采用多目标遗传算法 (MOGA) 优化方法,对具有五个电极和两个目标函数的静电电子光学系统的设计进行了优化。考虑的两个目标函数是固定图像平面中一次电子束的最小探针尺寸和镜头内探测器平面上的最大二次电子检测效率。耗时的步骤是计算系统电位。有两种方法可以做到这一点。第一种是使用 COMSOL(有限元法),第二种是使用二阶电极法 (SOEM)。前者使优化过程非常缓慢但准确,而后者使其快速但准确性较低。提出了一种全自动优化策略,其中基于 SOEM 的 MOGA 为基于 COMSOL 的 MOGA 提供输入系统。这加速了优化过程并将优化时间缩短了至少约 10 倍,从几天缩短到几个小时。典型的优化系统的探针尺寸为 11.9 nm,二次电子检测效率为 80%。这种新方法可以在具有一个或多个目标函数和多个自由变量的静电透镜设计中实现,是一种非常高效、全自动的优化技术。
本发明涉及一种装置,通过该装置,物体通过电子束和影响电子流的静电场或电磁场(电子透镜)以放大的比例成像。根据本发明,多个电子透镜影响电子束,并一起以显微镜或望远镜的方式实现更高的放大率。如前所述,电磁电子透镜和带负电的静电电子透镜相当于光学中的会聚透镜,而带正电的静电电子透镜相当于发散透镜。因此,通过组合这些透镜,可以为电子束模拟光学中利用会聚或发散光束的任何已知装置。此外,还可以以这种方式构建直接使用或反射后使用电子束的显微镜或望远镜。通过以显微镜或望远镜的方式组合多个透镜,可以获得特别高的图像放大倍数。使用电子束具有特别大的优势,
SEM 使用仪器内的探测器收集数据。这些探测器可以安装在样品室内、电子发射环处或电子透镜旁边。不同仪器的探测器类型各不相同。每种类型的探测器可以具有不同的理想条件(高或低真空、高或低 keV、快或慢扫描速度)并可以接收不同的信号类型。一些探测器专门用于二次电子 (SE) 信号,而另一些则专注于收集背散射电子 (BSE)。为了更好地了解可用的探测器,我们在第 3 页创建了一个方便的参考图表。了解可用的探测器以及探测器的选择和仪器设置如何影响数据有助于改进测量并创建完整的样品图像。
使用光子或电子的成像的空间分辨率从根本上受到用于将信息从Sample运送到检测器的物质的波长的限制。但是,达到分辨率的衍射极限需要无像差的成像系统。在低能电子显微镜中实现原子分辨率的挑战主要来自电子光学元件的aber。尤其是色差,可严重恶化低电子能量的成像性能[1-3]。在1936年奠定了理解和补偿这些像差的基础[4,5]。Scherzer定理确定旋转对称的电子镜头不可避免地是色的和球形的。该定理强调了电子显微镜的临界局限性,为数十年的重新搜索奠定了旨在克服这些固有畸变的阶段。在1947年,可以证明电子透镜中的色差和球形像差可以通过使用时变磁场去除旋转对称性或引入空间电荷来纠正[6]。稍后,实验证明了使用己键纠正器对球形畸变的校正[7,8]。这一突破不仅证明了较早提出的理论提议,而且还实现了分辨率的取代,从而取得了显着的电子显微镜能力。超快电子显微镜提供了出色的时间和空间分辨率[9-11]。最近的研究探索了连贯的通过整合高度相干的场排放源[12-14],像差校正探针和增加的探针电流,可以预期该领域的未来进展。尽管可编程和自适应光学器件(例如空间光调节器(SLM))已彻底改变了光学元件[15],但电子光学元件的可编程和适应性相板的开发仍处于早期阶段[16-23]。