至少一探测器，使得在使用期间，所述电子处理器可以根据所述被探测的二次离子而处理信息，以便确定所述样品的信息；

其中所述离子束在所述样品的表面具有10nm或更小的尺寸的斑点尺寸。

2.根据权利要求1的系统，其中所述样品的信息选自由所述样品的表面的形貌信息、所述样品表面的材料成份信息、所述样品的表面下区的材料成份信息、所述样品的结晶信息、所述样品表面的电压对比信息、所述样品表面下区的电压对比信息、所述样品的磁信息、和所述样品的光学信息所构成的组。

3.根据权利要求1的系统，其中所述电子处理器可以根据所述被探测的二次离子而处理信息，以便确定所述被探测的二次离子的质量信息。

4.根据权利要求1的系统，其中所述至少一探测器包括多个探测器。

5.根据权利要求1的系统，还包括在所述系统内被电连接的一装置，使得在使用期间，所述离子束被脉冲化。

6.根据权利要求5的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得在使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述二次离子的飞行时间。

7.根据权利要求1的系统，还包括飞行时间子系统，被配置使得在使用期间，所述飞行时间子系统可以测量所述二次离子的飞行时间。

8.根据权利要求1的系统，其中在使用期间，所述离子束撞击在所述样品的第一表面上，并且所述至少一探测器相邻于所述样品的第二表面定位，所述第二表面与所述第一表面相对。

9.根据权利要求1的系统，其中，在使用期间：

所述离子束与样品的相互作用可以引起另外的粒子离开所述样品，所述另外的粒子选自由电子、散射的离子和一次中性粒子和光子构成的组；

所述至少一探测器被配置，以便探测至少一些所述另外的粒子；以及

所述电子处理器可以根据被探测的另外的粒子而处理信息，以便确定所述样品的信息。

10.根据权利要求1的系统，其中所述离子束具有1×10^-16cm²srV或更小的减小的etendue。

11.根据权利要求1的系统，其中所述离子束具有5×10^-21cm²sr或更小的etendue。

12.根据权利要求1的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有5×10⁸A/m²srV或更大的减小的亮度。

13.根据权利要求1的系统，其中所述离子束在所述样品的表面具有1×10⁹A/cm²sr或更大的亮度。

14.根据权利要求1的系统，其中所述系统是气体场离子显微镜。

15.根据权利要求1的系统，其中所述系统是氦离子显微镜。

16.根据权利要求1的系统，其中所述系统是扫描离子显微镜。

17.根据权利要求1的系统，其中所述系统是扫描氦离子显微镜。

18.根据权利要求1的系统，其中所述气体场离子源包括具有端层的导电尖端，该端层具有20或更少原子。

19.根据权利要求1的系统，还包括被配置的离子光学器件以便将离子束导向样品的表面。

20.一种方法，包括：

通过将气体与气体场离子源相互作用而产生离子束；

将所述离子束与样品相互作用以便引起二次离子离开所述样品；

探测至少一些所述二次离子；

其中所述离子束在所述样品的表面具有10nm或更小的尺寸的斑点尺寸。

21.根据权利要求20的方法，还包括根据被探测的所述二次离子而确定样品的信息。