用于聚焦帶電粒子束的磁透鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于聚焦帶電粒子束的磁透鏡?，F有技術的帶電粒子磁透鏡包括軛和空氣間隙。該空氣間隙限定其中磁場存在于透鏡的光軸上的位置。根據本發(fā)明，一種用于聚焦沿著光軸行進的帶電粒子束的磁透鏡包括：軸向孔，布置在所述光軸周圍以容納所述束；磁場生成裝置，用于生成磁場；以及磁軛，用以引導和集中所述磁場朝向所述光軸以便形成用于所述束的聚焦區(qū)域，其中，所述軛具有復合結構，包括外部主要部分和內部次要部分；所述次要部分被安裝為所述主要部分內的單體插件以便被布置在所述聚焦區(qū)域周圍；所述次要部分包括圍繞所述孔并充當磁收縮區(qū)的腰部區(qū)域，其被配置成使得所述磁場在所述腰部區(qū)域中經受飽和，從而使磁通量離開所述腰部區(qū)域并且在所述聚焦區(qū)域中形成聚焦場。此類腰部區(qū)域取代了現有技術透鏡中的空氣間隙的角色。
【專利說明】用于聚焦帶電粒子束的磁透鏡
[0001] 本發(fā)明涉及用于聚焦沿著光軸行進的帶電粒子束的磁透鏡，該透鏡包括： -軸向孔，布置在所述光軸周圍以容納所述束； -磁場生成裝置，用于生成磁場；以及 -磁軛，用以引導和集中所述磁場朝向所述光軸以便形成用于所述束的聚焦區(qū)域。
[0002] 本發(fā)明還涉及一種使用此類磁透鏡來聚焦帶電粒子束的方法。
[0003] 本發(fā)明另外涉及一種制造此類磁透鏡的方法。
[0004] 本發(fā)明還涉及帶電粒子顯微鏡，包括： -帶電粒子源，用于產生沿著光軸傳播的帶電粒子的輻射束； -樣本保存器，用于保存要被輻射的樣本； -粒子-光學柱，用于將所述束導向至所述樣本上； -檢測器，用于檢測響應于所述輻射而從所述樣本發(fā)出的輸出電子的通量， 其中所述粒子-光學柱包括如以上開始段落中所闡述的至少一個磁透鏡。
[0005] 例如根據常規(guī)電子顯微鏡法，如以上開始段落中所闡述的磁透鏡是已知的，并且 被描述例如在 L. Reimer 的〃Scanning Electron Microscopy"，Springer Verlag (1985), ISBN 3-540-13530-8 中，更具體地來自章節(jié) 2.2.1: Electron lenses (第 20-23 頁）。
[0006] Reimer描述了一種具有用于生成磁場的電線圈和一對磁極片(包括軛)的磁透鏡， 該極片將磁場集中為透鏡的對稱軸上的旋轉對稱軸向場。行進通過該軸向場的帶電粒子 (電子）受到洛倫茲力并且因而經歷聚焦效應。該極片對被設置成使得跨介于中間的"空氣 間隙"彼此面對，當所述電線圈被激勵(調用）時，來自極片的磁場線穿過所述"空氣間隙"。 盡管常規(guī)地被稱作"空氣間隙"，但是實際上此類間隙可能是空的，或者可能填充有非磁性 材料。
[0007] 透鏡的焦度(其焦距）是其激勵(所述電線圈中的電流和匝數）以及被聚焦的帶電 粒子的質量和能量的函數。磁透鏡通常用于聚焦電子，然而靜電透鏡常常優(yōu)選用于聚焦離 子。
[0008] 如本領域技術人員公知的，此類磁透鏡中的極片必須跨介于中間的空氣間隙良好 地對齊。如果極片未對齊，即一個極片的(柱體）對稱軸未與另一個極片的(柱體）對稱軸重 合，那么結果所得的透鏡軸將非期望地歪曲，從而導致功能不良的聚焦動作。為了促進合適 的對齊和性能，此類極片通常需要被制造成嚴格的機械容差(通常10 μ m的量級或者更小） 因此這些極片趨于是相對昂貴的部件。其復雜之處在于包括在極片中的磁性材料應該理想 地具有相對低的滯后；為了實現此，所述材料通常是經退火的，這限制了極片的后續(xù)可加工 性(例如，利用車床和銑床)。
