[发明专利]永久磁铁透镜阵列

说明书

技术领域

本发明一股来说涉及适合于带电粒子聚焦的永久磁性透镜，且更特定来说，涉及适合于聚焦一个或一个以上带电粒子束的基于永久磁铁的磁性透镜阵列。

背景技术

常规上，将由载流线圈及相关联磁路构成的磁性透镜实施为常规带电粒子光学系统内的透镜。举例来说，已利用基于线圈的磁性透镜作为传统扫描式电子显微镜(SEM)系统内的物镜。实施于常规带电粒子光学系统中的常规磁性透镜可对实施带电粒子光学系统施加相当大的结构及设计限制。在此意义上，常规基于线圈的磁性透镜可占据带电粒子源与相关联试样表面之间的显著空间量。此外，基于载流线圈的磁性透镜在带电粒子光学系统内产生显著热量。与常规基于线圈的磁性透镜相关联的额外缺陷是难以制作实施一个或一个以上基于线圈的磁性透镜的带电粒子光学系统。因此，制作消除或减少对基于线圈的磁性透镜的需要的磁性透镜或透镜阵列是有利的。替代性不基于线圈的磁性透镜或透镜阵列的制作减少对实施带电粒子光学系统的制造、设计及操作约束。此外，简化及紧凑磁性透镜阵列设计允许在阵列式带电粒子系统(例如，阵列式SEM系统)中实施磁性透镜阵列。阵列式带电粒子系统可允许避开与常规单列带电粒子光学系统相关联的电流限制，从而提供给定试样的减少的扫描时间。

发明内容

本发明揭示一种用于带电粒子聚焦的永久磁性透镜阵列。在第一方面中，所述永久磁性透镜阵列可包含但不限于：平面体积的永久磁性材料，其中所述平面体积的永久磁性材料包含跨越所述平面体积的所述永久磁性材料的表面分布的多个透镜开口，其中所述平面体积的永久磁性材料的所述透镜开口中的每一者轴向对称且从所述平面体积的永久磁性材料的第一表面通到第二表面；及平面体积的软磁性材料，其中所述平面体积的软磁性材料包含跨越所述平面体积的所述软磁性材料的表面分布的多个透镜开口，其中所述平面体积的软磁性材料的每一透镜开口轴向对称且从所述平面体积的软磁性材料的第一表面通到第二表面，其中所述平面体积的软磁性材料可操作地耦合到所述平面体积的所述永久磁性材料的表面，使得所述平面体积的永久磁性材料的所述透镜开口的至少一部分与所述平面体积的软磁性材料的所述透镜开口的至少一部分实质上对准，其中所述平面体积的永久磁性材料及所述平面体积的软磁性材料布置成实质上平面单片式结构，其中所述体积的永久磁性材料的所述多个透镜开口及所述体积的软磁性材料的所述多个透镜开口经配置以形成多个磁性透镜，其中每一磁性透镜具有磁场，所述磁场具有实质上垂直于所述平面体积的所述永久磁性材料的所述第一表面定向的至少一轴向分量。

在另一实施例中，所述永久磁性透镜阵列可包含额外平面体积的软磁性材料，其中所述额外平面体积的软磁性材料包含跨越所述额外平面体积的软磁性材料的表面分布的多个透镜开口，其中所述额外平面体积的软磁性材料的每一透镜开口轴向对称且从所述额外平面体积的软磁性材料的第一表面通到第二表面，其中所述额外平面体积的软磁性材料可操作地耦合到所述平面体积的所述永久磁性材料的第二表面，使得所述平面体积的永久磁性材料的所述透镜开口的至少一部分与所述平面体积的软磁性材料及所述额外平面体积的软磁性材料的所述透镜开口的至少一部分实质上对准，其中所述平面体积的永久磁性材料、所述平面体积的软磁性材料及所述平面体积的软磁性材料布置成实质上平面单片式结构，其中所述平面体积的永久磁性材料的所述多个透镜开口、所述平面体积的软磁性材料的所述多个透镜开口及所述额外平面体积的软磁性材料的所述多个透镜开口经配置以形成多个磁性透镜，其中每一磁性透镜具有磁场，所述磁场具有至少一轴向分量。

在第二方面中，所述永久磁性透镜阵列可包含但不限于：平面体积的永久磁性材料，其中所述平面体积的永久磁性材料包含跨越所述平面体积的所述永久磁性材料的表面分布的多个透镜开口，其中所述平面体积的所述永久磁性材料的所述透镜开口中的每一者轴向对称且从所述平面体积的永久磁性材料的第一表面通到第二表面，其中所述体积的永久磁性材料的所述多个透镜开口经配置以形成多个磁性透镜，其中每一磁性透镜具有磁场，所述磁场具有实质上垂直于所述平面体积的所述永久磁性材料的所述第一表面定向的至少一轴向分量。