[发明专利]改进的粒子束发生器

权利要求书

1.一种粒子束发生器，包括：

粒子提取装置，其置于与粒子源相邻，并且可操作的用于将粒子从该源提取 至提取器孔隙中以形成粒子束，

粒子加速装置，可操作的用于加速所提取的粒子以增加粒子束的能量，和

聚焦装置，可操作的用于聚焦粒子束，

每个所述提取装置、加速装置和聚焦装置顺次排列并具有穿过其中的孔隙， 成一直线以限定一个约束粒子移动的通道，

其特征在于该提取装置包括一个包含至少被一个绝缘材料层分隔的一对电 极的透镜结构，允许施加不同的电压到每个该透镜结构的电极，上述电极中的一 个包含一个具有形成于其中的提取孔隙的提取板，该提取板设置在依赖粒子源和 所述提取板间的电压差粒子从粒子源发射并穿过提取孔隙的位置。

2.如权利要求1所述的生成器，其中聚焦装置包括一个整体长度在约1到约 10微米的范围内的Einzel单透镜结构。

3.如权利要求1或2所述的生成器，其中提取装置包括一个整体长度不超过 500nm的纳米尺度Einzel单透镜结构(NEZL)。

4.如前面任一权利要求所述的生成器，其中提取装置包括两个电极。

5.如权利要求1至3中任一项所述的生成器，其中提取装置包括三个电极。

6.如权利要求3至5中任一项所述的生成器，其中该NEZL结构包括所述提 取板。

7.如权利要求3至5中任一项所述的生成器，其中提取板设置在粒子源和 NEZL结构之间。

8.如权利要求7所述的生成器，其中NEZL结构设置为离提取板足够近用于 立即影响通过提取板从粒子源提取的粒子。

9.如前面任一权利要求所述的生成器，其中聚焦装置包括初级和二级聚焦装 置，每个所述提取装置、加速装置和初级聚焦装置顺次排列，二级聚焦装置远离 初级聚焦装置的末端布置，这样所述初级和二级聚焦装置实质上分开，二级聚焦 装置的平均孔隙的尺寸大于初级聚焦装置平均孔隙的尺寸。

10.如权利要求9所述的生成器，其中二级聚焦装置包括对准装置用于矫正 二级聚焦装置与所述初级聚焦装置共轴。

11.如权利要求10所述的生成器，其中对准装置包括一个纳米定位单元，其 可操作的使初级和二级聚焦装置的共轴性达到10nm，优选1nm，并最优选0.1nm 以内。

12.如权利要求9至11中任一项所述的生成器，其中二级聚焦装置的第一电 极，最接近初级聚焦装置的二级聚焦装置的一个电极，被设置成具有刀刃状开口 的孔隙，用于校准到达这里的粒子束。

13.如权利要求12所述的生成器，其中所述二级聚焦装置的刀刃状开口的孔 隙大于初级聚焦装置的粒子束孔隙的直径。

14.如权利要求9至11任一项所述的生成器，其中二级聚焦装置的第一电极， 最接近初级聚焦装置的二级聚焦装置的一个电极，被设置成直径大于从初级聚焦 装置到达二级聚焦装置的电子束的直径。

15.如权利要求14所述的生成器，其中二级聚焦装置的第一电极具有至少2 μm的直径。

16.如权利要求1到15中的任一项所述的生成器，其中粒子源包括一个纳米 尖端单元。

17.如权利要求16所述的生成器，其中纳米尖端单元有一个具有从约1原子 直径到约50nm的直径的自由末端的尖端部分。

18.如权利要求16或17所述的生成器，其中尖端部分形成为具有原子或实 质上原子尺度的纳米棱锥结构或类似的稳定的电子发射器结构。

19.如权利要求16至18中任一项所述的生成器，其中纳米尖端单元包括至 少一个丝状的部分。

20.如权利要求17至19中任一项所述的生成器，其中尖端部分由选自铂、 钨、铂铱合金、钴、金和银中的至少一种形成。