[0009] 對于常規(guī)透鏡的另一個問題在于極片之間的空氣間隙還(不需要地）傳遞垂直于 光軸的雜散磁場。此類垂直場(包括50Hz磁場)會非期望地影響通過透鏡的束，并且會是附 加的歪曲源。
[0010] 針對關于磁性材料的更多信息，通常引用R. Boll的德語出版物 "Weichmagnetische Werkstoffe", Vacuumschmelze GmbH & Co. KG, ISBN 3-80090154604。
[0011] 本發(fā)明的目的是解決這些問題。特別地，本發(fā)明的目的是提供一種磁透鏡設計，其 允許組成部件的更準確且更容易的對齊。此外，本發(fā)明的目的在于：此類設計應當適合于關 鍵部件的更容易加工，從而導致降低的制造成本。另外，本發(fā)明的目的是提供一種磁透鏡設 計，其具有對垂直雜散磁場的減少的磁化率，從而導致具有改進的粒子-光學特性。
[0012] 在以上開始段落中所闡述的磁透鏡中實現了這些和其他目的，根據本發(fā)明所述磁 透鏡的特征在于： -所述軛具有復合結構，包括外部主要部分和內部次要部分； -所述次要部分被安裝為所述主要部分內的單體插件以便被布置在所述聚焦區(qū)域周 圍； -所述次要部分包括圍繞所述孔并充當磁收縮區(qū)（constriction)的腰部區(qū)域，其被配 置成使得所述磁場在所述腰部區(qū)域中經受飽和，從而使磁通量離開腰部區(qū)域并且在所述聚 焦區(qū)域中形成聚焦場。
[0013] 本發(fā)明基于多個協(xié)同的洞察，如下： -使用在兩個相對極片之間的空氣間隙是促使磁通量逃脫軛并進入要在其中產生聚 焦效應的區(qū)域中的傳統(tǒng)方式。然而，此類空氣間隙的存在實際上需要存在兩個極片(具有隨 之而來的準確地對齊它們的縱軸的困難)。
[0014] -本發(fā)明采取與該傳統(tǒng)安排根本上不同的機制。作為使用空氣間隙的代替，在聚 焦區(qū)域處提供了軛而具有磁收縮區(qū)(腰部)，所述磁收縮區(qū)在被來自透鏡的磁場生成裝置的 磁場充滿時變得磁飽和。由于收縮區(qū)內的此類磁飽和，所以促使磁通量在該位置處逃脫軛 (原因在于它無其他地方可去)。然后利用該新出現的通量來在孔（同義的井、隧道、通道)內 產生所期望的聚焦效應/場，其通常沿著透鏡的柱體軸而布置。
[0015] -因為在新設計中不存在空氣間隙，所以不需要兩個相對的極片。作為代替，摩鈇 設計變得可能(因而回避了相互對齊兩個極片的需要)。換言之：現有技術"聚焦結構"包括 跨介于中間的空氣間隙而相對于彼此對齊的兩個單獨的極片，然而本發(fā)明的"聚焦結構"包 括單個組件，其中腰部作為空氣間隙的代替。
[0016] -為了促進制造，軛被給出復合結構，包括： ?相對大的主要部分，被制造成相對低的容差并且通常包括軛塊、位于(相對關鍵的）聚 焦區(qū)域的遠端。該主要部分能夠包括(如果需要的話）多個協(xié)作的子組件。 ?相對小的單體次要部分，被制造成相對高的容差、位于(相對關鍵的）聚焦區(qū)域的附 近。該次要部分能夠完全非原位地被制造，并且然后被安裝為主要部分內的單個插件(在主 要部分中提供的基座結構)。
[0017] 這些主要和次要部分將通常包括不同材料。
[0018] -通量從飽和腰部的逃脫(逃逸)能夠被利用以產生對稱的軸向聚焦場。由于在本 發(fā)明的設計中不存在空氣間隙，所以回避了以上所提及的雜散磁場。因為圍繞聚焦區(qū)域的 材料通常將只在軸向方向上飽和，所以垂直于軸向方向的磁導率將是高的，從而產生比 采用空氣間隙的常規(guī)透鏡大得多的屏蔽。
