[發明專利]用于確定離子質量選擇的裝置

有效

• 申請號: 201410365969.9
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN104217918B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: A·格拉斯馬徹斯;M·阿里曼
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司SMT有限責任公司
• 主分類號: H01J49/28
• 分類號: H01J49/28
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 侯宇

技術領域

本發明涉及一種用于質量篩選地測量至少一個離子或多個離子的裝置。裝置尤其用于離子或多個離子的確定。根據本發明的裝置例如得以在具有離子阱的粒子束裝置中應用。在離子阱中離子借助于電場和/或磁場得以儲存。在離子阱中儲存的離子質譜測量地被研究。例如它根據作用在離子上的電場和磁場的形式和強度來實現。可選地能通過電場和磁場的改變把具有確定質量的離子提取和分析。

背景技術

對此粒子束裝置已經得以應用很久，用以得到確定條件下的關于對象的特性和行為的知識。該粒子束裝置的一種是電子束裝置，尤其是掃描電極顯微鏡(后面也稱作SEM)。

對于SEM，把電子束(后文也稱作初級電子束)借助于束發生器產生并且通過束引導系統，尤其是物鏡，聚焦到要研究的物體或對象(也稱作試樣)上。借助于轉向機構把初級電子束柵格狀地在要研究的物體的表面上引導。其中初級電子束的電子與要研究物體的材料產生相互作用。作為相互作用的結果尤其出現相互作用粒子。尤其地，電子從要研究的試樣的表面向外發射(稱作二級電子)并且把初級電子束的電子向回散射(稱作回散射電子)。二級電子和回散射電子得以檢測并且得以應用于成像。因此人得到要研究的物體的表面的圖像。

此外從背景技術得知，把組合儀器用于物體的研究，其中能夠不僅把電子而且把離子引導到研究的物體上。例如已知的是，SEM額外地配備離子射線管裝備。借助于放置在離子射線管中的離子發生器來產生用于制備物體(例如物體的表面的蝕刻或者物體上材料的涂覆)但是也或者用于成像的離子。此處SEM尤其用于觀察制備，但也用于已制備或者未制備的物體的其它研究。

除了上面已經提到的成像也可能的是，來具體分析考慮到其能量和/或其質量的相互作用粒子。例如已知一種來自質譜測量的方法，其中具體研究了次級離子。該研究以簡稱SIMS(二級粒子質譜測量)而已知。對于該方法把要研究的物體的表面用聚集的初級離子束或用激光束照射。此處出現的以從試樣表面發射的次級離子為形式的相互作用粒子得以在分析單元中檢測并且質譜地研究。其中次級離子借助其離子質量以及其離子電荷被選擇和識別，這樣能得出物體的組成的推斷。

從現有技術中得知例如被作為離子阱-質譜儀設計的分析單元。對于已知的離子阱-質譜儀把儲存單元設計為Paul-離子阱。它具有環形電極，第一端蓋電極和第二端蓋電極。把環形電極旋轉對稱地圍繞第一軸放置。把第一端蓋電極和第二端蓋電極同樣圍繞第一軸旋轉對稱地放置。環形電極，第一端蓋電極和第二端蓋電極包圍儲存單元的內腔。環形電極具有開口，通過它次級離子能在儲存單元的內腔中耦合。由于交變場把離子儲存在離子阱-質譜儀中。通常把電的四級桿場作為交變場應用。為了測量質量對電量的關系，把離子通過激勵信號激勵到振動，其頻率取決于離子質量。把振動信息在第一端蓋電極和第二端蓋電極上接收和評估。此處在端蓋電極上測量通過感應的鏡像電荷產生的測量電流。

然而對于前述的離子阱-質譜儀，會導致以串擾電流為形式的干擾效應。這樣由于交變場與第一端蓋電極的第一相互作用而出現第一串擾電流。此外由于交變場與第二端蓋電極的第二相互作用而出現第二串擾電流。第一串擾電流具有第一頻率，第一振幅和第一相位。此外第二串擾電流具有第二頻率，第二振幅和第二相位。串擾電流大多是幾倍地大于本來的測量電流。在第一端蓋電極和在第二端蓋電極上由本來的測量電流和串擾電流組成的、通常由測量放大器加強的電流(后文也稱作測量信號)得以接收。由于高的串擾電流，測量放大器經常過載，這樣測量放大器的加強的信號不提供關于儲存的離子的可分析的信息。

由現有技術可知一種該問題的解決方法。對于該解決方法在第一端蓋電極上把測量信號測量。此外準備了第一補償電流，其中第一補償電流同樣具有第一頻率和第一振幅。此外第一補償電流具有對于第一串擾電流的第一相位錯移180°的第一補償相位。緊接著，第一補償電流和第一測量信號如此疊加，以出現第一合成信號。通過第一合成信號的過濾來測得第一過濾信號，其中它主要地包括第一測量電流，即本身的測量信號。緊接著，借助于測量放大器把第一過濾的信號加強并且接著加強的過濾的信號被評估以確定離子或離子們。借助第二測量信號在第二端蓋電極上也可以類似地進行。

前述方式通常借助于軟件通過耗費的轉化來提供。對此直接數字頻率合成器(DDS)得以應用。它是用于在數字信號處理中產生周期帶限信號的方法。然而在軟件在編程中是耗費大的且也常常有錯誤。

發明內容