[发明专利]双束双焦带电粒子显微镜

说明书

根据本公开的用于使用双束双焦带电粒子显微镜来研究样本的方法和系统包括向所述样本发射多个带电粒子，将所述多个带电粒子形成为第一带电粒子束和第二带电粒子束，以及修改所述第一带电粒子束和所述第二带电粒子束中的至少一束的聚焦特性。修改所述第一带电粒子束和所述第二带电粒子束中的至少一束的所述聚焦特性，使得所述第一带电粒子束和所述第二带电粒子束的对应焦平面不同。

背景技术

已经开发了带电粒子显微镜系统以允许科学家研究和收集关于显微镜系统如何工作的信息。为了追求这种知识，科学家突破了当前带电粒子显微镜系统能够研究的极限。尽管带电粒子显微镜继续发展以具有改进的研究能力，但我们最终将突破当前显微镜设置可实现的限制。随着开始达到这些极限，需要新型带电粒子显微镜。

发明内容

根据本公开的用于使用双束双焦带电粒子显微镜来研究样本的方法包括以下步骤：向样本发射多个带电粒子，将多个带电粒子形成为第一带电粒子束和第二带电粒子束，以及修改第一带电粒子束和第二带电粒子束中的至少一束的焦平面，使得第一带电粒子束和第二带电粒子束的对应焦平面不同。例如，在一些实施例中，修改第一带电粒子束和第二带电粒子束中的至少一束的焦平面，使得第一带电粒子束聚焦在样本处或样本附近的平面上，而第二带电粒子束不聚焦在样本处或样本附近的平面上。

根据本公开的用于使用双束双焦带电粒子显微镜来研究样本的系统包含被配置成保持样本的样本保持器，被配置成向样本发射带电粒子的带电粒子发射器，以及位于带电粒子发射器和样本保持器之间的双焦射束形成器。双焦射束形成器被配置成将多个带电粒子形成为第一带电粒子束和第二带电粒子束，并且修改第一带电粒子束和第二带电粒子束中的至少一束的聚焦特性。在一些实施例中，双焦射束形成器修改聚焦特性以使第一带电粒子束和第二带电粒子束的对应焦平面不同。可替换地，在其它设置中，第一带电粒子束和第二带电粒子束的经修改的聚焦特性使得系统的另一部件（例如，多极元件、像散校正装置等）能够使第一带电粒子束和第二带电粒子束的对应焦平面不同。在一些实施例中，双焦射束形成器修改至少一个射束的聚焦特性，使得第一带电粒子束聚焦在样本处或样本附近的平面上，而第二带电粒子束不聚焦在样本处或样本附近的平面上。

在本公开的一些实施例中，双焦射束形成器对应于MEMS（微机电系统）装置，所述MEMS装置包含限定第一孔隙和第二孔隙的物理结构，所述第一孔隙被配置成允许多个带电粒子中的第一部分带电粒子穿过MEMS装置，所述第二孔隙被配置成允许多个带电粒子中的第二部分带电粒子穿过MEMS装置。这种MEMS装置还包括一个或多个电极，所述一个或多个电极被配置成当相应的电压被施加到所述一个或多个电极时生成至少四极场，所述四极场导致对所述第一部分带电粒子和所述第二部分带电粒子中的至少一部分的聚焦特性的修改。

在本公开的一些实施例中，双焦射束形成器对应于孔隙透镜阵列装置，所述孔隙透镜阵列装置包含至少一个物理结构，所述物理结构限定了被配置成允许多个带电粒子中的第一部分带电粒子穿过孔隙透镜阵列装置的第一孔隙，被配置成允许多个带电粒子中的第二部分带电粒子穿过孔隙透镜阵列装置的第二孔隙；以及多个其它孔隙。这种孔隙透镜阵列装置还包括至少一个电极。第一孔隙、第二孔隙和多个其它孔隙形成图案，当相应的电压施加到至少一个物理结构和至少一个电极时，所述图案产生电磁场，所述电磁场在使用孔隙透镜阵列装置期间向第二部分带电粒子施加透镜效应。例如，电磁场可以向一个或两个射束施加四极透镜效应和/或圆形透镜效应。在根据本公开的一些实施例中，孔隙透镜阵列向第一部分带电粒子施加第一透镜效应，并且向第二部分带电粒子施加不同于第一透镜效应的第二透镜效应。

附图说明

参照附图进行了详细描述。在附图中，附图标记最左侧的一个或多个数字标识首次出现所述附图标记的附图。不同附图中相同的附图标记表示类似或相同的项。

图1绘示了根据本发明的实例双焦多束带电粒子系统。

图2绘示了利用根据本发明的双焦多束带电粒子系统来研究样本的示例过程。