[0019] 要注意，盡管由經受磁飽和的腰部區(qū)域來替換磁透鏡中的空氣間隙可能看起來是 相對簡單的設計特征，但是其對于本領域技術人員不是顯而易見的，尤其針對以下原因： -有意地使軛的一部分飽和(如本發(fā)明那樣）導致如下現象：由此當在高激勵處使用透 鏡時，飽和材料的體積將比在低激勵處使用透鏡時更大；當轉變?yōu)椋ň哂锌諝忾g隙的）常規(guī) 透鏡的情況時，某人能夠想到此類改變作為空氣間隙中的尺寸改變的等價物，具有隨之而 來的根據激勵的透鏡焦度的變化。在常規(guī)透鏡中，將帶電粒子能量增加四倍將可預測地需 要透鏡激勵/電流增加兩倍，以便產生相同的聚焦效應；然而，在根據本發(fā)明的使用飽和材 料的透鏡中，可以根據該簡單的函數依賴而預期不可預測地偏離，這是由于以上提到的體 積改變效應。
[0020] -現今，磁透鏡設計通常借助于基于模擬的有限元建模（FEM)完成。在現代FEM程 序中，對于給定模擬中的每一個元(對應于體素)，在連續(xù)迭代中計算(見上文)的值。隨 著更多的體素變得越來越飽和，隨之而來的迭代數目急劇增加。因而，透鏡設計者趨于偏向 在飽和材料方面相對差的透鏡設計。
[0021] -在根據本發(fā)明的透鏡中，某人趨于需要(在被用作磁場生成裝置的線圈中的）比 常規(guī)透鏡的情況更多的安培匝來產生給定的(磁）聚焦場。這是因為，在本發(fā)明的透鏡中， 一定量的線圈電流被用來在不導致隨之而來的軸向磁場的情況下使腰部區(qū)域中的材料飽 和；相反，在常規(guī)透鏡中，該相同量的電流容易地可用于在間隙中生成磁場，因而促成軸向 磁場。
[0022] 因而傳統(tǒng)地，帶電粒子顯微鏡的設計者已經具有若干理由來將磁飽和材料的量保 持得盡可能地低，例如限制于限定空氣間隙的邊緣。此類趨勢強烈地偏離本發(fā)明。
[0023] 令人意外地，發(fā)明人已經發(fā)現：（腰部）區(qū)域與磁飽和材料的有意合并趨于導致更 平滑的軸向場改變(較低的dB/dz，其中B是磁場并且z沿著光軸被測量)，從而導致相比于 具有類似大小的聚焦區(qū)域的現有技術透鏡更低的透鏡像差。這是由于磁通量從飽和材料更 平緩地逃脫，如相比于在現有技術透鏡中軛/空氣間隙邊界處進行的突然階躍。
[0024] 通常，次要部分將具有"沙漏"形狀(或者與其類似的形狀)，具有從相對大的直徑 (在一端處）到相對小的直徑(在腰部處)、并且回到相對大的直徑(在另一端處）的平緩的過 渡；例如見圖2。然而，情況并不一定必須如此，并且同樣可想到從更大到更小的直徑的更 像階躍式的過渡；例如見圖3。次要部分通常將具有圓形截面(垂直于粒子-光軸/孔而查 看)，并且通常將在縱向截面中是對稱的。軛的主要部分通常將具有次要部分的端部可以被 擬合和固定到其中的洞/腔/穴。
[0025] 在本發(fā)明的實施例中，所述磁場生成裝置從包括如下項的組中選擇：電線圈、永磁 體、及其組合。
[0026] 基于永磁體的透鏡是公知的，并且具有以下優(yōu)勢：它們在使用中不需要消耗電力。 采用電線圈的透鏡趨于更常用，這是因為它們允許經由調整被發(fā)送通過所討論中的(一個 或多個）線圈的電流來在場強方面（以及因而粒子-光學行為）進行調整。這兩種方法的結 合允許一種其中大部分磁場能夠由所采用的永磁體而生成的透鏡，而該場的變化(變到更 高或更低的水平）能夠通過適當激勵附隨的(一個或多個）電線圈來實現。
[0027] 在另一實施例中，所述主要和次要部分包括不同的磁性材料。
