[發明專利]使用合并光譜數據的光譜技術

在審

• 申請號: 201310310310.9
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103575755A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: S.R.M.斯托克斯
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔣駿;劉春元

技術領域

本發明涉及使用光譜裝置檢查樣品的方法，包括以下步驟：

-?將樣品安裝在樣品架上；

-?將輻射的聚焦輸入射束引導到樣品上的位置上，從而產生使受激光子輻射的通量從所述位置放射的相互作用；

-?使用多通道光子計數檢測器檢查所述通量，從而針對所述位置積累測量光譜；

-?針對樣品上的一系列連續位置，自動重復所述引導和檢查步驟。

本發明還涉及適于執行這樣的方法的光譜裝置，特別是如被包括在帶電粒子顯微鏡中的光譜裝置。

背景技術

出于清楚和一致性的目的，如遍及本文和所附權利要求書所使用的下列術語應被解釋如下：

-?聚焦射束被認為是具有與受調查的樣品相比相對小的受限橫截面面積的射束；以這種方式，有可能將射束的撞擊覆蓋區（footprint）限于樣品的相對小的子區域。該射束可以本質上是會聚的或準直的。

-?受激光子輻射被認為是作為通過用相對高的能量粒子（例如電子、離子、X射線或伽瑪射線）進行轟擊所促成的原子效應的結果而產生的光子輻射。如果轟擊射束（輸入射束）被切斷，則受激光子輻射的通量將停止。該術語不應與如被應用于激光科學中的受激輻射的概念相混淆。

-?多通道檢測器被認為是可以將光子輻射的入射通量分類到多個能量通道中的檢測器，每個通道代表給定的能量范圍。

下面更詳細地闡明這些要點。

例如，開篇段落中所描述類型的方法從能量色散（energy-dispersive）X射線光譜術（其通常使用首字母縮寫詞EDX或EDS來指代）的領域所獲知。在這種技術中，用帶電粒子的聚焦輸入射束（例如，在掃描電子顯微鏡中，或在專用的獨立裝置中）轟擊樣品（通常，但不一定，本質上是礦物學的樣品）。通過與這些轟擊粒子之一的碰撞，樣品的原子中的較低殼層電子可以從其軌道被排出，這在同時釋放以X射線光子的形式的能量量子的情況下，創建由正在討論的原子中較高殼層電子的去激發所迅速填充的電子空穴。以這種方式被發射的光子的能量特征/分布將是正在討論的原子的特定電子殼層結構的特性，并因此在執行樣品的元素/組成分析中可以被用作“指紋”。能量色散光譜檢測器對不同能量的不同光子進行收集、分類和計數，針對聚焦輸入射束被引導到其上的樣品的位置產生測量光譜；這樣的光譜可以被呈遞為每通道的計數（縱坐標）對通道號（橫坐標）的圖表，與強度對能量相對應，且一般包括各種峰值——其能量可以被用來識別生成的元素（物質），以及其高度（原則上）可以被用來估計生成的元素的相對數量。然后人們自動移動樣品和/或射束，使得射束被引導到樣品上的新位置上，并在所述新位置處自動重復上面所描述的過程（這種自動動作被指定，例如，借助于控制用來支配光譜裝置的操作（的方面）的處理器/控制器（的方面）的軟件）。這種技術在礦物學領域是特別有用的，其中小的樣品可能包含許多不同種類的礦物；然而，其有用性在例如冶金、微生物學和半導體科學的領域中也是不證自明的。對于有關EDX/EDS的更多信息，對以下網頁進行參考：

http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_Dispersive_Spectroscopy

如這里所采用的，術語EDX/EDS涵蓋了所謂的波長色散X射線光譜術（WDX或WDS）。該后一種技術可以被視為EDX/EDS的特定改進，其中對從樣品出現的X射線進行過濾（例如，借助于特定類型的晶體），使得只有給定波長的X射線在任何給定時刻被計數。

另一個此類已知技術是X射線熒光光譜術，其通常使用首字母縮寫詞XRF指代。這種技術與EDX/EDS類似，除了在輸入射束中包括X射線或伽馬射線光子而非帶電粒子。對于有關XRF的更多信息，對以下網頁進行參考：

http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_fluorescence

又一個此類技術是質子誘發X射線發射（PIXE），其中輸入射束包括質子。在以下參考中更詳細地描述了這種技術：

http://en.wikipedia.org/wiki/PIXE

盡管它們是有用的，但是這些已知技術確實遭受到某些挫折。例如：