[发明专利]使用电子显微镜对样品成像的方法

说明书

本发明涉及一种对样品成像的方法，所述样品安装在电子显微镜中的样品固持器上，所述电子显微镜包括用于沿着光轴产生高能电子束的电子源和用于聚焦和偏转光束以便用所述电子束照射所述样品的光学元件。所述样品固持器能够相对于所述电子束定位和倾斜所述样品。所述方法包括以下步骤：通过用所述电子束照射所述样品来获取一系列倾斜的图像，且在获取所述图像期间同时改变所述样品的位置，使得以相关联的独特倾斜角和相关联的独特位置获取每个图像。

技术领域

本发明涉及一种使用电子显微镜对样品成像的方法。

这种方法的实例从2003年12月31日发布的FEI公司的“技术说明：Tecnai™断层扫描软件的功能说明（Technical note: Functional description of Tecnai™Tomography Software）”中可知。

背景技术

在电子显微镜（例如透射电子显微镜（TEM））中，电子源会产生高能电子束，其可选择的能量例如在80到300 keV之间，尽管已知会使用更高和更低的能量。所述光束被光学元件（电子透镜，偏转器，多极）操纵（聚焦，偏转），并照射放置于样品支持器中的样品。样品支持器安置样品，所述支持器通常显示三个平移自由度（x，y，z）和一个旋转自由度（α）或更多旋转自由度。样品足够薄以对电子透明：一些电子被吸收，但是许多电子在散射或未散射的同时通过样品。通常，对于生物样品，样品的厚度在50 nm到1 μm之间（对于低温样品，样品的厚度在50到200 nm之间），且对于半导体样品，其厚度小于100 nm。另一组光学元件在检测器上形成样品的放大图像，所述检测器例如是CMOS相机、CCD相机、荧光屏或荧光屏与通过光纤连接的相机的组合。

如技术说明中所描述，检测器上形成的图像是样品的2D投影。为了获得3D图像，以所谓的倾斜系列来获取样品在不同旋转方向上的一系列图像。通常，倾斜系列涵盖从-70到+70度的倾斜范围，规则间隔为1或2度。然后将倾斜系列的图像彼此对齐，并使用适当的软件进行3D重建，然后进行可视化。

对于倾斜系列的每个图像，样品必须朝向另一个倾斜角度。由于TEM的高分辨率，样品应稳定在例如1 nm内或更小。因此，通常使用1秒或更长的弛豫时间来抑制平台的漂移。结果，获取倾斜系列是一个耗时的过程。

在以本申请人的名义的美国专利第US 9,147,551 B2号中描述了一种获取倾斜系列的方法，其中，样品支持器在获取倾斜系列的同时连续改变倾斜角，并且样品的位置连续变化以将样品保持在光轴上。通过更快的获取时间和平滑的倾斜机制的发展而成为可能的这种所谓的“运行中断层扫描（tomo-on-the-fly）”减少了获得倾斜系列所需的时间。

期望进一步改进用于获取倾斜系列的方法。特别感兴趣的是提高获得的图像的分辨率，和/或增加可获得倾斜系列的速度。

发明内容

为此，提供了一种对样品成像的方法，其中所述方法是根据权利要求1所定义。根据所述方法，使用了能够相对于电子束定向和倾斜样品的样品固持器。所述方法包括以下步骤：通过用电子束照射样品来获取一系列倾斜的图像，以读出速度将图像记录在相机上，其中在获取一系列倾斜的图像的同时连续改变倾斜角。

根据第一方面，所述方法进一步包括在获取倾斜系列的同时改变样品的位置的并行步骤。特别地，在获取一系列倾斜的图像的同时，连续改变所述位置。这意味着样品的位置随着倾斜角的改变同时变化。结果是，以相关联的独特倾斜角和相关联的独特位置获取每个图像。