[0028] 在此類實施例中，軛的僅相對小的部分(所述次要部分）需要由被加工為高準確度 并退火到最高磁性標準的高品質磁性材料構成，而軛的其他部分(所述主要部分）能夠包括 具有無約束的容差、磁性品質和/或退火標準的較低級材料(從而導致制造起來更便宜且 更容易的復合軛)。
[0029] 在又另一實施例中，軛的至少次要部分包括從包括如下項的組中選擇的磁性材 料：鐵磁材料、鐵氧體、及其組合。
[0030] (低滯后的）鐵磁材料的示例包括（以純形式或作為合金）Fe、Co和Ni，并且這些可 以由微量的例如Cu、Mo、Si、Va、和/或Cr補充。
[0031] 鐵氧體(包括鐵氧化物）還適合于此類使用：在該方面，見： http://en.wikipedia. org/wiki/Ferrite %28magnet%29 在另一實施例中，本發(fā)明的磁透鏡還包括輔助電線圈，其布置得接近于所述腰部區(qū)域 并且能夠被調用以在所述磁收縮區(qū)中產生輔助磁場，從而允許所述聚焦場的調整。
[0032] 該實施例背后的基本想法在于：由輔助電線圈產生的輔助磁場將(依賴于場方向） 在腰部區(qū)域中產生局部（并且可控的）強化或弱化磁通量，從而影響所述區(qū)域中的飽和程 度，并且因而還影響通量從所述區(qū)域逃脫的程度，這對應地影響發(fā)生在聚焦區(qū)域中的聚焦 場。本領域技術人員將了解，在一些情況中，所期望的是能夠進行對透鏡焦度的快速調整。 在現有技術透鏡中，此類調整需要使用位于透鏡的孔中的調整線圈（由于若干理由，這趨于 不合期望的，例如因為涉及冷卻、可達性/檢修等的問題)。通過代替地將輔助線圈置于真 空屏障(孔)之外，避免了此類問題。當前的實施例使用此類外部輔助線圈，其位于腰部區(qū)域 處/附近的次要軛部分(插件）的外表面近旁/處；例如，線圈可以有些像腰帶那樣圍繞腰 部區(qū)域。
[0033] 由于此類輔助電線圈的感應系數將趨于比圍繞非飽和材料的類似電線圈的感應 系數更低，所以如上所描述的輔助線圈允許對透鏡焦度進行高頻改變。
[0034] 在本發(fā)明的又另一實施例中，在所述孔內提供至少一個附加的粒子-光學元件， 所述附加元件從包括以下項的組中選擇：偏轉元件、檢測元件、靜電透鏡元件、多極元件、校 正器、輔助透鏡、及其組合。
[0035] 在帶電粒子顯微鏡(例如諸如SEM、TEM、STEM、FIB-SEM、離子顯微鏡或質子顯微鏡） 的相對狹窄的光學柱中，相當常見的是具有位于孔中的許多附加的粒子-光學元件。例如， 一組偏轉器能夠布置在孔中，以便實現帶電粒子束相對于樣品保存器上的樣品的表面的定 位/掃描運動(例如見圖7)。
[0036] 在特定的實施例中，如上所指定的磁飽和(在腰部區(qū)域中）的發(fā)生導致所述聚焦場 的方向上的增量磁導率μ Λ減少到可得到的最大增量磁導率μ 的至多10%，并且優(yōu)選 地到μ 的至多1%。
[0037] 通過在增量磁導率μ Λ= δ Β/ δ Η方面限定飽和(其中Η為磁場強度)，并且通過在 μ 發(fā)生處的磁場值以上的磁場處規(guī)定μ δ_Λ〇(并且優(yōu)選地μ δ_Λ〇〇)， 目標值能夠被視為飽和，而不是經常使用的"漸近值"的定義。
[0038] 在另一實施例中，透鏡與沿著光軸設置的其他組件形成真空密封。
[0039] 此類實施例提供了一種將此類組件例如沿著電子顯微鏡的粒子-光軸堆疊在一 起的簡單又有效的方式。對齊各堆疊的組件能夠例如使用諸如荷蘭專利申請?zhí)朜L 1025037 中所描述的原理來完成。
