[发明专利]用于电子检测的传感器

说明书

本发明涉及一种用于从物体发射的电子检测的传感器，所述传感器与以特定柱及晶片电压操作的带电粒子束柱一起使用。传感器经配置且可操作以至少减少负离子与传感器的有效区域的相互作用，同时最小化电子能量损失。传感器也经配置且可操作以最小化以下两者：有效区域的阴极发光效率的逐渐劣化、以及在传感器操作期间产生且在整个闪烁体的寿命期间演变的阴极发光的动态改变。

技术领域

本发明涉及辐射闪烁检测器的领域。更特定地，本发明涉及一种可用于电子检测的基于闪烁的传感器结构。

背景技术

闪烁体是当被诸如α射线、β射线、γ射线、X射线或中子之类的辐射击中时吸收辐射以产生萤光的物质。闪烁体与光电检测器(诸如光电倍增管)组合可构成辐射检测器。当被进入的粒子撞击时，发光材料吸收其能量并闪烁(即，以光的形式重新发射所吸收的能量)。各种系统(诸如扫描电子显微镜(SEM)和电子束检查工具)可以包括闪烁体和光导。越来越需要提供具有长寿命的可靠的且快速的闪烁体。

发明内容

可通过用电子照射物体来评估(测量、检查和/或检阅)物体。接着，检测从物体反射和/或散射的次级电子或背散射电子(BSE)。相应地，闪烁体在特定的加速电压下被次级电子或背散射电子轰击，并相应地通过阴极发光(CL)发射可检测的光。光实质上由光导聚集。在闪烁体内部产生的光子在所有方向上发射，且由于闪烁体及基板折射率而经受再吸收及全内反射。当闪烁体-光导方案用作检测器时，其设计中要考虑的任务之一是最大化光子传送进入光导。为此目的，将涂层应用至闪烁体的表面以将光子反射回至闪烁体。

发明人惊讶地发现：闪烁体也被负离子轰击。所述负离子实质上被朝向闪烁体加速，进而造成闪烁体效率的劣化。此损坏机制极端有效且在非常短的时间周期内发生，且如果没有减轻，将造成闪烁体的立即且不可逆的退化。负离子源是成像的样品或晶片上的污染物及碳氢化合物(而非在闪烁体上)。通过称为电子刺激解吸附(ESD)的处理形成负离子，因此负离子的存在是样品的扫描电子显微镜(SEM)成像所固有的。由于SEM中的场分布，负离子到达闪烁体。

为了解决与负离子的轰击相关联的此问题，本发明提供了一种传感器，特别具有与闪烁体结构交界的涂覆结构，所述闪烁体结构暴露于从物体发射的电子。涂覆结构经配置以具有特定的厚度，选择所述厚度以至少减少负离子与有效区域的相互作用，同时在与涂覆结构冲击时最小化电子能量的损失。术语“至少减少负离子的相互作用”是指减速并在涂覆结构内包括负离子路径，使得负离子不会到达闪烁体有效区域。以此方式，涂覆结构通过至少减少(例如，完全消除)负离子与闪烁体结构的相互作用来防止负离子损坏闪烁体材料(即，有效区域)。

涂覆结构也意图产生与偏压电极的接触。此将加速电压提供至次级电子和BSE电子，并关闭由入射束和次级电子携带的电流的电回路。涂覆结构经配置且可操作以改进电接触和/或跨在闪烁体结构的有效区域与涂覆结构之间的界面维持均匀的势(即，跨传感器的电势的均匀化)。涂覆结构可具有平面形状，可为连续的或可不为连续的。例如，可使用具有网格形状的结构。此外，涂覆结构具有特定材料成分，选择所述特定材料成分以将有效区域发射的光子反射回往有效区域(即，将闪烁体内部产生的光子反射回去，以最大化光子输出到在其后侧上连接至闪烁体的光导)。

因此，根据本发明的广泛方面，提供了一种用于从物体发射的电子检测的传感器，所述传感器与以特定柱及晶片电压操作的带电粒子束柱一起使用。所述传感器包括：闪烁体结构，所述闪烁体结构具有有效区域及特定寿命。所述闪烁体结构包括快速闪烁体材料(即，具有ns数量级的衰减时间)，所述快速闪烁体材料经配置且可操作以通过阴极发光并在电子以特定冲击能量进行冲击时以特定波长范围发射光子；以及涂覆结构，所述涂覆结构与所述闪烁体结构交界并且暴露于从所述物体发射的所述电子。所述涂覆结构经配置且可操作以维持跨在所述有效区域与所述涂覆结构之间的界面的均匀势。所述涂覆结构具有特定材料成分，选择所述特定材料成分以将所述有效区域发射的光子反射回往所述有效区域。所述涂覆结构也具有特定厚度，选择所述特定厚度以至少减少负离子与所述有效区域的相互作用，同时在冲击所述涂覆结构时最小化电子能量的损失。