[发明专利]用于聚焦带电粒子束的磁透镜和方法

权利要求书

1.一种用于聚焦沿着光轴行进的带电粒子束的磁透镜，所述透镜包括：

- 轴向孔，布置在所述光轴周围以容纳所述带电粒子束；

- 磁场生成装置，用于生成磁场；以及

- 磁轭，用以引导和集中所述磁场朝向所述光轴以便形成用于所述带电粒子束的聚焦区域，

其特征在于：

- 所述轭具有复合结构，包括外部主要部分和内部次要部分；

- 所述次要部分被安装为所述主要部分内的单体插件以便被布置在所述聚焦区域周围；

- 所述次要部分包括围绕所述孔并充当磁收缩区的腰部区域，其被配置成使得所述磁场在所述腰部区域中经受饱和，从而使磁通量离开所述腰部区域并且在所述聚焦区域中形成聚焦场。

2.根据权利要求1所述的磁透镜，其中所述磁场生成装置从包括以下项的组中选择：电线圈、永磁体、及其组合。

3.根据权利要求1或2所述的磁透镜，其中所述主要和次要部分包括不同的磁性材料。

4.根据权利要求1或2所述的磁透镜，其中所述次要部分包括从包括以下项的组中选择的磁性材料：铁磁材料、铁氧体、及其组合。

5.根据权利要求4所述的磁透镜，其中所述次要部分具有沙漏形状。

6.根据权利要求1或2所述的磁透镜，包括辅助电线圈，其布置得接近于所述腰部区域并且能够被调用以在所述磁收缩区中产生辅助磁场，从而允许所述聚焦场的调整。

7.根据权利要求1或2所述的磁透镜，其中，在所述孔内提供的是至少一个附加的粒子-光学元件，其从包括以下项的组中选择：偏转元件、检测元件、静电透镜元件、多极元件、校正器、辅助透镜、及其组合。

8.根据权利要求1或2所述的磁透镜，其中所述饱和使所述聚焦场的方向上的增量磁导率μ_Δ减少到可得到的最大增量磁导率μ_Δmax的至多10%。

9.根据权利要求1或2所述的磁透镜，其中所述饱和使所述聚焦场的方向上的增量磁导率μ_Δ减少到可得到的最大增量磁导率μ_Δmax的至多1%。

10.一种聚焦沿着光轴行进的带电粒子束的方法，其使用磁透镜，所述磁透镜包括：

- 轴向孔，布置在所述光轴周围以容纳所述带电粒子束；

- 磁场生成装置，用于生成磁场；以及

- 磁轭，用以引导和集中所述磁场朝向所述光轴以便形成用于所述带电粒子束的聚焦区域，

其特征在于所述方法包括以下步骤：

- 将所述轭提供为复合结构，包括外部主要部分和内部次要部分；

- 将所述次要部分提供为被安装在所述主要部分内的单体插件，以便被布置在所述聚焦区域周围并且包括围绕所述孔并充当磁收缩区的腰部区域；

- 调用所述磁场生成装置以在所述腰部区域中产生饱和的磁场，从而使磁通量离开所述腰部区域并且在所述聚焦区域中形成聚焦场；

- 使用所述聚焦场来聚焦所述带电粒子束。

11.根据权利要求10所述的聚焦方法，包括以下附加步骤：

- 提供接近于所述腰部区域的辅助电线圈；

- 调用所述辅助电线圈以便在所述磁收缩区中产生辅助磁场；

- 使所述辅助磁场变化以便调整所述聚焦场。

12.一种制造磁透镜的方法，所述磁透镜用于聚焦沿着光轴行进的带电粒子束，所述透镜包括：

- 轴向孔，布置在光轴周围以容纳所述带电粒子束；

- 磁场生成装置，用于生成磁场；以及

- 磁轭，用以引导和集中所述磁场朝向所述光轴以便形成用于所述带电粒子束的聚焦区域，

其特征在于所述方法包括以下步骤：

- 制造所述轭的主要部分；

- 将所述轭的次要部分制造为单体组件，包括围绕所述孔并充当磁收缩区的腰部区域；

- 将所述次要部分对齐并安装为所述主要部分内的插件，以使得所述次要部分布置在所述聚焦区域周围，

由此，在制造期间，所述次要部分的至少部分被加工成比所述主要部分更高的精度。

13.一种带电粒子显微镜，包括：

- 带电粒子源，用于产生沿着光轴传播的带电粒子的辐射束；

- 样本保存器，用于保存要被辐射的样本；

- 粒子-光学柱，用于将所述带电粒子的辐射束导向至所述样本上；

- 检测器，用于检测响应于所述辐射而从所述样本发出的输出电子的通量，

其中所述粒子-光学柱包括如权利要求1-9中所要求保护的至少一个磁透镜。