[0040] 要注意磁性材料在被磁化時經常改變尺寸，這是由于已知為磁致伸縮的效應；相 反地，磁性材料上的應力/張力會影響其磁性質。鑒于此，通常期望的是當將次要軛部分 (插件）安裝在主要軛部分內時避免其中的不當的壓力/張力。
[0041] 作為最后的評論，應當注意如應用于次要軛部分(插件）的術語"單體"旨在暗示以 其最基本形式的插件(例如不具有如上提及的輔助線圈、或者用來將其放置/對齊/附標在 主要軛部分內的任何安裝結構）是一體式組件。這未必就意味著它從其制造的結構不能是 復合的：例如，某人能夠想象從具有層壓結構的工作件來加工次要插件，或者某人可以在制 造之后利用薄膜來涂敷插件等等。術語"單體"主要意在與其中兩個單獨的、個別的、獨立 的極片被定位在空氣間隙的任一側上的現有技術情形相區(qū)分。
[0042] 現在將借助于實施例和示意性附圖來闡明本發(fā)明，在所述附圖中： 圖1示意性地示出根據本發(fā)明的磁透鏡的實施例。
[0043] 圖2示意性地示出包括插件(次要軛部分）的圖1的細節(jié)。
[0044] 圖3示意性地示出包括插件以及輔助電線圈的圖1的細節(jié)。
[0045] 圖4示意性地示出包括可替代的插件(次要軛部分）的圖1的細節(jié)。
[0046] 圖5示意性地示出B (H)和μ JH)之間的關系(根據磁場強度的磁場和磁導率)。
[0047] 圖6示意性地示出在兩種模擬中使用的透鏡設計，其之一基于現有技術透鏡，并 且其另一個基于根據本發(fā)明的透鏡的實施例。
[0048] 圖7示出如掃描電子顯微鏡（SEM)中所采用的物鏡。
[0049] 在圖中，其中相關的相同附圖標記指示對應的特征。
[0050] 實施例1 圖1示意性地示出根據本發(fā)明的實施例的(旋轉對稱的）磁透鏡10的截面視圖。
[0051] 帶電粒子(例如電子)束1沿著光軸2行進。環(huán)繞光軸2提供了復合磁軛13、16和 電線圈(磁場生成裝置)12。磁軛13包括中心(軸向)孔11，并且包括外部主要部分13和內 部次要部分16,后者（16)被安裝為前者（13)內的單體插件。次要部分16包括(具有減少的 外徑的）腰部區(qū)域15,其圍繞所述孔11并充當磁收縮區(qū)。在操作中（當給線圈12通電時)， 該腰部區(qū)域15磁飽和，因此軸向(聚焦）磁場形成于聚焦區(qū)域14中。次要部分16 (并且特 別地腰部區(qū)域15)具有高的磁性品質，然而軛的主要部分13能夠具有較低的磁性品質，例 如原因在于其包括具有不同（磁性方面較差的）成分的材料，已經經受不同的退火和/或加 工過程等。
[0052] 圖2示意性地示出包括次要軛部分(插件）16的圖1的細節(jié)。圖2相對于圖1被 偵賄。
[0053] 次要部分/插件16坐進主要軛部分13的"根端"17中的合適地裁制的腔/穴中， 并且包括具有減少的外徑的腰部區(qū)域15。因為該腰部區(qū)域15是相對窄的，所以它形成用于 軛13、16內的通量的磁收縮區(qū)并且飽和得比軛的鄰近部分更早。
[0054] 由于飽和行為主要由所圖示區(qū)Α內的材料控制，所以僅區(qū)Α中的孔和直徑需要被 加工成高準確度。區(qū)A之外的材料的磁性質具有較小的重要性，特別是"較差的"磁性部分 13的品質。
[0055] 實施例2 圖3示意性地示出具有用于執(zhí)行高頻透鏡調制的輔助電線圈18和次要部分(插件）16 的透鏡10。
[0056] 該圖示出具有腰部部分15的次要部分/插件16。輔助電線圈18接近于(在該情 況下圍繞）腰部部分16。在透鏡操作期間，輔助線圈18將因而圍繞飽和材料，并且因此線 圈18的感應系數將是相對低的，從而允許透鏡焦度隨相對高的頻率而變化。對于沿著光軸 2的軸向場，不發(fā)生由于渦電流的屏蔽。
