[发明专利]带电粒子显微术中的三维成像

权利要求书

1.一种使用带电粒子显微术研究样本的方法，其包括以下步骤：

（a）在样本的表面上，选择在XY平面中延伸并且包括在所述表面的二维扫描期间要被带电粒子探测射束撞击到其上的网格节点的虚拟采样网格；

（b）利用所述表面以下的相关联的标称Z穿透深度d_i来为所述探测射束选择着陆能量E_i；

（c）在所述节点的每一个处，利用所述探测射束照射样本并且检测响应于其而从样本发出的输出辐射，由此生成扫描图像I_i；

（d）针对与相关联的一系列不同穿透深度{d_i}对应的一系列不同着陆能量{E_i}重复步骤（b）和（c），

其特征在于以下步骤：

（e）预先选择E_i要在步骤（b）和（c）的第一迭代之后改变的初始能量增量∆E_i；

（f）将能量增量∆E_i与值d_i中的对应深度增量∆d相关联；

（g）将所述采样网格选择为在X和Y上具有基本上相等的节点节距p，该节距p与∆d的值相匹配以便产生基本上立方的采样体素；

（h）在系列{Ei}中选择后续能量值，以便在所选择的最小和最大着陆能量E_min和E_max的界限内分别保持系列{di}的连续成员之间基本上恒定的深度增量∆d。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在完成步骤（h）之后，物理切片过程被用来从所述表面移除标称厚度L的材料层，由此暴露新的表面。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

- 最大穿透深度d_max与E_max相关联；

- L ≤ d_max；

- 在所述新表面上重复步骤（a）-（h）。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中在步骤（h）中，使用以下各项中的至少一个来选择能量系列{E_i}中的E_i的值：

- 物理模型，其使用E_i和d_i之间的函数关系；

- 在先校准，其产生E_i和d_i之间的经验关系，

由此可使用外推、内插、和求平均中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的方法，其中对于所述系列{E_i}中的每个连续着陆能量，以以下方式中的至少一个来选择性地检测从样本发出的所述输出辐射：

- 通过仅检测所述输出辐射的总能量频谱的给定能量范围∆εⁱ，在这种情况下∆εⁱ取决于E_i；

- 通过仅检测所述输出辐射的总角频谱的给定角度范围∆θⁱ，在这种情况下∆θⁱ取决于E_i。

6.根据权利要求1所述的方法，其中E_max处于以下范围中：

▫ 5-8 keV，对于包括生物组织的样本；

▫ 30-60 keV，对于非生物的样本。

7.根据权利要求1所述的方法，其中∆d处于1-10nm的范围中。

8.根据权利要求1所述的方法，其中从步骤（d）产生的一系列扫描图像不经历数学去卷积程序。

9.一种带电粒子显微镜，其包括：

- 样本保持器，用于保持样本；

- 源，用于产生带电粒子的探测射束；

- 照明器，用于引导所述射束以便照射样本；

- 检测器，用于检测响应于所述照射而从样本发出的输出辐射的通量，

还包括被配置成执行以下步骤的处理器：

（a）在样本的表面上，选择在XY平面中延伸并且包括在所述表面的二维扫描期间要被所述射束撞击到其上的网格节点的虚拟采样网格；

（b）利用所述表面以下的相关联的标称Z穿透深度d_i来为所述射束选择着陆能量E_i；

（c）在所述节点的每一个处，利用所述射束照射样本并且使用所述检测器来检测响应于其而从样本发出的输出辐射，由此生成所述表面的扫描图像I_i；

（d）针对与相关联的一系列不同穿透深度{d_i}对应的一系列不同着陆能量{E_i}重复步骤（b）和（c），

其特征在于所述处理器被配置成执行以下步骤：

（e）预先选择E_i要在步骤（b）和（c）的第一迭代之后改变的初始能量增量∆E_i；

（f）将能量增量∆E_i与值d_i中的对应深度增量∆d相关联；

（g）将所述采样网格选择为在X和Y上具有基本上相等的节点节距p，该节距p与∆d的值相匹配以便产生基本上立方的采样体素；

（h）在系列{Ei}中选择后续能量值，以便在所选择的最小和最大着陆能量E_min和E_max的界限内分别保持系列{di}的连续成员之间基本上恒定的深度增量∆d。