[发明专利]LEED检测模块和具有LEED检测模块的SEM

说明书

技术领域

本发明涉及LEED(低能电子衍射)装置，且具体涉及LEED(低能电子衍射)检测模块。

背景技术

LEED已被广泛用于通过电子衍射(即，低能电子的德布罗意波的布拉格衍射)来分析固体材料的表面结构(晶体)。LEED对靠近表面的原子排列非常敏感；它提供了固体材料的错位、杂质和污染的信息。LEED是表面科学中的不可缺少的装置。参见非专利文献1。

但是，如非专利文献1所示，常规LEED设备在其检测部件中使用由球形金属栅格制造的电子能量过滤器，直径通常为5cm到10cm。因此，LEED设备的尺寸大，且其不适于商用SEM(扫描电子显微镜)的典型设备端口。

更详细地，在常规LEED中，热电子枪用于产生沿法线方向撞击在样品表面上的探测电子束(通常，直径0.1mm、1微安以下、几百伏)。非弹性反向散射电子通过由球形金属筛网(直径通常为5cm到10cm)制成的能量过滤栅格滤除。由荧光屏和CCD摄像头来检测弹性反向散射电子(衍射)。因为使用相当大的栅格，所以常规LEED不适配于SEM室内。此外，因为栅格是球形的，所以不易产生较精细的筛目。当LEED单元大时，它可能干扰诸如STEM检测器或XRD检测器的其它检测器。

另外，即使布拉格衍射是由样品表面周围的原子排列造成的，常规LEED也不对原子结构进行成像；它仅示出来自晶体结构的平均布拉格衍射。原因是典型LEED设备中的探测电子束的光斑尺寸为大约100微米(这太大)，且在该光斑上的两边缘处的两点之间相关的最精细干涉条纹将超过CCD或CMOS检测器的最精细节距，并将被隐藏在衍射图像中。因此，在衍射图像上使用全息摄影或迭代相位恢复过程无法恢复真实图像。

为了获得原子结构的图像，我们需要使样品上的电子束光斑大小如10nm到100nm那样小(例如，使用2000像素CCD，以针对150eV的电子的1埃德布罗意波长，光斑尺寸应为100nm以下)。其一种实现方式是使用SEM的电子束针对LEED分析。SEM通常使用适于该目的的高质量电子束。但是，SEM电子枪及其柱体相当大；它们在LEED的常规构造的栅格和检测器上的孔内不适合。

引文列表

非专利文献

NPL1:Zangwill,A.,“PhysicsatSurfaces”,CambridgeUniversityPress(1988),p.33

发明内容

技术问题

LEED装置的常规结构(具体地，检测部件)太大而不能插入到市场上能买到的SEM的典型设备端口中。在与SEM同一室内进行LEED分析的能力将给科学家提供用于在不中断真空的情况下分析样本的精细表面情况的有价值的工具。

因此，本发明涉及一种LEED检测模块，该LEED检测模块紧凑且有效并且可以插入到SEM的适当设计的设备端口或凸缘中或具有LEED分析能力的SEM中。

本发明的目的是提供一种LEED检测模块，该LEED检测模块紧凑且有效并且可以插入到SEM的适当设计的设备端口或标准的设备端口或轴向凸缘中。

技术方案

为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如具体表达和广泛描述的那样，一方面，本发明提供了一种低能电子衍射(LEED)检测模块，该LEED检测模块包括：第一真空室，该第一真空室在一个端部具有用于从利用探测电子束照射的样本接收衍射电子的孔；第二真空室，该第二真空室在其一个端部连接到所述第一真空室以接收已经通过所述第一真空室传输的所述衍射电子，所述第二真空室在垂直于所述衍射电子的行进方向的方向上的尺寸大于所述第一真空室的相应尺寸；二维电子检测器，该二维电子检测器设置在所述第二真空室中、在所述第二真空室的与连接到所述第一真空室的所述一个端部相反的端部处，以检测所述衍射电子；电位屏蔽件，该电位屏蔽件由总体上沿着所述第一真空室的内表面和所述第二真空室的内表面设置的导电材料制成，所述电位屏蔽件被构造成被施加第一加速电压，以使来自所述样本的所述衍射电子加速并汇聚；磁透镜，该磁透镜设置成与所述第一真空室连接到所述第二真空室的位置相邻，以扩展已经通过所述第一真空室朝向所述二维电子检测器传输的衍射电子束；以及总体上平面形的能量过滤器，该能量过滤器排斥具有比撞击在所述样本上的所述探测电子束能量低的电子，所述能量过滤器被设置成相对于所述电位屏蔽件具有间隙，并被构造成被施加第二加速电压，以使经所述磁透镜扩展的所述衍射电子束准直。