[0057] 實施例3 圖4示意性地示出包括可替代的次要部分/插件16的圖1的細節(jié)。
[0058] 此處，插件16包括凹槽19,其導致半島狀部分20與軛的其余部分（13、16)隔離。 因為此類半島狀部分是磁性"獨立式的"，所以它屏蔽軸向區(qū)域使其免于雜散磁場的影響。 優(yōu)選地，插件的獨立式半島狀部分延伸超出其中使插件16坐于軛的其余部分（13、17)上的 接頭，因而避免磁場在所述接頭處的不需要的逃脫。
[0059] 實施例4 圖5示意性地示出鐵磁材料的B-H曲線和增量磁導率μ Λ= δ Β/ δ H。
[0060] 以特斯拉為單位的磁場強度Β是以A/m表述的Η的結果。這兩者之間的關系 為(μ。為真空/空氣的磁導率；μ ι?為相對磁導率)。所示曲線是針對純 (99. 98%) Fe (也公知為磁鐵）的示例。如該曲線中所見，材料在近似1. 5Τ的場強處飽和， 并且如本領域技術人員公知的，經過良好退火的純鐵片具有大約40000的最大μ p對于完 全飽和的材料而言，場Β仍在增加，但是然后導數δΒ/δΗ等于μ。，與空氣/真空相同。導 數δ Β/ δ Η也公知為增量磁導率μ Λ。
[0061] 出于實用的原因，"飽和"在此處能夠限定為針對其μ Λ等于μ Λ_/1〇更優(yōu)選地 μ Λ_/1〇〇 (見上文）的場強Β。
[0062] 實施例5 圖6示意性地示出被用于兩種模擬中的透鏡設計。
[0063] 圖6示出透鏡的一半，該透鏡是環(huán)繞光軸2 (r指示從該軸的半徑）旋轉對稱的。 透鏡包括軛13和使該軛磁化的線圈12。被用于模擬中的材料是純鐵，其中在圖5中示出 BH曲線和μ Λ。所述兩種模擬之間的不同在于： -在第一模擬中，部分601不存在，因而表示具有空氣間隙的現有技術透鏡。
[0064] -在第二模擬中，部分601由與被用于所模擬的軛13的其余部分中的相同的純鐵 制成。部分601然后形成由本發(fā)明所規(guī)定的腰部區(qū)域/磁收縮區(qū)。
[0065] 在第一模擬中，針對具有空氣間隙的透鏡，透鏡的激勵（ΝΙ) (3133安培匝（A *t)) 被選擇成導致7. 27mm的焦距（F&P。
[0066] 在第二模擬中，針對根據本發(fā)明的不具有空氣間隙的透鏡，選擇另一激勵，即3548 安培匝，因此用于這兩種模擬的焦距是相同的。
[0067] 如(帶電光學的）透鏡設計的領域的技術人員公知的，球差Cs和色差Cc對于此類 透鏡而言是重要參數。一般，這些像差越低越好。模擬示出以下特性： 表1 :針對圖6中所示的透鏡的模擬透鏡特性
【權利要求】
1. 一種用于聚焦沿著光軸行進的帶電粒子束的磁透鏡，所述透鏡包括： -軸向孔，布置在所述光軸周圍以容納所述束； -磁場生成裝置，用于生成磁場；以及 -磁軛，用以引導和集中所述磁場朝向所述光軸以便形成用于所述束的聚焦區(qū)域， 其特征在于： -所述軛具有復合結構，包括外部主要部分和內部次要部分； -所述次要部分被安裝為所述主要部分內的單體插件以便被布置在所述聚焦區(qū)域周 圍； -所述次要部分包括圍繞所述孔并充當磁收縮區(qū)的腰部區(qū)域，其被配置成使得所述磁 場在所述腰部區(qū)域中經受飽和，從而使磁通量離開所述腰部區(qū)域并且在所述聚焦區(qū)域中形 成聚焦場。
2. 根據權利要求1所述的磁透鏡，其中所述磁場生成裝置從包括以下項的組中選擇： 電線圈、永磁體、及其組合。
3. 根據權利要求1或2所述的磁透鏡，其中所述主要和次要部分包括不同的磁性材料。
