[发明专利]在带电粒子仪器中保护辐射检测器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在带电粒子射束设备中保护辐射检测器的方法，该设备包括用于产生带电粒子的射束的源、包括用于照亮样本的透镜的聚光器系统、包括用于在检测器系统上形成放大的样本图像的透镜的投影系统，该检测器系统包括辐射检测器，该方法包括：

·使用第一参数集合将检测器暴露于辐射的步骤，该参数集合包括聚光透镜设置、投影透镜设置、带电粒子射束能量和射束电流，

·要求改变参数的步骤。

背景技术

根据透射电子显微镜方法（TEM），这种方法是已知的。

在TEM中，电子枪利用通常在50keV和400keV之间的可调节能量产生高能电子射束。电子束由聚光透镜和偏转线圈操控以照射（照亮）样本，所述样本被保持在样本位置处。样本能够被样本保持器定位，从而能够使得感兴趣的区域是可视的。投影系统在检测器系统上形成样本的一个部分的放大图像。典型的放大率范围从10³倍到大于10⁶倍，并且典型的分辨率低至100pm或者更低。

图像通常在带有荧光屏幕的检测器上形成，其中荧光屏幕在CCD或者CMOS芯片上成像。然而，越来越多的直接电子检测器（DED）得以使用。对于给定的暴露而言，DED的优点在于更好的信噪比（SNR）。这是有利的，因为样本受到电子的照射射束损坏，并且因此在尽可能少的电子撞击样本的情况下基本获取图像是必须的。

DED的一个缺陷在于，它们能够易于被过度照亮。本发明人进行的试验表明，在硬化CMOS芯片中，在14·14μm²像素中的、达5·10⁶个电子的总剂量的暴露导致永久损坏，更加具体地引起所谓的暗电流的增加，从而导致SNR降低和使得检测器不可操作的动力学范围降低。这个述及的剂量涉及在检测器的寿命期间的累积剂量，并且因此即使对于高电流密度的短期暴露也应该得以避免。

关于CMOS直接电子检测器、它的优点及其失效机制的讨论，例如参见“Characterisation of a CMOS Active Pixel Sensor for use in the TEAM Microscope”，M. Battaglia等，Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A，Volume 622，Issue 3，p. 669-677。

如本领域技术人员已知地，在样本的观察会话（observation session）期间，TEM设置例如放大率、聚光器设置等经常被改变。用于当改变显微镜设置时避免损坏DED的现有技术方法包括：在改变透镜激励时期间射束阻断以及检测器缩退和使用新的设置测量落在例如荧光屏幕上的电流/电流密度（这被称作屏幕电流）。基于这个测量，决定再次插入DED或者改变显微镜设置。这是一个非常耗时的过程。

因此经常基于使用者的技能使用另一种方法，但是这非常可能对于DED引起永久损坏。

存在对于一种用于在带电粒子射束设备中保护辐射检测器的、可靠的和快速的方法的需要。

发明内容

本发明旨在提供这种方法。

为此，本发明的方法的特征在于该方法包括：

·在改变的参数下预测检测器将被暴露于的通量密度的步骤，这是在实现所述参数的改变之前进行的，该预测基于光学模型和/或查表，利用来自聚光透镜设置、投影透镜设置、带电粒子射束能量、束电流的集合的一个或者多个输入变量作为输入，和

·比较预测通量密度与预定数值的步骤，并且根据比较，或者

     o当预测通量密度低于预定数值时实现所述参数改变，

或者

     o当预测通量密度高于预定数值时避免将检测器暴露于与请求的参数改变相关联的通量密度。

本发明是基于以下认识的，即，当带电粒子射束设备的光学器件的行为模型可用[形式为光学模型或者形式为查表（LUT）]时，能够预测辐射检测器将被暴露于什么样的暴露。如果预测暴露高于预定水平，则改变不予实现和/或射束保持阻断，从而检测器不被暴露于所述高水平辐射。然而，如果预测暴露低于预定水平，则将检测器暴露于所述辐射是安全的，并且改变能够得以实现。优选地当预测通量密度高于预定数值时，仪器产生错误消息或者警告，并且请求的参数改变不予执行。

在一个优选实施例中，辐射检测器是直接电子检测器，辐射包括电子并且检测通量密度是电流密度。