[發明專利]一種電子束激發熒光成像和熒光光譜測量裝置及其方法

有效

• 申請號: 201610894552.0
• 申請日: 2016-10-13
• 公開（公告）號: CN107941831B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 朱瑞;徐軍;劉亞琪
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種電子束激發熒光成像和熒光光譜測量裝置，所述測量裝置包括：掃描電子顯微鏡系統、熒光收集耦合傳輸系統、熒光強度探測器、熒光光譜探測器；所述熒光收集耦合傳輸系統安裝在掃描電子顯微鏡系統的真空樣品室內；所述熒光收集耦合傳輸系統分別連接至熒光強度探測器和熒光光譜探測器；所述掃描電子顯微鏡系統發射電子束，照射到掃描電子顯微鏡系統的真空樣品室內的待分析檢測的樣品上，激發待分析檢測的樣品產生熒光；其特征在于，所述測量裝置還包括：掃描信號發生器、掃描同步信號采集器、協同控制與數據處理輸出系統；其中，所述協同控制與數據處理輸出系統作為同步控制和數據采集中心，與掃描電子顯微鏡系統、掃描信號發生器、熒光收集耦合傳輸系統、熒光強度探測器、熒光光譜探測器和掃描同步信號采集器相互連接；所述掃描信號發生器還連接至掃描電子顯微鏡系統的電子束外部掃描調控接口；所述掃描電子顯微鏡系統、掃描信號發生器、熒光強度探測器和熒光光譜探測器還分別連接至掃描同步信號采集器；所述協同控制與數據處理輸出系統發出電鏡控制信號，傳輸至掃描電子顯微鏡系統的電子束外部掃描觸發接口，控制掃描電子顯微鏡系統接收外部信號；所述協同控制與數據處理輸出系統向掃描信號發生器發出同步掃描控制信號，掃描信號發生器產生數字的掃描控制信號，傳輸至掃描同步信號采集器，并將數字的掃描控制信號轉變調理成模擬的掃描控制信號后，傳輸至掃描電子顯微鏡系統的電子束外部掃描調控接口，控制掃描電子顯微鏡系統的電子束掃描位置及掃描停留時間；所述熒光收集耦合傳輸系統收集熒光，并在協同控制與數據處理輸出系統的分光控制信號的控制下將熒光分別傳輸至熒光強度探測器和熒光光譜探測器；所述熒光強度探測器和熒光光譜探測器在協同控制與數據處理輸出系統發出的同步采集觸發信號控制下，分別同步采集熒光強度信號和熒光光譜信號，并將熒光強度信號和熒光光譜信號傳輸至掃描同步信號采集器；所述掃描同步信號采集器在協同控制與數據處理輸出系統發出的同步采集控制信號控制下，分別接收掃描信號發生器的數字的掃描控制信號、熒光強度探測器的熒光強度信號、熒光光譜探測器的熒光光譜信號和掃描電子顯微鏡系統產生的二次電子或背散射電子信號，再將信號匯總處理后傳輸至協同控制與數據處理輸出系統；由協同控制與數據處理輸出系統發出的同步掃描控制信號、同步采集觸發信號和同步采集控制信號具有同步的時序邏輯關系，發出一個同步掃描控制信號時，同步發出相應的同步采集觸發信號和同步采集控制信號，實現在電子束掃描位置保持不變的掃描停留時間內，同時進行熒光強度信號和熒光光譜信號的采集，最終由協同控制與數據處理輸出系統進行實時同步的信號處理分析并顯示輸出。

2.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述掃描電子顯微鏡系統包括：電子槍、電子光學系統、真空樣品室、信號探測系統、電氣控制系統和用戶操控系統；其中，所述電子槍發射電子束，經電子光學系統形成高質量的聚焦電子束，入射至位于真空樣品室內的待分析檢測的樣品上，電子束與待分析檢測的樣品相互作用產生信號，產生的熒光由熒光收集耦合傳輸系統收集，其他信號由信號探測系統收集；所述電氣控制系統提供電子束外部掃描觸發接口、電子束外部掃描調控接口、外部信號采集接口和信號共享接口；所述電子束外部掃描觸發接口接收協同控制與數據處理輸出系統發出的電鏡控制信號，電子束外部掃描調控接口接收掃描信號發生器發出的模擬的掃描控制信號，控制電子光學系統執行由掃描信號發生器的調控操作，外部信號采集接口同步接收熒光強度探測器的熒光強度信號，最終由掃描電子顯微鏡系統的用戶操控系統直接獲取熒光強度分布的圖像；所述信號探測系統同步讀取電子束與待分析檢測的樣品相互作用所產生的除熒光以外的其他信號，并由用戶操控系統呈現各信號掃描成像結果；所述信號探測系統對除熒光以外的其他信號進行調理，并通過電氣控制系統提供的信號共享接口，傳輸至掃描同步信號采集器的同步數據采集單元。