4. 根據權利要求1-3中任一項所述的磁透鏡，其中所述次要部分包括從包括以下項的 組中選擇的磁性材料：鐵磁材料、鐵氧體、及其組合。
5. 根據權利要求4所述的磁透鏡，其中所述次要部分具有大體上沙漏形狀。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的磁透鏡，包括輔助電線圈，其布置得接近于所述 腰部區(qū)域并且能夠被調用以在所述磁收縮區(qū)中產生輔助磁場，從而允許所述聚焦場的調 整。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的磁透鏡，其中，在所述孔內提供的是至少一個附 加的粒子-光學元件，其從包括以下項的組中選擇：偏轉元件、檢測元件、靜電透鏡元件、多 極元件、校正器、輔助透鏡、及其組合。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的磁透鏡，其中所述磁飽和使所述聚焦場的方向上 的增量磁導率μ Λ減少到可得到的最大增量磁導率μ 的至多1〇%，并且優(yōu)選地到μ 的至多1%。
9. 一種聚焦沿著光軸行進的帶電粒子束的方法，其使用磁透鏡，所述磁透鏡包括： -軸向孔，布置在所述光軸周圍以容納所述束； -磁場生成裝置，用于生成磁場；以及 -磁軛，用以引導和集中所述磁場朝向所述光軸以便形成用于所述束的聚焦區(qū)域， 其特征在于所述方法包括以下步驟： -將所述軛提供為復合結構，包括外部主要部分和內部次要部分； -將所述次要部分提供為被安裝在所述主要部分內的單體插件，以便被布置在所述聚 焦區(qū)域周圍并且包括圍繞所述孔并充當磁收縮區(qū)的腰部區(qū)域； -調用所述磁場生成裝置以在所述腰部區(qū)域中產生飽和的磁場，從而使磁通量離開所 述腰部區(qū)域并且在所述聚焦區(qū)域中形成聚焦場； -使用所述聚焦場來聚焦所述帶電粒子束。
10. 根據權利要求9所述的聚焦方法，包括以下附加步驟： -提供接近于所述腰部區(qū)域的輔助電線圈； -調用所述輔助電線圈以便在所述磁收縮區(qū)中產生輔助磁場； -使所述輔助磁場變化以便調整所述聚焦場。
11. 一種制造磁透鏡的方法，所述磁透鏡用于聚焦沿著光軸行進的帶電粒子束，所述透 鏡包括： -軸向孔，布置在光軸周圍以容納所述束； -磁場生成裝置，用于生成磁場；以及 -磁軛，用以引導和集中所述磁場朝向所述光軸以便形成用于所述束的聚焦區(qū)域， 其特征在于所述方法包括以下步驟： -制造所述軛的主要部分； -將所述軛的次要部分制造為單體組件，包括圍繞所述孔并充當磁收縮區(qū)的腰部區(qū) 域； -將所述次要部分對齊并安裝為所述主要部分內的插件，以使得所述次要部分布置在 所述聚焦區(qū)域周圍， 由此，在制造期間，所述次要部分的至少部分被加工成比所述主要部分更高的精度。
12. -種帶電粒子顯微鏡，包括： -帶電粒子源，用于產生沿著光軸傳播的帶電粒子的輻射束； -樣本保存器，用于保存要被輻射的樣本； -粒子-光學柱，用于將所述束導向至所述樣本上； -檢測器，用于檢測響應于所述輻射而從所述樣本發(fā)出的輸出電子的通量， 其中所述粒子-光學柱包括如權利要求1-8中所要求保護的至少一個磁透鏡。
【文檔編號】H01J37/14GK104299872SQ201410343248
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權日:2013年7月18日
【發(fā)明者】O.沙內爾 申請人:Fei 公司